Интенсификация процесса сушки зерна озоновоздушной смесью

Введение: Использование озона позволяет не только ослабить связь влаги с зерновкой, но также, взаимодействуя с её внутренними компонентами, газ способствует повышению температуры вороха. Благодаря этому зерно до достижения оптимальных параметров необходимо нагревать меньшее время, что обеспечивает сокращение энергоёмкости процесса сушки. При этом отделение влаги от зерновки происходит более интенсивно, поскольку газ в небольших концентрациях улучшает проницаемость клеточных мембран, вызывает структурные преобразования покровных тканей и способствует ориентации молекул воды вокруг атомарного кислорода. В результате значительно сокращается время сушки. После обработки остаточный озон распадается до кислорода, не загрязняя окружающую среду. Кроме того, озонирование способствует дезодорации, санации, стерилизации зерна и оборудования. Однако применение озоновоздушной смеси при сушке зерна в производстве слишком незначительное из-за малой экспериментальной базы и отсутствия практических рекомендаций.

Целью исследования является повышение эффективности функционирования современных зерносушилок посредством использования процесса озонирования.

Материалы и методы: В качестве теоретико-методической основы исследований были использованы работы в области сушки зерна озоновоздушной смесью ведущих российских и зарубежных учёных, а также собственные исследования. Исследуемые источники охватывают первые упоминания о применении озона при сушке зерна и последующее развитие данной тематики. В обзор были включены издания, из различных баз данных, среди которых можно выделить: e-library, Scopus, Web of Science, Agris, ФИПС и другие.

Результаты: Часовое предварительное озонирование зерна влажностью 26,3% способствовало снижению содержания влаги на 1,3% от исходного значения.  В то время как в контрольном образце, который предварительной озонной обработке не подвергался, содержание влаги за тот же период не изменилось. Последующая сушка проозонированного зерна позволила за час операции снять на 1,6% влажности больше, чем у контрольного образца. При этом условия сушки обоих партий зерна были идентичны. Это свидетельствует о том, что вентилирование зерна озоновоздушной смесью эффективнее, чем его нахождение в буферном силосе без обработки.

Выводы: Предварительная обработка влажного зернового вороха озоновоздушной смесью до подачи его в зерносушилку интенсифицирует процесс последующей сушки зерна. При исходной влажности зерна 26,3% часовая озонная обработка с концентрацией озона в озоновоздушной смеси 8 мг/м³ способствует снижению содержания влаги на 5,4% за час сушки. При тех же условиях в опыте без обработки за тот же период снижение влажности зерна составило 3,8%. Следовательно, предложенный способ сушки зерна повышает эффективность функционирования современных зерносушилок.

1. Баскаков, И.В. (2019). Совершенствование технологии послеуборочной обработки и хранения зернового материала. Диссертация доктора сельскохозяйственных наук: 05.20.01. Воронеж. 339.

2. Баскаков, И.В., Оробинский, В.И., Гиевский, А.М., Гулевский, В.А., Чернышов, А.В. & Чернова О.В. (2019). Способ сушки зернового материала. Патент на изобретение № 2709712 C1 РФ, МПК A01F 25/08.

3. Буханцов, К. Н. (2012). Озон и аэроионы: возможности и проблемы использования для сушки зерна (Часть 1). Хранение и переработка сельхозсырья, 8, 11-17.

4. Буханцов, К. Н. (2012). Озон и аэроионы: возможности и проблемы использования для сушки зерна (Часть 2). Хранение и переработка сельхозсырья, 9, 13-16.

5. Буханцов, К. Н. (2012). Озон и аэроионы: возможности и проблемы использования для сушки зерна (Часть 3). Хранение и переработка сельхозсырья, 10, 18-20.

6. Глущенко, Н.А., Глущенко, Л.Ф. & Троцкая, Т.П. (1984). Способ сушки семян зерновых культур Авторское свидетельство № 1095899 СССР, МПК A01F 25/08 (2000/01).

7. Голубкович, А.В., Рудобашта, С.П. & Нуриев Н.Н. (2002). Энергосбережение при активном вентилировании и низкотемпературной сушке зерна озоно-воздушной смесью. Хранение и переработка сельхозсырья, 8, 59-60.

8. Голубкович, А.В. & Чижиков А.Г. (2003). Способ сушки зерна и семян. Патент на изобретение РФ № 2196417 РФ, МПК A01F 25/00, A01F 25/08, A01F25/22, A23В 9/08, A23В 8/18.

9. Ксенз, Н.В., Леонтьев, Н.Г. & Сидорцов И.Г. (2013). Энергосбережение в технологиях сельскохозяйственного производства за счёт использования озоновоздушных смесей. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету, 13, 53-59.

10. Ксенз, Н.В., Попандопуло, К.Х., Сорокин, Б.Н. & Сидорцов, И.Г. (2010). Энергосберегающая технология сушки зерна. Вестник аграрной науки Дона, 2, 11-16.

11. Ксенз, Н.В. & Шабанов, Н.И. (2014). Способы снижения энергоёмкости процесса сушки семян зерновых культур использованием электрофизических. Вестник АПК Ставрополья, 2 (14). 48-51.

12. Ксенз, Н.В., Белоусов, А.В., Леонтьев, Н.Г. & И.Г. Сидорцов (2014). Озоновоздушная смесь как эффективный инструмент для сушки зерна. Международный сельскохозяйственный журнал, 4. 49-50.

13. Пахомов, В.И., Максименко, В.А. & Буханцов К.Н. (2011). Способ сушки зерновых материалов. Патент на изобретение РФ № 2422741 C1, МПК F26B 3/14.

14. Пахомов, В.И., Максименко, В.А. & Буханцов К.Н. (2013). Энергосберегающая технология комбинированной высокотемпературной конвективной сушки и озоно-воздушной обработки зерна (Часть 1). Хранение и переработка сельхозсырья, 5, 19-25.

15. Пахомов, В.И., Максименко, В.А. & Буханцов К.Н. (2013). Энергосберегающая технология комбинированной высокотемпературной конвективной сушки и озоно-воздушной обработки зерна (Часть 2). Хранение и переработка сельхозсырья, 6, 23-27.

16. Пахомов, В. И., Пахомов, В. И., Газалов, В. С. & К. Н. Буханцов (2019). Регрессионная математическая модель двухэтапной комбинированной электротехнологии высокотемпературной конвективной сушки и озоновоздушной обработки зерна. Тракторы и сельхозмашины. 1. 81-95. DOI 10.31992/0321-4443-2019-1-81-95.

17. Троцкая, Т.П. (1985). Сушка зерна с помощью озоновоздушной смеси. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1. 36-39.

18. Троцкая, Т.П. (1998). Электроактивирование процессов сушки растительных материалов. Диссертация доктора технических наук: 05.20.02. Москва. 256.

19. Троцкая, Т.П., Литвинчук А.А., Миронов, А.М., Грищук, В.М. & Сороко, О.Л. (2008). Озонная технология сушки зерна. Пищевая промышленность: наука и технологии, 2. 20.

20. Штанько, Р.И. (2000). Электроозонаторная установка для сушки зерна. Диссертация кандидата технических наук: 05.20.02. Зерноград. 143.

21. Baskakov, I.V., Orobinsky, V.I., Gievsky, A.M., Gulevsky, V.A. & Chernyshov A.V. (2022). Grain disinfestation with ozone-air mixture. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1043, Article 012037. DOI: 10.1088/1755-1315/1043/1/012037 .

22. Baskakov, I.V., Orobinsky, V.I., Gulevsky, V.A., Gievsky, A.M. & Chernyshov A.V. (2020). Influence of ozonation in seed storage on corn grain yield and its quality. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 488, Article 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/488/1/012007 .

23. Baskakov, I.V., Orobinsky, V.I., Gulevsky, V.A., Gievsky, A.M. & Chernyshov A.V. (2020). Studies of the ozonation process when drying grain. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 422, Article 012009. DOI: 10.1088/1755-1315/422/1/012009 .

24. László, Z., Hovorka-Horvath, Z., Beszedes, S., Kertesz, S., Gyimes, E. & Hodur C. (2008). Comparison of the effects of ozone UV and combined ozone/UV treatment on the color and microbial counts of wheat flour. Ozone: Science and Engineering, 30, 6, 413-417. DOI: 10.1080/01919510802474607 .

25. Pereira, A. M., Faroni, L. R. D., Sousa, A. H., Urruchi, W. I. & Paes, J. L. (2008). Influência da temperatura da massa de grãos sobre a toxicidade do ozônio a Tribolium castaneum. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 12, 493-497.

26. Rozado, A.F., Faroni, L.R.D., Urruchi, W.M.I., Guedes, R.N.C. & Paes J.L. (2008). Aplicação de ozônio contra Sitophilus zeamais e Tribolium castaneum em milho armazenado. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 12, 282-285. DOI: 10.1590/s1415-43662008000300009.

27. Prudente, A.D.jr. & King, J.M. Efficacy and safety evaluation of ozonation to degrade aflatoxin in corn. J. Food Sc, 2002, 67, 6, 2866-2872.