СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ОЗОНОМ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для обработки семян, и может быть использовано для предпосевной обработки семян зерновых и иных культур.

Озон обладает выраженным антимикробным и инсектецидным действием, что позволяет использовать его в процессах послеуборочной обработки зерна взамен ядохимикатов с целью увеличения сроков его хранения и сокращения потерь при хранении, обусловленных жизнедеятельностью патогенной микрофлоры и насекомых - вредителей хлебных запасов. Обработка зерна озоном в низких концентрациях позволяет также уменьшить расход энергии на сушку зерна перед закладкой его на хранение. Работами ряда ученых показано, что обработка семян озоновоздушными смесями (ОВС) позволяет повысить посевные достоинства семян, подавить вредную и патогенную микрофлору на их поверхности, включая споровые бактерии группы картофельной палочки.

Известен способ обработки семян сельскохозяйственных культур, включающий обработку озоновоздушной смесью, где семена обрабатывают в емкости, вращающейся со скоростью 120-150 об/мин, и подачу ОВС с помощью нагнетающего устройства производительностью 30 м³/ч с концентрацией озона 10-80 мг/м³. Изобретение позволяет равномерно и без повреждения проводить предпосевную обработку семян [1].

Известно устройство, реализующее данный способ обработки семян, включающее озоногенератор, соединенный с нагнетательным устройством и рабочей вращающейся емкостью. ОВС подается в рабочую камеру через гибкий газопровод, а вращающаяся емкость снабжена лопастями для тщательного перемешивания зерна и крышкой, в центре которой расположен патрубок для ввода озоновоздушной смеси [1].

Недостатками данного способа и устройства являются техническая сложность реализации, низкая производительность процесса и большой расход энергии на обработку.

Известен способ хранения зерна, предусматривающий очистку от примесей и продувку газовым компонентом, в качестве которого используют озоновоздушую смесь (ОВС) с температурой ниже температуры зерна как минимум на 5…7°C. Обработку смесью проводят до насыщения зерна озоном, а после прекращения фунгицидного действия озона обработку повторяют. Эффект от предложенного способа - снижение энергоемкости процесса обработки зерна, а также расширение области использования за счет того, что данный способ может применяться при хранении как влажного, так и сухого зерна [2].

Известна технологическая схема реализации предложенного способа хранения, включающая последовательно соединенные: ленточный транспортер, погрузчик, сепаратор, озонаторную установку, вентилятор, норию и бункер [2].

Недостатками данной схемы и способа хранения зерна являются достаточно высокая энергозатратность, наличие застойных зон, неравномерность и неодновременность вентилирования верхних и нижних слоев зерна в бункере.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ обработки зерна, семян или плодоовощной продукции озоном, включающий размещение перфорированной трубы перед обработкой массы зерна и семян, находящихся в замкнутом объеме, создание озоногазовой смеси, продувание озоногазовой смесью через перфорированную трубу массы зерна, семян или объема помещения, отбор после продувания вторичной озоногазовой смеси для повторного использования. Размещение перфорированной трубы в массе зерна, семян или объеме помещения производят путем поочередной стыковки n-го количества перфорированных труб при их опускании, причем размер отверстий в трубах выполняют увеличивающимся в направлении движения озоногазовой смеси, а первичную обработку объектов осуществляют озоногазовой смесью, которую вырабатывают путем смешивания озонокислородной смеси, получаемой в озонаторной установке, с газом-носителем, создавая при этом необходимое давление и концентрацию, кроме того, при использовании для обработки объектов вторичной озоногазовой смеси ее подают для смешивания со вновь созданной озонокислородной смесью после выхода последней из озонаторной установки в объеме, необходимом для поддержания постоянной концентрации озона в озоногазовой смеси для обработки объектов, после окончания обработки излишнюю озоногазовую смесь разлагают в деструкторе [3].

Наиболее близким к изобретению техническим решением является комплекс для обработки зерна, семян или помещений озоном, включающий перфорированную трубу, размещенную в массе зерна и семян, находящихся в замкнутом объеме или объеме обрабатываемого помещения, озонаторную установку и сообщенную с вытяжным вентилятором отводящую трубу, выход которой выполнен в крыше или боковых стенах, ограничивающих объем над массой зерна, семян или помещений. Комплекс снабжен устройством смешивания озона с атмосферным воздухом, устройством подготовки вторичной озоногазовой смеси и деструктором, озонаторная установка выполнена в виде генератора кислорода, генератора озона, высокочастотного высоковольтного источника питания и холодильной машины, перфорированная труба выполнена из n-го количества состыкованных между собой перфорированных труб, размер отверстий в которых выполнен увеличивающимся в направлении движения озоногазовой смеси, причем выход озонаторной установки соединен с первым входом устройства смешивания, включающего напорный вентилятор, выход устройства смешивания подключен к перфорированной трубе, выход вытяжного вентилятора соединен с входом устройства подготовки вторичной озоногазовой смеси и входом деструктора, выход устройства подготовки вторичной озоногазовой смеси соединен со вторым входом устройства смешивания [3].

Недостатками данного способа и комплекса являются неэкономичность процесса и низкое качество обработки озоном семян в результате отсутствия возможности контроля количества озона, поглощенного в зерновой массе, а также вследствие неравномерности распределения озона в массе семян в ходе обработки и наличия застойных зон.

Задачей изобретения является повышение эффективности и качества обработки семян злаковых и иных культур озоном.

Техническим результатом изобретения является уменьшение энергозатрат на предпосевную обработку семян, возможность оптимизации режимов обработки для различных зерновых культур и различного состояния семян, более точное дозирование озона.

Поставленная задача решается тем, что в способе обработки семян озоном в замкнутом объеме путем продувки массы семян озонсодержащей газовой смесью (ОГС) с последующим разложением неиспользованного озона в деструкторе обработку ведут в «тонком» слое семян, сформированном в конструктивно выделенной части объема (камере озонирования) со сменой направления продувки при достижении заданного значения разности концентраций озона в ОГС на входе и выходе из обрабатываемого слоя семян, с вычислением количества озона, поглощенного слоем семян за время обработки. Максимальное значение толщины слоя семян ржи, пшеницы, тритикале в направлении потока ОГС составляет 0,5 метра. Озонсодержащую газовую смесь равномерно распределяют по сечению обрабатываемого слоя семян.

Поставленная задача решается тем, что в состав устройства для обработки семян озоном в замкнутом объеме, включающего озонаторную установку, нагнетательный вентилятор, устройство смешивания озона с воздухом, трубопроводы подвода к замкнутому объему, содержащему обрабатываемые семена, и отвода от него озонсодержащей газовой смеси, деструктор остаточного озона введен трехкамерный герметичный бункер, центральная камера которого (камера озонирования) отделена от боковых камер перфорированными стенками; каждая из боковых камер, служащих для равномерного распределения потока ОГС по сечению камеры озонирования, соединена с трубопроводом подвода (или отвода) ОГС. В состав устройства введен блок коммутации потоков (БКП) озонсодержащей газовой смеси, который имеет 4 штуцера: входной, выходной и 2 дополнительных. Входной штуцер БКП подключен с помощью трубопровода к магистрали нагнетания вентилятора; выходной штуцер БКП соединен трубопроводом с трехходовым краном, один из выходов которого присоединен к магистрали всасывания вентилятора напрямую (в процессе озонирования), а второй присоединен к ней через деструктор остаточного озона (в процессе разложения неиспользованного озона. Дополнительные штуцеры БКП подсоединены с помощью трубопроводов к штуцерам, установленным на стенках боковых камер бункера. БКП устроен так, что если один из его дополнительных штуцеров соединен с его входным штуцером, то другой - с выходным, и наоборот, что обеспечивает возможность смены направления потока ОГС в трубопроводах, подключенных к дополнительным штуцерам. Толщина слоя обрабатываемых семян определяется размером камеры озонирования, измеренным в направлении потока ОГС. Для поддержания заданного алгоритма обработки семян и вычисления количества озона, поглощенного слоем семян за время обработки, в состав устройства включены также измеритель концентрации озона в ОГС и вычислительный блок, вход которого соединен с измерителем концентрации озона. Измеритель концентрации озона соединен шлангами со штуцерами, установленными на стенках боковых камер бункера, или с трубопроводами, подключенными к ним.

Обработка семян в «тонком» слое в замкнутом герметичном объеме со сменой направления продувки слоя позволяет повысить равномерность распределения озона в массе семян. Контроль количества озона, поглощенного слоем семян в процессе обработки, позволяет получить требуемый эффект обработки, избежать передозировки озона, сократить расход озона (и энергии) на обработку и повысить, в конечном счете, качество обработки семян.

Поиск, проведенный по патентной и научно-технической литературе, показал, что заявленная совокупность признаков неизвестна, и она соответствует критерию «новизна». Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно повышение эффективности и качества предпосевной обработки семян озоном. Изобретение является «промышленно применимым», так как может использоваться в сельском хозяйстве (различных отраслях агропромышленного комплекса).

На фигуре 1 изображена схема устройства для обработки семян в бункере.

Устройство для обработки семян озоном содержит герметичный бункер 1, состоящий из трех камер, причем его центральная камера 2 (камера озонирования) отделена от боковых камер 3 перфорированными стенками; озонаторную установку 4, выход которой соединен озонопроводом 5 с одним входом устройства смешивания 6; нагнетательный вентилятор 7, магистраль нагнетания которого соединена с другим входом устройства смешивания 6; блок коммутации потоков озонсодержащей газовой смеси 8, входной штуцер 9 которого соединен с магистралью нагнетания 10 вентилятора 7, а выходной штуцер 11 подсоединен к входу трехходового крана 12; один выход трехходового крана 12 подсоединен к магистрали всасывания 13 нагнетательного вентилятора 7 напрямую, а другой через деструктор остаточного озона 14. Дополнительные штуцеры 15 блока 8 коммутации потоков ОГС подсоединены с помощью трубопроводов 16 к штуцерам 17, установленным на стенках боковых камер герметичного бункера 1. К трубопроводам 16 (или к стенкам боковых камер бункера 1, что равнозначно) подвода ОГС в бункер и отвода ОГС от него подключены шланги 18 подачи ОГС в измеритель концентрации озона 19, соединенный с вычислительным блоком 20. Герметичный бункер 1 снабжен загрузочным 23 и разгрузочным 24 люками. Загрузка семян в бункер осуществляется с помощью шнекового конвейера 21, выгрузка - с помощью конвейера 22.

Способ обработки семян озоном осуществляется следующим образом. В камеру озонирования 2 бункера 1 по шнеку 21 через загрузочный люк 23 загружают семена, герметично закрывают загрузочный люк 23 бункера (разгрузочный люк 24 при этом закрыт), включают нагнетательный вентилятор 7, озонаторную установку 4, измеритель концентрации озона 19 и вычислительный блок 20. Устанавливают трехходовой кран 12 в такое положение, при котором выходной штуцер блока 8 коммутации потоков ОГС подключен напрямую к магистрали всасывания вентилятора 7. Подают озон по озонопроводу 5 в устройство смешивания 6, проводят обработку семян ОГС в «тонком» слое со сменой направления продувки с помощью блока 8 коммутации потоков ОГС по сигналу от вычислительного блока 20. Измерение концентрации озона в ОГС на входе и выходе слоя семян ведут с помощью измерителя концентрации озона 19, вычисление количества озона, поглощенного слоем семян, с помощью вычислительного блока 20. Толщина слоя семян определяется размером камеры озонирования, измеренным в направлении продувки. После окончания обработки выключают озонаторную установку 4, переводят трехходовой кран 12 в положение, при котором выход деструктора остаточного озона 14 подключается к магистрали всасывания нагнетательного вентилятора 7, тем самым осуществляют разложение неиспользованного озона (дегазацию обработанной массы семян). После окончания дегазации выключают нагнетательный вентилятор 7, открывают разгрузочный люк 24 и выгружают обработанные семена с помощью разгрузочного конвейера 22 в приемную емкость. Время обработки задают исходя из характеристик обрабатываемого материала (сорта семян, влажности, температуры и т.д.), цели обработки (стерилизация семян, бактерио- или инсектостатическая обработка), видового состава и количества патогенной микрофлоры на поверхности семян.

Обработка семян в «тонком» слое со сменой направления продувки позволяет обеспечить равномерность обработки озоном всей массы семян и оптимальное дозирование озона, а в конечном счете повысить качество обработки и уменьшить затраты энергии на обработку.

Источники информации

1. Патент РФ №2248111, А01С 1/00, приоритет от 22.07.2003.

2. Патент РФ №2206200, A01F 25/00, приоритет от 25.04.2001.

3. Патент РФ №2315460, А01С 1/00, приоритет от 07.08.2006.