Результат интеллектуальной деятельности: Способ профилактической обработки зерна

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве кормов, а также к способам подготовки зерна к хранению и переработке.

Зерно, поставляемое на корм сельскохозяйственным животным или в перерабатывающую промышленность, имеет строгие требования по содержанию токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов, радионуклидов, вредных примесей изараженности вредителями, нормативные показателикоторых отражены в Техническом регламенте ТС 015/2011 «О безопасности зерна».

Поражение зерна микотоксинами плесневых грибов ведет к снижению качества, значительным потерям и может привести к отравлениям и даже смертельному исходу при повышенной их концентрации.Насекомые-вредители зерна ухудшают его хлебопекарные свойства, снижают массу зерна, способствуют развитию патогенной микрофлоры и приводят к самосогреванию зерна.

В настоящее время известны разнообразные способы обезвреживания микотоксинов и уменьшения загрязненности насекомыми-вредителями, но они не обладают оптимальным эффектом из-заприсущих им недостатков. Поэтому более целесообразно предотвращать развитие плесневых грибов, насекомых-вредителей на стадии закладки зерна на хранение, а не бороться с результатами их жизнедеятельности.

Известен способ детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами, включающий его обработку водным раствором хлоргидратдецилового эфира глицина с концентрацией его в растворе 0,2-0,3%. Обработку проводят в течение 20 мин при температуре раствора 40°C с соотношением«зерно:раствор» 1:2,5-3,0, с последующей операцией промывки зерна проточной водой и после ее стекания сушки продувкой подогретым воздухом до исходной влажности 14% (Патент №2278514 РФ, МПК A01N 37/44,опубл.: 27.06.2006 , бюл. №18)

Недостатком этого способа является низкая экологическая безопасность и узконаправленность применения.

Известны способы обработки зерновых культур перед закладкой на хранение с использованием органических консервантов: пропионовой кислотой, содержащей добавку хитозана (патент на изобретение №2222171 «Способ подготовки зерна перед закладкой на хранение», МПК A01F 25/00, А23В 9/26, С12Р 1/02,опубл. 27.01.2004, бюл. № 3), обработкой смесью пропионовой кислоты и калия сорбата (патент № 2632977 «Состав для хранения зерна, пищевых продуктов, семян злаковых, бобовых и комбикормов»,МПК C1 A01N 25/00 , A23B 9/16 ,опубл. 11.10.2017, бюл. № 29).

Недостатками данных способов является то, что при продолжительном употреблении животными кормов,обработанных пропионовой кислотой, велика вероятность получения химического ожога пищевода и желудка, за счет её повышенного содержания. Использовать такие способы для пищевого зерна не целесообразно.

Известен способ обеззараживания зернового сырья, который предусматривает увлажнение зерна, обработку зерна в водной среде в акустическом поле с широким спектром частот при кавитационно-пороговом значении звукового давления, создаваемого гидроакустическим излучателем, с одновременным диспергированием в среде воздуха, поступающего в импульсном режиме в резонаторные камеры излучателя (патент № 2539731, МПК B02B5/00, B02B5/02, C12C 1/02,опубл. 27.01.2015, бюл. № 3).

Недостатком способа является возможность снижениясодержания плесневых грибов только на 80 %. Этот факт не решает проблему устранения токсичности. Высокая интенсивность ультразвуковых волн (4 Вт/см²), предлагаемая авторами изобретения, может нарушить структуру зерна и его оболочку, что будет являться препятствием к долгому хранению.

Наиболее близким к заявленному изобретению относится способ деконтаминации сельскохозяйственных кормов, загрязненных микотоксинами, путем их предварительной обработки активированным средством, отличающийся тем, что перед процессом экструдирования корма смачивают до уровня влажности 25%, причем в качестве активированного раствора используют раствор, полученный на установке типа СТЭЛ, при плотности тока 0,06-0,15 A/см², напряжении 40-50 B, скоростях протока католита и анолита по 2,8-4,5 л/ч, анолитэлектрохимически активированного раствора, содержащего 4,0-5,0 г/л NaCl и 0,3-0,7 г/л глицина, с показателями качества: pH 2,0-3,0 и ОВП от +760 до +900 мВ (патент RU № 2565261, МПК A23K 1/16,опубл. 20.10.2015, бюл. № 29).

Недостатком данного способа является то, что строение зерновки, а именно наличие в ней бородки и бороздкизатрудняет очистку зерна от плесневых грибов и в этой связи статическая обработка только анолитом не эффективна.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности обеззараживания зерна от плесневых грибов при производстве кормов, а также при подготовке зерна к хранению и переработке, уменьшение загрязненности зерна минеральными примесями и насекомыми-вредителями.

Для решения поставленной задачи производят обработку зерна в среде анолита, полученного на установке типа СТЭЛ, с последующей мойкой и сушкой зерна до влажности не более 14%, обработку проводят ультразвуком низких частот 24-26 кГц с интенсивностью ультразвука не более 1 Вт/см²в среде анолита АНК.

В способе используется анолит АНК (нейтральный), обладающий всем комплексом физико-химических и биоцидных свойств, сделанный на установках типа СТЭЛ, сертифицированных как устройства для получения анолита АНК.

Анолит – это экологически чистый растворвысокоактивных кислородных соединений хлора и озона, который относится к 4-му классу малотоксичных веществ по ГОСТ 12.1.007-76 (Государственный реестр лекарственных средств Рег. № ЛС-002150). Не требует специальных условий для перевозки и хранения. Сочетает дезинфицирующее и стерилизующее свойства и обладает универсальным биоцидным действием.

Действующими веществами в анолите являются: смесь пероксидных соединений (HO - радикал гидроксила; HO^- ₂ - анион пероксида; O₂ ^- - супероксид-анион; O₃ - озон; O - атомарный кислород) и хлоркислородных соединений (HClO - хлорноватистая кислота; ClO^- - гипохлорит-ион; ClO - гипохлорит-радикал; ClO₂ - диоксид хлора) [Бахир В.М. Современные электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды.М., ВНИИИМТ, 1999, 84 с.]

Известны области применения анолита АНК в пищевой промышленности. Известны технологические инструкции по производству икры лосесевых видов рыб, консервированной электрохимическиактивированныманолитом. ТУ-9264-012-00472437-99 «Икра форели радужной зернистой соленой». Гигиеническое заключение № 470102926ТО1353129 от 22.12.99; Технические условия «Рыба охлажденная с использованием электрохимически активированного раствора хлористого натрия» ТУ 9261-002-00038155-98. Также анолит АНК применяют для дезинфекции воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиеническое заключение Центра госсанэпиднадзора МЗ РФ № 78.1.3.515.П.5039.6.0 от 16.06.2000 на использование анолита АНК для целей дезинфекции воды на станциях хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для децентрализованного водоснабжения населения.

Комбинация действующих веществ в анолите не позволяет адаптироваться грибам и микроорганизмам к его биоцидному действию, а малая суммарная концентрация соединений активного кислорода и хлора гарантирует полную безопасность для животных, людей и окружающей среды. Однако строение зерновки имеет сложную конфигурацию и обработка анолитом не даёт желаемых результатов. Ультразвук низких частот позволяет усилить бактерицидный эффект раствора и микротоки, создаваемые ультразвуком активно омывают и очищают равномерно всю поверхность зерновки от плесневых грибов, минеральных загрязнений и насекомых-вредителей.

Экспериментальные исследования проводились на пшенице, поставляемой на кормовые цели. В исследуемых образцах пшеницы были найдены следующие микотоксины:Афлотоксин В1 – 0,04 мг/кг (продуцируемый грибами Aspergillus);Т-2 токсин – 0,01 мг/кг (продуцируемый грибами Fusarium);Охратоксин А – 0,03 мг/кг (продуцируемый грибами Aspergillus и Penicillium).

Исследования проводили в диапазоне частот 22-35 кГц с использованием раствора анолита АНК и без него с изменением интенсивности ультразвуковых волн от 0,3 Вт/см² до 1,5 Вт/см².

Установлено, что обработка зерна по предлагаемому способу обеспечивает очистку зерна от плесневых грибов, минеральных загрязнений и насекомых-вредителей при начальном заражении, если применять обработку в среде анолита АНК при частоте ультразвука 24-26 кГц с интенсивностью не более 1 Вт/см².

Загрязненность минеральными примесями определялась измерением площадей микрозагрязнений зернапри помощи цифрового микроскопа, определением суммарной площади единичных участков поверхностных загрязнений у пробной выборки зерен, исходя из периметров их контура.Определялось процентное отношение загрязненной площади к суммарной поверхностной площади зерен средней исходной пробы. Результаты экспериментальных исследований позволили заключить, что предлагаемый способ, не нарушая оболочки зерновки, позволяет очистить с неё все минеральные загрязнения. При увеличении интенсивности ультразвукового воздействия или изменении частоты ультразвука выше предлагаемых показателей происходит нарушение структуры зерна из-за сильной кавитации, что нежелательно при хранении.

Загрязненность насекомыми-вредителями определяли по ГОСТ 34165 — 2017 Зерновые, зернобобовые и продукты их переработки. Методы определения загрязненностинасекомыми-вредителями.

Предлагаемый способ позволяет очистить поверхность зерна от насекомых-вредителей лишь на начальной стадии загрязнения. Если насекомые-вредители долго находятся в зерне и повсеместно проникают в зерновки, результат обработки не дает желаемого эффекта.

По результатам микробиологических исследований обработка ультразвуком в диапазоне частот 24-26 кГц средней интенсивностью ультразвуковых волн 1 Вт/см² в среде анолита АНК способствовала уменьшению колоний плесневых грибов до 98 % и сохранению целостности зерновки без видимых разрушений оболочки.

Для выяснения влияния ультразвуковой обработки зерна,содержащего плесневые грибы и микотоксиныв среде анолита АНК и без него, на изменение его токсичных свойств, проводили путем постановки биопробы по определению хронической токсичности на лабораторных животных: крысы линии Wistar. Из пяти исследуемых групп патологические изменения у животных экспериментальной группы, где использовали корм, обработанныйанолитом и ультразвуком 26 кГц, отсутствовали. Результаты биохимического и общего анализа крови у животных данной группы также были в норме, что свидетельствует об эффективности и экологической безопасности данного способа.

На фигурах 1, 2, 3, 4 представлены зерновки пшеницы, зараженные плесневыми грибами, без обработки ультразвуком (фиг.1), с обработкой ультразвуком 26 кГц в воде (фиг.2),обработанные ультразвуком 35 кГц в воде (фиг.3), обработанные ультразвуком 26 кГцв среде анолита АНК, увеличение 160х.

Пример

В ультразвуковую установку, генерирующую ультразвук частотой 26 кГц помещали зерно пшеницы 300 г. Заливали раствором анолита АНК и озвучивали в течение 30 минут. После озвучивания брались пробы в соответствии с ГОСТР 51278-99 для расчета количества плесневых грибов по количеству колоний в чашках Петри с агаризованной средой. Зараженность насекомыми-вредителями определяли по ГОСТ 34165 — 2017 просеиванием пробы зерна и подсчетом насекомых-вредителей.Загрязненность минеральными примесями проводили по способу, описанному выше.

Предлагаемый способ обработки зерна имеет оптимальную формулу, подтвержденную серией экспериментов.