Озонирование семян растительных культур аспирационным способом

Авторы: Тышкевич Е.В., Курочкин А.М. (Патент RU 2369062)

Аспирационной способ может использоваться для сушки, предпосевной обработки и оздоровления семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур, подавления бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры. Обладает высокой эффективностью, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.

Обработка семян растительных культур является абсолютно необходимым агротехническим приемом в условиях современного сельскохозяйственного производства. При этом у семян увеличивается всхожесть, усиливаются процессы обмена веществ, подавляются болезнетворные начала, сокращаются сроки вегетации. Растения быстрее растут и развиваются, более устойчивы к неблагоприятным внешним факторам, дают более ранние урожаи с лучшими экономическими показателями.

Способов обработки семян великое множество – это замачивание в воде, водных растворах или в растворах микро/макроудобрений, обработка различными химикатами, протравливание, промывание, подсушивание, барботирование, термическая, озоновоздушная, лазерная обработка, закаливание и т.д.

Озонирование - один из наиболее прогрессивных современных технологических процессов обработки семян. Основными достоинствами использования озона являются: высокий окислительный потенциал, возможность получать его на месте потребления из кислорода воздуха, простота и доступность получения озона в электрических аппаратах, экономическая целесообразность, безотходность производства, а также экологическая совместимость озона с окружающей средой.

Функциональная схема способа аспирационной обработки озоном
семян растительных культур.

На схеме изображены воздухонагреватель 1, озонатор 2, массообменный агрегат 4, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7, увлажнитель воздуха 5 и центробежный вентилятор 9. В верхней части массообменного агрегата 4 над горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7 конструктивно образована смесительная камера 3. В нижней части агрегата 4 находится камера разряжения 8, которая соединена с центробежным вентилятором 9. Воздухонагреватель 1, озонатор 2 и увлажнитель воздуха 5 подключены воздушными каналами к смесительной камере 3 массообменного агрегата 4 в верхней ее части. Озонатор 2 вырабатывает озон из окружающего атмосферного воздуха. Движение воздушногазовых потоков на функциональной схеме показано стрелками.

Описание работы способа аспирационной обработки озоном
семян растительных культур.

Семена сельскохозяйственных культур 6, подлежащие обработке, загружаются в смесительную камеру 3 непосредственно на воздухопроницаемую перегородку 7. Центробежный вентилятор 9 работает в режиме аспирации. Он отсасывает воздух из камеры разряжения 8, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого, воздух, находящийся в смесительной камере 3 через воздушные каналы биомассы 6 и воздухопроницаемую перегородку 7 перемещается в камеру разряжения 8 и, затем, центробежным вентилятором 9 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме массообменного агрегата 4 создается отрицательное давление, которое способствует перемещению нагретого воздуха из воздухонагревателя 1, озона – из озонатора 2 и влажного воздуха – из увлажнителя 5 в смесительную камеру 3, где в результате перемешивания воздушно-газовых компонентов образуется озоновоздушный агент.

В процессе сушки семян 6 на первом этапе в смесительную камеру 3 подается только один компонент – озон. Воздушные каналы воздухонагревателя 1 и увлажнителя 5, соединяющие их со смесительной камерой 3, перекрываются. В этом случае производительность центробежного вентилятора 9 становится минимальной, поскольку озонатор 2 оказывает значительное сопротивление воздушному потоку, а разрежение в камере 8 достигает своего максимального значения. Влажная биомасса 6 насыщается озоном, поступающим из смесительной камеры 3, при этом отвод влаги происходит за счет вакуумирования массообменного агрегата 4. На этом этапе происходит обеззараживание семян: подавление бактерий, вирусов, вредных насекомых, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды.

На втором этапе сушки в смесительную камеру 3 вместе с озоном подается нагретый воздух из воздухонагревателя 1, обеспечивая оптимальный режим сушки при максимальной производительности центробежного вентилятора 9. Применение озонированного воздуха во время сушки влажной биомассы дает значительный экономический эффект, поскольку в процессе озонолиза выход влаги из семян резко интенсифицируется.

Особенности способа аспирационной обработки озоном
семян растительных культур.

Предпосевная обработка имеет свои специфические особенности. Обрабатываемые семена представляют собой высушенную биомассу, содержащую 8…14% влаги. В связи с этим, обычная обработка озоном высушенных семян имеет не высокую эффективность, поскольку интенсивность диффузионных процессов озона с сухим веществом падает при уменьшении влажности.

Эффективность предпосевной обработки резко повышается, если озон смешать с влажным воздухом и полученный озоновоздушный агент пропустить через насыпной слой семян. Озон прекрасно растворяется в воде, он очень эффективен во влажной среде, так как при разложении его образуется высокореакционные гидроксильные радикалы. В дополнении к этому, время жизни озона в воде больше, чем в сухом воздухе. В результате на поверхности семян образуется влажная пленка, в которой растворен озон, при этом влажность семян в процессе обработки увеличиться не более чем на 0,5…3%, иначе биомасса перестанет быть сыпучей из-за склеивания семян. Для ускорения процесса образования поверхностной влажной пленки необходимо повысить температуру озоновоздушного агента на 5…12оС по отношению к биомассе с целью образования конденсата на поверхности семян.

Методика позволяет проводить предпосевную обработку семян 6 с помощью озоновоздушного агента, получаемого в результате смешивания озона с влажным и нагретым воздухом в смесительной камере 3, при этом технологические режимы обработки устанавливаются путем изменения величин воздушных потоков воздухонагревателя 1, озонатора 2 и увлажнителя воздуха 5, а также изменением режима работы центробежного вентилятора 9. При необходимости, влажность биомассы можно довести до оптимального значения.

Процесс оздоровления семян принципиально не отличается от процесса сушки и предпосевной обработки, его особенности характеризуются определенными технологическими режимами, которые легко реализуются описываемой схемой.

Достоинства способа аспирационной обработки озоном
семян растительных культур.

Основным достоинством предлагаемого способа является высокая эффективность лечебной обработки, в течение которой необходимо за короткое время подавить бактерии, вирусы, грибковую микрофлору и другую патогенную среду, и, одновременно, провести быстрое оздоровление сельскохозяйственной продукции.

Применение аспирационной системы обработки позволяет в 1,5…2 раза снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами приточной вентиляции.

Обработка семян предлагаемым способом обладает универсальным действием: повышает их сохранность и увеличивает защиту от вредителей и грызунов. Имеет несомненные преимущества перед известными традиционными методами обработки, позволяет отказаться от дорогостоящих дефицитных и токсичных химических препаратов, обеспечивая экологическую чистоту продукции.

Его использование эффективно в семеноводческих хозяйствах, а также при проведении биотехнологий высокого уровня в научно-исследовательских целях.