Способ обработки сельскохозяйственной и лесной продукции от радиоактивных и нитратных соединений и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к обработке кормов для сельскохозяйственных животных. Сущность изобретения: способ обработки ведут при плотности потока ультразвуковых колебаний в диапазоне 1 · 10^-2 - 3 · 10^-2 Вт/см² при экспозиции 300 - 900 с в зависимости от вида продукта и степени его первоначального загрязнения. Устройство позволяет осуществлять способ обработки, используя имеющиеся хозяйственные емкости, не требуя их специального изготовления. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к обработке кормов для сельскохозяйственных животных.

Известен ряд способов снижения содержания вредных веществ в продуктах. Для уменьшения нитратов в корнеклубнеплодах применяется варка. В результате при снижении нитратов в продукте до 10 - 15% происходит увеличение нитритов на 8 - 10%, а при дальнейшем остывании содержание нитритов увеличивается в 10 раз и более, которые по своей активности и токсичности в 10 - 15 раз выше нитратов [1].

Таким образом, термическая обработка продуктов не позволяет удалить из них соединения, которые вредны как сами по себе, так и усиливают воздействие радиации.

Одним из способов снижения содержания цезия-134 и цезия-137 в сельхозпродукции может быть его мойка в воде или в растворе поваренной соли.

Известен способ очистки сельхозпродукции, например корма растительного и животного происхождения, от радиоактивных веществ, предусматривающий его измельчение до размеров частиц 2 - 25 мм, промывку водой с одновременным перемешиванием [2].

Измельчение сельхозпродуктов до указанных размеров ведет к потере белка и других питательных веществ, а интенсивное механическое воздействие перемешивающего органа на продукт способствует дальнейшему переходу их в промывочную воду.

Еще более нежелательное воздействие перемешивающего органа на корнеклубнеплоды, которые при этом подвергаются частичному разрушению с переходом в промывочную воду.

Совершенно недопустимым оказывается такое воздействие на тонкие структуры ягод и грибов, где происходит практически их полное разрушение.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности и производительности очистки сельхозпродукции от радионуклидов и нитратных соединений с сохранением их качества.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки сельхозпродукции от радиоактивных веществ, включающем измельчение, промывку водой с одновременным перемешиванием в промывочной воде, возбуждают акустические колебания.

Воздействие колебаний на воду позволяет интенсифицировать движение как ее частиц, так и частиц продукта по всему объему и ведет к переносу радиоактивных веществ, нитратных соединений из продукта с более высокой концентрацией их в воду с более низкой, то есть интенсифицирует диффузионно-технологический перенос вещества из продукта в воду.

Известно также, что с повышением температуры среды диффузионный процесс усиливается.

В предлагаемом способе звуковые колебания, проходя через воду, поглощаются ей, и механическая энергия колебаний переходит в продукт.

В процессе поиска по патентной литературе заявляемая совокупность признаков не обнаружена, что соответствует критерию новизны. Как показали результаты испытаний макета установки, реализация данного способа соответствует критерию промышленного применения.

Поскольку удалось получить новый эффект, заявляемое соответствует критерию изобретения.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно очищенный продукт измельчают до предусмотренных технологией размеров и помещают в емкость с водой. Соотношение продукт-вода составляет 1:2. Переменное напряжение частотой 18 - 22 кГц от ультразвукового генератора УЗГ 13-01/22 подается на преобразователь, помещенный в систему продукт-вода. Приведенная в колебательное движение система с помощью интенсивных колебаний обеспечивает эффект очистки, не доступный для других технологических приемов.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления представленного способа; на фиг. 2 - спектрограмма определения парамагнитных центров и свободных радикалов в продукте после обработки.

Устройство состоит из емкости 1, крышки 2 с двумя прорезями, сквозь которые проходят струбцины 3 для фиксации крышки относительно корпуса, с внутренней стороны которой укреплен излучатель 4, соединенный проводником с генератором колебаний 5.

Устройство работает следующим образом. Продукт, подлежащий обработке, помещают в емкость с водой 1, закрывают крышкой 2, фиксируя ее относительно корпуса струбцинами 3, погружая этим преобразователь колебаний 4 в систему продукт-вода, и подают переменное напряжение с генератора 5 на преобразователь 4, осуществляющий колебательное движение в системе.

Экспозиция обработки определяется видом продукта и степенью его первоначального загрязнения.

Представленное устройство позволяет осуществлять обработку продукции, используя хозяйственные емкости различных типоразмеров, не требуя для этих целей изготовления специальных емкостей.

Пример 1. Производилась очистка свеклы от радионуклидов, которая измельчалась до размеров 10 х 110 мм. Состав моющего раствора не включал уксусной кислоты, которая способствует экстракции красителя из свеклы. Время воздействия колебаний составило 600 с. Температура раствора в конце обработки 50^oC.

Начальная степень загрязнения продукта - 5 · 10² Бк/кг (цезий-137) Остаточная загрязненность после очистки при частоте колебаний 18 кГц - 1,2 · 10² Бк/кг (цезий-137) при частоте колебаний 22 кГц - 1,15 · 10² Бк/кг (цезий-137) Коэффициент очистки составил 4 - 4,5. Продукт годен к употреблению в качестве корма, т. к. соответствует республиканским контрольным уровням (РКУ).

Так как выращивание свеклы со значительными затратами ручного труда, то широко используется химическая прополка ее, при этом происходит накопление больших доз нитрат-нитритных соединений.

Применение метода очистки свеклы от радионуклидов позволило с успехом использовать его и для удаления нитратных соединений.

Пример 2. Производилась очистка свеклы от нитратных соединений при параметрах, указанных в примере 1.

Начальная степень загрязнения продукта нитратами - 2860 мг/кг Остаточная загрязненность после очистки - 1600 мг/кг Коэффициент очистки по свекле составил 1,8. Продукт соответствует РКУ.

Примерно такие же показатели и по картофелю для той же степени его измельчения.

Результаты очистки от нитритов несколько ниже, чем от нитратов.

Пример 3. Производилась очистка от радионуклидов зерна, которое погружалось в воду без добавления каких-либо реагентов. После колебаний в течение 600 с зерно не содержало К-40.

Начальная степень загрязнения зерна - 24,5 Бк/кг Остаточная загрязненность после очистки - 8,2 Коэффициент очистки зерна составил 3, продукт соответствует РКУ, в то время как 4 можно достичь лишь при обдирке полностью верхнего слоя, что связано как со значительными затратами, так и потерей исключительно ценной части зерна - его оболочки, что в свою очередь исключает возможность его проростания перед скармливанием животным.

На порядок и выше составляет коэффициент очистки грибов как сырых, так и сушеных.

Пример 4. Производилась очистка говяжьего мяса от радионуклидов, которое измельчалось до размеров 20 х 25 мм. Состав промывочного раствора - 1 л воды, 20 г соли, 10 г уксусной кислоты на 0,5 кг мяса. Продолжительность колебательного воздействия 1200 с. Температура раствора в конце обработки 60^oC.

Начальная степень загрязнения мяса - 1,6 · 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,3 · 10² Бк/кг (цезий-134) Остаточное загрязнение мяса после очистки
при частоте колебаний 18 кГц - 0,163 · 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,86 · 10 Бк/кг (цезий-134)
при частоте колебаний 22 кГц - 0,16 · 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,83 · 10 Бк/кг (цезий-134)
Коэффициент очистки для данной степени измельчения составил по цезию-137 около 10. Продукт соответствует РКУ.

Пример 5. Все параметры обработки остались теми же, за исключением степени измельчения мяса, где параметры пластин составляли 25 мм, время обработки 900 с.

Начальная степень загрязнения мяса - 5,10 · 10³ Бк/кг (цезий-137) - 6,68 · 10² Бк/кг (цезий-134)
Остаточное загрязнение мяса после очистки
при частоте колебаний 18 кГц - 1,86 · 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,19 · 10² Бк/кг (цезий-134)
при частоте колебаний 22 кГц - 1,8 · 10³ Бк/кг (цезий-137)
при частоте колебаний 22 кГц - 2,16 · 10² Бк/кг (цезий-134)
Коэффициент очистки при измельчении мяса пластинками и времени обработки 900 с по цезию-137 составил около 3. Продукт соответствует РКУ.

Обработанная по предложенному способу продукция подлежала проверке на наличие свободных радикалов и парамагнитных центров, возникновение которых связано с кавитацией при высоких плотностях вводимой энергии. Представленная спектрограмма (фиг. 2) свидетельствует об их отсутствии.

Стерилизующее действие акустических и ультразвуковых колебаний позволяет с успехом использовать его вместо традиционного энергоемкого теплового, обеспечивая при этом более высокие вкусовые качества и витаминный состав, являющийся естественным радиопротектором продукта.

Способ показал высокую эффективность разрушения "горячих частиц" в кормах.

Образование мелких структур из кусков позволяет осуществить более интенсивное их растворение и вымывание, исключая попадание в организм животного. Указанный способ можно также применить и при обработке лесной продукции (стружка, опилки при производстве плит), грибов, ягод.

Источники информации
1. Запорожец Н.Ф. Технологические приемы разрушения нитрат-нитритных соединений в корнеклубнеплодах. Доклады ВАСХНИЛ, 1987, N 8.

2. Ильинко А.И. и др. Результаты исследования по выведению цезия 134 и 137 из растительного материала. Сб. докладов II Всесоюзной конференции по радиобиологии. Минск, 1990, с. 75.

Формула изобретения

1. Способ обработки сельскохозяйственной и лесной продукции от радиоактивных и нитратных соединений, включающий измельчение продукта и его промывку водой при физическом воздействии в процессе последней, отличающийся тем, что в качестве физического воздействия используют акустическое воздействие.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе промывки используют проточную воду.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акустическое воздействие возбуждает в ультразвуковом диапазоне.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что плотность потока акустических колебаний выбирают в диапазоне 1·10^-2 - 3·10^-2 Вт/см² при экспозиции 300 - 900 с.

5. Устройство для обработки сельскохозяйственной и лесной продукции от радиоактивных и нитратных соединений, содержащее емкость с крышкой и источник физического воздействия, отличающееся тем, что источник физического воздействия выполнен в виде излучателя акустических колебаний, с которым связан выход генератора переменного напряжения, причем излучатель акустических колебаний укреплен на внутренней стороне крышки, имеющей прорези, в которых расположены струбцины для фиксации крышки относительно емкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2