CC BY
75
РУ 9
И8
ДТК3 7
ТТ6
«Одновибратор» 5
«Задержка» 4
«Память» 3
ДТК3 2
ТТ 1
и и
Рис. 2. Диаграмма выходных сигналов элементов структурной схемы:
t1 — момент возникновения первого броска тока к. з.; і2 — момент отключения первого броска тока к. з.; і3 — момент включения выключателя Q4 пункта АВР; і4 — момент срабатывания защиты выключателя Q4; t5 — момент срабатывания защиты выключателя Q5
і
t
і
і
і
го времени в начале второй лини контролируют появление второго броска тока к. з. Сигнал с элемента 4 поступит на вход «Од-новибратора» 5, который выдаст однократный импульс, сбросы-вающий память с элемента 3, и поступит на первый вход элемента И 8. По истечении выдержки времени включения пункта АВР его выключатель Q4 включится (момент времени £3), причем включится на устойчивое к. з. Поэтому после включения должно произойти его отключение через время срабатывания его защиты (момент времени £4). Однако это может не произойти по причине какой-либо неисправности пункта АВР.
При этом на выходе ТТ 6 появится сигнал, достаточный для срабатывания ДТКЗ 7. На его выходе появится сигнал, который поступит на второй вход элемента И 8. Наличие двух входных сигналов на И 8 приведет к появлению его выходного сигнала, который поступив в РУ 9, обеспечит появление в нем информации об отказе отключения выключателя Q4 пункта АВР при включении его на к. з.
Таким образом, при помощи структурной схемы можно получать своевременную информацию об отказе отключения выключателя пункта АВР при включении его на к. з. Это приведет к повышению
надежности электроснабжения потребителей за счет принятия на основе полученной информации оперативным персоналом необходимых решений.
УДК 631.3; 631.53.02
Г.Г. Юсупова, канд. биол. наук, доцент Государственное научное учреждение
«Государственный научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности»
ДЕКОНТАМИНАЦИЯ ЗЕРНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ ОТ ТОКСИКОГЕННЫХ ГРИБОВ ЭНЕРГИЕЙ СВЧ-ПОЛЯ
В условиях реформирования сельского хозяйства многие негативные процессы, сложившиеся на начальном его этапе и приведшие к спаду производства продукции растениеводства, сохраняются и в настоящее время. Сократилось проведение активных защитных мероприятий, что привело к ухудшению фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий. В основных регионах производства товар-
ного зерна, наряду с традиционными вредоносными заболеваниями (головневые, корневые гнили, мучнистая роса и др.), усилилось эпифитотийное развитие фузариоза колоса, желтой и бурой ржавчины, септориоза и бактериозов на пшенице, кукурузе и других злаковых. В результате среднегодовой показатель потерь зерна составляет 10...30 % в зависимости от погодных условий.
19
В настоящее время устойчиво сохраняется тенденция к нарастанию инокулюма, распространению и развитию большинства возбудителей болезней.
Вредоносность болезней товарных партий зерна, причиняемых возбудителями грибной, бактериальной и вирусной этиологии, проявляется различно в зависимости от вирулентности, восприимчивости растений и факторов внешней среды.
Наибольшую опасность в качестве возбудителей болезней, вызывающих явные и скрытые потери зерна, представляют фитопатогенные грибы, провоцирующие микозы, и выделяемые ими микотоксины. Последние существенно влияют на хлебопекарные свойства и микробиологическую безопасность зерна, муки и хлеба [1].
Особую опасность микроорганизмы причиняют человеческому организму. Проблемы медицинской микологии еще 10-15 лет назад не возникали так остро и микроскопическим грибам как возбудителям инфекции у человека не придавали значения. Микологические инфекции по сравнению с бактериальными и вирусными становятся более агрессивными, вызывают болезни людей: микозы, аллергические заболевания, микотоксикозы.
Мицелиальная пыль, попадая в муку и хлеб, приводит к изменению их традиционных запаха, вкуса, цвета и снижает потребительские свойства.
Вредоносность фузариозной инфекции на зерне яровой пшеницы в значительной мере зависит от условий эколого-географической зоны выращивания и устойчивости возделываемого сорта. Контаминация зерна возбудителями рода Fusarium приводит к значительным изменениям: снижаются стекловидность, содержание клейковины, газоудерживающая и газообразующая способность теста.
В связи с увеличением поступления на элеваторы партий зерна, зараженного фитопатогенными и патогенными микроорганизмами, становится актуальной задача обезвреживания микробных агентов, прежде чем оно поступит на дальнейшую переработку,
Уровень инфицированности корректируется рядом почвенно-климатических и антропогенных факторов. Разработаны интегрированные системы защиты растений и продукции растениеводства в процессе ее производства, хранения и переработки. Как правило, они основаны на комплексном использовании традиционных методов и средств, ведущая роль которых принадлежит химическим, биологическим препаратам и физическим факторам воздействия.
Специфика оздоровления продовольственного зерна требует изменения приоритетов. Это тот случай, когда химические соединения, получаемые в результате органического синтеза, несмотря на их высокую токсичность против фитопатогенного комплекса, продолжительность действия на вредные организмы, универсальность, избирательность и эффективность, не могут быть использованы, посколь-
20
ку накапливаются в зерне, муке и хлебе, снижая их безопасность. Альтернативой синтезированным препаратам могут быть биологические препараты и физические факторы воздействия. Биологические изготавливают на основе микроорганизмов, применяя культуры антагонистов либо продукты метаболизма полезной микробиоты. Имеющийся ассортимент их не способен уничтожить весь комплекс фитопатогенной микрофлоры по причине избирательности отдельных препаратов, а также из-за высокой трудоемкости их производства и применения.
Для пищевой и перерабатывающей отраслей промышленности необходим такой прием, который способен наряду с эффективным обеззараживанием обеспечить технологические свойства бел-ково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов зерна и улучшить его физико-химические показатели.
Потребность в комбинированном методе физического воздействия на инфицированный объект привела к разработке метода электротермического воздействия.
Метод СВЧ-полей показывает высокую эффективность в оздоровлении зерна, продуктов его переработки и хлебобулочных изделий, обеспечении микробиологической стабильности и безопасности.
Объектами исследования выбраны продовольственные и фуражные партии зерна кукурузы и пшеницы, продукты их переработки и хлебобулочные изделия.
В лабораторно-производственных условиях исследовали реакции зерна, продуктов его переработки и микроорганизмов на различные режимы СВЧ-поля. Для дисперсионного и регрессионного анализов использовали электронные таблицы Excel. Компьютерные программы позволяют автоматизированно строить адекватные и эффективные модели обезвреживания грибной инфекции в электромагнитном поле СВЧ и могут использоваться при исследовании других методов.
Построенные модели позволяют выполнить следующее:
1) провести первичную обработку экспериментальных данных, характеризующих технологический процесс с использованием СВЧ-обработки зерна и ее обеззараживающий эффект; 2) прогнозировать качество готовой продукции (муки, крупы) в зависимости от предъявляемых потребителем требований; 3) оценить и сравнить показатели эффективности обеззараживания различными методами по экспериментальным данным; 4) выявить эффективные параметры обеззараживания, улучшающие при этом технологические свойства зерна и продуктов его переработки.
Для обеззараживания и улучшения технологических показателей продовольственных партий зерна и продуктов его переработки требуется мето-
дика ускоренного проведения комплексных исследований технологического процесса. Экспериментальные исследования показателей эффективности подготовки зерна к переработке указывают на многообразие факторов, воздействующих на зерно в момент обработки, в последующих технологических операциях и при получении готовой продукции.
При пассивном эксперименте из-за значительных материальных и трудовых затрат не представляется возможным выполнить в полном объеме комплексные исследования методов обеззараживания и их сравнительные испытания по эффективности. Поэтому микробиологические и физико-химические исследования этих методов проводили по стандартным методикам.
В помольных партиях зерна преобладающее распространение имеют гельминтоспориозно-аль-тернариозно-фузариозные инфекции [2]. При использовании в общей системе обеззараживания СВЧ-энергии наблюдается значительное воздействие ее на возбудители рода Гшагіит.
Исследовали зерно пшеницы, отруби и комбикорма зараженностью 2, 8...10 и 100 % и зерно, зимовавшее в поле (100 %-ная зараженность). Возбудители рода Fusarium — это, как правило, экзогенная инфекция, которая не обезвреживается в технологическом процессе обработки зерна перед помолом. Абсолютное обезвреживание вызывает энергия СВЧ-поля.
По результатам исследований и данным регрессионного и дисперсионного анализов получено уравнение (1), устанавливающее взаимосвязь режимных параметров и степени зараженности зерна фитопатогенной микрофлорой:
у = 11,8 + 7,3х12 + 13,3х22 -- 26,7х1 - 22,7х2 + 18х1х2,
где х1 — экспозиция; х2 — скорость нагрева; у1 — зараженность пшеницы возбудителем рода Fusarium.
Поверхность отклика, построенная по расчетным данным, показана на рисунке.
На основании таблицы и рисунка можно выделить эффективные режимы, освобождающие помольные партии зерна от фузари-озной инфекции: влажность зерна
15,5.16,5 %; экспозиция т = 60.90 с; скорость нагрева V = 0,6_0,8 °С/с; температура нагрева зерна
60.85 °С. Режимы, характеризующиеся температурой нагрева 50.57 °С, снижают зараженность зерна в 2-3 раза.
Результаты исследования на отрубях аналогичны результатам на зерне. Отруби, свободные от фу-зариозной инфекции, можно использовать в технологиях приготовления хлебобулочных изделий, комбикормов, а также для лечебно-профилактических целей (после дополнительных исследований на содержание микотоксинов).
В муке, полученной из тех же образцов, содержание фузариозной инфекции снижается до нуля при нагреве до 65 °С.
Состав микрофлоры зерна, перезимовавшего в поле, исследовали на пяти образцах, доставленных
Зараженность зерна пшеницы и продуктов его переработки возбудителями рода ¥итпит после обрабокти СВЧ-энергией
Параметры режима Температура г, °С Зараженность, кое/г
Экспозиция т, с (*,) Скорость нагрева, V, °С/с (х2) зерна отрубей муки 1-го сорта муки высшего сорта
90 0,8 80 0 0 0 0
90 0,4 60 10 10 7 3
30 0,8 45 2 22 10 5
30 0,4 30 47 22 11 10
60 0,8 70 0 0 0 0
60 0,4 50 24 17 8 7
90 0,6 68 1 0 0 0
30 0,6 48 20 18 9 6
60 0,6 65 1 0 0 0
Контроль 50 21 12 8
(1)
о4
О
К
к
и
*
§■
го
30 45 60 75 90
■ 90,00-100,00
■ 0 ,0 0, 9 - 0 ,0 0, ОО
□ <1 0 О - ОО 0 о
□ 0 ,0 0, 7 - 0 ,0 0, 6
□ 0 ,0 0, 6 1 о ,0 0, 5
■ 0 ,0 0, 5 - 0 ,0 0, 4
□ 0 ,0 0, 4 - 0 ,0 0, 3
□ 20,00-30,00
■ 0 ,0 0, 2 - 0 ,0 0,
□ 0 0 1 0, 0 о
Время, с
’ 0,5 0 6 (Л
0,6 0,7 0,8
Скорость нагрева, °С/с
Влияние параметров СВЧ-энергии на зараженность зерна пшеницы возбудителями рода Гтапит
из районов Челябинской области, Северного Казахстана и Башкортостана. Все образцы имели идентичную микрофлору, представленную двумя группами грибов: сапрофитными и рода Fusarium. Зерно имело естественную влажность 16.17 %.
После СВЧ-обработки инфицированность зерна оказалась на уровне 5.6 % при нагреве до температуры 6G.65 °С, а при температуре 75.8G °С зараженность сведена к нулю.
Исследовали также влияние СВЧ-энергии на зараженность зерна кукурузы, крупы кукурузной крупной, мелкой и побочного продукта переработки кукурузы. По результатам исследований получено аналогичное уравнение взаимосвязи основных режимных параметров и количественных характеристик зараженности зерна:
у2 = 21,4 - 7,7x1 - 14,7x2 + 7,3x22, (2)
где у2 — зараженность зерна кукурузы возбудителями рода Fusarium.
Анализируя графическую зависимость (см. рис.), отметим, что область эффективных режимов обеззараживания зерна кукурузы такая же, как и у пшеницы: экспозиция 6G.9G с; скорость нагрева v = G,55.G,8 °С/с. Температура нагрева зерна на соответствующих режимах варьирует в диапазоне 6G.85 °С. Неэффективной является обработка при экспозиции т = 3G.6G с на всех уровнях мощности.
Присутствие бактерий рода Pseudomonas в микробном ценозе зерна служит показателем свежести и хороших его качеств. Помимо бактерий также присутствует грибная инфекция: грибы родов Fusarium, Bipolaris, Alternaria и др. Согласно лите-
ратурным данным, ризосферные бактерии обладают антибиотическими свойствами, в том числе и в отношении фитопатогенных грибов рода Гшапыш [3]. Эффект ингибирования роста грибной инфекции связан с выделением бактерией различных антибиотиков, которые с ионами металлов (а именно, трехвалентного железа) образуют сложные стабильные комплексы, тем самым лишая грибы необходимых элементов питания. Это приостанавливает развитие и рост численности возбудителей.
Следует учитывать, что зерновая масса, как живая биологическая система, не стабильна и при изменении температурно-влажностного баланса в период хранения состав ее микробиоты начинает изменяться. При наличии благоприятных факторов фузариозная инфекция начинает развиваться и выделять токсичные метаболиты.
Вывод
Чтобы предотвратить контаминацию зерна микотоксинами в период хранения или переработки, поступающее на элеватор зараженное зерно влажностью 14,5.18 % следует обрабатывать электротермическим методом энергией СВЧ-поля.
Список литературы
1. Юсупова, Г.Г. Обеззараживание зерна пшеницы энергией СВЧ-поля / Г.Г. Юсупова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2003. — № 12. — С. 67-69.
2. Цугленок, Н.В. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна / Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, Г.Г. Юсупова // — Красноярск: КрасГАУ, 2004. — 250 с.
3. Берестецкий, А.О. Фитотоксины грибов: от фундаментальных исследований — к практическому использованию. Т. 44 / А.О. Берестецкий // Прикладная биохимия и микробиология. — 2008. — № 5. — С. 501-515.
УДК 631.371:621.31
Л.Д. Суров, канд. техн. наук В.В. Греков, инженер И.Н. Фомин, инженер
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный агроинженерный университет»
ПОЛУЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОТКАЗЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ СЕКЦИОНИРУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ЛИНИИ
Для получения информации об отказе автоматического повторного включения (АПВ) выключателя в начале линии контролируют появление первого броска тока к. з. и с момента его появления начинают отсчет времени срабатывания защиты секционирующего выключателя. При этом конт-
22
ролируют момент его отключения, и если момент окончания отсчета времени срабатывания защиты этого выключателя совпадает с моментом отключения первого броска тока к. з., то устанавливают факт первого отключения секционирующего выключателя.
