Научная статья на тему 'Формирование управляемых жизненных микросред'

Формирование управляемых жизненных микросред Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
21
3
Поделиться

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Амелькин А.А.

General goal of present project is fulfillment of applied investigations with the aim to reveal the possibilities of practical usage of electronic-ionic technology (EIT) in food industry.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Амелькин А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Forming of controlled biotic microenvironments

General goal of present project is fulfillment of applied investigations with the aim to reveal the possibilities of practical usage of electronic-ionic technology (EIT) in food industry.

Текст научной работы на тему «Формирование управляемых жизненных микросред»

Формирование управляемых жизненных микросред

1А.А. Амелькин

Московский государственный университет пищевых производств

Одна из важнейших задач пищевой и перерабатывающих отраслей АПК — разработка и внедрение прогрессивных технологических процессов,оборудования и систем управления, обеспечивающих повышение качества и биологической ценности продуктов питания. При этом значительная часть технологических процессов реализуется в ограниченном пространстве — микросреде, содержащей живые объекты (например, процесс хранения плодоовощной продукции в овощехранилищах, процессы транспортировки сельскохозяйственного сырья на большие расстояния в специализированном авто- и железнодорожном транспорте, процессы солодоращения и культивирования микроорганизмов и т. д.).

Актуальность настоящего проекта заключается прежде всего в обеспечении устойчивого развития предприятий пищевой промышленности и АПК, использующих в технологических процессах живые объекты, когда благодаря применяемым новейшим наукоемким технологиям формирования производственной микросреды не существует противоречия между задачами повышения технико-экономических показателей производства, формирования безопасности и качества сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов и поддержания улучшенных условий труда производственного персонала с точки зрения экологии. Типичным примером подобного подхода служит применение указанных технологий на плодоовощных предприятиях, где в ходе процесса хранения одновременно решается несколько задач: подавление метаболизма плодов и овощей, гнилостной микрофлоры, насекомых и плесневых грибов при хранении сельскохозяйственной продукции за счет ионизации воздуха по оптимальной программе; многоступенчатая очистка воздуха в производственных помещениях от различных пылеобразных и газообразных органических и неорганических загрязнителей воздуха (пыли, бактерий, низших грибов, клещей, озона, этилена и т. д.).

Основная задача настоящего проекта — проведение прикладных исследований с целью выявления возможностей практического применения электронно-

ионной технологии (ЭИТ) в пищевой промышленности и отраслях АПК, в ходе которых планируется использовать такие управляющие воздействия, как аэроионизация и озонирование технологических микросред для управления процессами хранения и стимуляции сельскохозяйственного сырья, замачивания и проращивания зерна, брожения, промышленного культивирования микроорганизмов и т. д. при разработке эффективных способов автоматического управления технологическими процессами производства пива, кондитерских производств, производства дрожжей, биосинтеза лизина и другими процессами, проводимыми в технологических микросредах, содержащих живые объекты. Другие приложения данного проекта — управление любыми аэробными живыми системами с целью стимуляции или ингибирования жизнедеятельности; лечебно-профилактическое приложение — оздоровление микроклимата в квартирах, больничных палатах, на общественном транспорте, в офисах и цехах, в аудиториях учебных заведений и т. д., а также профилактика и лечение различных заболеваний, таких, как аллергия, бронхиальная астма, и многих других патологий и расстройств.

Подсистемы автоматического управления технологической микросредой (ПАУТМ) и подсистемы формирования управляемой жизненной микросреды (ПФУЖМ), решающие вышеуказанные задачи, могут быть выполнены как в стационарном исполнении при больших объемах обрабатываемой продукции и больших производственных площадях и помещениях (таких, как хранилища, крупные цехи, крытые стадионы, актовые, концертные и спортивные залы, кинотеатры и т.п.), так и в переносном или транспортном исполнении в случае малых производственных мощностей, небольших складских помещений, а также для установки на транспортных средствах при перевозке сырья и продукции на большие расстояния, в салонах автомобилей и общественного транспорта и т. д. Помимо этого указанные подсистемы могут работать как в автономном режиме, так и в составе систем кондиционирования воздуха и вентиляции.

Управление живыми системами в данном проекте производится путем воздействия аэроионизированных сред на внутриклеточное дыхание с использованием УСГОВ (устройства для санитарно-гигиенической обработки воздуха, защищенного действующим патентом СССР № 1623346) в качестве основного исполнительного устройства. При этом решение задач оптимального управления предложено осуществлять на базе комплексной математической модели, описывающей живую систему на уровне отдельных внутриклеточных органелл (митохондрий) и на уровне взаимодействия живого объекта с микросредой (организменном уровне).

Принцип действия устройства для санитарно-гигиенической обработки воздуха (УСГОВ) заключается в многоступенчатой очистке воздуха с последующей его ионизацией. Поток обрабатываемого воздуха проходит последовательно про-тивопыльный фильтр, генератор озона, электропроводящие боковые обкладки, каталитический фильтр и ионизатор. При этом генератор озона и ионизатор снабжены собственным источником высокого напряжения, а поток воздуха может создаваться как путем установки в устройстве собственного вентилятора, так и централизованно в системах кондиционирования или вентиляции.

Таким образом, под действием принудительной вентиляции поток обрабатываемого воздуха сначала проходит через противопыльный фильтр (предфильтр или фильтр грубой очистки), на котором осаждаются пылеобразные загрязнители, в том числе твердые аэрозоли, входящие в состав дыма. После этого поток воздуха поступает в электрический или электростатический фильтр (генератор озона + электропроводящие обкладки), где под воздействием озона и электростатического поля высокой напряженности воздух обеззараживается и очищается от газообразных биологических и химических загрязнителей. Затем каталитический фильтр очищает воздух от остаточного озона и продуктов реакции озона с различными загрязнителями. При этом в зоне высокой напряженности генератора озона вредные примеси ионизируются и затем активно адсорбируются на поверхности электропроводящих боковых обкладок и каталитического фильтра. Напряжение на генератор озона и на электропроводящие обкладки, выполняющие функцию осадительных электродов, подается с разным знаком, что повышает эффективность процесса сорбции загрязнителей.

Медико-профилактическим направлением применения исполнительных устройств УСГОВ является их использование в ПФУЖМ с целью формирования управляемых жизненных микросред в жилых помещениях и офисах, на общественном и личном транспорте, в учеб-

12 !ПИВО и ||д||ИТКИГ2•2003

ных и медико-профилактических учреждениях, в гостиницах и домах отдыха, в ресторанах и кинотеатрах, в клубах и домах культуры, в магазинах и других замкнутых жизненных пространствах.

При этом одна из основных задач — профилактика таких распространенных заболеваний, как аллергия, атопический дерматит и бронхиальная астма, путем использования УСГОВ для очистки воздуха от домашней пыли, пылевых клещей, низших грибов и микрофлоры с последующей его аэроионизацией. В докладе Л.Н. Ску-чалиной и других авторов «Значение микросреды в развитии аллергических заболеваний у детей», сделанном на I (V) Съезде детских врачей Республики Казахстан в 2001 г., сообщается о значительном росте аллергических заболеваний у детей в разных районах мира и указывается на то, что в развитии этой патологии большое значение имеет состояние жилища. В ходе эпидемиологических исследований авторами доклада был проведен анализ факторов риска микроэкологии жилища у 104 больных бронхиальной астмой, 107 больных атопическим дерматитом и 686 здоровых детей, которые составили группу контроля. Изучение состава домашней пыли в квартирах больных детей выявило ее многокомпонентность. В каждой квартире обнаружены клещи от 10 до 900 особей в 1 г пыли. Выявленное количество грибов колебалось от 20 до 520000 клеток в 1 г пыли, чаще в виде Penicillum и Aspergillus. Значительным был состав микробной флоры: 250 000-26 770 000 клеток в 1 г пыли. Авторами данной работы доказано, что все вышеперечисленные факторы относятся к управляемым и при уменьшении их воздействия снизится риск аллергической патологии, что указывает на необходимость широкого внедрения ПФУЖМ.

Преимущества используемого в подсистемах ПАУТМ и ПФУЖМ устройства для санитарно-гигиенической обработки воздуха УСГОВ: ионизация потока предварительно очищенного воздуха; модульность исполнения, позволяющая создавать стационарные и переносные устройства различной конфигурации и мощности, применять устройство в действующих системах вентиляции и кондиционирования и т.п.; использование при изготовлении и эксплуатации исключительно отечественных материалов и комплектующих; низкая потребляемая мощность, высокая степень очистки воздуха от пыли, газообразных загрязнителей и микроорганизмов, большой радиус действия; приемлемая стоимость расходных материалов, неограниченный срок их хранения; простота эксплуатации и обслуживания; выбор режимов аэроионизации и расхода воздуха в зависимости от типа объекта и цели воздействия (ин-гибирование или стимуляция); отсутствие выделения озона в окружающую среду; возможность обеспечения режима озонирования при отключении третьей ступени фильтрации, а также режима одновременного озонирования и аэроионизации при необходимости антисеп-тирования технологических помещений, камер хранилищ, технологического оборудования и транспортных средств (контейнеров, фургонов и т.п.); быстрое удаление озона из окружающей среды при отключении режима озонирования.

К настоящему времени создан опытный образец УСГОВ и разработан бизнес-план организации серийного производства устройств и систем на их основе. Проведены испытания на картофелехранилище: режим обработки клубней «ингибирование» позволил подавить эффект прорастания и увеличить количе-

ство стандартных клубней при хранении на 30 %; при режиме обработки клубней «активация» отмечен явный эффект стимуляции прорастания клубней. Проект по разработке и серийному производству устройств УСГОВ и систем на их основе поддержан Управлением плодоовощного хозяйства г. Москвы, получены предварительные заявки на приобретение ПАУТМ от ряда плодоовощных предприятий и других компаний. Подписан протокол о намерениях по возможному применению разработки на территории более 30 фермерских хозяйств Ярославской области. Получены положительные заключения Главного терапевта ГМУ г. Москвы и Института медико-биологических проблем РФ на производство УСГОВ лечебно-профилактической модификации. На Первом московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, 7-10 февраля 2001 г.) устройство УС-ГОВ было удостоено серебряной награды. Результаты предварительных исследований по теме проекта опубликованы в отечественных журналах и сборниках и доложены на международных конференциях и симпозиумах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Амелькин А.К., Смирнов В.Н., Михайлов В.Ю. Изобретение № 1623346 «Устройство для санитарно-гигиенической обработки воздуха». (Патентообладатель с 2000 г. Амелькин А.А.). — БИ №15, 1998. Класс F 24 F 3/16.

2. Амелькин А.А, Благовещенская М.М., Амелькин А.К. Разработка подсистем автоматического управления живыми объектами в пищевой и перерабатывающих отраслях АПК//Сб. науч. трудов. — М.: МГУПП. С. 440-452.

3. Скучалина Л.Н, Старосветова Е.Н., Сейтга-лиев Г.М. Значение микросреды в развитии аллергических заболеваний у детей (Акмолинская государственная медицинская академия)// Сб. докладов I (V) Съезда детских врачей Республики Казахстан. — Астана, 2001 и др.

2•2003

3