ЗНЕЗАРАЖУЮЧА ОБРОБКА ЗЕРНА В ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНОМУ КОМПЛЕКСІ ПІД ДІЄЮ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ВИСОКОЇ НАПРУЖЕНОСТІ Автореферат

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, розкрито суть наукового завдання, сформульовано мету і задачі, необхідні для її досягнення, наукову новизну та практичну цінність роботи.

У першому розділі «Стан питання і вибір напрямку дослідження» вивчається стан електрофізичних способів знезаражуючої обробки зернової маси, класифікуються існуючі методи та технічні засоби, визначаються властивості зернової маси, що впливають на режимні параметри та результат обробки. Формулюється проблема – підвищення ефективності знезаражуючої електрофізичної обробки та аналізуються сучасні науково-технічні шляхи її вирішення. Визначається основний напрям дослідження – створення основи науково-технічних передумов та практичних засобів використання іонізаційних процесів у зерновій масі під дією електричного поля високої напруженості змінного струму.

Проблемам знезараження зернових електрофізичними методами присвячували свої дослідження И. П. Кривопишин, Л. Я. Давидчик, І. А. Потапенко, Ф. С. Линьков, О. М. Берека. Суттєвий внесок у формування розвитку теорії та використання електричних полів високої напруженості у сільському господарстві зробили А. М. Басов, И. Ф. Бородин, Г. Б. Іноземцев, Ф. Я. Изаков, В. Н. Шмигель. Питанням електричних розрядів у газах та теорії діелектриків присвячені теоретичні дослідження Г. И. Сканави, Я. И. Френкеля, Н. П. Богородицкого, Б. М. Тареева.

Відомі електрофізичні методи знезаражуючої обробки зерна не набули широкого застосування у сільськогосподарському виробництві. Однією з головних причин, яка гальмує впровадження цих методів, є чимала матеріалоємність обладнання, енергоємність та складна технологічність процесу обробки.

На цьому етапі розвитку електрофізичних методів знезаражуючої обробки велика увага приділяється застосуванню озону. В технологіях обробки зернового матеріалу використовуються озонатори, в яких озон отримують за допомогою електричного розряду у повітрі або кисні. Сучасні озонатори мають низький ККД тому, що корисною приймається робота з дисоціації кисню для утворення озону, який фіксується на виході із розрядного пристрою. Крім того, при обробці зерна озон розподіляється нерівномірно і взаємодіє, переважно, з поверхневим шаром зерна, що значно зменшує ефективність обробки. Відомо, що при проходженні озону через шар комбікорму завтовшки 3 мм його концентрація зменшується у 20 разів, при проходженні озону через шар вівса завтовшки 10 мм – в 30 разів.

Пошук шляхів подальшого розв'язання задач знезаражуючої обробки зернових екологічно чистими способами дав змогу сконцентрувати увагу на використанні розрядних процесів у зерновій масі під дією електричного поля високої напруженості. Внаслідок часткових розрядів у повітряних включеннях зернової маси відбуваються іонізаційні процеси, які супроводжуються електрохімічними реакціями утворення озону. Тобто у запропонованому способі обробки на відміну від існуючих озон утворюється безпосередньо в об’ємі зернової маси.

Аналіз досліджень обраного напряму свідчить про брак досліджень розрядних процесів у зерновій масі, як гетерогенній системі (зерно-повітря), під дією електричного поля високої напруженості змінного струму.

Системний аналіз результатів наукових досліджень, наведених у розділі, дав змогу зробити такі узагальнення для подальшої роботи:

1. Способи обробки зернових з метою їх знезараження вирізняються широкою різноманітністю, але хімічні методи все ще переважають над іншими. У свою чергу сучасні електрофізичні методи обробки не набули широкого застосування, внаслідок чого постала потреба в удосконалені та розробці нових способів знезараження зернових відповідно до вимог, що потребують нові технології виробництва та екологічна безпека.

2. Аналізуючи проблеми, пов’язані з електрофізичними методами знезараження зернових з метою зменшення їх втрат при зберіганні та поліпшення посівних якостей, були досліджені способи знезараження за допомогою озону. Виходячи з літературного аналізу спосіб знезараження озоном не набув широкого застосування у сільському господарстві. Це пов’язано з подачею озону до продукції від окремого генератора за допомогою системи вентилювання, що обумовлює, збільшення вартості, габаритів та ваги пристроїв і не спроможність рівномірно обробляти продукцію по всьому об’єму. Отже, не досягається в повною мірою мета обробки, що обумовлює необхідність розробки ефективного способу знезараження зернових озоном та комплексу обладнання для його здійснення.

3. На тепер розроблені теоретичні положення та режимні параметри для передпосівної обробки зернової маси в електричному полі високої напруженості постійного струму. Але збільшення концентрації озону можливе при використанні електричного поля змінного струму. Тому існує необхідність проведення досліджень електрофізичних процесів у зерновій масі під дією електричного поля змінного струму, що дасть змогу підвищити ефективність знезаражуючої обробки зернових.

4. Аналіз існуючих технічних засобів для знезаражуючої обробки зернових свідчить, що існує потреба у розробці енергоощадного екологічно чистого способу обробки, який би забезпечував ефективне знезараження шкідливої мікрофлори на поверхні зерна. Крім того, необхідно розробити комплекс обладнання для реалізації способу.

У другому розділі «Теоретичні передумови знезаражуючої обробки зерна в електричному полі високої напруженості змінного струму» наведено результати теоретичного аналізу розрядних процесів, які відбуваються у зерновій масі, що перебуває під впливом електричного поля високої напруженості змінного струму і відділена від високовольтних електродів діелектричними пластинами.

При запропонованому способі знезаражуючої обробки зерна, у повітряних включеннях зернової маси відбуваються розрядні процеси внаслідок чого утворюється О₃ (озон), відомий своїми бактерицидними властивостями і здатний знешкоджувати шкідливу мікрофлору на поверхні зерна. На тепер ці процеси у зерновій масі, під дією електричного поля високої напруженості змінного струму, не були розглянуті у наукових роботах дослідників.

Для обґрунтування розрядних процесів запропонована еквівалентна електрична схема заміщення зернової маси (рис. 1). Кожний елемент зернової маси (зерно, повітря) має свій опір і ємність, які утворюють ланцюги. Причому опір самого зерна може суттєво змінюватись в залежності від його вологості W. Значення струму провідності, що проходить через зернову масу буде визначатися сумою опорів діелектричних пластин, що відділяють зернову масу від високовольтних електродів та опором самого зерна.