Червінський Леонід Степанович. Оптичні електротехнології в тваринництві

brief description

Червінський Леонід Степанович. Оптичні електротехнології в тваринництві: Дис... д-ра техн. наук: 05.09.16 / Національний аграрний ун-т. - К., 2002. - 341арк. - Бібліогр.: арк. 234-261

Червінський Л.С. Оптичні електротехнології в тваринництві. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.16 застосування електротехнологій у сільськогосподарському виробництві. Національний аграрний університет, Київ, 2002.
Дисертація присвячена проблемі підвищення ефективності застосування оптичного випромінювання у тваринництві і птахівництві на основі дослідження шляхів і закономірностей дії енергії оптичного випромінювання на тваринний організм та розробки методів регулювання її впливу. Розроблено науково-технічні передумови енергозберігаючого використання оптичного випромінювання у тваринництві і птахівництві, теоретично обгрунтовані і експериментально визначені режими опромінення за критерієм біологічної дії променистої енергії різних ділянок спектра з урахуванням оптичних характеристик шкіряно-шерстинного покриву, що забезпечує підвищення ефективності дії випромінювання на тварин, зростання їхньої продуктивності, а також сприяє енергозбереженню на всіх етапах енергоперетворень у технологічних процесах опромінення. Досліджені і систематизовані оптичні характеристики шкіряно-шерстинного покриву сільськогосподарських тварин і птиці в залежності від виду, віку і порід. Розроблено математичні моделі розподілу енергії оптичного випромінювання в поглинаючих структурах тваринного організму.
Основні результати дисертації знайшли практичне використання при дозуванні УФ- опромінення тварин і птиці та розробці опромінювальних установок для сільського господарства.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми: визначення шляхів та встановлення закономірностей дії енергії оптичного випромінювання на тваринний організм для розробки методології її дозування, об’єднання і удосконалення на системних позиціях всіх етапів енергоперетворень у технологічних процесах опромінення, що забезпечує підвищення ефективності застосування оптичного випромінювання в тваринництві і птахівництві. Проблема реалізована у методі дозування променистої енергії за спектрами біологічної дії на тваринний організм з урахуванням пропускної та поглинаючої здатності структур сприймаючого покриву, шляхом аналізу системних експериментальних досліджень оптичних характеристик шкіряно-шерстинного покриву с.г. тварин різного віку, масті і порід та теоретичного дослідження механізму перетворення поглиненої енергії в організмі тварини. Отримані теоретичні і експериментальні результати дозволяють зробити наступнізагальні висновки:
1. На основі експериментально обґрунтованого факту проходження енергії оптичного випромінювання до підшкіряних структур тварини всередині циліндрів окремих шерстин або волосин і результатів комплексних досліджень проникання енергії оптичного випромінювання в шкіряно-шерстинний покрив тварини встановлено, що шерсть і шкіра є основними шляхами проникання променистої енергії в організм. Із віком тварини змінюється роль шерстинного покриву відносно оптичного випромінювання:
у молодих тварин, при тонкій шкірі, шерстинний покрив має слабкі світлопровідні характеристики і захищає поверхню від надлишкової дії оптичного випромінювання; у дорослих тварин, при товстій шкірі, шерстини мають кращі світлопропускні властивості ніж шкіра і сприяють проникненню оптичної енергії під шкіру. Установлено, що крізь епідерміс шкіри тварин темної масті проникає у 1,3...2 рази менше випромінювання ніж у тварин світлої масті. Дані результати поглиблюють знання щодо механізму взаємодії оптичного випромінювання із тваринним організмом та ролі зовнішнього покриву у цій взаємодії.
2. Системний аналіз методик та результатів експериментальних досліджень покриву сільськогосподарських тварин і птиці дозволив розробити узагальнюючу методику для експериментальних досліджень оптичних характеристик (пропускання, відбивання, поглинання та люмінесценції) мікро- (окремих шерстин) і макро- (шкіри та шкіряно-шерстинного покриву) сприймаючих структур тварин та створити універсальний комплекс устаткування для визначення названих характеристик у об’єктів, розмірами від 1 мкм до 10 см, при інтенсивності опромінення від 0,5 мВт/см2до 50 Вт/см2.
3. Запропонована математична модель світлопровідності окремих шерстин, як біологічних світлопроводів оптичної енергії, на основі якої визначено аналітичні залежності спектральних коефіцієнтів світлопровідності окремих шерстин від довжини і діаметра шерстини та спектрального складу випромінювання. Установлено, що під шкіру тварин світлої масті по окремих шерстинах проходить від 0,2% падаючого випромінювання з довжиною хвилі 365 нм до 2% випромінювання з довжиною хвилі 546 нм.
4. Проведена кількісна оцінка енергії оптичного випромінювання, що поступає до підшкіряних структур крізь шкіру та по окремим шерстинам. Установлено, що у свиней світлих порід 1,5...3 річного віку під шкіру через щетинний покрив поступає в 1,4...2 рази більше енергії оптичного випромінювання ніж крізь поверхню шкіри відповідної площі. Для поросят 4...8 місячного віку навпаки, крізь шкіру проходить в 1,35...1,9 рази більше ніж через шерстинний покрив. Наведені результати свідчать, що із віком тварини зменшується світлопропускна здатність шкіри (при збільшенні товщини) і зростає світлопровідність шерстинного покриву (при збільшенні діаметру і довжини шерстин).
5. На основі теоретичного дослідження фотофізичних і фотохімічних процесів в організмі тварин і птиці вперше розроблено метод дозування дії променистої енергії за спектрами фотобіологічної дії та побудована математична модель ефективності перетворення оптичного випромінювання в продукт фотобіологічної реакції. Метод випробувано на розрахунку доз УФ опромінення тварина за спектром Dвітаміностворюючої дії з урахуванням інтегрального коефіцієнту ефективності поглинання УФ випромінювання. Установлено, що для одержання рівноцінного ефекту від опромінення тваринам темної масті необхідна доза в 1,2...1,5 рази більша ніж тваринам світлої масті.
6. Виробнича перевірка метода розрахунку енергетичної дози УФ опромінення тварин і птиці за спектром D-вітаміностворюючої дії та добовою потребою тварин у вітаміні D із врахуванням ефективності поглинання променистої енергії шкіряно-шерстинним покривом показала підвищення ефективності застосування УФО тварин і птиці на 4..11 % порівняно із режимами опромінення за Рекомендаціями по застосуванню ультрафіолетового випромінювання в тваринництві і птахівництві” (1979 р.).
7. Запропоновано метод селективного відбору племінних тварин за флуоресцентними характеристиками їх шерстинного покриву. Апробація методу підтвердила його високу достовірність і зниження трудовитрат на 30%.
8. На основі теорії фотореактивації та результатів, наведених у висновках 3, 4, 5, запропоновано метод керування процесом енергетичної дії оптичного випромінювання на тваринні організми і обгрунтована методологія теоретично-експериментальних досліджень по визначенню кількісних і якісних характеристик керованих параметрів. Впровадження методології в наукові дослідження дозволить суттєво скоротити час і напрямки досліджень з визначення кількісних і якісних характеристик спектрів біологічної дії оптичного випромінювання.
9. Запропоновано метод багатофакторної оптимізації технологічного процесу одержання продукції тваринництва, який забезпечує зниження енерго- та ресурсовитрат у виробництво.
10.Результати теоретичних і експериментальних досліджень використовуються з 1999року в НДІ лазерної біології та медицини Харківського національного університету при розробці лазерних приладів для сільськогосподарського виробництва та з 2000 року у ТОВ Елетон” (м.Київ) при розробці установок УФ опромінення сільськогосподарських тварин і птиці.