Впервые в России междисциплинарная научная команда кафедр Пищевые и биотехнологии и Оптоинформатики Южно-Уральского госуниверситета предложила установку для обеззараживания зерновых культур за счет гибридного воздействия эффектов атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения.

В отличие от химической обработки этот способ отличается экологической безопасностью, позволяет сохранить естественную пользу зерна, блокировать микроорганизмы и пролонгировать сроки его хранения, подчеркнули в пресс-службе вуза.

Сохранение продовольственных ресурсов не утрачивает актуальности в рамках глобальных изменений климатических условий, а поиск инновационных подходов позволит обеспечить устойчивость АПК на региональном и федеральном уровне. Сейчас в реальных условиях изменения климата весомая доля собранного объема зерна утрачивает качество и безопасность в технологической цепочке на этапах сбора и хранения, а пораженное опасными видами плесеней сырье становится непригодным для использования, так как может формировать серьезные проблемы в трофических цепочках потенциальных потребителей.

Поскольку к качеству зерна предъявляются высокие требования, любой способ обеззараживания должен отвечать требованиям экологической безопасности, быть экономически целесообразным и не изменять технологические и физиологические свойства самого зерна. Основные трудности возникали при установлении параметров воздействия в условиях многоаспектности выбранных критериев оценки конечных результатов.

Ученые кафедры пищевых и биотехнологий определили методики исследований и массив лабораторных экспериментов, позволяющий обеспечить эффективность метода обеззараживания при вариативности входных показателей зерновой массы. По мнению научного руководителя проекта Ирины Потороко, с учетом созданного пилотного варианта установки появляется уникальная возможность расширить пул задач текущего года в области минимизации рисков присутствия маскированных форм вторичных метаболитов токсигенных плесени и других токсичных видов микробиома зерна за счет гибридного воздействия атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения. Ученые определили рациональные параметры обработки при которых проявляются наиболее значимые эффекты обеззараживающего действия.

«Мы исследовали несколько вариантов обработки сырья, вплоть до экспериментов с сильноточными низкоэнергетическими электронными пучками, — рассказал доцент кафедры оптоинформатики ЮУрГУ Артем Лейви. — Плесени под их воздействием погибали бескомпромиссно, однако снижалась и природная полезность зерен, поскольку электронные пучки являются объемным источником энергии и проникают вглубь зерна. Атмосферная холодная плазма является поверхностным источником энергии и показала свою стопроцентную безопасность и эффективность, обрабатывая только поверхность зерна, сохраняя естественные свойства и качество».

Предлагаемый способ обеззараживания зернового сырья экономически целесообразен, экологически безопасен и позволяет пролонгировать сроки хранения обработанного продукта при сохранении физиологических качеств. Ученые отмечают, что малопригодные для продовольственных целей объемы зерна после обеззараживания применимы для фуражных и посевных целей.

«Принцип работы установки относительно прост, — уточнил Артем Лейви. — Генерация холодной плазмы осуществляется за счет отрицательного коронного разряда при импульсном напряжении с разностью потенциалов 10 кВ и частотой 100 Гц; плазмообразующим веществом выступает атмосферный воздух при нормальных условиях в течение времени обработки порядка 20-30 секунд, что делает такой подход экономически целесообразным».

Оборудование легко масштабируется и адаптируется под производственные нужды предприятия. В зависимости от размера конвейерной ленты установка способна обрабатывать от 10 до 500 кг зерна в час. Окупаемость оборудования, по словам исследователей, составляет порядка 6-8 месяцев в зависимости от объемов переработанного зерна.