В ЮУрГУ создали холодноплазменную установку для обеззараживания зерновых

В Челябинске в Южно-Уральском госуниверситете создали первую в России холодноплазменную установку для обеззараживания зерновых. Об этом 24 февраля сообщила пресс-служба ЮУрГУ.

Междисциплинарная команда ученых кафедр «Пищевые и биотехнологии» и «Оптоинформатики» Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработала инновационную установку для экологически безопасного обеззараживания зерна.

Преимущества новой технологии.

В отличие от традиционных химических методов, предлагаемый способ обладает рядом существенных преимуществ:

Экологическая безопасность: не наносит вреда окружающей среде.

Сохранение пользы: позволяет максимально сохранить естественную питательную ценность зерна.

Блокировка микроорганизмов: эффективно уничтожает вредные микроорганизмы.

Увеличение срока хранения: значительно продлевает период, в течение которого зерно остается пригодным к употреблению.

Актуальность разработки.

Идея создания подобного устройства возникла после осени 2023 года, когда аномальные тропические дожди в Челябинской области привели к значительному ухудшению качества собранного урожая. Ученые подчеркивают, что в условиях глобальных климатических изменений сохранение продовольственных ресурсов и поиск инновационных подходов становятся критически важными. Это позволит обеспечить устойчивость агропромышленного комплекса (АПК) как на региональном, так и на федеральном уровне, что полностью соответствует целям и задачам национального проекта «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности».

Вызовы и решения.

Изменение климата ставит перед сельским хозяйством серьёзные задачи: значительная часть урожая может терять качество и безопасность из-за поражения опасными видами плесени, делая сырье непригодным для использования. При этом к продукции растениеводства предъявляются высокие требования по качеству, поэтому любой метод обеззараживания должен быть не только безопасным и рентабельным, но и не изменять технологические и физиологические свойства зерна.

Основная сложность при разработке установки заключалась в точном расчете параметров воздействия, учитывая многообразие критериев, влияющих на конечный результат. Учёные кафедры пищевых и биотехнологий провели обширный массив лабораторных исследований и разработали соответствующие методики. Это позволило добиться высокой эффективности метода обеззараживания даже при вариативности исходных показателей зерновой массы.

«С учётом 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 счёт гибридного воздействия атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения. Наша группа определила рациональные параметры обработки, при которых проявляются наиболее значимые эффекты обеззараживающего действия», – рассказала научный руководитель проекта Ирина Потороко.

«Мы исследовали несколько вариантов обработки сырья, вплоть до экспериментов с сильноточными низкоэнергетическими электронными пучками, – отметил доцент кафедры оптоинформатики ЮУрГУ Артём 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 метод обеззараживания зернового сырья позволяет увеличить срок хранения обработанного продукта, сохраняя при этом его физиологические качества. Учёные отмечают, что даже зерно, ранее считавшееся малопригодным для продовольственных целей, после обеззараживания может быть использовано для посева или в качестве фуража.

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

Оборудование легко масштабируется и адаптируется под производственные нужды. В зависимости от размера конвейерной ленты, установка способна обрабатывать от 10 до 500 кг зерна в час. По оценкам исследователей, окупаемость оборудования составляет 6-8 месяцев, в зависимости от объёмов переработанного зерна.

Челябинские учёные разработали эти нетепловые методы обеззараживания зерновых в рамках регионального Гранта РНФ 24-16-20028.