RU2279806C2 - Method and device for disinfecting loose material - Google Patents

Abstract

FIELD: preservation edible seeds.

SUBSTANCE: method comprises affecting the product by ultraviolet radiation, during which the orientation of several particles is changed with respect to the radiation source during its movement. The wavelength of the ultraviolet radiation used ranges from 185 to 400 nm, pulse duration ranges from 1 ms to 10 ms, and density of pulse radiation power at the product to be treated is at least 100 kW/m². The device comprise charging unit, source of ultraviolet radiation, means for transporting the product to be treated, and unit for discharging. The source of the ultraviolet radiation is made of a pulse gas-discharging lamp connected with the power source with accumulator, charging device, and ignition block.

EFFECT: improved quality of disinfection.

2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике и технологии обеззараживания сыпучих продуктов, в частности сыпучих продуктов питания, зерна, семян, комбинированных кормов птицы и животных и др. продуктов сельскохозяйственного производства, ингредиентов фармакологических и гомеопатических препаратов и т.п.The invention relates to techniques and technology for the disinfection of bulk products, in particular bulk food, grain, seeds, combined feed of poultry and animals and other agricultural products, ingredients of pharmacological and homeopathic preparations, etc.

Известны радиационные методы стерилизации, использующие различные ионизирующие излучения (рентгеновское, гамма-излучение) и принципиально решающие проблему дезинфекции сыпучих сред, которые применительно к пищевым и лекарственным продуктам не могут рассматриваться как удовлетворительные, поскольку вызывают глубокие объемные модификации химической структуры обрабатываемых объектов и приводят к наработке побочных химических соединений, обладающих специфическими биологическими свойствами.Radiation sterilization methods are known that use various ionizing radiation (x-ray, gamma radiation) and fundamentally solve the problem of disinfection of granular media, which with regard to food and medicinal products cannot be considered satisfactory, since they cause deep volumetric modifications of the chemical structure of the treated objects and lead to operating time side chemical compounds with specific biological properties.

Известны также термические методы обработки сыпучих продуктов питания, предусматривающие нагрев обрабатываемого продукта различным путем, например микроволновым излучением (патент РФ №2031585, кл. А 23 В 9/04). Термические методы в их различных модификациях являются весьма энергоемкими, требуют дорогостоящего оборудования и не всегда обеспечивают необходимый уровень деконтаминации обрабатываемых объектов. Кроме того, при высокотемпературной обработке пищевых продуктов неизбежно происходит частичная термодеструкция многих белковых и других биологически актуальных структур исходного продукта, что приводит в результате к снижению его потребительских свойств.Thermal methods of processing bulk food products are also known, providing for the heating of the processed product in various ways, for example, microwave radiation (RF patent No. 2031585, class A 23 B 9/04). Thermal methods in their various modifications are very energy-intensive, require expensive equipment and do not always provide the necessary level of decontamination of the processed objects. In addition, during high-temperature processing of food products, a partial thermal degradation of many protein and other biologically relevant structures of the initial product inevitably occurs, which leads to a decrease in its consumer properties.

В настоящее время наиболее распространенными являются химические методы обеззараживания сыпучих продуктов.Currently, the most common are chemical methods for the disinfection of bulk products.

Так, известен способ обеззараживания сыпучих продуктов, предусматривающий дезинфицирующее воздействие на обрабатываемый продукт при его перемещении (патент РФ №2081599, кл. А 23 В 9/32). Дезинфицирующее воздействие по известному способу осуществляется парами пропионовой кислоты.So, there is a known method of disinfecting bulk products, providing for a disinfectant effect on the processed product during its movement (RF patent No. 2081599, class A 23 B 9/32). The disinfecting effect of the known method is carried out by vapors of propionic acid.

Известно также устройство для обеззараживания сыпучих продуктов, содержащее узел загрузки, средство для транспортирования обрабатываемого продукта, средство для дезинфицирующего воздействия на обрабатываемый продукт и узел выгрузки (см. там же).A device for disinfecting bulk products is also known, comprising a loading unit, means for transporting the processed product, a means for disinfecting the processed product and the unloading unit (see ibid.).

Недостатки известных способа и устройства, как и любых других разновидностей химических методов и устройств для их осуществления, заключаются в следующем.The disadvantages of the known method and device, as well as any other varieties of chemical methods and devices for their implementation, are as follows.

Воздействие любых химических веществ на продукты сельскохозяйственного производства и ингредиенты различных препаратов потенциально опасно, поскольку при этом могут инициироваться различные химические реакции, приводящие к изменению физико-химических и биологических свойств обрабатываемых продуктов. Оценка реальной опасности такого рода изменений, особенно отдаленных, чрезвычайно трудна и далеко не всегда достоверна. Остаточные количества химического препарата в том или ином виде попадают в конечный продукт. Риск передозировки при обработке весьма высок. Химические препараты обычно обладают значительным последействием.The impact of any chemicals on agricultural products and the ingredients of various preparations is potentially dangerous, since various chemical reactions can be triggered, leading to a change in the physicochemical and biological properties of the processed products. Assessing the real danger of such changes, especially remote ones, is extremely difficult and far from always reliable. Residual quantities of the chemical in one form or another get into the final product. The risk of overdose during processing is very high. Chemicals usually have a significant aftereffect.

Кроме того, известные способ и устройство, как и большинство химических методов, селективны в отношении природы и состояния обрабатываемого продукта, т.е. для конкретного вида и состояния продукта в общем случае необходим подбор соответствующего химического реагента и режима его применения.In addition, the known method and device, like most chemical methods, are selective with respect to the nature and condition of the processed product, i.e. for a specific type and condition of the product, in the general case, the selection of the appropriate chemical reagent and the mode of its application is necessary.

Задачей настоящего изобретения является повышение степени обеззараживания сыпучих продуктов, уменьшение последействия и риска передозировки, обеспечение универсальности в части обработки различных продуктов.The objective of the present invention is to increase the degree of disinfection of bulk products, reducing the aftereffect and risk of overdose, ensuring versatility in the processing of various products.

Поставленная задача в части предложенного способа решается тем, что дезинфицирующее воздействие осуществляют путем облучения обрабатываемого продукта ультрафиолетовым излучением, при этом перемещение обрабатываемого сыпучего продукта производят с изменением ориентации отдельных его частиц относительно источника ультрафиолетового излучения.The problem in part of the proposed method is solved in that the disinfecting effect is carried out by irradiating the processed product with ultraviolet radiation, while moving the processed loose product is produced with a change in the orientation of its individual particles relative to the source of ultraviolet radiation.

Поставленная задача решается также тем, что для облучения обрабатываемого продукта применяют ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн от 185 до 400 нм.The problem is also solved by the fact that ultraviolet radiation in the wavelength range from 185 to 400 nm is used to irradiate the processed product.

Поставленная задача решается также тем, что для облучения обрабатываемого продукта применяют ультрафиолетовое излучение с непрерывным спектром.The problem is also solved by the fact that for the irradiation of the processed product apply ultraviolet radiation with a continuous spectrum.

Поставленная задача решается также тем, что для облучения обрабатываемого продукта применяют импульсное ультрафиолетовое излучение с длительностью импульса излучения от 1 мкс до 10 мс.The problem is also solved by the fact that for the irradiation of the processed product using pulsed ultraviolet radiation with a pulse duration of radiation from 1 μs to 10 ms.

Поставленная задача решается также тем, что плотность импульсной мощности излучения на обрабатываемом продукте составляет не менее 100 кВт/м².The problem is also solved by the fact that the density of the pulsed radiation power on the processed product is at least 100 kW / m ² .

Поставленная задача в части предложенного устройства решается тем, что средство для дезинфицирующего воздействия на обрабатываемый продукт выполнено в виде источника ультрафиолетового излучения, подключенного к блоку питания, а средство для транспортирования обрабатываемого продукта выполнено с возможностью изменения ориентации отдельных частиц сыпучего продукта относительно источника ультрафиолетового излучения.The problem in terms of the proposed device is solved in that the means for disinfecting the processed product is made in the form of an ultraviolet radiation source connected to a power supply, and the means for transporting the processed product is made with the possibility of changing the orientation of individual particles of the granular product relative to the ultraviolet radiation source.

Поставленная задача решается также тем, что источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде газоразрядной лампы, содержащей колбу из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала и электроды.The problem is also solved by the fact that the source of ultraviolet radiation is made in the form of a discharge lamp containing a flask made of a material transparent to ultraviolet radiation and electrodes.

Поставленная задача решается также тем, что колба газоразрядной лампы выполнена из кварцевого стекла.The problem is also solved by the fact that the bulb of the discharge lamp is made of quartz glass.

Поставленная задача решается также тем, что колба газоразрядной лампы заполнена парами ртути, а блок питания содержит стартер и балластное сопротивление.The problem is also solved by the fact that the bulb of the discharge lamp is filled with mercury vapor, and the power supply contains a starter and ballast resistance.

Поставленная задача решается также тем, что колба газоразрядной лампы заполнена инертным газом, преимущественно ксеноном, или смесью газов, а блок питания содержит устройство поджига и источник тока.The problem is also solved by the fact that the bulb of the discharge lamp is filled with an inert gas, mainly xenon, or a mixture of gases, and the power supply contains an ignition device and a current source.

Поставленная задача решается также тем, что колба газоразрядной лампы заполнена инертным газом, преимущественно ксеноном, или смесью газов, а блок питания содержит устройство поджига, емкостный накопитель и зарядное устройство.The problem is also solved by the fact that the bulb of the discharge lamp is filled with an inert gas, mainly xenon, or a mixture of gases, and the power supply contains an ignition device, a capacitive storage device and a charger.

Поставленная задача решается также тем, что средство для транспортирования обрабатываемого продукта выполнено в виде вибрационного транспортера с регулируемым направлением вибрационных колебаний, а источник ультрафиолетового излучения установлен над транспортером.The problem is also solved by the fact that the means for transporting the processed product is made in the form of a vibrating conveyor with an adjustable direction of vibrational vibrations, and the source of ultraviolet radiation is mounted above the conveyor.

Поставленная задача решается также тем, что средство для транспортирования обрабатываемого продукта выполнено в виде полого вращающегося вокруг своей оси барабана, а источник ультрафиолетового излучения установлен внутри барабана соосно или параллельно его оси.The problem is also solved by the fact that the means for transporting the processed product is made in the form of a hollow drum rotating around its axis, and an ultraviolet radiation source is installed inside the drum coaxially or parallel to its axis.

Поставленная задача решается также тем, что вращающийся барабан выполнен с возможностью регулировки угла наклона оси вращения.The problem is also solved by the fact that the rotating drum is configured to adjust the angle of inclination of the axis of rotation.

Поставленная задача решается также тем, что внутренняя поверхность вращающегося барабана выполнена с винтовой нарезкой.The problem is also solved by the fact that the inner surface of the rotating drum is made with screw thread.

Предложенные способ и устройство иллюстрируются графическими материалами, где на фиг.1 схематически изображена конструкция устройства с вибрационным транспортером в качестве средства для транспортирования обрабатываемого продукта, на фиг.2 - то же, в сечении А-А на фиг.1, на фиг.3 - конструкция ротационного устройства с вращающимся барабаном в качестве средства для транспортирования обрабатываемого продукта.The proposed method and device are illustrated in graphic materials, in which Fig. 1 schematically shows the design of a device with a vibrating conveyor as a means for transporting the processed product, Fig. 2 is the same, in section AA in Fig. 1, Fig. 3 - the design of a rotary device with a rotating drum as a means for transporting the processed product.

Устройство для обеззараживания сыпучих продуктов содержит узел загрузки 1 в виде бункера-дозатора, средство для транспортирования обрабатываемого продукта в виде вибрационного транспортера, представляющего собой лоток 2, установленный на амортизаторах 3. Снизу к лотку 2 присоединена косынка 4, обеспечивающая жесткость вибрирующей части транспортера и на которой установлен вибратор 5 с регулируемым направлением вибрационных колебаний.The device for disinfecting bulk products contains a loading unit 1 in the form of a metering hopper, means for transporting the processed product in the form of a vibrating conveyor, which is a tray 2 mounted on shock absorbers 3. A scarf 4 is attached to the bottom of the tray 2, which ensures rigidity of the vibrating part of the conveyor and which has a vibrator 5 with an adjustable direction of vibrational vibrations.

Над лотком 2 установлен один или несколько источников ультрафиолетового излучения 6, подключенных к блоку питания (на фиг.1 не показан). Источники излучения 6 конструктивно изолированы от средства для транспортирования сыпучего продукта.One or more ultraviolet radiation sources 6 connected to the power supply unit (not shown in FIG. 1) are installed above the tray 2. The radiation sources 6 are structurally isolated from the means for transporting bulk product.

Узел выгрузки 7 служит для накопления обработанного продукта и может быть выполнен в виде приемного накопительного бункера.The unloading unit 7 serves to accumulate the processed product and can be made in the form of a receiving storage hopper.

Источник ультрафиолетового излучения 6 выполнен в виде газоразрядной лампы, содержащей колбу из прозрачного материала (обычно это высококачественный кварц с коротковолновой границей пропускания около 185 нм, либо легированный кварц или увиолевое стекло с коротковолновой границей пропускания 220-230 нм) и электроды.The ultraviolet radiation source 6 is made in the form of a discharge lamp containing a flask of transparent material (usually a high-quality quartz with a short-wavelength transmission limit of about 185 nm, or doped quartz or uvole glass with a short-wavelength transmission limit of 220-230 nm) and electrodes.

Колба газоразрядной лампы может быть заполнена парами ртути, в этом случае такой источник ультрафиолетового излучения представляет собой обычную бактерицидную лампу (низкого, среднего или высокого давления). Такая лампа подключается к стандартному блоку питания (пускорегулирующему устройству), содержащему стартер и балластное индуктивное сопротивление. Спектр излучения ртутной бактерицидной лампы низкого давления представляет собой несколько спектральных линий, наиболее мощная из которых соответствует длине волны 253,7 нм, которая и обеспечивает эффект обеззараживания. Лампа работает в непрерывном режиме с невысокой интенсивностью бактерицидного излучения. Мощность таких ламп достигает сотен ватт.The bulb of a gas discharge lamp may be filled with mercury vapor, in which case such a source of ultraviolet radiation is a conventional bactericidal lamp (low, medium or high pressure). Such a lamp is connected to a standard power supply unit (ballast), containing a starter and ballast inductance. The emission spectrum of a low-pressure mercury bactericidal lamp consists of several spectral lines, the most powerful of which corresponds to a wavelength of 253.7 nm, which provides the effect of disinfection. The lamp operates in continuous mode with a low intensity of bactericidal radiation. The power of such lamps reaches hundreds of watts.

Колба газоразрядной лампы может быть также заполнена спектрально чистыми инертными газами (ксенон, криптон, аргон и др.) или смесью газов при давлении несколько атмосфер. Такие лампы обеспечивают непрерывный режим горения, спектр излучения - смешанный: на фоне непрерывного континуума выделяются отдельные спектральные линии, характерные для того или иного газа. Мощность таких дуговых ламп достигает нескольких киловатт. Для обеспечения рабочего режима они подключаются к блоку питания, в состав которого входят устройство поджига и источник тока.The bulb of a gas discharge lamp can also be filled with spectrally pure inert gases (xenon, krypton, argon, etc.) or a mixture of gases at a pressure of several atmospheres. Such lamps provide a continuous combustion mode, the radiation spectrum is mixed: against the background of a continuous continuum, individual spectral lines that are characteristic of a particular gas are distinguished. The power of such arc lamps reaches several kilowatts. To ensure the operating mode, they are connected to a power supply unit, which includes an ignition device and a current source.

Колба газоразрядной лампы может быть заполнена также инертным газом, преимущественно ксеноном, при давлении, меньшем или близком к атмосферному. Это - импульсные газоразрядные лампы, подключаемые к блоку питания, содержащему устройство поджига, емкостный накопитель и зарядное устройство. Импульсная мощность таких ламп достигает сотен киловатт, спектр излучения в ультрафиолетовой области - непрерывный, начиная от коротковолновой границы пропускания кварцевой колбы (185 нм) до начала видимого диапазона (380-400 нм).The bulb of the discharge lamp may also be filled with an inert gas, preferably xenon, at a pressure lower or close to atmospheric. These are flash discharge lamps connected to a power supply unit containing an ignition device, a capacitive storage device and a charger. The pulse power of such lamps reaches hundreds of kilowatts, the emission spectrum in the ultraviolet region is continuous, starting from the short-wavelength transmission limit of a quartz bulb (185 nm) to the beginning of the visible range (380-400 nm).

Источники ультрафиолетового излучения 6 могут снабжаться отражателями различного исполнения (не показаны).Sources of ultraviolet radiation 6 can be equipped with reflectors of various designs (not shown).

В варианте выполнения в устройстве для обеззараживания сыпучих продуктов средство для транспортирования продукта может быть выполнено в виде полого барабана 8, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси благодаря подшипникам 9. Вращение барабана 8 осуществляет привод из электродвигателя 10, малой шестерни 11 на валу электродвигателя и находящейся в зацеплении с ней большой шестерни 12, закрепленной на барабане 8.In an embodiment, in the device for disinfecting bulk products, the means for transporting the product can be made in the form of a hollow drum 8, mounted for rotation around its axis due to the bearings 9. The rotation of the drum 8 is driven by an electric motor 10, a small gear 11 on the motor shaft and located in meshing with her big gear 12, mounted on the drum 8.

Источник ультрафиолетового излучения 6 установлен в полости барабана 8 вдоль его оси (соосно или параллельно) так, что электроды лампы находятся вне барабана и подключены к блоку питания 13.The ultraviolet radiation source 6 is installed in the cavity of the drum 8 along its axis (coaxially or in parallel) so that the lamp electrodes are located outside the drum and are connected to the power supply 13.

Ось вращения барабана 8 наклонена к горизонту под углом α, который может принимать значение от 0 до 20-30 градусов. Внутренняя поверхность барабана 8 может быть выполнена с винтовой нарезкой или ребристой.The axis of rotation of the drum 8 is inclined to the horizon at an angle α, which can take a value from 0 to 20-30 degrees. The inner surface of the drum 8 can be performed with a screw thread or ribbed.

В другом варианте выполнения в устройстве для обеззараживания сыпучих продуктов средство для транспортирования продукта может быть выполнено в виде устройства дождевального типа с распределителями падающего сыпучего продукта, обеспечивающего свободное падение и перекатывание частиц продукта (например, зерна) в поле облучения.In another embodiment, in the device for disinfecting bulk products, the means for transporting the product can be made in the form of a sprinkler device with distributors of falling loose product, providing free fall and rolling of particles of the product (for example, grain) in the irradiation field.

Последовательность операций, составляющих сущность предложенного способа обеззараживания сыпучих продуктов, и работа предложенного устройства для осуществления предложенного способа будет понятна из следующего описания работы.The sequence of operations that make up the essence of the proposed method for the disinfection of bulk products, and the operation of the proposed device for implementing the proposed method will be clear from the following description of work.

Исходный сыпучий продукт помещается в узел загрузки 1 и дозированно поступает в лоток 2. За счет работы вибратора 5 лоток 2 испытывает колебательные движения, направление, частота и интенсивность которых определяются характеристиками вибратора и направлением оси его колебаний. На фиг.1 стрелками на вибраторе 2 обозначено направление оси колебаний. При такой настройке вибратора лоток 2 совершает колебательные движения как вдоль линии горизонта, так и по вертикали, причем соотношение амплитуд этих составляющих целиком и полностью определяется углом наклона оси вибратора 5.The initial bulk product is placed in the loading unit 1 and dosed into the tray 2. Due to the operation of the vibrator 5, the tray 2 experiences oscillatory movements, the direction, frequency and intensity of which are determined by the characteristics of the vibrator and the direction of its oscillation axis. In figure 1, the arrows on the vibrator 2 indicate the direction of the axis of oscillation. With this setting of the vibrator, tray 2 oscillates both along the horizon and vertically, and the ratio of the amplitudes of these components is entirely determined by the angle of inclination of the vibrator axis 5.

В результате такого колебательного движения лотка 2 отдельные частицы находящегося на нем сыпучего продукта перемещаются по поверхности лотка в сторону устройства выгрузки 7 (за счет горизонтальной составляющей колебательного движения лотка) и одновременно подбрасываются вверх (за счет вертикальной составляющей колебательного движения лотка), падают и перекатываются, т.е. в процессе перемещения меняют свою ориентацию относительно источника ультрафиолетового излучения 6. Такое поведение отдельных частиц сыпучего продукта напоминает кипение жидкости и может трактоваться как «псевдокипение» или «псевдоожижение» сухих сыпучих продуктов.As a result of such an oscillatory movement of the tray 2, individual particles of the granular product located on it move along the surface of the tray towards the discharge device 7 (due to the horizontal component of the oscillatory movement of the tray) and simultaneously are thrown up (due to the vertical component of the oscillatory movement of the tray), fall and roll over, those. during the movement, they change their orientation relative to the source of ultraviolet radiation 6. This behavior of individual particles of the bulk product resembles the boiling of a liquid and can be interpreted as “pseudo-boiling” or “fluidization” of dry bulk products.

Находящиеся в «кипящем слое» частицы сыпучего продукта облучаются источниками ультрафиолетового излучения 6. Обработанный сыпучий продукт накапливается в устройстве выгрузки 7.The particles of the bulk product located in the "fluidized bed" are irradiated with ultraviolet radiation 6. The processed bulk product is accumulated in the discharge device 7.

Весь процесс обработки и транспортирования продукта происходит непрерывно за счет согласования настройки вибратора и производительности устройства загрузки.The entire process of processing and transportation of the product occurs continuously due to the coordination of the vibrator settings and the performance of the loading device.

Особенность работы варианта выполнения предложенного устройства с ротационным средством для транспортирования обрабатываемого продукта (фиг.3) заключается в том, что за счет вращения барабана 8 с помощью привода 10, 11, 12 и наклона его оси одновременно с перемещением частиц продукта к устройству выгрузки 7 обеспечивается и перекатывание частиц, т.е. в процессе обработки изменяется ориентация частиц продукта относительно источника ультрафиолетового излучения 6, в результате чего они облучаются с разных сторон. В зависимости от свойств исходного сыпучего продукта (размер частиц, фракционность, слипаемость, степень микробиологического загрязнения и т.д.) подбирается величина угла наклона оси барабана α и угловая скорость вращения барабана с тем, чтобы обеспечить нахождение каждой отдельной частицы обрабатываемого продукта в зоне облучения источником ультрафиолетового излучения 6 в течение времени, необходимого для достижения заданной степени обеззараживания продукта.A feature of the embodiment of the proposed device with a rotary means for transporting the processed product (figure 3) is that due to the rotation of the drum 8 using the drive 10, 11, 12 and the inclination of its axis simultaneously with the movement of the product particles to the discharge device 7 is ensured and rolling particles, i.e. during processing, the orientation of the particles of the product relative to the source of ultraviolet radiation 6 changes, as a result of which they are irradiated from different sides. Depending on the properties of the initial bulk product (particle size, fractionality, adhesion, degree of microbiological contamination, etc.), the value of the angle of inclination of the drum axis α and the angular velocity of rotation of the drum are selected so as to ensure that each individual particle of the processed product in the irradiation zone a source of ultraviolet radiation 6 for the time necessary to achieve a given degree of disinfection of the product.

В варианте выполнения внутренней поверхности барабана 8 с винтовой нарезкой угол α может быть равен 0, поскольку необходимое продольное перемещение продукта обеспечивается параметрами винтовой спиралевидной нарезки аналогично тому, как это имеет место в шнековых транспортерах.In an embodiment of the inner surface of the drum 8 with a threaded thread, the angle α can be equal to 0, since the necessary longitudinal movement of the product is ensured by the parameters of the spiral helical threading in the same way as in screw conveyors.

Хорошо известно, что ультрафиолетовое излучение обладает выраженным биоцидным действием и производит эффективную инактивацию микроорганизмов различных типов - бактерий, спор, вирусов, микрогрибов и др. В отличие от ионизирующего излучения, обладающего большой проникающей способностью (десятки сантиметров и более), ультрафиолетовое излучение очень сильно поглощается практически всеми твердыми веществами - характерные пробеги фотонов в твердых конденсированных средах составляют от долей микрона до нескольких микрон. Поэтому при ультрафиолетовом облучении твердой частицы обработке подвергается только ее тончайший поверхностный слой, основная же масса вещества не подвергается никакому воздействию и, соответственно, не изменяет своих биохимических свойств. Это является преимуществом предлагаемого способа обеззараживания сыпучих продуктов по сравнению с известными способами.It is well known that ultraviolet radiation has a pronounced biocidal effect and effectively inactivates microorganisms of various types - bacteria, spores, viruses, micro-fungi, etc. In contrast to ionizing radiation, which has great penetrating power (tens of centimeters or more), ultraviolet radiation is very strongly absorbed almost all solids - the characteristic ranges of photons in solid condensed matter range from fractions of a micron to several microns. Therefore, under ultraviolet irradiation of a solid particle, only its finest surface layer is subjected to processing, while the bulk of the substance is not exposed to any effect and, accordingly, does not change its biochemical properties. This is an advantage of the proposed method for the disinfection of bulk products in comparison with known methods.

В предлагаемых способе и устройстве дезинфицирующее воздействие на обрабатываемый продукт прекращается в тот момент, когда продукт выходит из зоны облучения и попадает в устройство выгрузки, т.е. отсутствует какое-либо последействие. По этой же причине отсутствует риск передозировки.In the proposed method and device, the disinfecting effect on the processed product ceases at the moment when the product leaves the irradiation zone and enters the discharge device, i.e. there is no aftereffect. For the same reason, there is no risk of overdose.

Предлагаемые способ и устройство обладают свойством универсальности по отношению к виду и характеристикам конкретного обрабатываемого сыпучего материала. Это преимущество предлагаемого решения обусловлено тем, что обеззараживание с помощью ультрафиолетового излучения происходит на поверхности частиц сыпучего материала независимо от состава и структуры внутренней части частиц, эффективность же обеззараживания определяется дозой ультрафиолетового излучения и эффективностью перемешивания обрабатываемого сыпучего материала в процессе облучения. Эффективность перемешивания, в свою очередь, зависит от регулировок примененного средства для транспортирования обрабатываемого продукта, выполненного с возможностью изменения ориентации отдельных частиц сыпучего продукта относительно источника ультрафиолетового излучения. Эти регулировки для различных сыпучих материалов, например для мелкозернистых продуктов (порошков или продуктов в виде муки) и для крупнозернистых (в виде зерновок, мелких плодов и др.), будут различны.The proposed method and device have the property of universality with respect to the type and characteristics of a particular processed bulk material. This advantage of the proposed solution is due to the fact that disinfection using ultraviolet radiation occurs on the surface of the particles of bulk material, regardless of the composition and structure of the inner part of the particles, the effectiveness of disinfection is determined by the dose of ultraviolet radiation and the mixing efficiency of the processed bulk material during irradiation. The mixing efficiency, in turn, depends on the adjustments of the applied means for transporting the processed product, configured to change the orientation of the individual particles of the granular product relative to the source of ultraviolet radiation. These adjustments for various bulk materials, for example for fine-grained products (powders or products in the form of flour) and for coarse-grained (in the form of grains, small fruits, etc.), will be different.

Экспериментальная установка для обеззараживания сыпучих продуктов собрана на базе вибрационного транспортера, который обеспечивал перевод обрабатываемых продуктов в состояние псевдоожижения (виброкипения) и перемещение их с изменяемой скоростью. Облучение сыпучих продуктов осуществлялось трубчатой импульсной ксеноновой лампой типа ИНП-11/250 с размерами тела свечения d×L=11×250 мм. Электрическая энергия разряда в лампе составляла 600 Дж при длительности импульса излучения в УФ области спектра ~100 мкс. Лампа работала с частотой повторения импульсов 1 Гц и средней электрической мощностью 600 Вт; пиковая электрическая мощность лампы составляла 6 МВт. В УФ-области спектра с длинами волн короче 310 нм лампа излучает ~10% энергии разряда при интегральном по спектру потоке излучения с поверхности лампы ~30 кВт/см². Облучение объектов осуществлялось с расстояния 15...20 см от лампы, при этом светотехнические системы, концентрирующие поток излучения (отражатели и т.п.), не использовались. Микробиологический анализ тест-объектов до и после облучения проводился в Центральной лаборатории микробиологии ВНИИ молочной промышленности.The experimental installation for the disinfection of bulk products is assembled on the basis of a vibrating conveyor, which provided the processed products in a state of fluidization (boiling) and moving them at a variable speed. Bulk products were irradiated with a tubular pulsed xenon lamp type INP-11/250 with dimensions of the luminous body d × L = 11 × 250 mm. The electric discharge energy in the lamp was 600 J with a radiation pulse duration in the UV spectral region of ~ 100 μs. The lamp worked with a pulse repetition rate of 1 Hz and an average electric power of 600 W; The peak electric power of the lamp was 6 MW. In the UV region of the spectrum with wavelengths shorter than 310 nm, the lamp emits ~ 10% of the discharge energy when the radiation flux integrated over the spectrum from the lamp surface is ~ 30 kW / cm ² . Irradiation of objects was carried out from a distance of 15 ... 20 cm from the lamp, while lighting systems concentrating the radiation flux (reflectors, etc.) were not used. Microbiological analysis of test objects before and after irradiation was carried out at the Central Laboratory of Microbiology of the All-Russian Research Institute of the Dairy Industry.

Экспериментальное исследование возможностей предложенного способа обеззараживания сыпучих пищевых продуктов проведено при использовании в качестве тест-объектов черного перца - горошка и молотой фракции и ферментной муки протосубтилена. Последний применяется как белковая добавка к комбикормам животных. Особенность протосубтилена как объекта обеззараживания заключается в его принципиальной термонеустойчивости: при нагреве свыше ~50°С его полезные свойства (ферментная активность) существенно падают.An experimental study of the possibilities of the proposed method for the disinfection of bulk food products was carried out using black pepper - peas and ground fractions and protosubtylene enzyme flour as test objects. The latter is used as a protein supplement to animal feed. The peculiarity of protosubtylene as an object of disinfection lies in its fundamental thermal stability: when heated above ~ 50 ° C, its useful properties (enzyme activity) decrease significantly.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.The results of the studies are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 № ппNo pp Наименование продукта, время облученияProduct name, exposure time БГКПBGKP КМАФАнМ, КОЕ/гKMAFANM, CFU / g Эффективность обеззараживания, %The effectiveness of disinfection,% 1one Перец черный горошкомBlack pepper peas       1.11.1 ИсходныйSource Обнаружены в 0,01 гFound in 0.01 g 7·10⁶ 7 · 10 ⁶   1.21.2 Обработка 0,5 минProcessing 0.5 min Обнаружены в 0,01 гFound in 0.01 g 2,7·10⁶ 2.7 · 10 ⁶ 61,4361.43 1.31.3 Обработка 6 мин6 min processing Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 2,5·10³ 2.5 · 10 ³ 99,9699.96 22 Перец черный молотыйGround black pepper       2.12.1 ИсходныйSource Обнаружены в 0,001 гFound in 0.001 g 4·10⁶ 4 · 10 ⁶   2.22.2 Обработка 0,5 минProcessing 0.5 min Обнаружены в 0,001 гFound in 0.001 g 2,7·10⁶ 2.7 · 10 ⁶ 32,5032,50 2.32.3 Обработка 6 мин6 min processing Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 1,4·10⁶ 1.410 ⁶ 65,0065.00 33 ПротосубтиленProtosubtilen       3.13.1 ИсходныйSource Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 2·10⁹ 2 · 10 ⁹   3.23.2 Обработка 1 мин1 min processing Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 4·10⁷ 4 · 10 ⁷ 98,0098.00 3.33.3 Обработка 3 мин3 min processing Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 5·10⁶ 5 · 10 ⁶ 99,7599.75 3.43.4 Обработка 6 мин6 min processing Отсутствуют в 0,1 гNone in 0.1 g 2·10⁵ 2 · 10 ⁵ 99,9999,99 Примечания: БГКП - бактерии группы кишечной палочки;
КМАФАнМ - количество мезофильных, аэробных, факультативно-анаэробных микроорганизмов;
КОЕ/г - число колониеобразующих бактерий в 1 г продукта.Notes: BGKP - bacteria of the group of Escherichia coli;
KMAFAnM - the number of mesophilic, aerobic, facultative anaerobic microorganisms;
CFU / g - the number of colony forming bacteria in 1 g of the product.

Как можно видеть из представленных данных, при соответствующем выборе длительности обработки предложенные способ и устройство позволяют осуществить глубокое обеззараживание сыпучих продуктов: после шести минут облучения крупной фракции черного перца и мелкодисперсной (~50 мкм) ферментной муки общая микробиологическая обсемененность уменьшалась на 3...4 порядка (эффективность обеззараживания 99,9...99,99%), при этом нагрев ферментной муки не превышал 35°С. Для черного перца бактерии группы кишечной палочки не обнаруживались в 1 мг обработанного продукта, независимо от его фракционного состава (норматив Сан ПиН 2.3.2.1078-01 - отсутствие в 10 мг продукта). Одновременно у всех исследованных тест-объектов отмечено значительное (более чем на порядок) снижение общей обсемененности дрожжами и плесневыми грибами.As can be seen from the presented data, with the appropriate choice of processing time, the proposed method and device allows for deep disinfection of bulk products: after six minutes of irradiation of a large fraction of black pepper and finely divided (~ 50 μm) enzyme flour, the total microbiological contamination decreased by 3 ... 4 order (disinfection efficiency of 99.9 ... 99.99%), while the heating of the enzyme meal did not exceed 35 ° C. For black pepper, E. coli bacteria were not found in 1 mg of the processed product, regardless of its fractional composition (San PiN standard 2.3.2.1078-01 - the absence of 10 mg of the product). At the same time, a significant (more than an order of magnitude) decrease in the total contamination of yeast and molds was observed in all the test objects studied.

Контрольные исследования протосубтилена после такой обработки показали сохранение его ферментативной активности.Control studies of protosubtylene after such treatment showed the preservation of its enzymatic activity.

Таким образом, предложенные способ и устройство обеспечивают глубокое обеззараживание широкой номенклатуры сыпучих продуктов при сохранении их потребительских качеств при отсутствии последействия и крайне низком риске передозировки.Thus, the proposed method and device provide deep disinfection of a wide range of bulk products while maintaining their consumer qualities in the absence of aftereffect and extremely low risk of overdose.

Claims (3)

1. Способ обработки сыпучих продуктов облучением, предусматривающий воздействие на обрабатываемый продукт ультрафиолетовым излучением в процессе его перемещения с изменением ориентации отдельных его частиц относительно источника излучения, отличающийся тем, что обрабатываемый продукт облучают импульсным ультрафиолетовым излучением непрерывного спектра в диапазоне длин волн от 185 до 400 нм с помощью импульсной газоразрядной лампы при длительности импульса излучения от 1 мкс до 10 мс и плотности импульсной мощности излучения на обрабатываемом продукте не менее 100 кВт/м².1. A method of processing bulk products by irradiation, comprising exposing the processed product to ultraviolet radiation during its movement with a change in the orientation of its individual particles relative to the radiation source, characterized in that the processed product is irradiated with pulsed ultraviolet radiation of a continuous spectrum in the wavelength range from 185 to 400 nm using a pulsed discharge lamp with a pulse duration of radiation from 1 μs to 10 ms and the density of the pulsed radiation power at the processing Vai product not less than 100 kW / m ^2. 2. Устройство для обработки сыпучих продуктов облучением, содержащее узел загрузки, источник ультрафиолетового излучения, средство для транспортирования обрабатываемого продукта, выполненное с возможностью изменения ориентации отдельных частиц сыпучего продукта относительно источника ультрафиолетового излучения, и узел выгрузки, отличающееся тем, что источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде импульсной газоразрядной лампы, подключенной к блоку питания с емкостным накопителем, зарядным устройством и блоком поджига.2. A device for processing bulk products by irradiation, comprising a loading unit, a source of ultraviolet radiation, means for transporting the processed product, configured to change the orientation of the individual particles of the bulk product relative to the source of ultraviolet radiation, and an unloading unit, characterized in that the source of ultraviolet radiation is made in in the form of a pulsed discharge lamp connected to a power supply with a capacitive storage device, a charger and an ignition unit. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство для транспортирования обрабатываемого продукта выполнено в виде вибрационного транспортера, представляющего собой лоток, установленный на амортизаторах, при этом снизу к лотку присоединена косынка, на которой установлен вибратор с регулируемым направлением вибрационных колебаний, или в виде полого барабана, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, причем ось вращения барабана наклонена к горизонту под углом не более 30°, а источник ультрафиолетового излучения установлен соосно или параллельно оси барабана, причем электроды источника излучения расположены вне барабана и подключены к блоку питания.3. The device according to claim 2, characterized in that the means for transporting the processed product is made in the form of a vibration conveyor, which is a tray mounted on shock absorbers, with a scarf attached to the bottom of the tray on which a vibrator with an adjustable direction of vibrational vibrations is mounted, or in the form of a hollow drum mounted with the possibility of rotation around its axis, and the axis of rotation of the drum is inclined to the horizon at an angle of not more than 30 °, and the source of ultraviolet radiation has established n coaxially or parallel to the drum axis, wherein the source of radiation electrodes are arranged outside the drum and connected to the power supply.

Images