Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СОХРАННОСТЬ КАРТОФЕЛЯ

Лысаков А.А. 1 Иванов Р.В. 1
1 Ставропольский государственный аграрный университет
1. Пат. 98860 Российская Федерация. A01F25/00 (2006.01) Аппарат электромагнитной обработки клубней картофеля [Текст] / Г.В. Никитенко, А.А. Лысаков, Ф.Ф. Самарин. № 2010125290/21; заявл. 18.06.2010; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31. 2 с.
2. Пат. 113630 Российская Федерация. A01F25/00 (2006.01) Аппарат электромагнитной обработки клубней картофеля [Текст] / Г.В. Никитенко, А.А. Лысаков, И.В. Забилян. № 2011120196/13; заявл. 19.05.2011; опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6. 1 с.

Картофель в нашей стране является одним из потребляемых продуктов растениеводства (120 – 130 кг/год на душу населения), производство которого в год составляет до 35 млн. тонн. Россия входит в десятку ведущих стран и занимает второе место в мире после Китая по валовому производству картофеля. Среди продуктов питания, составляющих основу продовольственного рынка России, картофель занимает особое место, оказывая существенное влияние на формирование структуры рынка и на обеспечение продовольственной безопасности страны.

На Ставрополье картофель производят от 300 до 400 тыс. тонн в год в зависимости от погодных условий. В основном его выращивают в Предгорном, Новоалександровском, Кочубеевском, Кировском и других районах края. Сорт картофеля, который получил наибольшее распространение в хозяйствах региона – Волжанин. Он характеризуется средней спелостью, высокими потребительскими качествами, слабо поражается вирусами, засухоустойчив, урожайность 35 – 45 т/га. Клубни овальной формы, кожура светло – бежевая, мякоть белая. Глазки не окрашенные, средней глубины. Масса товарного клубня 100 – 116 грамм, содержание крахмала 13 – 16 %, товарность 90 – 95 %. Вкусовые качества соответствуют ГОСТ 7176-85.

Но картофель мало вырастить, его ещё надо сохранить и доставить к потребителю. Потери овощной продукции при этом достигают от 20% до 50%.Одним из путей снижения потерь овощей при хранении является применение различных способов, направленных на повышения сохранности продукции. В том числе использование различных видов воздействий (химических, биологических, физических) на овощи с целью повышения их сопротивляемости внешним неблагоприятным факторам или для подавления действия патогенной микрофлоры. Основные требования, которые предъявляются к методам обработки овощей - это безопасность, технологичность и экономическая эффективность.

Один из них - метод с контролируемой газовой средой, в основе которого лежит герметически закрывающаяся камера, в которой концентрация кислорода в процессе дыхания овощей снижается, а углекислого газа возрастает до 0,5 – 5,0%. Избыточное содержание СО2 в камерах – холодильниках с регулируемой газовой средой удаляется с помощью углекислотных адсорберов. Сама «контролируемая атмосфера» поддерживается с помощью автоматической компьютерной газоаналитической системы управления.

Технология хранения плодоовощной и растениеводческой продукции в модифицированной газовой среде также применяется на практике в настоящее время. Суть её в следующем. Картофель перед закладкой на хранение выдерживают в течение 12-48 часов в атмосфере, содержащей 1-метилциклопропен. Продукцию после обработки хранят в упакованном газопроницаемом полимерном материале при пониженной температуре. Указанная технология хранения плодоовощной и растениеводческой продукции в модифицированной газовой среде (МГС), позволяет обеспечить высокую сохранность картофеля и овощей не только при длительном хранении в помещениях, но и при транспортировке.

Как перспективный проект, в последнее время, применяется технология хранения картофеля и овощей с автоматизированной системой управления микроклиматом в хранилищах, с уровнем потерь продукции в 8% - 10%, пониженным на 20% - 30%, по сравнению с обычной технологией, расходом материально – энергетических ресурсов и в 1,5 – 3,0 раза меньшими затратами труда.

При хранении продукции широко используется в картофелеводческих хозяйствах и ультразвуковой увлажнитель, который генерирует мелкодисперсный туман, не образуя конденсата. Прибор работает при низких температурах, потребляет мало энергии, прост для монтажа и обслуживания, неприхотлив и требует минимального обслуживания.

Эффективность хранения картофеля повышается и за счет подачи в систему активной вентиляции помещения озонированного воздуха, который обладает ярко выраженными дезинфицирующими свойствами. Несмотря на высокий окислительный потенциал озона, он взаимодействует чрезвычайно селективно. Причина данного явления заключается в полярном строение его молекул. Поэтому даже небольшие концентрации озона, находящегося в воздухе, оказывают эффективное воздействие на сохранность картофеля в течение длительного периода. Опыты показывают, что периодическая обработка картофеля озоном в течение 12 - 24 часов обеспечивает на 14,8 – 19,6% снижение потерь при хранении. Основными преимуществами данной технологии являются ее высокая эффективность, безопасность и низкая энергоемкость. Один озоногенератор способен обрабатывать одновременно 120 - 150 тонн плодоовощной продукции, при этом потребление электрической энергии составляет 45 - 60Вт.

Кроме указанных подходов по сохранности растениеводческой продукции, используется и технология охлаждения (консервация холодом). Особенно она интересна для производителей и переработчиков большого количества зерна, так как отпадает потребность в его постоянном перемещении для предотвращения согревания, при этом задерживается процесс окислительных реакций, исключается фумигация и др.  Консервирование охлаждением позволяет искусственно создать зимние климатические условия непосредственно сразу после уборки урожая. Консервация охлаждением применима как в напольных хранилищах, так и в элеваторах. Важным моментом здесь является правильное распределение воздуха.

Одним из наиболее перспективных направлений по снижению потерь и улучшению качества картофеля при хранении в настоящее время является электромагнитная обработка постоянным током клубней картофеля.

В экспериментальной лаборатории кафедры «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» Ставропольского Государственного Аграрного Университета было проведено исследование по определению влияния электромагнитного поля на сохранность картофеля.

Каждый образец (клубень картофеля) был помещен в аппарат магнитной обработки. Для данного устройства задавалось необходимое напряжение, а также устанавливалась магнитная индукция. Магнитная индукция была измерена электронным прибором – миллитесламетром марки ТП2-2У; масса картофеля была измерена электронными весами марки CASCUX 6200H. Картофель, обработанный магнитным полем хранился в течение 16 суток в соответствии с принятыми требованиями. Для увеличения интенсивности процессов картофель хранился в помещении с температурой от 23°С до 25°С и влажностью от 45% до 50%.

Напряжение и время выдержки картофеля в аппарате магнитной обработки представлено в таблице 1.

Таблица 1

Параметры эксперимента

№ опыта

Напряжение питания, U, В

Значение магнитной индукции В, мТл

Время нахождения в магнитном поле, Т, сек

1

50

20

1

2

50

19,3

5

3

50

19,3

10

4

50

19,3

30

5

50

19,3

60

6

100

32,8

1

7

100

32,8

5

8

100

32,8

10

9

100

32,8

30

10

100

32,8

60

11

150

56,3

1

12

150

56,3

5

13

150

56,3

10

14

150

56,3

30

15

150

56,3

60

16

200

67,9

1

17

200

67,9

5

18

200

67,9

10

19

200

67,9

30

20

200

67,9

60

21

220

68,6

1

22

220

68,6

5

23

220

68,6

10

24

220

68,6

30

25

220

68,6

60

26(необработанный клубень картофеля)

0

0

0

Аппарат электромагнитной обработки клубней картофеля, схема которого представлена на рисунке 1, включает в себя загрузочный бункер 1 из немагнитного материала, в который происходит загрузка картофеля 2 (Qз), трубопровод 3, в котором находится рабочая зона. Также есть источник электромагнитного поля, выполненный в виде намагничивающих катушек 4,7 один за другим вдоль трубопровода 3 и заключённые в магнитопроводы 5. Подключение намагничивающих катушек 4,7 – последовательное. Магнитопроводы 5 служат для увеличения коэффициента полезного действия за счёт уменьшения потерь рассеивания электромагнитной энергии в окружающую среду.

Есть немагнитная направляющая спираль 6, предназначенная для равномерной электромагнитной обработки клубней картофеля 2. Выгрузка происходит через выгрузной бункер 8 (Qв). Бункеры 1 и 8, трубопровод 3 и магнитопроводы 5 крепятся с помощью, например, сварки.[1].

Аппарат работает следующим образом. Рабочее положение аппарата электромагнитной обработки клубней картофеля – вертикальное. При подключении источника питания к аппарату электромагнитной обработки и прохождении картофеля по направляющим по заданным параметрам, повреждённые клубни картофеля (во время уборки, транспортировки) или влажные, если уборка проводилась во время сырой погоды, дождя и т.д., подвергаются электромагнитной обработке. Раны клубней быстрее затягиваются (заживают), т.к. быстрее образуется раневая ткань картофеля, причём, это происходит у поверхности защитного покрова. Следовательно, повреждённый картофель, попав в общую насыпь, не будет заражать остальные клубни картофеля, т.е. происходит точечное залечивание картофеля.

При подаче напряжения от источника тока, протекающий по намагничивающим катушкам ток вызывает появление магнитных потоков Ф1,Ф2,Ф3,Ф4. Ф1,Ф2,Ф3,Ф4 – рабочие потоки, которые воздействуют на обрабатываемый объект, т.е. клубни картофеля.

По сравнению с другими известными техническими решениями предлагаемое устройство и способ имеют ряд преимуществ:

  • увеличен коэффициент полезного действия за счёт применения магнитопроводов;
  • осуществляется существенная экономия электроэнергии;
  • значительно уменьшаются потери картофеля, до 30%;
  • быстрее образуется раневая перидерма;
  • улучшен технологический процесс;
  • более прост в изготовлении;
  • меньшие затраты на изготовление изобретения;
  • применение немагнитных направляющих делает обработку картофеля равномерной и дозированной;
  • лучше используется площадь хранилища;
  • экологически чистый и безопасный способ обработки картофеля по сравнению с охладительными установками. [2]

lisak1.tif

Рисунок 1 - Общий вид аппарата электромагнитной обработки клубней картофеля и его разрез

В результате эксперимента было установлено, что имеются клубни с минимальными и максимальными потерями массы. Все клубни, обработанные магнитным полем имеют потери меньше чем контроль (картофель, не обработанный в магнитном поле). В таблице 2 представлены образцы, имеющие разные потери по массе.

Таблица 2

Результаты эксперимента

№ опыта

Масса в начале эксперимента, гр.

Масса в конце эксперимента, гр.

Процент потерь

%

№1

65,05

62,90

3,3

№11

59,19

57,12

3,5

№5

55,96

55,33

1,1

№23

62,,63

61,89

1,2

№26 (необработанный клубень картофеля)

58,44

54,43

6,9

По окончанию эксперимента были получены следующие данные: клубень картофеля - эксперимент №11 имеет максимальную потерю по массе – 3,5%, к нему была применена следующая доза – 56,3мТл•с; клубень картофеля - эксперимент №5 имеет минимальную потерю по массе – 1,1%, к нему была применена следующая доза – 1158 мТл•с.

В результате эксперимента было установлено, что картофель не обработанный в магнитном поле имеет самые большие потери массы, следовательно, магнитное поле на постоянном токе оказывает положительное воздействие на картофель с целью его сохранности.

Исходя из полученных результатов исследований, можно сделать вывод, что электромагнитный способ воздействия на клубни картофеля является эффективным и поэтому проблема создание дешевого не сложного в эксплуатации аппарата электромагнитной обработки картофеля высокой производительности при длительном хранении актуальна и до конца ещё не изучена.


Библиографическая ссылка

Лысаков А.А., Иванов Р.В. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СОХРАННОСТЬ КАРТОФЕЛЯ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 8. – С. 103-106;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34061 (дата обращения: 20.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252