RU2111689C1

RU2111689C1 - Method and apparatus for treating agricultural and forestry products from radioactive and nitrate compounds

Info

Publication number: RU2111689C1
Authority: RU
Inventors: Петр Петрович Цыбульский; Николай Юльянович Липский
Original assignee: Петр Петрович Цыбульский; Николай Юльянович Липский
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: agriculture, in particular, treatment of animal feeds. SUBSTANCE: method involves treating product in solution at ultrasonic vibrations flux density of 1•10^-2-3•10^-2 W/sq mm and at exposure time of 300-900 sec depending on kind of product and initial contamination extent. Apparatus has construction allowing usage of any vessel available. EFFECT: increased efficiency, simplified construction of apparatus and enhanced reliability in operation. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к обработке кормов для сельскохозяйственных животных. The invention relates to the field of agriculture, in particular to the processing of feed for farm animals.

Известен ряд способов снижения содержания вредных веществ в продуктах. Для уменьшения нитратов в корнеклубнеплодах применяется варка. В результате при снижении нитратов в продукте до 10 - 15% происходит увеличение нитритов на 8 - 10%, а при дальнейшем остывании содержание нитритов увеличивается в 10 раз и более, которые по своей активности и токсичности в 10 - 15 раз выше нитратов [1]. There are a number of ways to reduce the content of harmful substances in products. To reduce nitrates in root crops, cooking is used. As a result, when nitrates in the product are reduced to 10–15%, nitrites increase by 8–10%, and with further cooling, the nitrite content increases 10 times or more, which are 10–15 times higher in their activity and toxicity [1] .

Таким образом, термическая обработка продуктов не позволяет удалить из них соединения, которые вредны как сами по себе, так и усиливают воздействие радиации. Thus, the heat treatment of products does not allow to remove compounds from them that are harmful both in themselves and enhance the effect of radiation.

Одним из способов снижения содержания цезия-134 и цезия-137 в сельхозпродукции может быть его мойка в воде или в растворе поваренной соли. One way to reduce the content of cesium-134 and cesium-137 in agricultural products may be to wash it in water or in a solution of sodium chloride.

Известен способ очистки сельхозпродукции, например корма растительного и животного происхождения, от радиоактивных веществ, предусматривающий его измельчение до размеров частиц 2 - 25 мм, промывку водой с одновременным перемешиванием [2]. A known method of cleaning agricultural products, such as feed of plant and animal origin, from radioactive substances, providing for its grinding to particle sizes of 2 to 25 mm, rinsing with water while stirring [2].

Измельчение сельхозпродуктов до указанных размеров ведет к потере белка и других питательных веществ, а интенсивное механическое воздействие перемешивающего органа на продукт способствует дальнейшему переходу их в промывочную воду. Grinding agricultural products to the indicated sizes leads to the loss of protein and other nutrients, and the intense mechanical effect of the mixing organ on the product contributes to their further transition into washing water.

Еще более нежелательное воздействие перемешивающего органа на корнеклубнеплоды, которые при этом подвергаются частичному разрушению с переходом в промывочную воду. An even more undesirable effect of the mixing organ on the root crops, which at the same time undergo partial destruction with the transition to washing water.

Совершенно недопустимым оказывается такое воздействие на тонкие структуры ягод и грибов, где происходит практически их полное разрушение. Such an effect on the fine structures of berries and mushrooms, where their almost complete destruction occurs, is completely unacceptable.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности и производительности очистки сельхозпродукции от радионуклидов и нитратных соединений с сохранением их качества. The aim of the present invention is to increase the efficiency and productivity of cleaning agricultural products from radionuclides and nitrate compounds while maintaining their quality.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки сельхозпродукции от радиоактивных веществ, включающем измельчение, промывку водой с одновременным перемешиванием в промывочной воде, возбуждают акустические колебания. This goal is achieved by the fact that in the known method of cleaning agricultural products from radioactive substances, including grinding, washing with water while stirring in washing water, acoustic vibrations are excited.

Воздействие колебаний на воду позволяет интенсифицировать движение как ее частиц, так и частиц продукта по всему объему и ведет к переносу радиоактивных веществ, нитратных соединений из продукта с более высокой концентрацией их в воду с более низкой, то есть интенсифицирует диффузионно-технологический перенос вещества из продукта в воду. The effect of vibrations on water makes it possible to intensify the movement of both its particles and product particles throughout the volume and leads to the transfer of radioactive substances, nitrate compounds from a product with a higher concentration to lower water, that is, it intensifies the diffusion-technological transfer of matter from the product in water.

Известно также, что с повышением температуры среды диффузионный процесс усиливается. It is also known that with increasing temperature the diffusion process intensifies.

В предлагаемом способе звуковые колебания, проходя через воду, поглощаются ей, и механическая энергия колебаний переходит в продукт. In the proposed method, sound vibrations passing through water are absorbed by it, and the mechanical energy of the vibrations passes into the product.

В процессе поиска по патентной литературе заявляемая совокупность признаков не обнаружена, что соответствует критерию новизны. Как показали результаты испытаний макета установки, реализация данного способа соответствует критерию промышленного применения. In the search process for patent literature, the claimed combination of features was not found, which meets the criterion of novelty. As the test results of the installation layout showed, the implementation of this method meets the criterion of industrial application.

Поскольку удалось получить новый эффект, заявляемое соответствует критерию изобретения. Since it was possible to obtain a new effect, the claimed meets the criteria of the invention.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно очищенный продукт измельчают до предусмотренных технологией размеров и помещают в емкость с водой. Соотношение продукт-вода составляет 1:2. Переменное напряжение частотой 18 - 22 кГц от ультразвукового генератора УЗГ 13-01/22 подается на преобразователь, помещенный в систему продукт-вода. Приведенная в колебательное движение система с помощью интенсивных колебаний обеспечивает эффект очистки, не доступный для других технологических приемов. The method is as follows. The pre-purified product is crushed to the sizes specified by the technology and placed in a container with water. The ratio of product to water is 1: 2. Alternating voltage with a frequency of 18-22 kHz from the ultrasonic generator UZG 13-01 / 22 is supplied to the transducer placed in the product-water system. The system brought into oscillatory motion by means of intense vibrations provides a cleaning effect that is not available for other technological methods.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления представленного способа; на фиг. 2 - спектрограмма определения парамагнитных центров и свободных радикалов в продукте после обработки. In FIG. 1 shows a device for implementing the method; in FIG. 2 is a spectrogram for determining paramagnetic centers and free radicals in a product after processing.

Устройство состоит из емкости 1, крышки 2 с двумя прорезями, сквозь которые проходят струбцины 3 для фиксации крышки относительно корпуса, с внутренней стороны которой укреплен излучатель 4, соединенный проводником с генератором колебаний 5. The device consists of a container 1, a cover 2 with two slots, through which clamps 3 pass to fix the cover relative to the housing, on the inside of which a radiator 4 is connected, connected by a conductor to the oscillation generator 5.

Устройство работает следующим образом. Продукт, подлежащий обработке, помещают в емкость с водой 1, закрывают крышкой 2, фиксируя ее относительно корпуса струбцинами 3, погружая этим преобразователь колебаний 4 в систему продукт-вода, и подают переменное напряжение с генератора 5 на преобразователь 4, осуществляющий колебательное движение в системе. The device operates as follows. The product to be processed is placed in a container of water 1, closed with a lid 2, fixing it relative to the housing with clamps 3, thereby immersing the vibration transducer 4 in the product-water system, and an alternating voltage is supplied from the generator 5 to the transducer 4, which oscillates in the system .

Экспозиция обработки определяется видом продукта и степенью его первоначального загрязнения. The exposure of the treatment is determined by the type of product and the degree of its initial contamination.

Представленное устройство позволяет осуществлять обработку продукции, используя хозяйственные емкости различных типоразмеров, не требуя для этих целей изготовления специальных емкостей. The presented device allows for the processing of products using household containers of various sizes, without requiring the manufacture of special containers for these purposes.

Пример 1. Производилась очистка свеклы от радионуклидов, которая измельчалась до размеров 10 х 110 мм. Состав моющего раствора не включал уксусной кислоты, которая способствует экстракции красителя из свеклы. Время воздействия колебаний составило 600 с. Температура раствора в конце обработки 50^oC.Example 1. The beet was cleaned of radionuclides, which was ground to a size of 10 x 110 mm. The composition of the washing solution did not include acetic acid, which promotes the extraction of the dye from beets. The vibration exposure time was 600 s. The temperature of the solution at the end of processing 50 ^o C.

Начальная степень загрязнения продукта - 5 • 10² Бк/кг (цезий-137)
Остаточная загрязненность после очистки
при частоте колебаний 18 кГц - 1,2 • 10² Бк/кг (цезий-137)
при частоте колебаний 22 кГц - 1,15 • 10² Бк/кг (цезий-137)
Коэффициент очистки составил 4 - 4,5. Продукт годен к употреблению в качестве корма, т. к. соответствует республиканским контрольным уровням (РКУ).The initial degree of contamination of the product is 5 • 10 ² Bq / kg (cesium-137)
Residual contamination after cleaning
at an oscillation frequency of 18 kHz - 1.2 • 10 ² Bq / kg (cesium-137)
at an oscillation frequency of 22 kHz - 1.15 • 10 ² Bq / kg (cesium-137)
The cleaning ratio was 4 - 4.5. The product is suitable for use as feed, because it corresponds to the republican control levels (RKU).

Так как выращивание свеклы со значительными затратами ручного труда, то широко используется химическая прополка ее, при этом происходит накопление больших доз нитрат-нитритных соединений. Since the cultivation of beets with significant manual labor costs, its chemical weeding is widely used, with the accumulation of large doses of nitrate-nitrite compounds.

Применение метода очистки свеклы от радионуклидов позволило с успехом использовать его и для удаления нитратных соединений. The application of the method of cleaning beets from radionuclides allowed us to successfully use it to remove nitrate compounds.

Пример 2. Производилась очистка свеклы от нитратных соединений при параметрах, указанных в примере 1. Example 2. The beet was cleaned from nitrate compounds at the parameters specified in example 1.

Начальная степень загрязнения продукта нитратами - 2860 мг/кг
Остаточная загрязненность после очистки - 1600 мг/кг
Коэффициент очистки по свекле составил 1,8. Продукт соответствует РКУ.The initial degree of contamination of the product with nitrates is 2860 mg / kg
Residual pollution after cleaning - 1600 mg / kg
Beet cleaning ratio was 1.8. The product complies with the ECU.

Примерно такие же показатели и по картофелю для той же степени его измельчения. About the same indicators for potatoes for the same degree of chopping.

Результаты очистки от нитритов несколько ниже, чем от нитратов. The results of purification from nitrites are slightly lower than from nitrates.

Пример 3. Производилась очистка от радионуклидов зерна, которое погружалось в воду без добавления каких-либо реагентов. После колебаний в течение 600 с зерно не содержало К-40. Example 3. Purification was performed from radionuclides of grain, which was immersed in water without adding any reagents. After oscillations for 600 s, the grain did not contain K-40.

Начальная степень загрязнения зерна - 24,5 Бк/кг
Остаточная загрязненность после очистки - 8,2
Коэффициент очистки зерна составил 3, продукт соответствует РКУ, в то время как 4 можно достичь лишь при обдирке полностью верхнего слоя, что связано как со значительными затратами, так и потерей исключительно ценной части зерна - его оболочки, что в свою очередь исключает возможность его проростания перед скармливанием животным.The initial degree of grain pollution is 24.5 Bq / kg
Residual pollution after cleaning - 8.2
The grain cleaning coefficient was 3, the product corresponds to the ECG, while 4 can only be achieved by peeling the completely top layer, which is associated with both significant costs and the loss of an extremely valuable part of the grain - its shell, which in turn eliminates the possibility of germination before feeding the animals.

На порядок и выше составляет коэффициент очистки грибов как сырых, так и сушеных. An order of magnitude and higher is the coefficient of purification of mushrooms, both raw and dried.

Пример 4. Производилась очистка говяжьего мяса от радионуклидов, которое измельчалось до размеров 20 х 25 мм. Состав промывочного раствора - 1 л воды, 20 г соли, 10 г уксусной кислоты на 0,5 кг мяса. Продолжительность колебательного воздействия 1200 с. Температура раствора в конце обработки 60^oC.Example 4. The purification of beef from radionuclides, which was crushed to a size of 20 x 25 mm. The composition of the washing solution is 1 liter of water, 20 g of salt, 10 g of acetic acid per 0.5 kg of meat. The duration of the vibrational effect is 1200 s. The temperature of the solution at the end of processing 60 ^o C.

Начальная степень загрязнения мяса - 1,6 • 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,3 • 10² Бк/кг (цезий-134)
Остаточное загрязнение мяса после очистки
при частоте колебаний 18 кГц - 0,163 • 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,86 • 10 Бк/кг (цезий-134)
при частоте колебаний 22 кГц - 0,16 • 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,83 • 10 Бк/кг (цезий-134)
Коэффициент очистки для данной степени измельчения составил по цезию-137 около 10. Продукт соответствует РКУ.The initial degree of meat contamination is 1.6 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137) - 2.3 • 10 ² Bq / kg (cesium-134)
Residual contamination of meat after cleaning
at an oscillation frequency of 18 kHz - 0.163 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137) - 2.86 • 10 Bq / kg (cesium-134)
at an oscillation frequency of 22 kHz - 0.16 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137) - 2.83 • 10 Bq / kg (cesium-134)
The purification coefficient for this degree of grinding was about 10 for cesium-137. The product corresponds to the ECG.

Пример 5. Все параметры обработки остались теми же, за исключением степени измельчения мяса, где параметры пластин составляли 25 мм, время обработки 900 с. Example 5. All processing parameters remained the same, with the exception of the degree of grinding of meat, where the parameters of the plates were 25 mm, the processing time was 900 s.

Начальная степень загрязнения мяса - 5,10 • 10³ Бк/кг (цезий-137) - 6,68 • 10² Бк/кг (цезий-134)
Остаточное загрязнение мяса после очистки
при частоте колебаний 18 кГц - 1,86 • 10³ Бк/кг (цезий-137) - 2,19 • 10² Бк/кг (цезий-134)
при частоте колебаний 22 кГц - 1,8 • 10³ Бк/кг (цезий-137)
при частоте колебаний 22 кГц - 2,16 • 10² Бк/кг (цезий-134)
Коэффициент очистки при измельчении мяса пластинками и времени обработки 900 с по цезию-137 составил около 3. Продукт соответствует РКУ.The initial degree of meat contamination is 5.10 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137) - 6.68 • 10 ² Bq / kg (cesium-134)
Residual contamination of meat after cleaning
at an oscillation frequency of 18 kHz - 1.86 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137) - 2.19 • 10 ² Bq / kg (cesium-134)
at an oscillation frequency of 22 kHz - 1.8 • 10 ³ Bq / kg (cesium-137)
at an oscillation frequency of 22 kHz - 2.16 • 10 ² Bq / kg (cesium-134)
The cleaning coefficient for meat grinding with plates and a processing time of 900 s for cesium-137 was about 3. The product corresponds to the ECU.

Обработанная по предложенному способу продукция подлежала проверке на наличие свободных радикалов и парамагнитных центров, возникновение которых связано с кавитацией при высоких плотностях вводимой энергии. Представленная спектрограмма (фиг. 2) свидетельствует об их отсутствии. The products processed by the proposed method were subject to testing for the presence of free radicals and paramagnetic centers, the occurrence of which is associated with cavitation at high densities of the input energy. The presented spectrogram (Fig. 2) indicates their absence.

Стерилизующее действие акустических и ультразвуковых колебаний позволяет с успехом использовать его вместо традиционного энергоемкого теплового, обеспечивая при этом более высокие вкусовые качества и витаминный состав, являющийся естественным радиопротектором продукта. The sterilizing effect of acoustic and ultrasonic vibrations makes it possible to use it successfully instead of the traditional energy-intensive thermal, while ensuring higher taste and vitamin composition, which is the natural radioprotector of the product.

Способ показал высокую эффективность разрушения "горячих частиц" в кормах. The method showed a high efficiency of destruction of the "hot particles" in the feed.

Образование мелких структур из кусков позволяет осуществить более интенсивное их растворение и вымывание, исключая попадание в организм животного. Указанный способ можно также применить и при обработке лесной продукции (стружка, опилки при производстве плит), грибов, ягод. The formation of small structures from pieces allows for their more intensive dissolution and leaching, excluding the ingress of an animal into the body. The specified method can also be applied in the processing of forest products (shavings, sawdust in the manufacture of plates), mushrooms, berries.

Источники информации
1. Запорожец Н.Ф. Технологические приемы разрушения нитрат-нитритных соединений в корнеклубнеплодах. Доклады ВАСХНИЛ, 1987, N 8.Sources of information
1. Zaporozhets N.F. Technological methods for the destruction of nitrate-nitrite compounds in root tubers. Reports of the Supreme Agricultural Academy, 1987, N 8.

2. Ильинко А.И. и др. Результаты исследования по выведению цезия 134 и 137 из растительного материала. Сб. докладов II Всесоюзной конференции по радиобиологии. Минск, 1990, с. 75. 2. Ilinko A.I. et al. Results of a study on the removal of cesium 134 and 137 from plant material. Sat reports of the II All-Union Conference on Radiobiology. Minsk, 1990, p. 75.

Claims

1. A method of processing agricultural and forest products from radioactive and nitrate compounds, including grinding the product and rinsing it with water during physical impact during the latter, characterized in that the acoustic impact is used as the physical impact.

2. The method according to p. 1, characterized in that during the washing process using running water.

3. The method according to p. 1, characterized in that the acoustic effect excites in the ultrasonic range.

4. The method according to PP. 1 - 3, characterized in that the acoustic flux density is selected in the range of 1 • 10 ^-2 - 3 • 10 ^-2 W / cm ² with an exposure of 300 - 900 s.

5. A device for processing agricultural and forest products from radioactive and nitrate compounds, containing a container with a lid and a source of physical impact, characterized in that the source of physical impact is made in the form of an emitter of acoustic vibrations, which is connected to the output of an alternating voltage generator, and the emitter of acoustic vibrations mounted on the inside of the lid having slots in which the clamps are located to fix the lid relative to the container.