RU2321981C1 - Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin - Google Patents
Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321981C1 RU2321981C1 RU2006126335/13A RU2006126335A RU2321981C1 RU 2321981 C1 RU2321981 C1 RU 2321981C1 RU 2006126335/13 A RU2006126335/13 A RU 2006126335/13A RU 2006126335 A RU2006126335 A RU 2006126335A RU 2321981 C1 RU2321981 C1 RU 2321981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grain
- plasma
- chamber
- creation
- discharge chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам предпосевной обработки зерна, обеспечивающим снижение бактериальной зараженности и повышение всхожести зерна.The invention relates to methods for presowing processing of grain, providing a decrease in bacterial infection and increase the germination of grain.
Известен способ предпосевной обработки порции зерна газовой плазмой низкого давления при частоте разряда 1-40 МГц и плотности мощности не более 0,003 Вт/см в течение 5-300 с (пат. РФ №2076557 от 1995 г.).There is a method of presowing treatment of a portion of grain with low pressure gas plasma at a discharge frequency of 1-40 MHz and a power density of not more than 0.003 W / cm for 5-300 s (US Pat. RF No. 2076557 from 1995).
Известен также способ предпосевной обработки зерна, согласно которому порции зерна подвергают электромагнитному СВЧ-излучению в течение 10-60 мин в см и мм диапазонах длин волн (пат. РФ №2083071 от 1997 г.).There is also known a method of presowing processing of grain, according to which a portion of the grain is subjected to electromagnetic microwave radiation for 10-60 minutes in cm and mm wavelength ranges (US Pat. RF No. 2083071 from 1997).
Известен также способ дезинсекции зерна в импульсном СВЧ-поле с левой поляризацией при длительности импульсов 1-2 мкс, частоте повторения 200-1000 Гц и напряженности электрического поля 1-5 кВ/см (пат. РФ №2061350 от 1991 г.).There is also known a method of disinsection of grain in a pulsed microwave field with left polarization with a pulse duration of 1-2 μs, a repetition frequency of 200-1000 Hz and an electric field of 1-5 kV / cm (Pat. RF No. 2061350 from 1991).
Все эти способы обработки имеют низкую производительность вследствие низкой плотности вводимой энергии, а в способе обработки зерна СВЧ-полем на частоте 2,745 ГГц при подводимой мощности 0,9-10 Вт и экспозиции 24-26 с (пат. РФ №2061351 от 1994 г.) эффект достигается за счет нагрева зерна, что часто приводит к его перегреву и потере всхожести.All these processing methods have low productivity due to the low density of the input energy, and in the method of processing grain with a microwave field at a frequency of 2.745 GHz with a supplied power of 0.9-10 W and exposure 24-26 s (Pat. RF No. 2061351 from 1994 ) the effect is achieved by heating the grain, which often leads to its overheating and loss of germination.
Во всех способах, в которых зерно обрабатывается направленным излучением (например, лазером - пат. РФ №1748690 от 1990 г., в красной и инфракрасной областях спектра - пат. РФ №2090031 от 1995 г., ультрафиолетом - пат. РФ №2051551 от 1992 г.), значительные участки поверхности зерен остаются необработанными из-за тени.In all methods in which the grain is processed by directional radiation (for example, laser - US Pat. RF No. 1748690 from 1990, in the red and infrared spectral regions - US Pat. No. 2090031 from 1995, ultraviolet - Pat. RF No. 2051551 from 1992), large areas of the grain surface remain untreated due to the shadow.
Известен способ обработки зерна, согласно которому семена в растворе биологически активных веществ и пленкообразователей в течение 20-40 с подвергают ультразвуковой (УЗ) обработке, сушат в электромагнитном поле и обрабатывают в поле ВЧ- и СВЧ-диапазона (пат. РФ №2051552 от 1992 г.). Для обработки по этому способу необходимо длительное время, что предопределяет низкую производительность способа.There is a known method of processing grain, according to which the seeds in a solution of biologically active substances and film formers are subjected to ultrasonic (ultrasound) treatment for 20-40 s, dried in an electromagnetic field and processed in the RF and microwave fields (Pat. RF No. 2051552 from 1992 g.). For processing by this method requires a long time, which determines the low productivity of the method.
Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является способ дезинфекции и дезинсекции материалов зернового происхождения, включающий формирование в разрядной камере рециркулирующего газового потока, подведение СВЧ-энергии, создание плазмы в объеме камеры и пропускание через камеру обрабатываемого материала в виде свободно падающего потока (пат. РФ №2112345 от 1997 г.). Скорость обработки ограничена возможностью ожога зерен при увеличении вводимой в разряд энергии.The closest prototype of the present invention is a method of disinfection and disinsection of materials of grain origin, including the formation in the discharge chamber of a recycle gas stream, supplying microwave energy, creating plasma in the chamber volume and passing the processed material through the chamber in the form of a freely falling stream (US Pat. RF No. 2112345 from 1997). The processing speed is limited by the possibility of burning grains with an increase in the energy introduced into the discharge.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении производительности и повышении всхожести семян.The technical result of the invention is to increase productivity and increase seed germination.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что СВЧ-энергию для создания плазмы вводят в импульсном или в непрерывном режимах в виде трех электромагнитных волн, две из которых имеют ортогональную линейную поляризацию, перпендикулярную оси разрядной камеры, а третья волна имеет осевую составляющую электромагнитного поля, и дополнительно воздействуют на материал путем модуляции по крайней мере одной электромагнитной волны импульсами с частотой повторения, выбранной из УЗ диапазона. При этом длительность импульсов составляет (1-5) мкс.The essence of the invention lies in the fact that the microwave energy to create a plasma is introduced in a pulsed or continuous mode in the form of three electromagnetic waves, two of which have orthogonal linear polarization perpendicular to the axis of the discharge chamber, and the third wave has an axial component of the electromagnetic field, and additionally affect the material by modulating at least one electromagnetic wave with pulses with a repetition rate selected from the ultrasonic range. In this case, the pulse duration is (1-5) μs.
Кроме того, частота модуляции непрерывно изменяется в указанном УЗ диапазоне с периодом (0,01-0,02) с, а через плазменное образование дополнительно пропускают постоянный электрический ток.In addition, the modulation frequency continuously changes in the indicated ultrasonic range with a period of (0.01-0.02) s, and a constant electric current is additionally passed through the plasma formation.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Возбуждают в разрядной камере две электромагнитные волны типа Н11, электрические составляющие поля которой перпендикулярны оси устройства, и третью волну типа Е01, содержащую составляющие электрического поля по всем трем ортам декартовой системы координат. При этом максимум продольной составляющей находится на оси. Поджигают разряд, в вихре рабочего газа возбуждают СВЧ плазменный разряд и подают зерновой материал. Совместное действие всех трех волн обеспечивает равномерную по сечению потока обработку зерна.Two electromagnetic waves of the H 11 type, the electric field components of which are perpendicular to the axis of the device, and a third wave of the E 01 type, containing the electric field components along all three orts of the Cartesian coordinate system, excite in the discharge chamber. In this case, the maximum of the longitudinal component is on the axis. A discharge is ignited, a microwave plasma discharge is excited in a vortex of the working gas and grain material is supplied. The combined action of all three waves ensures uniform grain processing over the flow cross section.
Дополнительные возможности повышения равномерности обработки зерна обеспечиваются организацией вращения поляризации путем введения первых двух волн от одного СВЧ-источника со сдвигом фаз волн или пропусканием постоянного электрического тока. Введение первых двух волн от разных СВЧ-источников обеспечивает вращение поляризации путем использования обычных методов управления фазой электромагнитных волн. В том случае, когда одна из волн вводится в непрерывном режиме, процесс деионизации плазмы в паузе между импульсами существенно замедляется и уровень ионизации газа к моменту прихода следующего импульса оказывается достаточным для возбуждения плазмы. Это позволяет увеличить паузу между импульсами при сохранении или увеличении мощности в импульсе. Поскольку период СВЧ-волн существенно меньше времени прохождения зернового потока через рабочее пространство камеры, отсутствует риск получения необработанного продукта.Additional opportunities to increase the uniformity of grain processing are provided by the organization of polarization rotation by introducing the first two waves from one microwave source with phase shift of the waves or by passing a constant electric current. The introduction of the first two waves from different microwave sources provides polarization rotation by using conventional methods for controlling the phase of electromagnetic waves. In the case when one of the waves is introduced in a continuous mode, the process of plasma deionization in the pause between pulses is substantially slowed down and the level of gas ionization by the time the next pulse arrives is sufficient to excite the plasma. This allows you to increase the pause between pulses while maintaining or increasing the power in the pulse. Since the period of microwave waves is significantly shorter than the passage of grain flow through the working space of the chamber, there is no risk of obtaining an unprocessed product.
Дополнительное пропускание постоянного электрического тока сопровождается увеличением вводимой в разряд энергии. При этом поддерживается степень ионизации газа, достаточная для возбуждения плазмы с приходом следующего импульса, и могут быть понижены требования к мощности СВЧ-источников и стоимость обработки материала, так как СВЧ-энергия значительно дороже энергии постоянного тока.The additional transmission of direct electric current is accompanied by an increase in the energy introduced into the discharge. At the same time, the degree of gas ionization is sufficient to excite the plasma with the arrival of the next pulse, and the requirements for the power of microwave sources and the cost of processing the material can be reduced, since microwave energy is much more expensive than direct current energy.
Наши исследования показали, что воздействие СВЧ-импульсов с достаточно высокой энергией на плазму, имеющее следствием соответствующий импульсный ее нагрев в объеме энерговыделения и резкое его расширение, приводит к возникновению в плазме ударных волн, которые оказывают механическое воздействие на поверхность зерновок, устраняя внутреннюю зараженность и вызывая дополнительную активацию зерен во всем объеме засыпки зерна. Наиболее сильно эффект выражен при изменении частоты следования импульсов в ультразвуковом диапазоне, так как на некоторых частотах происходит резонансное взаимодействие звуковых волн с зерновками, улучшение трансформации энергии звуковых волн в энергию, рассеиваемую в зерновках, и их активация. Кроме того, известен обеззараживающий эффект УЗ колебаний, что всегда улучшает всхожесть зерна, тогда как чисто плазменное воздействие осуществляется только на поверхностный слой зерновок.Our studies have shown that the effect of microwave pulses with a sufficiently high energy on the plasma, resulting in its corresponding pulse heating in the energy release volume and its sharp expansion, leads to the appearance of shock waves in the plasma, which have a mechanical effect on the surface of the grains, eliminating internal infection and causing additional activation of grains in the entire volume of grain filling. The effect is most pronounced when the pulse repetition rate changes in the ultrasonic range, since at some frequencies there is a resonant interaction of sound waves with the grains, improving the transformation of the energy of sound waves into the energy dissipated in the grains, and their activation. In addition, the disinfecting effect of ultrasonic vibrations is known, which always improves the germination of grain, while a purely plasma effect is carried out only on the surface layer of the grains.
Принятый диапазон УЗ колебаний составляет (20-100) кГц, из этого диапазона и выбирают частоту следования импульсов. Ударная волна создается передним фронтом СВЧ-импульса, поэтому увеличение его длительности свыше 5 мкс только нагревает зерновки и потому нецелесообразно. Минимальная длительность СВЧ-импульсов 1 мкс определяется возможностями СВЧ-аппаратуры (вероятностью нарастания амплитуды импульса до максимальной). Период изменения частоты модуляции СВЧ-импульсов диктуется временем пролета зерновок (оно должно превышать период изменения частоты модуляции) и для реальных размеров оборудования составляет (0,01-0,02) с.The accepted range of ultrasonic vibrations is (20-100) kHz, and the pulse repetition rate is selected from this range. The shock wave is created by the leading edge of the microwave pulse, so an increase in its duration over 5 μs only heats the grains and therefore is not practical. The minimum duration of microwave pulses of 1 μs is determined by the capabilities of microwave equipment (the probability of increasing the amplitude of the pulse to the maximum). The period of change in the frequency of modulation of microwave pulses is dictated by the time of flight of the grains (it should exceed the period of change of the frequency of modulation) and for the actual size of the equipment is (0.01-0.02) s.
Установлено, что в энергию звуковых волн переходит не менее 20% подводимой к плазме СВЧ-энергии, поэтому дополнительный эффект активации зерна оказывается существенным. Экспериментальная проверка показала практически полное устранение внешней и внутренней зараженности зерна амбарным долгоносиком, подавление бактерицидной зараженности и увеличение урожайности на 20-30%.It has been established that at least 20% of the microwave energy supplied to the plasma goes into the energy of sound waves; therefore, the additional effect of grain activation is significant. An experimental check showed the almost complete elimination of external and internal contamination of grain with barn weevil, the suppression of bactericidal infection and an increase in productivity by 20-30%.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126335/13A RU2321981C1 (en) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126335/13A RU2321981C1 (en) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2321981C1 true RU2321981C1 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=39453787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126335/13A RU2321981C1 (en) | 2006-07-20 | 2006-07-20 | Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2321981C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477147C1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" | Method for uhf-disinsection of wool materials and/or articles |
RU2764897C1 (en) * | 2021-01-28 | 2022-01-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", (Южный федеральный университет) | Method for combined decontamination and pre-sowing stimulation of seeds |
-
2006
- 2006-07-20 RU RU2006126335/13A patent/RU2321981C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477147C1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" | Method for uhf-disinsection of wool materials and/or articles |
RU2764897C1 (en) * | 2021-01-28 | 2022-01-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", (Южный федеральный университет) | Method for combined decontamination and pre-sowing stimulation of seeds |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL2006212C2 (en) | Device and method for disinfecting plant seeds. | |
JP6027624B2 (en) | Gas plasma disinfection and sterilization equipment | |
US7719200B2 (en) | Plasma generator | |
Kostov et al. | Study of cold atmospheric plasma jet at the end of flexible plastic tube for microbial decontamination | |
EP2102887B1 (en) | Plasma generator and method for cleaning an object | |
WO2013101673A1 (en) | Plasma sterilization systems | |
US10861679B2 (en) | Resonant structure for a plasma processing system | |
UA73750C2 (en) | Method of qualitative improvement of tobacco goods | |
RU2321981C1 (en) | Method for desinsection and disinfection of materials of grain origin | |
JP2002509738A (en) | Apparatus for incision of material using a specifically tuned radio frequency electromagnetic field generator | |
Deepak | Review on recent advances in cold plasma technology | |
Gans et al. | Characterization of stationary and pulsed inductively coupled RF discharges for plasma sterilization | |
US20140003998A1 (en) | Plasma Sterilization System | |
US8232728B2 (en) | Method and device for igniting and generating an expanding diffuse microwave plasma and method and device for plasma treating surfaces and substances by using this plasma | |
RU2550819C2 (en) | Accelerator and method of its control | |
WO2003033036A1 (en) | Sterilizer comprising application of microwave | |
RU2143794C1 (en) | Grain material disinsecting and disinfecting method and apparatus | |
US20050287254A1 (en) | Apparatus and methods for food processing | |
US20210283290A1 (en) | Methods and systems for medical plasma treatment and generation of plasma activated media | |
RU2703062C1 (en) | Plant for potato tubers pre-plant treatment by exposure to electrophysical factors | |
JP4386650B2 (en) | Sterilizer | |
US11864298B2 (en) | Device for treating a product with microwaves | |
RU2102084C1 (en) | Method for sterilizing objects | |
Zablotskii et al. | Multijet atmospheric plasma device for biomedical applications | |
JPH07184618A (en) | Sterilization of vessel with plasma and aseptic filling method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100721 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130510 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190721 |