Способ получения инсектоакарицидного препарата для хранения зерна и обработки зернохранилищ
METHOD OF PRODUCING AN INSECTO-ACARICIDE PREPARATION FOR STORAGE OF GRAIN AND TREATMENT OF GRANARIES

Способ получения инсектоакарицидного препарата для хранения зерна и обработки зернохранилищ
Изобретение относится к технологии получения инсектоакарицидных составов и может быть использовано в области сельского хозяйства при хранении зерна и обработке зернохранилищ для уничтожения насекомых вредителей (жуков Coleoptera sp.), чешуекрылых (Lepidoptera sp.), клещей (Acarina, Tyroglyphoidea, Acaroidea и др.), всех видов моли и огневок, также как средство от грибков и плесени, с эффектом антислеживания.
Зерно, злаковые могут содержать в себе вредных насекомых, появляющихся непосредственно во время выращивания, уборки, закладывания на хранение, переработку и потребление.
При закладке на хранение зерна, зараженного насекомыми, происходит быстрое распространение заражения по всему объему хранилища.
Известен инсектицидный препарат для хранения зерна на основе порошка диатомита высушенного с размером частиц от 30 до 90 мкм с добавлением пропионовой кислоты и калия сорбата (RU 2632977 C1, 23.11.2016).
Недостатком данного препарата является то, что при продолжительном употреблении животными кормов, обработанных предлагаемым составом, велика вероятность получения животными химического ожога пищевода и желудка за счет содержания пропионовой кислоты.
Наиболее близким к предложенному является инсектоакарицидный препарат для хранения зерна на основе порошка диатомита высушенного с размером частиц от 0,01 до 30 мкм с добавлением эфирных масел (RU 2628796 C1, 22.08.2017).
Недостатком известного препарата является сложность технологического процесса изготовления, связанная с необходимостью обработки диатомита эфирными маслами.
Известен способ производства диатомитового порошка, заключающийся в том, что крупнокусковое сырье дробят в валковой дробилке до размера частиц 5-6 мм, продукт дробления сушат при температуре 300-500°С до влажности 3-5%, затем направляют в циклон-сепаратор крупной фракции, крупную дробленую фракцию измельчают в мельнице, продукт помола подают в циклон-сепаратор, в котором отделяют крупную фракцию заданного гранулометрического состава, нагревают эту фракцию в рекуператоре до 200-400°С и затем направляют ее по пневмотрассе в циклонно-вихревую печь, где производят ее обжиг при температуре 1250-1600°С, образованную в печи взвесь подают в циклон-сепаратор, где производится отбор кондиционного диатомитового порошка (SU 1784821 A1, 30.12.1992).
Недостатком известного способа является низкое качество продукта переработки из-за значительного разброса размеров фракций в получаемом порошке высокий процент отходов, обусловленный тем, что отделяют только крупную фракцию заданного гранулометрического состава, а также значительные энергетические затраты на обжиг при температуре 1250-1600°С.
Задачей предлагаемого изобретения является создание экологически чистого, эффективного, нетоксичного препарата на основе порошка диатомита для хранения зерна (лен, ячмень, пшеница, сорго, овес, кукуруза, рис, рожь и т.д.), пищевых продуктов, бобовых, комбикормов, семян злаковых, который защищал бы от вредных насекомых за счет механического эффекта, а также позволял использовать его на продовольственные цели сразу после дезинсекции.
Поставленная задача решается способом получения инсектоакарицидного препарата для хранения зерна и обработки зернохранилищ, заключающимся в том, что диатомит измельчают на мельнице и сушат, после чего отделяют с помощью блока циклонов целевую фракцию с размером частиц 5-100 мкм, очищенную от примесных минералов,, которую подают в печь с потоком воздуха, подвергают обжигу и затем осаждают обожженный порошок, при этом обжиг целевой фракции осуществляют при температуре 850-900°С в течение 1-2 секунд, после осаждения обожженного порошка осуществляют его воздушную классификацию с выделением частиц со средним размером 5 мкм с получением готового продукта.
Кроме того, для обжига используют вертикальную печь, оснащенную в нижней части газовыми горелками, подаваемую в нее с потоком воздуха целевую фракцию распыляют в дымовых газах с последующим охлаждением обожженного порошка в верхней части печи холодным воздухом.
2
Полученный предложенным способом препарат представляет собой тонкодисперсный высокопористый порошок, состоящий преимущественно из аморфного диоксида кремния SiO (диатомита), который является действующим веществом, не содержит генно-инженерно-модифицированных организмов. Диатомит является зарегистрированной, разрешенной пищевой добавкой, антислеживателем, под номером единой классификации Е551С.
Основа действия данного препарата для борьбы с вредителями зерна при выращивании и хранении заключается в разрушении липопротеинового слоя кутикулы насекомых, что приводит к их обезвоживанию. Кроме того, порошок закупоривает органы дыхания, осязания и пищеварения, затрудняя их жизнедеятельность. Невозможность дыхания и обезвоживание приводят к усыханию и гибели. Препарат оказывает пролонгированное действие на насекомых, предотвращая появление личинок и развитие дальнейшей популяции, попутно не давая развиться плесени и грибкам.
Содержание диоксида кремния в порошке - 800 г/кг. Диоксид кремния нерастворим в воде, не летуч, химически инертен.
В порошке присутствуют экологически значимые примеси - оксиды алюминия, железа, кальция, калия, магния, титана, марганца и фосфора, суммарно не более 200 г/кг.
Препарат является альтернативой химическим пестицидам.
Способ получения данного препарата осуществлялся в несколько этапов.
1. Сушку и измельчение диатомита осуществляли в комбинированной двухвалковой мельнице - сушилке с помощью дымовых газов. Температура дымовых газов 300-350°С. Высушенный порошок имеет влажность не более 5%;
2. Предварительная классификация. Разделение по минеральному составу. Выделение целевой фракции.
До обжига порошок проходил 3 стадии классификации:
a) на КЦД-20 (классификатор центробежный динамический, производительность 20 т/ч) отделяли и выводили из потока фракцию (более 100 мкм), состоящую преимущественно из песчано-алевритовых пород. Диатомитовый порошок (до 100 мкм) осаждали в первом блоке циклонов, где происходило отделение самой мелкодисперсной фракции (средний размер частиц 5 мкм), которая направлялась в рукавный фильтр, а целевая фракция (5-100 мкм) отправлялась на следующую стадию классификации (b).
b) на КЦД-10 (классификатор центробежный динамический, производительность 10 т/ч) происходило разделение уловленного в первом блоке циклонов порошка (5-100 мкм) на 2 потока. Фракция, очищенная от примесных минералов, осаждалась во втором блоке циклонов и пневмотранспортом направлялась на обжиг, а фракция, содержащая небольшое остаточное количество примесных кварц-глауконитовых составляющих, отправлялась на следующую стадию классификации (с).
c) на КЦД-5 (классификатор центробежный динамический, производительность 5 т/ч) выводилась из потока фракция, состоящая до 65% из кварц-глауконитовых примесных минералов, а целевая фракция отправлялась на обжиг.
3. Обжиг. Для обжига диатомита использовали вертикальную высокоскоростную. печь. В процессе высокотемпературного обжига (850-900°С) из диатомита были удалены все виды остаточной влаги и органические примеси, а так как время нахождения материала в печи составляет около 1-2 секунд, его спекания не происходит и не требуется дальнейшее измельчение материала, ведущее к разрушению уникальных частиц. Тем самым сохраняется вся польза исходного сырья.
Топочная часть, оснащенная газовыми горелками, расположена в нижней части печи. Подвод материала на обжиг осуществлялся пневмотранспортом также в нижнюю часть. Материал, поступая с потоком горячего воздуха, распылялся в высокотемпературных дымовых газах. В верхнюю часть печи подавался холодный воздух на разбавление дымовых газов и охлаждение обожженного продукта.
Для обжига может использоваться печь другой конструкции, например, циклонно-вихревая, обеспечивающая высокоскоростное прохождение через нее потока газа с распыленным порошком материала.
4. Конечная классификация обожженного продукта.
Осаждение обожженного порошка из потока газов происходило в блоке циклонов, после которых он направлялся на последующую классификацию на отдельные фракции:
a)на КЦД-5 продукта (классификатор центробежный динамический, производительность 5 т/ч) выделялась крупная фракция (средний размер 45-55 мкм) и выводилась из процесса;
b) в циклоне Ц1 накапливалась фракция со средним размером частиц 25-30 мкм;
c) в циклоне Ц2 накапливалась фракция со средним размером частиц 10-15 мкм;
d) в мультициклоне накапливалась фракция со средним размером частиц 7-9 мкм;
e) самая мелкая фракция (средний размер 5 мкм) направлялась на малый рукавный фильтр.
5. Упаковка производилась в бумажные мешки, в пластмассовые мешки и в пластмассовые ведра.
2
Полученный препарат содержит в качестве действующего вещества аморфный диоксид кремния SiO, являющийся инсектицидом, акарицидом и антислеживателем. Препарат стабилен при хранении.
Эффективность полученного предложенным способом препарата иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Проводились испытания в ФГБНУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.
Основная цель испытаний - оценка биологической эффективности инсектоакарицидного препарата в отношении жуков основных видов насекомых - вредителей хлебных запасов в явной форме заражения ими зерна влажностью 15,1-15,5% сразу после нанесения препарата, через 2 месяца после обработки и в скрытой форме заражения в норме расхода препарата 3 кг/т и 6 кг/т.
После обработки зерна в норме 3 кг/т короткоусый мукоед погибал на следующие сутки. Популяция суринамского мукоеда вымирала спустя 11 дней после обработки зерна, рисового долгоносика - через 21 день. Полное вымирание популяций амбарного долгоносика, зернового точильщика и малого мучного хрущака происходило на 33 сутки.
После обработки в норме 6 кг/т общий характер вымирания насекомых схож с картиной поражения при обработке в норме 3 кг/т.Различия выявляются лишь в скорости поражения популяций разных видов. Однако вымирание наиболее устойчивых особей происходит так же на 33-и сутки. Таким образом, удвоение нормы не привело к существенному ускорению вымирания насекомых.
Одним из механизмов поражения насекомых является обезвоживание их тела, поэтому в сухом зерне усиливается биологическая активность инсектоакарицидного препарата.
Пример 2.
Во Всероссийском Научно-Исследовательском Институте Зерна (ВНИИЗ) был проведен ряд лабораторно-практических исследований, доказывающих свойства рассматриваемого препарата как инсектоакарицидного. Эксперимент с зерном влажностью 13% показал, что норма 0,1 кг/т достаточна для уничтожения амбарного и рисового долгоносиков, но не достаточна для уничтожения популяции суринамского мукоеда и малого мучного хрущака. Для уничтожения всех 4-х популяций необходим расход 1 кг/т.
Проводились опыты, в которых зерно влажностью 13,2% и 14,5% с жуками амбарного долгоносика обрабатывали в диапазоне от 0,05 до 10 кг/т, смертность жуков регистрировали ежедневно для вычисления величины СН-99,9 (норма расхода, вызывающая гибель 99,9% популяции). Показано, что СН-99,9 уменьшается с течением времени контакта насекомых с обработанным зерном. Через 13 суток контакта с зерном средней сухости СН-99,9 была 2,26 кг/т, через 22 суток уменьшилась до 0,35 кг/т.Влажность зерна оказывает существенное влияние на активность инсектоакарицидного препарата. С уменьшением влажности зерна биологический эффект препарата усиливается. Через 13 суток СН-99,9 в зерне влажностью 14,5% составляла 2,26 кг/т, в зерне влажностью 13,2% - 0,96 кг/т.
Исследования в скрытой форме зараженности зерна, оцененной через 40 дней после его обработки, показали, что в норме расхода 3 кг/т препарат приводит к гибели 8%, 20% и 69% преимагинальных стадий рисового долгоносика, амбарного долгоносика и зернового точильщика. При норме 6 кг/т показатели увеличились до 92%, 99% и 94%.
Таким образом, препарат воздействует на насекомых и в скрытой форме зараженности зерна, частично умерщвляя их внутри зерновок, а после их выхода из зерна вызывает быструю гибель.
2
Определялась биологическая эффективность препарата при обработке им поверхностей в норме расхода 50 г/м. Полная смертность популяций жуков короткоусого и суринамского мукоедов, амбарного долгоносика и зернового точильщика обеспечивалась уже через 5 суток после их контакта с поверхностью, обработанной препаратом. Популяция жуков рисового долгоносика вымирала к 13 дню, а самые устойчивые особи малого мучного хрущака гибли через 20 суток.
Таким образом, исследования, выполненные во ВНИИЗ, показали, что препарат оказывает поражающее действие на основных вредителей хлебных запасов, но это действие носит отдаленный характер и проявляется через несколько суток. Для быстрой дезинсекции его использование не рекомендуется.
Препарат эффективен для подавления развития насекомых- вредителей в течение длительного периода, не менее 3 месяцев.
Авторами проведены исследования, доказывающие, что предлагаемый препарат для хранения зерна, семян злаковых, бобовых, комбикормов и некоторых пищевых продуктов работает при следующем соотношении, масс: 3 кг. инсектоакарицидного препарата на 1 тонну продукта.
Полученный предложенным способом препарат применяется для борьбы с вредителями зерна при выращивании и хранении следующим образом.
Обработка незагруженных складских помещений.
До применения инсектоакарицидного препарата для борьбы с вредителями зерна проводят уборку помещения. Далее проводят опыливание стен, полов и оборудования, пустых силосов и отсеков для хранения, особое внимание обращая при обработке на труднодоступные места, трещины и щели, где могут находиться насекомые вредители.
Обработку зерна производят перед закладкой и во время хранения. Опыливание зерна в зернохранилищах производят с применением дустеров - порошковых опрыскивателей, с одновременным ворошением зерна.
Для того чтобы обеспечить равномерность обработки всей зерновой массы при загрузке по конвейерной ленте калибруют дустер на норму 3 кг. препарата на 1 тонну зерна, учитывая скорость подачи по транспортерной ленте.
Поверхностная или послойная обработка зерновой массы инсектоакарицидным препаратом осуществляется порошковым (ранцевым) опрыскивателем на заданную норму, с последующем ворошением.
Данный препарат позволит решить глобальные проблемы международной сельскохозяйственной отрасли, решая комплекс задач без применения опасных химических препаратов в виде пестицидов, для уничтожения насекомых в зернохранилищах. Позволит значительно повысить скорости внедрения экологически-чистых методик хранения и обработки зерна. Значительно сократит количество этапов обработки сырья или готовой продукции перед закладыванием на хранение.
Немаловажным преимуществом состава является то, что диатомит повсеместно применяется в виде кормовых и пищевых добавок, разрешен к использованию в РФ и за рубежом, апробирован, нетоксичен и эффективен.
Все вышеизложенное подтверждает выполнение поставленной задачи, а именно: создание эффективного, натурального, экологически чистого состава для борьбы с вредителями зерна при выращивании и его хранении, а также для пищевых продуктов, семян злаков, бобовых, комбикормовых, обладающим механическим воздействием и антислеживающим эффектом.