Способ обработки корнеклубнеплодов растений для хранения
METHOD OF PROCESSING TUBEROUS ROOTS OF PLANT FOR STORAGE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а также пищевой промышленности и может быть использовано при оперативной закладке корнеклубнеплодов на хранение на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК), фермерских и индивидуальных хозяйствах, на плодоовощных базах, предприятиях торговли.
Потери картофеля во время хранения представляют проблему первоочередной важности, имеющей существенное социальное, экономическое значение. Потеря влаги у хранящегося картофеля приводит к поверхностному травмированию клубней и, следовательно, большему проникновению патогенных микроорганизмов и гниению клубней. Кроме многочисленных инфекционных грибных заболеваний клубни картофеля подвержены также повреждениям, вызываемым различными бактериями. Клубни картофеля при хранении поражаются паршой, ризоктониозом, фузариозной сухой гнилью. Фитофтороз является одним из опаснейших заболеваний картофеля, производимого в больших объемах и требующего длительного хранения. Ежегодно от фитофтороза погибает до 50% урожая картофеля.
Известен способ обработки для хранения обычных клубней картофеля фунгицидом, основанный на замачивании клубней в растворе фталоцианиновых металлокомплексов (ФЦМК) в качестве средства защиты картофеля от фитофтороза (патент РФ №2164066, МПК A61N 43/713, A61N 55/02, публ. 10.07.2007 г.).
Однако внесение фунгицидов в больших дозах неблагоприятно для окружающей среды и требует больших затрат на приобретение препаратов.
3
Известен способ обработки для хранения клубней семенного картофеля, включающий проращивание клубней световым способом в течение от 20 до 25 дней при постоянной температуре от +12 до +140°C, при завершении проращивания на поверхность клубней при их интенсивном перемешивании наносят мелкодисперсным способом слой раствора природного минерала бишофита плотностью от 1,20 до 1,35 т/м, при этом раствор бишофита перед распылением нагревают до температуры от +80 до +950°C, раствор распыляют давлением от 0,08 до 0,12 МПа с размерами капель от 200 до 600 мкм (патент РФ №2236104, МПК A01C 1/00, публ. 20.09.2004 г.).
За счет того, что нагретый раствор бишофита с размерами капель от 200 до 600 мкм наносят при интенсивном перемешивании клубней, происходит точечное покрытие поверхностей клубней парафином, макро- и микроэлементами из раствора бишофита. Однако бишофит не доступен в больших количествах и дорог, что ограничивает его применение.
Известен способ обработки для хранения клубней картофеля водным раствором полимера Катапола, фурацилина и диметилсульфоксида, причем обработку путем мелкокапельного опрыскивания из расчета 5-7 литров рабочего раствора (pH 6,0-6,5) на 1 тонну клубней при сроке хранения указанного раствора не более 7 месяцев (патент РФ №2342833, МПК A01N 43/36, публ. 10.01.2009 г.).
В целом состав экологически безопасен, так как обеспечивает постепенный выход биологически активных веществ из полимерного препарата. Многокомпонентность применяемых препаратов усложняет способ.
Перечисленные средства для обработки клубней картофеля имеют ряд недостатков: низкую эффективность при хранении, слабое подавление микроорганизмов, вызывающих гниение.
Известен способ опрыскивания клубней семенного картофеля перед закладкой на хранение с применением фунгицида (действующее вещество флудиоксанил) в форме концентрата суспензии с нормой расхода 2 л/т [Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ. М., 2012].
Недостатком препарата является недостаточная фунгицидная эффективность.
Известно фунгицидное средство для обработки клубней картофеля с целью хранения, содержащее действующее вещество в виде бензойной кислоты или ее аминных солей при норме расхода 0,030-0,6 кг д.в./т. (патент РФ №2527291, МПК A01N 59/00, публ. 27.08.2013 г.).
Это средство является эффективным и доступным средством для обработки клубней картофеля при протравливании перед хранением, обладает высокой адгезией к растительному материалу. Недостаток применения бензойной кислоты заключается во вредном воздействии ее на человеческий организм (канцерогенный эффект, аллергические реакции, сыпи, приступы астмы).
Известно использование раствора перекиси водорода, содержащего ионы серебра, меди и цинка и по меньшей мере одну кислоту из группы, состоящую из надуксусной кислоты, азотной кислоты, серной кислоты и фосфорной кислоты, причем указанный раствор наносят на клубни картофеля в виде сухого тумана, окуривающего средства или дыма (патент РФ №2262230, МПК A01N 25/02, публ. 28.03.2003 г.).
Данный состав эффективно борется с прорастанием клубней при хранении в условиях влажного воздуха, но малоэффективен в борьбе с микроорганизмами, вызывающими гниение.
Известно применение фунгицидно-бактерицидной пиротехнической композиции для борьбы с грибными и бактериальными инфекциями в процессе хранения картофеля, включающей в качестве действующего вещества ди-н-децил-аммоний бромид (торговое название бромосепт) (патент РФ №2399206, МПК A01N 33/02, публ. 20.09.2010 г.).
Недостаток данного состава - сложность приготовления пиротехнической шашки.
Известен способ снижения бактериальных и других болезней в клубнях картофеля и улучшить их свойства, включающий в себя этап сортировки клубней картофеля по размерам, подачу клубней в воду на термическую обработку при температуре от 45 до 85°C таким образом, чтобы они были полностью окружены водой в течение времени, достаточного для уничтожения по крайней мере некоторых микроорганизмов без значительного повреждения ткани клубней, извлечение прогретых клубней из воды и подачу клубней непосредственно в зону сушки, где клубни окружают индуцированным потоком воздуха, имеющего температуру по меньшей мере 40°C на период времени, достаточный для сушки наружных поверхностей клубней без значительного повреждения ткани клубней, а затем их передают в зону охлаждения зоны (патент EP №0239284, МПК A01C 1/00, публ. 30.09.1987 г.).
Недостаток известного способа в большой энергозатратности.
Известен способ подготовки для хранения откопанного картофеля путем поперечной промывки в потоке чистой воды при его перемещении на движущемся механизме, причем промывка осуществляется путем распыления, в течение которого картофель поворачивают горячей водой с температурой около 40°C (см. патент NL 8800516, A23N 12/02, публ. 18.09.1989 г.).
Экономически затратный способ в связи с большим расходом воды не нашел широкого применения.
Известен способ обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение путем чередования стадий нагрева и охлаждения картофеля, причем нагрев осуществляют воздухом с температурой 25-30°C, а охлаждение воздухом 4-6°C при продолжительности стадий обработки 10-15 минут и интервалом между ними 20-30 минут (авт. св. СССР №1292819, A01F 25/00, публ. 28.02.1987 г.).
Аппаратная сложность реализации перепадов температуры в небольшие промежутки времени ограничивает применение известного способа. Недостатком данного способа является узкая область его антагонистического действия на патогенные микроорганизмы.
Известно применение соли поваренной иодированной в качестве средства для обработки продовольственного картофеля перед его закладкой на хранение путем погружения картофеля в таре в 5% раствор указанной соли на 1 минуту (авт. св. СССР №1405734, A01F 25/00, публ. 30.06.1988 г.).
Недостаток способа заключается в его низкой оперативности.
3
Известен способ хранения плодоовощной продукции путем создания регулируемой газовой среды (РГС) в закрытых помещениях в виде озоновоздушной смеси с концентрацией озона 25-35 мг/м и при экспозиции 2,85-3,15 ч при температурном режиме 12-1°C и относительной влажности 40-60%, при этом для непродолжительного хранения (до 1 месяца) картофель обрабатывают однократно на весь срок хранения, для среднесрочного хранения (до 3-х месяцев) - 2 раза в неделю, для длительного хранения (до 6-8 месяцев) - 2 раза в неделю (заявка №99121527, A23B 7/152, публ. 27.10.2001).
Способ требует применения дорогостоящей в обслуживании озоновой установки, что ограничивает его применение в малых и индивидуальных фермерских хозяйствах.
Известен способ хранения картофеля, включающий циклическую обработку картофеля синусоидальным электромагнитным полем при помощи генератора низкой частоты в местах постоянного хранения в течение всего срока хранения. Обработку осуществляют последовательными непрерывными циклами, каждый из которых включает две стадии, на первой из которых обработка ведется с частотным диапазоном 715 Гц в течение 40 мин, а на второй стадии - с частотным диапазоном 15,1-30 Гц в течение 20 мин. Кроме того, используют выходную мощность генератора низких частот менее 140 мВт (патент РФ №2364074, МПК A01F 25/00, публ. 20.08.2009 г.).
Применение средств электронной техники предусматривает повышенный уровень электрической защиты помещений. Способ не относится к энергосберегающим технологиям. Недостатками данного способа для хранения являются достаточно высокая энергозатратность, неравномерность и неодновременность обработки верхних и нижних слоев насыпи.
Известен способ хранения клубней картофеля, включающий обработку их поверхности раствором соляной кислоты pH 2,0-2,5 путем их погружения в раствор на 10-15 минут (авт. св. СССР №897161, МПК A01F 25/00, публ. 15.01.1982 г.).
Способ не относится к безопасным технологиям из-за применения агрессивных для человека кислот.
Известен способ подготовки картофеля к хранению, включающий обработку ботвы картофеля водным раствором бис-кислотой 2-хлорэтилфосфоновокислой соли гидразиния в дозе от 64 до 136 г/га за 10-15 дней до уборки урожая (авторское свидетельство СССР №129679, МПК A01F 25/00, публ. 28.02.1987 г.).
Однако указанный способ не позволяет одновременно с защитой растений обеспечить возможность восстановления микробиоценоза почвы, на которой выращиваются растения. Способ предусматривает обработку больших площадей, что требует мобильной техники перемещения по полям. Экономическая целесообразность его по сравнению с известными не подтверждена.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ обработки клубней картофеля для хранения препаратом «Экстрагран», включающий штаммы микроорганизмов Bacillus mycoides var и Azotobacter vinelandii, гуматы с микроэлементами при следующем составе компонентов, мас. %:
штаммы микроорганизмов Bacillus mycoides var. В.А. и
Azotobacter vinelandii var. НП
25-30
гуматы
8-12
микроэлементы
0,05-0,08
вода
остальное
(патент РФ №2302114, МПК A01N 63/00, публ. 10.07.2007 г.).
Клубни картофеля, обработанные препаратом, хранились дольше и не были подвержены заболеваниям. Недостаток способа в высокой стоимости применяемого препарата и ограниченном сроке его хранения. Добавляемый комплекс макро- и микроэлементов включает большой набор компонентов, что удорожает препарат «Экстрагран», а эффективность хранения картофеля повышается незначительно.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ фунгицидной обработки картофеля для предотвращения его прорастания и снижения распространения на поверхности грибков и бактерий при хранения, включающий образование тумана в смеси с дезинфицирующим раствором генератором горячего тумана и выпуск аэрозоля на корнеклубнеплоды растений по меньшей мере перед закладкой в хранилище, причем в качестве дезинфицирующего раствора применена смесь из эвгенола (масло гвоздики), поверхностно-активного вещества (ПАВ) и агентов, снижающих испарение эвгенола, а температура выпуска аэрозоля не менее 100°С (патент FR №2786664, МПК А23В 7/154, публ. 09.06.2000 г., вариант В).
Известный способ не нашел широкого применения из-за значительных недостатков активного вещества (эвгенола) и ПАВ. Эвгенол (масло гвоздики с сильным запахом) - нерастворимая в воде жидкость, что не позволяют получить защитное покрытие удовлетворительного качества и требуют присутствия ПАВ, которые усилят проникновение активного вещества в кожицу фруктов или овощей. Эвгенол плохо абсорбируется и быстро испаряется, что приводит к необходимости применения повышенной его концентрации и дозы, чтобы учесть эту значительную потерю. Однако это повышение дозы имеет шесть главных недостатков:
- необходимость применения высоких температур (100-300°С) при оперативном нанесении эвгенола и ПАВ в смеси с туманом в связи с плохой адгезией эвгенола;
- высокая температура 100-300°С может вызывать ожоги клубней и повреждение поверхностных слоев, что в конечном итоге может снижать сохранность клубней;
- высокий уровень остатков ПАВ, который неизбежно повышается в пищевых продуктах;
- неприятный запах эвгенола (гвоздики) вследствие этих остатков ухудшает вкус и запах продуктов и может быть вреден и не безопасен для людей, в том числе для оператора при его нанесении (аромат эвгенола вреден людям, страдающим аллергией, гипертонией и повышенным артериальным давлением, сердечно-сосудистыми заболеваниями, заболеваниями нервной системы, а также при переутомлении и перенапряжении, беременным и детям до 12 лет);
- многокомпонентность дезинфицирующего раствора приводит к необходимости технологической операции их смешивания, а также к наличию расходов на ПАВ и эвгенол в связи с его быстрым испарением и плохой адгезий, исходя из действительно эффективного количества для фруктов или овощей.
Задача изобретения заключается в сокращении потерь корнеклубнеплодов при хранении, улучшение условий труда путем создании универсальной доступной технологии дезинфекции без применения вредных, токсичных материалов для эффективной экологически безопасной дезинфекции корнеклубнеплодов с применением простой серийной переносной аппаратуры для получения нагретого аэрозоля гуматов одним оператором.
Технический результат изобретения способа обработки заключается в повышении качества и оперативности обработки корнеклубнеплодов, сокращении их потерь от гнили при хранении за счет повышения антибактериальной активности и проникающей способности нагретого аэрозоля гуматов и проявления у него после конденсации свойств ПАВ на поверхности корнеклубнеплодов при сохранении дезинфицирующих и увлажняющих свойств. Одновременно обеспечены универсальность и доступность способа для обработки с низкой себестоимостью корнеклубнеплодов различных растений, а также возможность оздоровления операторов, реализующих способ, при наличии у них ЛОР, бронхо-легочных, аллергических, вирусных, кожных заболеваний в весенний период работ, что позволяет снизить требования к здоровью операторов с хроническими указанными заболеваниями.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Технический результат достигается тем, что в способе обработки корнеклубнеплодов растений для хранения, включающем образование тумана в смеси с дезинфицирующим раствором генератором горячего тумана и выпуск аэрозоля на корнеклубнеплоды растений по меньшей мере перед закладкой в хранилище, в качестве дезинфицирующего раствора применены гуматы, а температура выпуска аэрозоля от 35°С до 60°С.
Предпочтительно концентрацию гуматов в дезинфицирующем растворе иметь от 150 до 200 мл/л.
Целесообразно иметь аэрозоль гуматов с дисперсностью 0,1-5 мкм и РН от 9 до 11.
Обработку корнеклубнеплодов с внешними признаками механических повреждений целесообразно проводить при температуре выпуска аэрозоля гуматов от 40°С до 60°С.
Предпочтительно применить гуматы с содержанием гуминовых кислот не менее 19,0 г/л и суммой гуминовых и фульвокислот не менее 28,0 г/л, в том числе кормовую жидкую добавку «Кормогумат АС».
Обработку корнеклубнеплодов аэрозолем гуматов перед закладкой в хранилище целесообразно осуществлять в течение 5-8 секунд на 10 кг корнеклубнеплодов однократно.
Целесообразно дополнительно проводить обработку корнеклубнеплодов в период хранения аэрозолем гуматов с расходом дезинфицирующего раствора гуматов 750 мл на тонну корнеклубнеплодов неоднократно с интервалом 3 месяца.
В период хранения обработку корнеклубнеплодов аэрозолем гуматов предпочтительно осуществить с расходом дезинфицирующего раствора гуматов 750 мл на тонну корнеклубнеплодов неоднократно с интервалом 3 месяца.
При обработке корнеклубнеплодов перед закладкой в хранилище и в период хранения выпуск аэрозоля гуматов целесообразно осуществлять на расстоянии от 0,1 до 1 метра от них.
Сущность изобретения состоит в том, что создан простой здоровье сберегающий способ дезинфицирующей обработки корнеклубнеплодов растений с применением аэрозоля гуматов по типу поверхностно-активного вещества (ПАВ), где аэрозоль гумата после конденсации приобретает свойства пленки ПАВ с долгосрочной адгезией к криволинейной поверхности корнеклубнеплодов, причем одновременно обеспечивается кратковременное увлажнение корнеклубнеплодов и поверхностная подкормка их гуматами для более длительного сохранения упругости и эластичности их поверхностного слоя при хранении и уменьшения травмирования при погрузочно-разгрузочных работах по закладке на хранение.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Согласно изобретению обработку корнеклубнеплодов, например картофеля, осуществляют для закладки на хранение следующим образом. Клубни картофеля любым известным способом располагают в пространстве (насыпью, в перфорированных пластмассовых ящиках, в сетках, на ленте транспортера и др.) с возможностью доступа аэрозоля, образованного горячим туманом в смеси с дезинфицирующим раствором гуматов, от портативного или стационарного генератора горячего тумана. Указанный генератор может быть выполнен с ручным переносом, или его стационарно устанавливают на держателе с возможностью выхода аэрозоля (тумана в смеси с гуматами) с температурой на выходе от 35 до 60°С. Предпочтителен выбор генератора тумана с регулируемой скоростью подачи в него жидкого гумата.
Более низкую температуру (35-40°С) при обработке создают для неповрежденных клубней. Клубни с признаками травмирования обрабатывают при более высокой температуре (50-60°С) и более высокой скорости подачи дезинфицирующего раствора гуматов насосом в генератор горячего тумана. Горячий туман в смеси с гуматами должен иметь температуру от 35 до 60°С, дисперсность 0,5-10 мкм, РН от 9 до 11 и концентрацию гуматов в дезинфицирующем растворе от 150 до 200 мл/л. При меньшей температуре (менее 35°С) не обеспечивается надежная дезинфекция и адгезия гуматов после испарения воды с поверхности корнеклубнеплодов. При большей температуре (более 60°С) не исключена возможность обжига корнеклубнеплодов в ближнем к выпуску аэрозоля слое. Применяют гуматы с содержанием гуминовых кислот не менее 19,0 г/л и суммой гуминовых и фульвокислот не менее 28,0 г/л, например, гумат в виде жидкой кормовой добавки «Кормогумат АС» с длительным сроком хранения. Дополнительно проводят обработку корнеклубнеплодов в период хранения.
В период хранения обработку корнеклубнеплодов аэрозолем гуматов осуществляют с расходом дезинфицирующего раствора гуматов 750 мл на тонну корнеклубнеплодов неоднократно с интервалом 3 месяца.
При обработке корнеклубнеплодов перед закладкой в хранилище и в период хранения выпуск аэрозоля гуматов осуществляют на расстоянии от 0,1 до 1 метра от них.
Корнеклубнеплоды для обработки целесообразно расположить с возможностью доступа к ним аэрозоля гуматов в средствах их хранения, например, в перфорированных пластмассовых ящиках, сетках для хранения, установленных в овощехранилище или на открытых или закрытых площадках. Возможно также размещение корнеклубнеплодов при обработке в средствах их перемещения к хранилищу, в том числе на ленте транспортера, в фургонах и кузовах транспортных средств для их перевозки с возможностью доступа к ним аэрозоля гуматов.
Опытная проверка предлагаемого способа проведена экспериментально. Для получения достоверных результатов эксперимента 100% клубней были специально повреждены, затем часть клубней была обработана аэрозолем гуматов при помощи генератора горячего тумана, все клубни были упакованы в герметичные пакеты, которые хранились в течение 7 дней при температуре +40 градусов. В результате в том пакете, где картофель был обработан, клубни не подверглись гниению, там, где обработка не была проведена, клубни начали интенсивно портиться.
Планируются широкомасштабные опытные обработки семенного картофеля перед закладкой на хранение на предприятиях АПК Рязанской области и индивидуальных хозяйствах, так как предлагаемый способ обеспечивает надежную защиту посадочного картофеля от гнили и порчи и в отличие от известных препаратов эффективен при меньшем времени обработки при различных удобных вариантах расположения картофеля при обработке.
Простота способа позволяет оперативно, экологически безопасно, нетоксично и без побочных эффектов обработать большое количество корнеклубнеплодов, не подвергая опасности здоровье специалистов, которые осуществляют практическую реализацию указанного способа или доставку корнеклубнеплодов, обработанных им. Способ настоящего изобретения эффективен с точки зрения его себестоимости и безопасности.
Благоприятное действие горячего тумана объясняется тем, что очень мелкие частицы ведут себя в значительной степени подобно газу и обладают очень высокой способностью проникать в мелкие щели и промежутки. Вследствие этого даже при расположении картофеля слоями, или насыпью, или в сетчатых мешках, или перфорированных пластмассовых ящиках горячий туман хорошо проникает ко всем точкам насыпи, или мешка, или яшика.
Широкая доступность портативных серийных генераторов горячего тумана для реализации способа, например, Minifog (Китай), Airofog AR35 (Китай), IGEBA TF 35 (Германия), SF-160 (Германия), BD 400 Корея, SendFog BW-25 (Китай) и низкая стоимость гуматов способствуют возможности широкого применения способа в хозяйствах различного уровня (от индивидуальных хозяйств до крупных агропромышленных комплексов). Гуматы экологически безопасны и в РФ доступны в больших объемах при сравнительно невысоких финансовых затратах.
Принцип действия генераторов горячего тумана основан на особенностях раскаленного газа, в поток которого впрыскивается распыляемый дезинфицирующий раствор. Указанный раствор в результате резкого нагревания превращается в горячий пар, после чего, в процессе смешивания с атмосферным воздухом, происходит его конденсация в туман. При этом размер капель может колебаться от 0,5 до 10 микрон. За счет разности температур аэрозоля и поверхности корнеклубнеплодов происходит фазовый переход и конденсация дезинфицирующего раствора, что способствует улучшению адгезии указанного раствора с поверхностью корнеклубнеплодов. За счет адгезии дезинфицирующего раствора с поверхностью корнеклубнеплодов создается слой дезинфицирующего вещества, который, в свою очередь, будет препятствовать размножению патогенных микроорганизмов. Действие нагретого дезинфицирующего аэрозоля позволяет обеспечивать обработку клубней с пролонгированным действием. Таким образом, «лечение» корнеклубнеплодов растений от инфекций может быть осуществлено относительно простым, экономически целесообразным и безопасным образом.
Кроме того, способ обработки с предложенными режимами осуществления не создает вредных остатков и/или побочных эффектов, экологически совместим с человеческой жизнедеятельностью, не оставляет каких-либо нежелательных химических веществ в материалах или воде, почве или на оборудовании, помещениях и поверхностях и не подвергает опасности здоровье специалистов, которые осуществляют практическую реализацию указанного способа или доставку корнеклубнеплодов, обработанных им. Также способ эффективен в различных условиях расположения клубней для доступа гуматов в горячем тумане и обеспечивает усиление антибактериальной активности, проникающей способности и адгезии к поверхности клубней в течение длительного периода времени (не менее 10 часов).
Предлагаемый способ обработки оперативен, эффективен, универсален и может найти применение для хранения корнеклубнеплодов различных растений, в том числе картофеля, моркови, свеклы, корневого сельдерея, кабачков, тыквы, яблок, груш, луковиц или клубней и даже корней других растений (топинамбура, лука, клубневых и луковичных цветов, корней деревьев, кустарников), позволяя получить чистое состояние и антибактериальную защиту поверхностей указанных корнеклубнеплодов для улучшения свойств хранения. При этом обеспечиваются по сравнению с известными лучшие условия труда и техники безопасности. Обработка корнеклубнеплодов для хранения может быть проведена в производственных и полевых условиях по меньшей мере одним оператором при минимальных трудозатратах.