Экологически безопасные озоновые технологии в сельском хозяйстве
и пищевой промышленности
и пищевой промышленности
На основе статьи "Вести НАН РБ" №3 за 2006 год
Международный государственный экологический университет им. А. Д. Сахарова
(Поступила в редакцию 15.03.2006)
Международный государственный экологический университет им. А. Д. Сахарова
(Поступила в редакцию 15.03.2006)
Приведенный ниже текст - это выдержки из статьи, опубликованной в 2006 году в "Вестях национальной Академии Наук Республики Беларусь".
Прошло 20 лет, а тема не потеряла актуальности, ведь сельское хозяйство и пищевая промышленность - это основа любого государства, ее кормовая база, а новые технологии помогают поддерживать развитие этой базы и влияют на эффективность экономики.
Прошло 20 лет, а тема не потеряла актуальности, ведь сельское хозяйство и пищевая промышленность - это основа любого государства, ее кормовая база, а новые технологии помогают поддерживать развитие этой базы и влияют на эффективность экономики.
- Класс опасности: озон считается ядовитым газом и относится к первому классу опасности отравляющих веществ.
- Предельно допустимая концентрация (ПДК): ПДК озона в воздухе составляет 0.1~мг/м куб (при температуре 273 К и давлении 1 атм).
- Химическая активность: Озон эффективно взаимодействует с ядовитыми и неприятно пахнущими соединениями, микробами и бактериями. Избыток озона быстро превращается в молекулярный кислород.
- Экологичность: Озоновая дезинфекция не требует последующей промывки или дегазации изделий. Для генерации озона нужны только воздух (или кислород) и электроэнергия, что исключает необходимость транспортировки и хранения опасных реагентов.
Очистка воздуха озоном может проводиться двумя способами:
Эффективность очистки и дезодорации
- Сухой: Воздух обогащается озоном непосредственно через генераторы, встроенные в приточную вентиляцию. Концентрация строго ограничивается рамками ПДК, так как очистка идет в присутствии людей. Метод эффективен при загрязнениях в пределах 1–10 ПДК.
- Влажный: Воздух обрабатывается озонированной водой в камере орошения кондиционера или скруббера.
Эффективность очистки и дезодорации
- Устранение загрязнений: Озон эффективно разрушает непредельные соединения (олефины, диены), терпены, фенолы, стирол, формальдегид, бензол и др. Эффективность очистки от загрязняющих веществ и запахов (аммиак, сероводород) достигает 90%.
- Бактерицидное действие: Уничтожает вирусы (грипп, аденовирусы) и бактерии (легионеллы, кишечная палочка, стафилококк, туберкулезная палочка), а также споры грибов и плесени с эффективностью 90–100%. На предприятиях это снижает заболеваемость ОРЗ, гриппом и ангиной на 20–30%.
- Освежение воздуха: При концентрации озона порядка 0,005–0,01~мг/м.куб воздух приобретает приятную свежесть, а неприятные запахи (в том числе от упаковочных материалов) ослабевают. При этом трудноустранимым остается характерный гнилостный запах.
- Очистка отходящих газов: Пропускание промышленных выбросов (окиси азота, серы, летучей органики) через насыщенные озоном растворы значительно повышает качество очистки.
Применение делится на два направления: стимуляция жизнедеятельности (концентрации на уровне ПДК) и подавление вредных организмов (концентрации выше ПДК).
- Обеззараживание почвы: Использование концентрированного раствора озона в воде уничтожает галловую нематоду на 90–98%. Метод экологически чист, безопасен для персонала и стимулирует рост корневой системы растений, увеличивая биомассу до 30%.
- Растениеводство: Озон применяется для стимуляции роста в парниках, предпосевной обработки семян и борьбы с вредителями.
- Сушка зерна: Озоновоздушная среда ускоряет сушку, предотвращает самосогревание, улучшает всхожесть и дает прибавку урожая до 10–15% (без необходимости протравки зерна).
- Хранение луковиц: Обработка луковиц тюльпанов и гладиолусов (30–40 мг/м.куб дважды в неделю при 4–5°C) снижает их заболеваемость на 70–80%.
- Зерновые культуры: Обработка семян озоном снижает поверхностно-семенную инфекцию (при твердой головне — полностью элиминирует). Урожайность пшеницы повышается на 22%, ячменя — на 14%, гороха — на 11%, гречихи — на 31%.
- Животноводство и птицеводство: Применяется для санации воздуха, дезинфекции помещений и инкубационных яиц (эффективно против птичьего гриппа).
- Ежедневная двухчасовая обработка свинарника озоном (0,8~мг/м.куб) снижает микробную обсемененность в 5 раз, а аммиак — в 3 раза.
- Непрерывное озонирование (0,06–0,08~мг/м.куб) по схеме «2 часа работы / 1 час перерыва» в течение двух месяцев привело к увеличению веса поросят на 24%.
- Ветеринария: Озонирование воздуха в импульсном режиме повышает сопротивляемость животных к сапронозным микроорганизмам, практически полностью устраняя бронхо-легочные заболевания (в контрольных группах без озона спонтанные пневмонии регистрируются в 40% случаев). Снижает вред от микотоксинов в кормах, повышая привесы на 5–10%.
- Кормопроизводство: Озон используют для обеззараживания дефектного зерна и стабилизации кормовых добавок.
Озон более эффективен для инактивации бактерий, вирусов и плесени, чем хлор, формальдегид или окись этилена.
Важно: При обработке критически малыми концентрациями озона может возникнуть обратный эффект — стимуляция роста плесени и микробной контаминации. Повышенная влажность (например, около 60% для говядины) усиливает бактерицидный эффект озона.
Особенности по категориям продуктов:
Важно: При обработке критически малыми концентрациями озона может возникнуть обратный эффект — стимуляция роста плесени и микробной контаминации. Повышенная влажность (например, около 60% для говядины) усиливает бактерицидный эффект озона.
Особенности по категориям продуктов:
- Мясо: Ежедневная обработка свежего мяса (1–2 раза по 2 часа при концентрации 6~мг/м.куб позволяет хранить говядину в закрытом месте до 40–45 дней (при 20°C и влажности 85%). В замороженном состоянии срок хранения увеличивается на 30–40% при концентрации озона 10–20 мг/м.куб. Озон действует только на поверхности.
- Рыба: Срок хранения свежей рыбы увеличивается, если омыть ее озонированной водой или использовать лед, приготовленный из озонированной воды. Рыбные полуфабрикаты из мороженой рыбы лучше сохраняются после однократной обработки озоном в дозе 4,5–5 мг/м.куб.
- Сыр: Обработка озоном (0,016~мг/м.куб при 15°C и влажности 80–85%) уничтожает споры на поверхности сыра в период созревания и продлевает срок хранения до 11 недель, быстро устраняя неприятные запахи в сырохранилищах.
- Яйца: Обработка озоном в течение 60 минут (0,8~мг/м.куб) обеспечивает высокую степень дезинфекции скорлупы даже при высокой влажности. При повышении концентрации до 18–40 мг/м.куб достаточно обработки в течение 2–5 минут.
- Овощи и фрукты: Озонирование снижает обсемененность гнилостной микрофлорой, замедляет метаболизм и препятствует прорастанию. Рекомендуется хранить плоды не соприкасаясь друг с другом, без закрытых контейнеров.
- Бананы: Срок хранения увеличивается более чем в 2 раза, устраняются пятна.
- Ягоды (клубника, малина, виноград): Концентрация 1,6–2,4 мг/м.кубподавляет плесень и удваивает срок хранения без потери вкуса.
- Яблоки: Обработка в концентрации 1,6 мг/м.куб позволяет хранить большинство сортов на холоде до 5 месяцев без ухудшения качества. При $2,4~мг/м.куб и 5°C яблоки долго не портятся, но дальнейшее повышение концентрации может ухудшить вкус некоторых сортов.
- Картофель: Обсемененность на поверхности снижается в 1,5–2 раза. Озонирование увеличивает содержание крахмала и витамина С (снижая уровень сахара), задерживает прорастание, не меняя при этом цвет, вкус и консистенцию клубней.
- Консервная промышленность: Озонированная вода заменяет вредные хлор и ортофенилфенат для мытья сырья, предотвращая попадание спор грибов в готовую продукцию.
- Пивоварение, виноделие и хлебопечение: Низкие концентрации озона обогащают питательные среды и стимулируют рост дрожжей (для солода и теста). В виноделии озонирование предотвращает старение и помутнение вина, очищает букет. Озон также применяется для искусственного старения коньяков и рафинирования масел.
Новые методики использования озона активно развиваются во многих отраслях промышленности и быта:
Отрасль промышленности / сфера | Конкретные процессы применения озона |
Химическая и нефтехимическая | Производство кислот (серной, азелаиновой, лауриновой, диореновой), очистка нафталиевой фракции, производство пластмасс и высших жирных спиртов. |
Микробиологическая | Стерилизация культурных жидкостей и аппаратуры, производство белково-витаминных концентратов и никотиновой кислоты (витамина РР). |
Целлюлозно-бумажная | Отбелка бумаги и целлюлозы. |
Цветная металлургия | Гидрометаллургия никеля и кобальта, рекуперация ванадия и галлия. |
Лакокрасочная и легкая | Производство кубовых красителей, обесцвечивание лаков; производство духов, камфоры, масел, табака. |
Машиностроение и коксохимия | Озонирование охлаждающих эмульсий для стойкости инструментов, термообработка сталей, обработка цианистых стоков, переработка резины (ОК-технология); окисление окиси углерода в коксовых газах. |
Банки, архивы, библиотеки | Стерилизация и дезодорация воздуха, уничтожение микроорганизмов на денежных знаках, книгах, журналах и бумажных документах. |
Бытовое применение | Санация жилых помещений, ванн, бассейнов; уничтожение плесени и грибка в подвалах и погребах; выведение грызунов (мышей, крыс) и насекомых; обработка пчел и ульев от паразитов. |
Преимущества внедрения озонных технологи: главный фактор перспективности озона — его экологическая безопасность. Озон является практически единственным дезинфицирующим и сохраняющим агентом, конечные продукты распада которого абсолютно безопасны (превращаются в обычный кислород).
Кроме того, технология экономически выгодна: она не требует значительных капитальных вложений, эксплуатационные расходы минимальны, а затраты на транспортировку, хранение и утилизацию активного вещества отсутствуют, так как газ производится прямо на месте.
Кроме того, технология экономически выгодна: она не требует значительных капитальных вложений, эксплуатационные расходы минимальны, а затраты на транспортировку, хранение и утилизацию активного вещества отсутствуют, так как газ производится прямо на месте.
*
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Гарасько Е. В. и др. // Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1988. № 6. С. 24—26.
- Дезинфекция и дезодорация на холодильниках способом озонирования. Передовой опыт предприятий
- Росмясорыбторга. М., 1973.
- Депутатов В. П. Применение озона в медицине (науч.-информ. обзор). Иваново, 1992.
- Кривопишин И. П. Озон в промышленном птицеводстве. М., 1988.
- Лунин В. В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. М., 1998.
- Мураков А. П., Гребенчиков Е. Н. Новая экологическая техника. Иваново, 1992.
- Мураков А. П., Гребенчиков Е. Н. // Экология и промышленность России. 2003. № 6. С. 13-16.
- Применение озона для интенсификации технологических процессов и охраны окружающей среды в химической и смежных отраслях промышленности// Тез. докл. науч.-техн. семинара. Дзержинск, 1982.
- Разумовский С. Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. М., 1974.
- Самойлович В. Г. Обзор первого тома докладов ХУ Международного конгресса по озону. М., 2001.
- Силантьев В. В. Применение озона в гигиенических и экологических целях. М., 1992.
- Синтез озона и современные озонные технологии// Материалы 22-го Всероссийского семинара. М., 2001.
- Шиманович С. Л., Шиманович О. В., Красницкий В. М., Людчик А. М. // Природные ресурсы. 2005. № 4. С. 52-56.
- Шиманович О. В. // Материалы У Междунар. науч. конф. «Сахаровские чтения 2005 года: экологические проблемы ХХI века». Ч. П. Гомель, 2005. С. 155—157.
