Новая технология холодной плазмы для защиты зерна от плесени и потерь качества

Технология, в отличие от химической обработки, полностью безопасна для окружающей среды, подавляет рост микроорганизмов и сохраняет естественные качества зерна. Идея устройства возникла после 2023 года, когда осенние тропические дожди в Челябинской области ухудшили качество урожая, а глобальные климатические изменения усилили риски потерь продовольственных ресурсов.

Учёные подчёркивают, что значительная часть зерна из-за поражения опасными плесенями может стать непригодной, поэтому любой метод обеззараживания должен быть экономичным, безопасным и не менять технологические свойства сырья. Разработка соответствует задачам национального проекта «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности» и направлена на устойчивость АПК на региональном и федеральном уровнях.

Основные трудности при создании заключались в подборе режимов воздействия с учётом множества критериев. Команда кафедры пищевых технологий и биотехнологий провела обширный цикл лабораторных опытов, что повысило эффективность обеззараживания даже при вариациях массы зерна.

Принцип работы основан на генерации холодной плазмы за счёт отрицательного коронного разряда с импульсным напряжением около 10 кВ и частотой 100 Гц. В качестве плазмообразующего вещества используется атмосферный воздух, а обработка длится 20–30 секунд в нормальных условиях, что делает метод экономичным.

Установка легко масштабируется: в зависимости от длины конвейерной ленты её мощность варьируется от 10 до 500 кг зерна в час, а окупаемость оценивается в 6–8 месяцев. Технология позволяет увеличить срок хранения переработанной продукции, а непригодное для продовольствия зерно после обработки можно использовать для посева или как фураж.

Научный руководитель Ирина Потороко отметила: «Пилотный вариант даёт уникальную возможность расширить задачи года по минимизации рисков от маскированных форм вторичных метаболитов токсигенных плесени и других токсичных видов микробиома зерна благодаря гибридному воздействию атмосферной холодной плазмы и ультрафиолетового излучения. Наша группа определила рациональные параметры для максимального обеззараживающего эффекта».

Доцент Артем Лейви добавил: «Мы исследовали варианты вплоть до сильноточных низкоэнергетических электронных пучков, которые полностью уничтожали плесень, но снижали природную полезность зерна. Атмосферная холодная плазма как поверхностный источник энергии показала стопроцентную безопасность и эффективность, обрабатывая только поверхность и сохраняя качество».

Работа выполнена в рамках регионального гранта РНФ 24-16-20028, посвящённого применению нетепловых технологий обеззараживания зерновых.