способ повышения качественных характеристик сельскохозяйственных продуктов

Формула изобретения

Способ повышения качественных характеристик сельскохозяйственных продуктов, включающий обработку биологического объекта аэрозольной смесью газов и твердых частиц, образованной сжиганием твердотопливной композиции, состоящей из минеральных солей и горючего, отличающийся тем, что для одного из биологических объектов - клубни, растения, плоды - смешивают минеральные соли с горючим маслом и многоатомным спиртом и технологическими добавками, облегчающими процесс формования - парафином или церезином, получая твердотопливную композицию, содержащую 30-50% горючего от ее массы, обеспечивая выделение при горении твердотопливной композиции газовых фаз азота, кислорода, углекислого газа, твердотопливную композицию помещают в генератор аэрозоля, который размещают в герметичном объеме с находящимся там биологическим объектом - клубни, растения, плоды, подают в генератор аэрозоля тепловой импульс, проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез, в результате которого получают твердые частицы размером 30-1280 нм, подвергают биологический объект воздействию образующейся в генераторе аэрозольной смеси 1,5-2 ч, в герметичном объеме, до полного оседания твердых частиц аэрозольной смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться в растениеводстве для повышения качества сельскохозяйственных продуктов, в частности, методом аэрозольной обработки биологических объектов - клубней, плодов, растений.

По патенту РФ № 2203547, A01N 25/10, 2003 известны состав с контролируемым постепенным выделением активного ингредиента для доставки к растениям сельскохозяйственного химиката, способы доставки его растениям и способ получения состава. Состав содержит микрочастицы, имеющие средний диаметр от 0,2 до 200 мкм, каждая из которых включает полимерную матрицу и распределенный в полимерной матрице сельскохозяйственный химикат. Семена покрывают данным составом. Недостатком является сложность получения состава и невысокая эффективность применяемого сельскохозяйственного химиката, связанная с наружным покрытием семян составом и обработкой их в открытом пространстве.

Известен способ получения наночастиц по патенту РФ № 2233791, B82B 3/00, 2004, включающий процессы их синтеза в результате химических превращений исходных реагентов-предшественников под действием химических и физических воздействий. В качестве физических воздействий используют термические воздействия.

Удобрение некорневое аэрозольное по патенту РФ № 2182145, C05G 1/00, 2002 содержит смесь минеральных солей, содержащих макро- и микроэлементы, являющихся кислородосодержащими соединениями, неорганическое горючее и технологические добавки для облегчения процесса прессования. Удобрение устойчиво горит, образуя аэрозоль из высокодисперсных частиц солей и окислов и газовой фазы, включающей углекислый газ. Недостатком является ограниченный набор макро- и микроэлементов, содержащихся в аэрозоли.

В качестве ближайшего аналога выбрано аэрозольное удобрение некорневой подкормки по патенту РФ № 2106328, C05G 1/00, 1998, содержащее окислы и соли питательных элементов, а также органическое или неорганическое горючее и окислитель. Использование данного аэрозольного удобрения предусматривает комплексное воздействие на растение как твердой, так и газовой фаз продуктов сгорания. Недостатком является ограниченный набор макро- и микроэлементов, содержащихся в аэрозоли, невозможность применения его для широкого спектра сельскохозяйственных продуктов, в частности для обработки семян и клубней. Недостаточно эффективное воздействие на растение из-за невысокой усвояемости аэрозольных частиц, т.к. частицы имеют размеры, не позволяющие им проникать внутрь растений. Частицы оседают на листья растений и, поглощая водяные пары из атмосферы, вступают в ионный обмен на поверхности листьев. Действующие вещества усваиваются растениями частично, в результате чего обрабатываемые растения не обладают в достаточной мере необходимыми свойствами.

Техническим результатом заявляемого решения является создание универсального способа повышения качественных характеристик широкого спектра сельскохозяйственных продуктов.

Технический результат достигается тем, что в способе повышения качественных характеристик сельскохозяйственных продуктов, включающем обработку биологического объекта аэрозольной смесью газов и твердых частиц, образованной сжиганием твердотопливной композиции, состоящей из минеральных солей и горючего, согласно изобретению для одного из биологических объектов - клубней, растений, плодов подбирают состав и содержание минеральных солей, смешивают минеральные соли с горючим маслом и многоатомным спиртом и технологическими добавками, облегчающими процесс формования - парафином или церезином, получая твердотопливную композицию, содержащую 30-50% горючего от ее массы, обеспечивая выделение при горении твердотопливной композиции газовых фаз азота, кислорода, углекислого газа, твердотопливную композицию помещают в генератор аэрозоля, который помещают в герметичный объем с находящимся там биологическим объектом - клубнями, растениями, плодами, подают в генератор аэрозоля тепловой импульс, проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез, в результате которого получают твердые частицы размером 30-1280 нм, подвергают биологический объект воздействию образующейся в генераторе аэрозольной смеси 1,5-2 часа, в герметичном объеме, до полного оседания твердых частиц аэрозольной смеси.

Расширение спектра свойств сельскохозяйственных продуктов обеспечивается возможностью изменения состава получаемой аэрозольной смеси. Подбирая необходимые минеральные соли и процентное содержание для одного из биологических объектов - клубней, растений, плодов, создают твердотопливную композицию для необходимого улучшения свойств конкретного продукта сельского хозяйства. Данным способом возможно улучшение свойств клубней, растений, плодов в течение всего периода вегетации, различных видов и сортов овощей, цветов и лекарственных растений. Повышение качества сельскохозяйственных продуктов достигается за счет поглощения биологическими объектами свежеобразованных частиц действующих веществ нанометрового размера. Средний размер наночастиц - 30-1280 нм. Данные частицы образуются в результате самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в генераторе аэрозоля при температуре 1850-2880°С в процессе горения твердотопливной композиции. При содержании в твердотопливной композиции горючего, в качестве которого используют масла и многоатомные спирты, менее 30-50% невозможен запуск процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза наночастиц. Помещение генератора аэрозоля в герметичный объем с находящимся там биологическим объектом обеспечивает насыщение продукта свежеобразованными частицами, не вступившими во взаимодействие с молекулами окружающей среды, обладающими максимальной способностью улучшать свойства обрабатываемого продукта. Образующиеся в процессе горения твердотопливной композиции газы - азот, кислород, углекислый газ и пары воды необходимы для жизнедеятельности биологических объектов и для доставки твердых частиц внутрь растений. Присутствие их в газовой фазе аэрозоля, а также выдержка биологического объекта 1,5-2 часа в герметичном объеме до полного оседания твердых частиц аэрозольной смеси при температуре и влажности оптимальных для конкретного объекта способствуют тому, что твердые частицы действующих веществ проникают через поверхностные слои внутрь биологического объекта, вызывая качественное изменение его свойств.

В ходе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза молекулы компонентов находятся в высоконеравновесном состоянии, что вызывает высокую степень микроискажений и большое количество дефектов кристаллической решетки, способствуя ускорению диффузии атомов одного элемента в кристаллическую решетку другого. В результате образуются наночастицы, обладающие свойствами и размерами, необходимыми для проникновения внутрь биологического объекта, что значительно улучшает качество биологического объекта и, как следствие, сельскохозяйственного продукта. В частности, могут улучшаться такие показатели как всхожесть семян, ускорение всех стадий развития растений, урожайность, усиление свойств лекарственных растений, устойчивость растений к заболеваниям, устойчивость к неблагоприятным факторам среды. Повышение качества всех обработанных данным способом биологических объектов заключается в отсутствии в них вредных веществ. Концентрация необходимых веществ в аэрозоле не превышает природную более чем на 4%, что позволяет получать «чистые» сельскохозяйственные продукты с концентрациями вредных и опасных веществ на уровне природных фоновых значений. Это достигается благодаря высокой степени усвояемости вносимых микроэлементов, что позволяет вносить в биологические объекты только их необходимое количество.

Способ осуществляют следующим образом.

Горючее в количестве 30-50% от массы смеси, соединения, вещества и микроэлементы, необходимые для улучшения качества конкретного продукта, взятые в нужных соотношениях, помещают в смеситель и тщательно перемешивают. В качестве горючего используют масла (рапсовое, соевое и т.д.) и многоатомные спирты (глицерин, гликоль, его производные и т.п.). Для облегчения процесса формования в смесь при необходимости добавляют технологические добавки, такие как парафин или церезин. Помещают смесь в пресс-форму, проводят процесс прессования, получая твердотопливную композицию в виде таблеток или шашек. Устанавливают заряд из твердотопливной композиции в виде таблетки или шашки в генератор аэрозоля. При обработке растений генератор устанавливают в герметично закрытом помещении теплицы. В генератор подают тепловой импульс, используя электрический сигнал для пускового устройства или источник огня, в результате чего запускается самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез сжиганием твердотопливной композиции при температуре 1850-2880°С. В генерируемом аэрозоле выдерживают биологический объект в герметичном шкафу или в герметично закрытом помещении 1,5-2 часа при определенной влажности и температуре, необходимых для данного биологического объекта. Биологическими объектами могут являться клубни, растения, плоды. Сельскохозяйственными продуктами являются плоды овощных культур, растения, в том числе лекарственные, зерновые продукты.

Заявляемый способ прошел апробацию в тепличных хозяйствах Пермского края. При обработке заявляемым способом растений овощных культур содержание полезных веществ (БАВ) увеличивалось на 60%, при этом расход минерального комплекса на весь период развития растения составил 8-12 гр/м² в зависимости от длительности вегетативного периода. Это примерно в 500 раз ниже количества минеральных удобрений, вносимых традиционным способом в почву под корень и через водные внекорневые подкормки растений.

Исследования подтвердили снижение вредных веществ в выращенных продуктах, повышение количества биологически активных веществ (БАВ), в частности повышение витамина С. Результаты исследований объектов, обработанных заявляемым способом, представлены в таблице.

Таблица
Наименование объекта	Содержание нитратов	Содержание витамина С, %
норма допустимая (мг/кг)	после обработки (мг/кг)	до обработки	после обработки
Петрушка	2000	231	18,37	29,15
Лук-перо	800	14,6	26,84	37,67
Салат	2000	184	8,45	15,87
Томат	300	28	20,04	36,46

Допустимые нормы содержания нитратов определены по ГОСТ 624-88, ГОСТ 748-88.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет повысить качественные показатели широкого ряда растительных сельскохозяйственных продуктов.