ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОН-ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОСТОРОННИХ ЗАПАХОВ В ЗЕРНЕ

Разработана методика по удалению посторонних запахов в зерне с помощью приема озонирования. Механизм удаления посторонних запахов основан на расщеплении аллотропной формой кислорода альдегидных, кетонных и других компонентов полынного запаха. Изучено влияние озона на механизм разложения полынного запаха в зерне пшеницы с помощью газовой хроматографии и инфракрасной спектроскопии, проведен производственный эксперимент по удалению полынного запаха в зерне пшеницы. Полученные результаты показывают широкие возможности эффективного применения озон-технологии.

Целью исследований являлась разработка методики озон-технологии по удалению неприятных запахов в зерне.
В задачи исследований входило:
- анализ существующих методик по определению и удалению посторонних запахов в зерне;
- проведение лабораторных исследований по воздействию озоно-воздушной смеси на разложение неприятных запахов в зерне;
- изучить влияние озона на механизм разложения полынного запаха в зерне пшеницы с помощью газовой хроматографии и инфракрасной спектроскопии;
- разработать озон-технологию по удалению посторонних запахов в зерне с помощью озона;
- проведение производственного эксперимента по удалению полынного запаха в зерне пшеницы

В настоящее время проблема посторонних запахов в зерне не имеет практического решения. Сельскохозяйственный производитель в лучшем случае смешивает зерно с  не имеющим этого запаха или использует промывку зерна. Мойка зерна трудоемкая, затратная технология, требует специального оборудования. Предлагаемый нами способ дезодорации продовольственного зерна от посторонних запахов (полынь и др.) приемом озонирования имеет существенные преимущества в экологическом, экономическом, энергоресурсосберегающем и технологическом аспекте. На Алтае таких конкурентоспособных решений на сегодняшний день нет. Решение проблемы дезодорации посторонних запахов в зерне с помощью озона требует научного обоснования в области химических технологий.

Обработку зерна озоном осуществляли используя озонатор OZ-25А, с пластинчатым генератором озона, воздушным охлаждением, производительность по озону 25 г/час, воздушным потоком 550 м³/час, потребляемой мощностью 450 Вт. Регистрация полынного запаха зерна велась по общепринятой методике органолептическим методом [6]. Предлагаемый нами метод озонирования позволяет окислить и расщепить на составляющие альдегидные и кетонные группы полынного запаха, поскольку, озон является сильным окислителем, обладает высокой реакционной способностью и быстро разлагается. Атомарный кислород, образованный распадом озона моментально окисляет различные пахнущие материалы, особенно органической природы ароматические и гетероциклические соединения, высокомолекулярные вещества, устраняет неприятные запахи и снижать концентрацию канцерогенных веществ в воздухе. Изучение компонентного состава летучих веществ полыни, горько-полынного зерна и их изменения при обработке озоном проводили на газовом хроматографе HP 4890 [8]. Кроме хроматографического метода анализа использовали метод инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопия), позволяющий определить влияние озонирования на функциональный состав полыни горькой [9]. ИК-спектры для жидких образцов и в газовой фазе снимали на приборе ИК-Фурье спектрометр Инфралюм ФТ-801.

По оценках специалистов ЦСБС СО РАН установлено, что эфирные масла полыни, определяющие запах состоят из 150 компонентов. Основу запаха составляют туйоны (в сумме до 19,1%), сантолина-спирт (до 13,8%) и его ацетат (до 4,8%), йомоги-спирт (1,2%), артемизиа-кетон (12,9%) и другие [7]. Полынный запах вызывает аллергические реакции и расстройство пищеварения у человека и животных. Поэтому использование зерна с полынным запахом невозможно как на продовольственные, так и на фуражные цели. Исходным материалом для выяснения влияния процесса озонирования на полынный запах было взято полынное масло. Исходное эфирное масло полыни темно-зеленого цвета. После обработки озоном 20 мин. цвет его становится бледно-зеленый, что свидетельствует об изменениях в составе компонентов эфирного масла под действием озона. Для изучения влияния процесса озонирования на компонентный состав полынного запаха использовали хроматографический метод. Зерно пшеницы с полынным запахом нагревали до 40ºС, что повышало активность запаха, в виолы отбирали пробы воздуха над зерном и  помещали в хроматографическую колонку. Хроматограммы исходного образца эфирного масла и после озонирования представлены на рисунках 1-2. При сравнении этих рисунков видно, что изменения в компонентном составе имеют место быть. Воздействие процесса озонирования на удаление полынного запаха в продовольственном зерне яровой пшеницы с различными временными экспозициями представлены на рисунке 4. Хроматограмма исходного образца пшеницы с полынным запахом и после его обработки озоном 20 мин показала, что в процессе озонирования компонентный состав летучих веществ значительно изменяется. Основные летучие вещества исходного образца пшеницы с полынным запахом проявляются на хроматограмме в области временной экспозиции 10-30 мин. Рассматривая хроматографический профиль можно отметить, что летучие компоненты полыни разрушаются. Это следует из сопоставления интенсивности пиков хроматограмм исходного образца и после озонирования в течение 20 мин., что представлено на рисунке 5. Таким образом, методом газовой хроматографии показано, что при обработке озоном пшеницы с полынным запахом, происходит разрушение основных компонентов летучих веществ газовой смеси. Кроме хроматографического метода использовали метод инфракрасной спектроскопии. На рисунке 6 представлен компонентный состав эфирного масла полыни после озонирования. Установлено, что в процессе обработки озоном количество альдегидных и карбоксильных групп увеличивается в результате разрушения двойных связей и циклических структур. Проведенные лабораторные исследования позволили разработать методику применения озона по удалению полынного запаха  зерна. Предлагаемая озон-технология по удалению полынного запаха экономически и  экологически выгодна поскольку характеризуется низкой энергозатратностью, незначительной трудоёмкостью

1. ГордеевА.В. Россия – зерновая держава /А.В. Гордеев, В.А. Бутковский. – М.: ДеЛиПРИНТ, 2009.
2. Сигачѐва, М.А. Предпосевное озонирование семян как фактор влияния на качество зерна яровой пшеницы / М.А. Сигачѐва, Л.Г. Пинчук, С.Б. Гридина // Вестник Алтайского ГАУ. – 2013. – № 3. – С. 21 – 24.
3.ГОСТ 10967-90 - Зерно. Методы определения запаха и цвета
4.Королюк Е.А. Химический состав эфирного масла двух видов полыни: ARTEMISIA FRIGIDA ИARTEMISIA ARGYROPHYLLA / Е.А.Королюк, А.В.Ткачёв //Химия растительного сырья, 2009. - №4. - С. 63–72.
5.Царев H.И., Царев В.И., Катраков И.Б. Практическая газовая хроматография: Учебно-методическое пособие для студентов химического факультета по спецкурсу Газохроматографические методы анализа. — Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2000. − 156 с
6.Тарасевич Б.Н.. ИК - спектры основных классов органических соединений. – М.: МГУ, 2007. - 55 с

The method was developed to remove foreign odors in the grain with the industry. The mechanism of removal of odors based on the splitting of allotropic form of oxygen, aldehyde, ketone and other components of the sagebrush smell. The influence of ozone on the mechanism of decomposition of sagebrush odor in wheat grain by gas chromatography and infrared spectroscopy, conducted a production experiment to remove sagebrush odor in wheat grain. The results show wide possibilities of effective application of ozone technology.