Способ интенсификации водопоглощения, обеззараживания и нормализации кислотности субстрата, используемого при выращивании грибов

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу приготовления субстрата, используемого при выращивании грибов. Способ позволяет получить высококачественный обеззараженный субстрат и заключается в электроконтактном методе обработки субстрата. Для интенсификации водопоглощения на первом этапе в течение 15-60 с субстрат, расположенный между электродами, обрабатывается током переменного напряжения с потенциалом 20-100 В/см в субстрате. Субстрат при этом меняет структуру и нагревается до температуры 65-85°С. На втором этапе для выравнивания температуры и водонасыщения в течение 1-4 мин субстрат обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см. В субстрате поддерживают температуру 65-85^oС. На третьем и четвертом этапах в течение 1-2 мин на каждом осуществляют обеззараживание субстрата, который обрабатывают током постоянного напряжения с потенциалом 5-7 В/см в субстрате. При этом на третьем и четвертом этапах полярность подключения электродов противоположная. На пятом этапе для нормализации кислотности субстрат обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см.

Предлагаемый способ относится к области электроконтактных методов обработки пищевых продуктов и может использоваться для интенсификации водопоглощения, обеззараживания и нормализации кислотности, субстрата, используемого для выращивания грибов, и в смежных областях.

Известен промышленный способ приготовления субстрата [1] . Субстрат (сечку соломы) заливают водой (на одну весовую часть соломы три части воды). Так как поглощению воды соломой препятствует поверхностный слабо смачивающийся восковой слой, то для увлажнения соломы, замоченной в холодной воде, до необходимой влажности требуется 2-3 дня, а в горячей 7-8 часов. Затем субстрат (замоченную солому) пастеризуют (стерилизуют). Субстрат для термообработки помещают в термостойкие мешки и выдерживают в них при температуре около 100^oC в течение нескольких часов. Или соломенные субстраты дезинфицируют паром (при 80^oC) в течение 2-120 часов, в зависимости от типа субстрата. Недостатком этого способа приготовления субстрата являются большие энергетические затраты, очень длинный временной цикл приготовления, малое насыщение и то, что термическая обработка не всегда дает желаемые результаты, т. к. при термической обработке не исключается вероятность сохранения спор плесневых и других грибов.

Известно униполярное электролитическое обеззараживание (уничтожение микроорганизмов всех видов и форм), при этом происходит также окисление вредных веществ (фенолов, хлороорганических соединений и т.д.) и нейтрализация ионов тяжелых металлов [2].

К недостаткам данного способа приготовления субстрата, для выращивания грибов можно отнести изменение химического состава и малое водопоглощение, повышение кислотности субстрата, разрушение электродов.

Известен электроконтактный способ обработки пищевых продуктов с низким удельным электрическим сопротивлением [3] , и известен электроконтактный способ обработки субстрата токами низкой частоты [4].

Электроконтактный нагрев помещенного между электродами водосодержащего материала позволяет получить быстрое возрастание температуры по всему объему обрабатываемого материала. Сущность электроконтактного метода заключается в том, что электрический ток, проходя через обрабатываемый материал, обладающий электрическим сопротивлением, вызывает его нагрев, при этом время процесса нагрева зависит от электрических характеристик обрабатываемого материала и значения амплитуды и частоты электрического тока.

Установлено, что при обработке растительного сырья переменным напряжением клеточная и межклеточная проницаемость значительно увеличивается, материал становится рыхлым и пористым, что способствует быстрому влагопоглощению растительного сырья.

К недостаткам данного способа приготовления субстрата для выращивания грибов можно отнести то, что не подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, и не происходит окисление вредных веществ, из-за высокого удельного сопротивления субстрата медленно нарастает температура и влагонасыщенность.

Целью настоящего изобретения является получение способа и интенсификации водопоглощения, обеззараживания и нормализации кислотности субстрата, используемого при выращивании грибов.

Указанная цель достигается тем, что для интенсификации водопоглощения на первом этапе субстрат, расположенный между электродами, в течение 15-60 с обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 20-100 В/см, при этом субстрат меняет структуру и нагревается до температуры 65-85^oC, на третьем и четвертом этапах, в течение 1-2 мин на каждом, током постоянного напряжения с потенциалом 5-7 В/см осуществляют обеззараживание субстрата; при этом на третьем и четвертом этапах полярность подключения электродов противоположная, на пятом этапе, в течение 2-3 мин током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см осуществляют нормализацию кислотности.

Существенные признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не поддаются самостоятельной квалификации, т.к. только в целом составляют законченный способ. Время воздействия постоянного или переменного напряжения и потенциал этого напряжения на каждом этапе окончательно выбран экспериментально, что позволило создать эффективный малозатратный и энергосберегающий способ приготовления субстратов для выращивания грибов.

На первом этапе на электроды, между которыми находится субстрат, состоящий из одной весовой части сечки соломы и четырех - шести весовых частей воды, подается переменное напряжение, обеспечивающее в пространстве между электродами потенциал 20-100 В/см, при этом происходит быстрый нагрев субстрата в течение 15-60 с до температуры 65-85^oC. Время нагрева зависит от физических свойств субстрата и обратно пропорционально квадрату градиента напряжения, при этом следует отметить, что конечный эффект интенсификации водопоглощения мало зависит от частоты электрического тока, однако с повышением частоты меньше разрушаются электроды, значение тока зависит от химического состава субстрата и жесткости воды и может быть от 5 до 50 А. Под воздействием переменного напряжения с потенциалом 20-100 В/см разрушается восковой слой, при этом клеточная проницаемость значительно увеличивается, субстрат становится рыхлым, пористым, происходит интенсивное поглощение воды растительной составляющей субстрата. На втором этапе под воздействием переменного напряжения потенциалом 6-10 В/см в субстрате в течение 1-4 мин выравнивается температура по всему объему, растительная составляющая часть субстрата увлажняется до относительной влажности 70-75%.

На третьем и четвертом этапах, в течение 1-2 мин на каждом, осуществляется электролитическое обеззараживание субстрата током постоянного напряжения с потенциалом 5-7 В/см, при этом для обеззараживания по всему объему на третьем и четвертом этапах полярность подключения электродов противоположная. Быстрое и полное обеззараживание на третьем и четвертом этапах обуславливается окислительно-восстановительной электрохимической реакцией также тем, что растительная составляющая субстрата прошла преобразование на первом и втором этапах (значительно увеличена пористость и электропроводность). На третьем и четвертом этапах на аноде происходит электролитическое окисление вредных веществ (фенолов, хлорорганических соединений, токсинов и т.д.), и уничтожаются микроорганизмы всех видов и форм. На пятом этапе в течение 2-3 мин током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см осуществляются нормализация кислотности, приобретенной на третьем и четвертом этапах.

Приобретенные кислотностные свойства субстрата у анода и щелочные свойства у катода на третьем и четвертом этапах за счет постоянного тока достигают значений кислотности pH = 2-4, для щелочной - pH = 11-12.

На пятом этапе за счет осуществляемой ускоренной миграции под влиянием переменного напряжения происходит смешивание и нейтрализация кислой и щелочной среды до уровня нейтральной среды с pH = 5-6.

После обработки из субстрата удаляется избыточная влага за счет выдержки на сетке в течение часа, после чего субстрат помещают в контейнеры для выращивания грибов в соответствии с принятой технологией для конкретного производства.

Заявляемый способ экспериментально исследован и оптимизирован. Полученные результаты исследования показали, что предлагаемый способ интенсификации водопоглощения, обеззараживания и нормализации кислотности субстрата, используемого при выращивании грибов, по сравнению с прототипом обладает улучшенными техническими и экономическими показателями: 1. Обеспечивает получение готового субстрата при незначительных энергетических затратах.

2. Простота промышленного оборудования, реализующего предлагаемый способ.

3. Значительно уменьшается время приготовления субстрата.

4. Доступность контроля и регулирования технологического процесса.

5. Обеспечивает получение высококачественного, обеззараженного субстрата.

Источники информации 1. Е. С. Рантунович, Н.И. Федоров. Искусственно выращивание съедобных грибов. Минск: Вышэйшая школа, с. 91-103, 1994.

2. Д. Лазарев. Электрон и химические процессы. Ленинград: Химия, с. 88-125,1987.

3. И.А. Рогов, А.В. Горбатов. Физические методы обработки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, с. 338-374.

4. Гольцова Л.И. ЭГЭ-новое в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, с. 50-55. 75-80, 1987.

Формула изобретения

Способ интенсификации водопоглощения, обеззараживания и нормализации кислотности субстрата, используемого при выращивании грибов, заключается в электроконтактном методе обработки, отличающийся тем, что для интенсификации водопоглощения на первом этапе в течение 15-60 с субстрат, расположенный между электродами, обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 20-100 В/см в субстрате, который меняет структуру и нагревается до температуры 65-85^oC, на втором этапе для выравнивания температуры и водонасыщения в течение 1-4 мин субстрат обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см в субстрате и поддерживают температуру 65-85^oC на третьем и четвертом этапах в течение 1-2 мин на каждом током постоянного напряжения с потенциалом 5-7 В/см в субстрате осуществляют обеззараживание субстрата, при этом на третьем и четвертом этапах полярность подключения электродов противоположная, на пятом этапе для нормализации кислотности субстрат обрабатывают током переменного напряжения с потенциалом 6-10 В/см.