Способы уменьшения количества загрязняющих веществ в сельскохозяйственных продуктах с помощью влажного озона

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу обработки кондиционированной пшеницы с помощью влажного озона для уменьшения уровня вомитоксина в ней. Способ включает приведение кондиционированной пшеницы в контакт с эффективным количеством влажного озона с относительной влажностью 35,70% на протяжении определенного времени. Изобретение обеспечивает создание эффективного способа обработки кондиционированной пшеницы влажным озоном для уменьшения уровня вомитоксина в ней. 7 з.п. ф-лы., 3 ил., 4 табл., 2 пр.

 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США №62/215461, поданной 8 сентября 2015 года, полное содержание которой включено посредством данной ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в общем относится к обработке озоном сельскохозяйственных продуктов и, более конкретно, к обработке таких сельскохозяйственных продуктов с помощью влажного озона.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Озон можно использовать для обработки сельскохозяйственных продуктов против различных объектов, таких как насекомые, плесень, бактерии, нежелательные запахи, нежелательные химические соединения и/или токсины. Озон можно вводить в контейнер для хранения с целью обработки продукта, который хранится в нем.

Озонирование разрешено для обработки зерна, используемого в продуктах питания для человека, и является эффективным для уменьшения микробной нагрузки для цельных зерен. Имеются также данные, свидетельствующие о том, что озон способен эффективно уменьшать количество других загрязняющих веществ в сельскохозяйственных продуктах, таких как микотоксины и/или нежелательные химические соединения.

Однако, поскольку известно, что озон уменьшает количество различных загрязняющих веществ, существуют потребности в более эффективных способах обработки различных продуктов озоном.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В каждом из различных вариантов осуществления настоящего изобретения решают данные задачи и раскрывают улучшенные способы обработки зерна с помощью влажного озона. Поскольку генераторы озона обычно образуют озон в условиях, которые практически лишены влаги, неожиданно авторами изобретения было обнаружено, что влажный озон способен более эффективно уменьшать количество загрязняющих веществ в сельскохозяйственных продуктах по сравнению с озоном.

В одном варианте осуществления способ обработки сельскохозяйственного продукта с помощью влажного озона предусматривает приведение сельскохозяйственного продукта в контакт с эффективным количеством влажного озона, в результате чего уменьшается уровень по меньшей мере одного загрязняющего вещества в сельскохозяйственном продукте.

В дополнительном варианте осуществления система для уменьшения количества загрязняющих веществ в сельскохозяйственном продукте содержит первую часть сельскохозяйственного продукта, содержащего загрязняющее вещество; средство для уменьшения количества загрязняющих веществ; и вторую часть сельскохозяйственного продукта, содержащего уменьшенное количество загрязняющего вещества.

ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Характеристики и преимущества настоящего изобретения могут быть более понятными, исходя из сопутствующих графических материалов, в которых представлено следующее.

На фигуре 1 показан один вариант осуществления системы для обработки сельскохозяйственного продукта согласно настоящему изобретению с помощью озона.

На фигуре 2 проиллюстрирована способность согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения уменьшать количество загрязняющих веществ в сельскохозяйственном продукте.

На фигуре 3 проиллюстрирована способность согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения уменьшать количество загрязняющих веществ в сельскохозяйственном продукте.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Продолжалась работа над исследованием обработки сельскохозяйственных продуктов озоном. Следующие заявки на патент принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и в них описываются общие способы и условия обработки зерна озоном. В публикации заявки на патент США 2011/0151079, полное содержание которой включено посредством данной ссылки, описана непрерывная обработка зерна озоном, в публикации заявки на патент США 2011/0151080, полное содержание которой включено посредством данной ссылки, описаны изложенные ниже способы обработки зерна озоном, и в публикации заявки на патент США 2011/0151073, полное содержание которой включено посредством данной ссылки, описана обработка зерна озоном в зернохранилищах.

Сельскохозяйственные продукты, которые можно обрабатывать в соответствии со способами согласно настоящему изобретению, включают без ограничения любой сельскохозяйственный продукт, который обычно хранят в мешках или резервуарах, например, пшеницу, кукурузу, соевые бобы, овес, рожь, рис, просо, сорго, подсолнечник, лен, канолу, тритикале, какао-бобы, киноа, амарант, гречиху, чиа, коноплю, хлебное сорго или другие зерновые культуры. Другие сельскохозяйственные продукты или продукты, которые можно обрабатывать с помощью способов согласно настоящему изобретению, включают без ограничения сушеные фрукты, кокосовый орех, орехи, миндальный орех, бразильский орех, кешью, фундук, макадамию, пекан, кедровый орех, фисташку, арахис, грецкий орех, бобовые, съедобные бобы, нут, фасоль, чечевицу, лимскую фасоль, фасоль многоцветковую, фасоль пинто, семена тмина, семена тыквы и/или семена подсолнечника.

Обработка сельскохозяйственного продукта с помощью озона уменьшает количества загрязняющих веществ в сельскохозяйственном продукте. Загрязняющие вещества, которые могут быть удалены из сельскохозяйственного продукта включают без ограничения, вещества, обуславливающие запах дыма, вещества, обуславливающие неприятный запах, полициклические ароматические углеводороды, микроорганизмы, плесень, грибы, бактерии, Salmonella, Е. coli, микотоксины, вомитоксины или другие токсины плесени из сельскохозяйственного продукта.

Эффективное количество озона может составлять по меньшей мере 1000 ppm озона, по меньшей мере 2000 ppm озона, по меньшей мере 3000 ppm озона, по меньшей мере 4000 ppm озона, по меньшей мере 5000 ppm озона, от 1000 до 10000 ppm озона, от 2000 до 10000 ppm озона, от 4000 до 10000 ppm озона, от 1000 до 12000 ppm озона, от 2000 до 12000 ppm озона или от 4000 до 12000 ppm озона. Эффективное количество озона можно также выражать в граммах (г) озона на килограмм (кг) обрабатываемого сельскохозяйственного продукта. Эффективное количество может составлять по меньшей мере 1 г/кг, по меньшей мере 2 г/кг, по меньшей мере 3 г/кг, по меньшей мере 4 г/кг, по меньшей мере 5 г/кг, по меньшей мере 6 г/кг, по меньшей мере 7 г/кг, по меньшей мере 8 г/кг, по меньшей мере 9 г/кг, по меньшей мере 10 г/кг, не более 15 г/кг, не более 26 г/кг, не более 30 г/кг, в пределах 1-30 г/кг (включая диапазоны, включающие все целые числа, находящиеся в пределах), в пределах 2-25 г/кг, в пределах 3-25 г/кг, в пределах 3-25 г/кг, в пределах 4-25 г/кг или в пределах 5-25 г/кг.

Озон можно приводить в контакт с сельскохозяйственным продуктом в течение эффективного количества времени для уменьшения уровня загрязняющих веществ. Необходимое количество времени может составлять по меньшей мере 2 часа, по меньшей мере 4 часа, по меньшей мере 6 часов, в пределах 4-55 часов или в пределах 6-55 часов.

Озон можно приводить в контакт с сельскохозяйственным продуктом при относительной влажности по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, в пределах 50-90%, в пределах 60-90%, в пределах 70-90%.

Способ может предусматривать пропускание эффективного количества влажного озона через сельскохозяйственный продукт с потоком воздуха, где поток воздуха находится в диапазоне 30-70 литров/минута.

Пропускание эффективного количества влажного озона через сельскохозяйственный продукт может предусматривать действие, выбранное из группы, состоящей из создания отрицательного давления в контейнере таким образом, что озон проходит через сельскохозяйственный продукт, создания положительного давления в контейнере с озоном таким образом, что озон проходит через сельскохозяйственный продукт, или их комбинации.

Способ может предусматривать периодический способ или непрерывный способ.

Способ может дополнительно предусматривать действие, выбранное из группы, состоящей из пропускания озона через воду для увеличения влажности озона; выпаривания воды и объединения выпаренной воды с озоном и их комбинаций.

Один вариант осуществления системы 10, которую можно использовать для обработки сельскохозяйственного продукта озоном, показан в общем виде на фигуре 1. Система 10 содержит генератор озона 12. Озон, образующийся в генераторе 12 озона, проходит через увлажнитель 14 и смесительную камеру 16, которая функционирует совместно с регулятором 18 влажности для достижения желаемой относительной влажности озона. Влажный озон может проходить через группу 20 клапанов и в по меньшей мере одну камеру 22 для обработки озоном, где группу 20 клапанов можно использовать для управления камерой 22 для обработки озоном, в которую проходит влажный озон. Анализаторы 24 озона могут быть размещены внутри системы 10 для анализа количества озона во влажном озоне, проходящем через систему. Как только влажный озон пропускают через камеру 22 для обработки озоном, влажный озон может входить в камеру 26 для разрушения озона, которая может быть использована для уничтожения, обработки или, возможно, рециркуляции озона обратно в систему 10.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение далее продемонстрировано следующими примерами. Специалистам в данной области будет понятно, что вариации этих примеров возможны в пределах объема настоящего изобретения.

Пример 1.

В примерах 2, 4 и 5 согласно международной заявке на патент №PCT/US15/48855, поданной 8 сентября 2015 года, и содержащихся в них способах уменьшения количества загрязняющих веществ в какао-бобах (полное содержание которой включено посредством данной ссылки), принадлежащей компании Archer-Daniels-Midland Company, показана способность влажного озона уменьшать количество загрязняющих веществ в какао-бобах. В примере 2 продемонстрировано, насколько влажный озон может уменьшать количество веществ, обуславливающих запах дыма, в какао-бобах, в примере 4 продемонстрировано, насколько влажный озон может уменьшать количество полициклических ароматических углеводородов (РАН) в какао-бобах, более эффективно, чем сухой озон, и в примере 5 продемонстрировано, что влажный озон уменьшает количество веществ, обуславливающих запах дыма, в какао-бобах, микробные числа и содержание РАН в продуктах на основе какао-бобов.

Пример 2.

Получали две партии пшеницы, характеризующейся диапазоном загрязнения вомитоксином (например, 3-6 ppm и 8-10 ppm, соответственно). Образцы пшеницы, полученные из двух партий, подвергали действию озона в течение 12-24 часов при двух (2) концентрациях озона, 4 и 16 г⋅м^-3 для получения диапазона общего воздействия озона (приблизительно 12,5-100 г O₃/кг пшеницы). Воздух, используемый для доставки озона доводили до 35% или 70% относительной влажности. Этот пример был частично воспроизведенной системой случайной выборки. В этом примере в каждую камеру для озона загружали 1 кг пшеницы для оценки.

После обработок озоном обработанную пшеницу разделяли, и в образцах обработанной пшеницы измеряли содержание вомитоксина в соответствии с известными методами определения вомитоксина. Также проводили микробиологический анализ для вомитоксина для всех образцов. Для обработки пшеницы было использовано оборудование и сконструирована система, используемая для доставки влажного озона, описанная в настоящем документе со ссылкой на фигуру 1.

С помощью влажного озона уменьшали микробное число, количество дрожжей и плесени, как показано в таблице 1. С помощью озонирования также уменьшали количество вомитоксина (см. таблицу 1), и это влияние улучшалось в присутствии повышенной влажности. Уменьшение количества вомитоксина проявлялось больше или в какой-то степени на него влияла влажность пшеницы с большим загрязнением вомитоксином, как показано путем измерения вомитоксина различным образом дважды, как показано на фигуре 2 (измерение 1, изм. 1) и фигуре 3 (измерение 2, изм. 2). Также выяснилось, что продолжительность воздействия озона (общее воздействие) улучшало реакцию и поддерживало некоторое "время ожидания" для озонирования в хранилище пшеницы. В таблице 1 показаны результаты этого анализа.

Кондиционированную пшеницу также обрабатывали с помощью влажного озона. Результаты кондиционирования представлены в таблице 2. Из каждой партии пшеницы отбирали аналитическую пробу и образцы по 1 кг помещали во встряхиватель. Добавляли воду для получения рассчитанной влажности 16%, и образец перемешивали и встряхивали в течение 5 минут. После увлажнения образцы помещали в камеры и озонировали при относительной влажности 35%, как описано в этом примере. Применение озона в этой системе кондиционирования позволяло уменьшать количество вомитоксина в некоторых образцах, достигая целевого значения 2 ppm. Время не показало значительного влияния, хотя количественно более длительное воздействие обеспечивало самые низкие значения. Повышенная концентрация озона также была связана с более низкими средними результатами для вомитоксина. В связи с этим можно предположить, что первоначальный ответ является быстрым, но что в большем количестве образцов степень уменьшения вомитоксина может отвечать на общее воздействие.

В таблице 3 представлены данные для этого примера, показывающие влияние на уровень влажности и концентрацию влажного озона в партиях хранившейся пшеницы.

В таблице 4 представлены данные для этого примера, показывающие влияние на уровень влажности и концентрацию влажного озона в партиях хранившейся пшеницы.

Хотя настоящее изобретение было в частности показано и описано со ссылками на варианты его осуществления, представленные в качестве примера, специалистам в данной области техники будет понятно, что в него могут быть внесены различные изменения в форме и деталях без отступления от объема изобретения, охватываемого прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ обработки кондиционированной пшеницы с помощью влажного озона для уменьшения уровня вомитоксина в ней, предусматривающий приведение кондиционированной пшеницы в контакт с эффективным количеством влажного озона, составляющим 4 или 16 граммов на килограмм кондиционированной пшеницы с относительной влажностью 35,70% на протяжении 8, 12, 24 часов.

2. Способ по п. 1, который дополнительно предусматривает:

расположение кондиционированной пшеницы в камере для обработки озоном и

введение эффективного количества влажного озона в камеру для обработки озоном, в результате чего обеспечивается приведение кондиционированной пшеницы в контакт с эффективным количеством влажного озона.

3. Способ по п. 1, который дополнительно предусматривает пропускание эффективного количества влажного озона через кондиционированную пшеницу с потоком воздуха.

4. Способ по п. 3, где поток воздуха находится в диапазоне 30-70 литров/минута.

5. Способ по п. 1, где пропускание эффективного количества влажного озона через кондиционированную пшеницу предусматривает действие, выбранное из группы, состоящей из создания отрицательного давления в камере для обработки озоном таким образом, что озон проходит через кондиционированную пшеницу, создания положительного давления в камере для обработки озоном таким образом, что озон проходит через кондиционированную пшеницу, или их комбинации.

6. Способ по п. 1, где способ предусматривает периодический способ.

7. Способ по п. 1, где способ предусматривает непрерывный способ.

8. Способ по п. 1, который дополнительно предусматривает действие, выбранное из группы, состоящей из пропускания озона через воду для увеличения влажности озона; выпаривания воды и объединения выпаренной воды с озоном и их комбинаций.