Utilitatea Si Aplicabilitatea Tehnologiilor cu Microunde
V. UTILITAEA ȘI APLICABILITATEA TEHNOLOGIILOR CU MICROUNDE
5.1. Introducere
Energia microundelor a fost folosită în procesele industriale de foarte mulți ani. Utilizarea microundelor în locul surselor convenționale de căldură a fost posibilă datorită mai multor avantaje, cum ar fi încălzirea rapidă în profunzime, economia de energie și timp și îmbunătățirea calității. În primii ani de studiu a încălzirii cu microunde, aceste avantaje au fost greu de justificat în raport cu prețul scăzut al încălzirii cu derivați ai petrolului. Toate acestea, împreună cu reticența multor industriași de a schimba sistemele convenționale existente, dar adesea ineficiente și depășite, cu sisteme bazate pe microunde au condus la o creștere lentă, dar foarte bine documentată a acestei tehnologii.
Anii '60 sunt caracterizați de dorința noilor manufacturi care produceau echipamente de microunde de a profita de perioada de expansiune economică pentru a-și mări capitalul. Aceste noi fabrici nu dețineau însă experiența tehnică și serviciile post-vânzare care să asigure calitatea cerută de consumatori.
După eșecul mai multor astfel de încercări, aceste tendințe au fost inversate în anii '70, fiind depuse eforturi în vederea formării unor echipe de specialiști cu vaste cunoștințe în domeniul ingineriei și care să asigure servicii de întreținere adecvate. Multe din firmele anilor '60 au dispărut, iar cele care au rămas și-au consolidat poziția. În anii '80 crește percepția publicului asupra problemei diminuării combustibilului fosil. În această perioadă, pentru a supraviețui, firmele trebuiau să investească în noi echipamente.
Atunci au realizat producătorii din domeniul echipamentelor cu microunde că trebuiau să profite de oportunitățile apărute, conștientizând în același timp faptul că sursele convenționale de energie erau tot mai mici. Așadar vor apare aplicațiile cu microunde eficiente, cum ar fi cele din industria cauciucului și alimentară.
La o privire generală, viitorul tehnologiilor cu microunde este greu de precizat deoarece numeroase țări au la dispoziție variate surse de energie și diferite politici energetice la nivel guvernamental. Anumite țări, care nu dispun de mari resurse de petrol, dar produc energie folosind hidrocentrale și surse nucleare, vor încerca să folosească energia electrică, oferind noi oportunități în domeniul utilizării tehnologiei microundelor. Cu toate acestea, în marile state ce dețin zăcăminte bogate de petrol, pătrunderea tehnologiilor de microunde se va realiza foarte lent.
5.2. Scurt istoric
Problema apărută în ultimele trei decenii era informarea privind folosirea și producerea echipamentului cu microunde, iar pe de altă parte nu erau înțelese principiile de bază care stau la baza funcționării tehnologiei microundelor. Numai o convergență între cele două domenii poate duce la obținerea unor succese. Ultimul deceniu a adus unele realizări în domeniul microundelor. Oricum de o importanță aparte pentru acest domeniu sunt oscilațiile costului energiei convenționale. În ultimele decenii, a devenit evidentă necesitatea cooperării între utilizatorul și producătorul echipamentului de microunde. Adesea, producătorul echipamentului are puține cunoștințe legate de procesul industrial implicat, în timp ce utilizatorul nu înțelege principiile de bază ale încălzirii cu microunde. Doar convergența celor două interese poate duce la obținerea unor succese.
Ultimele decenii au adus echipamente de microunde mai performante. De asemenea, în această perioadă utilizatorii au început să ia în considerare costul energiei utilizate în procesul respectiv, întrucât acest element a început să fie deosebit de important în cadrul investiție.
În producerea echipamentului cu microunde, experiența trebuie să meargă dincolo de tehnologia cu microunde, în termodinamica fluxului de căldură și a transferului de masă. Lipsa cooperării utilizator-producător a împiedicat realizarea a multor aplicații și este fără îndoială singurul motiv pentru adoptarea lentă a proceselor cu microunde în industrie.
Printre alții, Asinder a întocmit în 1974 o listă a unor motive care au dus la eșecul primelor instalații:
problemele tehnice ale echipamentelor au generat multe deziluzii;
îmbunătățirile instalațiilor convenționale nu au fost bine monitorizate;
nu s-a făcut o analiză economică, așa că din punct de vedere economic soluția microundelor a devenit neviabilă;
conservatorismul existent în procesul industrial a împiedicat schimbarea propusă.
Privind din punct de vedere critic ingredientele necesare succesului aplicării microundelor, Bedrosian (1973) i-a sfătuit pe producătorii de echipamente să se gândească bine la avantajele folosirii microundelor pentru a propune soluții înainte de a începe munca experimentală. De o mare importanță este definirea precisă a procesului, care trebuie făcută de către utilizator. Ca urmare a acestei definiri, următoarea întrebare care trebuie pusă este ce avantaje oferă în plus energia microundelor față de avantajele obținute prin îmbunătățirea echipamentului convențional. O analiză corectă a costurilor trebuie făcută în prima parte a investigațiilor și acestea trebuie comparate cu costurile cele mai mici ale energiei convenționale. În final, trebuie realizat un plan detaliat și o analiză pentru cel care construiește echipamentul și pentru cel care îl folosește.
Cele mai mari avantaje ale energiei microundelor față de tehnologia convențională au fost foarte bine evidențiate de către Perkin (1979):
uscarea mai eficientă prin scăderea perioadei de uscare, reducându-se astfel costurile de producție;
reducerea timpului de uscare, ceea ce permite creșterea puterii de penetrare în materialul încălzit;
sistemul este mult mai compact decât sistemul convențional;
energia este transferată într-un mod mai curat (fără poluare);
afânarea unor materiale ca tutunul, produsele de patiserie și alimentele prin presiune internă;
absorbția energiei în mod selectiv de către materialele cu pierderi și uniformizarea materialelor fibroase;
transferul de căldură este independent de curentul de aer, iar transferul de masă depinde din ce în ce mai puțin de curentul de aer pe măsură ce temperatura solidelor crește;
h) energia se disipă repede în tot volumul materialului;
i) evitarea uscării excesive;
j) substituirea unui material costisitor cu unul mai ieftin, ca în cazul coacerii pâinii, aceasta reducând costurile materialelor;
k) un cost relativ scăzut al întreținerii.
La toate acestea trebuie adăugate avantajele importante ale proceselor în vid și sub presiune.
5.3. Aspecte economice privind aplicarea energiei microundelor în industrie
5.3.1. Introducere
Procesele legate de producerea cauciucului (vulcanizare), decongelarea cărnii, uscarea semințelor, pastelor făinoase, a legumelor și a alimentelor în general, coacerea puilor și a pâinii, a gogoșilor (prăjiturilor) au așezat tehnica microundelor în drepturile sale. Fiecare din aceste ramuri exprimă avantajele unice ale microundelor față de tehnicile convenționale echivalente.
Echipamentul cu microunde de înaltă frecvență trebuie chiar și în aceste condiții să fie atent verificat înainte de a fi instalat în industrie. Mai mult, considerând eficiența transformării petrolului în electricitate ca fiind de 30% și a electricității în căldură de 65%, eficiența petrolului ajunge cam la 20%. Multe procedee convenționale de uscare necesită instalații costisitoare, cu eficiență redusă.
Procesele cu microunde oferă mari avantaje față de metodele convenționale. Căldura poate fi repede obținută în volumul materialului, rezultând viteze de încălzire mai mari sau îndepărtarea umidității, toate acestea ducând la optimizarea procesului de uscare. Un sistem convențional de uscare poate deveni neeficient în stadiul final, așa cum arată figura 5.1, care prezintă calitatea sistemului căruia îi este necesară mai mult de jumătate din lungimea uscătorului pentru a reduce umiditatea de la M2 la M3.
Figura 5.1. Evaporarea umidității într-un uscător convențional
În această fază finală se justifică din punct de vedere economic substituirea tehnicilor convenționale cu uscarea cu microunde, rezultând o creștere a randamentului cu câteva procente.
Înainte de a introduce sistemul microundelor ca parte integrantă a procesului complet, este necesară analiza din punct de vedere economic. În continuare vom examina pe scurt două din aspectele economice:
economisirea de energie;
creșterea volumului de material procesat
ca două puncte de plecare în studiul eficienței microundelor.
5.3.2. Economisirea energiei
Justificarea cumpărării unităților de microunde pentru a realiza economisirea energiei se bazează pe faptul că multe din procesele convenționale de căldură sunt ineficiente, determinând înlocuirea parțială sau în totalitate a echipamentului cu unități de microunde, mult mai eficiente, al căror cost (deși ridicat) se amortizează rapid în numai câțiva ani de utilizare (prin economie de energie). Figura 5.2.b. prezintă un caz tipic al unui proces continuu de uscare, în care echipamentul de înaltă frecvență usucă și ultimele surse de apă.
Dacă notăm costurile de producție pe oră la uscarea cu microunde cu gmw și cu gcon costurile uscării convenționale, putem egala economia de energie în yn ani cu costurile de instalare, obținând relația (5.1):
(gcon-gmw )6000yn=giPsc-c (5.1)
unde: gi – costul de capital al uscării prin microunde
psc – sursa de energie
c – orice capital recuperabil, corespunzător reutilizării echipamentului convențional
6000 – numărul de ore de funcționare într-un an.
a
b
Figura 5.2. Uscarea în ultima fază cu microunde: a – echipament convențional; b – echipament mixt
Puterea teoretică pth, necesară pentru a usca și ultimele particule de apă (10% umiditate), poate fi calculată prin relația (5.2):
(5.2)
unde:
– masa materialului folosit în procesul de uscare exprimat în kg/s
– fracțiunea de umiditate conținută pe baza uscată sau fracțiunea de umiditate remanentă
cp – căldura specifică (J/kg·°C)
Lh – căldura latentă (J/kg)
Puterea unității de microunde psc și pn și puterea medie de electricitate o putem găsi din expresia:
sau
unde u și g sunt randamentul utilizării microundelor și randamentul rețelei electrice față de microunde. Costurile de instalare a uscătorului cu microunde gmw sunt date de relația gopn, unde g0 este unitatea de electricitate exprimată în p/kwh.
Substituind ecuația (5.1), care conține numărul de ani, obținem o perioadă de recuperare a costurilor de 2-4 ani.
5.3.3. Economisirea energiei: Efectele sinergetice ale microundelor și a curenților de aer cald
În plus față de uniformizarea excelentă a umidității și a proprietăților de încălzire uniforme, uscarea cu microunde în combinație cu uscarea convențională cu aer cald asigură un efect sinergetic superior care se pare că este foarte atrăgător din punct de vedere economic [A1, A2]. Acest efect devine evident mai ales în timpul procesării cu microunde a materialelor neomogene cum ar fi semințele umede cu capacitate capilară și în volum de a reține umiditatea. Nimic nu promovează mai mult eficiența uscării cu microunde decât trecerea apei din material în mediul înconjurător fără a se ajunge la punctul de fierbere și la evaporare. Astfel, uscarea cu microunde, care este asociată cu îndepărtarea apei dintr-un material în limitele conținutului de umiditate este legată de fenomenul de deshidratare mai mult decât de evaporare și poate fi utilizat în mod avantajos în combinație cu diferite surse de energie cum ar fi aerul cald sau energia cu infraroșii. Procesul are loc pentru o frecvență de operare care este egală cu 2,45 GHz.
5.3.3.1. Probleme specifice privind uscarea semințelor
Există diverse tehnologii pentru uscarea materialului: uscarea cu aer, cu abur, uscarea în cuptor, la temperaturi ridicate, uscarea în vacuum, cu infraroșii și prin diferite combinații între tehnologiile amintite. În prezent se aplică cele mai sofisticate metode de uscare cu microunde și unde de frecvență radio care produc temperaturi mai mari în interiorul materialului decât la suprafața acestuia.
Uscarea convențională
Atâta timp cât există apă în interiorul materialului există un gradient de umiditate. Magnitudinea acestuia poate fi estimată aproximativ după cum urmează [A3]:
unde ui este conținutul de umiditate din interiorul materialului, uhe este conținutul de umiditate corespunzător mediului înconjurător în concordanță cu echilibrul higroscopic iar s este grosimea materialului.
Rata de uscare este direct proporțională cu coeficientul ei. În plus, cursul uscării convenționale depinde de temperatură, de umiditatea relativă și de viteza circulării aerului.
Când se aplică aer cald/abur asupra semințelor crude și foarte umede, apa din material se evaporă sub influența temperaturii aburului cald. Pe de altă parte, materialul uscat absoarbe umiditatea din abur. Problema este complicată datorită fenomenului de condensare. În prima fază a uscării convenționale, apa liberă, care există în cavitățile celulei, este îndepărtată și în cele din urmă se atinge punctul de saturație al fibrelor. Când umiditatea este de 25 – 30% (în funcție de tipul de material), se atinge punctul de saturație. Prin urmare cavitățile nu conțin apă dar fibrele sunt însă saturate cu apă [A2]. Când s-a atins valoarea umidității la echilibru, faza a doua a uscării se mută de la suprafață spre interior. Rata de uscare la această fază este o funcție liniară a rădăcinii pătrate a timpului care indică rata de uscare controlată de transferul de căldură prin material. În timpul uscării convenționale există două mecanisme care acționează în contradicție – gradientul termic (transferul căldurii) și gradientul de umiditate (transferul de masă). Acest fenomen determină de multe ori un strat de suprafață uscat care se comportă ca un izolator termic și care limitează transmisia de căldură și impactul capilar, deci transferul de căldură și transferul de umiditate sunt factorii care limitează uscarea în acest proces [A3].
Uscarea cu microunde
Caracteristicile distincte ale uscării cu microunde sunt:
– Crearea unei mișcări a umidității produse de presiune, unde apa va fi îndepărtată cu ajutorul aerului cald. Evaporarea internă poate genera o presiune importantă depinzând de rezistența materialului solid a materialului la transportul de apă sau vapor. Acest curent este un mecanism diferit de difuzie; nu depinde de concentrația de umiditate, și de aceea nu poate fi descris de ecuația de difuzie [A4]. Curentul de presiune rezultat devine un mecanism de transport al umidității interne și al căldurii.
– Producerea unui gradient termic care operează din interiorul produsului care suportă împingerea apei către suprafață. În interiorul materialului se ajunge la cea mai ridicată temperatură iar la părțile exterioare la cea mai scăzută.
Asemenea caracteristici sunt contrare celor produse de uscarea convențională normală. Energia cu microunde afectează întreg volumul materialului și datorită marilor diferențe ale tangentei pierderii dielectrice aceasta este absorbită în marea majoritate de apă. Deoarece ε’ și ε’’ descresc cu temperatura, procesul de încălzire este stabil. Absorbția descrește odată cu creșterea temperaturii iar adâncimea de pătrundere crește, astfel că apa este îndepărtată din straturile din miezul semințelor.
Uscarea hibridă
În prezent, mai multe grupuri de cercetători au demonstrat că uscarea hibridă este cea mai flexibilă și mai economică. Dar articolele științifice cuprindeau date ce se contraziceau și fraze contradictorii în ceea ce privește aplicarea combinată a uscării cu microunde și convențională în industrie. Unele dintre acestea sugerează că este mai convenabil să se utilizeze uscarea convențională [A5], în timp ce altele propun aplicarea simultană a două tehnologii [A2]. Un alt grup aplică cu succes sistemul cu vacuum [A6].
Scopul nostru este de a afla o combinație potrivită a energiei aplicate și conținuturi de umiditate pentru care materialul poate fi uscat fără a afecta structura acesteia. Ca măsură de eficientizare, s-a selectat cantitatea de energia absorbită de material necesară pentru evaporare. Uscătorul cu microunde este echipat cu magnetroane răcite cu aer, iar aerul pentru răcire încălzit a fost introdus în cameră pentru a absorbi umiditatea și scos din cavitate printr-un sistem de ventilatoare.
5.3.3.2. Îndepărtarea eficientă a apei libere
Experimentele au demonstrat că uscarea cu microunde a materialului este mai eficientă în îndepărtarea umidității decât uscarea prin evaporare clasică a acestei cantități de umiditate.
Eficiența procesului (energia cerută de evaporare pentru energia absorbită) poate trece de 100% (figurile 5.3. și 5.4.). Figura 5.3. ne dă o idee referitoare la energia maximă care ar trebui să fie aplicată semințelor pentru a îndepărta în mod eficient apa liberă fără a afecta integritatea boabelor.
Figura 5.3. Eficiența deshidratării cu microunde
Figura 5.4. demonstrează că există o variantă optimă când uscarea cu microunde este foarte eficientă. Există un număr de posibile explicații pentru această sinergie a fenomenului convențional și de încălzire cu microunde.
– efectul gradientului de presiune și „forța către suprafață” (umiditatea este împinsă de microunde către suprafață)
– gradientului invers al temperaturii
– fenomenul de difuzie a apei (fluxul umidității crește cu gradientul de creștere al conținutul de umiditate)
– efectul de evaporare la temperatură scăzută (uscarea apare deja la temperaturi relativ scăzute suficiente pentru evaporare)
– efectul capilar (apa liberă din material migrează către suprafață datorită forțelor capilare)
Figura 5.4. Eficiența deshidratării prin uscarea cu microunde în funcție de timp
Astfel, uscarea eficientă a materialului cu microunde este legată de îndepărtarea apei libere și acest proces de pre-uscare poate să îmbunătățească în mod substanțial rata de uscare fără a afecta calitatea materialului. Un model de uscare bine conceput nu irosește energie pentru distrugerea structurii materialului și scade conținutul de umiditate în mod semnificativ și economic.
5.3.3.3. Concluzii
S-a arătat că procesul de pre-uscare cu microunde combinat cu aerul cald pentru îndepărtarea apei de suprafață a îmbunătățit eficiența procesului de uscare. Programul procesării (puterea aplicată și perioadă de expunere) trebuie analizat în mod atent pentru a împiedica presiunea din interior să distrugă structura materialului prin aplicarea celui mai scurt timp de uscare posibil.
5.3.4. Pot cuptoarele cu microunde să economisească cu adevărat energie?
Prin dezvoltarea de cuptoare cu microunde industriale, s-au măsurat și comparat consumurile de energie pentru sistemele convenționale (tradiționale). Carcasele cuptoarelor consumă aproape 95% din întreaga energie atât la cuptoarele tradiționale cât și în cele cu microunde. Cu toate acestea, cuptoarele cu microunde au nevoie de doar ½ – 1/5 energii/greutatea specifică a materialului. De fapt viteza uscării cu microunde este cea care este răspunzătoare de economisirea de energie.
Deoarece materialele procesate absorb microundele în mod selectiv și eficient, s-a crezut că eficiența cuptoarelor cu microunde ar trebui să fie mai mare decât la cuptoarele tradiționale cu încălzire externă. În acest studiu s-au investigat consumurile de energie a cuptoarelor cu microunde și s-au comparat cu cele ale cuptoarelor convenționale cu un volum interior identic și cu aceeași capacitate de procesare de material.
Odată ce microundele sunt convertite în energie termică, în interiorul cuptorului căldura se propagă în întregul sistem în funcție de gradienții de temperatură prin procese convective, conductive și de radiație. Înmagazinarea energiei și curentul energiei determină eficiența per ansamblu a sistemului. Balanța energetică a fost estimată prin măsurarea distribuției temperaturii și absorbției microundelor.
Este nevoie doar de o mică parte procentuală a energiei pentru a încălzi materialul din cuptor atât pentru cuptoarele tradiționale cât și pentru cele cu microunde. Restul de căldură încălzesc carcasele cuptoarelor și se pierde către exteriorul sistemului. Asta înseamnă că încălzirea selectivă a materialului de uscat prin microunde nu îmbunătățește eficiența per ansamblu. Cu toate acestea, cuptoarele cu microunde consumă numai ½ – 1/5 energie per greutatea specifică. Asta din cauză că reduce timpul de procesare cu ½ – 1/5. De fapt, viteza uscării cu microunde este cea care face diferența în economisirea de energie.
5.3.4.1. Structura cuptorului cu microunde
Figura 5.5 prezintă cuptorul cu microunde cu sistem cu barieră izotermică. Izolatorul izotermic este construit în camera metalică. Dispozitivele de ghidare a undelor, pentru care se aplică magnetroane de 2,45 GHz, se deschid direct către camera metalică. Ventilatoare de metal cu diametru de se rotesc cu 10 rotații/minut în camera de dispersie.
Figura 5.5. Structură de bază a cuptorului cu microunde
Izolatorul izotermic este format din mai multe straturi. Izolatorul extern construit din fibre de aluminiu și siliciu absorb microundele mult mai puțin decât materialul de uscat. Stratul din interior construit din material ceramic este încălzită cu microunde pentru echilibrul temperaturii materialului supus uscării. Condiția echilibrului termic este menținută la suprafața dintre materialele de uscat și stratul din interior. Pentru că gradientul temperaturii este zero la suprafața materialului de uscat într-un asemenea echilibru, presupunând că intensitatea câmpului electric este uniformă în timp, profilul temperaturii poate fi uniform în interiorul materialului pentru uscare. Încălzirea fără solicitări poate fi realizată prin sistemul barierei izotermice.
5.3.4.2. Măsurarea consumurilor de energie la cuptoarele cu microunde și la cuptoarele convenționale
Figura 5.5. Comparația curbelor de căldură pentru cuptoarele cu microunde și convenționale.
S-a comparat consumul de energie pentru un cuptor cu microunde care funcționează la 20kW/2,45GHz cu consumul unui cuptor convențional cu arzătoare cu propan. Ambele cuptoare au un volum identic de 0,15m3 pentru procesarea a de porțelan. Temperatura a crescut la aproape 1300ºC în 2 ore în cuptorul cu microunde. A fost nevoie de aproape 7,5 ore pentru ca temperatura în cuptorul convențional să ajungă la 1300ºC. Cuptoarele au consumat 63kWh (54000kcal) și 335kWh (1206000kcal) în cazul cu microunde și respectiv în cazul convențional. Cuptorul cu microunde a consumat doar 1/5 pentru a procesa aceeași cantitate de material.
5.3.4.3. Estimările ale bilanțului de energie
Ecuația pentru transferul de energie se scrie în felul următor
unde c, ρ, λ, T, E, ε tgδ sunt coeficienții specifici de căldură, densitate, conductivitate, căldură, temperatură, câmpul electric, microunde și respectiv factorul de pierdere al microundelor.
Distribuția de energie este estimată dând parametrii c, ρ, λ și măsurând temperaturile în părțile cuptorului și în materialul de uscat. Doar 1% și 4,3% din energia totală este utilizată pentru procesare în cuptoare cu microunde și respectiv în cuptoare cu gaz.
Restul energiei este irosită în carcasa cuptorului. Pierderea de conducție, energia cu microunde și energia depozitată sunt estimate prin metoda furnizării energiei în impulsuri. Energia cu microunde este pornită și oprită periodic. Când cuptorul este gol pierderea de conducție Ppierdere poate fi calculată cρәT/әT = Ppierdere dând coeficientul de căldură specific și densitate specifică chiar după oprirea cuptorului cu microunde, Pμ = 0. Puterea absorbită Pμ este estimată prin Pμ = cρәT/әT-Ppierdere chiar după pornirea cuptorului ca în figura 5.7. Energia înmagazinată este Pμ-Ppierdere.
Figura 5.7. Înmagazinarea de energie și pierderea conductivă în pereți
Figura 5.8. Balanța de energie pentru cuptoarele cu microunde (a) și convențională (b)
În cuptoarele convenționale acestea sunt calculate prin distribuirea directă a temperatură.
Cele mai mari pierderi de energie sunt 45% în anodul magnetroanelor și 48% în gazul evacuat în cuptoarele convenționale.
Distribuția per ansamblu de energie în cuptoare este prezentată în figura 5.8. Cantitatea de energie distribuită este identică pentru cuptoarele cu microunde și pentru cuptoarele convenționale.
Doar câteva procente din energie nu joacă un rol important în economisirea energiei. Reducerea timpului de procesare, de exemplu la ¼, contribuie foarte mult la economisirea de energie. Cuptoarele cu microunde consumă numai 1/5 din energia necesară unui cuptor convențional de a procesa aceeași cantitate de material. Rapiditatea încălzirii cu microunde este cea care conduce la economisirea de energie.
5.3.5. Creșterea cantității de material procesat
O primă cerință într-un proces este creșterea cantității de material; aceasta poate fi obținută prin instalarea unei unități de înaltă frecvență la capătul unei linii de producție existente și folosirea liniei la viteze mai mari. Referitor la figura 5.9, cu privire la uscătorul convențional, presupunem că el lucrează deja la capacitatea de producție și nu poate suporta o creștere a cantității de material și, în loc să usuce până la 2%, capacitatea de uscare este până la 8%.
Unitatea de înaltă frecvență instalată trebuie deci să evaporeze și resturile de umiditate de 6%. Profiturile obținute în plus în acest sistem, să zicem 20%, în urma creșterii cantității de material, pot acoperi costurile de instalare prin amortizarea rapidă în timp, estimându-se o creștere a productivității.
De exemplu, într-un proces în care avem o creștere a cantității de material cu o viteză de 5m/minut, crescând viteza la 6m/minut, obținem 3000 kg/h, aceasta conducând la o producție anuală de 18 milioane kg, reprezentând 6000 ore de utilizare.
Întrucât costurile de exploatare a echipamentelor convenționale sunt mai mici decât cele ale echipamentelor de microunde pentru aceeași etapă a procesului, trebuie să existe anumite caracteristici speciale, unice ale produsului încălzit cu ajutorul microundelor care să compenseze cheltuielile suplimentare.
De exemplu, pâinea coaptă cu energia microundelor este mai viabilă din punct de vedere economic, deoarece folosește materii prime mai ieftine, iar economia realizată justifică cheltuielile pentru achiziționarea echipamentului.
Un alt aspect important în luarea unei decizii privind utilizarea microundelor îl reprezintă spațiul existent în fabrică pentru noul echipament. Echipamentele convenționale sunt mai mari decât cele cu microunde, necesitând spații extinse. Spațiile mai mici necesare noului sistem cu microunde pot justifica cumpărarea echipamentelor de microunde.
Adesea instalațiile convenționale de căldură au un nivel scăzut de eficiență datorită scăderii vitezei de uscare. în cazul în care se fac pauze, repunerea în funcțiune necesită mult timp. Răspunsul lent la adaptarea în timp real a procesului determină ineficiența acestuia, așa cum se întâmplă și în cazul funcționării cu o cantitate de material diferită de cea menționată în proiect. În aceste cazuri, răspunsul rapid, caracteristicile încălzirii volumetrice și încălzirea rapidă a unei instalații de microunde pot realiza economii ale costului de producție.
Urmărind liniile generale ale aplicațiilor cu microunde, fiecare are meritele sale și poate fi examinată cu o mai mare atenție, luând în considerare și alți factori ca: prețul petrolului, concepția managerială și forța de muncă a fiecărei firme.
Echipamentele convenționale sunt mai mari decât cele cu microunde, rămânând spații nefolosite. Adesea, instalațiile convenționale de căldură au un nivel scăzut de eficiență în cazul creșterii timpului de uscare sau în cazul menținerii temperaturii constante de funcționare în timpul pauzelor necesitând un proces dificil și lung de repunere în funcțiune. Slabe încercări de îmbunătățire a acestei situații s-au făcut acționând asupra materialului utilizat, modificând-se substanțial față de punctul de plecare inițial.
Figura 5.9. Creșterea randamentului cu ajutorul energiei microundelor
a – proces convențional; b – proces combinativ; c – curba de uscare
În acest caz, o soluție rapidă prin folosirea unei călduri volumetrice caracteristice și a unei instalații de microunde ce se încălzește rapid pot micșora substanțial costul de producție la fel în domeniul de tratare a materialelor sensibile sau a intensității de uscare a acestor materiale este potrivit să folosim tehnica radiațiilor în ultraviolet sau infraroșu pentru că cel mai mic nivel al costurilor pot fi comparate cu orice frecvență radio sau cu microunde, luând în considerare tehnicile moderne alternative sau alte tehnici ale energiei electrice, folosind o frecvență de 50 Hz, energia lor costă mai puțin în cazul procesării cu infraroșu și ultraviolete decât în cazul convențional. Este astfel practic utilizarea tehnicii de înaltă frecvență.
Urmărind liniile generale ale aplicațiilor cu microunde, fiecare are avantajele sale și pot fi examinate cu o mai mare atenție, luând în considerare și alți factori ca: prețul petrolului, costul forței de lucru și calitatea mediului înconjurător.
5.4. Aspecte de viitor
Factorul primordial care determină viitorul industriei microundelor pe piața mondială este starea economiei mondiale, dominată de prețul petrolului și al derivaților acestuia.
În tehnologia microundelor, tendința este spre echipamentele cu densitate mare de putere, pentru a instala definitiv dominația sistemelor de înaltă frecvență asupra celor de joasă frecvență. Aceasta are un rol important mai ales în industria alimentară. Dezvoltarea pieței microundelor este legată de creșterea gradului de inventivitate a inginerilor de proces și de apariția nevoii de utilizare a acestei tehnologii în obținerea de noi produse. În mod evident se poate realiza în viitor un număr mai mare de variante de combinare a microundelor cu sistemele convenționale, dar aceasta reprezintă o povară pentru fabricanții echipamentului de microunde prin faptul că instalațiile de procesare implică mai multe aparate care nu funcționează în domeniul microundelor.
Întregul potențial al microundelor, ca instrument de procesare în industrie, a fost deja realizat, făcându-se simțită o tendință generală pentru o aparatură tot mai sofisticată, automată și mai bine controlată.
Sistemele industriale de microunde vor fi acționate de către microprocesoare, iar măsurarea parametrilor se va face cu traductoare. Privind mai departe spre viitor, combinarea microundelor cu domeniul automaticii oferă oportunități unice care pot fi aplicate în practică în beneficiul industriei, dacă oamenii de știință și inginerii sunt pregătiți să accepte provocarea.
CONCLUZII
USCAREA MIXTĂ MICROUNDE-AER CALD A SEMINȚELOR DEPOZITATE
Uscarea semințelor agricole păstrează calitatea acestora, asigurând condițiile optime de păstrare. În industria agricolă tendința este de a utiliza instalații de uscare cu capacitate ridicată la un preț cât mai mic menținând calitatea produselor la un nivel superior. Uscătoarele convenționale convective cu jet de aer cald sunt tehnic bine concepute, fiind des utilizate în agricultură. Pentru îmbunătățirea procesului de uscare clasic, care are limitele lui, există posibilitatea optimizării uscării utilizând un proces mixt ce combină uscarea cu microunde/aer cald atunci când se urmăresc și sunt adaptate condițiile de uscare.
Păstrarea în condiții optime a semințelor agricole este o problemă importantă în industria agricolă datorită pierderilor mari după recoltare. Deoarece producțiile agricole sunt din ce în ce mai mult utilizate în diferite alte ramuri industriale (energie, medicină etc.) adaptarea tehnicilor de uscare a căpătat o importanță deosebită.
Nu în ultimul rând, condițiile de uscare prin convecție rămân invariabile în timpul procesului, neavând avantajele sistematice ale uscării adaptate la proprietățile caracteristice de uscare.
Utilizarea microundelor este o posibilitate fundamental diferită de îmbunătățire a transferului de energie în semințele supuse uscării, accelerând astfel procesul de reducere a umidității din produs. Fenomenul fizic utilizat în această tehnologie este conversia directă a energiei în căldură în moleculele de apă.
Pornind de la considerațiile teoretice și testele de uscare realizate pe felii de cartofi, Lücke a determinat faptul că pentru a avea o uscare optimă microunde (radiație)/aer cald (convecție) trebuie ca energia generată să fie adaptată atât din punct de vedere al aspectelor tehnologice de proiectare cât și în cea ce privește profilul uscării.
Uscarea mixtă microunde/aer cald
Culturile agricole pot tolera temperaturi ridicate ale aerului fierbinte în prima etapă a procesului de uscare. Această toleranță este limitată de temperatura la care germinația este afectată. Atunci când raportul dintre căldura generată și cantitatea de apă extrasă din semințe nu este unitar, poate să apară deteriorarea și supraîncălzirea semințelor. În contrast cu încălzirea prin convecție, încălzirea adițională cu microunde determină evaporarea exact în regiunile din bob cu umiditate ridicată, adică o încălzire direct în miezul seminței. Dacă aceste două tehnici sunt combinate, permeabilitatea straturilor de suprafață și a cojii semințelor determină o capacitate mărită de difuzie pe tot parcursul procesului de uscare.
Deplasarea straturilor de semințe poate fi adaptată în funcție de modul de umplere a uscătorului: straturi fixe, cu bandă transportoare, cu malaxor sau cu sisteme mixte de fluidizare a straturilor.
Pentru adaptarea energiei și a parametrilor de ieșire în timpul operației de uscare trebuie înregistrate următoarele date:
greutatea probei la începutul și sfârșitul uscării
temperatura, conținutul de umiditate și viteza jetului de aer la intrarea și ieșirea din uscător
temperatura semințelor
diferența de presiune
energia aerului cald
energia microundelor
energia necesară pentru transportul aerului în procesul de uscare
perioada de funcționare a agitatorului de moduri
De exemplu (M. Böckelmann, W. Lücke și R.J. Weimar) uscarea clasică prin convecție necesită 210 minute pentru a reduce conținutul de umiditate al semințelor de porumb de la 29% la cea dorită de 14%. Consumul de energie este de 1,98 kWh/kg de apă extrasă. Conductivitatea termică în boabele cu un conținut de umiditatea de 29% este mai mică decât în cazul boabelor cu un conținut de umiditate de 35% ceea ce determină un consum mai mare de energie în acest caz.
În cazul uscării mixte microunde/aer cald extragerea aceleași cantități de apă necesită un timp de uscare de 135 minute. Energia specifică necesară de asemenea descrește considerabil la 1,25 kWh/kg de apă. La uscarea mixtă energia microundelor a fost utilizată la 75 de minute după uscarea clasică cu jet de aer fierbinte. Procesul de uscare este mult îmbunătățit, cantitatea de apă extrasă fiind constantă pe tot parcursul procesului.
Avantajele procesului de uscare în câmp de microunde a semințelor sunt următoarele:
uscarea în câmp de microunde a semințelor determină o scădere a timpului de uscare.
umiditatea la echilibru a semințelor în câmp de microunde crește odată cu viteza aerului dar scade odată cu creșterea energiei absorbite.
coeficientul de difuzie crește odată cu energia absorbită, dar scade odată cu creșterea vitezei aerului. Temperatura aerului de intrare nu a influențat coeficientul de difuzie.
un nivel al energiei absorbite de 0,25W/g duce la creșterea germinației peste 92% pentru semințele uscate în câmp de microunde.
timpul de uscare poate fi redus substanțial prin folosirea nivelelor de energie de microunde ridicate pentru semințe, cu costul efectelor de deteriorare a calității produsului. Limita superioară a energiei absorbite în procesul de uscare al semințelor pentru alimente și hrană furajeră este de 0,75W/g.
În concluzie, avantajele tehnologiei uscării avansate, asigurată de energia microundelor absorbită în bob, sunt: timpul de procesare mult mai scurt și consum redus de energie – fiind furnizată doar cantitatea de energie necesară extragerii apei din semințe în acel moment. Jetul de aer cald care circulă prin uscător asigură transportul apei de pe suprafața semințelor, asigurând menținerea procentului optim de umiditate atmosferică în instalație necesar uscării.
STRATEGIILE DE TRATARE A DĂUNĂTORILOR ȘI FACTORILOR MICOTICI DEPOZITATE
Odată cu creșterea preocupărilor consumatorilor privind pericolele potențiale asupra sănătății și mediului înconjurător dat de pesticide, la fel ca și rezistența insectelor și exterminarea acestora prin metode de control non-chimice, vor deveni extrem de importante în viitor ca strategii în managementul dăunătorilor și a factorilor patogeni. Deși este puțin probabil că aceste procedee să fie introduse peste noapte, totuși există posibilitatea integrării proceselor care utilizează temperaturi extreme în practicile curente de tratament chimic. Tehnologiile bazate pe diferențe mari de temperatură pot avea aplicații în diferite procese de stocare, manipulare și tratare a produselor agricole depozitate fiind posibilă combinarea cu tehnologii atermice. De exemplu, semințele din câmp pot fi dezinfectate cu ajutorul câmpului electric și a microundelor prin straturi fluidizate. Semințele tratate, calde, sunt răcite cu ajutorul jetului de aer rece pentru a preveni dezvoltarea insectelor în volumul masei de semințe depozitate. Semințele pot fi procesate de asemenea într-o instalație de dezinsecție cu dioxid de carbon sau sterilizate la temperaturi înalte.
Din fericire insectele si mucegaiurile sunt sensibile la schimbările de temperatură, astfel că acest lucru este esențial în industria alimentelor.
Expunerea la temperaturi cu numai mai ridicate decât valoarea optimă are ca rezultat încetinirea sau stoparea activității insectelor, în funcție de specii, iar în unele cazuri fiind capabilă să cauzeze moartea lor. Expunerea la temperaturi între 42 ÷ pentru scurte perioade de timp (de la câteva secunde până la câteva ore) pot produce în general o mortalitate de 90% a insectelor. Capacitatea unei insecte de a supraviețui la o temperatură ridicată depinde de mai mulți factori cum ar fi: umiditatea relativă, timpul de expunere, specia și stadiul de dezvoltare al dăunătorului (Howe 1965, Fields 1992).
În urma analizei literaturii de specialitate, cercetările privind tehnologiile bazate pe tratarea termică adecvată în controlul insectelor și a ciupercilor (mucegaiurilor) pot fi trase următoarele concluzii:
câmpul electric la frecvențe cuprinse în gama de frecvențe de 10÷ 100 MHz este eficient când este utilizat în încălzirea dielectrică a insectelor aflate în semințele depozitate. Alte aplicații a câmpurilor electromagnetice, ca de exemplu fenomenele de atracție/respingere și reducerea forțată a reproducției care au loc datorită efectelor atermice, au o perspectivă limitată de aplicabilitate.
microundele, cuprinse în gama de frecvențe de 2.45 ÷ 10.6 GHz necesită o temperatură mai mare de procesare a grăunțelor decât temperatura necesară pentru frecvența cuprinsă între 11 ÷ 90 MHz pentru o distrugere completă a dăunătorilor.
temperaturile ridicate aplicate în strat fluidizat de semințe pot distruge foarte repede insectele precum și mucegaiurile, dar se indică și răcirea semințelor pentru a nu distruge calitatea acestora și pentru a încetini procesul de reinfestare.
Conform literaturii de specialitate, se remarcă următoarele recomandări privind viitoarele cercetări din domeniu:
pot fi studiate efectele pe termen lung la expunerea în câmp electric asupra insectelor. Aceasta va permite determinarea prezenței sau absenței efectelor atermice. De asemenea poate fi examinată abilitatea insectelor de a detecta câmpul electric și de a reacționa la el. Distrugerea insectelor prin intermediul încălzirii dielectrice poate avea un preț de cost relativ mare când se lucrează cu cantități mari. Nu au fost încă determinate proprietățile dielectrice pentru varietatea mare de insecte existente în produsele agricole depozitate.
examinând sterilizarea la temperaturi înalte și tehnologia straturilor fluidizate se pot determina cele mai eficiente căi și strategii de management a bolilor și dăunătorilor. Efectul temperaturilor înalte asupra produselor și echipamentelor trebuiesc cunoscute pentru a putea aprecia alte potențiale costuri datorate pierderilor de producție sau a deprecierii instalațiilor.
Sunt foarte multe variante de procedee mixte care pot fi realizate, și care necesită cercetări suplimentare din care să rezulte care tratament și care combinație este mai bună din punct de vedere economic și eficient. Tehnicile de procesare în câmp electric și de microunde oferă o eficiență mare, suficientă pentru a acoperi creșterea de capital, costurile de mentenanță sau cererile consumatorilor de protecție a mediului înconjurător prin alternative de produse netratate chimic, care să fie o alternativă competitivă de eficiență/cost față de metodele de tratare actuale. Aspectele practice ale aplicației sunt de asemenea importante în determinarea fezabilității acestor tehnologii. De exemplu, utilizarea câmpurilor electrice pentru atragerea insectelor poate avea o eficacitate limitată datorită interferențelor cu sursele de câmp electric aflate în imediata vecinătate a instalației, cum ar fi liniile de înaltă tensiune. Efectele biologice ale câmpurilor electrice și magnetice nu sunt pe deplin înțelese, ceea ce poate afecta sănătatea operatorilor plasați în câmp electric sau în vecinătatea echipamentului de microunde.
Aplicațiile ce utilizează controlul continuu, cum ar fi aerisirea în mediul ambiant și aerisirea la rece, pot fi ușor combinate cu procedee rapide de dezinsecție și dezinfecție fără reziduuri prin tehnologii ce utilizează câmpul electric și energia microundelor și prin diferite tratamente termice, într-un program integrat de management al dăunătorilor și factorilor patogeni.
Percepția publică este posibil să fie cel mai important factor în determinarea diferitelor valori ale diferitelor aplicații. De exemplu, tehnologia microundelor a fost acceptată ușor de populație și va fi probabil ușor să devină o alternativă sigură a procesării chimice. Oricum noile tehnologii sunt descoperite și dezvoltate astfel că populației îi va fi mai ușor să le accepte, ținând seama de eficacitate și de costurile economice.
4.2. Caracteristicile de uscare ale semințelor agricole expuse în câmp de microunde
4.2.1. Caracteristicile uscării
Pentru a determina caracteristicile uscării, sunt monitorizați parametrii aerului (temperatura și viteza) și ai grăunțelor (conținutul inițial de umiditate) precum și energia microundelor. Datele sunt culese la intervale de câte un minut pentru a fi studiate caracteristicile de uscare a semințelor în câmp de microunde.
Efectele puterii de microunde
Efectele microundelor asupra caracteristicilor de uscare au fost studiate în următoarele moduri:
operare la putere de microunde emisă constant;
operare la putere de microunde pulsată;
operare la putere de microunde variabilă.
Operare cu microunde emise constant
Puterea de microunde absorbită a fost menținută constantă și a fost aplicată în mod continuu asupra probei de semințe umede pe întregul interval de uscare. Studiul s-a desfășurat în două faze. Mai întâi s-au studiat efectele microundelor și umidității inițiale asupra caracteristicilor de uscare la temperatura aerului de și viteza aerului de 0,5 m/s. Planul experimental este dat în tabelul 4.1.
Tabelul 4.1. Planul experimental pentru studiul efectelor umidității inițiale și puterii de microunde asupra caracteristicilor de uscare a porumbului.
În a doua fază, s-a selectat porumb cu conținutul inițial de umiditate de 48 ± 3% și s-au studiat efectele temperaturii și vitezei aerului și ale puterii de microunde asupra caracteristicilor de uscare. Detaliile experimentale sunt arătate în tabelul 4.2.
Tabelul 4.2. Planul experimental de studiu pentru efectele temperaturii și vitezei aerului și ale puterii de microunde asupra caracteristicilor de uscare.
Operare cu microunde emise în pulsuri
Pentru uscare s-a folosit un nivel constant al puterii absorbite, dar emisia de microunde a fost activată și întreruptă la intervale regulate de timp. A fost ales porumb cu conținutul inițial de umiditate 51 ± 1,5%, prin care a fost suflat aer cu viteza de 0,5 m/s și temperaturi de 30, 35 și . Nivelurile de putere au fost de 0,50 și 0,75 W/g. Combinațiile au fost:
emisia de microunde activată 5 min și întreruptă 5 min;
emisia de microunde activată 15 min și întreruptă 15 min;
emisia de microunde activată 5 min și întreruptă 15 min.
Operare cu microunde cu putere variabilă
S-au utilizat niveluri de putere absorbită mai mari pe un interval fix de timp la început, urmate de niveluri de putere mai mici pe restul intervalului de uscare. A fost ales porumb cu conținut inițial de umiditate 47,5 ± 0,5%, prin care a fost suflat aer cu temperatura de și viteza de 0,5 m/s. Combinațiile utilizate sunt ilustrate în tabelul 4.3.
Tabelul 4.3. Operarea cu microunde de putere variabilă pentru uscarea porumbului.
4.2.2. Conținutul de umiditate la echilibru
Porumbul a fost pregătit pentru a i se aduce conținutul de umiditate la circa 22.5%. Au fost utilizate trei nivele ale puterii de microunde, adică 0,25, 0,50 și 0,75 W/gram de semințe umede. Respectiv la substanța uscată, nivelurile au fost de 0,6, 0,6 și 0,9 W/gram de semințe uscate. Prin stratul de semințe s-a suflat aer cu temperaturile de 30, 35 și cu vitezele de 0,2, 0.5 și 0,8 m/s. În plus la toate acestea, s-a mai experimentat uscarea porumbului prin suflarea de aer la și 0,5 m/s, dar fără a se porni sursa de microunde.
Conținutul de umiditate la echilibru a fost determinat prin uscarea continuă a porumbului în câmp de microunde pentru 72 ore. S-au făcut observații din 5 în 5 minute în primele 7 ore, respectiv din 15 în 15 minute pentru intervalul rămas.
Procesul de uscare în câmp de microunde constant
Cantitatea de energie absorbită de apă în semințe este fundamentată de intensitatea câmpului electric. Pentru nivele ridicate de energie cu microunde absorbită se așteaptă ca temperatura miezului seminței să fie de valoare mare, o difuzie semnificativă în masa produsului și o uscare rapidă.
Temperatura de intrare a aerului nu a avut sau a avut o influență mică asupra temperaturii miezului, timpului de uscare sau coeficientului de difuzie. Temperatura aerului la ieșire atinge sau depășește temperatura aerului la intrare. Deoarece nu poate să existe nici un transfer de căldură de la temperatura de intrare a aerului la bob, curbele de uscare nu sunt influențate de temperaturile de intrare a aerului.
Creșterea vitezei aerului pentru un anumit nivel al energiei dat, are drept rezultat scăderea temperaturii miezului (temperatura aerului la ieșire). Căldura este generată în bob când acesta este expus în câmp de microunde și generarea încălzirii interne este fixată pentru o valoare dată a energiei aplicate. Temperatura miezului în strat este de obicei mai mare decât cea de intrare a aerului, în special la nivele mai mari ale energiei. Deci pierderile de căldură din semințe în aer vor crește și răci stratul de boabe dacă viteza aerului prin strat este mărită, în timp ce nivelul energiei absorbite este menținut constant.
Presiunea vaporilor de apă și temperatura miezului din interior crește când materia este expusă la radiații în câmp de microunde (Thiebaut ș.a., 1988). Mecanismul de generare a căldurii în interiorul particulei previne cazul durificării, dar poate conduce la umflare, crăpare, decolorare și germinare redusă a bobului în funcție de nivelul energiei de microunde folosit. Este deci important de știut efectul diferitelor nivele de energie a microundelor și a caracteristicilor de intrare ale aerului asupra calității produsului. Germinarea, densitatea masei și caracteristicile fizice sunt utilizate ca și parametrii calitativi pentru semințele uscate în câmp de microunde.
Semințele agricole uscate în câmp de microunde, pentru o energie absorbită de 0,25W/g au o germinație mai mare de 92%, nefiind afectată de variația vitezei aerului. Pentru o energie a microundelor de valoare mare, atât germinarea cât și densitatea masei semințelor sunt reduse dar sunt îmbunătățite odată cu creșterea vitezei aerului.
Calitatea materiei nu prezintă variații sistematice cu temperatura de intrare a aerului.
Temperatura de intrare a aerului nu afectează comportamentul uscării, dar conținutul de umiditate al semințelor în orice moment crește odată cu mărirea vitezei aerului. În cazul utilizării unor nivele mai mari ale energiei microundelor s-a observat o reducere considerabilă a timpului de uscare. Temperaturile în interiorul stratului cresc odată cu energia, evidențiate prin temperaturi mari ale aerului la ieșire și coeficienți de difuzie rezultați mai mari. Temperatura aerului la ieșire a fost considerată ca indicator al temperaturii boabelor în strat și a fost demonstrat că în procesul de uscare a semințelor în câmp cu microunde, coeficientul de difuzie se comportă conform legii lui Arrhenius pentru temperatura aerului la ieșire. Utilizarea câmpului de microunde poate fi aplicat cu succes pentru uscarea semințelor în scopul obținerii de produse alimentare sau a furajelor. În scopul obținerii semințelor pentru cultivare (însămânțare) se recomandă ca nivelul de energie utilizat să nu depășească valoarea de 0,25W/g. De asemenea, se recomandă ca nivelele de energie cu microunde absorbite pentru uscarea semințelor la obținerea alimentelor și furajelor să nu depășească valoarea de 0,75W/g.
Uscarea în câmp de microunde pulsatoriu
În paragraful anterior s-a stabilit că nivelele mai mari ale energiei de microunde intensifică procentul de uscare, dar cresc pierderile de căldură prin trecerea aerului și produc efecte de deteriorare calitativă ale semințelor uscate. În procesul de uscare a semințelor în câmp de microunde, mișcarea umidității în miez este guvernată de procesul de difuzie. Uscarea semințelor în câmp de microunde este descrisă prin modelul difuziei implicând variația conținutului de umiditate la suprafață. Odată dezbătut mecanismul de uscare al semințelor în câmp de microunde, explorăm noi metode de optimizare a aplicațiilor de uscare a semințelor în câmp de microunde.
Pierderile de energie pentru încălzire în procesul de uscare a semințelor pot fi reduse utilizând câmpul de microunde în mod pulsatoriu. S-a sugerat că o sursă pulsatorie de producere a încălzirii poate intensifica utilizarea energiei termice precum și calitatea produselor uscate care sunt încălzite ușor iar apoi căldura internă și procentul transferului de masă controlează procentul de uscare.
Câmpul de microunde pulsatoriu este folosit pentru uscarea semințelor de către Gunasekaran (1990). S-a observat vizual o uscare mai rapidă cu calități bune ale produsului obținut prin utilizarea unor nivele ale energiei microundelor de 10 și 20W/g pentru semințele crude. Aceste nivele de energie par să fie prea mari, observându-se crăparea și decolorarea miezului pentru o energie a microundelor absorbită de 1,0W/g de semințe crude.
Temperatura de intrare a aerului nu influențează comportamentul uscării semințelor atunci când este supus unei energii de microunde constante aplicată continuu. Totuși, în timpul procesului, temperatura miezului pentru un câmp de microunde pulsatoriu trebuie să fie diferită de cazul aplicării unui câmp de microunde constant.
Estimarea consumului de energie este un pas important în evaluarea procesului de uscare a cerealelor în câmp de microunde. Instalațiile de uscare comerciale care utilizează aer cald au fost investigate detaliat cu privire la eficiența energetică în cazul uscării cerealelor (Bakker – Arkema ș.a, 1974; Hallman, 1994; Otten și Brown, 1984). Datorită inexistenței sau existenței reduse a unor instalații de uscare a cerealelor în câmp de microunde, există o lipsă în ceea ce privește aceste informații.
În instalațiile realizate la scară redusă nu este surprinzătoare existența unui consum mare de energie (Bhartia ș.a., 1973). Comparațiile cu privire la energia necesară realizării procesului de uscare al semințelor în câmp de microunde ajută la creșterea intuiției asupra performanțelor diferitelor moduri de utilizare a energiei în cadrul procesului de uscare în câmp de microundă.
Pentru un conținut similar al umidității, energia necesară uscării a fost mai mică atunci când s-au aplicat pulsuri de energie de microunde decât în cazul în care energia de microunde a fost aplicată constant pe toată durata procesului.
Timpul necesar pentru uscarea semințelor a crescut, dar durata efectivă pentru care energia de microunde a fost aplicată în mod pulsatoriu pentru aceeași limită a conținutului de umiditate a fost substanțial scăzut decât în cazul procesului cu microunde aplicat continuu. Prin procesul ce utilizează energia microundelor aplicată în mod pulsatoriu s-a obținut o reducere a pierderii de energie prin temperatura aerului de ieșire, energia necesară fiind mai mică decât în cazul în care pentru uscarea semințelor, s-a folosit un nivel de energie constant aplicat continuu.
Procesul de uscare în câmp de microunde variabil
Uscarea semințelor în câmp de microunde determină o diminuare a timpului de uscare. Rezultatele obținute în procesul de uscare în câmp de microunde aplicat constant scot în evidență faptul că temperatura bobului a crescut rapid pentru nivelele de energie de 0,50 și 0,75W/g, rezultând pierderi substanțiale de căldură prin temperatura aerului la ieșire și deteriorarea calității produsului. Pierderea energiei la nivele energetice ridicate a fost de asemenea observată. Procesul de uscare în câmp de microunde aplicat pulsatoriu determină o reducere a pierderilor de căldură prin trecerea aerului prin stratul de semințe. Energia necesară pentru uscarea semințelor a fost mai mică în procesul de uscare în câmp de microunde aplicat pulsatoriu comparativ cu cel aplicat continuu.
Nivelele înalte de energie trebuie utilizate atâta timp cât procentul de uscare este ridicat. După aceea ar trebui să se aplice o energie cu microunde cu nivel mai scăzut în perioada rămasă de timp pentru uscarea semințelor. Schimbarea energiei fie de la 0,75 sau 0,5W/g la 0,25W/g determină o creștere a timpului de uscare și de aceea a rezultat o energie necesară mai mare prin utilizarea procesului de uscare în câmp de microunde variabil.
Avantajele procesului de uscare în câmp de microunde a semințelor sunt următoarele:
1. Uscarea în câmp de microunde a semințelor determină o scădere a timpului de uscare.
2. Umiditatea la echilibru a semințelor în câmp de microunde a crescut odată cu viteza aerului dar a scăzut odată cu creșterea energiei absorbite.
3. Coeficientul de difuzie a crescut odată cu energia absorbită, dar a scăzut odată cu creșterea vitezei aerului. Temperatura aerului de intrare nu a influențat coeficientul de difuzie.
rezultat că, un nivel al energiei absorbite de 0,25W/g duce la creșterea germinației peste 92% pentru semințele uscate în câmp de microunde.
5. Timpul de uscare poate fi redus substanțial prin folosirea nivelelor de energie de microunde ridicate pentru semințe, cu costul efectelor de deteriorare a calității produsului. Limita superioară a energiei absorbite în procesul de uscare al semințelor pentru alimente și hrană furajeră este de 0,75W/g.
5. Creșterea vitezei aerului are ca rezultat creșterea pierderilor de energie prin trecerea aerului în procesul de uscare în câmp de microunde constant și energia necesară este mai mică atunci când s-a utilizat procesul de uscare în câmp de microunde pulsatoriu.
Miezul seminței nu poate fi uscat total atâta timp cât aerul din mediul înconjurător conține umiditate. Nivelul energiei de microunde absorbite de 0,25W/g semințe umede poate fi folosit în vederea uscării semințelor. Nivelul energiei pentru uscarea semințelor ca și aliment și hrană furajeră nu trebuie să depășească 0,75W/g.
Aplicatoarele trebuie proiectate și realizate specific pentru cuplarea câmpului de microunde cu cerealele pentru uscarea în așa fel încât pierderile de energie prin trecerea aerului să fie minime. O combinație a microundelor și procesului convectiv ar fi promițătoare. Instalația de uscare trebuie să conțină 2 secțiuni: câmpul de microunde care ar putea fi aplicat particulelor în secțiunea joasă și încălzirea sensibilă a aerului la ieșirea din secțiunea joasă care poate fi utilizată pentru îndepărtarea conținutului de umiditate al semințelor în secțiunea superioară. Această dispunere va crește considerabil eficiența utilizării energiei.
Aplicațiile ce utilizează o energie absorbită de 0,25W/g duc la o creștere a germinației de peste 92% a semințelor uscate în câmp de microunde. Se recomandă utilizarea unor nivele de energie mai mici de 0,25W/g în vederea îmbunătățirii valorilor germinației.
Relația de legătură între coeficientul de uscare la suprafață și conținutul de umiditate liber ar trebui să fie studiată. Ar trebui luată în considerare mărimea miezurilor și ar trebui elaborat un model mai cuprinzător care ar putea fi aplicat mai multor tipuri de cereale.
4.3. Tratarea cu temperaturi extreme a dăunătorilor integrați în produsele stocate
Insectele existente în semințele stocate în hambare, fragmente de insecte, ciupercile și micotoxinele reprezintă o problemă majoră în industria agricolă. O metodă des utilizată în prevenirea și controlul acestor factori care influențează negativ calitatea produselor agricole sunt pesticidele. Din datele de laborator prezentate în lucrări științifice de specialitate s-a subliniat faptul că insectele au opus rezistență pesticidelor, existând pericolul acumulării de reziduuri de micotoxine și pesticide. Prin urmare astăzi pesticidele nu sunt agreate în tratamentul ecologic al produselor agricole. Datorită costurilor mari de reciclare sau de concepere a unor noi clase de pesticide ecologice, precum și problemele privind mediul înconjurător au făcut ca în unele țări dezvoltate fabricarea anumitor pesticide să nu fie permisă prin lege. Totuși alternativele, preferabile fără reziduuri, pot controla efectiv infestarea semințelor fiind folosite la depozitarea și procesarea semințelor cerealiere, oleaginoase, fructelor și legumelor.
Analiza noastră se concentrează asupra posibilelor beneficii ale tratării cu temperaturi extreme de care pot beneficia producătorii semințelor, transportatorii și procesatorii care utilizează metode non-chimice pentru prevenirea și controlul insectelor și a factorilor micotici. Existența unui potențial tehnologic care poate fi luat în calcul include încălzirea dielectrică cu microunde, aerisirea, paturi fluidizate și sterilizarea la temperaturi ridicate.
Modul de acțiune efectiv, implementarea practică, limitarea, integrarea posibilă într-un depozit curent și facilitățile de tratament sunt posibile arii de cercetare, dezvoltare și inovare viitoare.
4.4. Ecosistemul semințelor
Semințele agricole depozitate sunt un sistem ecologic conceput de om, în care deteriorarea calității boabelor este un proces în desfășurare rezultat din interacțiunea variabilelor fizice, chimice, biologice. Degradările pricinuite de insecte și ciuperci au determinat pierderi economice de sute de milioane de euro în rândul producătorilor de semințe, comercianților și procesatorilor în fiecare an (Harein&Meronuck 1995). Deși calitatea la recoltare a semințelor nu poate fi îmbunătățită niciodată prin depozitarea la timp, pagubele pot fi micșorate printr-un sistem al managementului integrat de post-recoltare care combină cunoștințe tehnice inginerești, de biologie și economice.
Vor fi discutate tehnicile alternative de control a factorilor care determină calitatea produselor agricole depozitate, focalizându-se mai ales pe limitarea reproducerii și sporirii infecțiilor.
Din alternativa săracă disponibilă, temperaturile ridicate sunt probabil cele mai abordabil tratament acceptat pentru condiționarea semințelor.
Pe termen lung, aerisirea, răcirea precum și alte tehnici de modificare a temperaturii vor putea înlocui substanțele chimice ca metodă primară în controlul infecțiilor (Magstrim & Flinn 1992). Înaintea de a trata utilizările specifice ale temperaturii, este esențială o trecere în revistă a organismelor pe care intenționăm să le controlăm.
4.4.1. Dezvoltarea ciupercilor și a micotoxinelor
Prezența mucegaiurilor în semințe poate conduce la pierderea aspectului sănătos și apariția mirosului de mucegai la semințe, rezultând pierderi economice asociate cu scăderea calității semințelor. Anumite specii de Aspergillus, Fusarium și Penicillum pot produce micotoxine care pot face semințele de neutilizat în alimentație, atât la oameni cât și la animale (Wilson&Abramson 1992). Mucegaiul se dezvoltă de asemenea la temperaturi ridicate ale semințelor, putând nu doar să creeze un mediu favorabil creșterii volumului insectelor și al mucegaiului, ci și permite creșterea temperaturilor astfel încât semințele pot să se deshidrateze excesiv sau chiar să se ardă. Diferite specii de ciuperci, cresc și supraviețuiesc în diferite condiții. Aceste condiții pentru diferite specii de ciuperci sunt descrise în tabelul 4.4.
Tabelul 4.4. Cerințele referitoare la temperatura aproximativă și umiditatea relativă pentru germinarea sporilor și creșterea ciupercilor comune la semințe.
1Conținutul aproximativ de umiditate la echilibru la egal cu umiditatea relativă procentuală minimă la care ciuperca poate germina, probabil sub conținutul de umiditate la care ciuperca ar mai fi în stare să concureze cu alte ciuperci pe semințe, cu excepția A. glaucus; cea din urmă nu are un competitor real la umiditate de 72%, ocazional cu excepția lui A. restrictus.
2Circa 5% sau mai mult din populație poate germina la această umiditate relativă.
3Rareori găsit crescând pe semințele depozitate, indiferent de temperatură și umiditate.
Cu siguranță, cele mai importante specii de ciuperci sunt Aspergillus și Penicillum, ele fiind cele care deteriorează semințele depozitate, iar pentru conținutul de umiditate de aproximativ 22% și speciile Fusarium, Altenoria, Epicoccum și Mucor, pot să apară în lista de mai sus (Stroshine ș.a. 1984). Pe lângă pagubele fizice cauzate de deteriorarea semințelor, unele ciuperci pot produce micotoxine care pot reduce și mai mult calitatea semințelor.
Micotoxinele sunt substanțe toxice produse de ciuperci (mucegaiuri) care se dezvoltă în semințele (furaje sau alimentare) din câmp sau depozitate. Micotoxinele pot deteriora sănătatea atât a oamenilor cât și a animalelor.
Deși mii de mucegaiuri sunt capabile să crească în hambare, doar câteva specii de mucegaiuri produc micotoxine, dintre care le amintim pe cele mai importante: Aspergillus, Penicillum și Fusorium. Aceste micotoxine sunt aflatoxin, deoxynivalenol, zearalenone și fumonisin. Toate patru sunt asociate cu bolile apărute în câmp prin putrefacții. Oricum micotoxinele pot să apară și în depozite. Această situație este întotdeauna asociată cu uscarea neadecvată și/sau cu condițiile depozitare.
4.4.2. Insectele
Insectele din interiorul depozitelor pot cauza numeroase probleme calității și sănătății semințelor. Datorită acestui lucru au fost stabilite standarde de toleranță privind numărul insectelor găsite în interiorul alimentelor procesate. Prezența insectelor sau a fragmentelor de insecte în produsele primare agricole utilizate în industria alimentară nu corespund standardelor stabilite prin lege și nu pot fi utilizate în vederea consumului produselor specifice de către oameni.
Grăunțele crude care sunt găsite că au mai multe insecte decât prevăd standardele amintite pot fi respinse sau pot genera reduceri de preț costisitoare pentru vânzător. Oricum standardele ridicate sunt fixate de consumatori. În general aceștia au o toleranță zero pentru insecte găsite în produse agricole, iar această condiție este cea care se regăsește în general în standardele finale corespunzătoare strategiei de control a calității produselor alimentare. Din fericire insectele si mucegaiurile sunt sensibile la schimbările de temperatură, astfel că acest lucru este esențial în industria alimentelor.
Au fost definite pentru insecte și ciuperci trei zone importante de temperatură: o zonă optimă, suboptimă și letală (tabelul 4.5). Zona de temperatură optimă este acolo unde organismele se dezvoltă și se reproduc cel mai repede. Zona de temperatură suboptimă este fie deasupra, fie lângă zona optimă unde insectele și ciupercile sunt hrănite mai puțin dar tot sunt în stare de supraviețuire și reproducere.
Deși sunt inutile pentru uciderea insectelor, temperaturile suboptime sunt adecvate pentru controlul populațiilor de insecte în volumul grăunțelor stocate, reducând creșterea populației lor.
Temperaturile zonei letale sunt cele de deasupra zonei suboptime, care eventual ucide organismul.
Tabelul 4.5. Răspunsul la temperatură al insectelor din produsele depozitate
4.5. Strategii pentru utilizarea temperaturilor scăzute
Temperaturile scăzute pot micșora pagubele pe care le generează mucegaiul și insectele. Oricum temperaturile nu pot elimina infecția și nici nu pot preveni mai departe pagubele care pot avea loc. Mucegaiurile, în particular, sunt capabile să se dezvolte la temperaturi apropiate de îngheț și pot menține populația în produsele alimentare la temperaturi scăzute de până la -23ºC (Brown și Hill 1984). Din fericire, insectele au un domeniu îngust de temperaturi suboptime. În general grăunțele sunt menținute între temperaturi de 13 ÷ 20ºC, ceea ce va încetini dar nu va stopa dezvoltarea insectelor. Susceptibilitatea insectelor la temperaturi reci letale variază la diferite specii și faze de viață și deseori sunt dependente de factori ca: temperatură, sex (Edwards 1958, Williams 1954, Kawamoto ș.a. 1989) și umiditatea relativă (Nagel&Shepard 1934, Howe 1965, Stojanovic 1965, Jacob&Fleming 1986, Evans 1983, 1987b). În general speciile sunt ușor de controlat la temperatură scăzută incluzând Tribolium castaneum, T. confusum și Oryzaephilus mercator (Howe 1965, Sinha&Watters 1985) precum și Trogoderma granarium, Sitophilus granarius, Ephestia kuehniella și Plodia interpunctella care sunt cel mai greu de controlat. Durata expunerii necesară controlului diferitelor specii la o temperatură dată a fost descrisă de Fields in 1992.
Ouăle insectelor sunt cele mai sensibile la tratarea la temperaturi extreme (Watters 1966, Cline 1970, Daumal ș.a. 1974, Jacob&Fleming 1986, Johnson&Wofford 1991) care pot fi exterminate la expunere la timp de 2 săptămâni sau 9 ore la o temperatură de (Watters 1966, Mullen&Arbogast 1979). La unele specii, fie larvele fie adulții sunt fazele cele mai tolerante la temperaturi scăzute. Se pare că timpul de aclimatizare este important în dezvoltarea și supraviețuirea insectelor la temperaturi scăzute. În general, insectelor expuse la rece înainte de expunerea la temperaturi extreme le crește gradul de supraviețuire de 2 ÷ 10 ori (Fields 1992). Totuși o rată de răcire graduală poate necesita un tratament mai îndelungat pentru a obține aceeași mortalitate la o rată de răcire mai mare într-un timp scurt.
Temperatura suboptimă a fost folosită în controlul infecțiilor din volumul de grăunțe stocate. Această metodă este în special utilizată în regiunile temperate de pe glob.
Semințele cultivate în zonele temperate pot fi răcite la temperaturi de păstrare optime (sub 15ºC) imediat după recoltare. În plus, temperatura volumului de semințe poate fi redusă la o temperatură sub -20ºC (Burrell 1967, 1974).
Sunt trei moduri importante prin care se poate reduce temperatura semințelor depozitate: lopătarea, aerisirea rece și aerisirea naturală sau forțată.
Lopătarea
Grăunțele calde pot fi amestecate cu grăunțe reci pentru a menține o temperatură uniformă (Bryan&Elvidge 1977, Wilkin 1975, Muir ș.a. 1977) putându-se astfel controla unele insecte (Watters 1991). Totuși, lopătarea grăunțelor pentru controlul temperaturii produsului este costisitoare, pe lângă munca și energia necesară lopătării semințelor. De fiecare dată când grăunțele sunt mutate, calitatea are de suferit. În plus, temperatura masei de boabe nu este întotdeauna uniformă. Acest dezavantaj este eliminat atunci când acestea sunt încălzite. Punctele calde, neomogene, pot să apară atunci când insectele sau mucegaiurile s-au dezvoltat în masa semințelor, generând căldură, crescând astfel temperatura în imediata vecinătate. Temperatura înregistrată în interiorul punctelor calde a fost 42 ÷ 50ºC. Această creștere de temperatură permite dezvoltarea ciupercilor și insectelor în produsul agricol. Disiparea acestor puncte calde este importantă pentru reducerea numărului grăunțelor deteriorate.
Aerisirea în mediul ambiant
A doua metodă pentru temperaturi scăzute ale boabelor este aerisirea în mediul ambiant. Aerisirea implică folosirea de ventilatoare pentru ventilarea depozitelor de grăunțe. Acest proces ajută la menținerea grăunțelor la o temperatură uniformă de obicei, în interior, la o temperatură de câteva grade și pot controla câteodată punctele calde. Temperatura ambiantă ajută la prevenirea curenților de convecție care pot conduce la migrarea apei, formare crustelor, și formarea mucegaiului și a insectelor (Foster și McKenzie 1979).
Din păcate, abilitatea de a menține temperaturi suficient de scăzute depinde de vreme. În unele regiuni s-ar putea să nu existe suficiente zile și nopți răcoroase pentru a răci masa de semințe, în afară de regiunile nordice de pe glob unde temperaturile ajung la punctul de îngheț permițând depozitarea pe o perioadă mai lungă de timp.
Studiile elaborate au ajuns la concluzia că, deoarece temperaturile mediului ambiant nu au fost apropiate de pentru o perioadă suficient de lungă de timp, menținerea temperaturii grăunțelor în jurul valorii de a fost imposibilă prin aerisirea în mediul ambiant. Astfel, controlul insectelor și grăunțelor doar prin aerisirea în mediul ambiant nu este posibilă în unele zone geografice.
În climatul temperat, controlul grăunțelor poate încetini creșterea populațiilor de insecte prin aerisirea cu jet de aer cald rece din mediul înconjurător (Cuperus ș.a.). În perioada campaniei de recoltare de toamnă, fermierii pot folosi ventilatoare în timpul zilelor și a nopților răcoroase pentru îndepărtarea căldurii degajată de semințele proaspăt recoltate. În general, răcirea boabelor la temperaturi sub previne creșterea și dezvoltarea populațiilor de insecte până la venirea primăverii. Totuși, semințele stocate în climatul tropical sau temperat care fie au fost recoltate în lunile de vară (grâu, orez), fie au fost stocate peste vară până la următoarea recoltă (porumb alimentar și pentru popcorn), deseori nu pot fi răcite prin aerisirea cu ventilatoare, din cauza temperaturilor mari ale mediului înconjurător.
Aerisirea la rece
Cea de-a treia metodă implică folosirea aerului răcit în locul aerului ambiant (Sutherland ș.a. 1970, Elder 1984, Cunney ș.a. 1986, Mason ș.a. 1994, Maier 1992, 1994). Aerul ambiant este răcit de către bobine de refrigerare și este reîncălzit la câteva grade pentru a scădea umiditatea relativă. Cel mai mare avantaj al aerului rece în comparație cu jet de aer caldul ambiant este abilitatea de control a temperaturii și umidității relative a curentului de aer, independent de condițiile atmosferice.
Astfel este posibilă nu numai răcirea mai rapidă a semințelor, ci și aducerea lor la temperatura dorită care poate fi sub cea posibil de obținut printr-o aerisire convențională. Datorită proprietăților izolatoare ale grânelor depozitate, odată ce s-a atins temperatura dorită mai sunt necesare doar scurte intervale de răcire pentru a menține această temperatură. Absența necesității unui tratament continuu permite utilizarea unor unități mobile de răcire, care pot fi mutate în mai multe locuri de depozitare, după necesități.
Testele referitoare la diversele metode de răcire au fost utilizate în multe țări din lume, printre care amintim Marea Britanie (Burrell 1967, Burrell&Laundon 1967), Australia (Thorpe&Elder 1980), Israel (Donahaye ș.a. 1974) și SUA (Maier ș.a. 1996, 1997, Mason ș.a. 1997). Comparația dintre aerisirea convențională și cea la rece pentru porumbul stocat a demonstrat câteva avantaje a aerisirii la rece (Maier ș.a. 1997, Mason ș.a. 1997).
Față de aerisirea în mediul ambiant, aerisirea la rece poate să mențină semințele la o temperatură de apropiată de , în timp ce temperatura grăunțelor la aerisirea convențională este cu 6 ÷ mai mare. Răcirea boabelor a avut efecte mult superioare în controlul insectelor față de aerisirea în mediul ambiant și de tratarea cu substanțe chimice. Un număr mare de specii de ciuperci, cum ar fi Tiphaea stercorea, au fost detectate în tratamentul tradițional prin ventilație și dezinfectare comparativ cu tratamentul prin aerisirea la rece. În concluzie putem spune că răcirea rapidă a semințelor în perioadele calde pot preveni aclimatizările la rece, astfel determinând exterminarea unui număr mai mare de dăunători decât în cazul utilizării metodei de aerisire în mediul ambient în sezonul rece (toamna).
Deși aerisirea cu jet de aer cald rece prezintă câteva avantaje, aceasta prezintă și dezavantaje majore, cum ar fi capitalul mare necesar și costurile de punere în funcțiune (Burell &Armitage 1978). Comparațiile economice recente arată că totuși costurile refrigerării produselor stocate sunt competitive în comparație cu metodele convenționale de combatere a dăunătorilor și mucegaiurilor (tabelul 4.6). Costurile referitoare la aerisirea în mediul ambiant plus două dezinsecții costă aproximativ 0.25 ÷ 0.45 RON/kg de porumb. Acest lucru este comparabil cu jet de aer caldisirea rece care are un cost 0.275 RON/kg porumb (Mason ș.a. 1997).
Tabelul 4.6. Comparație din punct de vedere economic între tratamentul cu jet de aer cald răcit față de tratamentul cu jet de aer cald ambiant
Congelarea
Deși nu sunt recomandate, temperaturi mai mici de pot fi utilizate la tratarea produselor agricole depozitate în hambare, unde nivelul de umiditate din aer nu este suficient de mare pentru a umezi semințele. Dacă boabele înghețate sunt descărcate atunci când vremea este caldă și umedă, apa condensată poate determina apariția mucegaiurilor (McKenzie&Van Fosten 1980). Pentru cantități mici de alimente și bineînțeles când se intenționează un control al factorilor micotici, temperaturi mai mici de sunt ușor și sigur de obținut. În general temperaturile de vor ucide majoritatea ciupercilor din depozitele alimentare. Este de remarcat faptul că temperaturile extreme trebuie să fie regăsite și în interiorul volumului de alimente, altfel factorii patogeni vor găsi aici un refugiu cald, un mediu propice înmulțirii, controlul asupra lor nemaifiind posibil. Temperaturile optime de depozitare pentru această metodă sunt enumerate în tabelul 4.7.
Tabelul 4.7. Timpii de congelare pentru bunuri selectate, expuse într-un congelator de 0.76 m2 umplut la capacitate maximă (Mullen&Arbogast 1979).
4.6. Strategiile de tratare a dăunătorilor și factorilor micotici la produsele agricole depozitate la temperaturi ridicate
Ca și în cazul tratării la temperaturii mici, expunerea la temperaturi cu numai mai ridicate decât valoarea optimă are ca rezultat încetinirea sau stoparea activității insectelor, în funcție de specii, iar în unele cazuri fiind capabilă să cauzeze moartea lor. Expunerea la temperaturi între 42 ÷ pentru scurte perioade de timp (de la câteva secunde până la câteva ore) pot produce în general o mortalitate de 90% a insectelor (tabelul 4.8). Capacitatea unei insecte de a supraviețui la o temperatură ridicată depinde de mai mulți factori cum ar fi: umiditatea relativă, timpul de expunere, specia și stadiul de dezvoltare al dăunătorului (Howe 1965, Fields 1992).
O diferență majoră între tratamentele la temperaturi mari și cele la temperaturi mici este durata efectivă a procesului de tratare.
Temperaturile reci letale de obicei necesită o expunere în timp mai mare decât este necesar în cazul utilizării temperaturilor ridicate letale pentru controlul dăunătorilor și a micozelor. Atunci când sunt aplicate tratamente îndelungate la temperaturi ridicate există riscul diminuării calității semințelor, cum ar fi germinația sau calitatea la coacere (Lindberg&Sorenson 1959, Kreyger 1972, Ghaly&Taylor 1982). De aceea atunci când se utilizează tratarea la temperaturi ridicate, de obicei este indicată răcirea rapidă a masei de semințe. O răcire lentă mențin grăunțele excesiv de mult la o temperatura optimă pentru dezvoltarea mucegaiului și a altor factori patogeni. De asemenea răcirea finală poate produce și o pierdere excesivă de apă (micșorarea și încrețirea bobului) care poate cauza pierderi economice semnificative.
Tabelul 4.8. Temperatura, timpul de expunere și mortalitatea la expunerea la temperaturi înalte a diverselor insecte din produse stocate.
În continuare sunt enumerate câteva variante de tratare la temperaturi ridicate a produselor agricole depozitate (semințe): încălzire în strat fluidizat la 60 ÷ , câmpuri electromagnetice la frecvență înaltă (10 ÷ 100 MHz), tehnologii cu microunde (0.5 ÷ 3.0 GHz) și infraroșii (100 ÷ 100000 GHz).
Majoritatea metodelor optează de obicei pentru încălzirea grăunțelor la peste pentru perioade scurte de timp (secunde) (Kirkpatrick&Tilton, 1972; Locatelli și Traversa 1989; Fleurat-Lessard, 1985; Tilton&Schroeder, 1963; Tilton ș.a., 1983). Determinarea metodei care va fi folosită va depinde în cele din urmă de costul utilităților locale, costurile construcției și punerii în funcțiune a echipamentului, precum și acceptul societății privind utilizarea metodei la scară industrială (Thorpe, 1983; Sutherland ș.a. 1986; Banks&Fields, 1995).
Marea problemă pentru toate sistemele de tratare este capacitatea de tratare a volumului de semințe (tone/h).
Încălzirea în strat fluidizat a semințelor agricole depozitate
Încălzirea în strat fluidizat este o tehnologie prin care se suflă aerul cald (60 ÷ ) la o intensitate suficient de mare pentru a ridica, a amesteca și încălzi rapid stratul de semințe (Dermott&Evans 1978; Fleurat-Lessard 1985). Metoda este realizată fie printr-un sistem continuu prin care semințele sunt deplasate constant prin cuptor sau în straturi (grămezi) de semințe plasate succesiv în cuptor și încălzite un anumit interval de timp.
Încercările realizate pe unul dintre dăunători, Rhyzopertha dominica, una dintre cele mai rezistente specii existente în produsele agricole depozitate la căldură, au determinat timpul necesar pentru moartea a 99,9% din populație (LT99,9) pentru de produs la 80 și în 222 respectiv 43 secunde (Evans&Dermott. 1981). Relația dintre temperatura internă și mortalitate este neliniară și nu este dependentă doar de temperatura finală a grăunțelor. Aceasta demonstrează faptul că un factor important în procesul de tratare îl reprezintă cantitatea de căldură utilizată.
Dacă se dorește tratamentul la scara largă a semințelor costurile de operare a boabelor fluidizate sunt similare cu costurile tratamentului cu insecticide (Dermott&Evans 1978). Primul sistem pilot a fost realizat în Victoria, Australia 1982. S-a utilizat o combinație de procedee pentru a controla corespunzător procesul: mixere, camere preîncălzite, straturi fluidizate (65 ÷ 70C, volumul jetului de aer este de 2,1 ÷ 2,4 kg/sec/m2, durata 2.5 ÷ 4.5 minute) și evaporarea la rece. Mortalitatea completă a insectelor a fost obținută fără nici o pierdere a calității produselor.
Procedeul de încălzire conceput în Canada pentru uscarea grăunțelor poate fi folosit la tratarea semințelor de porumb, care sunt greu de manipulat prin metoda straturilor fluidizate (Mathur&Gishler 1955). Metoda utilizează orificii prin care aerul intră, iar deasupra lor se deplasează stratul de semințe. După ce semințele își termină ciclul de deplasare și uscare, ele cad în zona înconjurătoare în care jetul de aer are o viteză mai mică, după care revin în curentul de aer principal. Temperaturile sunt în general de la 80 până la . Rezultatele ne indică faptul că un strat de în diametru poate dezinfecta 3 ÷ 4 t/h, iar pentru un diametru mai mare cantitatea de produs tratat crește la aproximativ 15 t/h. Un avantaj suplimentar față de metoda stratului fluidizat este că omoară insectele atât prin deteriorări mecanice cât și prin tensiune termică. Deși semințele suferă o deplasare continuă, deteriorarea lor este totuși neglijabilă (Mathur&Gishler 1955).
Încălzirea dielectrică
O altă utilizare a temperaturilor extreme care prezintă avantaje pentru producțiile de semințe depozitate este încălzirea dielectrică. Atunci când semințele sunt expuse la câmpuri electrice de frecvențe mari, insectele și produsele depozitate se vor încălzi repede absorbind energia electrică. Cu toate acestea, cantitatea de energie electrică absorbită depinde de caracteristicile electrice ale materialelor expuse, fiind posibilă încălzirea insectelor mai repede decât a grăunțelor. Această încălzire selectivă poate duce la exterminarea insectelor fără a afecta integritatea boabelor. Proprietățile electrice critice (constanta dielectrică și factorul unghiului de pierderi, care definesc încălzirea dielectricului), sunt dependente de frecvență și temperatură (Nelson 1986).
Implementarea practică a încălzirii dielectricului va fi facilitată de cunoașterea caracteristicilor electrice pentru câteva boli ale semințelor și ale mediului înconjurător. Aceste cunoștințe pot îmbunătăți eficiența metodei de încălzire a dielectricului, prin optimizarea frecvenței în funcție de factorii patogeni și mediile în care sunt găzduite. Aceasta necesită, de asemenea, cunoașterea factorilor patogeni care răspund eficient la tratament. De exemplu frecvența necesară pentru controlul efectiv al larvelor de molie Indianmeal, care infestează boabele de porumb, poate fi diferită de frecvența necesară pentru adulții aceleiași specii, dar oricum aceasta diferență de frecvență există și de la o specie la alta și diferă și de metoda utilizată ca tratare.
Odată cunoscută frecvența, se poate afla și temperatura care depinde de frecvență și care poate fi îmbunătățită prin modificarea frecvenței în timpul tratamentului pentru a menține diferențele maxime între încălzirea insectelor sau factorilor micotici și a mediului gazdă (Nelson și Stetson 1974).
Cei trei factori care trebuie luați în considerare atunci când ne referim la controlul câmpului electric sunt: frecvența, intensitatea câmpului electric și rata încălzirii. Frecvența utilizată se situează în banda 10 ÷ 100 MHz. La aceste frecvențe, datorită proprietățile electrice diferite ale paraziților și ale mediului gazdă, diferența ratei de absorbție este maximă. În general, la intensități de peste 1200 kV/m, există o îmbunătățire efectivă odată cu creșterea intensității câmpului electric. Sunt dorite capacități mai mari de încălzire pentru a se putea minimiza pierderea căldurii în mediul înconjurător, în special în tratamentele de lungă durată. Cu toate acestea, temperatura finală și nu rata de încălzire este cea mai importantă în determinarea ratei de mortalitate la insecte.
Frecvența depinde de constanta dielectrică și de factorul de pierderi, care a fost măsurat pentru grâul roșu de iarnă și gărgărița de orez. Constanta dielectrică scade odată cu creșterea frecvenței de la 250 Hz la 12.2 GHz, în timp ce factorul de pierderi scade odată cu creșterea frecvenței de la 250 Hz la 50 kHz, apoi crește până se stabilizează în regiunea 5 ÷ 100 MHz. Valoarea maximă a raportului factorilor de pierderi insecte/semințe este în banda 100 kHz și 1 GHz. Conform referințelor bibliografice (Nelson&Charity 1972) se poate spune că regiunea optimă pentru încălzirea selectivă este obținută la frecvențe cuprinse între 10 și 100 MHz.
Susceptibilitatea insectelor la efectele încălzirii în câmp electric, în diferite stagii de dezvoltare au fost studiate (Webber ș.a. 1946; Baker ș.a. 1956; Bollaerts ș.a. 1956; Van den Bruel ș.a. 1960; Nelson&Whitney 1960; Whitney ș.a. 1961; 1965, Nelson&Kantack 1966; Benz 1975; Anglade ș.a. 1979). În general insectele adulte au o valoare a susceptibilității mai mare decât larvele. Susceptibilitatea diferitelor etape de viață a insectelor sunt redate în tabelul 4.9.
Aceste diferențe pot să apară datorită caracteristicilor specifice biologice și fizice, a geometriei insectelor precum și a mediului înconjurător. Un alt factor care nu trebuie neglijat este mărimea semințelor de tratat.
Tabelul 4.9. Temperaturile mediului-gazdă determinate în urma expunerii la frecvență înaltă și microunde, necesare pentru mortalitatea de 99 ÷ 100% a gândacilor din diverse produse stocate
1simbolul “>” arată că la temperatura indicată nu s-a obținut mortalitate de 99 ÷ 100%; temperaturile raportate sunt pentru o mortalitate de 95%.
Cerințele necesare pentru încălzirea dielectrică selectivă sunt: conductivitatea electrică la frecvență înaltă a dăunătorilor trebuie să fie mai mare decât cea a semințelor gazdă, tensiunea aplicată să fie corespunzătoare aplicației iar dimensiunea minimă a paraziților trebuie să fie aproximativ pentru un câmp nemodulat (Thomas 1952).
Un câmp pulsatoriu modulat poate fi eficient atunci când condițiile nu sunt cunoscute. De exemplu, datorită mărimii mici a ciupercilor și bacteriilor s-ar putea să fie necesar un câmp pulsatoriu. Cu toate acestea, nu este îmbunătățită eficiența în controlul insectelor (Nelson 1995).
La expunerea în câmp electric, pe lângă mortalitatea insectelor, pot fi observate reducerea reproductivității sau dezvoltarea incompletă a insectelor (de exemplu lipsa unui picior). De asemenea insectele supraviețuitoare au fost capabile de reproducere dar la un nivel mai mic. Viermele grăunțelor după ce a fost supus tratamentului a avut o reproducere mai mică, rezultând o mortalitate mai mare de 50% (Nelson 1966).
O mare parte din costurile tratamentului la utilizarea câmpului electric de frecvență înaltă asupra insectelor din producțiile stocate sunt cauzate de echipamentele destul de scumpe. Viteza de deplasare a grăunțelor în instalații este un alt considerent important. Datorită intensității câmpului electric, care este invers proporțională cu distanța dintre electrozii între care este aplicat câmpul electric, semințele trebuie să fie deplasate prin instalație în straturi subțiri. De aceea productivitatea nu va fi una semnificativă decât în cazul unui echipament de dimensiuni considerabile. Datorită capitalului semnificativ alocat costurilor de echipament, cea mai practică utilizare a încălzirii dielectricului poate fi amplasarea permanentă într-un hambar sau moară, dotate cu utilaje de capacitate mare pentru alimentarea cu semințe a uscătorului, sau mijloace de export a unei cantități mari de semințe.
Un dezavantaj este acela că tratamentul efectuat prin intermediul câmpului electric nu are nici un efect remanent asupra protecției în timp a grăunțelor, astfel că ele se pot infesta din nou. Lipsa unei protecții poate necesita o răcire suplimentară a grăunțelor la temperaturi acceptabile pentru încetinirea creșterii și dezvoltării factorilor patogeni și dăunătorilor, acest lucru determinând de asemenea costuri economice suplimentare.
Datorită costului ridicat al aplicării câmpului electric, estimat la 0.07 $/buc (Nelson 1995) metoda de tratare prin încălzire dielectrică nu este practicată în mod curent în controlul dăunătorilor și a factorilor patogeni în produsele agricole depozitate, rezultatele tratării fiind doar reducerea timpului de viață și a procentului de reproducere (înmulțire) a acestora.
Tehnologiile cu microunde
Această metodă este asemănătoare cu metoda încălzirii dielectrice, diferind doar frecvența utilizată, în banda de frecvențe de 0.5 ÷ 3 GHz. Energia generată determină încălzirea rapidă (72 ÷ ) pentru intensități ale câmpului electric mult mai mici. Totuși adâncimea de pătrundere devine un parametru important, deoarece intensitatea microundelor se diminuează odată cu creșterea valorii adâncimii de pătrundere. De asemenea, proprietățile electrice ale paraziților și ale mediului înconjurător sunt mai apropiate la aceste frecvențe, procedeul fiind mai puțin eficient. Spre deosebire de frecvențele câmpului electric utilizate în cazul metodei prezentate anterior (10 ÷ 100 MHz) semințele sunt încălzite aproape la aceeași temperatură cu cea a insectelor. Eficiența instalației depinde de asemenea de conținutul de umiditate din semințe. La un conținut de umiditate mare, trebuie aplicate tratamente la temperaturi mai ridicate într-o perioadă de timp mai îndelungată (Baker ș.a. 1956; Watters 1976; Locatelli&Traversa 1989). Conținutul de umiditate va scădea odată cu încălzirea semințelor, reducând implicit și capacitatea încălzirii și probabil și procentul mortalității paraziților. Probabil acest dezavantaj poate fi ignorat datorită timpului scurt de procesare (de ordinul secundelor) (Baker ș.a. 1956, Locatelli&Traversa 1989). Procentul mortalității la gândacul de făină de 100% în grâu, la 15,6% conținut de umiditate, a fost obținut în 105 secunde de expunere la o frecvență de 8,5 GHz cu o pulsație de 4 MHz (Watters 1976). Pe măsură ce frecvența crește, temperatura semințelor trebuie să crească pentru a genera o mortalitate completă.
Făcând o comparație între un câmp electric de 39 MHz și un câmp de microunde de 2,45 GHz, mortalitatea gărgăriței de orez în grâu este completă la temperatura de la 39 MHz, față de temperatura de la 2,45 GHz (Nelson&Stetson, 1974). La 39 MHz, insectele absorb mai multă energie decât grâul. Totuși temperatura individuală a insectelor va fi mai mare decât a volumului de grăunțe, de exemplu când grăunțele au 40ºC, insectele pot avea 80ºC.
Deoarece absorbția de energie este similară atât pentru insecte cât și pentru semințe la o frecvență de 2,45GHz, ele vor atinge împreună pragul de 80ºC. Acest lucru va conta în diferitele tratamente care se vor efectua. Cercetările privind câmpurile electrice de frecvență ultraînaltă (≥ 10 GHz) indică faptul că aceste frecvențe sunt eficiente pentru a obține încălzirea selectivă a insectelor dăunătoare (Halverson ș.a., 1996).
Testele efectuate la 10,6 GHz au arătat că, în timp ce această frecvență este mai puțin eficientă decât cea de 39 MHz (diferențe de încălzire mai mici între grăunțele-gazdă și insectele dăunătoare, având ca rezultat o temperatură în vrac mai înaltă), diferența de încălzire este totuși mai mare la 10,6 GHz decât la 2,45 GHz (Halverson ș.a., 1996). Astfel, în funcție de variațiile proprietăților dielectrice odată cu frecvența, este posibil ca frecvențele de peste 10,6 GHz să se dovedească a fi mai eficiente chiar decât frecvențele din domeniul 10 ÷ 100 MHz.
De la valorile corespunzătoare domeniului 10 ÷ 100 MHz, capacitatea încălzirii selective scade în jurul frecvenței de 2.45 GHz, după care crește din nou la 10.6 GHz. Din cauză că proprietățile de încălzire dielectrică nu se cunosc peste 10.6 GHz, nu se poate spune sigur dacă acestea va crește sau va scădea. Dacă proprietățile dielectrice sunt de o asemenea natură încât încălzirea selectivă este mai intensă peste 10.6 GHz, atunci aceste frecvențe vor oferi controlul cel mai eficient. Dacă încălzirea selectivă scade din nou peste 10.6 GHz, atunci frecvențele din domeniul 10 ÷ 100 MHz vor rămâne cel mai eficiente.
Microundele au și ele aplicabilitate limitată, la fel ca aplicațiile cu câmpurile electrice de înaltă frecvență. Din cauza penetrării limitate, boabele trebuie tratate numai în straturi subțiri. De asemenea, acest tratament nu are efecte remanente, deci boabele tratate se pot reinfesta imediat. Un avantaj al microundelor este absența interferențelor cu undele radio și TV, care pot cauza probleme la frecvențe mai mici (Thomas, 1952). Costurile estimate ale tratamentului cu microunde, la un cost al energiei de 0,005 $/kWh, sunt între 2.05 $/tonă de grâu și 2,74 $/tonă de grâu măcinat (Halverson ș.a., 1996).
În plus, față de efectele distructive ale microundelor asupra insectelor s-a observat potențialul distructiv și asupra ciupercilor și a factorilor patogeni. Un tratament de 60 de secunde la o frecvență de 1,25 GHz a fost letal pentru majoritatea sporilor și miceliilor micotici, independent de conținutul de umiditate sau energia microundelor (tabelul 4.10).
Sterilizarea la temperaturi înalte
Sterilizarea la temperaturi înalte implică încălzirea pentru câteva ore a unei întregi instalații de procesare sau depozit până la temperatura dorită (Sheppard, 1984).
Tabelul 4.10. Efectul nivelului și duratei tratamentului cu microunde asupra izolării ciupercilor din grăunțelor de sorg; datele constituie mediile măsurătorilor efectuate pe 50 de boabe de sorg acoperite.
Temperatura este atinsă și menținută prin intermediul sistemului de încălzire al instalației și al sistemelor de încălzire adiționale. Întreaga unitate este oprită în timpul tratamentului, ceea ce poate duce la pierderi economice cauzate de timpii de oprire, adunate la costurile tratamentului însuși. Deci este de dorit să se reducă timpul de tratament cât se poate de mult. Aceasta se poate realiza prin combinație cu alte metode de tratare, cum ar fi dezinfectarea (afumarea) tradițională și atmosfera cu deficit de oxigen. Câteva date informative despre timpii necesari pentru obținerea mortalității dorite pentru insecte sunt prezentate în tabelul 4.11. Această metodă prezintă mult interes din partea industriilor cu uz limitat al substanțelor chimice tradiționale, cum sunt fabricile de procesat alimente. Pe măsură ce tot mai multe pesticide sunt eliminate din cadrul instalațiilor alimentare, sunt căutate alte modalități economice și sigure pentru înlăturarea dăunătorilor. Cu toate acestea, înainte ca sterilizarea prin temperaturi înalte să fie adoptată pe scară largă, sunt necesare mai multe informații despre efectele pe termen lung asupra populațiilor de dăunători și asupra echipamentelor.
Tabelul 4.11. Valori generalizate ale timpului de tratament letal pentru insecte la diferite temperaturi (Fields 1992).
4.7. Tehnici de control a atmosferei combinate cu tehnici de tratare la temperaturi extreme
De obicei controlul atmosferei implică creșterea concentrației de azot sau dioxid de carbon pentru a obține un deficit de oxigen și/sau îmbogățire cu dioxid de carbon în incintele depozitelor. Un avantaj major este faptul că ele pot fi ușor combinate cu alte metode de control al dăunătorilor, cum ar fi tratarea la temperaturi ridicate.
În general reducerea conținutului de oxigen din mediul ambiant au efect negativ asupra insectelor, făcându-le mai susceptibile la alte metode de control, atât cele non-chimice cât și cele tradiționale.
Un exemplu de procesare mixtă este cel în care se utilizează dioxid de carbon, temperaturi ridicate și concentrații mici de hidrogen fosforat. La valori de 6 ÷ 19% ale dioxidului de carbon, temperatura este de aproximativ iar concentrația de hidrogen fosforat de 165 ppm (ppm = părți per milion) (mult redusă față de normal 850 ÷ 1500 ppm); mortalitatea completă a tuturor stadiilor de viață ale gândacului roșu de făină și a gărgăriței de orez a fost obținută după o perioadă de 20 de ore de tratament (Mueller 1995).
4.8. Concluzii
Odată cu creșterea preocupărilor consumatorilor privind pericolele potențiale asupra sănătății și mediului înconjurător dat de pesticide, la fel ca și rezistența insectelor și exterminarea acestora prin metode de control non-chimice, vor deveni extrem de importante în viitor ca strategii în managementul dăunătorilor și a factorilor patogeni. Deși este puțin probabil că aceste procedee să fie introduse peste noapte, totuși există posibilitatea integrării proceselor care utilizează temperaturi extreme în practicile curente de tratament chimic.
Tehnologiile bazate pe diferențe mari de temperatură pot avea aplicații în diferite procese de stocare, manipulare și tratare a produselor agricole depozitate fiind posibilă combinarea cu tehnologii atermice. De exemplu, semințele din câmp pot fi dezinfectate cu ajutorul câmpului electric și a microundelor prin straturi fluidizate. Semințele tratate, calde, sunt răcite cu ajutorul jetului de aer rece pentru a preveni dezvoltarea insectelor în volumul masei de semințe depozitate. Semințele pot fi procesate de asemenea într-o instalație de dezinsecție cu dioxid de carbon sau sterilizate la temperaturi înalte.
Aplicațiile ce utilizează controlul continuu, cum ar fi aerisirea în mediul ambiant și aerisirea la rece, pot fi ușor combinate cu procedee rapide de dezinsecție și dezinfecție fără reziduuri prin tehnologii ce utilizează câmpul electric și energia microundelor și prin diferite tratamente termice, într-un program integrat de management al dăunătorilor și factorilor patogeni.
Sunt foarte multe variante de procedee mixte care pot fi realizate, și care necesită cercetări suplimentare din care să rezulte care tratament și care combinație este mai bună din punct de vedere economic și eficient.
Tehnicile de procesare în câmp electric și de microunde oferă o eficiență mare, suficientă pentru a acoperi creșterea de capital, costurile de mentenanță sau cererile consumatorilor de protecție a mediului înconjurător prin alternative de produse netratate chimic, care să fie o alternativă competitivă de eficiență/cost față de metodele de tratare actuale. Aspectele practice ale aplicației sunt de asemenea importante în determinarea fezabilității acestor tehnologii. De exemplu, utilizarea câmpurilor electrice pentru atragerea insectelor poate avea o eficacitate limitată datorită interferențelor cu sursele de câmp electric aflate în imediata vecinătate a instalației, cum ar fi liniile de înaltă tensiune.
Efectele biologice ale câmpurilor electrice și magnetice nu sunt pe deplin înțelese, ceea ce poate afecta sănătatea operatorilor plasați în câmp electric sau în vecinătatea echipamentului de microunde.
Percepția publică este posibil să fie cel mai important factor în determinarea diferitelor valori ale diferitelor aplicații. De exemplu, tehnologia microundelor a fost acceptată ușor de populație și va fi probabil ușor să devină o alternativă sigură a procesării chimice. Oricum noile tehnologii sunt descoperite și dezvoltate astfel că populației îi va fi mai ușor să le accepte, ținând seama de eficacitate și de costurile economice.
În urma analizei literaturii de specialitate, cercetările privind tehnologiile bazate pe tratarea termică adecvată în controlul insectelor și a ciupercilor (mucegaiurilor) pot fi trase următoarele concluzii:
Câmpul electric la frecvențe cuprinse în gama de frecvențe de 10÷ 100 MHz este eficient când este utilizat în încălzirea dielectrică a insectelor aflate în semințele depozitate. Alte aplicații a câmpurilor electromagnetice, ca de exemplu fenomenele de atracție/respingere și reducerea forțată a reproducției care au loc datorită efectelor non-termice, au o perspectivă limitată de aplicabilitate.
Microundele, cuprinse în gama de frecvențe de 2.45 ÷ 10.6 GHz necesită o temperatură mai mare de procesare a grăunțelor decât temperatura necesară pentru frecvența cuprinsă între 11 ÷ 90 MHz pentru o distrugere completă a dăunătorilor. Aplicarea tehnologiilor cu microunde este limitată de valoarea mică a adâncimii de pătrundere.
Temperaturile scăzute pot încetini dezvoltarea insectelor și a mucegaiurilor, crescând astfel timpul de stocare. Mortalitatea la insecte este dependentă de rata de răcire ca și de temperatura finală. Totuși mucegaiurile se pot dezvolta chiar și la temperaturi apropiate de punctul de îngheț.
Temperaturile ridicate aplicate în strat fluidizat de semințe pot distruge foarte repede insectele precum și mucegaiurile, dar se indică și răcirea semințelor pentru a nu distruge calitatea acestora și pentru a încetini procesul de reinfestare.
Controlul atmosferelor implică deficitul de oxigen din mediul înconjurător și poate îmbunătăți eficiența tratamentului în controlul bolilor și dăunătorilor.
Conform literaturii de specialitate, se remarcă următoarele recomandări privind viitoarele cercetări din domeniu:
Pot fi studiate efectele pe termen lung la expunerea în câmp electric asupra insectelor. Aceasta va permite determinarea prezenței sau absenței efectelor non-termice. De asemenea poate fi examinată abilitatea insectelor de a detecta câmpul electric și de a reacționa la el. Distrugerea insectelor prin intermediul încălzirii dielectrice poate avea un preț de cost relativ mare când se lucrează cu cantități mari. Nu au fost încă determinate proprietățile dielectrice pentru varietatea mare de insecte existente în produsele agricole depozitate.
Trebuie efectuate studii suplimentare în privința aerisirii la rece pentru diferite culturi agricole și a efectelor asupra factorilor de mediu.
Examinând sterilizarea la temperaturi înalte și tehnologia straturilor fluidizate se pot determina cele mai eficiente căi și strategii de management a bolilor și dăunătorilor. Efectul temperaturilor înalte asupra produselor și echipamentelor trebuiesc cunoscute pentru a putea aprecia alte potențiale costuri datorate pierderilor de producție sau a deprecierii instalațiilor.
În viitor va fi examinată metoda mixtă privind deficitul de oxigen din atmosferă combinat cu modificarea temperaturilor din mediul înconjurător. Controlul atmosferelor combinat cu sterilizarea la temperaturi înalte poate reduce timpul de tratament sau poate permite folosirea temperaturilor scăzute.
BIBLIOGRAFIE
Anglade, P. H. Cangardel & F. Fleurat-Lessard. 1979. Application de O.E.M. de hate frequence et des micro-ondex a la desinsectisation des denrees stockees. Microwave Power Symp. 1979 Digest (XIV symposium International sur les Ap-plications Energetiques des Micro-ondes, Monace, 11-15 juin 1979), pp 67-69
Arbogast, R. L. 1981. Mortality and reproduction of Esphestia cautella and Plodia interpunctella exposed as pupae to high temperatures. Environ. Entomol. 10:708-710.
Armitage, D. M. & N. J. Burrell. 1978. The use of aeration spears for cooling infested grain. J. Stored Prod. Res. 14: 223-226.
Bakker-Arkema, F.W., Haight, J., Roth, M.G., Brooker, D.B., 1976, Required weather data for simulation of solar grain drying, ASAE Paper, no. 76-. Joseph, Michigan
Baker, V. H., D. E. Wiant & O. Taboada. 1956. Some effects of microwaves on certain insects which infest wheat and flour. J. Econ. Entomol. 49: 33-37.
Bakker-Arkema, F.W., Haight, J., Roth, M.G., Brooker, D.B., 1978, Required weather data for simulation of solar grain drying, 8th International Conference of the IV Section of C.I.G.R., Paris, France
Baker, K.D., Paulsen, M.R., Zweden, J.V., 1991, Hybrid and drying rate effects on seed corn viability, ASAE 0001-2351/91/3402-0499, PP. 499-506
Banks, J. & P. Fields. 1995. Physical methods for insect control in stored-grain ecosystems, In D. S. Jayas, N. D. G. White & W. E. Muir, eds. Stored-Grain Ecosystems, pp 353-409, Marcel Dekker, Inc., New York.
Benz, G. 1975. Entomologisch Untersuchungen zur Entwesung von Getreide mittels Hochfrequenz. Alimenta 14 (1): 11-15.
Bhartia, P., On the degree of binding of water absorbed in leather, J. Microwave Power 7(1), 51 (1973)
Bollaerts, D., F. Pietermaat & W. E. van den Bruel. 1956. Destruction des déprédateurs dans les aliments par les champes électriques á hautes frequence. C.R. 8e Symp. Phytopharmacie, pp 449-458, Gand.
Bryan Ellis, Chemistry and Technology of Epoxy Resins, Publisher: Kluwer Academic Pub., ISBN: 0751400955, pp.357 – 365, February 1993;
Bryan, J. M. & J. Elvidge. 1977. Mortality of adult grain beetles in sample delivery systems used in terminal grain elevators. Can. Entomol. 109: 209-213.
Brown, R.B., Fulford, G.N., Daynard, T.B., Meiering, A.G., Otten, L., 1979, Effect of drying methode on grain corn quality, Cereal Chem., 56, pp. 529-532
Burrell, N. J. 1967. Grain cooling studies – II: effect of aeration on infested grain bulks, J. Stored Prod. Res. 3: 125-144.
Burrell, N. J. & J. H. Laundon. 1967. Grain cooling studies – I: Observations during a large scale refrigeration test on damp grain. J.Stored Prod.Res.3:125-144.
Burrell, N. J. 1974. Chilling, In C. M. Christensen, ed. Storage of Cereal Grains and Their Products., Am. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Cline, D. L. 1970. Indian-meal moth egg hatch and subsequent larval survival after short exposures to low temperature. J. Econ. Entomol. 63: 1081-1083.
Cunney, M. B., P. A. Williams & S. J. Morley. 1986. Application of engine driven heat pumps to grain drying with refrigerated storage. Comm. Eur. Rep.EUR 10303. 137 pp.
Daumal, J., P. Jourdheuil & R. Tomassone. 1974. Variabilite des effets letaux des basses temperatures en fonction du stade de developpement embryonnaire chex la pyrale de la farine (Anagasta kuhniella Zell., Lepid., Pyralidae). Ann. Zool.-Ecol. Anim. 6: 229-243.
Dermott T. & Evans D.E. 1978. An evaluation of fluidized-bed heating as a means of disinfesting wheat. Journal of Stored Products Research 14 (1), 1-12. DEST. 2001. FAIR5 CT97 3664. EU 4th FP. Plant health. Project report.
Donahaye, E., S. Navarro & M. Calderon. 1974. Studies on aeration with refrigerated air – III. Chilling of wheat with a modified chilling unit. J. Stored Prod. Res.10: 1-8.
Edwards M. & Colin M. 1834. De l’Influence de la Température sur la Germination. Annales Scientifiques Naturelles, ser. 2, Bot., 1, 257-270.
Elder, W. B. 1984. Aeration with naturally occurring and refrigerated air, In B. R. Champ & E. Highley, eds. Proc. Aust. Dev. Asst. Course on Preservation of Stored Cereals (1981). CSIRO. Canberra, Australia.
Evans, D.G., Skelly, K., Application of microwave heating in dye fixation, J. Soc. Dyers and Colourists, 88(12), 429 (1972)
Evans D.E., Thorpe G.R. & Dermott T. 1983. The disinfestation of wheat in a continuousflow fluidized bed. Journal of Stored Products Research, 19 (3), 125-137.
Evans, D. E. & T. Dermott. 1981. Dosage-mortality relationships for Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrychidae) exposed to heat in a fluidized-bed. J. Stored Prod. Res. 17: 53-64.
Evans, D. E. 1987a. The influence of rate of heating on the mortality of Rhyzopertha dominica (F) (Coleoptera: Bostrychidae).J.Stored Prod.Res.23:73-77.
Fields, P. G. 1992. The control of stored-product insects and mites with extreme temperatures. J. Stored Prod. Res. 28: 89-118.
Fleurat-Lessard, F. 1985. Les traitements thermiques de desinfestation des cereales et des produits cerealiers: Possibilite d’utilisation pratique et domain d’application. Bull. OEPP. 15: 109-118.
Foster K R; Schwan H P (1989) Dielectric properties of tissues and biological materials: a critical review. Critical Review of Biomedical Engineering,17,25-104
Foster, G. H. & B. A. McKenzie. 1979. Managing grain for year-round storage. AE-90.
Ghaly, T.F., Sutherland, J.W., 1984, Heat damage to grain and seeds, Journal of Agricultural Engineering Research, 30, pp. 337-345
Hallman G J; Sharp J L (1994). Radio frequency heat treatments. In: Quarantine Treatments for Pests of Food Plants (Sharp JL; Hallman GJ, eds), pp. 165–170. Westview Press, San Francisco, CA
Halverson, S. L., W. E. Burkholder, T. S. Bigelo, E. V. Nordheim & M. E. Misenheimer. 1996. High-power microwave radiation as an alternative insect control method for stored products. J. Econ. Entomol. 89: 1638-1648.
Hamid, M. A. K.&R. J. Boulanger. 1969. A new method for the control of moisture and insect infestations of grain by microwave power. J. Microwave Power 4:11-18.
Harein, P. & R. Meronuck. 1995. Stored grain losses due to insects and molds and the importance of proper grain management, In V. Krischik, G. Cuperus & D.Galliart, eds. Stored Product Management, pp 29-31. E-912. CES. Div.Agric. Sci. Nat. Res. OSU. USDA. FGIS. ES. APHIS. 242 pp.
Howe, R. W. summary of estimates of optimal and minimal conditions for population increase of some stored products insects. J. Stored Prod. Res. 1:177-184
Kawamoto, H., R. N. Sinha & W. E. Muir. 1989. Effect of temperature on adult survival and potential fecundity of the rusty grain beetle, Cryptolestes ferrugineus. Ann. Ent. Zool. 24: 418-423.
Kirkpatrick,R.L.& E.W. Tilton. 1972 Infrared radiation to control adult stored product
Kreyger, J. 1972. Drying and storing grains, seed, and pulses in temperate climates. Publikatie 205. Inst. Bewer, Verwek Landb. Prod. IBVL. 333 pp
Jacob, T. A. & D. A. Fleming. 1986. The effect of temporary exposure to low temperature on the viability of eggs of Oryzaephilus surinamensis (L.) (Col., Silvanidae). Ent. Month. Mag. 122: 117-120.
Johnson, J. A. & P. L. Wofford. 1991. Effects of age on response of eggs of Indianmeal moth and navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) to subfreezing temperatures. J. Econ. Entomol. 84: 202-205.
Lau, M.H., J. Tang, I.A. Taub, T.C.S. Yang, C.G. Edwards and F.L. Younce (1998). Microwave heating uniformity of foods during 915 MHz microwave sterilization process. Procs. 33rd Microwave Power Symp., 78–81
Lindberg, J. E. & E. I. Sorenson. 1959. Relation ship between critical kernel temperature and moisture contents with respect to germinating properties of wheat. Kunfl. Skogsoch. Lantbruks. Akademiens Tidsk. Suppl. 1.
Locatelli, D. P. & S. Traversa. 1989. Microwaves in the control of rice infestations. Ital. J. Food Sci. 2: 53-62.
Maier, D. E. 1992. The chilled aeration and storage of cereal grains. Ph.D. thesis, Michigan State University, East Lansing.
Maier, D. E. 1994. Chilled aeration and storage of U.S. crops – a review, In E. Highley, E. J. Wright, H. J. Banks & B. R. Champ, eds. Proc. 6th Int. Working Conf. Stored Prod. Prot., pp 300-311. Canberra, Australia, 1994. Vol. 1.
Maier, D. E., W. H. Adams, J. E. Throne & L. J. Mason. 1996. Temperature management of the maize weevil, Sitophilus zeamais Motsch. (Coleoptera: Curculionidae) in three locations in the U.S. J. Stored Prod. Res. 32:255-273.
Maier, D. E., R. A. Rulon & L. J. Mason. 1997. Chilled versus ambient aeration and fumigation of stored popcorn – Part 1: Temperature management. J. Stored Prod. Res. 28: 33-39.
Mason, L. J., R. A. Rulon & D. E. Maier. 1997. Chilled versus ambient aeration and fumigation of stored popcorn – Part 2. Pest management. J. Stored Prod. Res.28: 41-58.
Mason, L. J., D. E. Maier, W. H. Adams & J. L. Obermeyer. 1994. Pest management of stored maize using chilled aeration – a mid-west United States perspective, In E. Highley, E. J. Wright, H. J. Banks & B. R. Champ, eds. Proc. 6th Int Working Conf. Stored-Prod. Prot.,pp 312-317. Canberra, Australia, 1994.Vol. 1.
Mathur, K. & P. Gishler. study of the application of the sprouted bed technique to wheat drying. J. Appl. Chem. 5: 624.
Muir, W. E., G. Yaciuk & R. N. Sinha. 1977. Effects on temperature and insect and mite populations of turning and transferring farm-stored wheat. Can. Agric. Engin. 19: 25-28.
Mullen, M. A. & R. T. Arbogast. 1979. Time-temperature-mortality relationship for various stored-product insect eggs and chilling times for selected commodities. J. Econ. Entomol. 72: 476-478.
Mueller, D. K. new method of using low levels of phosphine in combination with heat and carbon dioxide. Fumigation Service and Supply, Inc. Indianapolis, Indiana. Handout. 4 pp.
Mullen, M. A. & R. T. Arbogast. 1984. Low temperatures to control stored product insects, In F.J. Baur, ed. Insect Management for Food Storage and Processing, pp 257-264. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Nagel, R. H. & H. H. Shepard. 1934. The lethal effect of low temperatures on the various stages of the confused flour beetle. J. Agric. Res. 48: 1009-1016.
Nelson, S. O. & B. H. Kantack. 1966. Stored-grain insect control studies with radiofrequency energy. J. Econ. Entomol. 59: 588-594
Nelson, S. O. 1986. Potential agricultural application for RF and microwave energy. Paper 86-6539. Amer. Soc. Agric. Engin., St. Joseph, Michigan.
Nelson, S.O.&L.E. Stetson. 1974. Comparative effectiveness of 39- and 2450- MHz electric fields for control of rice weevils in wheat. J. Econ. Entomol. 67: 592-595.
Nelson S. O. and L. F. Charity, Frequency dependence of energy absorption by insects and grain in electric fields, Transactions of the ASAE, vol.15, no.6, pp. 1099-1102, 1972
Nelson S. O. and W. K. Whitney, Radio-frequency electric fields for stored-grain insect control, Transactions of the ASAE, vol. 3, no.2, pp. 133-137, 1960.
Nelson, S. O. & B. H. Kantack. 1966. Stored-grain insect control studies with radiofrequency energy. J. Econ. Entomol. 59: 588-594.
Nelson, S. O., L. E. Stetson & J. J. Rhine. 1966. Factors influencing effectiveness of radio-frequency electric fields for stored-grain insect control. Trans. Amer. Soc. Agric. Engin. 809-815, 817.
Nelson, S.O., W.R. Forbus Jr. and K.C. Lawrence (1993). Microwave permitivities of fresh fruits and vegetables. Paper No. 933079. ASAE 1993 Ann. Meeting, ASAE, St. Joseph, Michigan.
Nelson, S.O. and W. Kuang (1997). Dielectric relaxation of fresh fruits and vegetables at microwave frequencies. Paper No. 976060, ASAE 1997 Ann. Meeting, ASAE, St. Joseph, Michigan.
Nelson, S. O. 1995. Assessment of RF and microwave electric energy for stored-grain insect control, Annual Internat. ASAE Meeting, June 18-23, 1995, Chicago, Illinois. Amer. Soc. Agric. Engin., St. Joseph, Michigan. 16 pp.
Otten, L., Brown, R.B., Reid, W.S., 1984, Drying of white beans-effect of temperature and relative humidity on seed coat damage, Canadian Journal of Agricultural Engineering, 26, pp. 101-104
Sheppard, K. O. 1984. Heat sterilization (superheating) as a control for stored-grain pests in a food plant, In F.J. Baur, ed. Insect Management for Food Storage and Processing, pp 194-200. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minn.
Sinha, H., H. A. H. Wallace, J. T. Mills & R. I. H. McKenzie. 1979. Storability of farm-stored hulless oats in Manitoba. Can. J. Plant Sci. 59: 949-957.
Sinha, R. N. & F. L. Watters. 1985. Insect Pests of Flour Mills, Grain Elevators and Feed Mills and Their Control. Agric. Canada Publ. 1776E, Canadian Govt. Publ. Centre, Ottawa, Canada. 290 pp.
Stojanovic, T. 1965. Uticaj via nosti psenice na otpornost I aka (Calandra granaria L.I Cl oryzae L) I itnog kukulji ara (Rhyzopertha dominica F.) prema niskm temperaturama. Let. Nauch. Radova Poljoprivr. Fakult. Nov. Sadv 9:80-90.
Stroshine, R., J. Tuite, G. H. Foster & K. Baker. 1984. Self-Study Guide for Grain Drying and Storage. Purdue Research Foundation. Purdue Univ., W. Lafayette, Indiana, 131 pp.
Sutherland, J. W., D. Postcode & H. J. Griffiths. 1970. Refrigeration of bulk stored wheat. Aust. Refrig. Air Condit. Heat. 24: 30-34, 43-45.
Sutherland, J.W., Banks, P.J., Griffiths, M.J., 1971, Equilibrium heat and moisture transfer in airflow through grain, J. Agric. Eng. Res., 16, no. 4, pp. 368
Sutherland, J. W., G. R. Thorpe & P. W. Fricke. 1986. Grain disinfestation by heating in a pneumatic conveyor, In Proc. Cong. Agric. Engin. Adelaide, pp 419-425.Canberra, Institution of Engineers, Melbourne, Australia.
Tateya, A. & T. Takano. 1977. Effects of microwave radiation on two species of stored product insects. Res. Bul. Plant Prot. Japan 14: 52-59.
Thomas, A.M. 1952. Pest control by high-frequency electric fields: critical résumé. Technical Report W/T 23. British Electrical and Allied Industries Res. Assoc., Leatherhead, Surrey, England. 40 pp.
Thorpe, G. E. & W. B. Elder. 1980. The use of mechanical refrigeration to improve the storage of pesticide treated grain. Internat. J. Refrig. 3: 99-106.
Thorpe, G. E. 1983. High temperature disinfestation of grain. CSIRO (Australia) Research Review. 1983: 41-47.
Thiebaut, J.M., Berteaud, A.J., Roussy, G. A new microwave resonant applicator, J. Microwave Power 14(3), 218 (1979)
Vardell, H. H. & E. W. Tilton. 1981. Control of the lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (F.), and the rice weevil, Stitophilus oryzae (L.), in wheat with a heat fluidized bed. J. Kans. Entomol. Soc. 54: 481-485.
Van den Bruel, W. E., D. Bollaerts, F. Pietermaat & W. Van Dijck. 1960. Etude des facteurs determinant les possibilitiés d’utiisation du chauffage diélectrique á haute fréquence pour la destruction des insectes et des acariens dissimules en frofondeur dans les denrees alimentaires empaquetees. Prasitica 16: 29-61
Watters, F. L. 1976. Microwave radiation for control of Tribolium confusum in wheat and flour. J. Stored Prod. Res. 12: 19-25.
Watters, F. L. 1991. Physical methods to manage stored-food pests, In J. R. Gorham, ed. Ecology and Management of Food-Industry Pests, pp 399-413. Assoc. Official Anal. Chem., Arlington, Virginia.
Watters, F. L. 1976. Microwave radiation for control of Tribolium confusum in wheat and flour. J. Stored Prod. Res. 12: 19-25.
Watters, F. L. 1991. Physical methods to manage stored-food pests, In J. R. Gorham, ed. Ecology and Management of Food-Industry Pests, pp 399-413. Assoc. Official Anal. Chem., Arlington, Virginia.
Webber, H. H., R. P. Wagner & A. G. Pearson. 1946. Higher-frequency electric fields as lethal agents for insects. J. Econ. Entomol. 39: 487-498
Wilkin, D. R. 1975. The effects of mechanical handling and the admixture of acaricides on mites in farm-stored barley. J. Stored Prod. Res. 11: 87-95.
Wilson, D. M. & D. Abramson. 1992. Mycotoxins, In D. B. Saver, ed. Storage of Cereal Grain and Their Products, pp 341-391. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Williams, G. C. 1954. Observations of the effect of exposure to a low temperature on Laemophloeus minutus (Ol.) ( Col., Cucujidae). Bull. Entomol. Res. 45: 351-354
Whitney, W. K., S. O. Nelson & H. H. Walkden. 1961. Effects of high-frequency electric fields on certain species of stored-grain insects. Market Res. Rept. 455, MQRD, AMS, USDA.
recia alte potențiale costuri datorate pierderilor de producție sau a deprecierii instalațiilor.
În viitor va fi examinată metoda mixtă privind deficitul de oxigen din atmosferă combinat cu modificarea temperaturilor din mediul înconjurător. Controlul atmosferelor combinat cu sterilizarea la temperaturi înalte poate reduce timpul de tratament sau poate permite folosirea temperaturilor scăzute.
BIBLIOGRAFIE
Anglade, P. H. Cangardel & F. Fleurat-Lessard. 1979. Application de O.E.M. de hate frequence et des micro-ondex a la desinsectisation des denrees stockees. Microwave Power Symp. 1979 Digest (XIV symposium International sur les Ap-plications Energetiques des Micro-ondes, Monace, 11-15 juin 1979), pp 67-69
Arbogast, R. L. 1981. Mortality and reproduction of Esphestia cautella and Plodia interpunctella exposed as pupae to high temperatures. Environ. Entomol. 10:708-710.
Armitage, D. M. & N. J. Burrell. 1978. The use of aeration spears for cooling infested grain. J. Stored Prod. Res. 14: 223-226.
Bakker-Arkema, F.W., Haight, J., Roth, M.G., Brooker, D.B., 1976, Required weather data for simulation of solar grain drying, ASAE Paper, no. 76-. Joseph, Michigan
Baker, V. H., D. E. Wiant & O. Taboada. 1956. Some effects of microwaves on certain insects which infest wheat and flour. J. Econ. Entomol. 49: 33-37.
Bakker-Arkema, F.W., Haight, J., Roth, M.G., Brooker, D.B., 1978, Required weather data for simulation of solar grain drying, 8th International Conference of the IV Section of C.I.G.R., Paris, France
Baker, K.D., Paulsen, M.R., Zweden, J.V., 1991, Hybrid and drying rate effects on seed corn viability, ASAE 0001-2351/91/3402-0499, PP. 499-506
Banks, J. & P. Fields. 1995. Physical methods for insect control in stored-grain ecosystems, In D. S. Jayas, N. D. G. White & W. E. Muir, eds. Stored-Grain Ecosystems, pp 353-409, Marcel Dekker, Inc., New York.
Benz, G. 1975. Entomologisch Untersuchungen zur Entwesung von Getreide mittels Hochfrequenz. Alimenta 14 (1): 11-15.
Bhartia, P., On the degree of binding of water absorbed in leather, J. Microwave Power 7(1), 51 (1973)
Bollaerts, D., F. Pietermaat & W. E. van den Bruel. 1956. Destruction des déprédateurs dans les aliments par les champes électriques á hautes frequence. C.R. 8e Symp. Phytopharmacie, pp 449-458, Gand.
Bryan Ellis, Chemistry and Technology of Epoxy Resins, Publisher: Kluwer Academic Pub., ISBN: 0751400955, pp.357 – 365, February 1993;
Bryan, J. M. & J. Elvidge. 1977. Mortality of adult grain beetles in sample delivery systems used in terminal grain elevators. Can. Entomol. 109: 209-213.
Brown, R.B., Fulford, G.N., Daynard, T.B., Meiering, A.G., Otten, L., 1979, Effect of drying methode on grain corn quality, Cereal Chem., 56, pp. 529-532
Burrell, N. J. 1967. Grain cooling studies – II: effect of aeration on infested grain bulks, J. Stored Prod. Res. 3: 125-144.
Burrell, N. J. & J. H. Laundon. 1967. Grain cooling studies – I: Observations during a large scale refrigeration test on damp grain. J.Stored Prod.Res.3:125-144.
Burrell, N. J. 1974. Chilling, In C. M. Christensen, ed. Storage of Cereal Grains and Their Products., Am. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Cline, D. L. 1970. Indian-meal moth egg hatch and subsequent larval survival after short exposures to low temperature. J. Econ. Entomol. 63: 1081-1083.
Cunney, M. B., P. A. Williams & S. J. Morley. 1986. Application of engine driven heat pumps to grain drying with refrigerated storage. Comm. Eur. Rep.EUR 10303. 137 pp.
Daumal, J., P. Jourdheuil & R. Tomassone. 1974. Variabilite des effets letaux des basses temperatures en fonction du stade de developpement embryonnaire chex la pyrale de la farine (Anagasta kuhniella Zell., Lepid., Pyralidae). Ann. Zool.-Ecol. Anim. 6: 229-243.
Dermott T. & Evans D.E. 1978. An evaluation of fluidized-bed heating as a means of disinfesting wheat. Journal of Stored Products Research 14 (1), 1-12. DEST. 2001. FAIR5 CT97 3664. EU 4th FP. Plant health. Project report.
Donahaye, E., S. Navarro & M. Calderon. 1974. Studies on aeration with refrigerated air – III. Chilling of wheat with a modified chilling unit. J. Stored Prod. Res.10: 1-8.
Edwards M. & Colin M. 1834. De l’Influence de la Température sur la Germination. Annales Scientifiques Naturelles, ser. 2, Bot., 1, 257-270.
Elder, W. B. 1984. Aeration with naturally occurring and refrigerated air, In B. R. Champ & E. Highley, eds. Proc. Aust. Dev. Asst. Course on Preservation of Stored Cereals (1981). CSIRO. Canberra, Australia.
Evans, D.G., Skelly, K., Application of microwave heating in dye fixation, J. Soc. Dyers and Colourists, 88(12), 429 (1972)
Evans D.E., Thorpe G.R. & Dermott T. 1983. The disinfestation of wheat in a continuousflow fluidized bed. Journal of Stored Products Research, 19 (3), 125-137.
Evans, D. E. & T. Dermott. 1981. Dosage-mortality relationships for Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrychidae) exposed to heat in a fluidized-bed. J. Stored Prod. Res. 17: 53-64.
Evans, D. E. 1987a. The influence of rate of heating on the mortality of Rhyzopertha dominica (F) (Coleoptera: Bostrychidae).J.Stored Prod.Res.23:73-77.
Fields, P. G. 1992. The control of stored-product insects and mites with extreme temperatures. J. Stored Prod. Res. 28: 89-118.
Fleurat-Lessard, F. 1985. Les traitements thermiques de desinfestation des cereales et des produits cerealiers: Possibilite d’utilisation pratique et domain d’application. Bull. OEPP. 15: 109-118.
Foster K R; Schwan H P (1989) Dielectric properties of tissues and biological materials: a critical review. Critical Review of Biomedical Engineering,17,25-104
Foster, G. H. & B. A. McKenzie. 1979. Managing grain for year-round storage. AE-90.
Ghaly, T.F., Sutherland, J.W., 1984, Heat damage to grain and seeds, Journal of Agricultural Engineering Research, 30, pp. 337-345
Hallman G J; Sharp J L (1994). Radio frequency heat treatments. In: Quarantine Treatments for Pests of Food Plants (Sharp JL; Hallman GJ, eds), pp. 165–170. Westview Press, San Francisco, CA
Halverson, S. L., W. E. Burkholder, T. S. Bigelo, E. V. Nordheim & M. E. Misenheimer. 1996. High-power microwave radiation as an alternative insect control method for stored products. J. Econ. Entomol. 89: 1638-1648.
Hamid, M. A. K.&R. J. Boulanger. 1969. A new method for the control of moisture and insect infestations of grain by microwave power. J. Microwave Power 4:11-18.
Harein, P. & R. Meronuck. 1995. Stored grain losses due to insects and molds and the importance of proper grain management, In V. Krischik, G. Cuperus & D.Galliart, eds. Stored Product Management, pp 29-31. E-912. CES. Div.Agric. Sci. Nat. Res. OSU. USDA. FGIS. ES. APHIS. 242 pp.
Howe, R. W. summary of estimates of optimal and minimal conditions for population increase of some stored products insects. J. Stored Prod. Res. 1:177-184
Kawamoto, H., R. N. Sinha & W. E. Muir. 1989. Effect of temperature on adult survival and potential fecundity of the rusty grain beetle, Cryptolestes ferrugineus. Ann. Ent. Zool. 24: 418-423.
Kirkpatrick,R.L.& E.W. Tilton. 1972 Infrared radiation to control adult stored product
Kreyger, J. 1972. Drying and storing grains, seed, and pulses in temperate climates. Publikatie 205. Inst. Bewer, Verwek Landb. Prod. IBVL. 333 pp
Jacob, T. A. & D. A. Fleming. 1986. The effect of temporary exposure to low temperature on the viability of eggs of Oryzaephilus surinamensis (L.) (Col., Silvanidae). Ent. Month. Mag. 122: 117-120.
Johnson, J. A. & P. L. Wofford. 1991. Effects of age on response of eggs of Indianmeal moth and navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) to subfreezing temperatures. J. Econ. Entomol. 84: 202-205.
Lau, M.H., J. Tang, I.A. Taub, T.C.S. Yang, C.G. Edwards and F.L. Younce (1998). Microwave heating uniformity of foods during 915 MHz microwave sterilization process. Procs. 33rd Microwave Power Symp., 78–81
Lindberg, J. E. & E. I. Sorenson. 1959. Relation ship between critical kernel temperature and moisture contents with respect to germinating properties of wheat. Kunfl. Skogsoch. Lantbruks. Akademiens Tidsk. Suppl. 1.
Locatelli, D. P. & S. Traversa. 1989. Microwaves in the control of rice infestations. Ital. J. Food Sci. 2: 53-62.
Maier, D. E. 1992. The chilled aeration and storage of cereal grains. Ph.D. thesis, Michigan State University, East Lansing.
Maier, D. E. 1994. Chilled aeration and storage of U.S. crops – a review, In E. Highley, E. J. Wright, H. J. Banks & B. R. Champ, eds. Proc. 6th Int. Working Conf. Stored Prod. Prot., pp 300-311. Canberra, Australia, 1994. Vol. 1.
Maier, D. E., W. H. Adams, J. E. Throne & L. J. Mason. 1996. Temperature management of the maize weevil, Sitophilus zeamais Motsch. (Coleoptera: Curculionidae) in three locations in the U.S. J. Stored Prod. Res. 32:255-273.
Maier, D. E., R. A. Rulon & L. J. Mason. 1997. Chilled versus ambient aeration and fumigation of stored popcorn – Part 1: Temperature management. J. Stored Prod. Res. 28: 33-39.
Mason, L. J., R. A. Rulon & D. E. Maier. 1997. Chilled versus ambient aeration and fumigation of stored popcorn – Part 2. Pest management. J. Stored Prod. Res.28: 41-58.
Mason, L. J., D. E. Maier, W. H. Adams & J. L. Obermeyer. 1994. Pest management of stored maize using chilled aeration – a mid-west United States perspective, In E. Highley, E. J. Wright, H. J. Banks & B. R. Champ, eds. Proc. 6th Int Working Conf. Stored-Prod. Prot.,pp 312-317. Canberra, Australia, 1994.Vol. 1.
Mathur, K. & P. Gishler. study of the application of the sprouted bed technique to wheat drying. J. Appl. Chem. 5: 624.
Muir, W. E., G. Yaciuk & R. N. Sinha. 1977. Effects on temperature and insect and mite populations of turning and transferring farm-stored wheat. Can. Agric. Engin. 19: 25-28.
Mullen, M. A. & R. T. Arbogast. 1979. Time-temperature-mortality relationship for various stored-product insect eggs and chilling times for selected commodities. J. Econ. Entomol. 72: 476-478.
Mueller, D. K. new method of using low levels of phosphine in combination with heat and carbon dioxide. Fumigation Service and Supply, Inc. Indianapolis, Indiana. Handout. 4 pp.
Mullen, M. A. & R. T. Arbogast. 1984. Low temperatures to control stored product insects, In F.J. Baur, ed. Insect Management for Food Storage and Processing, pp 257-264. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Nagel, R. H. & H. H. Shepard. 1934. The lethal effect of low temperatures on the various stages of the confused flour beetle. J. Agric. Res. 48: 1009-1016.
Nelson, S. O. & B. H. Kantack. 1966. Stored-grain insect control studies with radiofrequency energy. J. Econ. Entomol. 59: 588-594
Nelson, S. O. 1986. Potential agricultural application for RF and microwave energy. Paper 86-6539. Amer. Soc. Agric. Engin., St. Joseph, Michigan.
Nelson, S.O.&L.E. Stetson. 1974. Comparative effectiveness of 39- and 2450- MHz electric fields for control of rice weevils in wheat. J. Econ. Entomol. 67: 592-595.
Nelson S. O. and L. F. Charity, Frequency dependence of energy absorption by insects and grain in electric fields, Transactions of the ASAE, vol.15, no.6, pp. 1099-1102, 1972
Nelson S. O. and W. K. Whitney, Radio-frequency electric fields for stored-grain insect control, Transactions of the ASAE, vol. 3, no.2, pp. 133-137, 1960.
Nelson, S. O. & B. H. Kantack. 1966. Stored-grain insect control studies with radiofrequency energy. J. Econ. Entomol. 59: 588-594.
Nelson, S. O., L. E. Stetson & J. J. Rhine. 1966. Factors influencing effectiveness of radio-frequency electric fields for stored-grain insect control. Trans. Amer. Soc. Agric. Engin. 809-815, 817.
Nelson, S.O., W.R. Forbus Jr. and K.C. Lawrence (1993). Microwave permitivities of fresh fruits and vegetables. Paper No. 933079. ASAE 1993 Ann. Meeting, ASAE, St. Joseph, Michigan.
Nelson, S.O. and W. Kuang (1997). Dielectric relaxation of fresh fruits and vegetables at microwave frequencies. Paper No. 976060, ASAE 1997 Ann. Meeting, ASAE, St. Joseph, Michigan.
Nelson, S. O. 1995. Assessment of RF and microwave electric energy for stored-grain insect control, Annual Internat. ASAE Meeting, June 18-23, 1995, Chicago, Illinois. Amer. Soc. Agric. Engin., St. Joseph, Michigan. 16 pp.
Otten, L., Brown, R.B., Reid, W.S., 1984, Drying of white beans-effect of temperature and relative humidity on seed coat damage, Canadian Journal of Agricultural Engineering, 26, pp. 101-104
Sheppard, K. O. 1984. Heat sterilization (superheating) as a control for stored-grain pests in a food plant, In F.J. Baur, ed. Insect Management for Food Storage and Processing, pp 194-200. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minn.
Sinha, H., H. A. H. Wallace, J. T. Mills & R. I. H. McKenzie. 1979. Storability of farm-stored hulless oats in Manitoba. Can. J. Plant Sci. 59: 949-957.
Sinha, R. N. & F. L. Watters. 1985. Insect Pests of Flour Mills, Grain Elevators and Feed Mills and Their Control. Agric. Canada Publ. 1776E, Canadian Govt. Publ. Centre, Ottawa, Canada. 290 pp.
Stojanovic, T. 1965. Uticaj via nosti psenice na otpornost I aka (Calandra granaria L.I Cl oryzae L) I itnog kukulji ara (Rhyzopertha dominica F.) prema niskm temperaturama. Let. Nauch. Radova Poljoprivr. Fakult. Nov. Sadv 9:80-90.
Stroshine, R., J. Tuite, G. H. Foster & K. Baker. 1984. Self-Study Guide for Grain Drying and Storage. Purdue Research Foundation. Purdue Univ., W. Lafayette, Indiana, 131 pp.
Sutherland, J. W., D. Postcode & H. J. Griffiths. 1970. Refrigeration of bulk stored wheat. Aust. Refrig. Air Condit. Heat. 24: 30-34, 43-45.
Sutherland, J.W., Banks, P.J., Griffiths, M.J., 1971, Equilibrium heat and moisture transfer in airflow through grain, J. Agric. Eng. Res., 16, no. 4, pp. 368
Sutherland, J. W., G. R. Thorpe & P. W. Fricke. 1986. Grain disinfestation by heating in a pneumatic conveyor, In Proc. Cong. Agric. Engin. Adelaide, pp 419-425.Canberra, Institution of Engineers, Melbourne, Australia.
Tateya, A. & T. Takano. 1977. Effects of microwave radiation on two species of stored product insects. Res. Bul. Plant Prot. Japan 14: 52-59.
Thomas, A.M. 1952. Pest control by high-frequency electric fields: critical résumé. Technical Report W/T 23. British Electrical and Allied Industries Res. Assoc., Leatherhead, Surrey, England. 40 pp.
Thorpe, G. E. & W. B. Elder. 1980. The use of mechanical refrigeration to improve the storage of pesticide treated grain. Internat. J. Refrig. 3: 99-106.
Thorpe, G. E. 1983. High temperature disinfestation of grain. CSIRO (Australia) Research Review. 1983: 41-47.
Thiebaut, J.M., Berteaud, A.J., Roussy, G. A new microwave resonant applicator, J. Microwave Power 14(3), 218 (1979)
Vardell, H. H. & E. W. Tilton. 1981. Control of the lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (F.), and the rice weevil, Stitophilus oryzae (L.), in wheat with a heat fluidized bed. J. Kans. Entomol. Soc. 54: 481-485.
Van den Bruel, W. E., D. Bollaerts, F. Pietermaat & W. Van Dijck. 1960. Etude des facteurs determinant les possibilitiés d’utiisation du chauffage diélectrique á haute fréquence pour la destruction des insectes et des acariens dissimules en frofondeur dans les denrees alimentaires empaquetees. Prasitica 16: 29-61
Watters, F. L. 1976. Microwave radiation for control of Tribolium confusum in wheat and flour. J. Stored Prod. Res. 12: 19-25.
Watters, F. L. 1991. Physical methods to manage stored-food pests, In J. R. Gorham, ed. Ecology and Management of Food-Industry Pests, pp 399-413. Assoc. Official Anal. Chem., Arlington, Virginia.
Watters, F. L. 1976. Microwave radiation for control of Tribolium confusum in wheat and flour. J. Stored Prod. Res. 12: 19-25.
Watters, F. L. 1991. Physical methods to manage stored-food pests, In J. R. Gorham, ed. Ecology and Management of Food-Industry Pests, pp 399-413. Assoc. Official Anal. Chem., Arlington, Virginia.
Webber, H. H., R. P. Wagner & A. G. Pearson. 1946. Higher-frequency electric fields as lethal agents for insects. J. Econ. Entomol. 39: 487-498
Wilkin, D. R. 1975. The effects of mechanical handling and the admixture of acaricides on mites in farm-stored barley. J. Stored Prod. Res. 11: 87-95.
Wilson, D. M. & D. Abramson. 1992. Mycotoxins, In D. B. Saver, ed. Storage of Cereal Grain and Their Products, pp 341-391. Amer. Assoc. Cereal Chem., St. Paul, Minnesota.
Williams, G. C. 1954. Observations of the effect of exposure to a low temperature on Laemophloeus minutus (Ol.) ( Col., Cucujidae). Bull. Entomol. Res. 45: 351-354
Whitney, W. K., S. O. Nelson & H. H. Walkden. 1961. Effects of high-frequency electric fields on certain species of stored-grain insects. Market Res. Rept. 455, MQRD, AMS, USDA.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Utilitatea Si Aplicabilitatea Tehnologiilor cu Microunde (ID: 164045)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.