Луч света для «африканки»: российские ученые предлагают внедрить плазменно-оптические технологии в животноводство

По словам ученых, эти технологии позволят полностью уничтожать микроорганизмы в помещениях, сточных водах, кормах, обеззараживать продукцию. ПОТ уже востребованы в медицине, военной сфере и ЖКХ. Теперь ученые предлагают адаптировать эти технологии для сельского хозяйства. Как это сделать, в интервью «Ветеринарии и жизни» рассказал заместитель директора НИИ энергетического машиностроения МГТУ имени Н. Э. Баумана Валерий Багров.

Валерий Владимирович, разъясните, пожалуйста, что такое ПОТ?

Валерий Багров: Плазменно-оптические технологии основаны на использовании мощных импульсных плазменных источников излучения. Они обладают широким спектром и очень высокой интенсивностью. Это то главное, что отличает их от обычного ультрафиолетового излучения, которое тоже обладает бактерицидным действием. Самые мощные ртутные УФ-лампы имеют низкую интенсивность, узкий спектр и поэтому не могут решить поставленную задачу так, как этого требует промышленность: не обеспечивают ни свою высокую производительность, ни полное обеззараживание объекта.

Если сравнить ПОТ с другими похожими технологиями, например ионизирующим излучением?

Валерий Багров: ПОТ обеспечивают практически полное обеззараживание – убивают все микроорганизмы.

Столь же глубокой степени обеззараживания можно добиться с помощью ионизирующих излучений. Но при этом возможна серьезная генная модификация продукции, мутация белков, изменение биологических свойств продуктов. Ни в пищу, ни в качестве посевного материала использовать их нельзя.

В то же время УФ-излучение действует только на поверхность, не затрагивая всю массу продукта. Минус в том, что, например, зерно надо перемешивать, а мясо – переворачивать.

Каким образом предлагается применять плазменно-оптические технологии в животноводстве?

Валерий Багров: В этом вопросе мы работаем с руководством Национального Союза свиноводов, оно внимательно подошло к рассмотрению нашей технологии. Мы, в свою очередь, изучили приложение № 3 к приказу Россельхознадзора № 163 от 03.02.2022, которое касается свиноводства, чтобы понять, где можно применять наше оборудование.

И где можно применять ПОТ?

Валерий Багров: Сфер применения не менее 45. Можно обеззараживать воздух производственных помещений, очищать и обеззараживать воду, в том числе на комплексах для аквакультуры, сточные воды предприятий агропромышленного комплекса.

Среди других сфер применения ПОТ назову и санитарную обработку производственных и складских помещений агропромышленных комплексов, обработку одежды персонала, а также транспорта.

Еще одна сфера использования – асептическая обработка пищевых продуктов, включая упакованные, таких как картофель, мясная и рыбная продукция и др. Можно также проводить дезинфекцию сыпучих пищевых продуктов, зерна, комбикормов и посевного материала.

Если мы говорим о ветеринарии, то это могут быть импульсные плазменно-оптические аппараты для лечения ран и раневой инфекции у домашних и сельскохозяйственных животных.

Вот как раз о лечении ран. Вместе с Рязанским приборным заводом вы разработали устройство «Заря» для лечения ран и ожогов у людей. Можно ли этот прибор применять в ветеринарии?

Валерий Багров: Этот прибор можно и нужно использовать для заживления ран у животных без антибиотиков. Особенно это важно для ценных пород.

Принцип функционирования прибора основан на обработке пораженных участков мощными световыми вспышками, испускаемыми импульсной ксеноновой лампой. Ее спектр близок к естественному солнечному, однако есть принципиальное отличие – в нем присутствует значительная доля биологически активного ультрафиолета. Сильный бактерицидный эффект коротковолнового ультрафиолета сочетается с витаминообразующим, иммуностимулирующим и обезболивающим эффектами средне- и длинноволнового. Это создает оптимальные условия для регенерации тканей и ускоренного заживления ран у животных.

Расскажите, что из себя представляют другие установки?

Валерий Багров: Например, автоматизированная установка обеззараживания воды. Принцип работы устройства – облучение массивно контаминированной микроорганизмами исходной воды высокоинтенсивным импульсным УФ-излучением сплошного спектра.

В состав установки входят фотохимический реактор с импульсной ксеноновой лампой и датчиком потока УФ-излучения, блок питания и управления работой лампы, расходомер, датчик контроля оптической плотности исходной воды в УФ-области спектра, клапан с электромагнитным приводом.

Какие эксперименты уже проводились с ПОТ в сельском хозяйстве?

Валерий Багров: Один из экспериментов мы проводили совместно с Научно-исследовательским институтом дезинфектологии.

Исходная прудовая вода, прошедшая очистку в ультрафильтрационном блоке, искусственно заражалась спорами сибиреязвенных вакцинных штаммов (уровень исходного заражения 10⁵…10⁷ спор/л), вирусами – микробиологическими аналогами полиомиелита (10⁵…10⁶ у. е./л) и биотоксинами (использовался ботулинический токсин типа С при начальной концентрации ~10 тыс. LD/л).

Результаты проведенных экспериментов по импульсному УФ-обезвреживанию искусственно загрязненной воды показали, что импульсное УФ-излучение позволяет реализовать режимы глубокого обеззараживания воды от наиболее устойчивых и опасных видов споровых микроорганизмов. Степень обеззараживания по спорам сибирской язвы достигала 5 и более порядков с практически нулевым бактериальным проскоком на выходе.

То есть все возбудители сибирской язвы, полиомиелита и биотоксины были уничтожены?

Валерий Багров: Да!

Какие еще эксперименты проводились?

Валерий Багров: Другое исследование проводили совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом молочной промышленности и ОАО «Восток». Цель – инактивация патогенной микрофлоры в сыпучих продуктах агропромышленного производства. Достигнуто снижение бактериальной контаминации для продуктов различной фракционности на 4–6 порядков.

О каких продуктах речь?

Валерий Багров: Горошек и черный перец.

А еще во время эксперимента с молочной продукцией мы получили молоко, обогащенное витамином D3!

То есть при обработке молока с помощью ПОТ оно стало витаминизированным?

Валерий Багров: Да, совершенно верно.

Еще один эксперимент позволил увеличить срок хранения винограда. Грозди были обработаны импульсным УФ-излучением, и в результате был подавлен рост на питательной среде спор гриба вида Botrytis cinerea. В итоге наш виноград хранился в три раза дольше по сравнению с контрольным продуктом.

С помощью ПОТ можно обеспечить несколько уровней защиты агрокомплекса, верно?

Валерий Багров: Да, четыре уровня защиты: периметр территории, периметр здания, внутренние помещения, выход из здания.

Предлагаемая автоматизированная система «Редут» позволит осуществлять непрерывный мониторинг безопасного содержания животных в онлайн-режиме по типу «умная ферма», с необходимым набором оборудования для обеспечения биологической защиты животных.

Насколько сложно внедрить эти технологии на животноводческом предприятии?

Валерий Багров: Просто! Предлагаемые аппараты являются готовыми к использованию приборами: подключаешь к электричеству и используешь по назначению. Для большей эффективности лучше их собрать в автоматизированный комплекс. 

Но это финансово затратно?

Валерий Багров: Затратно тогда, когда изделие неэффективно, а если оно защищает животных, делает их жизнь качественнее, а продукцию конкурентоспособной, предприятие не получает штрафы, то надо говорить о выгоде.

Что необходимо для внедрения этих технологий на российских животноводческих предприятиях?

Валерий Багров: Сейчас есть уникальная, хотя и очень непростая возможность обратиться к российским разработкам и провести полную инвентаризацию научных заделов, которые могли бы в дальнейшем найти свое место при создании программы биобезопасности в животноводстве и тем самым переоснастить нашу сельскохозяйственную промышленность на высокотехнологичном мировом уровне.

Нужны экономические и административные рычаги, имеющиеся в распоряжении правительства, необходима инициатива владельцев сельхозпредприятий. 

Реализация этого технологического направления затратна, но даст впоследствии максимальные прибыли.

Справка «ВиЖ»

Основателем направления импульсных плазменно-оптических технологий и установок является Александр Семенович Камруков, заведующий отделом НИИ энергетического машиностроения МГТУ имени Н. Э. Баумана, доцент.

Был удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

С начала 90-х годов ХХ века в МГТУ имени Н. Э. Баумана проводятся фундаментальные и прикладные исследования процессов взаимодействия высокоэнергетичных потоков плазмы и излучения с различными веществами.