Проблемы технического обеспечения производства энтомологического препарата трихограммы

Использование химических препаратов против вредителей сельскохозяйственных культур приводит к негативным последствиям для окружающей среды, а соответственно и для человека.

Использование энтомологических препаратов в защите растений, в том числе трихограммы, приводит к уменьшению использования химических средств защиты, что в свою очередь положительно влияет на качество самой продукции. Но качество и эффективность трихограммы зависит от своевременного проведения обновления культуры, от применения операции гетерозиса, от необходимости введения культуры в диапаузу, а также и от качества яиц зерновой моли, а именно их чистоты, количества деформированных, а главное от их размеров [1, 2, 3].

Разведение трихограммы на крупных яйцах зерновой моли позволяет поддержать ее качественные показатели, а потому операция калибрования     должна     быть     неотъемлемой     частью биотехнологического процесса производства препарата. Эта операция позволяет также уменьшить количество пасажуваннь трихограммы на яйцах природного энтомофага, которая является более трудоемкой операцией.

Одной из причин частичного отказа от применения препарата было то, что в биотехнологическом процессе производства трихограммы недостаточно внимания уделялось процессу производства яиц зерновой моли, качественные показатели которых влияют на энтомологический препарат.

Процесс производства трихограммы состоит из двух этапов: первый этап - производство яиц хозяина трихограммы (зерновой моли), который состоит из таких операций: подготовка и заражение зерна; получения мотыльков и яиц зерновой моли; очистка и калибрование яиц; оценка качества и хранения яиц зерновой моли; утилизация отходов производства. Во время разведения энтомологического препарата трихограммы обязательно необходимо учитывать, что комнаты, в которых производится зерновая моль и сам препарат должны быть разделены между собой (рис. 1), чтобы предотвратить неконтролируемое заражение яиц зерновой моли, поскольку трихограмма постоянно ведет поиск яиц.

Рис. 1. Схема расположения технологического оборудования в лаборатории по производству трихограммы:

1 – бункер, 2 – увлажнитель воздуха, 3 – стол, 4 – кондиционер зерна, 5 – стеллаж зерновой, 6 – бокс ситотрожный, 7 – вытяжной шкаф, 8 – стеллаж для садков с зерновой молью, 9 – стеллаж для контейнеров с трихограммой; 10 – камера хранения трихограммы и яиц зерновой моли, 11 – инсектарий, 12 – калибратор яиц зерновой моли, 13 – очиститель яиц, 14 – бинокуляр, 15 – термостат, 16 – весы, 17 – устройство для определения поисковой способности трихограммы.

В биотехнологический процесс производства энтомологического препарата трихограммы был внедрен калибратор яиц (рис. 2), который предназначен для распределения яиц зерновой моли по размеру на три фракции и доочистки их от пыли для повышения качества наработки культуры маточной и промышленной трихограммы.

Рис. 2. Калибратор яиц зерновой моли:

1 – бункер; 2 – вибрационное устройство; 3 – дозатор;

4 – стабилизующий патрубок; 5 – воздушный коллектор;

6 – камера разделения; 7 – циклонный сепаратор;

8 – вентилятор вытяжного типа; 9, 10, 11 – контейнеры.

Теоретические исследования, которые были направлены на изучение движения яиц зерновой моли в наклонном патрубке и в камере разделения, после ряда преобразований, позволили получить решение дифференциального уравнения в проекциях на оси координат движения яиц зерновой моли:

x = J_ £ (k прип!)n+1   1) n 4, knp X n +1

¹ y^ ^{( k}пр ^и я 0 t ) (_ 1) n - 1 ₊ gt 2

k np tH n ^V ’      2

1 + — Z ( k„U o t ) n ( _ 1 ) n _ k np gt ^ + 4 ^{k 2} р ^{д и} я ⁰ t³

1,5 n = 1^v пр я ⁰ ’ ^v '       6            15

где х, у – координаты положения яиц зерновой моли, м; υ я0 – начальная скорость яиц в камере разделения, м/с. g – ускорение силы тяжести, м/с²;

k_пр - коэффициент пропорциональности, м^-1, t – время падения яиц, с;

υ_п – скорость воздушного потока, м/с.

Теоретические исследования позволили отразить траекторию движения конгломератов и яиц зерновой моли в камере разделения калибратора под действием воздушного потока (рис. 3). Эти исследования позволили определить предварительные параметры калибратора яиц зерновой моли и провести експеримент.

конгломераты з 2 шт.     конгломераты з 4 шт.     конгломераты з 6 шт.

крупные                 мелкие

Рис. 3. Траектории движения конгломератов та яиц зерновой моли в воздушном потоке.

Для определения оптимальных конструкционных параметров и режимов пневматического калибратора яиц зерновой моли использовали метод планирования многофакторных экспериментов, с использованием трехуровневой матрицы оптимального плана Бокса-Бенкина. Однородность дисперсий полученных результатов проверялась по критерию Кохрена при 95 % уровне доверительной вероятности. Адекватность полученной математической модели проверяли по критерию Фишера.

Критерием оптимизации параметров калибратора использовано качество отбора крупных яиц во втором контейнере, которая выражалась через интегральную вероятность Ім (рис. 4) того, что размеры яиц зерновой моли находятся в диапазоне, который превышает минимальный предельный объем для крупных яиц, - 0,0247 мм³ но меньше объема конгломератов - 0,04717 мм³. После проведения многофакторного эксперимента была установлена зависимость в виде уравнения регрессии, которое имеет вид:

I м =-2428 , 9 +1124 ,439и в -5 , 7362 Н_з + 4 , 1715 Н к -166 ,1294и в -

-0,0665Н2 - 0,0138Н2 + 2,6882^Н + 0,3750иеН -0,0050Н3Нк, где Ім - вероятность отбора крупных яиц зерновой моли, %; Hз -высота пластины-заслонки, мм; Hк - высота камеры разделения, мм; υв - скорость воздушного потока, м/с.

Рис. 4. Интегральная вероятность распределения фракций яиц зерновой моли.

На основе использования методики планирования экспериментальных исследований установлены оптимальные значения конструкционно-технологических параметров и режимов усовершенствованного пневматического калибратора, а именно скорость воздушного потока на уровне 3,8 м/с, высота камеры разделения – от 198 до 199 мм и высоты пластины-заслонки – от 26 до 27 мм. Вероятность отбора крупных яиц во втором контейнере калибратора, при этом составила 58 %, что на 31 % больше по сравнению с базовой конструкцией.