Национальной академии наук республики казахстан

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
141 
Если  код  ЦАП  дошел  до «0», но  не  достиг  равенства  реального  и  заданного  напряжения, 
значит надо менять диапазон частот, и МК подключает к ГУН дополнительную емкость С2. После 
проверяется  количество  циклов  подключения  (максимально  может  быть 100) и  в  случае,  когда 
циклов меньше 100, возвращается в начало, иначе происходит переход к подпрограмме «Ошибка», 
что сопровождается миганием светодиода и звуковым сигналом. 
В случае если напряжение с озонометра меньше заданного, тогда порт В тоже переводится в 
режим ввода и через него происходит увеличение на 1 кода ЦАП, после чего происходит проверка 
кода ЦАП на максимум, и если этот код меньше 255 (максимум байта АЦП) тогда производится 
запись в регистр ЦАП и возврат в начало. Если код ЦАП достиг максимума, тогда МК отключает 
дополнительную  емкость  путем  сброса RA4 в «0», проверяется  количество  циклов  и  происходит 
возврат в начало, если количество циклов меньше 100. 
Если количество циклов равно 100, происходит переход к программе «Ошибка». Из блок-схе-
мы  алгоритма  наглядно  видно  все  процессы  происходяшие  внутри  МК  управления.  Начальными 
константами служит: а) задание fср для определенного вида концентрации озона и соответствую-
щее ему Uср, подаваемого на регистр ЦАП; б) сброс в «0» всех внешних регистров БАУКО.  
Результаты исследования. Для разработки программы управления необходимо использовать 
MPLAB – это  работающая  на  платформе Windows интегрированная  среда  разработки (IDE). 
MPLAB  является  свободно  распространяемой  программой  и  её  можно  загрузить  с  сайта 
www.microchip.com.  Для  создания  исходного  теста  программы  управления  используется  язык 
ассемблера MPASM, входящий  в  состав MPLAB. В MPLAB также  есть  средства  отладки  и 
компоновки программ, стандартная библиотека файлов. 
Пути  снижения  потерь  сочного  растительного  сырья  от  микробиологической  порчи  приоб-
ретают при хранении в неохлаждаемых условиях особое значение. Учитывая поставленные задачи, 
первым шагом в этом направлении служат исследования влияния озонной среды на условия разви-
тия  чистых  культур  микроорганизмов.  Полученные  результаты  помогают  выработать  стратегию 
воздействия  рассматриваемой  среды  на  процесс  хранения  плодоовощной  продукции.  Однако 
необходимо отметить, что условия эволюции микроорганизмов на питательных средах и в естест-
венных  условиях  различны.  В  этой  связи  для  обоснования  и  выбора  режима  обработки  изучено 
влияние озонной среды на лежкость картофеля. 
Для  испытания  и  определения  влияния  озоновоздушной  смеси  на  лежкость  картофеля 
проводились  экспериментальные  работы  в  овощехранилище  продовольственного  рынка  «Арзан»   
г. Кызылорда. Результаты проведенной работы показали, что обработка клубней озоновоздушной 
смесью снижает потери (таблица 2) при экспозиции 36 часов на 5 %. 
 
Таблица 2 
 
Режим 
Конц., 
мг/м
3
 
Выход станд. 
картофеля,% 
Потери 
всего, % 
В том числе, % 
сухая гниль 
мокрая гниль 
ростки 
естественная убыль
Контроль – 91,0 
10,0 
1,5  0,5  2,0  6,0 
Экспозиция  
36 часов 
3,5 95,0  5,0  0,5 
0,1 
1,0 
3,4 
 
Обработке  клубней  озоновоздушной  смесью  с  концентрацией 3,5 мг/м
3
  проводились  ежеме-
сячно с экспозицией 36 часов. При температуре хранения 2–4 °С ростков не наблюдалось (0,1%). 
Указанные режимы обеспечивала автоматизированная установка для озонирования воздуха в 
рабочем  помещений.  С  помощью  блока  автоматического  регулирования  подбиралась,  концентра-
ция озона и поддерживалась согласно режиму обработки картофеля на одном уровне в длительное 
время. 
Отсюда  следует,  что  потери,  в  том  числе  естественная  убыль  массы,  от  обработки  клубней 
озоновоздушной смесью снижаются, и увеличивается срок хранения на 1–1,5 месяца. 
В  ходе  эксперимента  был  произведен  отбор  и  анализ  воздуха  (в  закрытом  помещений)  до  и 
после озонирования. Результаты химического анализа содержания вредных веществ в помещениях 
показали следующее: содержание  СО  и NO
2
  в  воздухе до  обработки озоном  было 1,5 и 0,7 мг/м
3
 

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
142  
соответственно,  а  после  обработки  они  не  были  обнаружены;  содержание  пыли  после  обработки 
озоном уменьшилось почти в пять раз (от 0,5 до 0,1 мг/м
3
). 
Обсуждение  результатов.  Озон  как  средство  для  обеззараживания  от  патогенной 
микрофлоры  был  предложен  А.  П.  Доброславиным  в 1874 г. [1]. Сейчас  он  широко  применяется 
для  дезинфекции  питьевой  воды.  В  рассматриваемом  в  настоящей  работе  прикладном  аспекте 
интерес  представляет  бактерицидная  обработка  поверхностной  микрофлоры  и  бактериальных 
аэрозолей. По мнению исследователей [2-4], озон обладает сугубо поверхностным действием и мо-
жет быть использован для уничтожения инфицирующих их микроорганизмов. Установлено [5, 6], 
что при температуре 288–293 К и относительной влажности воздуха 80–95 % концентрация озона 
менее 1 мг/м
3
 не влияет на патогенную микрофлору. При концентрации более 1 мг/м
3
 рост плесени 
на поверхности ингибируется. Общественное  использование  озона  для  очистки  воздуха  сооруже-
ний большего объема и удаления  запахов и  вредных  испарений. В  воздухе  озон уничтожает  бак-
терии,  вызывающие  гниение  продуктов,  препятствует  образованию  плесени  и  слизистых  отло-
жений [7]. Для уничтожения  гнилостных  бактерий и спор  при 277 К  и относительной  влажности 
воздуха 60–90% достаточно озона концентрацией 0,08–0,2 мг/м
3
. Эта же концентрация озона при 
273 К ингибирует развитие плесневых грибков на упаковке для хранения фруктов. Исследовано [8] 
воздействие  озона  на  чистые  культуры  фитопатогенных  грибов Fusarium solani, Phytophthora 
infestans, Rhizoctonia solani, высеянных на твердые питательные среды, при следующих режимах: 
концентрация  озона  С = 12–15 мг/м
3
,  температура t = 291 К,  относительная  влажность  воздуха              
ϕ = 80–90%, продолжительность  озонирования  τ=20  мин., 3 ч, 24 ч;  С = 12–15 мг/м
3
, t=277 К,                   
ϕ = 85–90%, τ=20 мин., 3 ч, 24 ч; С = 30 мг/м
3
, t=291 К, ϕ=80–90%, τ= 48 ч. 
Результаты  показали,  что  концентрация  озона 12–15 мг/м
3
  при  температуре 291 К  оказывает 
угнетающее воздействие на рост гриба Fusarium solani (рисунок 1, кривые 1–3, D – диаметр коло-
ний). Озонирование в течение 3 ч уменьшает интенсивность роста гриба в 2 раза по сравнению с 
контролем, а при 24-часовой выдержке – в 5 раз. Увеличение продолжительности до 48 ч и концен-
трации  до 30 мг/м
3
  не  оказывает  существенного  влияния  на  замедление  их  роста.  Зависимость 
скорости роста гриба от продолжительности озонирования при температуре 277 К представлена на 
том  же  рисунке  (кривые 4–6). Озонирование  в  течение 3 ч  при  концентрации 12–15 мг/м
3
 
уменьшает скорость роста гриба в 1,1 раза, а в течение 48 ч – в 4,4 раза.  
 
 
 
Рисунок 3 – Зависимость скорости роста гриба Fusarium solani от 
продолжительности озонирования 
Рисунок 4 – Концентрация озона 
 
 
Воздействие озоном на культуру грибов Fusarium solani при изученных режимах не приводит к 
гибели, а оказывает бактериостатическое действие на их рост, лаг-фаза увеличивается в 1,5–3 раза. 
Зависимость  скорости  роста  гриба Rhizoctonia solani от  продолжительности  озонирования  при 
температуре 277 К показана на рисунке 2 (D – диаметр колоний). Обработка озонированным возду-
хом (С=12–15 мг/м
3
) в течение 24 ч уменьшает скорость роста гриба в 7 раз, лагфаза увеличивается 
в 4,5 раза.  Установлено  также,  что  рост  гриба Phytophthora infestans подавляется  полностью  при 
озонировании в течение 20 минут. 

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
143 
По  данным [7], концентрация  озона 4 – 22 мг/м
3
  обеспечивает  уничтожение  поверхностной 
микрофлоры.  Согласно [9, 10], для  подавления  фитопатогенных  микроорганизмов  концентрация 
озона составляет 30–40 мг/м
3
, продолжительность обработки 2–9 ч. В то же время установлено, что 
плесневые  грибы  наиболее  чувствительны  к  озону  в  период  лаг-фазы  (концентрация  озона  10–             
20  мг/м
3
).  Бактерицидный  эффект  при  воздействии  озоном  на  фитопатогенную  микрофлору 
подтвержден  исследованиями [11, 12], хотя  рекомендуемые  режимы  озонирования  существенно 
различаются. Озонирование успешно используется для подавления патогенной микрофлоры в хо-
лодильных камерах [3, 13, 10], режимы обработки и в этом случае сильно различаются (таблица 1). 
Исследования [14] показали,  что  озонирование  холодильных  камер  при  концентрации  озона 
12–14 мг/м
3
 и продолжительности обработки 10 часов обеспечивает 93%-й микоцидный эффект по 
отношению  к  плесневым  грибам  родов Penicillium, Aspergillus, Cladosporium и Mucor. Из  зави-
симости  микоцидного  эффекта  озонирования  воздуха  камер  от  времени  при  максимальной  кон-
центрации  озона 14 мг/м
3
  следует  (рисунок 3), что  при  продолжительности  озонирования 10 ч 
(рисунок 3,а,  штриховая  линия)  количество  погибших  микробных  клеток  N
n
  при  температуре  в 
камере 273,8 К (1) и 268 К (2) составляет соответственно 92,8 и 94,5%. Основные ионизационные 
процессы  в  коронном  разряде  протекают  в  области  повышенной  напряженности  поля  (в  корони-
рующем слое), которая лежит вблизи поверхности электрода с малым радиусом кривизны (провод, 
острие  и  т.д.). [1-3] При  некотором  напряжении  между  электродами  начинают  возникать  отдель-
ные электронные лавины или группы лавин. С повышением напряжения и достижением начальной 
напряженности поля короны (Е
0
) эти лавины вызывают появление достаточного числа свободных 
электронов, дающих начало новым лавинам. Ток разряда резко возрастает, устанавливается режим 
самостоятельного  разряда.  Для  расчета  параметров  отдельных  лавин,  а  также  для  установления 
критерия  самостоятельности  разряда  обычно  используются  ионизационные  коэффициенты  Таун-
сенда α и ɣ. Для образования озона  наиболее благоприятные условия создаются в отрицательной 
короне, протекающей в атмосферном воздухе, кислороде и их смесях с другими газами. При этом 
электроны имеют высокие энергии в ионизационной области, тогда как молекулы газа во внешней 
области  короны  находятся  в  состоянии  тепловой  энергии.  В  связи  с  пространственно-временной 
дискретностью электронных лавин  в  чехле  короны механизм  образования озона  в отрицательной 
короне можно условно разделить на три стадии: 
1) Возникновение, развитие и окончание электронной лавины в области коронирующего слоя 
(
0
~ 0,3
,
r
 см); время существования лавины – 50–100  нс. В этой стадии происходят: появление, 
размножение  и,  частично,  исчезновение  электронов,  диссоциация,  ионизация  и  возбуждение 
молекул кислорода.  
2)  Процессы  прилипания  электронов  и  появление  отрицательных  ионов  кислорода;  реакции 
атомов  и  возбужденных  молекул  кислорода  с  другими  молекулами;  образование  озона  и  его 
релаксация  в  основное  состояние.  Процессы  протекают  в  коронирующем  слое;  время  второй 
стадии 
 5–10 мкс. 
3) «Расплывание» нейтральных молекул озона в окружающее пространство за счет диффузии 
или  уход  из-за  продувки  газа;  окончание  медленных  реакций; «рассасывание»  отрицательных 
ионов кислорода и озона во внешнюю область разряда. Время стадии 
1–10 мс. Результаты теоре-
тических  и экспериментальных работ последних  лет показали, что отрицательный коронный раз-
ряд с микроэлектродов (микропроволока, игла (острие), острые кромки и тонкая спираль с радиу-
сами  кривизны  не  более 25–50 мкм)  по  сравнению  с  другими  видами  коронного  разряда  обеспе-
чивает  более  высокий  удельный  ток  разряда  и  большую  плотность  тока  на  коронирующем  элек-
троде [32, 41]. На основе полученных данных разработаны новые озонаторы на коронном разряде 
(ОКР), которые существенно не отличаются по своему энергетическому выходу озона (до 50 г/кВт·ч) 
от  известных  озонаторов  со  средней  производительностью  озона (10–100 г/ч)  и  в  то  же  время 
имеют следующие преимущества: простота конструкции и малые габариты, слабое виляние давле-
ния и скорости протекающего воздуха на их характеристики, экологическая безопасность и отсут-
ствие воздухоподготовки, малая металлоемкость и малый вес [4].  
При всех преимуществах в своем классе (малогабаритность, удобство и простата обращения и 
обслуживания, не требующая высокой квалификации обслуживающего персонала) озонаторы типа