Свойства, получениие и применение озона (стр. 14 )

При озонировании в растворах гуминовых, апокреновых и креновых кислот торфяного происхождения обнаруживаются щавелевая, уксусная и муравьиная кислоты. Основную массу продуктов реакции составляют апокреновые кислоты (до 28 %) [29, 30].

Способ получения стимулятора роста растений из торфа (а. с. 46485 СССР, А01N 61/00, опубл. 06.09.1979) осуществляется окислением водно-щелочной суспензии торфа озонированным воздухом, причем для повышения выхода физиологически активных веществ, окисление проводят озонированным воздухом с содержанием О3 - 4¸5 % при температуре — t = 10¸20 °C в течение 15¸80 минут.

При взаимодействии O3 с органическими примесями воды реализуются следующие механизмы: процессы прямого окисления, окисление с участием гидроксилионов и окисление на поверхности катализатора. Скорость реакции окисления снижается в соответствии с рядом: фенол, карбоновые кислоты, альдегиды, оксалаты. Для карбоновых кислот константа скорости реакции kр повышается с увеличением pH от 2 до 4, после чего наблюдается плато зависимости kр (pH), причем kр линейно растет с увеличением степени диссоциации кислот. Для фенолов наблюдается почти линейная зависимость степени диссоциации kр от pH: при увеличении pH с 4 до 6, kр фенола увеличивается почти на 2 порядка. Величина pH определяет селективность окисления фенолов. При pH = 2 n-нитрофенол окисляется с той же скоростью, что и о-ксифенол, а при pH = 3 — в 10 раз быстрее. При обработке воды содержащей карбоновые кислоты, фенолы и амины, скорость разрушения фенолов возрастает с ростом pH и ограничивается скоростью процессов переноса. Для окисления карбоновых кислот действует ограничение по kр при pH > 4 и с этим процессом конкурирует разрушение аминов. Скорость окисления аминов увеличивается в соответствии с рядом: аммиак, бутиламин, a-аланин, диметиламин.

В способе очистки сточных вод от органических соединений (а. с. 960132 СССР, С02F 1/78, опубл. 10.10.1980) применяется озонирование в присутствии гетерогенного катализатора, причем для увеличения степени очистки, в качестве катализатора используют смесь состава (в вес.%): Al2O3 - 50¸52; окись фосфора - 8¸12; окислы меди и хрома - остальное; процесс ведут при pH = 9¸11,5.

Возможно эффективное применение озона для продления сроков хранения плодоовощной и другой пищевой продукции [31], при этом снижается обсемененность поверхности гнилостной микрофлорой, снижается уровень метаболических процессов, что препятствует проростанию, подсушиванию, незначительно изменяется содержание крахмала и сахаров. Однако резко снижается содержание аскорбиновой кислоты, например, в картофеле и капусте, соответственно на 19 и 25 %. При обработке картофеля озоном (пат. 250479 ГДР, А23В 7/144, опубл. 14.10.1987) уменьшается объем темных пятен, что сокращает потери картофеля при чистке. В способе хранения картофеля (а. с. 1830221 СССР) предполагается проводить продувку буртов с картофелем через решетчатый пол хранилища воздухом, обогащенным озоном, который сберегает корнеплоды от порчи.

При обработке пищевых продуктов в течение 1 часа при t = 10 °С и концентрации O3 - 0,5¸50 мг/кг происходит незначительное разрушение тиамина (например, в гречневой и рисовой муке), причем содержание рибофлавина не изменяется. Увеличение продолжительности обработки до 8 часов способствует возрастанию консервирующего эффекта (причем для зерна лучше, чем для муки). Количество микрофлоры снижается в 10¸1000 раз, причем зерно обладает свойством удерживать O3 некоторое время. Оптимальная концентрация O3 для зерна - 0,5¸50 мг/кг. Оптимальная концентрация озона при хранении яблок — 2,0 ± 0,5 мг/кг, длительность обработки — 60¸90 мин, периодичность 4 сут. При этом снижаются потери продукции в 2 раза, усушка - на 50¸70 %. Однако, при более высоких концентрациях озона наблюдается патологическое побурение покровных тканей яблок и других фруктов.

Возможно удлинение срока хранения рыбы в охлажденном виде путем: промывки рыбы озонированной водой и последующим хранении во льду; охлаждение льдом, приготовленным из озонированной воды; охлаждение водно-льдовой смесью, периодически барботируемой озоном. На фоне сильного эффекта криогенного способа консервирования рыбы, использования озона в качестве средства увеличивающего срок хранения охлажденной рыбы является малоэффективным.

Способ консервации куриных яиц (а. с. 577009 СССР, A23B 5/06, опубл. 14.06.1976), для сохранения питательности и вкуса, предполагает нанесение защитной пленки на скорлупу погружением их в расплавленную массу, например, парафин, причем после погружения, яйца в течение 10¸30 минут подвергают обработке озоновоздушной смесью с концентрацией озона 1¸3 мг/л в воздухе, при этом пленку наносят при температуре массы — t = 40¸45 °C [23].

В способе сохранения пшеничной муки (а. с. 839462 СССР, А21D 2/04, 27.02.1979) путем аэрации ее в системе пневмотранспорта, для интенсификации процесса и улучшения хлебопекарных свойств муки, аэрацию проводят воздухом, обогащенным кислородом до концентрации 30¸40 % в течении 5÷10 сек, с последующей выдержкой в течении 2¸3 суток. Можно использовать добавку озона.

В способе подготовки семян зерновых культур к посеву (а. с. 718033 СССР, А01С 1/00, 24.03.1978) включающем механическое повреждение семян перед посевом, для ускорения прорастания, повреждение осуществляют путем отрезания части содержащей зародыш, которую обрабатывают кислородом (озоном) в течение 30¸60 минут при давлении 2¸3 атм.

В способе детоксикации зерна, пораженного микрофлорой и ее токсинами (а. с. 718072 СССР, А01N 21/00, 04.09.1978) включающем обработку зерна водным раствором окислителя с последующей сушкой подогретым воздухом, для более глубокого разрушения микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, в качестве окислителя используют озон, концентрацию которого в растворе доводят до 0,05¸0,2 мг/л, а обработку зерна раствором осуществляют в течение 10¸40 минут.

Применение озона для сохранности сельскохозяйственной продукции не приводит к образованию канцерогенных веществ, например, нитрозаминов и нитратов, т. к. для их возникновения должны присутствовать органические амины и аммиак. При взаимодействии озона с химическими компонентами картофеля и корнеплодов не образуются мутагенные вещества, т. к. продукты окисления не относятся к функциональным группам таких соединений. На поверхности корнеплодов появляются лишь следы спиртовых, эфирных, сложно-эфирных групп и карбоновых кислот, не относящихся к канцерогенным соединениям.

В способе обработки эфирных масел (пат. 4708880 США, С11В 9/00, опубл. 24.11.1987) для удаления неприятных запахов, осуществляют обработку водным раствором перекисей (например, H2O2 и/или озоном) и 10¸40 % водными растворами неорганических кислот. Способ реализован на примере: 100 мл свежеперегнанного масла мяты перечной встряхивают 1¸2 мин с 30 % водным раствором H2O2 (О3) и 12 H HCl (по 0,02 г). Слой масла промывают 5 % водным раствором Na2CO3 и дистиллированной водой, сушат безводным Na2SO4 и центрифугуют.

Озон используется в способе обеззараживания пищевых продуктов, растительных и фармацевтических материалов, пряностей и сырья для лекарственных препаратов (заявка 3501027 ФРГ, А61L 2/20, А23L 3/34, опубл. 21.08.1986), с целью снижения вредных примесей. Например, обработкой O3 эфирных масел достигается заметное улучшение их качества. При обработке O3 окрашенных продуктов происходит их отбеливание. Для обработки применяют 0,5¸50 г O3 на 1 м3 или используют озон в виде 20 % растворов в хлортрифторметане, фреоне или фригене. В случае обработки материалов путем измельчения, термического разделения и т. д., O3 используют в смеси с N2 или CO2.

Озонирование может использоваться при обработке веществ выделенных из горючих ископаемых — сланцев, углей. Например, ступенчатое озонирование в ледяной CH3CCOH позволяет полностью деструктурировать кероген сланцев и перевести более 70 % углерода в растворимую форму. При этом в продуктах озонирования обнаруживаются: алифатические, н-монокарбоновые (C8-C25), н-дикарбоновые (C2-C21), бензолкарбоновые и дикарбоновые кетокислоты, а также лактонокислоты. Озонирование в уксусной кислоте керогена сланцев до летучих и растворимых продуктов (в которые переходит более 55 % углерода керогена), позволяет получать в составе продуктов моно - и дикарбоновые кислоты, кето-, метокси-, лактонокислоты, что подтверждает ароматизацию керогена. Использование водорастворимых продуктов озонирования керогенов (из сланцев, бурых и каменных углей) в ледяной уксусной кислоте, возможно в качестве субстрата для микробиологического синтеза.

Значительные перспективы имеет применение озонирования различного жидкого топлива. Например, устройство для модифицирования моторного топлива (пол. модель 12411 России, С10G 27/04, F02М 25/10, опубл. 20.10.1999), включающее генератор озона, емкость для топлива, в верхней и нижней частях которой имеются подводящий и отводящий патрубки и соответствующие узлы фильтрации пены и нерастворимых включений, а в верхней части, кроме того, размещен обратный воздушный клапан, причем отводящий патрубок сообщен с помпой, причем устройство снабжено установленными в последовательную технологическую линию емкостью для исходного продукта, насосом, эжектором, камерой смешивания, в середине которой размещен электрогидродинамический преобразователь течений, диффузором, проточным химическим реактором, выход которого сообщен с входным патрубком емкости для топлива, выход помпы сообщен с емкостью для исходного продукта, при этом выход генератора озона сообщен с патрубком всасывания эжектора. В вариантах исполнения устройства предлагается: в верхней части емкости для исходного продукта установка обратного воздушного клапана; на внешней поверхности камеры смешивания и диффузора расположение электромагнитных флотаторов; проточный химический реактор имеет фильтр на основе ионообменных смол; емкость для топлива и/или емкость для исходного продукта имеют, соответственно, арматуру для слива топлива. При озонировании топлива происходит образование химически активных озонидов, которые при сжигании интенсифицируют горение, причем повышается полезное использование топлива, снижается недожог и повышается экологичность двигателя.