Фіксуючий засіб для фіксації порошкоподібного добрива на поверхні рослинного насіння у формі ламелярної емульсії або суспензії типу масло-у-воді та спосіб його одержання

1. Фіксуючий засіб для фіксації порошкоподібного добрива на поверхні рослинного насіння у формі ламелярної емульсії або суспензії типу масло-у-воді, де водна фаза є основним компонентом, який відрізняється тим, що водна фаза містить воду та побічний продукт сільського господарства або бродіння, і тим, що масляна фаза містить масло та емульгатори, а також тим, що його готують шляхом додавання водного розчину до масляної фази для одержання емульсії або суспензії типу вода-у-маслі, додавання частини водної фази для одержання оберненої емульсії або суспензії типу масло-у-воді, а потім змішування вказаної емульсії або суспензії типу масло-уводі з рештою водної фази. 2. Фіксуючий засіб за п.1, який відрізняється тим, що фіксуючий засіб містить 50-95% мас. водної фази та 5-50 % мас. масляної фази, краще, 7090% мас. водної фази та 10-30% мас. масляної фази. 3. Фіксуючий засіб за п.1 або 2, який відрізняється тим, що водна фаза містить воду та побічний продукт сільського господарства або бродіння у масовому співвідношенні 1:4-4:1, краще, 3:7-7:3. 4. Фіксуючий засіб за будь-яким з попередніх пунктів формули, який відрізняється тим, що він додатково містить консервант. 5. Фіксуючий засіб за будь-яким з попередніх пунктів формули, який відрізняється тим, що він додатково містить стабілізатор. 2 (19) 1 3 77171 4 12. Спосіб за будь-яким з пп.8-11, який відрізняється тим, що кількість водної фази, яку додають на стадії iv), дорівнює кількості масляної фази або перевищує її. 13. Спосіб за будь-яким з пп.8-12, який відрізняється тим, що на стадії ііі) температура масляної фази становить 30-50°С, а температура водного розчину є вищою за це значення, краще, 35-55°С. 14. Спосіб за будь-яким з пп.8-13, який відрізняється тим, що на стадії iv) температура становить 30-50°С, краще, 37-45°С. Даний винахід стосується фіксуючого засобу у формі ламелярної емульсії чи суспензії типу масло-у-воді, який може бути використаний для фіксації порошкоподібного добрива на поверхні насіння рослин. Винахід стосується також способу виготовлення такого фіксуючого засобу. Швидкість, з якою корені рослини досягають добрива, має велике значення для здатності рослини поглинати живильні речовини, що присутні у добриві, та успіху початкового розвитку і росту рослини у перші три тижні. Кількості основних живильних речовин (N, К, Р, Са, S, Mg), що переходять з добрив до рослин, тобто, ефективність живильних речовин, звичайно змінюється від кількох відсотків до 70-80%. Ефективність фосфору, зокрема, є низькою, близько 520%. Ефективності слідових елементів (В, Co, Cu, Fe, Μn, Μο, Ζn, СІ) часто є ще нижчими за це значення. Спосіб внесення добрива, тобто, наскільки далеко від насіння потрапить добриво, впливає на здатність рослини використовувати живильні речовини. Живильні речовини у добриві, яке потрапило далеко від насіння, наприклад на відстані 6см від нього, можуть мати досить часу для протікання реакції з мінералами ґрунту та утворення малорозчинних сполук ще до того, як корені рослини досягнуть місця знаходження добрива. Якщо, наприклад, проводиться удобрення фосфором, як описано вище, шляхом звичайного розкидування добрива на поверхню ґрунту чи його перемішування з поверхневим шаром ґрунту, то ефективність фосфору дорівнює 5-10%. Якщо добриво вноситься до міжрядь чи на стрічці на визначеній відстані від насіння, ефективність фосфору складає близько 10%. Дещо краща ефективність фосфору досягається, коли фосфорне добриво вноситься у безпосередній близькості до насіння чи коли насіння дражирують добривом. У цьому випадку ефективності становлять 15% та 20% відповідно. Дражирування рослинного насіння з різних причин є здавна відомою технологією. Відомі різні види поверхневої обробки, починаючи з простого та звичайного протруєння насіння біоцидами для боротьби з хворобами рослин та шкідливими комахами. У цьому випадку насіння як таке обробляють тонко подрібненим активним агентом чи порошкоподібною сумішшю, що його містить, або активний агент розчиняють чи розводять у придатному розчиннику, часто, воді чи органічному розчиннику, і насіння потім обробляють одержаним розчином чи суспензією. З публікації [US, 4,761,423] відомий спосіб мокрого протруєння насіння, у якому насіння просочують емульсією, що містить воду, масло, емульгатор та біоцид. Дражирування насіння часто використовують для уповільнення проростання насіння. Полімери також використовувалися як фіксуючі агенти при нанесенні на насіння покриттів з речовинами, що виявляють інші ефекти. Дражирування може, наприклад, поліпшити здатність насіння витримувати посуху, нагрівання, засоленість ґрунту чи інші зовнішні стрес-фактори. За допомогою покриття, наприклад, легке насіння рису може бути зроблено більш важким, після чого воно не буде так легко уноситись водою чи вітром, наприклад, як це запропоновано у патентній публікації [US, 4,192,095]. Загальновідомим є також додання живильних речовин до покриттів з метою сприяння росту рослин. Насіння трав'янистих рослин обробляли, наприклад, вапном чи тальком для забезпечення створення газону [Scott J.M. Effects of seed coating on establishment // N.Z. Journal of Agricultural Research. - 1975. – 18. - P. 59-67.]. Дражирування насіння живильними речовинами обговорюється у кількох дослідженнях [Heydecker W., Coolbear P. Seed treatments for improved performance - survey and attempted prognosis // Seed Sci. and Technol. 1977. – 5. – P. 353-425.; Rebafka F.-P., Batino A., Marschner H. Phosphorus seed coating increases phosphorus uptake, early growth and yield of pearl millet (Pennisetum glaucum (L). R. Br.) grown on an acid sandy soil in Niger, West Africa // Fert. Res. 1993. – 35. P. 151-160.; Scott J.M., Jessop R.S., Steer R.J., Mclachlan G.D. Effect of nutrient seed coating on the emergence of wheat and oats // Fert. Res. - 1987. – 14. – P. 205-217.]. Найбільшими проблемами були поганий процент схожості насіння, особливо при використанні масла як фіксуючого засобу, та погане закріплення живильних речовин на поверхні насіння при використанні водних розчинів. Для вирішення цих проблем проводилося багато досліджень. Проводилися експерименти з різними композиціями фіксуючих засобів для фіксації живильних речовин або інших речовин чи композицій, що сприяють росту, на поверхні рослинного насіння. Зокрема, проводилися експерименти з вивчення придатності різних полімерів. Існує, наприклад, відомий спосіб нанесення на насіння покриттів водорозчинних полімерів, таких як крохмаль, метилцелюлоза та гуміарабік. Найбільшим недолі 5 ком є велика кількість води, асоційована із застосуванням цих полімерів. Для роботи з великою кількістю води потрібний спеціальний апарат, а процес нанесення покриття відбувається повільно. З метою запобігання зволоженню насіння його часто треба висушувати при низькій температурі. Вищезгадані полімери часто утворюють навколо насіння тверде покриття, яке легко руйнується. Патентна публікація [WO, 9325078] описує композицію, що використовується для дражирування насіння, яка містить гідролізат полісахариду, наприклад, гідролізат карбоксиметилцелюлози чи карбоксиметилкрохмалю. їхні водні розчини можуть також наноситися на поверхню насіння розбризкуванням у формі відносно концентрованих водних розчинів (30%). Використання нерозчинних у воді полімерів, з іншого боку, звичайно вимагає використання органічного розчинника, причому велика кількість розчинника може сприяти проникненню полімеру у насіння. Можливо також використовувати для обробки насіння водні суспензії цих полімерів. Таке застосування описане, наприклад, у [PL, 146138] та [PL, 159474]. Патентна публікація [US, 4,251,952] описує насіння, покрите сумішшю нерозчинного у воді полімеру та цукру. Використовуваними полімерами є різні комерційні полі- чи співполімери. З неопублікованої патентної заявки [FI, 19992768] відома композиція, призначена для поверхневої обробки насіння, яка включає шар фіксуючого засобу, що складається з масляно-водної емульсії, та шар порошкоподібного добрива. Суміш фіксуючого засобу, що використовується для створення шару фіксуючого засобу, може також містити рідкий побічний продукт сільського господарства чи бродіння. На додаток до вже вказаних вище недоліків, можливим недоліком способів за відомим рівнем техніки є також липкість поверхонь насіння з нанесеним покриттям, що може призводити до злипання насіння та його поганої сипкості. Апарат, потрібний для обробки насіння, також легко забруднюється. Надто вологе покриття, у свою чергу, може спричинити передчасне проростання насіння. Способи за відомим рівнем техніки мали також недолік неповної чи нерівномірної адгезії активного агента до насіння та/або його поганого утримання на поверхні насіння. Згідно з даним винаходом, пропонується фіксуючий засіб у формі ламелярної емульсії чи суспензії типу масло-у-воді, основним компонентом якої є водна фаза, причому водна фаза містить воду та побічний продукт сільського господарства чи бродіння, масляна фаза містить масло та емульгатори, і фіксуючий засіб готують шляхом додавання водного розчину до масляної фази для одержання емульсії чи суспензії типу вода-у-маслі, додавання частини водної фази для одержання оберненої емульсії чи суспензії типу масло-у-воді і після цього змішування вказаної емульсії чи суспензії типу масло-у-воді з рештою водної фази. Вказаний фіксуючий засіб може містити, % мас.: Водна фаза 50-95; 77171 6 Масляна фаза 5-50. Краще якщо фіксуючий засіб містить, % мас.: Водна фаза 70-90; Масляна фаза 10-30. Вказана водна фаза може містити воду та побічний продукт сільського господарства чи бродіння у ваговому співвідношенні 1:4-4:1, краще, 3:77:3. Фіксуючий засіб згідно з даним винаходом може додатково включати інші інгредієнти, такі як консервант, наприклад, сорбат калію, та/або стабілізатор, що може бути агентом для контроля рН, такий як фосфорна кислота. Стабілізація структури емульсії чи суспензії досягається завдяки дії стабілізатора. Можна також використовувати як стабілізатор органічні кислоти, такі як лимонна кислота чи щавлева кислота. Зазначений побічний продукт сільського господарства чи бродіння є краще рідким побічним продуктом сільського господарства чи бродіння, наприклад, мелясами, такими як бурякова чи тростинно-цукрова меляса, бардою чи сиропом або їхньою сумішшю. Зазначений побічний продукт сільського господарства чи бродіння може також бути твердим продуктом. Зазначені рідкі побічні продукти містять різну кількість води. Ця кількість води входить до складу вказаних побічних продуктів. Вказане масло може бути тваринним чи рослинним маслом, здатним до біодеградації чи таким, що легко біодеградує, або мінеральним маслом, таким як вазелінове масло, або їхньою сумішшю. Зазначені емульгатори включають емульгатори, придатні для цієї мети. Зокрема, вказані емульгатори включають два різні емульгатори, один з яких є ліпофільним емульгатором, що має значення гідрофільно-ліпофільного балансу (далі - ГЛБ) в інтервалі 2-8, краще, близько 4, а другий є гідрофільним емульгатором, що має значення ГЛБ в інтервалі 12-16, краще, близько 15. Кількість ліпофільного емульгатора краще складає приблизно 0,5-2% мас, найкраще, близько 1% мас. Кількість гідрофільного емульгатора краще складає приблизно 1,5-4% мас, найкраще, близько 3% мас. Загальна кількість емульгатора краще становить приблизно 2-6% мас. Ці кількості обчислюють у розрахунку на вагу готового продукту емульсії чи суспензії. Фіксуючий засіб згідно з винаходом може бути використаний для фіксації порошкоподібного добрива на поверхні рослинного насіння. Завдяки композиції та структурі фісуючого засобу за винаходом, адгезія порошкоподібного добрива до насіння та його утримання на поверхні насіння є чудовими. Фіксуючий засіб може також містити полімери, що звичайно використовуються як фіксуючі агенти при дражируванні насіння, які згадувалися також в описі відомого рівня техніки. Розмір насіння, яке має бути піддано поверхневій обробці, та тип його поверхні, що є властивостями, характерними для певного виду рослин, впливають на кількість фіксуючого засобу, потрібного для фіксації бажаної кількості порошкоподібного добрива на поверхні насіння. Краще, фіксую 7 чий засіб використовують у кількості 0,5-5 вагових частин на 100 вагових частин насіння. Згідно з винаходом, пропонується також спосіб виготовлення фіксуючого засобу у формі ламелярної емульсії чи суспензії типу масло-у-воді, що містить воду, побічний продукт сільського господарства чи бродіння, масло та емульгатори, який включає такі стадії: і) формують водну фазу, що містить воду та побічний продукт сільського господарства чи бродіння; іі) формують масляну фазу, що містить масло та емульгатори; ііі) водний розчин додають до масляної фази для одержання емульсії чи суспензії типу вода-умаслі; iv) частину вказаної водної фази додають до вказаної емульсії чи суспензії типу вода-у-маслі для утворення оберненої емульсії чи суспензії типу масло-у-воді; ν) емульсію чи суспензію, одержану на стадії iv), змішують з рештою водної фази для утворення бажаної емульсії чи суспензії. Спосіб за винаходом краще включає додаткову стадію, на якій vi) додають стабілізатор до емульсії чи суспензії, одержаної на стадії ν). Якщо бажано ввести до фіксуючого засобу консервант, то консервант додають до вказаної водної фази. Водна фаза, яку додають на стадії ііі), може бути переважно водою або частиною вказаної водної фази. Додання вказаного водного розчину може здійснюватися при енергійному перемішуванні за допомогою, наприклад, струминної помпи чи гомогенізатора, який може бути оснований на ультразвуковій технології чи на технології механічного емульгування. Кількість вказаного водного розчина може складати 2-10% мас. у перерахунку на вагу готового продукту емульсії чи суспензії. На стадії ііі) температура масляної фазі може становити 30-50°С, краще, близько 40°С, а температура водного розчину може бути вище цього значення, краще, 35-55°С. На стадії iv) водну фазу додають у такій кількості, що відбувається фазовий перехід від емульсії чи суспензії типу вода-у-маслі до типу масло-уводі. У цьому випадку кількість доданої водної фази краще дорівнює кількості масляної фази чи перевищує її. Температура може становити 30-50°С, краще, 37-45°С, і особливо краще, близько 40°С. У способі виготовлення за винаходом утворення водно-масляних шарів забезпечується шляхом одержання на першій стадії емульсії чи суспензії типу вода-у-маслі та інверсії її на другій стадії на тип масло-у-воді. У цьому випадку кінцева емульсія чи суспензія належить до типу маслоу-воді, де водна фаза є основним компонентом середовища, у якому емульговані масляно-водні шаруваті структури з утворенням ламелярних структур. Для стабільності продукту важливо утворення шарів водна фаза - масляна фаза. Одержаний продукт характеризується тим, що вода зв'язана за допомогою емульгаторів також до 77171 8 міжфазних поверхонь, утворених маслом та водою. Продукт має чудову адгезію до поверхонь, на які має наноситись покриття. Приклад 1. Одержання емульсії масло-у-воді, що містить мелясу A. Відміряють кількість води, що складає 37% мас. від виробничої партії Консервант (сорбат калію), 0,3% мас. від виробничої партії, змішують з водою. 4% мас. від цієї водної суміші відокремлюють для подальшого використання згідно пункту D. B. Готують водну фазу шляхом нагрівання водної суміші А до 50°С та додавання меляси при кімнатній температурі (15-45°С), краще, при 35°С, у кількості 50% мас. від виробничої партії. Суміш гомогенізують шляхом циркуляції. С. Готують масляну фазу шляхом поміщення до окремої посудини вазелинового масла у кількості 10% мас. від виробничої партії. Вказане масло є безбарвним, без запаху, каталітично гідроізомеризованим та депарафінізованим маслом, яке містить гідрогеновані вуглеводні з високим вмістом ізопарафінів. До цього масла додають поверхневоактивні компоненти, в % мас. від виробничої партії: - ліпофільний емульгатор ( значення ГЛБ близько 4) – 1% мас. від виробничої партії, та - гідрофільний емульгатор (значення ГЛБ близько 15) – 3% мас. від виробничої партії. Масло та емульгатори перемішують при 40 °С до гомогенного стану. D. Водну суміш за пунктом А, підігріту до 45°С, додають до масляної фази, що має температуру 40°С. Кількість цієї водної суміші складає 4% мас. від виробничої партії. Додавання водної суміші здійснюють при енергійному перемішуванні за допомогою струминної помпи чи гомогенізатора, який може бути оснований на ультразвуковій технології чи технології механічного емульгування. E. Водну фазу В додають до масляної фази D у такій кількості, щоб у емульсії типу вода-у-маслі (емульсія В/М) відбулася фазова зміна на тип масло-у-воді (М/В). Ця фазова зміна спостерігається як зниження в'язкості після її підвищення. Температура повинна становити 37-50°С, краще, 40°С. Потрібна кількість фази В щонайменше дорівнює кількості масляної фази С. F. Емульсію Ε типу М/В додають до решти водної фази В за допомогою обережної циркуляції, уникаючи будь-яких непотрібних витрат енергії. G. Зрештою, додають фосфорну кислоту у кількості 0,3% мас. від виробничої партії. Кислоту спершу розводять у частині чистої води (яку враховують у загальній кількості води) і обережно змішують шляхом циркуляції. Слід уникати застосування надлишкової енергії. Наприклад, якщо готують партію емульсії у 1м3, то 3дм3 кислоти розводять у 10дм3 води. Продукт, одержаний у описаний вище спосіб, призначений, зокрема, для використання як зв'язуюче покриття для дражирування зерен насіння і має фізичні властивості, зазначені у табл. 1. Вихідні матеріали для продукту були ретельно відібрані з урахуванням вимог до чистоти та здатності до біодеградації у сільськогосподарському та харчовому ланцюгах. 9 77171 10 Таблиця 1 Характеристика емульсії масло-у-воді, що містить мелясу Фізичні властивості продукту Показання рефрактометра ATAGO N2 (2862%), % Типові 1,1 17 5,5 44 Межі 1,05-1,20 15-250 5,0-6,0 40-50 до пластикових горщиків об'ємом 1дм3, заповнеПродукт є придатним для нанесення розбризних польовим ґрунтом. Як контроль використовукуванням. Термін придатності при зберіганні: не вали 100 необроблених аналогічно висаджених менше 6 місяців при 4-22°С. насінин. Кожен горщик поливали через визначені Приклад 2. Одержання емульсії масло-у-воді, проміжки часу для підтримання постійної вологості що містить мелясу ґрунту. Через 11 днів після висаджування, процент Масляна фаза вже містить емульгатори та 4% схожості визначали згідно стандарту [International мас. води, внаслідок чого продукт є помірно стійSeed Testing Association (ASTA). Supplement ким до температур замерзання і зручним для збеInternational Rules for seed testing // Seed Sci. & рігання. Technol. - 1996. - 24. - Zurich, Switzerland.], розробВодну фазу готують шляхом додавання до воленому Міжнародною асоціацією з контролю за ди сорбату калію (0,3% мас.) та меляси при темякістю насіння (ISTA). Вплив кількості меляси в пературі 40°С. емульсії масло-у-воді, нанесеній на поверхню наЧастину цієї водної фази нагрівають до темсіння, на схожість насіння пшениці, показаний у ператури вище температури масляної фази, приТаблиці 2. чому достатньою різницею є приблизно 5°С. Кількість водної фази, яку нагрівають, повинна Таблиця 2 щонайменше дорівнювати кількості масляної фази в об'ємних одиницях. Вплив співвідношення змішуваних водного масла Теплу водну фазу емульгують у масляній фазі та меляси на схожість пшениці в такій кількості, щоб відбулася фазова зміна на тип М/В, причому у цьому випадку в'язкість почиЗразок для випробувань Схожість, % нає, після зростання, знижуватися при доданні Необроблений 93 водної фази. Меляса 93 Емульсія типу М/В може, при легкому переміМеляса : вода + масло (1:3) 89 шуванні, бути додана до решти водної фази (суМеляса : вода + масло (2:2) 95 міші води та меляси). Меляса : вода + масло (3:1) 94 Зрештою, додають фосфорну кислоту (0,3% Вода + масло 81 мас.), яку розводять водою у співвідношенні 3/10. Використовувану для цього воду враховують при Результати показують, що додавання меляси підрахунку загальної кількості води. Змішування до емульсії масло-у-воді суттєво поліпшує схоздійснюють шляхом використання циркуляції з жість пшениці. Крім того, було досліджено адгезію низькими витратами енергії. порошкоподібного добрива до поверхні насіння Приклад З. Вплив меляси, доданої до емульсії при використанні емульсій згідно з прикладом. масло-у-воді, на схожість насіння пшениці Емульсія меляса/масло/вода фіксувала порошкоВплив кількості меляси, присутньої у емульсії подібне добриво рівномірно і краще, ніж проста масло-у-воді, що використовується для поверхнеемульсія масло/вода, а технічна якість була вище. вої обробки насіння, на схожість насіння пшениці Приклад 4. Вплив меляси, доданої до емульсії був досліджений за допомогою випробувань на масло-у-воді, на адгезію порошкоподібного добрисхожість, проведених на польових ґрунтах, у яких ва до насіння та його утримання на насінні насіння обробляли емульсіями, що містили меляУ цілях випробувань, було виготовлено серію су, воду та масло у різних співвідношеннях. розчинів меляса-вода та емульсій масло-у-воді. У цілях випробувань було виготовлено серію Емульсії були виготовлені за процедурою, описамелясавмісних емульсій масло-у-воді за процедуною у прикладі 1. Об'ємне співвідношення масрою, описаною у прикладі 1. Кожна емульсія місло/вода в емульсіях складало 1:3. тила 25% об. (об./об.) масла, здатного до біодегЗерна ячменю обробляли фіксуючими засорадації, і, додатково, таку кількість меляси, щоб бами у спосіб, описаний у прикладі 3. Зерна, обоб'ємне співвідношення масла/води до меляси роблені у цій спосіб, покривали однозаміщеним складало 4:0, 3:1, 2:2, 1:3 та 0:4. фосфатом калію (МКФ). Кількість зволожувача Для нанесення емульсії на поверхню насіння складала 2%, а кількість МКФ складала 8% від його обробляли у комерційному тестовому приладі ваги зерен. Результати випробувань наведені у для дражирування насіння (Неgе). З кожної партії Таблиці 3. поверхнево обробленого насіння 4x100 насінин висаджували для пророщування на глибину 4см Густина (15°С), кг/дм3 В'язкість (15°С), сСт Кислотність, рН 11 77171 12 Таблиця 3 Вплив меляси, доданої до емульсії М/В, на адгезію порошкоподібного добрива до насіння та його утримання на насінні Зразок для випробувань Необроблений Емульсія М/В Меляса : вода (1:1) Меляса : вода (2:1) Меляса : емульсія М/В (1:1) Адгезія, % 100 100 100 100 Утримання, % 85 93 93 88 Ступінь Нерівномірна адгезія Результат однорідний Результат однорідний**) Результат однорідний*) Примітки: - *) Не забиває сіялку; **) Прилипає до диску сівалки. Результати показують, що додавання меляси до емульсії масло-у-воді суттєво поліпшує утри Комп’ютерна верстка В. Сердюк мання порошкоподібного добрива на поверхні насіння. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601