干燥种子的方法

申请号 CN201180043364.2 申请日 2011-07-14 公开(公告)号 CN103209593B 公开(公告)日 2015-10-07
申请人 利诺欧洲研究有限公司; 发明人 约翰·范埃斯布鲁克;
摘要 本 发明 涉及采用沸石粒子干燥 种子 的方法,所述方法包括:将所述种子与预加 水 分的沸石粒子 接触 ,使所述沸石粒子从所述种子中吸收水分。
权利要求

1.一种用于干燥播种种子的方法,所述方法包括以下步骤:
a)将种子与具有分含量至少3wt%的预加水分的沸石粒子混合而提供种子-沸石混合物,以及
b)使所述种子在所述混合物中干燥至2wt%至12wt%之间的最终水分含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在混合之前将所述预加水分的沸石粒子预加水分至5wt%至18wt%之间的水分含量。
3.根据权利要求1所述的方法,其中在混合之前将所述预加水分的沸石粒子预加水分至15wt%至20wt%之间的水分含量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中在混合之前将所述预加水分的沸石粒子预加水分至其最大水分吸收容量的15%至85%之间。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中在混合之前将所述预加水分的沸石粒子预加水分至其最大水分吸收容量的50%至80%之间。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述沸石粒子具有20wt%-40wt%的最大水分吸收容量。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子的所述最终水分含量通过以下方式达到
-将种子和预加水分的沸石粒子按照预定重量比混合,其中,选择所述沸石粒子相对于其混合前水分含量的水分吸收重量,以使所有沸石粒子在所选的最终种子水分含量下达到其最大水分吸收容量;
-将种子和沸石粒子在所选的最终种子水分含量下分离,或
-在所选的最终种子水分含量下将所述混合物冷冻。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子在混合之前不含粘附水。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子的所述水分含量在干燥之前和之后进行测定。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中将种子与沸石粒子混合之后,使所述混合物保持运动。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子和沸石粒子在干燥之后进行分离。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子是新收获的种子。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述种子是稻谷种子或大豆种子。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,进一步包括通过加热而再生所述沸石粒子的步骤。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,进一步包括通过在200-400℃之间的温度下加热而再生所述沸石粒子的步骤。
16.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,进一步包括通过在220-250℃之间的温度下加热而再生所述沸石粒子的步骤。
17.预加水分的沸石粒子用于干燥播种种子的用途。

说明书全文

干燥种子的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于改善种子质量的方法。更具体而言,本发明涉及利用沸石作为吸收材料干燥种子的方法。

背景技术

[0002] 用于播种的种子或正进行播种的种子的水分含量在这些种子的质量及其退化控制中扮演着至关重要的色。尽管这是一个一般都认可的事实,但是用于干燥播种种子的技术仍然主要是基于循环通过种子堆的加热空气流。现有基于这项技术的专用种子干燥设备在技术上是先进的而又是成本高昂的。对于用于消费的种子,也必须保存质量特性才能保留味道和营养价值。例如,对于酿造大麦,非常重要的是种子萌芽特性没有受到例如真菌的攻击而减弱。
[0003] 种子干燥中的一个重要考虑因素是必须保持种子的萌芽能(萌芽率)和寿命(货架寿命)。萌芽能力是指种子在最佳存储条件之下经过指定的期间之后萌芽而发育成完整幼苗的百分数。萌芽能力采用具有代表性的种子样品进行测定。据发现,干燥工艺的程度影响萌芽能力的程度,过度干燥经常会导致生命力丧失。然而,干燥不充分会导致种子储存时发生结饼(molding)。更重要的是,每种类型的种子都有其自身干燥的最佳条件。据证实,很难产生对于各种各样的种子都能够充分发挥作用的干燥条件。
[0004] 尽管种子公司生产的播种种子一般具有非常高的品质,但是全球所用的大多数播种种子都是“农场保存的种子”,而其质量会因季节不同而不同。在收获时,大多数情况下种子的水分含量并不是最佳的,而种子堆中的水分含量通常因为场地不同和植物上的种子成熟水平不同而不会均匀分布。
[0005] 农场保存的种子或“农民用种子”通常在将其播种之前储存几个月。当种子储存于高湿度高温的国家时,80%的种子将会死亡,或者在播种过程中是没有用的,而干燥是避免萌芽所必需的。收获后的大量损失是由于干燥不当和种粒萌芽所致。具体而言,小农场主需要合适的种子干燥方法才能改善所储存种子的质量。
[0006] 目前还没有现成的方法供全球工业化欠发达地区的小农场主能够正确干燥其农场保存种子。现有的空气流干燥器是复杂而昂贵的,并需要相当高水平的操作人员技能。尽管可以使用中央种子处理设施,但是将大量作物的农场保存种子运输至中央种子处理设施主要是太过昂贵。将种子处理设施带给农场主以便提高这些种子品质,那将是更加便利的。这就需要种子处理的移动系统。原则上,这种移动种子处理单元应该简单并易于操作,才能支持第二和第三世界国家农场的农场保存种子的种子处理。因此,对于简单、廉价、强大、有效而充分可控且优选可以运输并优选甚至能够在种子运输期间进行操作的种子干燥系统存在需要。

发明内容

[0007] 本发明人现在已经开发出一种简单的可运输的(可移动的)种子干燥方法,这种方法是如此简单,而原则上可以在桶(bucket)中实施。干燥的种子原则上能够保存在相同的桶中储存而无需将种子从沸石中分离出来。
[0008] 本发明基于沸石,具体而言是沸石粒子(颗粒)的使用。采用这种干燥剂的问题是,尽管它们可以很容易地用于从其它物质中提取水分,但是干燥工艺是极其严格的,特别是当沸石珠粒和湿(或高水分含量)的产品直接接触放置之时。沸石珠粒已经成功用于烹调蔬菜和含水产品如废水污泥的干燥,以及咖啡和可可豆的焙烤。然而,这种产品中的植物细胞相比于播种种子或用于制啤酒的种子的胚芽并不需要存活。而且,用于消费或用作调味品的种子如果温度过高可能出现品质劣化。事实上,在播种种子的干燥中沸石的使用还属于未知领域。因此,迄今未知的是,是否有可能在简单(优选也可移动)而成本有效的设备中基于强吸水性沸石按照非常受控的方式干燥种子并维持萌芽能力。
[0009] 本发明人已经发现,采用沸石干燥种子问题重重。事实上,据发现,将新收获的种子与完全干燥的沸石珠混合而随后通过这些沸石珠从种子中吸收水分会因为在沸石珠中产生的热量导致混合物温度急剧升高。实际上,大量(高水平)的热通常在将种子与沸石粒子接触放置之时就会产生。这种发热,经常超过60-100℃,对种子品质极端有害。
[0010] 本发明人现在已经克服了这个问题,已经能够生产出具有高萌芽能力和长货架寿命的干燥种子。该问题的解决方法通过将种子与预加水分(premoisturized)而水分含量为至少3wt%的沸石粒子混合而提供。据发现,沸石的初始放热性水分吸收是最具有伤害性的,但是这种热很大程度上在沸石珠被预加水分至水分含量为至少3wt%时而被防止。这些优点在于种子不会暴露于干燥期间通过沸石产生的热,萌芽能力并不会受到这种干燥方法的影响,而相对于环境条件下现有技术的干燥方法维持了储存期间种子的萌芽能力。
[0011] 在第一方面,本发明提供了一种用于干燥种子的方法,所述方法包括以下步骤:
[0012] a)将种子与具有至少3wt%水分含量,优选至少5wt%,更优选至少7wt%的预加水分的沸石粒子混合,而提供种子-沸石混合物,以及
[0013] b)使所述混合物中的所述种子干燥至水分含量在2wt%至12wt%之间。
[0014] 所述种子/沸石混合物能够通过混合,掺混(blending),离心,振荡或翻转而制备。这能够采用混合器、转筒(rotor)、掺混机、离心机、振荡器或翻转器(tumbler)而自动化完成。优选采用旋转滚筒(rotating drum),如混凝土搅拌机模型。
[0015] 在所述方法的优选实施方式中,将预加水分的沸石粒子在混合之前预加水分至水分含量在5wt%至18wt%之间,优选至水分含量在15wt%至20wt%之间。
[0016] 在本发明所述方法的优选实施方式中,在混合之前将预加水分的沸石粒子预加水分至其最大水分含量的15%至85wt%之间,优选至其最大水分含量的20%至85%之间,更优选在50%至80t%之间。
[0017] 在所述方法的优选实施方式中,沸石粒子是具有最大水分含量为20wt%-40wt%的粒子,优选最大水分含量为25wt%-40wt%。
[0018] 本发明方法的优选实施方式中,所述种子的最终(干燥之后)水分含量通过停止干燥工艺而达到。这可以通过采用计算沸石的最大水分吸收容量并向混合物中加入正好足以(而不超过)达到目标种子水分含量的沸石而完成。因此,可以通过将种子和预加水分的沸石粒子按照预定的重量比混合达到种子的最终水分含量,其中,选择沸石粒子相对于其混合之前的水分含量的水分吸收重量,以使所有沸石粒子在所选的种子最终水分含量下达到其最大水分含量。
[0019] 可替代地,种子的最终水分含量能够通过在所选的种子最终水分含量下分离种子和沸石粒子而达到。
[0020] 在另外的可替代的实施方式中,种子的最终水分含量能够通过在所选的种子最终水分含量下冷冻混合物而达到。例如,冷冻能够通过将混合物温度降低至低于-5℃或者甚至低于-20℃而实现。在这样的温度下,从种子至沸石粒子不会发生水分交换。
[0021] 在多个步骤中也可以实现干燥步骤,即从种子水分含量25wt%降低至20wt%而在后续步骤(采用新的预加水分的沸石粒子)下降至15wt%的种子水分含量。向干燥的或干燥中的混合物中加入另外的预加水分的沸石粒子以达到这些种子的较低水分含量也是可能的。实际上,将种子和预加水分的沸石粒子混合的步骤能够重复进行直至种子的水分含量达到所需的水平。
[0022] 在本发明方法的另一优选实施方式中,种子在混合之前不会附着水。这意味着种子容许在空气中干燥,或空气能够吹过种子,或者种子可以在将其加入至混合物中之前滚过吸水垫。
[0023] 在本发明的方法中在干燥之前、期间和/或之后例如通过测定水分含量而确定种子的水分含量是可能的。优选种子的水分含量在干燥之前进行测定以确定从所述种子中提取的水分量,而由此测定干燥种子所需的预加水分的沸石量。
[0024] 在本发明方法的优选实施方式中,将种子和沸石粒子混合之后获得的混合物保持运动。可以维持这种保持运动直至种子变干。
[0025] 也可以使种子和沸石粒子在干燥之后例如通过筛分进行分离,但是在某些情况下可以保持种子和沸石混合而播种混合物以产生作物。对于筛分,有利的是选择沸石粒子以使得其平均粒径大于这些种子的平均粒径。
[0026] 在本发明优选的实施方式中,种子是新收获的种子。本发明方法的一个优点是这种干燥能够“在农场上”实施,该术语是指本方法没有必要按照工业化规模或在工业环境下实施,而可以在小规模农业环境下实施,最优选直接在收获现场实施的事实。
[0027] 在本发明方法中能够使用的种子原则上可以是任何类型的种子,优选蔬菜种子或水果种子,但是消费种子,饲料种子或工业作物种子也能够采用本发明的方法进行处理。非常合适的种子是大豆种子或稻谷种子。
[0028] 在环境温度下进行干燥是可以的,但是升高或降低的温度环境也是可以的。
[0029] 尽管本发明的方法基本上一旦将种子干燥至所需的水分含量就完成,但是采用另外的步骤,如通过再生沸石粒子来延长本方法也是可以的。在这种背景下的再生是指干燥沸石的工艺以制备它们而进行新一轮种子干燥。沸石再生具体而言通过热处理沸石粒子而实施。所述再生优选在100至400℃之间的温度,更优选在200至250℃之间实施。在本发明方法的优选实施方式中,本方法可以包括通过加热再生所述沸石粒子的步骤,优选在200至400℃之间,更优选在220至250℃之间的温度下。再生步骤优选在预加水分步骤之前进行,在预加水分步骤中沸石粒子用水使水分达到至少3wt%,优选至少5wt%的水分含量。
[0030] 在另一方面,本发明的方法涉及沸石粒子用于干燥种子的用途。附图说明
[0031] 图1显示了在实施例1中描述的装置。
[0032] 图2显示了在实施例2中描述的采用沸石粒子干燥期间和之后种子容器中的水分含量和温度。
[0033] 图3显示了储存对于通过两种不同方法干燥的种子的萌芽能力的影响。

具体实施方式

[0034] 术语“种子”是指任何种子,比如:粗种子,涂层种子,催芽种子(primed seed),包衣种子。事实上,正如以上所述,任何种子都能够用于本发明的方法中。特别有用的是以下的种子:小麦、燕麦、玉米(包谷)、大麦、黑麦、小米、大米、大豆、油菜籽、亚麻籽(亚麻)、葵花、胡萝卜、黑婆罗参、红花菜豆(runner bean)、果阿豆(goa bean)、芦笋豌豆(asparagus pea)或四棱豆(winged bean)、扁豆、蔓菜豆或架菜豆、嫩荚青刀豆、蚕豆或去荚刀豆、豌豆或青豌豆、羽扇豆、番茄、胡椒、甜瓜(melon)、南瓜、黄瓜、茄子、西葫芦(胡瓜,zucchini)、洋葱、韭菜(leek)、生菜(莴苣)、菊苣(endive)、菠菜、野苣(corn salad)、小黄瓜(gherkin)、(红)卷心菜、皱叶甘蓝、尖头高丽菜(pointed cabbage)、大白菜、青菜(小白菜(bok choy))、花椰菜、球芽甘蓝(包子甘蓝,Brussels sprouts)、甜菜、甜菜根、球茎甘蓝、菊苣(chicory)、洋蓟、芦笋、西兰花(绿花椰菜,broccoli)、根芹菜、芹菜、萝卜、草和香料、芫荽子、花生、芝麻。最优选大豆和水稻的种子用于本发明的这些方面。种子包括提及的播种种子、消费种子(如水稻和小麦)和用作香料的种子(如芫荽子)。优选地,本发明各方面的种子最具优势用于播种种子和消费种子,最优选播种种子。烘焙种子可以用于本发明这些方面,但是优选排除在本发明这些方面之外。在本发明各方面的优选实施方式中,种子是新鲜种子。在本发明的其它优选实施方式中,种子(在通过本发明方法干燥之前)具有的水分含量至少为3wt%,更优选至少4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%和14wt%,或至少15wt%。
[0035] 术语“播种种子”是指用于播种的种子,即当播种于土壤或合适生长的底土层中时用于由所述播种种子生长成的子代植物产生的活体种子。术语播种种子并不涵盖不打算用于播种目的的粉末化种子如磨粉咖啡、面粉和可可粉。
[0036] 术语“沸石”是指一族微孔水合酸盐矿物。人们已经合成了超过150种沸石类+ + 2+型而已知具有48种天然存在的沸石。沸石具有能够容纳各种各样的阳离子如Na、K、Ca 、
2+
Mg 等的“开放”结构。这些带正电离子被相当疏松地固定而能够很容易交换接触溶液中的其它离子。一些更常见的无机沸石有:斜沸石(Amicite)、方沸石、钠红沸石(板沸石,Barrerite)、贝尔伯格石(Bellbergite)、硅锂铝石(Brewsterite)、博干沸石(Boggsite)、锶沸石、菱沸石、斜发沸石、刃沸石(Cowlesite)、环晶石、钡沸石、柱沸石、毛沸石、八面沸石(Faujasite)、镁碱沸石、十字沸石、水沸石、钠菱沸石、戈硅钠铝石(Gobbinsite)、纤沸石(Gonnardite)、古柱沸石(Goosecreekite)、交沸石、碱菱沸石(Herschelite)、片沸石、浊沸石、插晶菱沸石(Levyne)、莫里铅沸石(Maricopaite)、针沸石、麦沸石、中沸石、蒙沸石(蒙特索石,Montesommaite)、丝光沸石、钠沸石、钾沸石(Offretite)、副钠沸石(Paranatrolite)、方碱沸石、Pentasil型沸石(五元环沸石,Pentasil)、皮水硅铝钾石(锶碱沸石,Perlialite)、钙十字沸石、铯沸石(Pollucite)、钙沸石、钠环晶沸石(Sodium Dachiardite)、红辉沸石(Stellerite)、辉沸石、四方钠沸石(Tetranatrolite)、杆沸石、切尔尼希石(Tschernichite)、斜钙沸石、钙交沸石、钾菱沸石(三斜钾沸石,Willhendersonite)和汤河原沸石(汤河原石,Yugawaralite)。所有这些沸石都同等适合用于本发明中。一个实例性无机式为:Na2Al2Si3O10-2H2O,这是钠沸石的化学式。天然存在的沸石很少是纯净的,而被其它矿物、金属、石英或其它沸石污染而发生不同程度的变化。为此之由,天然存在的沸石在均匀性和纯度重要的许多应用中并不太优选,然而这种不纯的沸石非常适用于本申请
[0037] 术语沸石包括提及的沸石颗粒物、沸石珠和沸石粒子。商购可获得的沸石的实例有:Linde(林德)A型(LTA)、Linde(林德)X和Y型(富Al和富Si FAU)、硅酸盐-1和ZSM-5(MFI)、以及Linde(林德)B型(沸石P)(GIS)。其它商购可获的合成沸石包括Beta(β)(BEA)、Linde(林德)F型(EDI)、Linde(林德)L型(LTL)、Linde(林德)W型(MER)、SSZ-32(MTT)、 (斜发沸石)。所有的都是铝硅酸盐。在本发明的方法中,Linde(林德)A型沸石(NaA、KA、CaA),也通过三字母代码LTA(Linde(林德)A型)沸石指代,或3A、4A和/或5A型都适合使用。
[0038] 本文中使用的沸石粒子的大小在本发明的各个方面并没有特殊限制,但是优选沸石粒子的大小大于种子的大小,优选在1至40mm之间,更优选在5至15mm之间,更加优选5、6、7、8、10、11、12、13或14mm。使用大于种子的沸石粒子的优点与将沸石与种子分离的方便性有关。高度优选沸石粒子具有8mm的直径。
[0039] 在所有情况下沸石能够直接吸收水或从水分中或空气中的水蒸汽中吸收水。沸石能够在水中保持可达(up to)其重量的55%或更高。根据种子的初始水分含量、所用沸石的保水能力和种子所需的最终水分含量,沸石能够按照100:1~1:100,例如,50:1、20:1、15:1、10:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10、1:15、1:20或1:50,优选3:1~1:50的重量比(沸石重量相对于种子重量)加入种子中。在需要使用低沸石含量(例如,成本考虑)的情况下,沸石按照例如1:100至1:1000(沸石重量相对于种子重量)使用可以是合乎需要的。低沸石用量一般将需要更长的干燥时间,或在连续干燥步骤之间需要具有沸石间歇再生的多个连续干燥步骤。以上提及的所需最终种子水分含量(即在本发明干燥工艺之后)能够例如是3wt%-15wt%,优选5wt%-10wt%,更优选约8wt%的水分含量。
[0040] 在本发明优选的方法中,沸石用于干燥种子由此种子直接物理接触沸石。然而,本文中所使用的术语“混合物”和“将种子与预加水分的沸石粒子混合”应该理解为也涵盖其中沸石置于容器内和其中容器(每个都具有水分可渗透壁的袋子、匣子或盒子)与种子接触放置(或反之亦然)的那些实施方式。应该理解到,那些其中由于从种子中吸湿而由沸石粒子产生热,其中种子处于这种相对于沸石的位置而使所述产生的热能够破坏种子质量的实施方式预期成为本发明的一个方面,因为它们将受益于这种破坏作用能够通过使用预加水分的沸石粒子而避免的发现。
[0041] 干燥可以在敞开系统中实施,但是优选在容器中实施。按照那种方式,基于干燥工艺来自大气中存在的水分的影响能够最小化。如本文中所使用的,“容器”代表任何适用于盛装种子、沸石或二者混合物的封闭或半封闭环境。容器的实例有,但不限于,散装货船货仓、船舶集装箱、筒仓(地窖,silo)、储存室、箱子、桶或袋子。容器能够由任何材料制成,优选这种容器是塑料或制容器。
[0042] 本发明人现在已经发现的非常有效的方法是基于沸石的使用而干燥种子。
[0043] 本发明的方法包括将种子与沸石粒子接触(或紧邻放置而使水分和热能够直接在种子和沸石之间交换)。这将导致水(水分)从种子向沸石转移。沸石对水分(水)的吸收或吸取并不是平衡反应,而是基本不可逆的。通过沸石的再生水分能够从沸石中释放出来。这种方法能够非常适合在种子收获之后立即实施。基本上能够使用简单的混凝土混合机或其它翻转机,由此提供能够在收获之后直接由任何农场主使用的低成本的有效的种子干燥方法。而且,该实施方式能够在运输期间通过将种子和沸石在合适的运输容器中混合而实施,由此提供非常有效的移动干燥方法。这将导致种子水分含量的强降低。在干燥之后,这些种子能够直接使用(用于播种,用于消费,用于加工或销售),它们能够进行储存,或者它们能够进一步干燥直至达到所需的水分含量。本文中的进一步干燥步骤的特征在于进一步干燥步骤之后种子的水分含量低于先前干燥步骤之后的水分含量。例如,第一干燥步骤能够导致水分含量例如从20wt%-25wt%降低至10wt%-12wt%。进一步干燥的步骤则可以用于将种子水分含量干燥至例如6wt%-8wt%。
[0044] 例如,适合长期储存而不会损失种子质量的所期望的最终水分含量为5-12%,优选6-10%,更优选约8%。
[0045] 有利地发现,加入到一批种子中的预加水分沸石量,以及种子暴露于预加水分沸石或与之接触的时间是没有限制的。据观察,长期将种子暴露于高量沸石会导致干燥的果皮,而并不会导致干燥的胚芽。所得种子能够正常萌芽。因此,不期望受束缚于理论,据假设,沸石不能释放(脱除)结合于胚芽的水分。因此在使用沸石时过分干燥(over-drying)不会出现危险。因此,沸石量可以适当充足地计量因为过剂量的机会最低。然而,沸石量也可以经过计量而在一定时间之后到达所需干燥水平。例如,如果使用具有保水容量50wt%的沸石,则需要20kg的全干沸石量才能将1吨种子的水分含量降低1wt%。
[0046] 然而,最要的是要使用预加水分沸石。预加水分沸石通过将商购获得的(干)沸石或再生的基本上无水沸石与水或水蒸汽,如与空气中存在的水蒸汽接触而获得。沸石可以通过直接将其与液体水接触而进行预加水分,但是由于这可能会导致沸石内水分分配不均,则优选预加水分操作受控发生,如通过在一定量时间内将沸石暴露于一定湿度的空气,而容许沸石粒子从空气中吸收水分。因此,再生沸石基本上无水,要避免直接在本发明的各个方面中使用。
[0047] 在本发明的各个方面中,种子的水分含量能够在干燥之前、期间和/或之后进行测定,优选在干燥之前和之后进行测定。所述水分含量能够采用本领域已知的任何方法进行测定。优选所述方法是其中测定电导率变化的方法。干种子相比于具有高水分含量的种子具有较低的电导率。本方法易于使用而通过低训练程度的人员而在低技术场地如农场现场就能简单地实施。可替代地,水分含量可以通过从所述种子中取出等分试样、测定重量、在干燥炉(烘箱)中干燥所述种子并测定由于干燥的重量损失而进行测定,由此提供水分含量的测定值。
[0048] 在本发明方法的优选实施方式中,种子水分含量在其与预加水分的沸石混合之前进行测定然后测定目标水分含量。然后选择预加水分的沸石的量,而使将要从种子中去除的水分的量能够通过沸石吸收。沸石的量可以是有限的,导致种子水分含量超过其约3wt%-5wt%的最低可获得水平,或沸石可以过量加入,而使种子水分含量降低至约3wt%-5wt%的水平。尤其令人惊奇的是在这个水平下,种子仍然表现出高萌芽能力。
[0049] 在将水转移至沸石之后,可以将沸石从所干燥的物质中分离出来。本发明方法的这个另外的实施方式能够采用本领域中任何已知的方法完成,例如,分离能够通过离心实现。在本发明优选的实施方式中,所述分离通过筛分实现。术语“筛分”是指通过将混合物通过规定筛目的筛子、网(net)或其它过滤方法将各种不同尺寸的颗粒的混合物分成两个或多个部分。筛分也能采用本领域众所周知的筛分机器进行实施。一般而言,筛子从不需要的物质中分离出所需的成分。优选种子和沸石尺寸不同,由此容许通过筛子进行有效分离。优选沸石粒子的尺寸大于种子的尺寸。更优选地,选择沸石的尺寸而使采用筛子将沸石从种子中完全分离成为可能。优选地,沸石粒子的尺寸在0.1至20mm之间,更优选在1.5至15mm之间,更加优选所述尺寸为6、7、8、9、10、11、12、13或14mm,最优选8mm。尽管优选将干燥种子从沸石中分离出来,但是也可以无需分离而使用这些种子。
[0050] 混合物能够保持静态,意指种子和沸石加到一起无需将混合物再进行任何搅拌,或混合物能够保持运动。混合物例如可以通过采用混合机、转筒、掺混机、振荡器或翻转机保持运动。
[0051] 在本发明一个进一步的实施方式中,沸石能够通过加热再生并且再利用。再生能够在本发明方法的每个干燥步骤之后实施。例如,当沸石和种子按照上述进行分离之时沸石能够在在干燥之后进行再生。再生能够通过使用任何已知方法,例如经由蒸汽、火焰加热,经由气体、炉子加热或能够使用微波炉来完成。在本发明优选的实施方式中,所述加热采用连续微波系统而实施。所述再生能够在200至400℃之间,更优选220至250℃之间的温度下实施。
[0052] 本发明方法的主要优点在于改善种子可储存性的基本步骤能够直接在,或至少靠近收获场地之处实施,由此容许这些种子快速干燥,这会导致所述种子的可储存性和质量得以改善。
[0053] 实施例
[0054] 实施例1.采用完全脱水沸石进行直接干燥
[0055] 沸石粒子在250℃的炉子中进行干燥以便提供完全干燥的沸石(全干沸石)。将干燥沸石粒子与新收获的甜菜(饲用甜菜,菾菜,beta vulgaris)种子在容器中按照等重量的量混合,并监测容器中的温度。混合物中的温度非常快地达到90℃的值。
[0056] 平行实验,将沸石粒子与小体积的水混合并记录容器中的温度(参见图1)。温度几乎立即升高至超过80℃的值。
[0057] 考虑到40~50℃的温度对于种子的生命力和萌芽质量是致命的或非常有害的,很明显种子和全干沸石的直接混合是并非有益的。
[0058] 实施例2.阳光干燥与沸石珠干燥对比
[0059] 辣椒(辣椒属,Capsicum)种子在泰国由农场主(TVRC-热带蔬菜研究中心(Tropical Vegetable Research Center)的成员)通过传统方法收获。50%的种子通过经典方法干燥(在阳光下干燥)而随后储存于密封塑料容器中。收获的其余50%的种子采用本发明的方法使用沸石粒子干燥(沸石珠干燥),且所获得的种子按照相同的方式储存。
[0060] 对于经典干燥系统,使用阳光干燥(在泰国是仅有的可供利用的系统)。
[0061] 对于采用沸石粒子的干燥方法,按照以下方法进行:使用平均直径8mm的沸石珠。将沸石珠在炉中250℃下干燥3h,之后沸石珠具有27wt%的最大水分吸收容量。沸石珠随后预加水分至水分含量为5wt%,将这些沸石珠的最大水分吸收容量改变至22wt%。将种子和沸石珠混合,并储存于密闭塑料容器中。
[0062] 在干燥过程前后测定阳光晒干和沸石珠干燥的样品二者的水分含量。总计进行4次重复测定,官方ISTA(国际种子测试协会(International Seed Testing Association))方法用于测定水分含量。
[0063] 获得的结果如下:干燥之前,种子所具水分含量为24wt%(干提取方法)。干燥之后和储存期间,测定的水分含量如表1所示。
[0064] 表1.通过两种不同方法干燥的种子的水分含量(以水的wt%计)。
[0065]
[0066] 在沸石珠干燥种子的一个密封容器中,在存储期间记录空气相对湿度。相对湿度(rH)随着月数时间段增加的事实表明沸石珠已经达到其最大水分吸取容量,即,水分吸收容量已经完全用尽,而容器内的空气与种子中残余水分达成平衡。(参见图2)。
[0067] 两样品之间的质量差异是很显著的。表2总结了一些结果。在受控实验室条件下萌芽通过以上所示的ISTA规定的方法进行测定。也测试了出土率(soil emergence),以及20天后小植株的重量。
[0068] 表2.通过两种不同方法干燥而随后按照以上描述进行储存的种子的萌芽率(以萌芽种子%计)和出土率(以出土种子%计)。
[0069]阳光晒干 沸石珠干燥
干燥之后立即的萌芽率(%) 92.9 91.2
6个月之后的萌芽率(%) 29.5 86.4
6个月之后的出土率(%) 54.8 88.1
20天之后幼苗的重量(以克计) 1.74 2.22
[0070] 正如图3中所见,干燥之后立即萌芽对于两种方法都较好。然而,在密封容器中储存6个月之后沸石珠干燥方法提供远远更好的结果。
[0071] 结论
[0072] 如果沸石珠进行预加水分,沸石珠的放热反应的负面影响能够避免而种子能够按照非常简单的方式进行干燥。本发明的干燥方法具有如此关键的影响以至于在存储后这些种子的质量(例如萌芽能力)仍保持非常之高。另外,按照这种方式干燥的种子表现了出土率(field emergence)升高而生长更具生命力。这改善了由这些种子生长的植物的健康和后来的产率。另外将会预期到正确干燥的种子遭致真菌的进攻会更少。
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