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" Perfectionnements apportés aux graines enduites ou enrobées et à leur procédé de préparation "
La présente invention a pour objet des perfectionnements à l'enrobage de graines avant l'ensemencement.
L'invention vise aussi le nouveau produit industriel con- stitué par une boulette formée de sous-bentonite et d'une graine noyée dans ladite boulette.
L'invention a encore pour objet un procédé de traitement d'une graine avant ensemencement, procédé consistant à enrober la graine dans un revêtement dur, sec, uni d'une matière adhésive
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@ absorbant l'humidité et se ramollissant sous l'action de l'humi- dité, ladite matière comprenant une sous-bentonite ayant de pré- férence une teneur en MgO supérieure à 4 % environ et une capa- cité d'échange de bases supérieure à 95 environ.
Il est avantageux d'utiliser des machines à semer en agri- culture. De nombreux types de graines ne peuvent pas être semés efficacement au moyen des semoirs mécaniques en raison de leur défaut d'uniformité de dimensions et de forme ou parce que les graines sont trop petites pour pouvoir être traitées efficacement par lesdites machines.
L'idée d'enrober chaque graine de manière à former des bou- lettes de forme et de dimensions prédéterminées convenant pour l'utilisation dans les semoirs mécaniques n'est pas nouvelle.
On a proposé diverses matières pour former l'enrobage. Une ma- tière d'enrobage satisfaisante doit répondre à un certain nombre d'exigences. Des considérations économiques veulent que la matière soit peu coûteuse et facile à appliquer sur les graines, afin que le coût des graines enrobées ne devienne pas prohibitif. La matière doit former un enrobage ou revêtement ayant une résis- tance et une dureté suffisantes pour résister aux manipulations ordinaires et pour pouvoir passer à travers les semoirs mécani- ques sans rupture. La matière ne doit pas nuire à la capacité de germination des graines et à leur développement et on ne doit utiliser aucun agent liant pouvant exercer un tel effet nuisible sur les graines.
Il faut que le revêtement puisse être formé sans utilisation d'une quantité d'eau ou autre source d'humidité suf- fisante pour provoquer le gonflement ou la germination prématurée des graines. Le revêtement doit être capable d'absorber l'eau afin que les graines puissent recevoir la quantité nécessaire d'humidité du sol après ensemencement. Enfin, il faut aussi que le revêtement puisse devenir mou après absorption d'eau afin de permettre la germination et le développement des plantes.
L'un des objets de l'invention est la production de graines
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enrobées ayant des dimensions, une forme et des caractéristiques sensiblement uniformes, les graines ainsi obtenues étant de mani- pulation facile.
L'invention a aussi pour objet une matière qui forme facile- ment un enrobage sans addition d'aucune matière de liaison ni d'une quantité excessive d'eau, revêtement qui, une fois sec, de- vient suffisamment dur pour résister à des manipulations assez brutales et qui n'empêche ni ne retarde la germination, ledit revêtement, lorsqu'il a été soumis à l'humidité du sol après en- semencement, devenant suffisamment mou pour permettre facilement l'émergence et le développement du semis.
Il arrive souvent qu'un grand pourcentage de graines ayant germé ne continue pas à se développer par suite de la présence dans le sol de champignons ou d'agents de maladie qui infectent les graines ou le sol, qui tuent les jeunes plantes mais qui sont inoffensifs pour la plante lorsque celle-ci a atteint un stade de développement plus prononcé. Un autre objet de l'invention est un revêtement protecteur entourant la graine et imprégné d'une matière fongicide qui empêche ou contrarie l'attaque de certains des agents de maladie du sol, grâce à quoi on obtient un plus grand rendement à partir d'une quantité donnée de graines.
Certaines graines et certaines jeunes plantes sont atta- quées par les insectes et les vers du sol. L'invention a encore pour objet un revêtement protecteur entourant la graine et imprégné d'un insecticide ou d'une matière repoussant les insectes.
L'invention a encore pour objet le nouveau produit indus- triel que constitue une graine enrobée possédant des pourcentages améliorés de germination par comparaison avec les graines enro- bées produites antérieurement.
Enfin, l'invention a pour objet des graines enrobées pouvant être emmagasinées pendant des périodes de temps prolongées avant ensemencement, sans diminution notable du pourcentage de germina- tion.
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Sur le dessin annexé* :
La figure 1 est une coupe d'un appareil utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention.
La figure 2 est une coupe transversale d'une graine de betterave enrobée.
La figure 3 est une coupe transversale d'une graine de laitue enrobée.
L'emploi de diverses matières pour essayer de former un enrobage satisfaisant d'une graine est connu depuis longtemps dans la technique. Toutefois, à la connaissance de la Demanderesse, aucun des procédés décrits antérieurement ne prévoit l'utilisa- tion de la sous-bentonite. On a constaté qu'en utilisant de la sous-bentonite brute, c'est-à-dire la sous-bentonite naturelle, on peut produire des graines enrobées qui satisfont sensiblement à toutes les exigences.
Les sous-bentonites constituent une classe de montmoril- lonites dont la capacité d'échange de bases est largement satis- faite par les ions Ca et Mg. On peut les appeler bentonites alca- lino-terreuses. Elles sont de la classe des bentonites qui peu- vent être activées par traitement acide pour l'obtention d'absor- bants actifs et des catalyseurs pour le cracking du pétrole.
Elles ne gonflent pas de manière appréciable si on les compare aux bentonites ordinaires qui gonflent et dans lesquelles les ions échangeurs de bases sont pour la plus grande partie des ions alcalins, en particulier des ions sodium.
L'utilisation d'une sous-bentonite finement broyée donne certains résultats imprévisibles. La première question qui se po- sait dans le processus d'enrobage de la graine était la suivante : la matière proposée formerait-elle facilement un enrobage et ad- hérerait-elle à la graine ? La réponse ne pouvait pas être prévue sans des expériences étendues. On a constaté que la sous-bentonite, lorsqu'elle est convenablement utilisée, adhérait très facilement à la graine et formait une boulette uniforme satisfaisante.
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La seconde question qui se posait était la suivante : après sa formation, l'enrobage serait-il assez fort pour résister aux ma- nipulations relativement brutales dans un semoir mécanique ? On a constaté que les boulettes constituées par de la sous-ben- tonite formaient, une fois sèches, une boulette suffisamment dure pour résister de manière satisfaisante au traitement dans un semoir mécanique.
La troisième question a été : après forma- tion de l'enrobage, la matière resterait-elle suffisamment dure ou repousserait-elle l'eau dans une mesure suffisante pour re- tarder ou pour empêcher la germination ? On a constaté que la sous-bentonite permettait facilement à l'humidité de pénétrer jusqu'à la graine pour provoquer la germination et qu'elle était rapidement ramollie par de petites quantités d'humidité, ce qui facilitait et aidait la germination et la pousse. On a découvert ainsi qu'une sous-bentonite adhère facilement à la graine en for- mant un enrobage qui, après dessiccation, est suffisamment dur pour résister à l'action brutale d'un semoir mécanique, le tout sans addition d'aucune matière liante, et en outre qu'elle per- met et favorise la germination et la pousse libres des graines.
Sur la figure 1, on a représenté un procédé pour enrober des graines dans lequel on utilise une bassine à enrober 10 ana- logue aux bassines de confiseurs et tournant autour de l'axe géométrique d'un arbre 11 entraîné par une source quelconque de force motrice ( non figurée ). On place les graines 12 d'une na- ture quelconque dans la bassine à enrober 10 que l'on met en ro- tation. La sous-bentonite 13 broyée à un degré de finesse satis- faisant est ajoutée lentement par la tubulure 14, tandis que de l'eau est introduite sous la forme d'un jet 15 finement pulvérisé à partir d'un tuyau à eau 16 et d'un tuyau à air comprimé 17.
La rotation de la bassine 10 produit un mélange intime des grai- nes 12 et de l'argile broyée 13, les graines cueillant en quel- que sorte un enduit d'argile au fur et à mesure qu'elles roulent.
Un très faible contrôle de la température de l'eau suffit.
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On obtient des résultats satisfaisants avec de l'eau à une tempé- rature quelconque. Il est évident toutefois que la température ne doit pas dépasser la température de stérilisation de la graine.
Le MV ( matière volatile ) de la substance utilisée pour le re- vêtement a une influence sur la valeur du produit obtenu et le procédé d'application MV est la perte au chauffage à 930 C en- viron jusqu'à un poids qu'on exprime en pourcentage de matière avant chauffage. Le MV préféré est compris entre 15 et 25 5 On peut utiliser une argile ayant moins de 15 %, mais il ne faut pas descendre au-dessous de 5 % parce que l'eau de réseau ou eau de cristallisation se trouve alors éliminée, un MV dépassant 25 % rend l'argile trop collante pour l'usage pratique.
En général, on utilise de préférence une argile ayant des dimensions de particules comprises entre 40 et 100 mailles, mais on peut utiliser aussi d'autres dimensions. Il est préférable d'utiliser une dimension de particules d'argile quelque peu infé- rieure à celle des graines à enrober. L'épaisseur de l'enrobage à appliquer est fonction de la dimension précitée et de la durée de l'opération; elle est une fonction directe de la dimension des particules et du temps et on détermine l'épaisseur désirée suivant l'usage auquel la graine est destinée, c'est-à-dire sui- vant le type et les exigences du mécanisme servant à l'ensemence- ment.
On voit clairement que l'uniformité et la régularité de la surface extérieure de la graine enrobée sont également une fonc- tion directe de l'épaisseur de l'enrobage. quelles que soient les dimensions et la forme de la graine à enrober, on peut former une boulette parfaitement ronde en ajoutant une quantité suffi- sante d'argile. De plus, les graines enrobées sont de dimensions sensiblement uniformes, ce qui est extrêmement avantageux pour l'utilisation dans un semoir mécanique.
Dans le but d'accélérer le processus de dépôt du revêtement sur la graine, on a mélangé à l'argile diverses quantités d'allu-
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vion sablonneux pouvant passer à travers un tamis de 20 mailles.
L'alluvion était formé de sable finement divisé et de limon sen- siblement exempt d'argile. On peut utiliser aussi d'autres matiè- res telles que la terre de diatomées. L'enrobage obtenu à partir de ces mélanges donnait des degrés divers de dureté. Un mélange de 50 % d'un tel alluvion sablonneux et de 50 % d'argile donne une graine enrobée qui résiste à l'épreuve de traversée du semoir avec un bris as-sez faible. Les boulettes comprenant 35 % d'allu- vion sablonneux ne donnaient pas plus de rupture que les boulet- tes à 100 % d'argile. Les qualités de ramollissement et de ger- mination de ces boulettes avec un mélange d'environ 60 % au maxi- mum d'alluvion sablonneux sont égales à celles obtenues avec 100 % d'argile.
La manière dont l'eau est ajoutée est importante tant du point de vue de la formation de l'enrobage que du point de vue du type de graine traitée. Certaines graines, comme celles de betteraves, peuvent être traitées par immersion durant jusqu'à dix minutes avant d'être soumises au roulement dans une bassine, en raison de la nature dure de l'enveloppe de la graine. Une tel- le graine n'absorbe pas beaucoup d'eau ou germe facilement. D'au- tres graines, comme celles de haricots et de pois, sont plus dif- ficiles à traiter parce qu'elles ont une peau mince qui absorbe rapidement l'humidité, ce qui fait gonfler la graine et amorce le processus de germination.
On peut contrôler la manière dont l'eau est ajoutée en réglant la quantité et la finesse du jet d'eau 15 de telle manière qu'il soit ajouté une quantité d'eau juste suffisante pour faire adhérer aux graines l'argile finement broyée 13. Si le jet d'eau 15 est introduit avec des gouttelettes trop grandes ou trop nombreuses, l'argile tend à coller aux pa- rois de la bassine 10 et forme des boulettes d'argile sans aucune graine au centre.
La formation des boulettes d'argile se produit dans une certaine mesure, même lorsque le jet d'eau 15 est cor- rectement appliqué, ce qui fait qu'il est nécessaire de tamiser la graine partiellement enrobée avant le moment où l'une quel-
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conque des boulettes indésirables d'argile formées devient aussi grande que la graine partiellement enrobée. On peut éliminer par ce procédé la quasi-totalité des boulettes d'argile indésirables.
Après que la graine a été enrobée et convenablement tamisée, il faut sécher le produit résultant. Dans la dessiccation de la graine enrobée, il faut avoir grand soin de ne pas chercher à sécher la graine trop vite. Il est clair que l'on peut obtenir une plus grande vitesse de dessiccation en plaçant le produit dans une atmosphère à température plus élevée mais il n'est pas à conseiller de permettre à la température de dépasser la tempé- rature de stérilisation de la graine. Le produit final doit être séché jusqu'à ce qu'il contienne moins de 15 % environ d'humidité dans l'enrobage. Si on laisse une teneur en humidité supérieure à 18 %, la graine risque de commencer à germer prématurément.
Il est évident qu'après enrobage de la graine, il est im- possible de dire la nature de la graine qui s'y trouve enfermée.
Dans les derniers stades de l'enrobage de la graine, il est pré- férable d'ajouter de petites quantités de diverses matières colo- rantes inertes de manière à donner à la graine enrobée une cou- leur correspondant à un système d'identification. On peut utili- ser, par exemple, du noir de fumée, du vert de chrome ou d'autres pigments. Toutes les sous-bentonites essayées ont donné satisfac- tion. Mais on a remarqué que les sous-bentonites extraites en différents endroits donnaient satisfaction d'une manière plus ou moins complète. Les argiles extraites à Cheto, à Husband et à Itawamba ont été essayées.
Les analyses de ces argiles sur la base d'absence de matières volatiles, c'est-à-dire après chauffage à 930 C/environ sans perte ultérieure: ont donné les résultats sui- vants :
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<tb> Cheto <SEP> Husband <SEP> Itawamba
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 69,0 <SEP> 5 <SEP> 65,1 <SEP> % <SEP> 59,6 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> A12O3 <SEP> 20,3 <SEP> 2,4 <SEP> 21,4
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 1,8 <SEP> 6,5 <SEP> 6,7
<tb>
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EMI9.1
<tb> Cheto <SEP> Husband <SEP> Itawamba
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mgo <SEP> 6,9 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 2,6 <SEP> 2,0 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Capacité <SEP> 133 <SEP> 123 <SEP> 89
<tb>
<tb> d'échange
<tb>
<tb> de <SEP> bases
<tb>
Quand on utilise dans ce mémoire l'expression " capacité d'échange de bases ",
elle doit être comprise comme exprimée en milliéquivalents par 100 gr. d'argile exempte de matières vola- tiles, telle qu'elle est déterminée par l'essai décrit par Bower and Truog dans la Analytical Edition of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 12. N 7, page 411, 15 juillet 1940, dans laquelle l'échantillon d'argile est échangé avec des ions manganèse, ces derniers étant mis en liberté et mesurés par un procédé colori- métrique.
Les courbes de déshydratation thermique de ces trois sous- bentonites montrent les pointes endothermiques habituelles pour les sous-bentonites à : 150 à 1800 C. environ; 650 à 680 C. en- viron; enfin à 8700 C. environ correspondant respectivement à 1' enlèvement de l'eau absorbée et adsorbée, l'élimination de l'eau de réseau ou eau de cristallisation et la désintégration de la structure cristalline de la montmorillonite.
On a constaté qu'on pouvait obtenir un enrobage satisfai- sant par utilisation de l'une quelconque des trois sous-bentonites susvisées. Toutefois, l'enrobage le plus satisfaisant a été obtenu au moyen de la sous-bentonite du type Cheto. On a constaté que ce type de sous-bentonite forme plus facilement un revêtement adhérent ayant la dureté et la souplesse désirées.
En conséquence, on a constaté qu'une sous-bentonite ayant une teneur en MgO supérieure à 4 % environ et une capacité d'é- change de bases supérieure à 95 donnait des résultats satisfai- sants pour l'enrobage des graines. De plus, pour l'obtention des meilleurs résultats, on a constaté que la teneur en MgO doit être supérieure à 5,5 % environ, la capacité d'échange de bases
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1 supérieure à 110 environ et que la courbe de déshydratation ther- mique ne doit pas présenter de pointes endothermiques appréciables dues à une réaction endothermique dans la région comprise entre 510 et 540 C. environ.
L'invention peut être appliquée à un type quelconque de graines. L'une des applications les plus importantes est celle aux graines de betteraves à sucre. L'ensemencement mécanique des graines de betteraves à sucre présentait des difficultés parce que ces graines se forment en groupes, ce qui occasionne, lors de la croissance des plantes, une dépense élevée de main d'oeuvre pour éclaircir. Jusqu'ici, on a résolu en partie ce problème en segmentant la graine ou en la décortiquant. L'un des avantages de la présente invention consiste dans le fait qu'une graine uni- que de betteraves à sucre peut être obtenue avec un enrobage ap- proprié permettant l'ensemencement individuel à intervalles choi- sis, ce qui assure une culture plus uniforme avec moins de main d'oeuvre.
Les résultats des essais de germination peuvent être sen- siblement améliorés et la période s'écoulant entre l'enrobage et l'ensemencement peut être notablement accrue si l'on enrobe les graines dans un mélange de sous-bentonite brute et de sous-bento- nite activée par les acides. Cette dernière est obtenue en trai- tant la sous-bentonite brute par un acide, habituellement l'acide sulfurique, à une température élevée, pendant un temps suffisant pour produire le degré désiré de réaction. En général, la sous- bentonite activée par l'acide et employée industriellement pour la décoloration des huiles lubrifiantes ou des huiles grasses ou pour le cracking catalytique convient pour l'application à la présente invention.
Habituellement, on traite la sous-bentonite brute par l'acide sulfurique à une concentration de 10 à 20 % environ avec un dossage d'acide de 25 à 100 % environ ( le dosage étant le poids de SO4H2 en kg. par 100 kg, d'argile calculé sur la base d'absence de matières volatiles mesurée par chauffage
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d'un échantillon à 930 C environ jusqu'à poids constant ) à une température élevée d'environ 1100 C immédiatement au-dessous du point d'ébullition et avec une teneur finale en silice hydratée comprise entre 15 et 30 %. On détermine la teneur en silice hydra- tée en lixiviant l'échantillon trois fois de suite avec une solu- tion à 2 % de CO3Na2 portée à l'ébullition,
puis en déterminant la quantité de silice hydratée soluble par analyse du filtrat par un procédé gravimétrique ou colorimétrique.
La germination est sensiblement accrue quand la matière d' enrobage est formée d'une quantité aussi faible que 10 % de sous- bentonite activée à l'acide, les 90 % restants de la matière étant de la sous-bentonite brute. Les expériences ont montré que le pourcentage de germination augmente encore graduellement quand la proportion de sous-bentonite activée à l'acide croit de 10 % environ à 30 % environ. Une augmentation de la proportion de sous- bentonite activée à l'acide au-delà de 30 % ne semble pas amélio- rer le résultat des essais de germination, bien qu'il semble qu'il ne se produise pas de réduction brusque dans les résultats de la germination jusqu'à ce que le pourcentage en sous-bentonite acti- vée à l'acide de la matière d'enrobage dépasse 50 % environ.
L'augmentation de la germination est appréciable pour toutes les proportions des deux composants de la matière d'enrobage, depuis 10 % de sous-bentonite activée à l'acide et 90 % de sous-bentonite brute, jusqu'à 50 % de chacun de ces composants, et ces limites de pourcentage sont comprises dans le cadre de la présente inven- tion. On a constaté, toutefois, qu'un mélange de 30 % de sous- bentonite activée à l'acide et de 70 % de sous-bentonite brute donne des résultats de germination qui sont au moins l'équivalent de ceux obtenus avec toutes autres proportions des composants de la matière de revêtement, et qui leur sont même peut-être supéri- eurs.
La proportion des composants mentionnée en dernier lieu est préférée, pour cette raison que la sous-bentonite activée à l'a- cide est quelque peu plus coûteuse que la sous-bentonite brute,
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et des considérations économiques dictent pour cette raison l'uti- lisation du pourcentage le plus faible de sous-bentonite activée à l'acide, qui donne les meilleurs résultats.
Dans la mise en oeuvre de cette variante de l'invention, on place une quantité convenable de graines dans une bassine à enro- ber. On ajoute lentement dans ladite bassine le mélange convenable de sous-bentonite activée à l'acide et de sous-bentonite brute.
On arrose les graines et le mélange d'argiles au moyen d'un jet d'eau finement pulvérisé. On fait tourner de manière continue la bassine à enrober pendant l'addition du mélange d'argiles et la projection d'eau, et on peut continuer après addition d'une quan- tité suffisante d'eau et de mélange d'argile. La pulvérisation humecte légèrement les graines et le mélange d'argiles. Pendant la rotation de la bassine, les graines se trouvent enrobées par le mélange d'argiles humides. Le revêtement ou enrobage est d'une uniformité surprenante sur les graines, et les boulettes résul- tantes sont de forme et de dimensions sensiblement uniformes. o On peut contrôler l'épaisseur du revêtement en réglant la quan- tité de mélange d'argiles fournie.
La quantité d'eau doit être limitée à celle qui est nécessaire pour assurer un revêtement convenable ; on peut la déterminer facilement par des essais.
On enlève les graines de la machine à enrober. Il faut les manipuler avec un soin convenable pendant que l'enrobage est hu- mide. Il faut sécher l'enrobage à une température inférieure à celle qui produirait la stérilisation des graines. Le revêtement doit être séché dans une mesure suffisante pour empêcher la pos- sibilité de germination prématurée d'une graine, nais il ne doit pas être séché au point que l'eau de réseau ou l'eau de cristal- lisation des particules d'argile se trouve enlevée. Il est pré- férable de sécher le revêtement jusqu'au point où il contient de 10 à 15 % de matières volatiles.
La dimension des particules des composants du mélange d'ar- giles doit être réglée entre des limites raisonnables, et il est
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préférable d'utiliser une sous-bentonite brute ayant des dimen- sions de particules telles qu'elles passent à 100 % à travers le tamis de 40 mailles et environ à 10 % à travers le tamis de 325 mailles, ainsi qu'une argile activée à l'acide dont 100 % passent à travers le tamis de 32 mailles et dont 100 % sont retenus sur le tamis de 100 mailles.
Ce revêtement est plus poreux et plus perméable à l'air et aux gaz que le revêtement fait entièrement en sous-bentonite bru- te. Cette porosité et cette perméabilité aux gaz accrues procu- rent des résultats supérieurs, ou contribuent tout au moins à leur obtention : elles permettent à l'oxygène d'atteindre les graines enrobées et permettent à l'acide carbonique de s'échap- per des graines pendant la période de germination.
Les sous-bentonites activées à l'acide ont une valeur de PH inférieure à celle des sous-bentonites brutes. Le pH de la sous-bentonite brute est d'environ 7,2, celui d'un mélange de 90 % de sous-bentonite brute et de 10 % de sous-bentonite activée à l'acide est d'environ 5,9, tandis qu'un mélange en parties égales de sous-bentonite brute et de sous-bentonite activée à l'acide a un PH d'environ 3,9.
Des recherches ont été faites pour déterminer si les va- leurs plus faibles de pHqui sont la conséquence de l'utilisation du mélange de sous-bentonite brute et de sous-bentonite activée à l'acide., sont la cause des meilleurs résultats obtenus. Ces re- cherches portaient sur la germination d'échantillons de graines enrobées avec de la sous-bentonite brute dont le pH avait été réglé à diverses valeurs plus faibles par addition d'acide. Ces essais ont montré qu'aucune amélioration appréciable n'était ob- tenue, par exemple abaissement de la valeur du PH de l'enrobage en sous-bentonite brute.
Ils ont montré aussi que le pourcentage de germination tombait, principalement pour des valeurs de PH inférieures à 3,9 environ, ce qui est, comme on l'a indiqué plus haut, la valeur approximative du PH d'un mélange de 50 % de sous- bentonite activée à l'acide dt de 50% de sous-
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bentonite brute. Ces résultats semblent indiquer que, bien que les valeurs de pH supérieures à 3,9 environ n'ont qu'un effet nul ou faible sur le pourcentage de germination des graines, les va- leurs de pH inférieures à 3,9 ne conviennent pas pour une germina- tion favorable des graines. Ce fait explique probablement la chu- te brusque du pourcentage de germination des graines lorsqu'on utilise plus de 50% de sous-bentonite activée à l'acide dans la matière d'enrobage.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux considérations théoriques ou autres qui précèdent, et que les moyens décrits et constituant l'objet de l'invention sont indé- pendants des considérations théoriques auxquelles ils peuvent donner lieu.
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R E Ü E 1V D I C r T T 0 N S.
1. Produit industriel constitué par une boulette compre- nant de la sous-bentonite et une graine qui s'y trouve noyée.
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"Improvements to coated or coated seeds and their preparation process"
The present invention relates to improvements in the coating of seeds before sowing.
The invention also relates to the new industrial product consisting of a pellet formed from sub-bentonite and a seed embedded in said pellet.
A further subject of the invention is a method of treating a seed before sowing, a method consisting in coating the seed in a hard, dry, uniform coating of an adhesive material.
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@ absorbing moisture and softening under the action of moisture, said material comprising a sub-bentonite preferably having an MgO content greater than about 4% and a base exchange capacity greater than approximately 95.
It is advantageous to use sowing machines in agriculture. Many types of seeds cannot be effectively sown by mechanical seeders because of their lack of uniformity in size and shape or because the seeds are too small to be effectively processed by said machines.
The idea of coating each seed in such a way as to form pellets of predetermined shape and size suitable for use in mechanical seeders is not new.
Various materials have been proposed for forming the coating. A satisfactory coating material must meet a number of requirements. Economic considerations dictate that the material be inexpensive and easy to apply to seeds, so that the cost of coated seeds does not become prohibitive. The material should form a coating or coating having sufficient strength and hardness to withstand ordinary handling and to pass through mechanical seeders without breaking. The material must not interfere with the germination capacity of the seeds and their development, and no binding agent which may exert such a detrimental effect on the seeds should be used.
The coating must be capable of being formed without the use of a sufficient amount of water or other moisture source to cause swelling or premature germination of the seeds. The coating must be able to absorb water so that the seeds can receive the necessary amount of soil moisture after sowing. Finally, it is also necessary that the coating can become soft after absorption of water in order to allow germination and development of the plants.
One of the objects of the invention is the production of seeds
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coated having substantially uniform dimensions, shape and characteristics, the seeds thus obtained being easy to handle.
It is also an object of the invention to provide a material which readily forms a coating without the addition of any binding material or an excessive amount of water, which coating, when dry, becomes sufficiently hard to resist fairly brutal handling and which does not prevent or delay germination, said coating, when subjected to soil moisture after sowing, becoming soft enough to easily allow the emergence and development of the seedling.
It often happens that a large percentage of germinated seeds do not continue to develop due to the presence in the soil of fungi or disease agents which infect the seeds or the soil, which kill young plants, but which are harmless to the plant when it has reached a more pronounced stage of development. Another object of the invention is a protective coating surrounding the seed and impregnated with a fungicidal material which prevents or counteracts the attack of some of the soil disease agents, whereby a greater yield is obtained from. a given amount of seeds.
Some seeds and young plants are attacked by insects and soil worms. Another subject of the invention is a protective coating surrounding the seed and impregnated with an insecticide or with an insect repelling material.
A further subject of the invention is the new industrial product which constitutes a coated seed having improved germination percentages compared with the coated seeds produced previously.
Finally, the invention relates to coated seeds which can be stored for prolonged periods of time before sowing, without noticeable reduction in the percentage of germination.
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On the attached drawing *:
FIG. 1 is a section of an apparatus used for the implementation of the invention.
Figure 2 is a cross section of a coated beet seed.
Figure 3 is a cross section of a coated lettuce seed.
The use of various materials in attempting to form a satisfactory coating of a seed has long been known in the art. However, to the knowledge of the Applicant, none of the previously described processes provides for the use of sub-bentonite. It has been found that by using crude sub-bentonite, i.e. natural sub-bentonite, coated seeds can be produced which substantially meet all of the requirements.
Sub-bentonites constitute a class of montmorillonites whose base exchange capacity is largely satisfied by Ca and Mg ions. They can be called alkaline earth bentonites. They are of the class of bentonites which can be activated by acid treatment to obtain active absorbents and catalysts for petroleum cracking.
They do not swell appreciably when compared to ordinary bentonites which swell and in which the base exchange ions are mostly alkaline ions, in particular sodium ions.
The use of a finely ground sub-bentonite gives some unpredictable results. The first question that arose in the seed coating process was: would the proposed material easily form a coating and adhere to the seed? The answer could not be foreseen without extensive experiences. It has been found that sub-bentonite, when properly used, adheres very easily to the seed and forms a satisfactory uniform pellet.
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The second question that arose was: after its formation, would the coating be strong enough to withstand the relatively rough handling in a mechanical planter? It was found that the pellets consisting of sub-benzonite, when dry, formed a pellet hard enough to withstand satisfactorily treatment in a mechanical planter.
The third question was: after the coating had formed, would the material remain hard enough or would it repel water to a sufficient extent to delay or prevent germination? The sub-bentonite was found to easily allow moisture to penetrate to the seed to cause germination, and to be quickly softened by small amounts of moisture, which aids and aids germination and growth. . It was thus discovered that a sub-bentonite adheres easily to the seed forming a coating which, after desiccation, is sufficiently hard to withstand the brutal action of a mechanical seeder, all without the addition of any material. binder, and furthermore that it allows and promotes the free germination and growth of seeds.
FIG. 1 shows a process for coating seeds in which a coating pan 10 similar to confectioners' basins and rotating around the geometric axis of a shaft 11 driven by any source of force is used. motor (not shown). The seeds 12 of any kind are placed in the coating pan 10 which are rotated. Sub-bentonite 13 ground to a satisfactory degree of fineness is slowly added through tubing 14, while water is introduced as a finely sprayed jet 15 from water pipe 16 and a compressed air hose 17.
The rotation of the basin 10 produces an intimate mixture of the seeds 12 and the crushed clay 13, the seeds picking up a sort of coating of clay as they roll.
A very weak control of the water temperature is sufficient.
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Satisfactory results are obtained with water at any temperature. It is obvious, however, that the temperature should not exceed the sterilization temperature of the seed.
The MV (volatile matter) of the substance used for the coating has an influence on the value of the product obtained and the method of application MV is the loss on heating at about 930 C up to a weight that is expressed as a percentage of material before heating. The preferred MV is between 15 and 25. A clay having less than 15% can be used, but it should not be dropped below 5% because the mains water or water of crystallization is then removed, a. MV exceeding 25% makes the clay too sticky for practical use.
In general, a clay having particle sizes between 40 and 100 meshes is preferably used, but other sizes can also be used. It is preferable to use a clay particle size somewhat smaller than that of the seeds to be coated. The thickness of the coating to be applied depends on the aforementioned dimension and the duration of the operation; it is a direct function of particle size and time, and the desired thickness is determined according to the use for which the seed is intended, that is to say according to the type and requirements of the mechanism used for the seed. seeding.
It is clearly seen that the uniformity and evenness of the outer surface of the coated seed is also a direct function of the thickness of the coating. whatever the size and shape of the seed to be coated, a perfectly round ball can be formed by adding a sufficient quantity of clay. In addition, the coated seeds are of substantially uniform dimensions, which is extremely advantageous for use in a mechanical planter.
In order to speed up the process of depositing the coating on the seed, the clay was mixed with various amounts of allu-
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Sandy vion that can pass through a 20 mesh sieve.
The alluvium consisted of finely divided sand and silt substantially free of clay. Other materials such as diatomaceous earth can also be used. The coating obtained from these mixtures gave varying degrees of hardness. A mixture of 50% of such a sandy alluvium and 50% clay gives a coated seed which withstands the test of the drill through with relatively little breakage. The pellets containing 35% sandy alluvium did not give more breakage than the pellets containing 100% clay. The softening and germinating qualities of these pellets with a mixture of approximately 60% at most sandy alluvium are equal to those obtained with 100% clay.
The manner in which the water is added is important both from the point of view of the coating formation and from the point of view of the type of seed treated. Some seeds, such as beets, can be immersed for up to ten minutes before being subjected to rolling in a tub, due to the hard nature of the seed coat. Such a seed does not absorb much water or germinates easily. Other seeds, such as beans and peas, are more difficult to process because they have a thin skin that quickly absorbs moisture, causing the seed to swell and initiate the germination process.
The manner in which the water is added can be controlled by adjusting the amount and fineness of the water jet 15 so that just enough water is added to make the finely ground clay adhere to the seeds 13 If the water jet 15 is introduced with too large or too many droplets, the clay tends to stick to the walls of the basin 10 and forms clay pellets without any seeds in the center.
The formation of the clay pellets occurs to some extent even when the water jet 15 is properly applied, so that it is necessary to sift the partially coated seed prior to the moment when either. -
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As the unwanted clay pellets formed become as large as the partially coated seed. Almost all of the unwanted clay pellets can be removed by this process.
After the seed has been coated and properly sieved, the resulting product must be dried. In drying the coated seed, great care must be taken not to attempt to dry the seed too quickly. It is clear that a higher rate of desiccation can be obtained by placing the product in a higher temperature atmosphere, but it is not advisable to allow the temperature to exceed the sterilization temperature of the seed. . The final product should be dried until it contains less than about 15% moisture in the coating. If you leave a moisture content above 18%, the seed may start to germinate prematurely.
It is obvious that after coating the seed, it is impossible to tell the nature of the seed which is enclosed therein.
In the later stages of coating the seed, it is preferable to add small amounts of various inert coloring materials so as to give the coated seed a color corresponding to an identification system. Carbon black, chrome green or other pigments can be used, for example. All the sub-bentonites tested gave satisfaction. But we noticed that the sub-bentonites extracted in different places gave satisfaction in a more or less complete way. The clays mined at Cheto, Husband and Itawamba have been tested.
Analyzes of these clays on the basis of the absence of volatile matter, that is to say after heating to approximately 930 C / without subsequent loss: gave the following results:
EMI8.1
<tb> Cheto <SEP> Husband <SEP> Itawamba
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 69.0 <SEP> 5 <SEP> 65.1 <SEP>% <SEP> 59.6 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> A12O3 <SEP> 20.3 <SEP> 2.4 <SEP> 21.4
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 1.8 <SEP> 6.5 <SEP> 6.7
<tb>
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EMI9.1
<tb> Cheto <SEP> Husband <SEP> Itawamba
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mgo <SEP> 6.9 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 2.6 <SEP> 2.0 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Capacity <SEP> 133 <SEP> 123 <SEP> 89
<tb>
<tb> exchange
<tb>
<tb> from <SEP> bases
<tb>
When the expression "base exchange capacity" is used in this brief,
it should be understood as expressed in milliequivalents per 100 gr. of clay free from volatile matter, as determined by the test described by Bower and Truog in the Analytical Edition of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 12. No. 7, page 411, July 15, 1940, in which the clay sample is exchanged with manganese ions, the latter being set free and measured by a colorimetric method.
The thermal dehydration curves of these three sub-bentonites show the usual endothermic peaks for sub-bentonites at: 150 to 1800 C. approximately; 650 to 680 C. approximately; finally at approximately 8700 C. corresponding respectively to the removal of the absorbed and adsorbed water, the elimination of network water or water of crystallization and the disintegration of the crystalline structure of montmorillonite.
It has been found that a satisfactory coating can be obtained by using any of the above three sub-bentonites. However, the most satisfactory coating has been obtained by means of the Cheto type sub-bentonite. It has been found that this type of sub-bentonite more readily forms an adherent coating having the desired hardness and flexibility.
Accordingly, it has been found that a sub-bentonite having an MgO content greater than about 4% and a base exchange capacity greater than 95 gives satisfactory results for coating seeds. In addition, for the best results to be obtained, it has been found that the MgO content must be greater than approximately 5.5%, the base exchange capacity
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1 greater than about 110 and that the thermal dehydration curve should not show appreciable endothermic peaks due to endothermic reaction in the region between about 510 and 540 C.
The invention can be applied to any type of seed. One of the most important applications is in the seeds of sugar beets. The mechanical sowing of sugar beet seeds presented difficulties because these seeds form in groups, which causes, during the growth of the plants, a high expenditure of labor for thinning. So far, this problem has been partly solved by segmenting the seed or by dehulling it. One of the advantages of the present invention is that a single seed of sugar beets can be obtained with a suitable coating permitting individual sowing at selected intervals, which ensures more cultivation. uniform with less labor.
The results of germination tests can be significantly improved and the period between coating and sowing can be significantly increased if the seeds are coated in a mixture of raw sub-bentonite and sub-bento. - acid activated nite. The latter is obtained by treating the crude sub-bentonite with an acid, usually sulfuric acid, at an elevated temperature, for a time sufficient to produce the desired degree of reaction. In general, the acid-activated sub-bentonite used industrially for the bleaching of lubricating oils or fatty oils or for catalytic cracking is suitable for application to the present invention.
Usually, the crude sub-bentonite is treated with sulfuric acid at a concentration of about 10 to 20% with an acid plating of about 25 to 100% (the dosage being the weight of SO4H2 in kg. Per 100 kg, clay calculated on the basis of absence of volatile matter measured by heating
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of a sample at approximately 930 C to constant weight) at an elevated temperature of approximately 1100 C immediately below the boiling point and with a final hydrous silica content of between 15 and 30%. The content of hydrated silica is determined by leaching the sample three times in succession with a 2% solution of CO3Na2 brought to the boil,
then by determining the quantity of soluble hydrated silica by analysis of the filtrate by a gravimetric or colorimetric method.
Germination is significantly enhanced when the coating material is formed from as little as 10% acid activated sub-bentonite, the remaining 90% of the material being crude sub-bentonite. Experiments have shown that the percentage of germination increases further gradually as the proportion of acid-activated sub-bentonite increases from about 10% to about 30%. An increase in the proportion of acid-activated sub-bentonite above 30% does not seem to improve the result of the germination tests, although there does not appear to be any abrupt reduction in the germination tests. germination results until the percentage of acid-activated sub-bentonite in the coating material exceeds about 50%.
The increase in germination is appreciable for all proportions of the two components of the coating material, from 10% acid-activated sub-bentonite and 90% crude sub-bentonite, up to 50% of each. of these components, and such percentage limits are included within the scope of the present invention. It has been found, however, that a mixture of 30% acid-activated sub-bentonite and 70% crude sub-bentonite gives germination results which are at least equivalent to those obtained with all other proportions. components of the coating material, and which may even be superior to them.
The last mentioned proportion of the components is preferred, for this reason the acid activated sub-bentonite is somewhat more expensive than the crude sub-bentonite,
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and economic considerations therefore dictate the use of the lowest percentage of acid activated sub-bentonite, which gives the best results.
In carrying out this variant of the invention, a suitable quantity of seeds is placed in a basin to be coated. The suitable mixture of acid activated sub-bentonite and crude sub-bentonite is slowly added to said pan.
The seeds and the clay mixture are watered with a fine spray of water. The pan to be coated is rotated continuously during the addition of the clay mixture and the spraying of water, and this can be continued after addition of a sufficient quantity of water and the clay mixture. The spray lightly moistens the seeds and the clay mixture. During the rotation of the basin, the seeds are coated with the mixture of wet clays. The coating or coating is surprisingly uniform across the seeds, and the resulting pellets are substantially uniform in shape and size. o The coating thickness can be controlled by adjusting the amount of clay mixture supplied.
The amount of water should be limited to that necessary to ensure proper coating; it can be easily determined by testing.
The seeds are removed from the coating machine. They should be handled with proper care while the coating is wet. The coating should be dried at a temperature below that which would produce sterilization of the seeds. The coating must be dried to a sufficient extent to prevent the possibility of premature germination of a seed, but it must not be dried so much that mains water or water crystallization of the particles of clay is removed. It is preferable to dry the coating to the point where it contains 10 to 15% volatiles.
The particle size of the components of the clay mixture should be set within reasonable limits, and it is
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preferable to use a crude sub-bentonite having particle sizes such that they pass 100% through the 40 mesh screen and about 10% through the 325 mesh screen, as well as activated clay acid, 100% of which passes through the 32 mesh sieve and 100% of which is retained on the 100 mesh sieve.
This coating is more porous and more permeable to air and gases than the coating made entirely of raw sub-bentonite. This increased porosity and permeability to gases provide superior results, or at least contribute to their achievement: they allow oxygen to reach the coated seeds and allow carbonic acid to escape from the seeds. seeds during the germination period.
Acid activated sub-bentonites have a lower PH value than crude sub-bentonites. The pH of raw sub-bentonite is approximately 7.2, that of a mixture of 90% raw sub-bentonite and 10% acid-activated sub-bentonite is approximately 5.9, while an equal part mixture of crude sub-bentonite and acid-activated sub-bentonite has a pH of about 3.9.
Research has been done to determine whether the lower pH values which are the consequence of using the mixture of crude sub-bentonite and acid-activated sub-bentonite are the cause of the better results obtained. This research involved the germination of seed samples coated with crude sub-bentonite whose pH had been adjusted to various lower values by addition of acid. These tests showed that no appreciable improvement was obtained, for example lowering the PH value of the crude sub-bentonite coating.
They also showed that the percentage of germination fell, mainly for pH values below about 3.9, which is, as indicated above, the approximate value of the pH of a mixture of 50% of sub- bentonite activated with acid dt 50% sub-
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raw bentonite. These results suggest that although pH values above about 3.9 have little or no effect on seed germination percent, pH values below 3.9 are not suitable. for favorable seed germination. This fact probably explains the sharp drop in seed germination percentage when more than 50% acid activated sub-bentonite is used in the coating material.
It is understood that the invention is not limited to the preceding theoretical or other considerations, and that the means described and constituting the subject of the invention are independent of the theoretical considerations to which they may give rise.
EMI14.1
R E Ü E 1V D I C r T T 0 N S.
1. Industrial product consisting of a pellet comprising sub-bentonite and a seed which is embedded therein.