DE60003004T2

DE60003004T2 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der keimung und der herstellung von landwirtschaftlichem erntegut

Info

Publication number: DE60003004T2
Application number: DE60003004T
Authority: DE
Inventors: Halevi Zeev HITTIN
Original assignee: SEED-TECH TEMED Ltd; Seed Tech Temed Ltd
Current assignee: SEED-TECH TEMED Ltd; Seed Tech Temed Ltd
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: EP1162871A2; US6615538B2; AU3187700A; DE60003004D1; AU770264B2; WO2000054567A2; ATE241259T1; US20020046488A1; CA2368144A1; IL129004A0; WO2000054567A3; ES2200836T3; EP1162871B1; CA2368144C

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Förderung der Keimung von Pflanzensamen und zur Verbesserung der Erzeugung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und insbesondere zur Beschleunigung der Keimung von Saatkörnern, zur Beschleunigung des Wachstums der Nutzpflanzen und zur Verbesserung deren Quantität und Qualität.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, dass eine Bestrahlung von Saatkörnern und Pflanzen einen Effekt auf das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen haben kann. Dieser Effekt ist nicht eindeutig, d. h. die Bestrahlung von Pflanzensamen kann deren Wachstum beschleunigen oder hemmen.
Die WO 84/00693, die im Allgemeinen eine Verbesserung der Wachstumsrate und der Erzeugung von Tieren durch Bestrahlung betrifft, beschreibt gleichfalls ein Verfahren, bei dem Lampen, die Infrarotlicht mit Wellenlängen zwischen 600–670 nm erzeugen, als Strahlungsquelle für den Gartenbau und die Pflanzenerzeugung verwendet werden. Es wird nicht erwähnt, was für Ergebnisse mittels diese Verfahrens gewonnen werden. Ferner werden mit Ausnahme der Wellenlänge weder irgendwelche Informationen hinsichtlich der verwendeten Parameter gegeben noch wird irgendein Beispiel beschrieben.
US-PS 4,914,858 schlägt ein Verfahren vor zur Förderung des Wachstums von Pflanzenpropagierungsmaterial durch Bestrahlung mittels Licht emittierender Dioden (LEDs) und beschreibt, dass durch eine geeignet gewählte Wellenlänge, der Energieverbrauch vermindert werden kann und das Pflanzenwachstum in völlig abgedunkelten, geschlossenen Räumen vermehrt werden kann. Während es allgemein beschrieben wird, dass das Spektrum der verwendeten Lichtquellen zwischen 400 und 800 nm liegen kann, d.h. im sichtbaren Wellenlängenbereich und teilweise im Infraroten, wird gesagt, dass eine Wellenlänge von ungefähr 660 nm, d. h. Infrarotlicht, optimal für die schnelle Keimung von Saatkörnern ist. Es wird ferner erwähnt, dass es möglich ist, eine periodische Lichtquelle bei hoher Frequenz zu verwenden, da Pflanzen eine gewisse Trägheit aufweisen, auf Licht zu reagieren, und daher wird die periodische Belichtung als mehr oder weniger kontinuierlich erfasst und die Geschwindigkeit der Keimung wird dadurch nicht negativ beeinflusst. Keine weiteren Details bezüglich des Verfahrens und dessen Ergebnissen werden offenbart. Eine Vorrichtung wird gezeigt, in der Saatkörner in verschiedenen Ablagen untergebracht sind und eine Lichtgruppe oberhalb jeder Ablage angeordnet ist.
Die Europäische Patentanmeldung 0 307 991 A1 weist den gleichen Inhalt wie die vorstehend genannte US-PS 4,914,858 auf.
Die vorstehend genannten Veröffentlichungen des Stands der Technik und der Stand der Technik im allgemeinen stellen nicht genügend Daten und Parameter bereit, um eine effiziente Förderung der Keimung von Saatkörnern und des Wachstums von Nutzpflanzen mittels Beleuchtung zu erhalten. Diese Dokumente geben lediglich allgemeine Ratschläge und haben nicht zu einem landwirtschaftlich geeigneten Verfahren für die besagten Zwecke geführt. Auch wird in diesen Dokumenten keine Vorrichtung beschrieben, die zur Behandlung von Saatkörnern auf eine kontrollierte Art und Weise und mit einem angemessen Ertrag industriell verwendet werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beschleunigung des Keimens von Saatkörnern und zum Fördern des Wachstums von Nutzpflanzen durch die Bestrahlung der Saatkörner bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, dass die gewünschten Ergebnisse bei praktisch jeder Art von Saatkörnern liefert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, das im Rahmen landwirtschaftlicher Produktion effizient anwendbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, um das erfindungsgemäße Verfahren industriell durchzuführen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Vorrichtung bereitzustellen, die Mittel zum Steuern der relevanten Verfahrensparameter umfasst.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend erwähnten Ziele mit begrenzten Kosten und mit kommerziell erhältlichen Lichtquellen zu erreichen.
Weitere erfindungsgemäße Ziele und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden die zu behandelnden Saatkörner mit Strahlung bestrahlt, die eine Simulation des sichtbaren Sonnenspektrums darstellt, d. h. eine Näherung des Sonnenspektrums in dem sichtbaren Wellenlängenbereich, das bekanntermaßen von ungefähr 400 bis 700 nm reicht. Geeignete Quellen derartiger Strahlung sind Xenon-Lampen. Das von den ausgewählten Lampen erzeugte Licht kann das gewünschte Spektrum aufweisen. Falls dem nicht so ist, sollten Filtermittel bereitgestellt werden, um IR- und UV-Licht zu filtern. Das Vorhandensein der Filtermittel ist zum Testen der Lichtquellen und für die Einstellung der Verfahrensparameter für verschiedene Arten von Saatkörnern in jedem Fall in einer Testvorrichtung wünschenswert, kann jedoch in einer Vorrichtung für eine kontinuierliche, großangelegte Produktion nicht erwünscht sein.
Das bestrahlende Licht ist bei einer Frequenz von etwa 10 bis 150 Pulse pro Minute gepulst, beispielsweise ungefähr 60 Pulse pro Minute. Die Pulse sind durch Intervalle getrennt, bei denen keine Strahlung auftritt, deren Länge vorzugsweise zwischen 10 und 90% der Pulsdauer umfasst und vorzugsweise gleich der Pulsdauer ist. Die Saatkörner werden während des Prozesses gekühlt, d. h. während der Strahlungspulse und zwischen diesen. Vorzugsweise werden sie mittels eines Gasstroms, beispielsweise Luft, gekühlt.
Wie vorstehend erwähnt, wird die Sonnensimulation vorzugsweise mittels Xenon-Lampen erzeugt. Falls ein Filter verwendet wird, wird der Infrarotbereich der Strahlung, wenn diese einen substantiellen Betrag in dem 800/1100 nm Bereich ausmacht, vorzugsweise mittels eines Wasserfilters ausgefiltert. Die Ultraviolettstrahlung wird mittels eines beliebigen, herkömmlichen UV-Filters herausgefiltert.
Vorzugsweise werden die Saatkörner erfindungsgemäß einer Bestrahlungsstärke von 5.000 bis 35.000 W/m², beispielsweise 20.000 W/m², für eine Dauer von 30 bis 900 s, beispielsweise 180 s, ausgesetzt. Die optimale Strahlungsdosis, Bestrahlung und Dauer der Bestrahlung hängen von der Art des Saatkorns ab, dessen Form, Farbe, Größe, Gewicht, Dicke der Schale und Dichte, dem Volumen der einzelnen Saatkörner und der Kompaktheit des Saatkörnerschicht, nämlich dem Gewicht der Saatkörner pro Quadratmeter der fluidisierten Saatkörnerschicht. Die Temperatur in den Saatkörnern sollte zu keiner Zeit 35°C überschreiten, um eine Beschädigung der Saatkörner zu vermeiden.
Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung, die einen Sonnensimulator, Mittel, um die Saatkörner Strahlungspulsen auszusetzen, Mittel zum Kühlen der bestrahlten Saatkörner sowie Mittel umfasst, die Saatkörner anzutreiben, sich durch die Vorrichtung zu bewegen.
Die Mittel, um die Saatkörner Strahlungspulsen auszusetzen, können Mittel umfassen zum Aktivieren des Sonnensimulators oder der Sonnensimulatoren durch Pulse oder Abschirmungsmittel zum periodischen Abfangen der Strahlung oder mechanische oder optische Mittel, um periodisch die Saatkörner der Strahlung auszusetzen, oder eine mechanische oder optische Deviator-Vorrichtung, um periodisch die Strahlung auf verschiedene Wege oder Abschnitte der Saatkörner umzulenken. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Strahlung, die von einer Vielzahl von Sonnensimulatoren erzeugt wird, in einem festgelegten Bereich konzentriert und es wird bewirkt, dass die Saatkörner diesen Bereich wiederholt für kurze Zeiten durchlaufen, wobei jeder derartige Durchgang einem Strahlungspuls gleichkommt.
Die Mittel, um die Saatkörner anzutreiben, sich durch die Vorrichtung zu bewegen, sollten steuerbar sein, um so die Anzahl der Strahlungspulse, deren Dauer, die Intervalle zwischen diesen und die Gesamtmenge der auf die Saatkörner gerichteten Strahlung zu variieren, wobei die anderen Parameter nicht verändert werden.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst eine Trommel, entlang derer sich die Saatkörner bewegen, einen Trichter oder eine andere Zufuhreinrichtung, die bereitgestellt ist, um die Saatkörner in den Zylinder zuzuführen, und einen Auslass am Ende des Zylinders gegenüber der Zufuhr. Die Trommel ist rotierbar und in einer bevorzugten Ausführungsform durch eine Vielzahl von Längsrippen und eine durchlässige, über die Rippen gespannte Umhüllung definiert, die beispielsweise aus einem Netz gefertigt ist. Die Rippen erfassen die Saatkörner, wenn die Trommel rotiert, heben diese von einer untersten Position zu einer obersten Position und lassen diese zwischen Führungsflächen fallen, wenn sie die letztere Position erreichen, wodurch diese eine vertikale Schicht ausbilden. Die durchlässige Umhüllung erlaubt den Durchfluss eines Kühlgases, vorzugsweise Luft. Die Struktur der Trommel ist jedoch nicht zwingend und könnte durch eine andere Struktur ersetzt werden, sofern diese Mittel zum Erfassen der Saatkörner und Öffnungen für den Durchfluss eines Kühlgases umfasst. Eine längliche, stationäre, nachstehend "Verkleidung" genannte Struk tur, die koaxial mit dem rotierbaren Zylinder verläuft und ungefähr die gleiche Länge aufweist, trägt eine Vielzahl von stabartigen, axial ausgerichteten Xenon-Lampen sowie Spiegelflächen, die derart geformt sind, dass sie das Licht der Lampen in einen schmalen axialen Streifen konzentrieren, wobei die Verkleidung Öffnungen aufweist, um die fallenden Saatkörner dem konzentrierten Licht auszusetzen. Luftgebläse-Mittel sind bereitgestellt, um Luft von dem Auslassende des Zylinders zu dessen Zuführende zu blasen, um dadurch die Saatkörner zu kühlen und die Luft innerhalb der Vorrichtung auszutauschen. Der rotierbare Zylinder und die stationären Trommeln sind in einem Rahmen untergebracht, der mit einstellbaren Trägern bereitgestellt ist, um zu ermöglichen, die Neigung der Trommel und damit die Geschwindigkeit zu variieren, mit der die Saatkörner diese durchqueren. Motor- und Steuermittel und eine Stromquelle sind bereitgestellt, wie diese für den Betrieb der Vorrichtung erforderlich sind.
In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden die Saatkörner durch die Vorrichtung durch mechanische oder pneumatische Fördermittel vorwärts bewegt, so dass diese zwei (oder mehr) parallele Streifen von Saatkörnerschichten auf einer Fördereinrichtung oder auf zwei (oder mehr) parallelen Fördereinrichtungen ausbilden und ein wahlweise gefilterter bestrahlender Lichtstrahl alternativ auf jeden der beiden (oder mehr) Streifen gerichtet ist, um dadurch eine gepulste Strahlung zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer Vorrichtung, die das Prinzip der Erfindung darstellt.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von 1 entlang der Ebene II-II von 1 von oben gesehen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des unteren Teils der Vorrichtung entlang der Ebene III-III von 2.
4 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht, teilweise im Aufriss, einer erfindungsgemäßen industriellen Vorrichtung.
5 zeigt einen vertikalen, querverlaufenden Querschnitt der Vorrichtung von 4 entlang der Ebene V-V von 4.
6 zeigt einen vertikalen, längsverlaufenden Querschnitt der Vorrichtung von 4 entlang der Ebene VI-VI von 5.
7 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen industriellen Vorrichtung.
8 zeigt einen vertikalen, querverlaufenden Querschnitt der Vorrichtung von 7 entlang der Ebene VIII-VIII von 7.
9 zeigt einen längsverlaufenden Querschnitt der Vorrichtung von 7 entlang einer axialen, vertikalen Ebene derselben, wobei der Boden der Vorrichtung weggelassen ist.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3, bezeichnet Bezugszeichen 10 im allgemeinen eine Lichtquelle, die eine Sonnensimulation bereitstellt, wie sie beispielsweise von der Oriel Corporation, Stratford, CT, USA hergestellt wird. Die Sonnensimulationsvorrichtung erfordert keine detaillierte Beschreibung, da diese wohlbekannt und kommerziell erhältlich ist. In der Ausführungsform von 1 ist die Sonnensimulationsquelle von einem halbsphärischen Spiegel 20 umgeben, der das Licht nach unten richtet. Das Licht wird periodisch unterbrochen, um Pulse zu erzeugen, mittels einer rotierenden Abschirmscheibe 11, die in 2 in Draufsicht gezeigt ist, die aus einer Anzahl (in diesem Beispiel 2) von gleichen Sektoren 12 besteht, die durch Lücken 13 getrennt sind, die die gleiche Form und Größe wie die Sektoren haben. Das Licht tritt durch die Lücken 13, wenn diese den Weg des Lichtstrahls bei der Rotation der Abschirmscheibe durchqueren. Wenn jedoch ein Sektor 12 den Weg des Lichtstrahls durchquert, dann wird das Licht abgefangen. Auf diese Weise wird eine gepulste Strahlung unterhalb der Abschirmscheibe 11 mit einer Pulsfrequenz mn/sec und einer Dauer jedes Pulses von 1/2 mn/sec erzeugt, wobei m die Anzahl der Sektoren und n die Anzahl der Drehungen der Abschirmscheibe pro Sekunde darstellt. Wenn somit die Abschirmscheibe 11 mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Sekunde rotiert wird, dann wird das Licht unterhalb der Scheibe 20 Pulse pro Sekunde aufweisen, wobei jeder Puls ein vierzigstel einer Sekunde andauert und von 20 Intervallen pro Sekunde der gleichen Dauer getrennt ist.
Das von dem Sonnensimulator 10 erzeugte Licht wird oberhalb der Abschirmscheibe 11 und bevor es gepulst wird gefiltert, und zwar in dieser Ausführungsform durch einen Ultraviolett/Infrarot-Filter, der im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist. Der Filter kann jedoch weggelassen werden, insbesondere in Vorrichtungen für die kontinuierliche, industrielle Herstellung, wenn der Sonnensimulator bereits Licht mit der erwünschten Wellenlängenverteilung emittiert. Das vom Spiegel 20 reflektierte Licht wird auf der oberen Öffnung des Filters 14 fokussiert. Das gleiche Ergebnis könnte jedoch durch ein anderes optisches System erzielt werden. Der Filter 14 kann jede beliebige Struktur aufweisen, so lange er angepasst ist, die gewünschte Wellenlängenfiltration zu bewirken, umfasst in dieser Ausführungsform jedoch eine Scheibe 15, die für sichtbares Licht durchsichtig ist, jedoch angepasst ist, ultraviolettes Licht abzufangen; sowie einen Wasserkörper 16, der das Infrarotlicht filtert, der in einem zylindrischen Behälter 17 enthalten ist, wobei zumindest dessen Boden 18 lichtdurchlässig ist. Im Ergebnis wird der Lichtstrahl unterhalb des Filters 14 ein Spektrum aufweisen, das von ungefähr 400 bis 700 nm reicht. Der Lichtstrahl, wenn dieser durch die Öffnungen 13 der Scheibe 11 tritt, fällt auf eine Schicht von Saatkörnern 21 (siehe 3), die von einem Träger 22 getragen wird, der aus einem Netz oder einer ähnlich mit Öffnungen versehenen Platte besteht und in einem Behälter 27 angebracht ist. Ein Luftstrom, der schematisch mit Bezugszeichen 23 angedeutet ist, wird mittels eines Flügelrads oder einer anderen geeigneten Vorrichtung durch den Träger 22 und die Saatkornschicht 21 gefördert und kühlt und vermischt die Saatkörner und hebt diese gleichzeitig an, um eine fluidisierte Schicht auszubilden. Die Saatkörner werden somit der Strahlungsdosis ausgesetzt, die für die bestimmten Saatkörner benötigt wird, die behandelt werden. Da die Vorrichtung in Chargen arbeitet, können die behandelten Saatkörner periodisch ausgegeben werden, beispielsweise durch ein Magazin 29 in den Behälter 28.
Die Vorrichtung der 1 bis 3 behandelt lediglich eine kleine Charge von Saatkörnern zu einem Zeitpunkt und ist daher hauptsächlich eine Testausrüstung, die verwendet werden kann, um die Parameter eines industriellen Prozesses für jeden Saatkorntyp zu bestimmen. Eine bevorzugte industrielle Vorrichtung ist in den 4 bis 6 dargestellt.
Die besagte Vorrichtung wird mit einer Basis bereitgestellt, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist, von der ein Gehäuse getragen wird, das im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet ist. Das Gehäuse 31 ist drehbar auf der Basis 30 an einem mittleren oder hinteren Punkt oder Punkten der Länge nach mittels Drehträgern 32 und an einem vorderen Punkt der Länge nach gestützt und liegt auf anpassbaren Trägern 33. Die Bezeichnungen "vorne" und "hinten" beziehen sich auf den Weg der Saatkörner, d.h. jeweils die Zone, in welcher die Saatkörner in die Vorrichtung geladen werden (auf der rechten Seite von 4), und die Zone, in der sie aus der Vorrichtung ausgegeben werden (auf der linken Seite von 4). Indem die Träger 33 angepasst werden, um diese höher oder niedriger zu machen (durch nicht dargestellte, bekannte Mittel), kann das Ge häuse 31 winklig verschoben werden hinsichtlich der Basis 30 durch Rotation um die Drehträger 32, wodurch der Neigungswinkel für den nachstehend beschriebenen Zweck geändert wird.
Das Gehäuse 31 trägt eine stationäre Verkleidung, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet ist, die eine Anzahl querverlaufender Rahmen 36 umfasst, die durch Längsstangen 37 verbunden sind. Die Rahmen 36 können von dem Gehäuse 31 getragen werden mittels Bändern 59 (siehe 5) oder auf irgendeine andere geeignete Weise. Die Längslampen 38, die die benötigte Bestrahlung bereitstellen, sind auf eine beliebige, geeignete Weise an dem Gehäuse 31 angebracht.
Die auerverlaufenden Rahmen 36 tragen konkave Spiegel 39. In der dargestellten Ausführungsform gibt es drei Lampen 38, die durch Schalter 42 aktiviert werden, sowie drei konkave Spiegel 39, wobei die Anzahl jedoch verändert werden kann. Zwei feststehende vertikale Platten 40–40' werden durch die Rahmen 36 unterstützt. Die Platten 40 und 40' sind beabstandet, um eine Längslücke 41 zu definieren.
Das Gehäuse 31 trägt außerdem eine Rotationstrommel, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnet ist. Genauer umfasst die Rotationstrommel 45 querverlaufende, kreisförmige Rippen 46, die mit Längsrippen 47 verbunden sind, über die ein Netz 48 oder eine Umhüllung aus mit Öffnungen versehenen und luftdurchlässigen Material gespannt ist. Die Rippen 46 ruhen auf Rollen 50, die rotierbar auf Trägern 51 angebracht sind, so dass die Trommel 45 ungehindert rotieren kann. Ein Motor 52 versetzt die Trommel in Rotation durch Räder 53–53' und Gurte 54–54'.
Die zu behandelnden Saatkörner werden mittels eines Trichters 55 zugeführt. Von dem Trichter fallen die Saatkörner durch einen Schacht 56 in die Trommel, an deren oberen oder vorderen Ende. Wenn die Trommel rotiert, heben die Längsrippen 47 die Saatkörner, bis diese ungefähr das obere Ende der Trommel erreichen. Von dort fallen die Saatkörner herunter und bilden eine vertikale Schicht 61 zwischen den Platten 40–40' und einer Führungsplatte 66 (siehe 5) aus. Zwei einstellbare, vorzugsweise winklig einstellbare, Leisten oder andere längliche Elemente 57–57' sind zwischen den Platten 40–40' und der Führungsplatte 66 bereitgestellt, um das Fallen der Saatkörner und deren Geschwindigkeit zu steuern, um damit die Zeitdauer anzupassen, während der die Saatkörner der Strahlung ausgesetzt sind. Die Spiegel 39 sind derart geformt, die Strahlung aller Lampen in einem Brennpunkt 68 in der Lücke 41 zwischen den zwei Platten 40 und 40', wie in 5 gezeigt, zu konzentrieren. Ein Spiegel 67 ist vor dem Brennpunkt 68 angebracht, Um die Strahlung durch die Saatkörnerschicht 61 zu reflektieren. Die Saatkörner sind im Fallen durch Platten 40 und 40' von der Strahlung so lange abgeschirmt, bis sie vor der Lücke 41 passieren, wo sie die konzentrierte Strahlung aller Lampen erhalten.
Aufgrund der Neigung der Trommel, bewegen sich die Saatkörner von deren oberen oder vorderen Ende zu deren unteren oder hinteren Ende, während sie kontinuierlich durch Rippen 47 von einer untersten zu einer obersten Position gebracht werden, von dieser obersten Position herunter fallen und einen Strahlungspuls empfangen, wenn sie vor der Lücke 41 durchtreten. Schließlich erreichen sie eine oberste Position an dem hinteren Ende der Trommel und fallen über eine Rutsche 62 in einen Empfangsbehälter, der schematisch mit dem Bezugszeichen 63 gekennzeichnet ist. Während sich die Saatkörner von der Vorderseite der Trommel zu deren Rückseite bewegen, werden sie gleichzeitig durch Gas, im allgemeinen Luft, gekühlt, das durch ein Gebläse 64 bereitgestellt wird, das in der Nähe des hinteren Endes der Vorrichtung angeordnet ist. Das Gas verlässt die Vorrichtung durch einen Auslass 65 an deren vorderen Ende. Man erkennt, dass das Gas im Wesentlichen in Gegenrichtung zu der Richtung strömt, in der sich die Saatkörner längs der Vorrichtung fortbewegen oder mit anderen Worten, ungefähr in einer Richtung entgegengesetzt zu der Längskomponente der Saatkörnerbewegung. Neben der Kühlung der Saatkörner trägt der Gasstrom dazu bei, die Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung in einem hinreichend reinen Zustand aufrecht zu erhalten, indem die Feuchtigkeit, die von den Saatkörnern aufgrund der Bestrahlung abgegeben wird, und Gase, wie Ozon, entfernt werden, die von der Strahlung erzeugt werden können.
Die Menge der Strahlung, die die Saatkörner erhalten, hängt offensichtlich von der Intensität der Strahlung, die von den Lampen erzeugt wird und auf die Lücke 41 konzentriert wird, von der Breite der Lücke, von der Geschwindigkeit, mit der die Saatkörner fallen, von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und von der Geschwindigkeit ab, mit welcher sich die Saatkörner längs der Vorrichtung bewegen. Alle diese Faktoren werden gesteuert, indem die Komponenten der Vorrichtung geeignet gestaltet werden, indem die Neigung des Gehäuses 31 angepasst wird und indem der Betrieb aller Komponenten durch elektronische Mittel kontrolliert wird, die ohne weiteres vom Fachmann bereitgestellt werden können und daher nicht detaillierter beschrieben werden. Jedes Saatkorn wird eine angemessene Steuerung der Vorrichtung benötigen.
Man erkennt, dass in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung die Saatkörner gepulste Strahlung empfangen, jedoch nicht weil die Lampen selbst gepulst sind, sondern weil die Saatkörner mit Ausnahme von kurzen, periodischen Zeiträumen von der Strahlung abge schirmt sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass Strahlung durch optische Mittel so umgelenkt werden kann, um auf irgendein Saatkorn nur mit der gewünschten Pulsfrequenz und der gewünschten Puls- und Intervalldauer aufzutreffen, insofern diese Variablen innerhalb der allgemeinen erfindungsgemäßen Grenzen liegen. Ferner kann die Erfindung auf eine andere mechanische Weise durchgeführt werden: z. B. können die Saatkörner von anderen mechanischen Mitteln getragen werden, als die der dargestellten Ausführungsform, beispielsweise durch Gurtfördermittel oder dergleichen.
In der Vorrichtung der dargestellten Ausführungsform werden vorzugsweise die folgenden mechanischen und elektrischen Parameter gewählt. Die Neigung des Rahmens 35 beträgt zwischen 0° und 15°; die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel beträgt zwischen 0.2 und 2.0 Umdrehungen pro Minute; die Breite der Lücke 41, durch welche die Saatkörner der Strahlung ausgesetzt sind, beträgt zwischen 450 und 189 mm. Eine Xenon-Lampe wird verwendet, beispielsweise Arc XE Tube (Axt 20), die von der Oriel Corporation hergestellt wird.
Eine alternative Ausführungsform ist in den 7 bis 9 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Sonnensimulator 70 länglich und seine Länge bestimmt die Länge der bestrahlten Zone der Vorrichtung. Das Licht kann durch eine mechanische Abfangvorrichtung gepulst sein, die auf demselben Prinzip basiert, wie die Sektorabschirmscheibe der Ausführungsform der 1 bis 3, jedoch anders geformt ist, um der Form des Sonnensimulators 70 zu entsprechen. In dieser Ausführungsform wird jedoch eine anderes Pulserzeugungssystem verwendet, wie nachstehend beschrieben wird.
Das vom Sonnesimulator 70 ausgehende Licht wird von einem Reflektor 71 reflektiert und tritt durch einen Filter 72. Der Filter 72 kann weggelassen werden, wenn der Sonnensimulator 70 bereits das erwünschte Lichtspektrum bereitstellt. Ein schmaler Lichtstreifen wird somit erzeugt, der parallel zu der Bewegungsrichtung der nachstehend beschriebenen Fördereinrichtungen gerichtet ist. Der Filter 72 umfasst einen Ultraviolettfilter 73 und einen Wasserkörper 74, der in einem Abschnitt 76 des Filters enthalten ist. Da die Vorrichtung kontinuierlich arbeitet, neigt der Wasserköper 74 dazu, erwärmt zu werden, und daher sollten Kühlmittel bereitgestellt werden, beispielsweise eine Strömung von Kühlwasser, die durch Abschnitt 76 geführt wird. Es können jedoch andere Kühlmittel verwendet werden.
In dieser Ausführungsform bilden zwei Fördereinrichtungen 82 und 82', die parallel und nahe beieinander verlaufen und Saatkörnertrageflächen aufweisen, die aus Netzen oder einem anderen Material gemacht sind, das mit Öffnungen für den Durchgang von Luft bereitgestellt ist, zwei längliche Schichten, Beete oder Streifen von Saatkörnern, wie in 8 bei den Bezugszeichen 84 und 84' dargestellt. Das gefilterte Licht wird durch einen länglichen Kanal 80 kanalisiert, der bei 81 für eine begrenzte winklige Verrückung zwischen zwei Positionen (siehe 8, in der eine Position mit durchgezogen Linien und die andere in unterbrochenen Linien dargestellt ist) drehbar angebracht ist. In der einen Position wird der Lichtstrahl auf den Saatkörnerstreifen 84 gerichtet und in der anderen wird der Lichtstrahl auf den Saatkörnerstreifen 84' gerichtet. Jede Saatkornschicht wird daher abwechselnd bestrahlt. Die Gesamtbestrahlungszeit wird durch die Länge der bestrahlten Zone und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen bestimmt und ist offensichtlich halb so lang, wie sie sein würde, wenn die Strahlung konstant auf eine Saatkornschicht aufträfe. Das Bezugszeichen 88 bezeichnet im Allgemeinen eine Anordnung von Flügelrädern, um Luft unterhalb und durch die Fördereinrichtungen und die Saatkörnerschichten zu richten, die durch Motor 90 angetrieben werden. Das Bezugszeichen 90 bezeichnet Mittel zum Laden der Saatkörner, die schematisch ein Magazin 91, eine Zwischenfördereinrichtung 92 sowie Laderutschen 93-93' für die Fördereinrichtungen 82–82' umfassen. Die Ablenkung des Lichts von einer Fördereinrichtung zu der anderen kann ebenso durch optische Mittel, wie Spiegel, Prismen oder dergleichen, bewerkstelligt werden.
In der in den 7 bis 9 dargestellten Ausführungsform werden die Saatkörner von einer oder mehreren Fördereinrichtungen getragen. Die Saatkörner werden entweder auf eine kontinuierliche Fördereinrichtung geladen, die eine axiale Längsirennwand aufweisen kann, die die Fördereinrichtung in zwei gleiche Hälften unterteilt, oder, wie in dieser Ausführungsform, auf zwei gleiche, parallele, benachbarte Fördereinrichtungen 82 und 82' geladen. Die Fördereinrichtungen können Gürtfördereinrichtungen sein und kontinuierlich angetrieben werden. In dieser Ausführungsform sind die Fördereinrichtungen jedoch pneumatische Fördereinrichtungen. Ungeachtet der Struktur der Fördereinrichtungen sind diese durchlässig für Lurft. Jede Fördereinrichtung umfasst eine horizontale oder geneigte luftdurchlässige Platte 101, auf welche die Saatkörner geladen werden und entlang der diese durch die Vibrationen der Fördereinrichtungen fortbewegt werden, die von Motor 95 erzeugt werden, während sie fluidisiert werden und durch einen von Flügelrädern 88 erzeugten Luftstrahl gekühlt werden. 9 zeigt wie die Fördereinrichtungen arbeiten. Der von den Flügelrädern erzeugte Luftstrahl ist durch vertikale Pfeile 102 dargestellt. Die Deviatorblätter 103 verleihen der Luft eine Richtung, die in Richtung des Auslassendes der Fördereinrichtung geneigt ist. Die Kombination von Vibrationswirkung und pneumatischer Wirkung bewirkt, dass sich die Saatkörnerschichten 105 entlang der Fördereinrichtung bewegen. Seitenplatten, wie 109 und 110, verhindern, dass die Saatkörnern in der Verarbeitungszone der Vorrichtung von der Fördereinrichtung fallen. Die Saatkörner werden durch das Ladesystem 90 (siehe 7) gleichförmig über die Oberfläche der Fördereinrichtung geladen, wenn eine einzelne Fördereinrichtung bereitgestellt ist, oder auf die zwei benachbarten Fördereinrichtungen, immer auf eine Art und Weise, dass zwei angrenzende und parallele Schichten von Saatkörnern erzeugt werden. Die Strahlung wird von einer Schicht verschoben, indem die Röhre 80 winklig von der Position, die in 8 in durchgezogenen Linien dargestellt ist, zu der in unterbrochene Linien dargestellten Position versetzt wird und umgekehrt. Die winklige Versetzung kann durch jedwede geeigneten Mittel erzeugt werden, und zwar in dieser Ausführungsform durch einen Motor 96, der einer Verbindungsstange 97 eine Hin- und Herbewegung verleiht. Wie gesagt, kann derartiges auch durch optische Mittel erreicht werden, beispielsweise einem Spiegel, der zwischen zwei unterschiedlichen Winkeln verschoben werden kann. In Abhängigkeit des Winkels, in dem der Spiegel eingestellt ist, wird das Licht auf die eine oder die andere der Saatkörnerschichten treffen. Es ist offensichtlich, dass jedes Saatkorn in einer gepulsten Art und Weise mit der gewünschten Frequenz und der gewünschten Pulslänge bestrahlt wird. Nachdem die Saatkörner die erforderliche Behandlung empfangen haben, werden sie bei 98 ausgegeben.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Sonnesimulator zum Beispiel eine Leistungsquelle von 4–20–60 kW aufweisen, der Spiegel 36 wird betrieben, um 10 – 75 Pulse pro Minute zu erzeugen, wobei jeder Puls eine Dauer von 0.1–0.9 Sekunden aufweist, die jeweils durch Intervalle von 0.1–0.6 Sekunden getrennt sind und die Saatkörner werden unter Bestrahlung mit einer linearen Geschwindigkeit von 0.1–1.0 Meter pro Minute vorwärts bewegt, so dass die Saatkörner für eine Gesamtdauer von 30–90 Sekunden bestrahlt werden.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Keimung von Saatkörnern und dem Wachstum von aus den Saatkörnern erzeugten Pflanzen mittels Lichtbestrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Saatkörner mit Strahlung bestrahlt werden, die eine Simulation des sichtbaren Sonnenspektrums ist, und dadurch, dass das bestrahlende Licht gepulst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, in welchem das bestrahlende Licht bei einer Frequenz von etwa 10 bis 150 Impulsen pro Minute gepulst ist.
Verfahren nach Anspruch 2, in welchem jeder Impuls eine Dauer von 0,1 bis 0,9 s aufweist und die Intervalle zwischen den Impulsen eine Dauer von etwa 0,1 bis 6,0 s aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches die Kühlung der Saatkörner umfasst, während diese bestrahlt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, in welchem die Kühlung derart ist, dass die Saatkörner bei Temperaturen gehalten werden, die 35°C nicht überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 4, welches die Kühlung der Saatkörner mittels eines Gasstroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in weichem die Sonnensimulation durch Xenon-Lampen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem die Saatkörner eine Bestrahlungsstärke von 5.000 bis 35.000 W/m² für eine Dauer von 30 bis 600 s empfangen.
Verfahren nach Anspruch 2, welches die Konzentrierung der durch eine Vielzahl von Sonnensimulatoren erzeugten Strahlung in einem festen Bereich umfasst sowie das Bewir ken, dass die Saatkörner diesen Bereich wiederholt für kurze Zeitabschnitte durchqueren, wobei jeder solcher Durchgang bewirkt, dass die Saatkörner einen Strahlungsimpuls empfangen.
Vorrichtung zur Verbesserung der Keimung von Saatkörnern und dem Wachstum von aus den Saatkörnern erzeugten Pflanzen mittels Lichtbestrahlung, welche eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Saatkörner mit sichtbarem Licht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (38) das sichtbare Sonnenspektrum simuliert, und dadurch, dass die Vorrichtung ferner steuerbare Mittel (45) umfasst, um die Saatkörner vorwärts zu treiben, damit sich diese durch die Vorrichtung bewegen, steuerbare Mittel (39, 41) zur Anwendung einer Anzahl von Strahlungsimpulsen auf die Saatkörner sowie Mittel, um die Dauer der Impulse und die Intervalle zwischen diesen zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die eine drehbare Trommel (45) umfasst, die innere Vorsprünge (47) aufweist, um die Saatkörner in Eingriff zu nehmen und mitzunehmen, während die Trommel von einer unteren in eine obere Position rotiert, sowie Öffnungen (65) für den Durchfluss eines Kühlgases.
Vorrichtung nach Anspruch 10, welche eine Drehtrommel (45) umfasst, entlang welcher sich die Saatkörner bewegen, eine Zufuhreinrichtung (55, 56), um die Saatkörner der Trommel nahe einem Ende davon zuzuführen, sowie einen Materialaustrag (62) an dem Ende der Trommel, welches der Zufuhreinrichtung gegenüberliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, in welcher die Trommel durch eine Vielzahl von Längsrippen (47) und durch eine durchlässige, über die Rippen gespannte Umhüllung (48) definiert ist, welche den Durchfluss eines Kühlgases erlaubt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, welche eine längliche stationäre Verkleidung (31) umfasst, welche koaxial mit der Trommel (45) vorliegt und diese umschließt und ungefähr die gleiche Länge aufweist, welche eine Vielzahl von stabartigen, axial ausgerichteten Lampen (38) trägt sowie Spiegelflächen (39), die derart geformt sind, dass sie das Licht der Lampen in einen schmalen länglichen Streifen (41) konzentrieren, und welche Schirmelemente (40, 40') umfasst, die die Strahlung, außer bei Korrespondenz mit dem länglichen Streifen, abschirmt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, in welcher die Saatkörner, während diese die obere Position erreichen, aus dieser Position auf den Boden fallen, wobei die Vorrichtung Führungsflächen (40, 40', 66) zum Führen der Saatkörner umfasst, um eine vertikale Schicht (61) auszubilden, während diese fallen, wobei jene vor dem schmalen länglichen Streifen (41) vorbeigehen, in welchem das Licht der Lampen konzentriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner winkelige, verstellbare Leisten (57, 57') umfasst, die zwischen die Führungsflächen (40, 40', 66) eingeschoben sind, um die Fallgeschwindigkeit der Saatkörner und daher die Dauer ihrer Belichtung zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner Reflexionsmittel (39) umfasst, die gegenüber dem schmalen länglichen Streifen (41) befestigt sind, um das konzentrierte Licht durch die von den Saatkörnern ausgebildete vertikale Schicht zu reflektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner Luftgebläse-Mittel (64) umfasst, um Luft durch diese im Wesentlichen im Gegenstrom zu der Längsbewegung der Saatkörner zu blasen, wodurch die Saatkörner gekühlt werden und die Luft im Inneren der Vorrichtung ausgetauscht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die ein Gehäuse (31) umfasst, in welchem die Drehtrommel untergebracht ist und welches mit verstellbaren Trägern (33) bereitgestellt ist, um zu erlauben, dass die Neigung der Trommel und daher die Geschwindigkeit, bei welcher die Saatkörner diese durchqueren, eingestellt wird,
Vorrichtung nach Anspruch 10, die eine Fördereinrichtung (82, 82') umfasst, um ein Saatbett oder Saatbetten durch die Vorrichtung zu fördern.
Vorrichtung nach Anspruch 10; in welcher die steuerbaren Mittel zur Anwendung einer Anzahl von Strahlungsimpulsen auf die Saatkörner Mittel umfassen, um den Sonnensimulator durch Impulse zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, in welcher die steuerbaren Mittel zur Anwendung einer Anzahl von Strahlungsimpulsen auf die Saatkörner einen Schirm (11) umfassen, um die Strahlung diskontinuierlich zu unterbrechen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, in welcher die steuerbaren Mittel zur Anwendung einer Anzahl von Strahlungsimpulsen auf die Saatkörner eine Deviatorvorrichtung umfassen, die aus mechanischen (80) und optischen Deviatorvorrichtungen ausgewählt ist, um die Strahlung diskontinuierlich zu (einem) unterschiedlichen Saatbett oder -betten oder Abschnitten daraus abzulenken.
Vorrichtung nach Anspruch 20, in welcher die Fördereinrichtung aus Förderbändern und pneumatischen Fördereinrichtungen ausgewählt ist.