Brevet FR2194366A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne la production du sucre et vise particulièrement un procédé pour accroître la teneur en sucre des végétaux cultives pour la production du sucre en fournissant aux plantes en cours de croissance une quantité efficace de biuret. Le sucrose, oa saccharose, est un produit important du commerce que l'on obtient exclusivement par extraction de végétaux naturels. On cultive spécifiquement la betterave sucrière et la canne à sucre afin de les traiter pour en extraire le sucre sous forme cristallisée qui est principalement forme de sucrose. D'autres produits végétaux ont une valeur accrue si leur teneur en sucre est plus élevée. C'est le cas, par exemple, des oranges, des ananas, des carottes, des pommes, des melons d'eau, etc. MOrne les pommes de terre sont plus appréciées pour fabriquer les pommes de terre frites sous forme de "chips" si la concentration en sucre des tubercules a une valeur convenable.Les végétaux en général ont un meilleur goût lorsque la concentration en sucre est élevée dans la partie comestible. En conséquence, l'invention a pour but de fournir un procédé permettant d'accroitre la concentration en sucre dans les produits végétaux. Elle vise également à fournir un procédé permettant d'accroître le rendement en sucre sous forme cristallisée (sucrose) dans les produits végétaux spécialement cultivés pour la production de ce sucre sous forme cristallisée. Conformément à l'invention, la concentration en sucre d'un produit végétal est augmente en appliquant aux plantes en cours de croissance une quantité de biuret capable d'augmenter la production de sucre. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, une quantité de biuret capable d'augmenter la production de sucre est appliquée sur des végétaux en cours de croissance qui sont cul tirés spécifiquement en vue d'être traités pour fournir du sucre sous forme cristallisée, comme la betterave et la canne à sucre, de manière à accroître le rendement en sucre sous forme cristallisée retirez de ces végétaux et à réduire proportionnellement la proportion de constituants, tels que le sodium, le potassium, l'azote aminé, le raffinose et le cestose, qui par leur présence empêchent l'extraction convenable du sucre contenu dans les produits végétaux. Le biuret est un produit de condensation de l'urée bien connu, de formule structurale Par ailleurs, le biuret a été généralement considéré comme un agent de dégradation foliaire contaminant les engrais à base d'urée, car on a observé que des concentrations élevées de biuret ont des effets néfastes sur le feuillage des plantes. En consdquence, pour éliminer des engrais à base d'ure les fortes concentrations de biuret, divers procédés ont été mis au point, comme ceux qui sont décrits dans les brevets américains N 3 185 731 et 3 251 879.L'accroissement de la concentration en sucre des végétaux en cours de croissance traits par le biuret, conformément à l'invention, est tout à fait inattendu, particulièrement si l'on se réfère aux nombreuses autorités qui soulignent les effets phytotoxiques du biuret sur les plantes. Bien que le mécanisme exact qui permet au biuret d'accroître la concentration en sucre d'un végétal ne soit pas clair, la théorie est avancée que le biuret agit comme retardateur de la dégradation du sucrose plutôt que comme réel stimulant de la formation de ce sucre. D'une façon plus spécifique, le sucrose se forme très rapidement dans les produits végétaux par photosynthèse en présence de C02.Il a été également montré que le sucroe se forme dans le germe de blé par réaction de -l'uridine diphosphate glucose (UDP) sous l'influence de l'enzyme appelée sucrose phosphate -UDP-tranaglucosylase. Il existe d'autres enzymes également capables de provoquer la formation du sucrose. C'est ainsi que la formation du sucrose dans les végétaux est un phénomène qui se déroule naturellement; toutefois, dans le système biologique d'un végétal, le sucrose existe en quilibre avec l'alpha-glucose-1-phosphate, qui est un élément de construction important pour la formation des channes de polysaccharides et finalement de l'amidon. On peut supposer que l'absorption du biuret par la plante assure un remarquable accroissement de la concentration en sucrase dans la substance de la plante on inhibant la formation des channes de polysaccharides. Il est donc évident que la production photosynthétique du sucrose se poursuit sans être ralentie tandis que la réaction qui donne lieu aux polysaccharides et à l'amidon est inhibée. Le biuret peut être utilisé conformément à l'invention pour augmenter la teneur finale en sucre dans n'importe quel végétal produisant naturellement du sucre. Dans le cadre de l'invention, un végétal est ddfini d'une manière large comme ayant la nature d'une plante, ou provenant dune plante, ou poussant à la tanière d'une plante, par exemple un représentant du "règne végétal". Dans l'un de ses aspects, l'invention permet effectivement d'accroitre la production normale de sucre sous forme cristallisée (sucrose) à partir de produits végétaux cultivés spécifiquement pour être traités en vue d'extraire le sucrose, comme la betterave et la canne à sucre.D'autres végétaux qui benéficient d'un accroissement de la teneur en sucre par l'effet de l'invention comprennent les pommes de terre, les oranges, les ananas, les carottes, les pommes, les melons comme les melons d'eau, etc. L'application d'environ 0,001 à 0,03 kg de biuret par kg de sucrose normalement produit dans une espèce végétale augmente la concentration en sucre dans cette espèce conformément à l'invention. Il faut toutefois noter que l'on peut appliquer avantageusement dans certains cas des quantités de biuret supérieures ou inférieures à l'intervalle mentionné.En gé- néral, avec les végétaux que l'on ne cultive pas ordinairement pour la production du sucre sous forme cristallisée, il est souhaitable d'appliquer moins de biuret que sur des plantes à sucre, comme la betterave, que l'on cultive pour les traiter en vue d'en extraire le sucre sous forme cristallisée. L'application du biuret à la plante d'une manière efficace quelconque permettant à la plante en cours de croissance d'absorber le biuret a pour effet d'augmenter la concentration en sucre dans la plante en cours de croissance, conformément à l'invention. La demanderesse a constaté que cet effet peut être obtenu en traitant la plante avec le biuret avant ou après l'apparition des plantules. Par exemple, on peut appliquer le biuret au sol avant de semer ou après, on l'applique à la plante ou au sol après l'apparition des plantules. Le moment exact de l'application donnant l'effet optimum est déterminé par un grand nombre de variables parmi lesquelles on doit citer le mode d'application, ltespèce et la variété de la plante, le caractère du sol, la fréquence des chutes de pluie ou de l'irrigation, ainsi que la température ambiante. Le biuret peut être appliqué sur la culture sous forme solide, en laissant la pluie amener le produit chimique à la plante, ou sous forme de pulvérisation en utilisant une solution de biuret dans 1'eau. Quand on pulvérise le biuret, le volume de liquide nécessaire peut strie réduit en appliquant le biuret sous forme de suspension dans l'eau. Pour de nombreuses cultures, y compris les betteraves, le mode préférable d'application des produits chimiques est l'application par aviron à n'importe quel moment après le départ d'une croissance prolifique. Lorsque les feuilles couvrent tout l'espace cultivé, l'avion assure le seul accès aux champs sans dommage mécanique pour les plantes. Le poids total de chargement étant une limitation, on a avantage à appliquer le biuret sur les cultures sous forme d'une suspension concentrée afin de réduire le plus possible la quantité d'eau devant être transportée par l'avion. La concentration optimum pour un procédé particulier d'application et une culture donnée est généralement déterminée par des méthodes empiriques. La quantité de biuret à employer doit être telle qu'elle assure une augmentation du rendement en sucre dans les plantes sans toutefois produire d'effets phytotoxiques dans ces plantes. En général, le biuret peut être ainsi appliqué dans le but d'accroitre la production de sucre à raison d'environ 0,001 à 0,03 kg de biuret par kg de sucre produit normalement par la culture particulière traitée. Ainsi, selon l'usage visé et le mode d'application, la concentration du biuret dans une formule adaptée au traitement végétal peut être variable.On peut utiliser des concentrations élevées dans des formules solides conçues pour être appli quées au contact des parties de la plante telles que les feuilles, On peut, par contre, employer des faibles concentrations pour les applications au sol par arrosage. De préférence, le biuret est appliqué aux plantes incorporé dans une composition comprenant essentiellement en majeure partie un support comme un produit en poudre, de l'eau ans le cas d'une solution aqueuse) ou de l'eau avec une poudre mouillable, et proportion mineure mais efficace de biuret. Toutefois, dans certaines compositions en poudre, le biuret peut constituer la majeure partie des produits. Diverses formes d'application du biuret aux plantes peuvent être adaptées à l'emploi visé de la manière usuelle par l'addition de substances qui améliorent la répartition, les propriétés adhésives, la résistance à la pluie, etc. Ces substances comprennent, par exemple, des acides gras, des résines, des alcoylcelluloses et d'autres agents du type agents mouillants, colles, caséine, alginates et hydrocarbure paraffinique purifié ("crop oil"). En outre, l'activité biologique des plantes peut être accrue par addition aux compositions de substances possédant une action sur les bactéries ou les champignons, ou de substances capables également d'influencer la croissance des plantes. Par exemple, lorsquton applique les compositions sur le sol, on peut aussi leur ajouter des engrais. On peut préparer les compositions à répandre en poudre en mélangeant ou broyant ensemble le biuret dans un support solide. On peut utiliser n'importe quel support solide n'ayant pas d'effet gênant pour la plante. Par exemple, on peut employer le talc, la terre de diatomées, le kaolin, la bentonite, le carbonate de calcium, l'attapulgite ou des produits à base de silice, ainsi que le bois en poudre, le liège en poudre, le charbon en poudre et d'autres substances d'origine végétale. Un mode préféré d'application du biuret sur les plantes en cours de croissance consiste à utiliser une émulsion ou une suspension aqueuse. Dans ce cas, le biuret est incorporé avantageusement dans une poudre mouillable avec une quantité efficace d'un agent de suspension et d'un agent mouillant1 ou tensio-actif, la poudre étant ensuite mise en suspension dans un support aqueux. D'une façon plus spécifique, la solubilité du biuret dans 100g d'eau est de 0,5; 2,0; 25 et 91 g à 0, 25, 75 et 100 C respectivement. Il en résulte que l'application du biuret sous forme de solution aqueuse pourrait ne pas convenir pour certaines doses de biuret en raison de la grande quantité do solution que l'on aurait alors à manipuler. En conséquence, il est apparu particulièrement avantageux de disperser et de répandre le biuret sous forme d'un solide ou d'une suspension aqueuse d'une poudre mouillable. Ceci peut être réalisé en broyant le biuret en une poudre fine que l'on disperse ensuite dans une solution aqueuse d'agent mouillant, par exemple. Pour cette dispersion du biuret, il est généralement préférable de réduire le biuret à des dimensions do grains inférieures à 0,074 mm pour obtenir une bonne stabilité du mélange aqueux. On peut préparer une poudre mouillable par broyage fin d'un mélange de biuret, do gel de silice (comme auxiliaire de broyage), d'argile servant d'agent de suspension et d'un agent mouillant. Ainsi, quand on emploie le biuret dans une composition en poudre mouillable que l'on mélange ensuite à l'eau, il est généralement préférable d'ajouter un agent tensio-actif ou mouillant capable d'augmenter de façon efficace l'adhérence de la suspension aqueuse pulvérisée sur le feuillage et d'autres parties de la plante.On peut employer n'importe quel agent tensio-actif convenable n'ayant pas d'effets défavorables sur les plantes, par exemple des lignine sulfonates, des oleyl taurates de méthyle, des polyoxyéthy- lunes, libres ou dérivés du sorbitano comme le monolaurate ou le mono-oléate de polyoxyéthylène sorbitane, le produit de condensation polyoxyéthylène polyéthylènediamine, des mélanges de ces agents, etc. La dimension des particules de la composition en poudre mouillable n'est pas critique à condition que les particules soient suffisamment fines pour être mises en suspension.En général, la dimension des particules dépend de l'équipement de pulvérisation utilisé pour appliquer la composition aqueuse finalement préparée. Ces particules doivent avoir une dimension au moins inférieure à 0,3 - et mieux à 0,074 mm et, de la façon la plus avantageuse, à 0,044 mm. En général, le rendement de pulvérisation et de dispersion de la composition augmente à mesure que décroît la dimension des particules de la composition. Parmi les agents de suspension convenables, on peut citer des argiles comme la bentonite, la bardénite et l'attapulgite. Ces argiles ont pour effet de stabiliser les compositions en poudre mouillables lorsqu'elles sont à l'état sec, et elles servent dtagents de suspension quand on mélange les compositions à lteau. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1. Cet exemple illustre l'effet du biuret sur la production de sucre de betteraves du Minnesota. Le biuret est appliqué aux betteraves à sucre sous forme d'une suspension aqueuse obtenue en préparant d'abord une poudre mouillable résultant de la pulvérisation fine (dimension de grains inférieure à 0,149 mm) d'un mélange de biuret, d'une argile servant d'agent de suspension, de poudre de silice utilisée comme auxiliaire de broyage et d'un-lignine sulfonate de sodium (agent mouillant fourni dans le commerce sous la marque Reax-45A). Les proportions des ingrédients introduits dans cette composition en poudre mouillable sont données dans le tableau I ci-après. TABLEAU I. Inzrédients Parties en poids Hydrate de biuret (10 ffi d'eau) 90 Silice en poudre 10 Bardenite (attapulgite) 5 Reax-45A (lignine sulfonate de sodium) 5 Cette poudre est mise en suspension dans l'eau à des concentrations diverses et pulvérisée sur le feuillage des betteraves six semaines avant la récolte. Après l'application, le produit pulvérisé sèche et apparat t comme un résidu blanc sur les feuilles de betterave, qui persiste pendant une durée sensible. Aucune réaction défavorable n'est observée en ce qui concerne la couleur, la forme ou la disposition des feuilles. Le tableau II ci-après montre que la concentration en sucre dans les betteraves au moment de la récolte est directement en rapport avec la quantité de biuret appliquée sur le feuillage. TABLEAU Il. Traitement par le biuret des betteraves à sure. Analyse des betteraves. Biuret Na K Azote Sucre Raffinose Cestose Indice aminé % en % en % en d'imkg/ha (ppm) (ppm) (ppm) poids poids poids pureté 0 350 4380 402 12,0 0,57 0,10 1349 14 350 4580 371 11,4 0,87 0,13 1437 28 350 4950 331 12,2 o,54 0,09 1386 56 290 4820 371 13,0 0,61 o,11 1290 112 220 3820 348 14,1 0,56 0,10 978 Il apparat que la réaction qui a lieu dans les plantes a pour effet non seulement de donner plus de sucrose (sucre cristallisé) mais encore de réduire proportionnellement la concentration d'autres constituants (Na, K, azote aminé, raffinose et cestose) qui par leur présence gênent l'extraction du sucre sous forme crietal- lisée du produit végétal. Les données du tableau II ont été obtenues par des techniques normalisées.Pour les mesures, on réduit d'abord en pulpe l'échantillon de betteraves et on clarifie la mélasse obtenue avec du sulfate de plomb, puis on mesure la teneur en sucre dans 26 g de mélasse, à l'aide d'un polarimètre. L'indice d'impureté donné dans le tableau II est l'indice d'impureté normalisé utilisé officiellement (United States Department of Agriculture) pour évaluer la pureté du sucre; il se détermine à l'aide de la forme mule ci-après où interviennent les concentrations en ppm des impuretés résiduelles constituées par le sodium, le potassium et l'azote aminé, et le pourcentage en poids du sucre déterminé dans l1ana- lyse précédente Indice d'impureté = 3,5 Na + 2,5 K + 9.5 azote aminé Sucre % en poids Cet indice d'impureté est donc une expression empirique liée à la quantité de sucrose qui ne peut être extraite du jus sucré, et la mesure des quantités de sodium, de potassium, d'azote aminé et du raffinose et du cestose contenus dans le sucre non cristallisé donne l'importance quantitative des constituants qui par leur présence empêchent d'extraire le sucrose du produit végétal.Ainsi les meilleures betteraves pour la production du sucre cristallisé présente le plus faible indice d'impureté. Comme on le voit, l'application d'environ 22,4 kg/ha de biuret donne une augmentation sensible de la teneur en sucre cristallisable et en augmentant les doses appliquées jusqutà 112 kg/ha, on constate un accroissement progressif de la teneur en sucre et particulièrement du sucre cristallisable pouvant être extrait des betteraves. EXEMPLE 2. On prépare une poudre mouillable en broyant finement à des dimensions de particules inférieures à 0,074 mm un mélange de biuret, d'attapulgite (agent de suspension), de silice en poudre (auxiliaire de broyage) et de deux agents tensio-actifs : un lignine sulfonate fourni dans le commerce sous la marque Marasperse N et un oleyltaurate de méthyle, fourni dans le commerce sous la marque Igepon T-77. Le mélange d'ingrédients a la composition en poids indiquée dans le tableau III ci-après : TABLEAU III. Ingrédients Parties en poids Hydrate de biuret 90 Silice en poudre 10 Attapulgite 5 Igepon T-77 3 Maraperse N 2 La poudre mise en suspension dans l'eau est appliquée à des doses de 14 et 28 kg/ha sur une culture de betteraves à sucre du Minnesota après la plantation des semences mais avant la sortie des plantules. Après la sortie des pousses, on observe les lots pendant six semaines pour constater des effets de toxicité, mais on ne peut discerner aucun symptôme. Au moment de la récolte, on recueille des échantillons que l'on traite pour mesurer le rendement, la teneur en sucre et l'indice d'impureté comme à l'exemple 1. Le tableau IV ci-après donne les valeurs obtenues.Il faut noter que les essais effectués dans cet exemple ont porté sur une distribution de traitements parfaitement aléatoire et que les valeurs portées dans le tableau IV représentent chacune la moyenne des résultats obtenus sur quinze échantillons. TABLEAU IV. Enrichissement en sucre des betteraves par le biuret. Doses de Sucre Production de Rendement Impuretés (ppm) Perte de Production biuret conc. betterave brut en sucre N Indice sucre effective kg/ha % t/ha kg/ha Na K aminé d'impureté kg/ha de sucre (sucre cristallisable) kg/ha 0 14,7 43,2 5680 577 2424 396 806 686 4994 14 15,1 44 5920 540 2122 342 692 615 5305 28 15,3 46,5 6350 556 1922 301 628 598 5752 Comme on le voit d'après le tableau IV, la concentration en sucre dans les betteraves augmente avec les doses de biuret. Le rendement en betteraves à l'hectare augmente aussi, tandis que la concentration des impuretés diminue lorsque les doses de biuret s'accroissent. Chacun de ces effets contribue à élever le rendement en sucre cristallisable indiqué dans le tableau IV. On constate effectivement que les lots traités avec des doses de 28 kg/ha non seulement fournissent la plus forte concentration moyenne en sucre mais permettent également d'obtenir le meilleur rendement de betteraves à l'hectare. Ceci constitue une contribution importante de l'invention si l'on tient compte du fait que les composés azotés ne sont généralement pas de bons agents de production de sucre. Les engrais azotés ordinaires peuvent servir à accroître la quantité de betteraves produites, mais cet effet s'accompagne d'une augmentation du taux d'impuretés et d'une diminution de la concentration en sucre. - REVENDICATIONS. 1 - Procédé pour augmenter la production de sucre dans une culture végétale caractérisé en ce qu'on applique aux plantes de la culture une quantité efficace d'un agent stimulant la production de sucre essentiellement constitué de biuret, de manière à accroître la teneur en sucre dans les plantes par rapport à celle que l'on obtient naturellement. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le végétal traité est d'un genre spécifiquement cultivé en vue d'être traité pour en extraire le sucre sous forme cristallisée. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le végétal cultivé est la betterave à sucre ou la canne à sucre. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le végétal cultivé est l'ananas, l'orange, la pomme de terre, la carotte, ou le melon d'eau. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le biuret est appliqué sur le sol dans lequel les plantes sont cultiuvées. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le biuret est appliqué sur le feuillage des plantes en cours de croissance. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le biuret est appliqué sous forme de suspension aqueuse, de solution aqueuse ou de solide. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sucre produit est le saccharose. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rendement en poids du végétal récolté est lui-même augmenté. 10 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la production de sodium, de potassium, d'azote aminé, de raffinose et de cestose n'est pas sensiblement accrue. 11 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le biuret est appliqué aux plantes à raison de 0,001 à 0,03 kg environ de biuret par kg de saccharose normalement produit dans la plante. 12 - Composition stimulante des plantes permettant d'accroitre la concentration en sucre dans une culture végétale, caractérisée en ce qu'elle comprend une proportion efficace d'un support et une proportion efficace sur la production de sucre d'un agent stimulant la production de sucre essentiellement constitué par du biuret. 13 - Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que le support est l'eau. 14 - Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que le support est une poudre mouillable. 15 - Composition selon la revendication 14, caractérisée en ce que la poudre mouillable comprend une proportion majeure efficace d'un agent de mise en suspension du biuret dans l'eau et une proportion mineure efficace d'un agent mouillant. 16 - Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que le support est en proportion majeure et le biuret en proportion mineure.