(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
種子及び球根の処理方法であって、植えつけ前に、特に発芽特性及び／又は生長の改善のために、前記種子又は前記球根をオゾン、好ましくは媒介ガスから製造したオゾンに接触させ、そして、前記オゾンに接触させる以前に又は同時に、前記種子又は前記球根の残存水分量を、前記種子又は前記球根の重量に対して５〜60％の範囲内に調節することにより、前記種子及び前記球根が、処理された後に付加的乾燥工程を必要とすることなしに貯蔵に適していることを特徴とする種子及び球根の処理方法。
【請求項２】
使用されるオゾン量が、種子1gあたり0.002〜0.1gである請求項１記載の方法。
【請求項３】
処理時間が、２〜30分である請求項１記載の方法。
【請求項４】
オゾンが、媒介ガスから製造したものであり、製造されたオゾン含有ガス中におけるオゾン濃度が、20〜100g/Nm3の範囲内である請求項１記載の方法。
【請求項５】
処理が、反応器内で行われ、前記反応器内のガス圧力が、100〜1000mbarの範囲内である請求項１記載の方法。
【請求項６】
種子又は球根の含水量を調節するために、オゾン含有ガスが、大気圧、常温下において、好ましくは脱塩水中でバブリングされて、水で飽和している請求項１記載の方法。
【請求項７】
処理が、非連続的に、好ましくは水平軸攪拌装置を有する反応器内において行われる請求項１記載の方法。
【請求項８】
処理が、連続的に、好ましくは垂直軸攪拌装置を有する反応器内において行われる請求項１記載の方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法を実施するための装置であって、
オゾンを、好ましくは媒介ガス中で製造するための装置；
種子及び球根が、処理された後に付加的乾燥工程を必要とすることなしに貯蔵に適するように、前記種子又は前記球根の残存水分量を、前記種子又は前記球根の重量に対して５〜60％の範囲内に調節することができる手段；及び
オゾンを種子又は球根と接触させることができる反応器であって、前記反応器が、反応界面を連続的に更新することができるように、及び、処理される各種子又は各球根に移動経路を与えるように構成されている反応器
からなることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、種子並びに球根の発芽特性及び／又は生長の改善を目的とする種子及び球根の処理のための新規な方法並びに装置に関する。
本発明の適用分野としては、特に、農業及び園芸の分野がある。
自然状態で使用される場合、農業生産用種子は、多くの問題点を有しており、特に、発芽率の低さ、生長の悪さ、及び、種子に特有の病変等に由来する欠陥を有していることが知られている。
土壌中から種子を採取した場合、その表皮には各種の病原体が存在しており、これらの病原体の活動により発芽率がランダムに変動し、その結果、発芽後の植物体の生長に悪影響を及ぼす。
従って、このような種子を生産し販売する企業等は、このような問題点を解決する必要に迫られる。
空気中の酸素、純粋酸素又はこれらの任意の割合の混合物等の媒介ガスから発生するオゾンは、殺菌効果、抗ウイルス効果、抗菌効果、消毒効果等を発揮することが従来技術として知られている。これらの効果は、水処理や産業分野において広く使用されてきた。
種子や植物の処理においても、オゾンを利用することが要望されるようになってきた。
JP−44818には、蒔種後に、根の部分にオゾン等のイオン化ガスを注入することにより、根部における酸素濃度を増加させて植物の生長を刺激することが示唆されている。
JP−1199504には、種子を水に浸漬しながら、オゾンと超音波を作用させることが示唆されている。
上記技術によれば、超音波発生器は、水が種子に浸透しやすくし、その結果、種子に対する多くの種類の酵素の作用を促進する。
JP−5211808には、種子を水に浸漬し、その中にオゾンを注入することが開示されている。
上記先行文献中に記載されている処理においては、種子が蒔かれる直前にのみ処理され、処理後の種子を蒔種時まで保存する必要がある場合には、その後更に乾燥処理する必要がある。
SU−1166693には、種子の発芽特性を向上させるために、種子を、強力な酸化剤の存在下、比較的長時間、例えば、25〜45時間、オゾンに晒すことが開示されている。
上記文献によれば、オゾンによって破壊された細胞は、種子のための優れた栄養液構成成分を形成するとされ、その結果、発芽は約９〜15％増加するとされている。
以下の事実、すなわち、発芽特性及び／又は種子と球根の生長が、オゾン、好ましくは、媒介ガスから発生するオゾンにより、追加的な酸化剤を必要とすることなく、比較的短時間処理することにより改善することが可能であること、並びに、オゾンが種子のリグニン−セルロース構造に到達しうる能力は、上記構造の水分含有量に依存すること、そして、その結果、オゾン処理に先立って、又は、同時に、種子又は球根の水分含有量を調節することにより、更に改善効果を向上させることが可能であることが発見された。これらの事実は、本発明の基礎となっている。
予期せぬことに、以下の驚くべき事実もまた見出された。すなわち、本発明の処理の効果は、長時間にわたって顕著であり、蒔種又は植えつけ前の通常の貯蔵条件においては、事実上、非可逆的であり、かつ、寄生虫による汚染がない。
従って、本発明の処理方法は、蒔種又は植えつけに先立ってある期間貯蔵される種子や球根を処理する場合であっても、なんら付加的な乾燥工程を必要としない。
それゆえ、第一の本発明は、種子及び球根の処理方法であって、蒔種又は植えつけに先立って、種子並びに球根の発芽特性及び／又は生長を改善することを目的として、種子又は球根をオゾン、好ましくは、媒介ガスから発生するオゾンに接触させ、そして、上記種子又は球根の残存水分量は、オゾンと接触する以前に、又は、同時に、好ましくは５〜60重量％の範囲に調節されることを特徴とする種子及び球根の処理方法である。
分類上の主要な科を代表する各種植物由来の種子について試験を行ったところ、付加的処理剤を添加することなくオゾン処理を施すことにより、有意にかつ予期せぬことに、処理した種子の発芽率が向上し、また、産生される植物体の乾燥物量もまた増加することが明らかとなった。
オゾンは、種子に対して生長調節因子的な効果を有し、その主要な特徴は、発芽に際してのクチクラ破壊の機械的効果の低減、及びクチクラ表面に存在する病原体により引き起こされる効果の解消、カビ胞子若しくはカビコロニーの中和又は不活化にある。
球根、特にアイリス、チューリップ、グラジオラス、ヒヤシンスの球根を対象にして行われた試験においても、種子の場合と同様の効果がみられた。
本発明の方法によって、各種の種子を処理することができる。本発明の方法は、特に、トウモロコシ、インゲンマメ、オオムギ、ヒマワリの種子に好適に適用することができる。
本発明の方法に使用するオゾンとしては、媒介ガスから発生するものを好適に使用することができ、好ましくは、媒介ガスが、特に空気中の酸素若しくは純粋酸素又はこれら両者の様々の割合による混合物からなり、工業用オゾン発生装置中で発生するものが好ましい。
本発明の方法の処理条件は、本質的に、処理される種子又は球根の種類、その水分含量、その外皮の性質及び厚みに依存し、また、その病理的状態による。
一般的には、当業者なら実施のための最適条件を定めることは比較的容易であろう。
本発明者らは、一般に、以下の条件のうち少なくとも１つが充たされた場合に、最良の結果を得ることができることを見出した：
使用されるオゾンの量が、種子１グラムあたり0.002〜0.1グラムであること；
処理時間が、２〜30分であること；
使用されるオゾンが、媒介ガスから発生するものであり、媒介ガス中のオゾン濃度が、20〜100g/Nm3であること；及び
処理が反応器中で行われ、反応器中のガス圧が、100〜1000mbarの範囲であること。
有利には、本発明の処理に必要な水分は、媒介ガスによって種子に運搬されうる。
オゾンが、極めて低湿度の（露点が−60〜−80℃の範囲にある場合等）媒介ガス（空気又は酸素）から発生する場合、オゾン含有ガスを、常温、大気圧下で、脱塩水の溶液中でバブリングすることによって、水蒸気で飽和することが好ましい。このようにして水分を含んだガスは、水分含量の不足している種子や球根に水分を供給する。
本発明のこの特徴は、種子を直接的に湿潤化することや水洗することが事実上不可能である場合には、特に有益である。
種子は、通常、反応器内でオゾンと接触する。
当業者なら、処理すべき種子や球根の種類、大きさ、こわれやすさを考慮して、どのような型の反応器を使用すべきであるかを容易に決定することが可能である。
一般的に、種子表面におけるオゾンの反応は、気体−固体型交換及びその後におこる構造内への拡散を経由して起こるので、最適かつ反復可能な処理とするためには、反応器は、反応界面が常に更新され、また、処理されるべき各種子や各球根の移動経路を確保しうるように形作られたものを選択すべきである。
本発明の実施の一形態においては、上述の方法は、非連続的に実施され、好ましくは、反応器中で水平軸のまわりに攪拌される。
本発明の他の形態においては、上述の方法は、連続的に実施され、好ましくは、反応器中で垂直軸のまわりに攪拌される。
第二の本発明は、上述の方法を実施するための装置であって：
オゾンを、好ましくは媒介ガス中で、発生させるための装置；
処理すべき種子又は球根の残存水分量を、種子又は球根の重量に対して、好ましくは５〜60重量％の範囲に調節することができる方法；
及び
オゾンを種子又は球根と接触させることができる反応器で、上記反応器は、反応界面が連続的に更新され、処理されるそれぞれの種子又は球根に移動経路を与えることが可能であるように構成されている反応器からなることを特徴とする装置である。
本発明及びその目的、特徴は、以下の実施例及び図によって、更に詳細に説明されるが、本発明はこれらに限定されるものではない：
FIG.1は、本発明の方法を、水平軸攪拌機を有する反応器中で不連続的に実施するための装置の略図を表す；
FIG.2は、本発明の方法を、垂直軸攪拌機を有する反応器中で連続的に実施するための装置の略図を表す；
及び
FIG.3A及び3Bは、水平軸攪拌機を有する反応器中で不連続的に実施する際に、種子又は球根を攪拌するために使用することができる２つのブレードの形状を表す。
FIG.1を参照しつつ、本発明の方法を不連続法（バッチ法）で実施するための装置を説明する。
図中、１は、工業用オゾン発生装置、例えば、電力供給配線の周波数（50Hz）で電力を供給される型のもの又は周波数変換器を経由して600〜1200Hzの電力を供給される型のもの等を表す。
オゾンは、媒介ガスから発生する。媒介ガスは、空気中の酸素であってもよく、純粋酸素であってもよく、また、これら両者を任意の割合で混合したものであってもよい。
図中、16は、媒介ガス供給源を表す。
オゾンを含む空気又は酸素は、工業用オゾン発生装置１から反応器２に直接供給され、種子又は球根を処理する。
有利には、処理される種子又は球根の残存水分量を調節するために、オゾン含有ガスは、所望により、通常用いられる装置により加湿される。上記装置は、図中、３で表され、オゾン含有ガスを、常温、大気圧下、水で飽和させることができるものである。
オゾン含有ガスが予め加湿される場合、その湿度は、図中、４で表される工業用湿度計で計測される。
オゾン発生装置の稼働状態は、圧力計５によって、反応器２に注入前にオゾン含有ガスの圧力を計測し、また、ガス流量計６によってガス流量を計測することによって、評価することができる。ガス流量は、流量調節器７によって調節される。
計器５及び６、並びに、流量調節器７は、当該分野では公知のものであるが、強力な酸化剤であるオゾンに耐えることが可能であるものを選択する必要がある。
オゾン含有ガスは、一組の分配ノズル８を経由して反応器２に注入される。
上記ノズルの数とそのサイズ、特にその直径は、処理すべき種子の種類、個々の種子の大きさ、種子の比表面積及び反応器中の種子層の深さ等を考慮することにより、当業者なら比較的容易に決定することができる。
一般には、また、本発明の好ましい形態においても、注入箇所の数は５〜15が好ましく、ノズルからのガス噴出速度は20〜60m/sが好ましい。
反応器２は、一般に、断面が円形で、水平軸を有する円筒形であって、垂直底壁は、シーリングを備え、図中、９で表される中心軸受けを有する。
このような軸受けは、それ自体公知であり、好ましくは、液体背圧型メカニカルパッキンを有するものである。
軸受け９は、処理中に種子をかき混ぜ、反応界面を更新する目的で、垂直面内に配置された多数の攪拌羽根からなるユニットが、軸方向に間隔をおいて設置された円柱状シャフト10を中心に支持する。
これらの攪拌羽根は、処理中に、種子の層を均一化する働きをも有する。
攪拌羽根の各ユニットの間隔は、処理すべき種子又は球根の型が種類によって適宜調節される。
本発明者らは、種子を処理する場合、反応器の直径が約１〜1.2mのとき、この間隔は、好ましくは50〜300mmであることを見出した。
同様に、攪拌羽根ユニット11を構成する攪拌羽根の数は、種子の性質及び必要な攪拌率に応じて定められる必要がある。各攪拌羽根ユニット11は、好ましくは、同一平面内にあって、それぞれ同じ角度、すなわち90゜間隔で配置された４枚の羽根から構成される。
攪拌羽根の形状は、処理すべき種子又は球根の攪拌率を充分に確保することができるような形状を選択すべきであり、種子にあっては、その大きさ及び種類に応じて選択される。
FIG.3A及び3Bに、このような要求をみたすことができる攪拌羽根の二つの形状を例示する。
円柱状シャフト10は、攪拌羽根ユニット11の軸中心に固着されており、モーター12及びギヤーボックス13の組み合わせからなる装置によって回転する。
攪拌羽根の回転速度は、種子や球根の種類、その大きさ、壊れやすさに応じて変化させる。
攪拌羽根の回転速度は、好ましくは20〜100rpmである。
いくつかの種類の種子を処理する場合には、モーターの電源は、種子の種類に応じて回転速度を調節することができるように、周波数可変装置を経由して供給することが好ましい。
反応器２は、その上部に、種子又は球根の投入口14を有し、その底部に、処理した種子又は球根の取り出し口15を有し、投入口及び取り出し口は、密閉可能となっている。
反応器２は、ガス排出ダクトを有する。ガス排出ダクトは、排出ガスを空気中に排気する前に残存するオゾンを分解することができる装置16に結合している。
FIG.1に概略を示した装置は、いわゆる「バッチ法」により、非連続的に稼働することができる。
FIG.2は、本発明の方法を連続法で実施するするための装置を表す。
FIG.1について説明したとおり、オゾン含有ガスは、所望により、加湿装置３と組み合わせて、工業用オゾン発生装置１によって製造される。オゾン含有ガスの流速は、上述の４、５、６及び７で表される計測装置及び調節装置により測定され、調節される。
オゾンは、環状マニホールド20に接続する垂直な供給ノズル21によって反応器内部に注入される。上記供給ノズル21は、反応器内部に開口している。
供給ノズル21の数と位置は、処理すべき種子又は球根に応じて、また、反応器内の種子又は球根の層の深さに応じて、当業者なら容易に決定することができる。
反応器22は、垂直軸を有する円筒−円錐複合型のものである。反応器は、種子又は球根の処理に必要な接触時間を確保することができるように設計される。
反応器22の頂部は、シーリング及び中心位置決め手段を有するフランジ24によって反応器本体に固着されているドーム型の蓋部23によって閉鎖されている。
反応器の対称中心に実質的に位置するドーム型の蓋部23の中心部には、案内機能、中心位置決め機能及びシーリング機能を有する液体背圧型メカニカルパッキン装置25を挿入するための孔が設けられている。上記孔は、フランジを有する。
モーター27は、ギヤボックス26を経て垂直軸18を回転させる。上記垂直軸18は、反応器を貫いており、反応器の底部中心の支持装置28に達している。垂直軸18は、攪拌かき混ぜ装置30を回転させ、処理すべき種子又は球根をかき混ぜる。
モーター27には、処理すべき種子や球根の種類に応じて回転速度を調節することができるように、周波数可変装置を経由して電力を供給することができる。
上記攪拌かき混ぜ装置30は、幅40〜100mmの垂直板29からなり、回転する装置を中心に位置させるための水平腕31によって垂直軸18に結合されている。
かき混ぜ羽根である垂直板29の数は、処理される種子の大きさや性質に対応して決められる。好ましい形態においては、均等に配置された３〜６枚の垂直板29を有する。
支持腕31は、垂直板29を支持するように設計されるが、処理される種子や球根を水平方向にかき混ぜる働きをも有する。
反応器22は、その底部において、切頭円錐形状の部分を有しており、上記切頭円錐形状の部分の底部は、シーリングガスケットを有するフランジ32によって、処理した種子や球根の取り出し装置に接続している。
ドーム型の蓋部23は、シーリングガスケットを有するフランジ付き口部が設けられており、反応器が自動的に稼働することができるのに充分な容量の貯蔵ホッパー33に接続している。ホッパー33は、その底部に計量排出装置34を有する。計量排出装置34は、種子が測定中に損壊しないように、セルラーベーン型のものか又は回転ベーン型のものが好ましい。計量排出装置34も、シーリングを介して反応器に接続しており、これによりガスの逆流を防止している。
上述の装置がどのように稼働するかは、FIG.2を参照することにより、その構造から容易に理解することができる。
処理される種子や球根は、貯蔵ホッパー33から反応器22に落下し、上述の攪拌かき混ぜ装置30により均一化される。
反応が進行中は、かき混ぜられている種子や球根は、反応器中の滞留量を一定に維持しつつ下方に進んでいく。
かき混ぜられている種子や球根が、反応器の高さに相当する距離を移動したとき、セルラーベーン型又は回転ベーン型の排出装置36によって排出される。上述の説明からわかるとおり、このようにして、処理された種子や球根を、排出装置36の流速をホッパー33に接続する排出装置34の流速に等しくするように調節しつつ連続的に取り出すことができる。
排出装置36において、種子や球根は、公知の包装装置38に接続された中間貯蔵ホッパー37中に落下する。
有利には、中間貯蔵ホッパー37は、自動排ガス装置39に接続されている。上記自動排ガス装置39は、無菌状態を維持している残留オゾン雰囲気下で同時的に稼働することを可能とし、また、ホッパー37から、ホッパー上部のガス空間に存在する過剰のガスを、残留オゾンを分解するための装置40中に排気する機能を有する。
反応器22の頂部には、処理される種子や球根の貯留レベルの上部に、ガス空間19がある。
上記ガス空間は、種子や球根の処理床を通過してきた反応ガスを集め、集められたガスは、調節装置41を介して、連続的に、過剰の残留オゾンを分解するための装置40に排気される。
オゾン分解装置40の出口から、ガスは空気中に排出される。
FIG.1及びFIG.2に示された装置は、各種の種子、特に、トウモロコシ、インゲンマメ、オオムギ、ヒマワリの種子の処理に使用された。
トウモロコシについては96回の試験が、インゲンマメについては32回の試験が、オオムギについては21回の試験が、ヒマワリについては14回の試験がそれぞれ実施された。
各試験は、それぞれ６回繰り返し行い、その平均値を求めた。
各試験は、60個の種子を使用して行った。これらの種子群は、本発明の方法によって処理され、発芽床に植えられ標準的な状態のもとにおかれた。また、同時に、未処理の種子を同様にして発芽床に植えて比較した。
様々な時間間隔において、発芽状態の観察、抜き取り統計処理、得られた植物体量の計量を行った。
得られた結果は以下のとおりである：
発芽率は、種子の種類に応じて、93〜97％の範囲であった；また、得られた植物体量の乾燥重量の増加率は、種子の種類に応じて、８〜25％であった；上記増加率は、未処理の種子について得られた値に対する値である。
これらの試験により、種子をオゾン処理することの効果、特に、発芽率及び／又は生長が向上することが示され、また、処理種子や処理球根の残存水分量を調節することの利点が示された。
上記各種の種子に対する最適条件は、以下のとおりであることを本発明者は見いだした：
種子の種類：トウモロコシ
−品種：                                      SUMO
−反応器の通過時間：                      ５〜10分
−媒介ガス中のオゾン濃度：             20〜40g/Nm3
−反応器中のガス圧：                  100〜300mbar
−種子の含水率：                          10〜20％
−種子のオゾン処理率：      0.001〜0.028gO3/種子1g
種子の種類：インゲンマメ
−品種：                                    VERNEL
−反応器の通過時間：                      ８〜12分
−媒介ガス中のオゾン濃度：             20〜40g/Nm3
−反応器中のガス圧：                  100〜300mbar
−種子のオゾン処理率：      0.003〜0.007gO3/種子1g
−種子の含水率：                          10〜20％
種子の種類：オオムギ
−品種：                                   TREMOIS
−反応器の通過時間：                      12〜17分
−媒介ガス中のオゾン濃度：             70〜90g/Nm3
−反応器中のガス圧：                  100〜300mbar
−種子のオゾン処理率：      0.012〜0.016gO3/種子1g
−種子の含水率：                          10〜20％
種子の種類：ヒマワリ
−品種：                                  DK  3840
−反応器の通過時間：                      12〜17分
−媒介ガス中のオゾン濃度：             30〜85g/Nm3
−反応器中のガス圧：                  100〜300mbar
−種子のオゾン処理率：      0.018〜0.026gO3/種子1g
−種子の含水率：                          10〜20％
【図１】
0003603135.tif 000002
【図３Ａ】
0003603135.tif 000003
【図３Ｂ】
0003603135.tif 000004
【図２】
0003603135.tif 000005