ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЕ УДОБРЕНИЕ
RESTORING FERTILISER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к восстанавливающему удобрению, получаемому воздействием на смесь, содержащую микроорганизм или компонент микроорганизма, гидротермальной реакционной обработки.
Уровень техники
Отработавшие дрожжи, которые выбрасывают предприятия пищевой промышленности, такие как пивоваренные заводы, в качестве отходов подвергают обработке, например, осуществляя сжигание или аналогичный процесс, за исключением части отработавших дрожжей, которые используют в качестве исходных материалов для дрожжевых экстрактов и дрожжевых препаратов, кормов для домашнего скота, удобрений и аналогичных продуктов. При этом некоторую часть дрожжевых клеточных оболочек, которые остаются после изготовления дрожжевых экстрактов, используют в качестве продуктов питания человека, кормов для домашнего скота и аналогичных продуктов, в то время как оставшуюся часть дрожжевых клеточных оболочек, главным образом, выбрасывают.
Однако обработка отходов этих полученных из микроорганизмов материалов влечет за собой расходы на транспортировку до пунктов утилизации, а также расходы на саму утилизацию. Кроме того, в случаях вышеописанных традиционно известных продуктов питания, кормов для животных, удобрений и аналогичных продуктов, изготовленных их дрожжей, существуют некоторые ограничения, связанные с количеством используемых отработавших дрожжей по отношению к количеству образующихся отработавших дрожжей и аналогичных продуктов. Следовательно, существует необходимость в новом применении отработавших дрожжей, в процессе которого отработавшие дрожжи можно использовать как имеющий высокую добавленную стоимость продукт.
В качестве новой области применения отработавших дрожжей, например, патентный документ 1 описывает способ изготовления получаемой из микроорганизмов восстанавливающей смеси, у которой окислительно-восстановительный потенциал составляет 0 мВ или менее, причем данный способ включает воздействие на микроорганизм или компонент микроорганизма в условиях гидротермальной реакционной обработки при отсутствии кислорода.
Плодовые деревья, в частности, мандарин унсю (Citrus unshiu), хурма восточная (Diospyros kaki) и аналогичные растения часто проявляют неудовлетворительное плодоношение вследствие недостатка питательных веществ в год после их обильного плодоношения, таким образом, что в этот год невозможно собрать почти никаких плодов (плодоношение раз в два года). Предрасположенность к плодоношению раз в два года является выше, в частности, у культурных растений, таких как мандарин унсю, которые созревают в более позднем возрасте. Для решения проблемы плодоношения раз в два года используют удаление почек, прореживание завязей, обрезку ветвей и аналогичные способы. Однако для этих способов требуется ручной труд, и хотя они являются трудоемкими, они не могут радикально решать проблему плодоношения раз в два года.
Явление плодоношения раз в два года часто наблюдается при выращивании растений на открытом воздухе. Таким образом, в настоящее время ежегодное плодоношение, при котором плоды созревают каждый год, становится в некоторой степени возможным посредством регулирования удобрения и выращивания в оранжерейных условиях. Однако выращивание в оранжерее влечет за собой огромные расходы на сооружение оранжереи и регулирование температуры и воды в оранжерее. Следовательно, решение проблемы плодоношения раз в два года посредством выращивания в оранжерее не находит широкого распространения в текущей ситуации.
Кроме того, цитрусовые плоды, такие как декопон, имеют сильный кислый вкус, и, следовательно, их невозможно отгружать до тех пор, пока не снизится их кислотность. В данном отношении, традиционные цитрусовые плоды, в частности, выращиваемые на открытом воздухе цитрусовые плоды нельзя отгружать рано, и, как правило, их отгружают на два-три месяца позже, чем плоды, выращиваемые в оранжереях. Ранняя отгрузка выращиваемых на открытом воздухе цитрусовых плодов позволяет выращивать эти плоды на открытом воздухе при низкой себестоимости, а затем продавать по высоким ценам, и, следовательно, можно ожидать значительного повышения прибыли.
Список цитируемой литературы
Патентный документ
Патентный документ 1: публикация международной патентной заявки № WO 2010/104197
Сущность изобретения
Техническая проблема
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить имеющее высокую добавленную стоимость удобрение с использованием микроорганизма или компонента микроорганизма и, в частности, удобрение, способное улучшать плодоношение плодовых деревьев и плодовых овощей.
Решение проблемы
Принимая во внимание вышеописанную проблему, авторы настоящего изобретения провели основательное исследование. В результате, авторы обнаружили, что плодовые деревья, у которых происходит плодоношение раз в два года, или плодовые деревья, у плодов которых снижение кислотности является медленным, как правило, отличаются неудовлетворительным ростом корней и образованием корневых волосков, и что плодоношение раз в два года и медленное снижение кислотности плодов обусловлено неудовлетворительным состоянием роста корней плодовых деревьев.
Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что удобрение, получаемое воздействием на смесь, содержащую микроорганизм или компонент микроорганизма, гидротермальной реакционной обработки, способствует росту корней плодовых деревьев и укрупнению их плодов. Обнаружение этих фактов привело к выполнению настоящего изобретения.
В частности, настоящее изобретение предлагает восстанавливающее удобрение, получаемое воздействием на смесь микроорганизма или компонента микроорганизма с фосфорнокислым компонентом и/или калийным компонентом в условиях гидротермальной реакционной обработки.
Полезные эффекты изобретения
Восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению получают воздействием на смесь микроорганизма или компонента микроорганизма с фосфорнокислым компонентом и/или калийным компонентом в условиях гидротермальной реакционной обработки. Следовательно, восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению способно улучшать рост корней, в частности, корневых волосков плодовых деревьев, а также ускорять укрупнение их плодов. В частности, вследствие своих восстановительных характеристик, восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению имеет превосходное сродство к растительным клеткам и позволяет фосфорнокислому компоненту и калийному компоненту, которые представляют собой полезные компоненты удобрения, эффективно абсорбироваться через поверхности корней и листьев.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, гидротермальная реакционная обработка, в процессе которой на смесь микроорганизма или компонента микроорганизма воздействует фосфорнокислый компонентом и/или калийным компонент, делает возможным получение удобрения, имеющего меньший окислительно-восстановительный потенциал, чем в случае гидротермальной реакционной обработки, в процессе которой на каждый микроорганизм или компонент микроорганизма воздействует только фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент.
Описание вариантов осуществления
Далее настоящее изобретение будет описано подробно.
Восстанавливающее удобрение
Восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению получают путем воздействия на смесь микроорганизма или компонента микроорганизма фосфорнокислым компонентом и/или калийным компонентом в условиях гидротермальной реакционной обработки.
Микроорганизм или компонент микроорганизма
Микроорганизм или компонент микроорганизма, используемый согласно настоящему изобретению, не ограничивается определенным образом, и можно использовать традиционно известные материалы на основе микроорганизмов. Использование дрожжей является предпочтительным по следующей причине. В частности, когда дрожжи используют для изготовления таких продуктов, как удобрения, корма для животных, продукты питания, напитки, добавки и лекарственные средства, можно ожидать, что эти продукты будут быстро приняты потребителями, потому что дрожжи являются весьма безопасными. Что касается дрожжей, можно использовать дрожжи, культивируемые только для цели изготовления восстанавливающего удобрения согласно настоящему изобретению. Однако оказывается предпочтительным использование дрожжей, получаемых в форме дополнительного отработавшего материала, выпускаемого в результате процессов брожения в производстве пива, саке, соевой пасты, соевого соуса или аналогичных продуктов, с точки зрения повторного использования отработавшего материала и уменьшения стоимости утилизации отработавшего материала.
Когда дрожжи используют как микроорганизм, можно использовать цельные дрожжи или дрожжевой экстракт или можно использовать дрожжевые клеточные оболочки, получаемые в процессе производства дрожжевого экстракта. Дрожжи и дрожжевой компонент можно использовать в любой форме, такой как суспензия, форма, в которой водосодержание уменьшают посредством прессования, форма, в которой водосодержание дополнительно уменьшают посредством высушивания, порошок, жидкая суспензия и аналогичные продукты. В частности, предпочтительные дрожжи и дрожжевые компоненты включают пивные дрожжевые взвеси, прессованные пивные дрожжи, сухие пивные дрожжи, пивные дрожжевые суспензии, сухие дрожжевые клеточные оболочки, суспензии дрожжевых клеточных оболочек, содержащие пивные дрожжи неорганические материалы и аналогичных продуктов.
Фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент
Восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению содержит фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент.
Фосфорнокислый компонент
В качестве фосфорнокислого компонента, используемого в восстанавливающем удобрении согласно настоящему изобретению, можно использовать фосфорнокислый компонент, традиционно известный как компонент для удобрения. В частности, можно использовать разнообразные растворимые в воде или растворимые в лимонной кислоте удобрения, которые включают суперфосфат кальция, получаемый посредством обработки фосфатной руды серной кислотой для получения растворимого фосфорнокислого компонента; тройной суперфосфат; плавленые фосфатные удобрения и прокаленные фосфатные удобрения, которые представляют собой смеси; и аналогичные продукты. Можно использовать в чистом виде один из этих фосфорнокислых компонентов, или можно использовать два или более компонентов в форме смеси.
Калийный компонент
В качестве калийного компонента, содержащегося в восстанавливающем удобрении согласно настоящему изобретению, можно использовать калийный компонент, традиционно известный как удобрение, причем калийный компонент включает, в частности, хлорид калия, сульфат калия, гидроксид калия, нитрат калия и аналогичные продукты. Можно использовать в чистом виде один из этих калийных компонентов, или можно использовать два или более компонентов в форме смеси.
Другие компоненты
Восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать соединения азота, такие как сульфат аммония или хлорид аммония; соединения кальция, такие как оксид кальция, гидроксид кальция или карбонат кальция; магний; диатомовую землю и т.п. Когда добавляют какой-либо из этих компонентов, данный компонент можно добавлять в смесь до гидротермальной реакционной обработки или в восстанавливающее удобрение после гидротермальной реакционной обработки. Однако добавление компонента до гидротермальной реакционной обработки не является предпочтительным, если данный компонент теряет свои свойства под воздействием высокой температуры или других условий.
Гидротермальная реакционная обработка
Согласно настоящему изобретению, гидротермальная реакционная обработка для изготовления восстанавливающего удобрения означает обработку, осуществляемую при температуре, составляющей предпочтительно 120°C или более и 220°C или менее и предпочтительнее 150°C или более и 210°C или менее. При этом давление составляет предпочтительно 0,9 МПа или более и 1,9 МПа или менее и предпочтительнее 1,2 МПа или более и 1,8 МПа или менее. В частности, гидротермальная реакционная обработка, осуществляемая при давлении, составляющем 0,9 МПа или более и 1,9 МПа или менее, и при температуре, составляющей 120°C или более и 220°C или менее, является предпочтительной, гидротермальная реакционная обработка, осуществляемая при давлении, составляющем 0,9 МПа или более и 1,9 МПа или менее, и при температуре, составляющей 150°C или более и 210°C или менее является более предпочтительной, и гидротермальная реакционная обработка, осуществляемая при давлении, составляющем 1,2 МПа или более и 1,8 МПа или менее, и при температуре, составляющей 150°C или более и 210°C или менее, является еще более предпочтительной.
Характеристики восстанавливающего удобрения
Далее будут описаны характеристики производимой микроорганизмом восстанавливающей смеси согласно настоящему изобретению.
Как правило, окислительно-восстановительные потенциалы эукариотов, которые осуществляют дыхание, составляют приблизительно -180 мВ. Восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению содержит большое количество компонентов, имеющих низкие окислительно-восстановительные потенциалы. Следовательно, восстанавливающее удобрение имеет превосходное сродство к клеткам, составляющим растение и т.п., и может заставлять компоненты, такие как фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент и произведенные дрожжами компоненты, эффективность которых подтверждена до настоящего времени, эффективно воздействовать на растение или т.п. Кроме того, восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению имеет менее высокий окислительно-восстановительный потенциал, чем простая смесь микроорганизма или компонента микроорганизма с фосфорнокислым компонентом и/или калийным компонентом, которую подвергают гидротермальной реакционной обработке. Следовательно, можно дополнительно повышать уровни эффективности этих компонентов.
Кроме того, поскольку пивные дрожжи и аналогичные продукты являются предпочтительными в качестве исходного материала производимой микроорганизмом восстанавливающей смеси согласно настоящему изобретению, можно ожидать устойчивое качество исходного материала и превращение отработавшего материала, полученного из пивных дрожжей, в имеющий высокую добавленную стоимость продукт.
В частности, поскольку фосфорнокислый компонент и калийный компонент способствуют плодоношению плодов, можно решить проблему плодоношения плодовых деревьев раз в два года, когда эти компоненты способны эффективно действовать посредством использования восстанавливающего удобрения согласно настоящему изобретению. Кроме того, восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению способствует росту корней и, следовательно, ускоряет снижение кислотности цитрусовых плодов и т.п. Это позволяет собирать ранний урожай и делает возможным значительное увеличение прибыли, зарабатываемой фермерами.
Следует отметить, что сельскохозяйственные растения, к которым можно применять восстанавливающее удобрение согласно настоящему изобретению, не ограничиваются определенным образом, включая такие растения, как включают мандарин унсю (Citrus unshiu), декопон или сирануи (гибрид гибрида (Citrus unshiu и Citrus sinensis) и Citrus reticulata), мандарин иекан (Citrus iyo), яблоня домашняя (Malus domestica), хурма восточная (Diospyros kaki), томат садовый (Solanum lycopersicum), огурец обыкновенный или посевной (Cucumis sativus L.), баклажан или паслен темноплодный (Solanum melongena), земляника садовая или ананасная (Fragaria × ananassa) и аналогичные растения.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет подробно описано на основании примеров. Следует отметить, что настоящее изобретение вовсе не ограничивается примерами, которые представлены ниже.
Пример изготовления 1: продукт гидротермальной реакционной обработки дрожжевых клеточных оболочек
В оборудованный магнитной мешалкой гидротермальный реактор помещали 170 г дистиллированной воды, а затем вводили 30 г дрожжевых клеточных оболочек. Реактор закрывали крышкой, и смесь перемешивали. После этого газовую фазу частично заменяли газообразным азотом, и начинали повышение температуры. Обработку осуществляли в течение 10 минут в условиях давления на уровне 1,6 МПа или более и температуры, составляющей 180°C. Таким образом, получали удобрение 1.
Пример изготовления 2: продукт гидротермальной реакционной обработки смеси дрожжевых клеточных оболочек с фосфорнокислым компонентом
Восстанавливающее удобрение 2 получали таким же образом, как в примере изготовления 1, за исключением того, что смесь 27,6 г дрожжевых клеточных оболочек с 156,2 г дистиллированной воды и 16,2 г 85% фосфорной кислоты как фосфорнокислого компонента использовали в качестве материала, который подвергали гидротермальной реакционной обработке.
Пример изготовления 3: продукт гидротермальной реакционной обработки смеси дрожжевых клеточных оболочек с калийным компонентом
Восстанавливающее удобрение 3 получали таким же образом, как в примере изготовления 1, за исключением того, что смесь 27,8 г дрожжевых клеточных оболочек с 157,4 г дистиллированной воды и 14,8 г сульфата калия как калийного компонента использовали в качестве материала, который подвергали гидротермальной реакционной обработке.
Пример изготовления 4: продукт гидротермальной реакционной обработки смеси дрожжевых клеточных оболочек с фосфорнокислым компонентом и калийным компонентом
Восстанавливающее удобрение 4 получали таким же образом, как в примере изготовления 1, за исключением того, что смесь 25,4 г дрожжевых клеточных оболочек с 143,6 г дистиллированной воды, 16,2 г 85% фосфорной кислоты как фосфорнокислого компонента и 14,8 г сульфата калия как калийного компонента использовали в качестве материала, который подвергали гидротермальной реакционной обработке.
Пример исследования 1
Измеряли окислительно-восстановительные потенциалы следующих образцов удобрений:
образец 1: удобрение 1;
образец 2: водный раствор 8,1 мас. ч. 85% фосфорной кислоты и 91,9 мас. ч. дистиллированной воды;
образец 3: смесь 8,1 мас. ч. 85% фосфорной кислоты и 91,9 мас. ч. удобрения 1;
образец 4: восстанавливающее удобрение 2;
образец 5: водный раствор 7,4 мас. ч. сульфата калия и 92,6 мас. ч. дистиллированной воды;
образец 6: смесь 7,4 мас. ч. сульфата калия и 92,6 мас. ч. удобрения 1;
образец 7: восстанавливающее удобрение 3,
образец 8: водный раствор 8,1 мас. ч. 85% фосфорной кислоты, 7,4 мас. ч. сульфата калия, и 84,5 мас. ч. дистиллированной воды;
образец 9: смесь 8,1 мас. ч. 85% фосфорной кислоты, 7,4 мас. ч. сульфата калия и 84,5 мас. ч. удобрения 1, и
образец 10: восстанавливающее удобрение 4.
Таблица 1 представляет результаты.
Таблица 1
Окислительно-восстановительный потенциал (мВ)
Образец 1
-226
Образец 2
+556
Образец 3
+336
Образец 4
+182
Образец 5
+490
Образец 6
+47
Образец 7
-235
Образец 8
+79
Образец 9
-95
Образец 10
-256
Как очевидно следует из таблицы 1, меньшие окислительно-восстановительные потенциалы были получены в тех случаях, где смеси фосфорнокислого компонента и/или калийного компонента с микроорганизмом или компонентом микроорганизма подвергали обработке подогретым паром, чем в тех случаях, где использовали только фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент, и в тех случаях, где фосфорнокислый компонент и/или калийный компонент смешивали с удобрением 1, получаемым посредством воздействия на микроорганизм или компонент микроорганизма в условиях гидротермальной реакционной обработки.
Пример исследования 2
Образцы 1, 8 и 10, используемые в примере исследования 1, применяли для мандарина унсю с 06 мая 2008 г. (20 год эры Хэйсэй) на плантации мандарина унсю в городе Сикокутюо префектуры Эхимэ, и полный урожай мандаринов унсю с 10 деревьев исследовали в первый, второй и третий год. Таблица 2 представляет результаты.
Таблица 2
Первый год
Второй год
Третий год
Необработанная группа
582
93
682
Образец 1
705
380
698
Образец 8
596
85
680
Образец 10
720
630
698
Как очевидно следует из таблицы 2, применение восстанавливающего удобрения согласно настоящему изобретению к мандарину унсю приводило к активному росту корней, что повышало способность усвоения питательных веществ и в то же время ускоряло укрупнение плодов. Таким образом, повышалась урожайность, и успешно подавлялось снижение урожайности вследствие плодоношения раз в два года.
Пример исследования 3
Удобрения 1, 8 и 10 применяли с 06 мая 2008 г. (20 год эры Хэйсэй) таким же образом, как в примере исследования 2, за исключением того, что соответствующее дополнительное применение удобрения затем осуществляли после сбора урожая каждый год, и полный урожай мандаринов унсю с 10 деревьев исследовали в первый, второй и третий год. Таблица 3 представляет результаты.
Таблица 3
Первый год
Второй год
Третий год
Необработанная группа
695
88
645
Образец 8
698
82
646
Образец 10 (с дополнительным применением удобрения)
752
495
650
Образец 10 (без дополнительного применения удобрения)
763
625
700
Как очевидно следует из таблицы 3, применение восстанавливающего удобрения согласно настоящему изобретению к мандарину унсю и соответствующее дополнительное применение удобрения после сбора урожая приводило к активному росту корней, что повышало способность усвоения питательных веществ и в то же время ускоряло укрупнение плодов. Таким образом, повышалась урожайность, и успешно подавлялось снижение урожайности вследствие плодоношения раз в два года.
Пример исследования 4
Образец 10, используемый в примере исследования 1, применяли к декопону на плантации декопона, выращиваемого на открытом воздухе в городе Сайдзе префектуры Эхимэ, в течение 2009 финансового года (21 год эры Хэйсэй) и 2010 финансового года (22 год эры Хэйсэй), и кислотность декопона измеряли с конца августа до середины марта. Таблица 4 представляет результаты 2009 финансового года (21 год эры Хэйсэй), и таблица 5 представляет результаты 2010 финансового года (22 год эры Хэйсэй).
Таблица 4
8/29
10/3
10/30
12/3
1/5
1/11
1/21
Необработанная группа
3,96
2,81
2,30
1,61
1,44
1,68
2,00
Необработанная группа
4,36
2,75
2,37
1,92
1,48
1,39
1,51
Образец 10
2,61
1,97
1,21
0,91
0,97
Таблица 4 (продолжение)
2/1
2/11
2/21
3/1
3/11
Необработанная группа
1,31
1,22
1,19
1,10
1,00
Необработанная группа
1,31
1,20
1,13
1,10
Образец 10
Таблица 5
8/31
10/2
10/29
11/30
1/4
1/21
2/1
2/11
2/21
Необработанная группа
3,57
2,55
2,42
1,76
1,42
1,40
1,31
1,00
Необработанная группа
3,00
2,48
1,79
1,27
1,47
1,49
1,15
1,05
0,96
Образец 10
2,2
1,9
1,3
1,0
0,9
Как очевидно следует из таблиц 4 и 5, применение восстанавливающего удобрения согласно настоящему изобретению ускоряет снижение кислотности декопона, что делает возможным раннюю отгрузку декопона.