蔬菜种子丸粒化包衣技术规程

陈 凯,张端喜,徐华晨,陶建平,陆岱鹏,唐玉新*

(1.江苏省农业科学院 农业设施与装备研究所,江苏 南京 210014;2.农业部 长江中下游设施农业工程重点实验室,江苏 南京 210014;3.江苏省南京靓绿农副产品开发有限公司,江苏 南京 210014)

蔬菜种子丸粒化包衣是指通过丸粒化包衣机和包衣技术,将小粒蔬菜种子或表面不规则(如呈扁形、有芒、带刺等)的蔬菜种子表面包被一层较厚的包衣填充材料(包括化肥、农药、植物促生长因子等),在不改变原种子生物学特性的基础上形成一定大小和强度的种子颗粒,以增加种子质量和体积,便于机械播种。丸粒化包衣填充材料一般为种子质量的一倍到数倍[1-3]。蔬菜种子(如甘蓝、油菜、青菜等粒径较小的种子,辣椒、茄子等外形扁平的种子)经丸粒化包衣以后,都能被加工成粒径3～4 mm的椭球体,为种子精量播种降低难度,创造条件,从而达到大量节约用种的目的;同时种子能在发芽和幼苗期获得生长需要的充足养分,种子表皮外的病菌也可以被杀死,有效防范病虫害侵袭,从而实现播前植保、带肥下田,达到保苗、壮苗、增产、增收的目的。种子丸粒化包衣是实现蔬菜种子精量播种的必要条件。据统计,蔬菜种子经丸粒化包衣加工处理后可节约用种30%以上,可增产8%～20%[4]。

在欧美等发达国家,蔬菜种子丸粒化包衣技术成熟，应用广泛。Simone Pedrini[5]对目前的种子丸粒化包衣技术进行了总结,认为研究热点主要集中在以下几个方面：(1)防护剂。包括杀菌剂、杀虫剂、捕食者威慑物、除草剂;(2)营养剂。包括促种子发芽、促幼苗生长、作物增产等营养物质;(3)共生有机体。常见的有用根瘤菌对豆科植物、小麦等进行接种[6];(4)土壤改良剂。国外学者也对一些非常规经济作物种子的丸粒化包衣技术进行了研究,如Paul L. Sanchez对银胶菊丸粒化包衣后的种子的出芽、幼苗生长进行了探究[7]。国内关于丸粒化包衣技术的研究主要集中在两个方面:(1)种子丸粒化包衣机的研制,例如胡志超等研制了转釜式(亦称荸荠式)丸粒化包衣机[8],孙正等研制了甩盘式丸粒化包衣机[9]；(2)对常规经济作物种子丸粒化包衣材料的研究,如牧草、烟草、胡麻、甜菜等[10-12]。目前国内尚缺少对蔬菜种子丸粒化包衣工艺的探讨,不能实现丸粒化包衣后种子与精量播种机械有机结合。据统计，在2016年底,我国设施农业包括设施蔬菜在内的综合机械化水平只有31.5%[13]。由于我国蔬菜产业全程机械化程度较低，生产、管理水平落后,所以需要消耗大量的人工；近年来我国劳动力短缺加剧,导致生产成本急剧增加的问题日益突出,如何使蔬菜产业各环节有效地节本增效,亟待解决[14-17]。做好蔬菜种子的加工处理工作能有效地降低蔬菜生产的劳动用量和生产成本。本规范的目的是促进蔬菜种子丸粒化包衣加工工艺的标准化,促进成品丸粒种子品控的标准化,提高丸粒化种子的商品性,为种子精量播种做好前期工作。

1 蔬菜种子丸粒化包衣加工流程分析

以蔬菜种子丸粒化包衣加工流程(图1)为基础,结合种子精量播种的实际情况,研究认为：产前阶段对种子加工影响最大的是包衣材料的配制,包衣材料对成品种子的结构特性起决定性作用;在加工中要严格控制每次惰性材料的添加量和黏合剂的喷液流量,既要避免出现黏锅现象(当黏合剂过多时,种子会黏在转釜的内壁上),又要防止废粉过多(当黏合剂不足时,包衣剂不能附着在种子表面而自我凝结或四处弥散);加工后,合格成品要真空密封保存，避免返潮。

图1 蔬菜种子丸粒化包衣工艺流程

2 丸粒化包衣技术规范

2.1 作业要求

2.1.1 种子要求 蔬菜种子应符合GB/T 16715 瓜菜作物种子(所有部分)[18]的规定。

2.1.2 农药要求 蔬菜种子丸粒化包衣过程中所用到的农药应符合GB/T 8321农药合理使用准则(所有部分)[19]的规定。

2.1.3 黏合剂要求 蔬菜种子丸粒化包衣过程中所用到的黏合剂,如羧甲基纤维素钠应符合GB 1886.232 食品添加剂 羧甲基纤维素钠[20]的规定,明胶应符合GB 6783 食品添加剂 明胶[21]的规定,其他黏合剂也应符合对应标准的规定。配制的黏合剂溶液黏度范围应为(4000±200)MPa·s(采用上海方瑞仪器有限公司生产的NDJ-5T型数字黏度仪测定黏合剂的黏度),目的是既要保证黏合剂有较好的黏合作用,又要保证黏合剂溶液有良好的流动性。

2.1.4 惰性填充材料 试验中用到的包衣填充材料(滑石粉、膨润土、硅藻土、凹凸棒土、炭泥等)必须为粉体颗粒,目数≥200。

2.1.5 机具性能 采用的蔬菜种子丸粒化包衣机的机具性能见表1。

表1 蔬菜种子丸粒化包衣机的性能指标

注：喷液的液体黏度为4000 MPa·s(在0.2 bar下)。

2.2 丸粒化包衣机的试运转

按使用说明书要求,进行设备的水平调整,将丸化机与压缩机、除尘机连接并调整机组。

调节转釜的高度至1.2 m,生产前预调节转釜倾角至40°,在生产过程中根据加工情况再进行微调。

试验前将调制好的黏合剂(着色剂)或其他液体注入玻璃液体储存器中。

移动装载有压缩空气喷雾喷头的支架,将喷头移动至转釜外,并在喷头下放置废液收集装置(塑料盒，40 cm×30 cm×15 cm);打开压缩空气的阀门,预调节压力至1 bar;打开控制黏合剂向下流动的阀门和黏合剂进入喷头的阀门,调节喷头上的旋转开关使喷出的液体达到所需的流量和雾化效果。

当喷头雾化效果调整好后先关闭喷头上的阀门,再关闭液体向下流动的阀门,最后关闭压缩空气开关,先停止供应液体,再停止压缩空气。

2.3 生产作业步骤

(1)按照设定,称取精选后的种子600 g,置于转釜中,调整转釜转速,使种子旋转滚动，并无沿壁滑动。

(2)喷少量清水(或添加杀菌剂)将种子表面润湿。

(3)添加惰性材料10 g,尽可能均匀覆盖于种子上,转动转釜,使惰性材料附着于种子上。

(4)喷入黏合剂(喷液时间20 s),根据喷雾效果调整喷头位置,尽可能使雾化的黏合剂均匀覆盖于种子上；转动转釜约1 min,使种子随转釜转动和相互摩擦，达到黏合剂分布均匀的效果。

(5)重复第3步和第4步,重复进行5次,每次重复时惰性材料添加量增加10 g,黏合剂喷液时间增加20 s,直至丸化后的种子达到设定尺寸。

(6)将丸化种子进行筛分,剔除过大尺寸的种子,保留达到设定尺寸的种子,然后将低于设定尺寸的种子重新置于转釜中,继续加工,直至达到设定的尺寸。

(7)当停止丸粒化的工作时,首先要停止液体的供应,然后关闭压缩空气的供应；停止转釜时,按下控制箱上旋转盘的停止按钮。

(8)将加工完成的种子手工或使用真空装置取出,再移至烘干设备中,在温度40 ℃下烘干至安全水分,然后检测丸粒化种子的品质,最后封装保存。

2.4 蔬菜种子丸粒化包衣质量要求

为了适应种子精量播种机械,蔬菜种子丸粒化包衣质量要求见表2。

表2 蔬菜种子丸粒化包衣质量要求

2.5 质量检验方法

2.5.1 抽样 按GB/T 3543.7 农作物种子检测规程 其他项目检测[22]的规定执行,取样须在丸粒化包衣种子干燥后进行。样品标签内容见图2。

图2 丸粒化包衣种子取样标签的内容

2.5.2 检验方法

2.5.2.1 外观检测 外观检测采用目测法,取混合样品3份,每份200粒,观察包衣层是否完整均匀，颗粒尺寸是否整齐一致。

2.5.2.2 有籽率检验 从混合样品中随机取试样3份,每份200粒,将包衣颗粒剥开,数出有种子的粒数,按公式(1)计算有籽率,并统计其平均值。

Y=k/200×100%

(1)

式(1)中:Y为丸粒化包衣的有籽率(%);k为样品中含有的种子粒数(粒)。

2.5.2.3 单籽率检验 从混合样品中随机取试样3份,每份200粒,将包衣颗粒剥开,数出有单粒种子的粒数,按公式(2)计算单籽率,并统计其平均值。

D=d/200×100%

(2)

式(2)中:D为丸粒化包衣的单籽率(%);d为样品中有单粒种子的粒数(粒)。

2.5.2.4 丸粒抗压强度 从混合样品中随机取试样3份,每份50粒,利用颗粒强度测定仪(YHKC-3A型,泰州市银河仪器厂)测定压裂每个颗粒时的强度值,统计其平均值。

2.5.2.5 含水量检验 从混合样品中随机取试样3份,每份丸粒种子100 g,在100～105 ℃下烘至绝干,测其水分含量。按公式(3)计算种子含水量。

W=(M0-M1)/M0×100%

(3)

式(3)中:W为种子含水量(%);M0为干燥前供检种子的重量(g);M1为干燥后供检种子的重量(g)。

2.5.2.6 粉尘脱落率 从混合样品中随机取试样3份,每份100 g,将每份丸粒种子利用灰尘测量仪(德国Heubach公司生产)测量粉尘脱落率,并计算其平均值。

2.5.2.7 丸粒种子的流动性 从混合样品中随机取试样3份,每份100 g,利用粉体特性仪(成都精新企业,JL-A3型)测量每份丸粒种子的流动性,计算试样的平均值。

2.5.2.8 评定 在检验项目中有1项不符合规定的,需加倍抽样、复检；复检仍有1项不合格的,则判定该批次产品不合格。

2.6 安全要求

生产作业应遵守GB/T 33000 企业安全生产标准化基本规范[23]的规定。丸化机开始工作时开启除尘装置。在作业过程中发现异常及故障时,应及时停机检查排除。操作人员经培训合格后方可上机,上机操作应遵循使用说明书。作业时不应让无关人员靠近机器。其他安全注意事项遵循说明书。

2.7 标志、贮存

2.7.1 标志 在丸粒化包衣种子的包装物上使用标志,并且特殊注明包衣农药有效成分含量及包衣种子药种比。

2.7.2 贮存 包衣种子一般要求随包随播,或短期存放。如需长时间存放则要专库分批贮存,仓库要求干燥,贮存期应与蔬菜种子的保存期一致,避免包衣层吸水返潮。

2.8 机具保养与存放

应做日常班前、班后保养。在每班工作完毕后、着手清洁和维护工作前,拔掉电源插头。全面清理丸粒化包衣机,清理各个工作部件附着的灰尘和杂物。检查易损件损坏、磨损情况,及时修理或更换。

在每季作业完毕后，要按照使用说明书的要求进行全面保养。整机在休闲季节,应入库存放,停放在平坦、通风、干燥处,对各工作部件和调节螺母螺栓涂油防锈,对各轴承等润滑点加注润滑脂,将各部位的弹簧放松,使之处于自由状态；将机具入库保管,检查塑胶件是否老化。

2.9 建档

应做好生产管理记录档案,档案保存应不少于2年。

3 结语

本规范对蔬菜种子丸粒化包衣的加工作业、质量评价等作出了明确的指导,目的是为了降低蔬菜丸粒化包衣种子的脱粉率,提高种子的抗压强度,使种子更加适合种子精量播种机。过多的脱落粉尘会造成针孔型取种器堵塞；当抗压强度过低时种子在播种过程中容易破损,影响播种质量。本规范规定选用黏合剂的黏度范围为(4000±200)MPa·s,蔬菜丸粒化包衣种子的脱粉率应≤0.005,抗压强度≥3 N,有籽率≥95%,单籽率≥90%。按该规范加工的蔬菜丸粒化包衣种子能满足精量播种机的要求,可以提高播种效率和播种质量,减少人工使用,降低生产成本。

规范蔬菜种子丸粒化包衣技术,有利于提升蔬菜种子的质量、商品性和市场竞争力,推动蔬菜种子加工产业良性有序发展。伴随“一带一路”进程的推进,我国与沿线国家将会有更加密切的贸易往来,是我国蔬菜走出去难得的发展机遇,提高蔬菜种子品质,提高蔬菜产品的竞争力势在必行[24-25]。本规程为蔬菜种子丸粒化包衣提供了技术支撑,为蔬菜种子精量播种提供了保障,有利于促进农机与农艺深度融合。