способ обработки семян растений и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обработки семян растений, включающий воздействие на семена газовой плазмой в среде неорганического газа или смеси неорганических газов при частоте электрического разряда в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см ³ и давлении неорганического газа в диапазоне 0,2-1,13 Торр в течение 10-45 с и последующую обработку в течение 8-17 мин водой, предварительно активированной, по меньшей мере, в одной из электродных камер, по меньшей мере, одного диафрагменного электролизера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после обработки активированной водой семена высушивают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку семян осуществляют в течение 8-10 мин анолитом, полученным в анодной камере диафрагменного электролизера, имеющим рН 3-5 и окислительно-восстановительный потенциал не менее +600 мВ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку семян осуществляют в течение 5-10 мин анолитом, полученным в анодной камере диафрагменного электролизера, имеющим рН 3-5, а затем в течение 3-7 мин католитом, полученным в катодной камере диафрагменного электролизера, имеющим рН 7-9.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку семян осуществляют в течение 5-10 мин анолитом, полученным в анодной камере диафрагменного электролизера, имеющим рН 3-5, а затем в течение 3-5 мин смесью анолита и католита, полученного в катодной камере диафрагменного электролизера, имеющего рН 7-9, при соотношении анолита и католита (2-1):1.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой семена разделяют на четыре группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести, а воздействие газовой плазмой осуществляют на семена первой группы со сроком проверки на 3 и 5 день в течение 10-30 с, на семена второй группы со сроком проверки на 4 и 10 день в течение 15-35 с, на семена третьей группы со сроком проверки на 5 и 15 день в течение 20-40 с, а на семена четвертой группы со сроком проверки на 10 и 20 день в течение 25-45 с.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве семян первой группы используют семена редиса, репы, редьки.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве семян второй группы используют семена капусты, свеклы, томата, чечевицы, тыквы, ячменя, гороха, пшеницы, кукурузы.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве семян третьей группы используют семена перца, петрушки, астры, картофеля, хризантемы.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве семян четвертой группы используют семена укропа, хмеля, сельдерея, мелиссы, табака, сосны, клена.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что на семена воздействуют газовой плазмой при частоте электрического разряда в диапазоне 13-40 МГц.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что на семена воздействуют газовой плазмой при мощности электрического разряда 0,03-0,1 Вт/см³.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой плазмой воздействуют в среде атмосферного воздуха.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой плазмой воздействуют в среде инертного газа.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой плазмой воздействуют в среде кислорода.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой плазмой воздействуют в среде азота.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой плазмой воздействуют в среде смеси кислорода и азота.

18. Устройство для плазменной обработки семян растений, включающее плазменную камеру, снабженную загрузочным бункером и разгрузочным окном, транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, два электрода, один из которых размещен в плазменной камере над транспортирующим механизмом, высокочастотный генератор, подключенный к электродам, по меньшей мере, одну емкость для неорганического газа и вакуумную систему, подсоединенные к плазменной камере, по меньшей мере, одну камеру для активированной воды и, по меньшей мере, один диафрагменный электролизер с источником питания, соединенный, по меньшей мере, одним трубопроводом, по меньшей мере, с одной камерой для активированной воды.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно включает дополнительный транспортирующий механизм для подачи семян из упомянутого разгрузочного окна плазменной камеры в камеру для активированной воды и дополнительный транспортирующий механизм для выгрузки семян из камеры для активированной воды.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что оно включает две камеры для активированной воды, первая из которых соединена трубопроводом с анодной камерой, по меньшей мере, одного диафрагменного электролизера, а вторая камера для активированной воды соединена трубопроводом с катодной камерой, по меньшей мере, одного диафрагменного электролизера и с первой камерой посредством транспортирующего механизма для выгрузки семян из этой камеры.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что оно включает дополнительный транспортирующий механизм для выгрузки семян из второй камеры для активированной воды.

22. Устройство по п.18, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна камера для активированной воды выполнена проточной.

23. Устройство по п.18, отличающееся тем, что транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, выполнен в виде ленточного конвейера.

24. Устройство по п.18, отличающееся тем, что размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод установлен с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности транспортирующего механизма.

25. Устройство по п.18, отличающееся тем, что размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод выполнен плоским.

26. Устройство по п.18, отличающееся тем, что размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод выполнен с возможностью его охлаждения.

27. Устройство по п.18, отличающееся тем, что размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод выполнен полым с возможностью циркуляции через его полость охлаждаемого агента.

28. Устройство по п.18, отличающееся те, что в качестве второго электрода использован корпус плазменной камеры.

29. Устройство по п.18, отличающееся тем, что в качестве второго электрода использован транспортирующий механизм, выполненный в виде лотка и установленный в плазменной камере.

30. Устройство по п.18, отличающееся тем, что корпус плазменной камеры выполнен с возможностью его охлаждения.

31. Устройство по п.18, отличающееся тем, что плазменная камера снабжена емкостью для воды.

32. Устройство по п.18, отличающееся тем, что плазменная камера снабжена распылителем, соединенным с системой подачи воды.

33. Устройство по п.18, отличающееся тем, что транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, снабжен вибратором.

34. Устройство по п.18, отличающееся тем, что транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, выполнен из инертного немагнитного материала.

35. Устройство по п.18, отличающееся тем, что транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, выполнен из хлопка.

36. Устройство по п.18, отличающееся тем, что транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, выполнен из нержавеющей стали.

37. Устройство по п.18, отличающееся тем, что электроды выполнены из инертного немагнитного электропроводящего материала.

38. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутые электроды выполнены из меди.

39. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутые электроды выполнены из алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а более конкретно к растениеводству, может найти применение при предпосевной обработке и проращивании семян.

В процессе прорастания семян при раскрытии точки роста существует большая вероятность активного развития патогенных микроорганизмов, находящихся как снаружи семени, так и внутри, в точке роста семени, под защитной оболочкой семени. Это приводит к ослаблению прорастаемых растений и к их заболеваемости. Для биологически активного воздействия на семена растений используют обработку их различными физическими методами.

На семена перед посевом воздействуют химикатами, электрическим, магнитным, электромагнитным полями, лазерным, инфракрасным, ультрафиолетовым, радиационным излучениями, обработкой плазмой, активированной водой. Наиболее доступными являются способы обработки семян водой и водными растворами. Экологически более безопасно обрабатывать их электрохимически активированной водопроводной водой без введения в нее специальных химических реагентов. Электрохимическое активирование воды проводят в диафрагменном электролизере-активаторе. При этом за счет электрохимических и химических превращений водопроводной воды и содержащихся в ней минеральных веществ (катионы натрия, калия, кальция, магния; анионы - хлориды, сульфиты, карбонаты и др.) получают в анодной камере анолит с водородным показателем рН 2-7, окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) (+700) - (+1000) мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), в катодной камере - католит с рН 6-10 и ОВП (-200) - (-500) мВ, которыми и обрабатывают семена.

Так, известен способ предпосевной обработки семян сахарной свеклы (см. патент Молдовы №1440F, МПК А01С 1/00, опубликован 30.04.2000 г.) в 0,001-0,01%-ном растворе органического стимулятора в активированной воде с рН 1,7, полученной при электролизе.

Известный способ позволяет увеличить процентное содержание сахара в свекле, однако его обеззараживающее воздействие недостаточно высокое.

Известно устройство для биофизической обработки семян (см. патент Франции №2580897, МПК A01G 7/04, опубликован 31.10.1986 г.), включающее рабочую камеру, заполненную водой с небольшим количеством эфирных масел, в которой установлены электроды, соединенные с высокочастотным генератором.

К недостаткам известного устройства следует отнести его небольшую производительность.

Известен способ производства зернового солода (см. патент РФ №2250248, МПК С12С 1/00, опубликован 20.04.2005 г.), при котором зерно промывают, замачивают и проращивают путем последовательного введения их в контакт с водными препаратами, имеющими существенно различную кислотность рН, для каждого из препаратов контролируют температуру, момент начала и продолжительность контакта с зерном. Для того чтобы получить необходимый уровень кислотности рН, для приготовления водного препарата в техническую воду добавляют 0,01-5% весовых долей вещества примеси, состоящего, по крайней мере, из двух элементов из набора Н, С, О, N (перекись водорода, угольная кислота, карбамид), электролитически диссоциирующего в воде на ионы, и перед введением в контакт с зерном активируют указанный водный препарат до рН 2-5 путем пропускания его через анодную камеру диафрагменного электролизера, через который одновременно пропускают электрический ток. При активации препарат перед пропусканием через анодную камеру диафрагменного электролизера пропускают через катодную камеру этого диафрагменного электролизера.

Известный способ позволяет активизировать биохимические процессы в зернах. К недостаткам способа следует отнести необходимость применения дополнительных химических реактивов, длительное время обработки зерна активированным препаратом и узкую область применения способа.

Известно устройство для проращивания семян зерновых и бобовых культур (см. патент Израиля №83371, МПК А23К 1/00, опубликован 12.05.1991 г.), включающее цилиндрический барабан, установленный на основании с возможностью вращения приводом, бункер для подачи зерна в барабан, установленные на внутренних стенках барабана распылители для обрабатывающей жидкости и воздуходувка для подачи внутрь барабана теплого воздуха.

Недостатком известного устройства является узкая область его применения - обработка семян бобовых и зерновых культур.

Известен способ предпосевной обработки семян (см. патент РФ №2170499, МПК А01С 1/00, опубликован 20.07.2001 г.), включающий обработку семян активированной водой, при этом семена замачивают вначале в анолитном растворе с рН 2-7, ОВП (+900) - (+1100) мВ, содержанием активного хлора 0,03-0,05% на 0,5-3 часов, а затем в католитном растворе с рН 6-9, ОВП (-300) - (-500) мВ на 2-24 часа и высушивают до состояния сыпучести.

Известный способ позволяет повысить полевую всхожесть семян пропашных культур и их урожайность путем улучшения качества семян за счет обеззараживания от патогенной микрофлоры и биостимуляции процессов их роста и развития. Однако достигается этот результат длительным временем обработки, что снижает его производительность, к тому же при его использовании имеет место выделение хлора.

Известно устройство для проращивания семян (см. патент РФ №2092003, МПК А01С 1/02, опубликован 10.10.1997 г.), которое включает емкость для воды, гофрированное ложе и водопоглощающий материал. Гофрированное ложе состоит из шарнирно соединенных сверху и снизу пластин с вырезами снизу и с прорезями над ними, в которые продевается водопоглощающий материал и закрепляется защелками, при этом в пластинах имеются соосные отверстия, через которые продевается шток.

Известное устройство предназначено для проращивания лишь небольших партий семян.

Известен способ производства солода (см. патент РФ №2247143, МПК С12С 1/047, опубликован 27.02.2005 г.), который предусматривает промывку зерна, обработку зерна анолитом и католитом, замачивание и проращивание зерна. Анолит используют с рН 6,2-7,8 и окислительно-восстановительным потенциалом 700-900 мВ, католит с рН 11-13 и окислительно-восстановительным потенциалом (-150)-(-950) мВ. При этом анолит используют на первой стадии замачивания зерна, после чего обрабатывают католитом, затем зерно повторно замачивают воздушно-оросительным методом. Первую стадию замачивания в анолите с рН 6,2-7,8 и окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) 700-900 мВ осуществляют в течение 5-30 минут, после чего зерно обрабатывают католитом с рН 11-13 и ОВП (-150)-(-950) мВ в течение 5-30 минут. После обработки зерна анолитом и католитом его повторно замачивают воздушно-оросительным способом при температуре 10-30°С до влажности зерна 42-43%. Для этого обработанное зерно выдерживают попеременно в чане под водой и без воды: 6 часов под водой и 4 часа без воды. Через массу зерна каждый час пропускают воздух в течение 10 минут для вытеснения диоксида углерода и замены его свежим воздухом. Проращивание зерна происходит в течение 5-7 суток.

Известный способ обеспечивает повышение энергии прорастания и повышение всхожести, но требует длительного времени нахождения семян в активированной воде и к тому же имеет ограниченную область применения.

Известно устройство для получения проростков семян (см. патент Китая №1571632, МПК А01С 1/02, опубликован 26.01.2005 г.), включающее основание, на котором смонтирован барабан, вращаемый вокруг оси приводом посредством зубчатой передачи, в стенках барабана выполнены отверстия для вентилирования внутреннего пространства барабана, а внутри барабана установлены распылители для орошения проращиваемого зерна.

Известное устройство позволяет автоматизировать процесс проращивания зерна, но не обеспечивает биостимуляцию процессов их роста и развития.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ предпосевной обработки семян бобовых культур (см. патент РФ №2263433, МПК А01С 1/00, опубликован 10.11.2005 г.), включающий замачивание и проращивание семян в активированой воде, в качестве которой используют: католит с рН 10,5-11,5 и ОВП (-200) - (-800) мВ, анолит с рН 3,5-5,0 и ОВП (+760) - (+840) мВ, или анолит нейтральный с рН 6,2-7,4 и ОВП (+375) - (+800) мВ, или смесь католита и анолита в соотношении 1:1 с рН 6,9-7,1, или смесь католита и анолита в соотношении 4:1 с рН 8,8-10,8.

Известный способ обеспечивает повышение энергии прорастания и повышение всхожести, но требует длительного времени нахождения семян в активированной воде и к тому же имеет ограниченную область применения.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для замачивания и проращивания солода (см. патент РФ №2250248, МПК С12С 1/00, опубликован 20.04.2005 г.), которое включает по меньшей мере одну камеру для активированной воды и по меньшей мере один диафрагменный электролизер с источником питания, соединенный по меньшей мере одним трубопроводом по меньшей мере с одной камерой для активированной воды.

Известное устройство-прототип имеет недостаточную производительность и к тому же имеет ограниченную область применения.

Задачей заявляемого изобретения являлась разработка такого способа обработки семян и устройства для его осуществления, которые бы обеспечивали сокращение сроков обработки при сохранении эффективности сбалансированного, неразрушающего и ненарушающего генетических качеств семян биологически активного воздействия на семена самых различных растений.

В части способа заявляемое решение заключается в том, что перед обработкой семян в активированной воде на семена воздействуют газовой плазмой в среде неорганического газа или смеси неорганических газов при частоте электромагнитного поля в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³ и давлении неорганического газа в диапазоне 0,2-1,13 Торр в течение 5-55 с, а затем осуществляют последующую обработку в течение 8-17 минут водой, предварительно активированной по меньшей мере в одной из электродных камер по меньшей мере одного диафрагменного электролизера.

При меньшем, чем указано выше, времени обработки семян в активированной воде эффективность уничтожения патогенных микробов, грибов и других патогенных микроорганизмов оказывается недостаточной.

При большем, чем указано выше, времени обработки семян активированной водой эффективность обработки не увеличивается; в результате имеет место лишние затраты времени, воды, электроэнергии и, тем самым, снижается производительность водной обработки.

Предварительная обработка семян газовой плазмой приводит к гидрофилизации защитной оболочки семян и активации их поверхности в результате активного воздействия атомарного кислорода, озона, возбужденных и ионизированных атомов и молекул. После плазменной обработки защитная оболочка семян становится значительно лучше газопроницаемой и влагопроницаемой. Поэтому при последующей обработке семян активированной водой ускоряется проникновение воды через оболочку семян, что позволяет сократить продолжительность обработки.

Частота электромагнитного поля высокочастотного тлеющего холодного плазменного разряда выбрана в диапазоне 1,0-40 МГц. Давление в плазменной камере выбирается в диапазоне 0,2 Торр - 1,13 Торр. Это обусловлено тем, что при других частотах электромагнитного поля (менее 1,0 Мгц или более 40 Мгц) и при другом давлении будут существовать другие виды плазменных разрядов. В других видах электрического плазменного разряда содержание активных составляющих газового плазменного разряда и их стимулирующие свойства или значительно меньше, или содержание активных составляющих газового плазменного разряда и стимулирующие свойства значительно больше, чем необходимо для эффективной и безвредной плазменной обработки семян различных растений.

При удельной мощности высокочастотного тлеющего плазменного разряда менее 0,01 Вт/см³ энергия и концентрация активных составляющих высокочастотного тлеющего плазменного разряда недостаточна для проявления эффекта стимулирующего воздействия на семена. А при удельной мощности больше 0,1 Вт/см ³ проявляется слишком сильное воздействие активных составляющих высокочастотного тлеющего плазменного разряда на семена, может происходить разрушение, «ожог», поверхности семян, что приводит к уничтожению семян или к подавлению их энергии прорастания.

Одновременно при плазменной обработке семян происходит внутренняя активация эндосперма - внутренний прогрев питательных веществ семян под воздействием высокочастотного электромагнитного поля, а также стерилизация поверхности семян.

Семена овощных, зерновых, кормовых, цветочных, декоративных, лекарственных растений, клубни, луковицы, семена древесных растений различаются размерами, массой, структурой и жесткостью (прочностью) защитной оболочки, периодом покоя. Все эти параметры влияют на выбор режимов плазменной обработки, от которых зависит эффективность биологически активного воздействия на обрабатываемые семена.

В соответствии с ГОСТ СССР 12038-84 всхожесть овощных семян (в зависимости от культуры) контролируют на 3, 5, 7, 14 и 30 день после высева семян.

Обычно энергию прорастания семян контролируют на 3, 4, 5, 7, 10, 21 и 30 день после их высевания.

Стандартами, принятыми в большинстве стран Европы и Америки, энергию прорастания и всхожесть семян контролируют на 4-14 день и 7-21 день после высева семян.

В соответствии с ГОСТ СССР 12038-84 семена различных сельскохозяйственных культур и древесных пород можно разделить по срокам проверки качества семян по энергии прорастания и по всхожести на 4 группы, для каждой из которых авторами определен интервал времени обработки плазмой газового разряда, а именно:

1 группа - семена редиса, репы, редьки, кресс-салата, подсолнечника со сроком проверки на 3 и 5 день после их высевания;

2 группа - семена бобовых, капусты, кабачка, свеклы, огурца, томата, моркови, календулы, бархатцы, чечевицы, тыквы, ячменя, щавеля, брюквы, сои, вики, гороха, риса, фасоли, циннии, пшеницы, кукурузы со сроком проверки на 4 и 10 день после их высевания;

3 группа - семена перца, баклажана, петрушки, астры, лобелия, картофеля, рудбекия, хризантемы, флоксов, колокольчика со сроком проверки на 5 и 15 день после их высевания;

4 группа - семена укропа, хмеля, сельдерея, лимониума, наперстянки, мелиссы, табака, древесных растений со сроком проверки на 10 и 20 день после их высевания.

При прочих равных параметрах холодной плазмы газового разряда оптимальное время обработки составляет для семян 1 группы - 10-30 с, для семян 2 группы - 15-35 с, для семян 3 группы - 20-40 с и для семян 4 группы - 25-45 с.

В качестве активированной воды при обработке семян можно использовать анолит, полученный в анодной камере упомянутого диафрагменного электролизера, имеющий рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ, и обрабатывать им семена в течение 8-10 минут.

Семена можно обрабатывать в течение 5-10 минут сначала анолитом, полученным в анодной камере упомянутого диафрагменного электролизера, имеющим рН 3-5, а затем в течение 3-7 минут католитом, полученным в катодной камере упомянутого диафрагменного электролизера, имеющим рН 7-9.

Семена можно обрабатывать в течение 5-10 минут анолитом, полученным в анодной камере упомянутого диафрагменного электролизера, имеющим рН 3-5, а затем в течение 3-5 минут смесью упомянутого анолита и католита, полученного в катодной камере упомянутого диафрагменного электролизера, имеющего рН 7-9, при соотношении анолита и католита (2-1):1.

Преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой при частоте электромагнитного поля в диапазоне 13-40 МГц при мощности электрического разряда 0,03-0,1 Вт/см³.

Преимущественно воздействуют газовой плазмой, получаемой в среде атмосферного воздуха.

Газовая плазма может быть получена в среде инертного газа, в среде кислорода, в среде азота, в среде смеси кислорода и азота, при этом смесь кислорода и азота может включать азот в концентрации до 80 мас.%.

В части устройства поставленная задача решается тем, что устройство для обработки семян растений включает по меньшей мере одну камеру для активированной воды и по меньшей мере один диафрагменный электролизер с источником питания, соединенный по меньшей мере одним трубопроводом по меньшей мере с одной камерой для активированной воды, а также плазменную камеру, снабженную загрузочным бункером и разгрузочным окном, транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, два электрода, один из которых размещен в плазменной камере над транспортирующим механизмом, высокочастотный генератор, подключенный к электродам, по меньшей мере одну емкость для неорганического газа и вакуумную систему, подсоединенные к плазменной камере.

Устройство может включать камеру сушки. В этом случае семена могут быть использованы для приготовления зерновых пищевых продуктов.

Устройство может включать первый дополнительный транспортирующий механизм для подачи семян из упомянутого разгрузочного окна плазменной камеры в камеру для активированной воды.

Устройство может включать второй дополнительный транспортирующий механизм для выгрузки семян из камеры для активированной воды.

Устройство может включать две камеры для активированной воды, первая из которых соединена трубопроводом с анодной камерой одного или нескольких диафрагменных электролизеров, а вторая камера для активированной воды соединена трубопроводом с катодной камерой по меньшей мере одного или нескольких диафрагменных электролизеров. В этом случае устройство может включать первый дополнительный транспортирующий механизм для подачи семян из разгрузочного окна плазменной камеры в первую камеру для активированной воды и второй дополнительный транспортирующий механизм для выгрузки семян из первой камеры для активированной воды и подачи семян во вторую камеру для активированной воды. Дополнительно устройство может включать третий дополнительный транспортирующий механизм для выгрузки семян из второй камеры для активированной воды.

Одна или несколько камер для активированной воды могут быть выполнены проточными.

Транспортирующий механизм устройства, установленный в плазменной камере, может быть выполнен в виде ленточного конвейера.

Размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод может быть установлен с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности транспортирующего механизма.

Размещенный в плазменной камере над транспортирующим механизмом электрод может быть выполнен плоским, а также выполнен с возможностью его охлаждения, например выполнен полым с возможностью циркуляции через его полость охлаждаемого агента.

В качестве второго электрода в устройстве может быть использована плазменная камера или транспортирующий механизм в виде лотка, установленный в плазменной камере.

В устройстве плазменная камера может быть выполнена с возможностью ее охлаждения.

Плазменная камера может быть снабжена распылителем, соединенным с системой подачи воды, а внутри плазменной камеры может быть установлена емкость для воды, предназначенные для подачи паров воды в область плазмы.

Транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, может быть снабжен вибратором для перемешивания семян при обработке газовой плазмой.

Транспортирующий механизм, установленный в плазменной камере, может быть выполнен из инертного немагнитного материала, например из хлопка, из нержавеющей стали.

Электроды, размещенные в плазменной камере, могут быть выполнены из инертного немагнитного электропроводящего материала, например из меди или из алюминия.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами,

где на фиг.1 изображен первый вариант устройства для обработки семян растений;

на фиг.2 изображен второй вариант устройства для обработки семян растений;

на фиг.3 изображен третий вариант устройства для обработки семян растений;

на фиг.4 изображен четвертый вариант устройства для обработки семян растений.

В табл.1 приведены режимы обработки различных семян первой и второй групп в плазменной камере.

В табл.2 приведены режимы обработки различных семян третьей и четвертой групп в плазменной камере.

В табл.3 приведены режимы обработки различных семян в анолите, католите и в смеси анолита и католита.

Первый вариант заявляемого устройства для обработки семян растений (см. фиг.1) включает плазменную камеру 1, снабженную загрузочным бункером 2 для семян 3 и разгрузочным окном 4, соединенным патрубком 5 для подачи обработанных семян в камеру 6 для активированной воды - анолита 7. Внутри плазменной камеры 1 размещен транспортирующий механизм 8 в виде надетой на валки 9 транспортерной ленты 10, изготовленной, например, из хлопка. Один из валков 9 приводится во вращение приводом (на чертежах не показан). Над транспортерной лентой 10 размещен плоский электрод 11, а под лентой 10 установлен второй плоский электрод 12. Электроды 11 и 12 подключены к высокочастотному генератору 13. Держатель 14 электрода 11 пропущен через изолятор 15. Устройство снабжено также емкостью 16, снабженной вентилем 17, для напуска в плазменную камеру 1 неорганического газа, например кислорода, азота. Камера 1 соединена через вентиль 18 с вакуумной системой 19 для создания заданного давления в камере 1. Электроды 11 и 12 выполняют из любого известного инертного немагнитного электропроводящего материала, например из меди или алюминия. Камера 6 соединена трубопроводом 20 с анодной камерой диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22.

Второй вариант заявляемого устройства для обработки семян растений (см. фиг.2) включает плазменную камеру 1, снабженную загрузочным бункером 2 для семян 3 и разгрузочным окном 4, под которым расположен первый дополнительный транспортирующий механизм 23 в виде ленточного транспортера для подачи обработанных газовой плазмой семян в первую камеру 6 для активированной воды - анолита 7. Внутри плазменной камеры 1 размещен транспортирующий механизм 8 в виде надетой на валки 9 транспортерной ленты 10, изготовленной, например, из хлопка. Один из валков 9 приводится во вращение приводом (на чертежах не показан). Над транспортерной лентой 10 размещен плоский электрод 11, а под лентой 10 установлен второй плоский электрод 12. Электроды 11 и 12 подключены к высокочастотному генератору 13. Держатель 14 электрода 11 пропущен через изолятор 15 и снабжен приводом 24 для перемещения электрода 11 в вертикальном направлении. Устройство снабжено также емкостями 16, снабженными вентилями 17, для напуска в плазменную камеру 1 неорганического газа, например кислорода, азота, их смеси, а также воздуха. Камера 1 соединена через вентиль 18 с вакуумной системой 19 для создания заданного давления в камере 1. Электроды 11 и 12 выполняют из любого известного инертного немагнитного электропроводящего материала, например из меди или алюминия. Первая камера 6 соединена трубопроводом 20 с анодной камерой диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. Камера 6 снабжена вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 в виде ленточного скребкового транспортера для выгрузки обработанных анолитом семян из камеры 6 в приемную емкость 26.

Третий вариант заявляемого устройства для обработки семян растений (см. фиг.3) включает плазменную камеру 1, снабженную загрузочным бункером 2 для семян 3 и разгрузочным окном 4, под которым расположен первый дополнительный транспортирующий механизм 23 в виде ленточного транспортера для подачи обработанных газовой плазмой семян в первую камеру 6 для активированной воды - анолита 7. Внутри плазменной камеры 1 размещен транспортирующий механизм 8 в виде надетой на валки 9 транспортерной ленты 10, изготовленной, например, из нержавеющей стали. Один из валков 9 приводится во вращение приводом (на чертежах не показан). Над транспортерной лентой 10 размещен плоский электрод 27, а в качестве второго электрода использован корпус 28 плазменной камеры 1. Электроды 27 и 28 подключены к высокочастотному генератору 13. Держатель 29 электрода 27 пропущен через изолятор 15. Устройство снабжено также емкостями 16, снабженными вентилями 17, для напуска в плазменную камеру 1 неорганического газа, например кислорода, азота, их смеси, а также воздуха. Камера 1 соединена через вентиль 18 с вакуумной системой 19. Электроды 27 и 28 выполняют из любого известного инертного немагнитного электропроводящего материала, например из меди или алюминия. Первая камера 6 соединена трубопроводом 20 с анодной камерой диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. Первая камера 6 снабжена вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 в виде ленточного скребкового транспортера для подачи обработанных анолитом семян из первой камеры 6 во вторую камеру 30 для активированной воды - католита 31, который подается по трубопроводу 32 из катодной камеры диафрагменного электролизера 21. Камера 30 снабжена третьим дополнительным транспортирующим механизмом 33 в виде ленточного скребкового транспортера для выгрузки обработанных католитом семян из камеры 30 в приемную емкость 26. Плазменная камера 1 снабжена распылителем 34, соединенным через вентиль 35 с системой 36 подачи воды, транспортерная лента 10 снабжена вибратором 37, электрод 27 и корпус 28 камеры 1 выполнены полыми для охлаждения их путем циркуляции хладоносителя, подаваемого через вентиль 38 из емкости 39 и возвращаемого через вентиль 40 (трубопроводы подачи хладоносителя в полость корпуса 28 камеры 1 и возврата хладоносителя из полости электрода 27 на чертеже не показаны). В качестве вибратора 37 может быть использован любой известный вибратор: механический, звуковой, ультразвуковой.

Четвертый вариант заявляемого устройства для обработки семян растений (см. фиг.4) включает плазменную камеру 1, снабженную загрузочным бункером 2 для семян 3 и разгрузочным окном 4, под которым расположен первый дополнительный транспортирующий механизм 23 в виде ленточного транспортера для подачи обработанных газовой плазмой семян в первую камеру 41 для активированной воды - анолита 7. Внутри плазменной камеры 1 размещен транспортирующий механизм 8 в виде лотка 42 из нержавеющей стали, установленного на эксцентриковом приводе 43, при вращении которого лоток 42 совершает одновременные возвратно-поступательные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, подбрасывая семена 3 и перемещая их в направлении к разгрузочному окну 4. Над лотком 42 размещен плоский электрод 11, а лоток 42, соединенный с высокочастотным генератором 13, выполняет функцию второго электрода. Электрод 11 также подключен к высокочастотному генератору 13. Держатель 14 электрода 11 пропущен через изолятор 15 и снабжен приводом 24 для перемещения электрода 11 в вертикальном направлении. Устройство снабжено также емкостями 16, снабженными вентилями 17, для напуска в плазменную камеру 1 неорганического газа, например кислорода, азота, их смеси, а также воздуха. Камера 1 соединена через вентиль 18 с вакуумной системой 19. Электрод 11 выполняют из любого известного инертного немагнитного электропроводящего материала, например из меди или алюминия. Первая проточная камера 41 соединена трубопроводом 20 с анодной камерой первого диафрагменного электролизера 21, подключенного к первому источнику питания 22. Первая проточная камера 41 снабжена вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 в виде ленточного скребкового транспортера для подачи обработанных анолитом семян из камеры 41 во вторую проточную камеру 44 для активированной воды - смеси анолита и католита 45, которая подается по трубопроводу 46 из смесителя 47, соединенного с анодной камерой второго диафрагменного электролизера 48 трубопроводом 49, снабженным вентилем 50, а также соединенного с катодной камерой второго диафрагменного электролизера 48 трубопроводом 51, снабженным вентилем 52. Вторая проточная камера 44 снабжена третьим дополнительным транспортирующим механизмом 33 в виде ленточного скребкового транспортера для выгрузки обработанных смесью анолита и католита семян из камеры 44 в приемную емкость 26. Плазменная камера 1 снабжена также емкостью 53 с водой, которая испаряется и попадает в плазменную камеру 1.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Заявляемое устройство для предпосевной обработки семян работает следующим образом (на примере устройства, изображенного на фиг.1).

Семена 3, предварительно очищенные обычными известными способами от земли, посторонних включений, примесей семян других сортов, загружают в загрузочный бункер 2. В плазменной камере 1, предварительно вакуумированной с помощью вакуумной системы 19, создают необходимую среду неорганического газа или смеси неорганических газов при давлении в диапазоне 0,2-1,13 Торр, напуская соответствующий газ из емкости 16, и с помощью высокочастотного генератора 13 создают плазменный разряд неизотермической неравновесной холодной плазмы между электродами 11 и 12 с частотой электромагнитного поля в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³. Семена 3 подают в плазменную камеру 1 из бункера 2 непрерывным слоем толщиной не более 2-3 средних размеров обрабатываемых семян на движущуюся транспортерную ленту 10. При среднемассовой (газовой) температуре в плазменной камере 1 20°С - 40°С производят плазменную обработку семян 3 в течение 10-45 с. Прошедшие плазменную обработку семена 3 выносятся к концу плазменной камеры 1 транспортерной лентой 10 и поступают через разгрузочное окно 4 и патрубок 5 в камеру 6 для активированной воды - анолита 7, имеющего рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ. Анолит 7 поступает в камеру 6 по трубопроводу 20 из анодной камеры диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. После обработки в течение 8-17 минут, предпочтительнее 8-10 минут, семена 3 выгружают из камеры 6 и, в зависимости от их дальнейшего использования, высаживают в питательную почву-субстрат или сушат.

Если обрабатываются семена различных культур, то предпочтительно предварительно разделить их на указанные выше группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести и обрабатывать плазмой семена 1 группы 10-30 с, семена 2 группы 15-35 с, семена 3 группы 20-40 с и семена 4 группы 25-45 с в устройстве, изображенном на фиг.2. В этом устройстве электрод 11, размещенный в плазменной камере 1 над транспортирующим механизмом 8, установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода 24 в вертикальном направлении относительно поверхности транспортирующего механизма 8. Возвратно-поступательное перемещение электрода 11 позволяет оперативно изменять конфигурацию и параметры плазменного разряда в зависимости от различных видов семян. Прошедшие плазменную обработку семена 3 выносятся к концу плазменной камеры 1 транспортерной лентой 10 и поступают через разгрузочное окно 4 на первый дополнительный транспортирующий механизм 23 в виде ленточного транспортера, который доставляет семена 3 в камеру 6 для активированной воды - анолита 7, имеющего рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ. Анолит 7 поступает в камеру 6 по трубопроводу 20 из анодной камеры диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. После обработки в течение 8-17 минут, предпочтительнее 8-10 минут, семена 3 выгружают из камеры 6 вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 в виде, например, ленточного скребкового транспортера в приемную емкость 26. В зависимости от их дальнейшего использования обработанные семена 3 высаживают в питательную почву-субстрат или сушат для изготовления пищевых продуктов.

При дополнительной обработке семян католитом может быть использовано устройство, изображенное на фиг.3. В этом варианте устройства плазменная камера 1 снабжена распылителем 34, соединенным с системой подачи воды 36. Вода или пары воды подаются в плазменную камеру 1 с целью создания в камере в зоне обработки семян специальной влажной атмосферы и повышения концентрации возбужденных и ионизированных атомов и молекул водорода, кислорода, воды. Для некоторых типов семян, находящихся в глубоком покое (например, семян ржи, овса), применение паров воды при плазменной обработке дает дополнительный стимулирующий эффект воздействия. В качестве воды для подачи паров в плазменную камеру может применяться анолит, католит или нейтральная вода. Прошедшие плазменную обработку семена 3 выносятся к концу плазменной камеры 1 транспортерной лентой 10, снабженной вибратором 37, и поступают через разгрузочное окно 4 на первый дополнительный транспортирующий механизм 23 в виде ленточного транспортера и с него в первую камеру 6 для активированной воды - анолита 7, имеющего рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ. Анолит 7 поступает в камеру 6 по трубопроводу 20 из анодной камеры диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. После обработки в течение 5-10 минут семена 3 выгружают из камеры 6 вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 в виде, например, ленточного скребкового транспортера и подают во вторую камеру 30 для активированной воды - католита 31, имеющего рН 7-9 и ОВП не более -700 мВ. После обработки католитом 31 в течение 3-7 минут семена 3 третьим дополнительным транспортирующим механизмом 33 в виде, например, ленточного скребкового транспортера выгружают из второй камеры 30 в приемную емкость 26. В зависимости от их дальнейшего использования обработанные семена 3 высаживают в питательную почву-субстрат или сушат.

При дополнительной обработке семян смесью анолита и католита может быть использовано устройство, изображенное на фиг.4. В этом варианте устройства в плазменной камере 1 установлена емкость 53 с водой для создания в плазменной камере в зоне обработки семян условий, аналогичных условиям обработки, описанным выше, а транспортирующий механизм 8 выполнен в виде лотка 42 из нержавеющей стали, установленного на эксцентриковом приводе 43. При вращении привода 43 лоток 42 совершает одновременные возвратно-поступательные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, подбрасывая семена 3 и перемещая их к разгрузочному окну 4. В процессе плазменной обработки семена 3 перемещаются по лотку 42 к концу плазменной камеры 1 и поступают через разгрузочное окно 4 на первый дополнительный транспортирующий механизм 23 и с него в первую проточную камеру 41 для активированной воды - анолита 7, имеющего рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ. Анолит 7 поступает в камеру 41 по трубопроводу 20 из анодной камеры первого диафрагменного электролизера 21, подключенного к источнику питания 22. После обработки в течение 5-10 минут семена 3 выгружают из камеры 41 вторым дополнительным транспортирующим механизмом 25 и подают во вторую проточную камеру 44 для активированной воды - смеси 45 анолита, имеющего рН 3-5 и ОВП не менее +600 мВ, и католита, имеющего рН 7-9 и ОВП не более -700 мВ. Анолит и католит содержатся в смеси в соотношении (2-1):1. Смесь 45 анолита и католита поступает в камеру 44 из смесителя 47, соединенного с анодной камерой второго диафрагменного электролизера 48 трубопроводом 49, снабженным вентилем 50, а также соединенного с катодной камерой второго диафрагменного электролизера 48 трубопроводом 51, снабженным вентилем 52. Вентили 50 и 52 служат для подбора необходимого соотношения анолита и католита в смеси 45. Смесь 45 анолита и католита можно получать и при использовании в устройстве одного диафрагменного электролизера. В этом случае трубопровод 51 присоединяют к катодной камере первого электролизера 21, а трубопровод 49 присоединяют посредством тройника к трубопроводу 20, который после тройника снабжают вентилем. После обработки смесью 45 анолита и католита в течение 3-5 минут во второй камере 44 семена 3 третьим дополнительным транспортирующим механизмом 33 выгружают из второй камеры 44 в приемную емкость 26. В зависимости от их дальнейшего использования обработанные семена 3 высаживают в питательную почву-субстрат или сушат для изготовления пищевых продуктов.

При дополнительной обработке семян анолитом после плазменной обработки происходит подавление и/или полное уничтожение патогенных бактерий и микробов, находящихся внутри семени, в точке роста семени под его защитной оболочкой.

Дополнительная обработка католитом или смесью анолита и католита после плазменной обработки и последующей обработки в активированной воде - анолите способствует активному росту ростков семян и последующему развитию растений. Обработанные заявляемым способом семена становятся более сильными; активно развиваются ростки, корни; растения получаются крепкими, активируются скрытые (спящие) точки роста. В дальнейшем растения быстро растут, активно развиваются и дают повышенный урожай.

Были проведены испытания эффективности заявляемого способа обработки семян различных растений.

Для испытаний использовались семена различных культур первого класса с фактической всхожестью 75-80%. Семена каждой культуры были разделены на 2 партии. Первая контрольная партия проращивалась без обработки заявляемым способом. Вторая партия семян различных культур была разделена на группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести и обрабатывалась заявляемым способом.

Режимы плазменной обработки различных семян первой и второй групп приведены в таблице 1, а режимы плазменной обработки различных семян третьей и четвертой групп приведены в таблице 2. Режимы обработки различных семян первой-четвертой групп активированной водой после плазменной обработки приведены в таблице 3. Там же в графе 8 приведены данные по уменьшению сроков проращивания обработанных заявляемым способом семян.

Как видно из результатов экспериментов, заявляемый способ обработки семян растений обеспечил сокращение сроков прорастания семян на 2, 3, 4 дня в среднем (или в 1,5-2 раза быстрее).

Таблица 1
№№ п/п	Вид семян	Частота электрического разряда, МГц	Мощность электрического разряда, Вт/см3	Давление газовой среды, Торр	Газовая среда	Время обработки, с
1	2	3	4	5	6	7
1 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
1	Редис	1,76	0,10	0,2	О2	10
2	Редис	13	0,05	0,5	N 2	20
3	Редис	40	0,01	1,13	(O 2+N2)*	30
4	Репа	27	0,02	0,2	N2	10
5	Репа	13	0,10	0,5	воздух	20
6	Репа	40	0,05	1,13	O 2	30
7	Редька	2	0,1	0,2	N 2	10
8	Редька	27	0,05	0,5	O 2	20
9	Редька	40	0,01	1,13	(O 2+N2)*	30
2 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
10	Горох	5	0,10	0.5	воздух	15
11	Горох	13	0,05	0,2	O2	20
12	Горох	27	0,01	1,13	N2	35
13	Свекла	5	0,10	0.5	воздух	15
14	Свекла	13	0,05	0,2	O2	20
15	Свекла	27	0,01	1,13	N2	35
16	Капуста	2	0,1	0,2	N2	15
17	Капуста	13	0,05	0,5	O2	20
18	Капуста	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	35
19	Томат	1,76	0,10	0,2	O2	15
20	Томат	13	0,05	0,5	N2	20
21	Томат	40	0,01	1,13	(O2+N 2)*	35
22	Ячмень	5	0,10	0.5	воздух	15
23	Ячмень	13	0,05	0,2	O2	20
24	Ячмень	27	0,01	1,13	N 2	35
25	Чечевица	1,76	0,10	0,2	О2	15
26	Чечевица	13	0,05	0,5	N2	20
27	Чечевица	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	35
28	Тыква	2	0,1	0,2	N2	15
29	Тыква	13	0,05	0,5	O2	20
30	Тыква	40	0,01	1,13	(O2+N 2)*	30
31	Кукуруза	2	0,1	0,2	N 2	15
32	Кукуруза	13	0,05	0,5	O2	20
33	Кукуруза	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	35
34	Пшеница	2	0,1	0,2	N2	15
35	Пшеница	13	0,05	0,5	O2	20
36	Пшеница	40	0,01	1,13	воздух	35
* - содержание N 2 в смеси 80%.

Таблица 2
№№ п/п	Вид семян	Частота электрического разряда, МГц	Мощность электрического разряда, Вт/см3	Давление газовой среды, Торр	Газовая среда,	Время обработки, с
1	2	3	4	5	6	7
3 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
37	Перец	1,76	0,10	0,2	O 2	20
38	Перец	13	0,05	0,5	N 2	30
39	Перец	40	0,01	1,13	(O 2+N2)*	40
40	Петрушка	27	0,02	0,2	N2	20
41	Петрушка	13	0,10	0,5	воздух	30
42	Петрушка	40	0,05	1,13	O2	40
43	Картофель	5	0,1	0,2	N2	20
44	Картофель	13	0,05	0,5	O2	30
45	Картофель	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	40
46	Астра	1,76	0,10	0,2	воздух	20
47	Астра	13	0,05	0,5	O2	30
48	Астра	40	0,01	1,13	N2	40
49	Хризантема	1,76	0,10	0,2	O2	20
50	Хризантема	27	0,05	0,5	N2	30
51	Хризантема	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	40
4 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
52	Укроп	5	0,10	0.5	воздух	25
53	Укроп	13	0,05	0,2	O2	35
54	Укроп	27	0,01	1,13	N2	45
55	Сельдерей	5	0,10	0.5	воздух	25
56	Сельдерей	13	0,05	0,2	O2	35
57	Сельдерей	40	0,01	1,13	N2	45
58	Табак	13	0,05	0,2	O2	25
59	Табак	27	0,01	1,13	N2	35
60	Табак	1,76	0,1	0,2	N2	45
61	Мелисса	13	0,05	0,5	O2	25
62	Мелисса	40	0,01	1,13	(O2+N2)*	35
63	Мелисса	1,76	0,10	0,2	O2	45
64	Сосна	13	0,05	0,5	N2	25
65	Сосна	40	0,01	1,13	(O2+N 2)*	35
66	Сосна	5	0,10	0.5	воздух	45
67	Клен	13	0,05	0,2	O2	25
68	Клен	27	0,01	1,13	N2	35
69	Клен	5	0,10	0,2	O2	45
70	Хмель	13	0,05	0,5	N2	25
71	Хмель	40	0,01	1,13	(O2+N 2)*	35
72	Хмель	1,76	0,1	0,2	N 2	45

Таблица 3
№№ семян из табл.1 и 2	Анолит рН3-5,ОВП+600 мВ	Время обработки, мин	Католит рН 7-9, ОВП+600 мВ	Время обработки, мин	Смесь анолита и католита, их доля	Время обработки, мин	Уменьшение сроков проращивания, сутки
1	2	3	4	5	6"	7	8
1-9	+	8	-		-		2
1-9	+	10	-		-		2
1-9	+	5	+	3	-		2-3
1-9	+	10	+	7	-		3-4
1-9	+	5	-		+(2:1)	3	3
1-9	+	10	-		+(1:1)	5	4
10-36	+	8	-		-		2
10-36	+	10	-		-		2-3
10-36	+	5	+	3	-		2-3
10-36	+	10	+	7	-		3-4
10-36	+	5	-		+(2:1)	3	2-3
10-36	+	10	-		+(1:1)	5	3
37-51	+	8	-		-		2-3
37-51	+	10	-		-		3-4
37-51	+	5	+	3	-		2-3
37-51	+	10	+	7			4-5
37-51	+	5	-		+(2:1)	3	3-4
37-51	+	10	-		+(1:1)	5	4-5
52-72	+	8	-		-		3
52-72	+	10	-		-		3-4
52-72	+	5	+	3	-		3-4
52-72	+	10	+	7	-		4-5
52-72	+	5	-		+(2:1)	3	2-3
52-72	+	10	-		+(1:1)	5	3-4