Предложены покрытое оболочкой удобрение, включающее частицы удобрения, покрытые композицией биомассы, включающей 1-60 вес.% твердых частиц биомассы с D ₅₀ от 0 до 150 мкм и 99-40 вес.% масла, композиция биомассы, включающая твердые частицы биомассы с D ₅₀ от 0 до 150 мкм, и способ производства композиции биомассы, включающей твердые частицы с D ₅₀ от 30 до 500 мкм, которая фильтруется и остаток перемалывается до тех пор, пока у твердых частиц не будет D ₅₀ от 0 до 150 мкм.

[0001] Покрытое оболочкой удобрение, характеризующееся тем, что удобрение включает частицы удобрения, покрытые композицией биомассы, содержащей 1-60 мас.% твердых частицы биомассы, имеющих значение диаметра D50 в интервале между 0 и 150 мкм, и 99-40 мас.% масла, где биомасса диспергирована в масле.

[0002] Покрытое оболочкой удобрение по п.1, отличающееся тем, что удобрение содержит 0,001-10 мас.% композиции биомассы от общей массы удобрения.

[0003] Покрытое оболочкой удобрение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что упомянутое масло представляет собой сырую нефть.

[0004] Покрытое оболочкой удобрение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что твердые частицы биомассы выбраны из группы, состоящей из биомассы растительного происхождения и/или осадка сточных вод, получаемых в результате переработки органических и/или биологических отходов.

[0005] Покрытое оболочкой удобрение по п.4, отличающееся тем, что твердые частицы биомассы представляют собой материал растительного происхождения.

[0006] Способ получения покрытого оболочкой удобрения по любому из предшествующих пунктов, включающий следующие стадии:

[0007] Композиция биомассы, характеризующаяся тем, что композиция биомассы включает диспергированные в масле твердые частицы биомассы, имеющие значение диаметра D50 в интервале между 0 и 150 мкм.

[0008] Композиция биомассы по п.7, отличающаяся тем, что упомянутое масло представляет собой сырую нефть.

[0009] Композиция биомассы по п.7 или 8, отличающаяся тем, что упомянутая композиция биомассы включает 1-60 мас.% твердых частицы биомассы, имеющих значение диаметра D50 в интервале между 0 и 150 мкм, а также 99-40 мас.% масла.

[0010] Композиция биомассы по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что твердые частицы биомассы выбраны из группы, состоящей из биомассы растительного происхождения и/или осадка сточных вод, получаемых в результате переработки органических и/или биологических отходов.

[0011] Композиция биомассы по п.10, отличающаяся тем, что твердые частицы биомассы представляют собой материал растительного происхождения.

[0012] Применение композиции биомассы по любому из пп.7-11 для покрытия удобрения.

Настоящее изобретение касается покрытого оболочкой удобрения.

Известны различные удобрения, а также различные агенты для покрытия частиц удобрения. Удобрения и покрытия для удобрений, например, описаны в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, в главе о гранулировании удобрений.

Согласно этой публикации покрытие наносится на удобрение, чтобы обеспечить поддержание хорошего физического состояния, такого как сыпучесть, во время хранения и работы. Покрывающий агент не улучшает питательной ценности удобрений. Вследствие этого, согласно Ullmann, предпочтительно использовать другие характеристики покрытия, такие как хорошая высушивающая способность, для предотвращения спекания частиц удобрения. Спекание представляет собой агломерацию частиц удобрения из-за слипания в точке соприкосновения частиц, в результате чего формируется трудно разрушаемая плотная масса. Спекание оказывает отрицательное влияние на сыпучесть удобрения.

Недостаток известных покрывающих агентов для удобрений заключается в том, что эти покрывающие агенты после применения удобрения на полях остаются в почве и накапливаются там, так как известные покрывающие агенты медленно разлагаются. Поэтому известные покрывающие агенты вредны для окружающей среды.

Цель изобретения состоит в том, чтобы преодолеть этот недостаток.

Настоящее изобретение касается покрытого оболочкой удобрения, включающего частицы удобрения, покрытые композицией биомассы, включающей 1-60 вес.% твердых частиц биомассы с D ₅₀ от 0 до 150 мкм и 99-40 вес.% масла.

Благодаря этому удается получить оболочку частиц удобрения, которая в значительной степени поддается биологическому разложению и не является вредной для окружающей среды.

Удобрение, которое может быть покрыто композицией биомассы, является твердым удобрением, включающим частицы с диаметром 0,5-10 мм; в особенности с диаметром 1-5 мм.

Примеры удобрений включают нитрат кальция, нитрат аммония, нитрат аммония и кальция (CAN), нитрат-сульфат аммония, сульфат аммония, мочевину, суперфосфат, тройной суперфосфат, моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат, полифосфат аммония, нитрофосфат, поташ, фосфат калия, нитрофосфат калия, удобрения NPK и комбинации этих удобрений. Эти удобрения могут быть получены путем гранулирования, приллирования и расслоения. Предпочтительно, чтобы удобрение представляло собой гранулированную мочевину или нитрат аммония и кальция (CAN), потому что эти удобрения производятся и применяются в больших количествах, и для этих удобрений большой проблемой является спекание во время хранения и транспортировки.

Примеры композиций биомассы, включающих 1-60 вес.% твердых частиц биомассы с D ₅₀ от 0 до 150 мкм, представляют собой:

1) биомассу дрожжевых клеток, клеток бактерий или клеток грибов,

2) биомассу растительного происхождения и

3) ил сточных вод, образующийся при переработке органических и/или биологических отходов.

Также возможна комбинация различных биомасс из группы 1, 2 и/или группы 3.

Более конкретно, композиция биомассы первой группы может, например, представлять собой либо микроорганизмы, такие как фракции клеток дрожжей, клеток бактерий и/или клеток грибов, которые нерастворимы в воде и которые получены разрушением клеток дрожжей, клеток бактерий и/или клеток грибов физическим, механическим, химическим или ферментным способом (или комбинацией двух или более способов) с последующим удалением содержимого клеток дрожжей, клеток бактерий или клеток грибов и сохранением нерастворимой фракции. Полученные таким способом микроорганизмы предпочтительно находятся в высушенной форме.

В качестве исходного материала дрожжей для композиции биомассы могут применяться любые дрожжи. Примерами являются пивные дрожжи, винные дрожжи, пекарские дрожжи и дрожжи торула (torula yeast). Более конкретными примерами являются Sacchromyces cerevisiae, Sacchromyces pastorianus, Sacchromyces rouxii, Sacchromyces carisbergensis, Sacchromycespombe, Candida utilis, Candida tropicalis, Candida lipolytica, Candida flaveri, Candida boidinii, Kluyveromyces и Rhodotrura minuta. Эти дрожжи могут применяться по отдельности или в комбинации.

В качестве исходного материала бактерий для композиции биомассы могут применяться любые бактерии. Примерами являются Bacillus subtilus и E-coli.

В качестве исходного материала грибов для композиции биомассы могут применяться любые грибы. Примерами являются Aspergillus Niger и Penicillinum Crysogenum.

Более конкретно, композиция биомассы второй группы может представлять собой, например, мелкие частицы из любого растительного источника. Примеры исходных материалов для этих композиций биомассы представляют собой волокна, крупу или муку кокосового ореха, семени масличной пальмы, льняного семени, люцерны, травы, злака, сурепки, кукурузы, рапса, сои и семени подсолнечника.

Более конкретно, композиция биомассы третьей группы может представлять собой, например, ил сточных вод, образующийся в процессах ферментации; такой как ил сточных вод, образующийся при производстве лимонной кислоты, ил сточных вод, образующийся при переработке городских отходов, ил сточных вод, образующийся при переработке сельскохозяйственной продукции; например, при переработке картофеля, сахарной свеклы и сахарного тростника.

Композиция биомассы включает твердые частицы биомассы, которые являются нерастворимыми и могут, например, быть получены после того, как клетки разрушаются и их содержимое удаляется.

Получение нерастворимой фракции может проводиться, например, любым способом разделения твердой и жидкой фракций, таким как центрифугирование или фильтрация, не обязательно с последующей промывкой твердой фракции водой и/или отжимом, и/или прессованием, и/или высушиванием твердой фракции с помощью стандартных способов сушки.

В данной области техники известны физические, механические, химические или ферментативные способы разрушения клеток. Разрушение химическим способом может, например, производиться при обработке солями, щелочью и/или одним или более поверхностно-активными веществом или детергентом. Разрушение физическим способом может, например, производиться путем нагревания, кипячения или автоклавирования клеток. Разрушение механическим способом может, например, производиться с помощью метода гомогенизации. Для этой цели можно применять гомогенизаторы высокого давления. Другие способы гомогенизации могут включать смешивание с частицами, например с песком и/или стеклянными шариками, и применение перемалывающего прибора (например, шаровой мельницы). Разрушение клеток ферментативным способом (ферментативный гидролиз) может производиться обработкой суспензии клеток их собственными ферментами и/или добавлением экзогенных ферментов, таких как протеазы, нуклеазы и глюканазы. Условия проведения ферментативного гидролиза зависят от типа применяемого фермента и могут быть легко подобраны квалифицированным специалистом в данной области техники.

В зависимости от природы биомассы твердые частицы биомассы имеют размер частиц с D ₅₀ от 30 до 500 мкм.

Когда у твердых частиц биомассы в композиции биомассы D ₅₀ меньше чем 150 мкм, композиция биомассы может использоваться в качестве покрытия без дополнительной обработки. Когда D ₅₀ твердых частиц биомассы больше чем 150 мкм, частицы должны быть измельчены.

Это может быть сделано перемалыванием, например, с помощью вальцовой (игольчатой) мельницы (pin mill), шаровой мельницы, гомогенизатора, роторно-статорного (ножевого) миксера (например, Ultraturrax) или с помощью гомогенизатора высокого давления (например, Microfluidizer). Могут также применяться комбинации разных способов перемалывания.

До стадии перемалывания композицию биомассы, которая может содержать воду, можно профильтровать и частично или полностью высушить. Перед перемалыванием к композиции биомассы можно также добавить (больше) воды или другой жидкости, предпочтительно масла. Другой возможностью перед перемалыванием является сочетание сушки композиции биомассы и добавления другой жидкости, отличной от воды, предпочтительно масла. Предпочтительно, чтобы композиция биомассы, включающая максимум 25 вес.% воды, была диспергирована в масле и после этого перемалывалась.

Композиция биомассы перемалывается до тех пор, пока у частиц в композиции биомассы не будет D ₅₀ от 0 до 150 мкм, предпочтительно от 0 до 100 мкм, более предпочтительно от 0 до 50 мкм, и наиболее предпочтительно от 0 до 10 мкм.

Композиция биомассы может включать другие ингредиенты, такие как жидкости, наполнители и покрывающие агенты, отличающиеся от твердых частиц биомассы. Жидкости могут применяться для диспергирования твердых частиц биомассы. Примерами жидкостей являются вода, спирты и масла. Примерами наполнителей являются тальк, известь, каолин и кизельгур. Примерами других покрывающих агентов являются воск, жирные амины, парафины, сульфонаты, альдегиды или мочевиноальдегидные смолы.

Диспергирующая жидкость, применяемая в композиции биомассы, представляет собой масло. Масло, применяемое в композиции биомассы, может быть натуральным, минеральным или синтетическим маслом. Натуральное масло представляет собой масло, полученное из природного источника, например растительных масел, жиров животных и рыбьего жира. Примеры растительных масел представляют собой кунжутное масло, кукурузное масло, масло сои, касторовое масло, арахисовое масло, масло из семян сурепки, пальмовое масло, кокосовое масло, подсолнечное масло, хлопковое масло, льняное масло, арахисовое масло и оливковое масло. Минеральное масло представляет собой продукт перегонки сырой нефти и обычно представляет собой смесь различных фракций. Синтетическое масло представляет собой масло, специально приготовленное для определенной цели из углекислого газа, метана и/или окиси углерода, например, с помощью процесса Фишера-Тропша (Fisher-Tropsch). Также может применяться смесь любых из вышеупомянутых масел.

Предпочтительно масло представляет собой натуральное масло, потому что это масло поддается биологическому разложению, и оболочка удобрения будет полностью поддаваться биологическому разложению, когда в композиции биомассы будет применяться натуральное масло.

Как описано выше, покрытые оболочкой удобрения могут быть приготовлены с помощью различных способов. Чтобы приготовить покрытые оболочкой удобрения согласно настоящему изобретению, биомасса используется без дополнительной обработки или перемалывается до тех пор, пока размер ее частиц не будет иметь значение D ₅₀ меньше чем 150 мкм, предпочтительно от 0 до 100 мкм, более предпочтительно от 0 до 50 мкм, и наиболее предпочтительно от 0 до 10 мкм. Если твердые частицы биомассы в биомассе являются слишком крупными, покрывающая способность оболочки из композиции биомассы будет ниже, что приводит к большему спеканию частиц удобрения.

Покрытое оболочкой удобрение может быть получено путем добавления покрытия, например, с помощью опрыскивания или добавления по каплям композиции биомассы к удобрению, например, в лотковом грануляторе, гравитационном смесителе или устройстве псевдоожиженного слоя. Предпочтительно покрытое оболочкой удобрение включает 0,001-10 вес.% покрытия от общего веса удобрения; более предпочтительно 0,1-1 вес.%. Предпочтительно покрытие включает 1-60 вес.% биомассы и 99-40 вес.% масла; более предпочтительно 40-60 вес.% биомассы и 60-40 вес.% масла.

Настоящее изобретение также касается композиции биомассы. Эта композиция биомассы является наиболее подходящей для применения в качестве покрытия для удобрений. Композиция биомассы включает твердые частицы биомассы. Чем меньше частицы, тем лучше покрывающая способность композиции биомассы. Частицы в составе биомассы имеют D ₅₀ от 0 до 150 мкм, предпочтительно от 0 до 100 мкм, более предпочтительно от 0 до 50 мкм и наиболее предпочтительно от 0 до 10 мкм.

Композиция биомассы дополнительно включает предпочтительно масло, и более предпочтительно натуральное масло, как определено выше.

Также возможно применение определенных типов покрытого оболочкой удобрения согласно настоящему изобретению, например покрытых частиц мочевины, в качестве корма для крупного рогатого скота, а не в качестве удобрения.

Настоящее изобретение далее раскрывается с помощью примеров, которые не ограничивают рамок настоящего изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Определение D ₅₀

Размер частиц биомассы определяли согласно ISO 13320-1. D50 представляет собой размер частиц, который имеют 50% частиц от общего объема биомассы.

Размер частиц удобрения определяли согласно ISO-DIS 8397 и ISO 565. D50 представляет собой теоретическое сито, имеющее такой размер ячеек сита, что размер 50% частиц от веса удобрения имеют размер больше, и размер 50% частиц от веса удобрения имеют размер меньше, чем размер ячеек этого сита.

Определение тенденции к спеканию

Тест на спекание проводили следующим образом:

цилиндрический патрон для образцов заполняли 100-200 г материала. Патрон для образцов был сделан из гибкой резиновой мембраны;

патрон для образцов закрывали крышкой, присоединенной к гибкой мембране;

патрон для образцов переворачивали вверх дном и помещали в камеру повышенного давления;

поскольку давление на гибкую мембрану может передаваться на образец, в камере создавали избыточное давление и сжимали образец;

образец хранили при комнатной температуре в течение 1 дня при избыточном давлении 0,1 МПа;

после хранения спекшиеся образцы разрушали с помощью прибора для определения прочности на разрыв и сжатие. Для этого на образец в патроне для образцов опускали поршень и измеряли силу, которая необходима для разрушения образца. Максимальное зарегистрированное значение силы представляет собой тенденцию к спеканию, выраженную в МПа (то есть значение максимальной силы, поделенное на площадь поверхности патрона для образца с диаметром 40 мм).

Значение для тенденции к спеканию предпочтительно находится ниже 0,08 МПа, более предпочтительно ниже 0,05 МПа, и наиболее предпочтительно ниже 0,025 МПа.

Использованные материалы

Удобрение

Нитрат аммония и кальция (CAN 27, Nutramon), стандартное азотное удобрение DSM Agro, Нидерланды, с D ₅₀ 3,6 мм.

Нитрат аммония 33,5, стандартное азотное удобрение DSM Agro, Нидерланды, с D ₅₀ 3,6.

Мочевина, стандартное азотное удобрение DSM Agro, Нидерланды, с D ₅₀ 3,5 мм.

Нитрат аммония с гипсом (NS, Dynamon S), стандартное азотное удобрение DSM Agro, Нидерланды, с D ₅₀ 3,6 мм.

Биомасса

Тип 1.

Биомасса Aspergillus Niger; биомасса была профильтрована до тех пор, пока содержание воды не составило 30 вес.%, после чего дополнительно высушивалась до тех пор, пока содержание воды не составило 5 вес.%.

Тип 2.

Суспензия Celltex ^(R) ; полученная от DSM Food Specialties Delft, Нидерланды.

Масличная пальма:

Мука грубого помола семян масличной пальмы, полученная от Cargill, Нидерланды

Ил:

Ил, полученный при переработке сточных вод производства лимонной кислоты от Citric Belgique S.A., Tienen, Бельгия

Масло:

Минеральное масло, полученное при переработке парафина; Solvent 700 от Total.

Льняное масло

Тальк:

Тальк Luzenac 2S от Talc de Luzenac.

Добавка:

Жирный Амин Genamin SH 100 от Clarifant, Бенилюкс

Оборудование для перемалывания и гомогенизации

Вальцовая (игольчатая) мельница: Pallman PXL 18 (Р)

Роторно-статорный (ножевой) миксер: Ultraturrax IKA Labortechnik, тип Т50 со стандартным диспергирующим устройством GM (U)

Гомогенизатор высокого давления: Microfluidizer от Microfluidics Inc (M)

Получение покрытого оболочкой удобрения

Для получения композиции биомассы биомассу диспергировали в масле с помощью оборудования для перемалывания или гомогенизации.

Композицию биомассы нагревали до 60 °С и добавляли по каплям или разбрызгивали на 1,5 кг частиц удобрения, которые вращались в гравитационном смесителе (35 об./мин, диаметр 25 см, длина 15 см) при температуре 35 °С. Если в примере или эксперименте присутствовал тальк, то его добавляли через две минуты после добавления композиции биомассы к частицам удобрения. После этого удобрение вращали в смесителе в течение еще двух минут. Образец удаляли из гравитационного смесителя и охлаждали до комнатной температуры. Так были получены частицы удобрения с покрытием, включающим композицию биомассы и, возможно, тальк.

Примеры I и II и сравнительные эксперименты А-Е

Гомогенизацию для примеров I и II проводили с помощью гомогенизатора Microfluidizer; для эксперимента Е при помощи роторно-статорного (ножевого) миксера. В качестве удобрения использовался CAN 27.

Таблица 1

Сравнивая эксперименты А, В, С и Е с примером I и эксперимент D с примером II, можно заметить, что покрытие, включающее кроме масла, добавки и талька также биомассу, обеспечивает лучшие показатели в тесте на тенденцию к спеканию.

Примеры III-IV и сравнительный эксперимент F

Оборудование для перемалывания и/или гомогенизации, которое применяется согласно примерам и эксперименту, приведено в табл. 2 ниже. В качестве удобрения использовался CAN 27.

Таблица 2

Сравнивая эксперимент F с примерами III и IV, можно заметить, что наименьший размер частиц биомассы в покрытии обеспечивает лучшие показатели в тесте на тенденцию к спеканию.

Примеры V-IX.

Гомогенизацию для примеров V-IX проводили при помощи Microfluidizer. В качестве удобрения использовался CAN 27.

Таблица 3

Примеры IV на IX показывают, что при увеличении количества покрытия на удобрении тенденция к спеканию снижается.

Примеры X-XII и сравнительные эксперименты G-J

Гомогенизацию для примеров X-XII проводили при помощи Microfluidizer. В качестве удобрения использовался CAN 27. Для примера и эксперимента с мочевиной определение тенденции к спеканию было проведено после хранения образцов в течение 3 дней при избыточном давлении 0,2 МПа.

Таблица 4

Сравнивая примеры X, XI и XII с соответствующими сравнительными экспериментами G, H и J, можно заметить, что использование покрытия, включающего биомассу, обеспечивает заметное снижение тенденции к спеканию для различных удобрений.

Примеры XIII-XV и cравнительный эксперимент K

Гомогенизацию для примеров X - XII проводили при помощи Microfluidizer. В качестве удобрения использовался CAN 27.

Таблица 5

Примеры XIII, XIV и XV показывают, что в композиции для покрытия может применяться биомасса различного происхождения.