مقالات تخصصی

کوتینگ بذر و کاربردهای آن (۱)

کوتینگ بذر چیست و چرا انجام می شود؟

کوتینگ بذر (Seed Coating) که میتوان آنرا پوششدار کردن و یا روکشدار کردن بذر دانست، روشی است که در بسیاری از صنایع باغبانی و زراعی در سراسر جهان تبدیل به یک ضرورت شده است و ارزش جهانی آن در سال ۲۰۱۴، بالغ بر ۵۳.۷۶ میلیارد دلار در سال تخمین زده شده است. کوتینگ بذر فرایند اعمال مواد خارجی مختلف به صورت مصنوعی بر روی پوشش طبیعی بذر است. هدف از این فرایند اصلاح خصوصیات فیزیکی بذر و در اختیار قرار دادن عناصر مؤثر مورد نیاز بذر، میباشد. اصلاح فیزیکی بذر با هدف استانداردسازی وزن و اندازه بذر در جهت افزایش کارایی بذر صورت میگیرد. در بعضی موارد، که هدف کاهش اصطکاک و بهبود جریان پذیری بذر است (به طور مثال برای راحتی جریان بذر در ماشینهای بذرکار)، تغییر مورفولوژی توسط فرایندکوتینگ بذر حداقل و تنها یک لایه نازک است، اما در مورد بذرهای کوچک (به عنوان مثال، بذر بگونیا یا تنباکو)، بذرهای گران قیمت یا بذرهایی با ناهمواریهای مرفولوژیکی زیاد، غالباً پوشش یا کوتینگ اعمال شده در فرایند کوتینگ بذر لایه ضخیمتری را شامل میشود. روکش مصنوعی بذر غالباً به عنوان حاملی از انواع عناصر فعال میباشد. با معرفی فناوری کوتینگ بذر در کشورهای در حال توسعه، بازار جهانی موادی مانند پلیمرها، رنگها و … که در کوتینگ بذر مورد استفاده قرار میگیرند پیش بینی میشود تا سال ۲۰۲۰ به ۱.۶۳ میلیارد دلار در سال برسد. در حال حاضر، کوتینگ بذر تقریباً به طور انحصاری روی گونه های زراعی و باغی انجام می شود و کاربرد این فناوری در گیاهان وحشی به صورت محدودی برای احیا اکولوژیکی کاربرد دارد.

کوتینگ بذر

تجهیزات مورد نیاز برای کوتینگ بذر:

ظرف چرخان (rotating pan) نخستین دستگاهی بود که برای کوتینگ بذر مورد استفاده قرار گرفت. که شامل یک ظرف مدور و معمولا شیبدار است که توسط یک موتور چرخیده میشود. بذرها درون ظرف قرار میگرفتند و در حالی که ظرف در حال چرخش است، مایعات با یک نازل روی بذرها اسپری میشود و پودرها از طریق یک دمنده یا با پاشیدن دستی اضافه میشود. ظرفهای چرخشی بیشتر برای پلِتینگ بذر (seed Pelleting) با حرکت چرخشی آهسته (۵-۳۵ دور در دقیقه بسته به قطر) استفاده می شوند (شکل ۱) و با افزودن تدریجی مواد به بذرها قطر بذرهای کوتینگ شده افزایش می­یابد. اصطکاک بذرها بر روی یکدیگر سبب کروی شکل شدن بذرها میشود. این فرآیند با مرتب سازی اندازه با الکها و سپس خشک پایان میپذیرد. یک جایگزین کم هزینه برای این دستگاه که در برخی مطالعات مورد استفاده قرار میگیرد، میکسر سیمانی است. این ممکن است در کشورهای در حال توسعه با منابع محدود کاربرد داشته باشد.

کوتینگ بذر
شکل ۱. نمونه­ ای از ظرفهای چرخان (rotating pan) مورد استفاده برای گوتینک بذر

دستگاه بستر سیال (fluidized bed)که ابتدا در سال ۱۹۷۰ برای خشک کردن مواد جامد ساخته شده بود، برای اولین بار در سال ۱۹۷۵ برای کوتینگ بذر تغییر داده شد و مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه استوانه ای شکل بوده، که در آن بذرها در معرض جریان هوای ثابتی که از زیر دمیده میشود قرار میگیرند که قابل تنظیم است و بذرها در هوا شناور میشوند. یک نازل، مواد گوتینگ را که به حالت مایع یا حالت دوغابی دارد را به سمت توده بذر معلق میپاشد. این فرآیند برای نوع خاصی از کوتینگ بذر که گوتینگ فیلمی (Film coating) نامیده میشود مورد استفاده قرار میگیرد. این دستگاه در مقیاسهای آزمایشگاهی و صنعتی وجود دارد (شکل ۲).

کوتینگ بذر
شکل ۲. نمونه ای از دستگاههای بستر سیال (fluidized bed)در مقیاس آزمایشگاهی (سمت چپ) و صنعتی (سمت راست)

روتور استاتور یا کوتر چرخان (rotary coater or rotor-stator) دستگاه دیگری است که برای کوتینگ بذر مورد استفاده قرار میگیرد. این دستگاه قابلیت انجام پلِتینگ بذر و همچنین کوتینگ فیلمی بذر را دارد. این دستگاه شامل یک استوانه دوار با یک صفحه یا دیسک مقعر در پایه است، که چرخش آن باعث می شود توده بذر در یک جریان منظم در امتداد دیواره های استوانه حرکت کند. یک دیسک چرخان کوچکتر که وظیفه پاشیدن مایع یا دوغاب به بذرهای در حال چرخش را دارد، معمولاً به درب استوانه متصل شده و یا در وسط استوانه قرار میگیرد (شکل ۳).

کوتینگ بذر
شکل ۳. نمونه و نمایی از عملکرد دستگاه روتور استاتور مورد استفاده برای کوتینگ بذر

منابع:

Pedrini, S., Merritt, D.J., Stevens, J., Dixon, K., 2017. Seed Coating: Science or Marketing Spin? Trends Plant Sci. 22, 106–۱۱۶. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.11.002

Rocha, I., Ma, Y., Souza-alonso, P., Vosátka, M., Freitas, H., Oliveira, R.S., 2019. Seed Coating : A Tool for Delivering Beneficial Microbes to Agricultural Crops. Front. Plant Sci. 10. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01357