專利名稱：一種懸浮型養(yǎng)分組成物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種懸浮型養(yǎng)分組成物及其制備方法。
背景技術(shù)：
植物工廠被公認(rèn)為國際上的設(shè)施農(nóng)業(yè)(facility agriculture)中最高級別的發(fā)展階段。植物工廠是一種技術(shù)高度密集，不受或很少受自然條件限制的生產(chǎn)方式，其具有無農(nóng)藥使用、操作省力、自動機率化程度高的優(yōu)點。植物工廠的單位面積產(chǎn)量可達(dá)一般土地裁培的幾十倍甚至上百倍，因此被認(rèn)為是解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑。植物工廠的核心價值是能夠協(xié)助提升農(nóng)業(yè)朝向精致化發(fā)展，減少環(huán)境破壞與增加質(zhì)量的控管。植物工廠的主要技術(shù)在于水耕栽培、環(huán)境控制與生物技術(shù)的結(jié)合，其中水耕栽培 可使作物生長離開土壤，避免地力損失以及連作(continuous cropping)障礙的缺點。具體而言，水耕栽培是直接透過養(yǎng)液(nutrient liquid)提供養(yǎng)分讓植物吸收成長,藉此實現(xiàn)無土(soilless)栽培的目標(biāo)。另外，水耕栽培的好處是方便自動化，且養(yǎng)液可循環(huán)使用更可方便隨時監(jiān)控。一般而言，養(yǎng)液中包括水以及養(yǎng)分，通常是使用馬達(dá)來循環(huán)養(yǎng)液以使養(yǎng)分均勻分散于水中。然而，使用馬達(dá)將消耗過多的電能，而增加水耕栽培自動化控制的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種懸浮型養(yǎng)分組成物及其制備方法，該懸浮型養(yǎng)分組成物可透過懸浮于水面上釋出養(yǎng)分以增加養(yǎng)分于水中之整體均勻性，可以節(jié)省電能；制備方法簡單，可推廣應(yīng)用，具備顯著的經(jīng)濟和社會效益。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種懸浮型養(yǎng)分組成物，包括發(fā)泡化材料、膠體層和養(yǎng)分；
所述的發(fā)泡化材料，包括淀粉、生物可分解聚酯以及可塑劑，該發(fā)泡化材料具有多個孔隙，這些孔隙是由物理發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣泡所形成，以該發(fā)泡化材料的總重量計，淀粉的含量為65 七％至75 wt%，生物可分解聚酯的含量為15 七％至25 wt%，可塑劑的含量為8 wt%至13 wt%，物理發(fā)泡劑的含量為O. 5 ￥丨％至5 wt% ；
所述的膠體層包覆在發(fā)泡化材料的表面；
所述的養(yǎng)分分布于發(fā)泡化材料中。所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的密度小于I g/cm3。所述的養(yǎng)分分布于膠體層中。其中分布于發(fā)泡化材料的養(yǎng)分的含量大于分布于膠體層的養(yǎng)分的含量。一種如上所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，包括
(1)將淀粉、生物可分解聚酯、可塑劑以及物理發(fā)泡劑混合以形成第一混合物；
(2)將養(yǎng)分加入第一混合物中以形成第二混合物；
(3)將第二混合物進行熱壓，使物理發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡，而形成具有多個孔隙的發(fā)泡化材料；
(4)進行涂布程序，以使膠體溶液包覆在發(fā)泡化材料的表面。所述的制備方法還包括在進行涂布程序之前，對發(fā)泡化材料進行低溫固化程序。在進行涂布程序之后，對已包覆膠體溶液的發(fā)泡化材料進行低溫固化程序。所述的制備方法包括膠體溶液的制備，其步驟包括將膠體粉末與液體混合并加熱溶解，形成膠體溶液?；?qū)B(yǎng)分加入已加熱溶解后的膠體粉末與液體中，形成膠體溶液。以膠體溶液的總重量計，膠體粉末的含量為1. 5 wt%至51 wt%0 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的懸浮型養(yǎng)分組成物可透過懸浮于水面上釋出養(yǎng)分以增加養(yǎng)分于水中之整體均勻性，可以節(jié)省電能；制備方法簡單，可推廣應(yīng)用，具備顯著的經(jīng)濟和社會效益。


圖1為本發(fā)明懸浮型養(yǎng)分組成物的制造流程示意圖。圖2為本發(fā)明懸浮型養(yǎng)分組成物的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明另一種懸浮型養(yǎng)分組成物的結(jié)構(gòu)示意圖。注100、100a :懸浮型養(yǎng)分組成物；110 :發(fā)泡化材料；110P :孔隙；120 :膠體層；130 :養(yǎng)分;S102、S104、S106、S108 :步驟
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明一實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物的制造流程示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物的結(jié)構(gòu)示意圖。請先參考圖1，首先，進行步驟S102，將一淀粉、一生物可分解聚酯、一可塑劑以及一物理發(fā)泡劑混合以形成一第一混合物。以第一混合物的總重量計，淀粉的含量為65被％至75 wt%，生物可分解聚酯的含量為15被％至25 wt%，可塑劑的含量為8 wt%至13 wt%，物理發(fā)泡劑的含量為O. 5 wt%至5 wt%。淀粉的功用在于吸附水溶液。舉例而言，淀粉例如是玉米粉(corn starch)、樹薯、馬鈴薯或其它適合之淀粉。當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限，一般食用級淀粉都可以作為本實施例所用的淀粉。生物可分解聚酯的功用在于強化機械特性。舉例而言，生物可分解聚酯例如是聚丁二酸丁二醇酯(Poly (butylene succinate), PBS)或聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)。當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限，只要是生物可分解的聚酯都可以作為本實施例所用的生物可分
解聚酯?？伤軇┑墓τ迷谟诩庸に苄?。舉例而言，可塑劑例如是甘油與水的混合物或多元醇。當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限，只要是生物可分解的可塑劑都可以作為本實施例所用的可塑劑。物理發(fā)泡劑的功用在于產(chǎn)生氣體孔洞。舉例而言，物理發(fā)泡劑例如是尿素(CO(NH2)2)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、碳酸氫銨(NH4HCO3)或碳酸鈣(CaCO3)。上述之物里發(fā)泡劑于加熱后皆是以產(chǎn)生二氧化碳之氣體為例說明，當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限。于其它實施例中，只要是加熱后可以產(chǎn)生氣體的發(fā)泡劑皆可作為本實施例所用的物理發(fā)泡劑。再來，進行步驟S104，將一養(yǎng)分加入上述第一混合物中以形成一第二混合物。養(yǎng)分例如是肥料，而肥料的種類可視所欲栽培的作物而定。換言之，本發(fā)明并不限定養(yǎng)分的種類。具體而言，可以依照所欲添加的元素種類來決定養(yǎng)分的種類，其例如是氮肥、硼肥、磷肥、鉀肥或鈣肥等。再者，養(yǎng)分的含量比例可視不同的肥料種類而定。一般來說，養(yǎng)液中的氮肥濃度為120 ppm至300 ppm,養(yǎng)液中的鉀肥濃度為40 ppm至150 ppm,養(yǎng)液中的I丐肥濃度為100 ppm至260 ppm，確切的肥料濃度會因為作物不同而作調(diào)整。在本實施例中，養(yǎng)分于第二混合物中的含量例如為養(yǎng)液中肥料濃度的3至10倍。在本實施例中，養(yǎng)分例如是一第一型肥料。第一型肥料例如是磷酸氫鉀(KH2PO4)、硫酸鎂(MgSO4. 7H20)、硫酸錳(MnSO4. 4H20)、硼酸(H3BO3)、四硼酸鈉(Na2B4O7.1OH2O)、硫酸銅(CuSO4. 5H20)、硫酸鋅(ZnSO4. 7H20)、七鑰酸銨((NH4) 6Mo7024. 4H20)、尿素(CO(NH2)2)或其任意組合。然而，本發(fā)明不限于此，在另一實施例中，養(yǎng)分例如是一第二型肥料。第二型肥料例如是硝酸鈣(Ca(NO3)2. 4H20)、氯化鈣(CaCl2)、鐵-乙二胺四乙酸(Fe-EDTA)、硝酸鉀(KNO3)或其任意組合。接著，進行步驟S106，對第二混合物進行一熱擠壓制程，以使第二混合物中的物理 發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡，而形成至少一具有多個孔隙IlOP之發(fā)泡化材料110，請參考圖2。舉例而言，物理發(fā)泡劑可以由不同比例之尿素、碳酸氫鈉、碳酸氫銨以及碳酸鈣組成，上述物理發(fā)泡劑在加熱后會產(chǎn)生二氧化碳，而且二氧化碳會停留在第二混合物中，以形成具有多個孔隙IlOP的發(fā)泡化材料110。具體而言，上述熱擠壓制程例如是將第二混合物導(dǎo)入單螺桿擠壓機中進行加工。加工條件例如是四段式加熱程序。第一階段例如是預(yù)熱以及運送階段，其溫度為110 °〇至115 °C。第二階段例如是熔融以及混合階段，其溫度為125 1至130 °C。第三階段例如是擠壓以及混煉階段，其溫度為125 1至130 °C。第四階段例如是降溫以及輸出階段，其溫度為105 1至110 °C。另外，螺桿轉(zhuǎn)速例如是40 rpm至50 rpm。換言之，上述熱擠壓制程例如是在加熱第二混合物的同時，擠壓第二混合物以使其形成長條狀的發(fā)泡化材料。然而，本發(fā)明并不限定發(fā)泡化材料的形狀。接著，可以選擇性地進行一切割程序，以將長條狀的發(fā)泡化材料110切割成多個發(fā)泡化顆粒。而且，本發(fā)明不限定發(fā)泡化顆粒的形狀。換言之，發(fā)泡化材料110可以是具有任意形狀的顆粒。接著，可以選擇性地進行一低溫固化程序，以固定發(fā)泡化材料的形狀。此處，固化的溫度例如是_20°C。再來，進行步驟S108，S卩，進行一涂布程序，以使一膠體溶液包覆發(fā)泡化材料110的表面。其中，進行涂布程序的步驟包括首先，將一膠體粉末與一 25°C至30°C的液體均勻混合后，再緩慢攪拌并進行一加熱溶解程序而形成一膠體溶液，其中膠體粉末的含量為1.5 wt%至51 wt%。此處，液體例如是水，而加熱溶解程序時的溫度例如是介于60°C至80°C。在本實施例中，膠體例如是天然生物膠體或化學(xué)合成膠體。天然生物膠體例如是瓊脂(agar)、三仙膠(xanthan gum)、蟲膠(shellac)、關(guān)華豆膠(guar gum)、Y _聚麩胺酸(Gamma-polyglutamic Acid)、果膠(pectin)或海藻酸鈉(Sodium alginate)。另外，化學(xué)合成膠體例如是聚乳酸-甘醇酸(poly (lactic-co-glycolic acid), PLGA)等合成水膠。在本實施例中，膠體溶液是由膠體粉末以及液體所組成。然而，本發(fā)明不限于此。在另一實施例中，為了有助于將發(fā)泡化材料110中的養(yǎng)分130釋放，可進一步將養(yǎng)分130加入上述已加熱溶解后之混合后的膠體粉末與液體中。此時，分布于發(fā)泡化材料110的養(yǎng)分130含量例如是大于分布于膠體溶液的養(yǎng)分130含量。然后，將膠體溶液涂布于已固化之發(fā)泡化材料110的表面。舉例而言，可以將已固化發(fā)泡化材料110投入膠體溶液中，再將表面已覆蓋膠體溶液之發(fā)泡化材料取出。在進行涂布程序之后，可再選擇性地對已包覆膠體溶液的發(fā)泡化材料110進行一低溫固化程序，而使膠體溶液形成固化態(tài)的膠體層120而包覆其內(nèi)之發(fā)泡化材料110。至此，即可完成本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物100的制造。承上述，本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物100的制造方法簡單，因此具有易于加工量產(chǎn)且制造成本低的優(yōu)點。在結(jié)構(gòu)上，請再參考圖2，本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物100包括一發(fā)泡化材料110、一膠體層120 —物理發(fā)泡劑以及一養(yǎng)分130，其中膠體層120包覆發(fā)泡化材料110之表面。發(fā)泡化材料110具有多個孔隙110P。養(yǎng)分130分布于發(fā)泡化材料110中。有關(guān)發(fā)泡化材料110的成分請參考前述實施例，于此不再重復(fù)敘述。 當(dāng)將懸浮型養(yǎng)分組成物100放置于水中時，水可滲透進入懸浮型養(yǎng)分組成物100，而懸浮型養(yǎng)分組成物100中的養(yǎng)分130則會因為濃度梯度的影響而由懸浮型養(yǎng)分組成物100慢慢擴散到水中。舉例而言，養(yǎng)分130由發(fā)泡化材料110經(jīng)過膠體層120而擴散到水中。此時，透過懸浮型養(yǎng)分組成物100中養(yǎng)分130的含量多寡，可以控制養(yǎng)分130釋出于水中的速率。如此一來，本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物100可將養(yǎng)分130緩慢且均勻地釋放于水中。在本實施例中，懸浮型養(yǎng)分組成物100的密度小于等于I g/cm3。較佳地是，懸浮型養(yǎng)分組成物100的密度例如小于I g/cm3。據(jù)此，懸浮型養(yǎng)分組成物100可懸浮于水面上，此時，養(yǎng)分130可以均勻地擴散到水中，以使水中的養(yǎng)分130濃度一致。此外，當(dāng)懸浮型養(yǎng)分組成物100中的養(yǎng)分130的濃度與水中的養(yǎng)分130濃度實質(zhì)上相同時，懸浮型養(yǎng)分組成物100中的養(yǎng)分130將不再釋出于水中。此時，由于懸浮型養(yǎng)分組成物100中的發(fā)泡化材料110是由生物可分解的材料組成，因此可以將懸浮型養(yǎng)分組成物100直接掩埋于耕地中，藉由土壤中的微生物將其分解。如此一來，不僅不易造成環(huán)境污染，更可以增加耕地的地力。另外，在其它實施例中，養(yǎng)分130也可以同時分布于發(fā)泡化材料110以及膠體層120中，如圖3所不。在此實施例中，分布于發(fā)泡化材料110的養(yǎng)分130含量大于分布于膠體層120的養(yǎng)分130含量。當(dāng)懸浮型養(yǎng)分組成物IOOa被放置于水中時，膠體層120中的養(yǎng)分130會比發(fā)泡化材料110中的養(yǎng)分130較快擴散到水中，以進一步縮短養(yǎng)分130釋出于水中的時間。具體而言，本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物IOOa在不使用馬達(dá)循環(huán)養(yǎng)液的前提下，就可以使養(yǎng)分130均勻擴散于養(yǎng)液中?；?，使用本實施例之懸浮型養(yǎng)分組成物IOOa可具有節(jié)省電能并且降低耕種成本的優(yōu)點。綜上所述，本發(fā)明之懸浮型養(yǎng)分組成物透過膠體層包覆發(fā)泡化材料，以使發(fā)泡化材料中的養(yǎng)分可緩慢釋放于水中，以控制水中養(yǎng)分濃度以及養(yǎng)分釋出速率。另外，本發(fā)明之懸浮型養(yǎng)分組成物可懸浮于水面上，因此當(dāng)養(yǎng)分?jǐn)U散至水中時，養(yǎng)分由上而下且均勻地擴散至水中時，以使植物能夠持續(xù)吸收到養(yǎng)分。此外，本發(fā)明之懸浮型養(yǎng)分組成物的成分為生物可分解性，因此使用后可以直接掩埋于土地中以減少環(huán)境污染。再者，本發(fā)明之懸浮型養(yǎng)分組成物的制造方法具有制造成本低且易于加工量產(chǎn)的特性。
雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，故本發(fā)明之保護范圍當(dāng)視后附之申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。 ·
權(quán)利要求
1.一種懸浮型養(yǎng)分組成物，其特征在于所述的懸浮型養(yǎng)分組成物包括發(fā)泡化材料、膠體層和養(yǎng)分； 所述的發(fā)泡化材料，包括淀粉、生物可分解聚酯以及可塑劑，該發(fā)泡化材料具有多個孔隙，這些孔隙是由物理發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣泡所形成，以該發(fā)泡化材料的總重量計，淀粉的含量為65 ￥七％至75 wt%，生物可分解聚酯的含量為15 ￥七％至25 wt%，可塑劑的含量為8 wt%至13 wt%，物理發(fā)泡劑的含量為O. 5 ￥丨％至5 wt% ； 所述的膠體層包覆在發(fā)泡化材料的表面； 所述的養(yǎng)分分布于發(fā)泡化材料中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸浮型養(yǎng)分組成物，其特征在于所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的密度小于I g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸浮型養(yǎng)分組成物，其特征在于所述的養(yǎng)分分布于膠體層中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的懸浮型養(yǎng)分組成物，其特征在于其中分布于發(fā)泡化材料的養(yǎng)分的含量大于分布于膠體層的養(yǎng)分的含量。
5.一種如權(quán)利要求1所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括 (1)將淀粉、生物可分解聚酯、可塑劑以及物理發(fā)泡劑混合以形成第一混合物； (2)將養(yǎng)分加入第一混合物中以形成第二混合物； (3)將第二混合物進行熱壓，使物理發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡，而形成具有多個孔隙的發(fā)泡化材料； (4)進行涂布程序，以使膠體溶液包覆在發(fā)泡化材料的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括 在進行涂布程序之前，對發(fā)泡化材料進行低溫固化程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括 在進行涂布程序之后，對已包覆膠體溶液的發(fā)泡化材料進行低溫固化程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括膠體溶液的制備，其步驟包括 將膠體粉末與液體混合并加熱溶解，形成膠體溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于所述的膠體溶液的制備方法包括 將養(yǎng)分加入已加熱溶解后的膠體粉末與液體中，形成膠體溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的懸浮型養(yǎng)分組成物的制備方法，其特征在于以膠體溶液的總重量計，膠體粉末的含量為1. 5被％至51 wt%0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種懸浮型養(yǎng)分組成物及其制備方法，所述的懸浮型養(yǎng)分組成物包括發(fā)泡化材料、膠體層和養(yǎng)分；所述的發(fā)泡化材料，包括淀粉、生物可分解聚酯以及可塑劑，該發(fā)泡化材料具有多個孔隙，這些孔隙是由物理發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣泡所形成，以該發(fā)泡化材料的總重量計，淀粉的含量為65wt%至75wt%，生物可分解聚酯的含量為15wt%至25wt%，可塑劑的含量為8wt%至13wt%，物理發(fā)泡劑的含量為0.5wt%至5wt%；所述的膠體層包覆在發(fā)泡化材料的表面；所述的養(yǎng)分分布于發(fā)泡化材料中。該懸浮型養(yǎng)分組成物可透過懸浮于水面上釋出養(yǎng)分以增加養(yǎng)分于水中之整體均勻性，可以節(jié)省電能；制備方法簡單，可推廣應(yīng)用，具備顯著的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號C05G3/00GK103011947SQ20121044021
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者郭洲獎, 葉佐炫, 張哲維 申請人:華映光電股份有限公司, 中華映管股份有限公司