百年AFEPASA提供低温下生物农药微囊化技术

作者：AFEPASA研发与实验室主管Daniel García-Seco

生物防治市场正在以13%的复合年增长率发展，预计将从2022年的55亿美元增长到2029年的150亿美元。这一增长有几个因素助推。第一个是新生物农药投资回报率(ROI)的提高促使农民转变了观念。几年前，使用生物农药的农民只有有机种植者，但如今整个行业(有机和常规农民)都意识到使用生物农药的益处。目前70%以上的生物农药被常规种植者使用。大多数农民将常规产品与新生物农药结合使用，提高了农场的可持续性。这种观念上的改变促进了生物农药的使用。这些农药通常更具预防性而非治疗性。也就是说，农民不再等待害虫或病害出现在作物上才使用化学品，这降低了施用成本。此外，生物农药通常具有多种作用方式，这也降低了抗性风险。由于生物农药的再进入间隔期更短，农民工作更具灵活性，这也是一个正面因素。推动这一市场增长的其他原因还包括：生物农药无残留，可生物降解，碳足迹更低。最后，生物农药配方科学知识的扩大使得市场上出现更多改进的生物农药。Hernandez Tenorio等人(2022)最近的一项研究表明，与生物农药配方相关的发表数量在过去十年(2011 - 2021年)显著增加了71.24%。

但是该行业也面临棘手的问题，会影响这一预期增长。该行业面临的两大难题在于法规和配方。欧洲的法规是世界上最严格的。欧洲″从农场到餐桌″战略的首要目标是将化学农药的使用和风险减少50%。这非常重要，但我们必须为农民提供对抗病虫害的产品。如果欧盟想实现这一目标，放宽生物农药的登记门槛至关重要，但目前并未这样做。事实上，在欧盟登记生物农药平均需要8年时间(美国、巴西、哥伦比亚等国家需2年)，并花费超过100-200万欧元。

在公司想进入市场时面临的另一大问题是配方。通常他们有非常好的活性成分，但配方并未优化，因此价格、稳定性、有效性、物理性质(粉尘、分散性、润湿性)和保质期都无法满足市场需求。因此，有大量中小企业投入了8年时间，花费超过100万欧元在欧盟登记，但由于配方未能满足农民需求而失败。在为新生物农药启动登记程序之前，开发最佳配方至关重要。

改善生物农药配方最重要的策略之一是对活性成分进行微囊化。经过微囊化，活性成分可以避免受到储存条件的影响，延长微生物或化合物的保质期，并提高其有效性。

微囊化的最新方法之一是通过流化床。流化床技术是在低温下利用固体和液体原料封装活性物质，生产颗粒所用的理想技术。

低温下在流化床上封装喷洒的敏感活性成分

实例：低温下利用流化床将含硫生物农药制成颗粒 (AZUMO MG)

该过程包括在微粒床上流通过气体或液体使固体颗粒处于悬浮状态。主要步骤是：准备种子，流体化，造粒，生产测试和出货。

为什么流化床技术是封装活性成分或微生物的最佳解决方案? 流化床技术可通过3种方式应对其他技术中存在问题的。首先，封装和造粒的温度是市场上最低的。我们可以在40-50°C下造粒，这对耐受温度在60°C以上的热敏物质非常有用。其次，最终产品是无尘颗粒，可安全施用。最后，这种技术的多功能性是其最重要的优点之一。接下来，我将解释我们开发各种不同来源(微生物、化学产品、植物提取物、海藻等)颗粒剂的各种可能性。利用核心和多层物质封装，单层封装，聚凝等均可行。

我们为何选择通过造粒进行封装而非其他技术?水溶性颗粒(WG)与粉剂相比具有几个优点：它们不产生粉尘，具有良好的自由流动性，更易于施用和运输，操作危险较小。与液体或浓缩悬浮剂(SC)相比，水溶性颗粒也具有一些优点。颗粒重量和体积更小，无沉淀，保质期更长，运输更容易且成本更低。

我们可以将流化床技术的微囊化分为4种主要类型：喷雾聚凝、喷雾造粒、喷雾微囊化和喷雾包衣。

第一种技术是聚凝，其中粉末利用粘结剂液滴和液桥进行喷撒。颗粒在干燥过程中相互链接，形成具有覆盆子结构的最终颗粒。这种技术具有几个优点，其颗粒的多孔性使它们具有很好的，像水溶性颗粒那样的分散性，但对活性成分的保护较小。

第二种技术是喷雾造粒，其颗粒结构均匀，类似洋葱结构。这对于溶液、乳液和悬浮液非常有用，以便更好保护活性成分。在这种技术中，化合物被喷撒出并经过几轮固化，直到颗粒达到特定大小。

第三种技术是通过多层颗粒进行封装，具有几个优点。这种无尘颗粒为球形，具备优异的自由流动性、施用性、分散性和溶解性。此外，一些化合物的吸湿性也可以降低。较窄的粒度分配对一些应用而言也是一个优点。

第四种更复杂的技术是微囊化，其中活性成分喷洒在具有封装材料的矩阵中。在此封装过程中，活性成分与保护材料一起封装，形成受保护的最终颗粒。

最后一种技术是包衣封装。在这种两步法中，活性成分被喷撒到颗粒中形成核心。在此步骤之后，颗粒被保护性涂层包衣，发挥出色的保护功效。

目前市场上已经有几个我们成功开发的流化床技术造粒和封装实例。一个重要例子是AZUMO MG，含80%的硫元素，在欧洲登记并获有ECOCERT有机认证。我们也有不同活性成分的封装配方，如微生物、氨基酸、植物提取物或海藻。

AFEPASA研发部专门从事生物农药、生物刺激剂和肥料的微囊化。我们是世界上少数几家拥有实验室设备、试验车间和工业车间的公司。工业流化床干燥设施的年产能为8,000吨。因此，我们常帮助各类公司开展从纯活性物质到扩大和代工生产的项目。我们还与跨国公司、中小企业、研究中心和高校开展合作。

AFEPASA拥有130年的历史，是一家专门从事农用化学品开发和生产的家族企业。我们的产品销往80多个国家，其中80%用作杀菌剂，也供应肥料和生物刺激剂产品。随着时间的推移，公司制定战略规划，研发新型农业解决方案，并将产品出口到欧洲、非洲和亚洲80多个国家，AFEPASA由此进行了转型和现代化发展。公司在短短10年内员工数量得到翻倍，并对一流设施进行多项投资。得益于对品质工程和工作流的投入，公司获得了ISO 14001、90001、 45001和EMAS认证，并在2022年获得ECOVADIS 颁发的可持续性银牌奖。

公司新工厂根据可持续发展理念建造。这座生产设施占地超过3公顷，其中1.7万平方米安置一流工业设备，可进行最复杂的工艺控制，施用最先进的微粉化，升华，造粒和混合技术。其产能每年超过5万吨，遵循最严格的质量控制和环境要求。

流程图显示了AFEPASA设施中生物农药微囊化的开发和生产扩大

AFEPASA位于西班牙塔拉戈纳的设施

值得强调的是，在我们这样复杂的生产体系中，质量控制至关重要。在AFEPASA，我们有一个质量控制实验室，工厂生产的所有样品会经过十多个参数的分析，以确保产品品质无暇。

总之，本文强调最重要的几点是：

• 封装不仅仅是干燥，它赋予配方巨大的附加值。

• 流化床技术封装或是活性化合物商业化的最佳解决方案。

• 它是热敏物质最适用的技术。

• 它是避免粉尘，节省运输成本非常好的解决方案。

• AFEPASA是您研究，开发和代工生产新生物农药的理想合作伙伴。

英文原文发表在《2023 Biologicals Special》杂志上。

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