Формуляції засобів захисту рослин (препаративна форма)
Наука про технологію формуляції передбачає механізм включення діючої речовини в кінцевий продукт, є найбільш практичним для користувача і який гарантує, що невелика кількість буде рівномірно розподілена на великій оброблюваній області. Важливим моментом є спосіб внесення пестициду: обприскування, полив, розкидання, обробка насіння. У цій статті розглянуто різні фактори, які слід враховувати при розробці правильної формуляції для конкретної речовини, що діє. Також будуть представлені типи формуляцій, розроблені для препаратів, які найчастіше застосовують. Вибір формуляції визначають типу використання, культурою, які будуть обробляти, методами вирощування, які поширені у регіоні, та будь-якими специфічними вимогами користувача. Однак широкий спектр розроблених формуляцій залежить від фізико-хімічних властивостей речовин, що діють. Серед них найбільш важливими факторами є температура плавлення, розчинність та хімічна стабільність. Іншим визначником є те, що діюча речовина виявляє системний перерозподіл або тільки контактну дію. Особливо важливим аспектом успішної формуляції є те, що вона має бути спрямована на оптимізацію таких факторів, як зміст, проникнення, швидкість дії, завдяки якій активна речовина встигає повною мірою проявити свою дію навіть перед очікуваним дощем. Розробка формуляції також складається з тестування таких критеріїв, як сумісність із культурою, екологічний вплив та токсичність. Крім того, важливо, щоб продукт після продажу залишався стабільним, зберігаючи свою активність протягом принаймні двох років у різних умовах зберігання. Вирішення цих проблем можливе за наявності вибору різних типів рецептур: EC, EW, SL, SC, WG, а нещодавно і CS, SE та OD. Існують спеціальні продукти, наприклад, для використання в садах, гранули проти равликів та кілька інших типів формуляцій. Розчин, емульсія, суспензія чи гранули. Одним з найважливіших критеріїв для користувача в полі є те, що продукт захисту рослин повинен зберігати стабільність після приготування робочого розчину. Це справжня проблема для рецептурних технологів, оскільки дуже мало продуктів повністю розчиняються у воді.
Тому багато формуляцій випускають у вигляді концентрованих емульсій або суспензій, які вже готові до застосування. Інші формуляції виготовляють як органічні розчинники або гранули, утворюють емульсію або суспензію лише після розведення водою в оприскувачі. Емульсії містять діючу речовину, розчинену у тонко розподілених краплях олії, а суспензії - у вигляді тонко розподілених твердих частинок.
Концентрати емульсій (EC)
Концентрат емульсій тривалий час був і залишається найважливішим типом формуляції застосування засобів захисту рослин на злакових культурах. Фермери купують рідкий продукт, що містить компоненти формуляції як гомогенного розчину. Емульсія утворюється лише після розведення його водою. Це може бути, наприклад, мікроемульсія (з розміром частинок від 0,01 до 0,1 мкм). Крім легкого блакитного відливу, що є результатом дисперсії світла (так званий ефект Тіндаля), мікроемульсія видається прозорим розчином, оскільки окремі краплі не можна побачити неозброєним оком. Однак більшість формуляцій EC - це макроемульсії з розміром частинок від 0,1 до 10 мкм після розведення водою. Оскільки великі краплі відбивають світло. Макроемульсії виглядають як типові молочно-білі суміші для обприскування. Розробка формуляції EC починається з пошуку відповідного розчинника або суміші розчинників, який відповідає наступним критеріям: він повинен бути токсикологічно та екотоксикологічно безпечним та мати низьку горючість. Залежно від потреб, які повинні задовольняти формуляцію та діючу речовину, продукт може містити інші речовини, наприклад, компоненти для оптимізації розподілу діючої речовини поверхнею або для кращого проникнення її в рослину. Нарешті, слід правильно вибрати емульгатор, так щоб емульсія залишалася достатньо стабільною для застосування обприскуванням після приготування робочого розчину. Після приготування емульсія повинна залишатися стабільною протягом 24 годин без утворення значної кількості осаду у вигляді олії, крему або твердих частинок. Дуже важливо також уникнути кристалізації активної речовини в робочому розчині, оскільки це може призвести до засмічення форсунок обприскувача або фільтру насоса при внесенні. Ступінь кристалізації, вважався прийнятним раніше, більше відповідає вимогам сучасних рецептур EC. З одного боку, вимоги, які висувають користувачі, різко зросли, а з іншого - сучасне обладнання для внесення та методи застосування вимагають емульсії високої якості, щоб захист рослин рівномірно розподілявся оброблюваним полем. Крім того, критерії якості для реєстрації нових продуктів стали суттєво суворішими. Формуляції всіх типів повинні пройти випробування на змішування з іншими пестицидами, добривами та добавками, оскільки такі суміші повинні зберігати свою біологічну активність та сумісність із культурами. Кожна окрема формуляція як така є тонко налаштованої «системою». Змішування робочого розчину викликає несприятливу взаємодію між пасивними інгредієнтами, що містяться у різних формуляціях. У гіршому випадку утворення гелю, осаду або коагуляція може зробити робочий розчин непридатним для застосування. Обмеження використання сумішей, які не були повністю випробувані та схвалені, є відповідальністю користувачів.
Розчинні рідини (SL)
Розчинні у воді рідкі концентрати (розчинні рідини), подібно до EC і EW, що містять діючу речовину в розчиненому вигляді. Відмінність SL від EC і EW є такою, що кожен компонент формуляції розчинний у воді, тому вони завжди є прозорими розчинами. Це означає, що формуляції SL можуть розробляти тільки діючих речовин, досить розчинних у воді. Їх, зазвичай, рекомендують менший обсяг робочого розчину. Однак, локальна концентрація продукту може викликати кристалізацію, якщо робочий розчин не буде перемішаний.
Емульсії у воді (EW)
Формуляція EW є емульсією у воді. Емульсія може містити рідку або розчинену в розчиннику активну речовину. Це означає, що порівняно з формуляцією, EC на рослини потрапляє значно менша кількість розчинників. Продукт вже є готовою емульсією, що надходить у продаж, і його лише розводять у робочому розчині. Перевагою EW є менша тенденція до утворення кристалів у робочому розчині. EW також можуть мати форму мікро або макроемульсії. Однак, формуляції EW не мають широкого поширення, оскільки небагато діючих речовин є рідинами або мають відповідні властивості розчинності.
Концентрати суспензій (SC)
У формуляції SC речовина, що діє, представлена в твердій формі і тонко розподілена в частках розміром від 1 до 4 мкм. Диспергуючі агенти, які додаються до робочого розчину на водній основі, завдяки взаємному відштовхуванню, запобігають утворенню осаду та утримують частинки у вигляді суспензії навіть при поєднанні з іншими речовинами. Одним з їхніх недоліків є складність повного спорожнення упаковки через високу в'язкість продукту. Те, що діюча речовина міститься в кристалічній формі, також робить її біодоступність нижче порівняно з формуляцією EC, EW та SL. Тому SC підходять найкраще, коли метою є забезпечення більшої міри контактної дії.
Гранули для приготування водної дисперсії (WG)
Для нерозчинних активних речовин, перевага надається формуляції у вигляді змочуваних порошків (WP), проте вони схильні до пиловтворення і є складними для дозування. В даний час ці проблеми вирішують шляхом вибору гранул для виготовлення водної дисперсії. Вони практично не утворюють пилу і дозволяють додавати до продукту велику кількість діючої речовини, тому WG особливо придатні для активних речовин, які слід вносити значними дозами. Незважаючи на те, що собівартість виробництва є відносно високою, вартість обробки на гектар вдається підтримувати на досить низькому рівні. WG зазвичай показують хорошу сумісність із культурами, тому їх застосовують на більш чутливих культурах, таких як виноград.
Капсульні суспензії (CS)
Капсульні суспензії є найкращим вибором, коли діюча речовина має проблеми зі стабільністю або повинна виділятися в довкілля контрольованим чином. Активна речовина може міститися у капсулі у вигляді розчину або дисперсії у рідкій фазі. Внутрішньою фазою капсули зазвичай є розчинник. Продукт є капсулами, а робочий розчин - суспензію. CS виготовляють з емульсії, що вже містить діючу речовину. Іншим компонентом є стінка капсули, характеристики якої визначають кінетику вивільнення формуляції CS.
Суспоємульсії (SE)
Суспоемульсія є комбінацією формуляцій типів SC і EW. Дисперсійна фаза складається з води, де тонко розподілені як тверді частинки, так і краплі емульсії. Цей тип формуляції особливо підходить, коли необхідно змішати дві діючі речовини з різними профілями розчинності або температурою плавлення. Емульсійна фаза може містити також добавки, що посилюють системну дію речовини.
Олійні дисперсії (OD)
Багато (нових) системно діючих речовин не можуть бути включені у формуляції EC через їх особливі властивості. Оскільки оптимальна активність цих речовин залежить від їхнього проникнення в рослину, потрібні альтернативи, в яких діюча речовина представлена у твердій формі. Відділ рецептурних технологій компанії Bayer CropScience розробив різні формуляції, серед яких олійні дисперсії (OD), які допомагають досягти необхідних рівнів біологічної активності та сумісності з культурами. В OD тверда речовина міститься у вигляді суспензії в маслі. Олія також служить носієм для добавок та/або антидотом. Розведення OD у воді може давати різноманітні робочі розчини, якщо сама діюча речовина розчинна у воді (як багато гербіцидів), виходить емульсія; якщо діюча речовина має низьку розчинність у воді (як багато інсектицидів), виходить суспоемульсія. Перспективи в контексті попиту на сучасні засоби захисту рослин постійно зростають, завжди буде потреба в нових, оптимізованих, типах формуляції і, звичайно, в нових концепціях.