(57)【要約】【課題】高含水率の有機性廃棄物を大鋸屑やもみ殻等の水分調整用副資材を用いずに好気性高温菌により発酵乾燥させて、乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥等の高カロリー発酵物を製造する技術を提供する。【解決手段】好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物を好気条件下で発酵を行う工程と、該発酵中に、該発酵乾燥槽に温風を通気して酸素を供給する工程と、該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を終了し、発酵乾燥物を得る工程と、を有する、高カロリー発酵物の製造方法により解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、
ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物を好気条件下で発酵を行う工程と、
該発酵中に、該発酵乾燥槽に温風を通気して酸素と熱を供給する工程と、
該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、
該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、
該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を終了し、発酵乾燥物を得る工程とを有する、
高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項２】
さらに、前記発酵乾燥物に温風を通気し、前記発酵乾燥物中の含水率をさらに低下させることにより発酵を停止する工程を有する、請求項１に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記発酵乾燥槽に食用油を添加する工程を有する、請求項１又は２に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項４】
前記食用油が廃食用油である、請求項３に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記発酵乾燥物に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油からなる群から選択された少なくとも１種類の鉱物系油を添加する工程を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項６】
前記鉱物系油が廃鉱物系油である、請求項５に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項７】
前記発酵乾燥槽に通気される温風が、ボイラ又は焼却炉の排ガスを空気希釈したものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項８】
前記有機性廃棄物が、食品系廃棄物、農産廃棄物、畜産廃棄物、水産廃棄物、排水処理汚泥、し尿からなる群から選択された少なくとも１種類である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項９】
前記有機性廃棄物の発酵開始時の水分が３０〜６０重量％である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１０】
前記好気性高温菌が、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌、サーマス（Ｔｈｅｒｍｕｓ）属細菌、アクチノマイセテス（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）属放線菌からなる群から選択された少なくとも１種類を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１１】
前記発酵温度が、６０〜８０℃である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１２】
前記発酵乾燥物の一部を、次の発酵工程の種菌および水分調整材として使用する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高カロリー発酵物の製造方法に関し、殊に、有機性廃棄物から微生物的処理により乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥等の高カロリー発酵物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品製造残渣（焼酎粕、ビール粕、オカラ等）、生ごみ、汚泥、家畜糞尿その他の有機性廃棄物から飼料、燃料又は堆肥を製造する方法として、乾燥方式、発酵方式、発酵乾燥方式が知られている。【０００３】
乾燥方式には通気バンド乾燥、キルン乾燥、気流乾燥、油温減圧乾燥、など多くの処理方式がある。発酵方式には好気性発酵、乳酸発酵、メタン発酵などの処理方式がある。【０００４】
発酵乾燥方式には、例えば、特許第３９１３５２４号公報のように、有機系廃棄物を微生物で処理した戻し材と処理すべき有機系廃棄物の生素材とを攪拌・混合し、好気性高温代謝型の微生物により発酵させ、排気されたガスの一部を脱臭処理した後、大気に放出し、ガスの残部を導入された大気とともに発酵槽に送り込むセミクローズド方式の送排気循環によって有機系廃棄物を発酵処理するコンポストの製造方法がある（特許文献１）。【０００５】
また特許第３７５３６２７号公報に示されるように、麹菌と油脂を添加して発酵乾燥を促進させる方法がある（特許文献２）。また、米ぬかを添加して水分調整する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１３５２４号公報
【特許文献２】特許第３７５３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱風等を用いた物理的な乾燥方式では有機物の減少はなく、かつ短時間で乾燥が終了するが、有機性廃棄物の多くは含水率が高く、そのままでは乾燥に適した分散性を発現していないものが多い。そのため、これらを乾燥する場合は必要な分散性を得るための前処理（例えば造粒成形、高速撹拌による破砕）が必要であったり、水分を蒸散させるのに多くの外部熱源を必要とし、ランニングコストが高いという欠点があった。【０００８】
従来の好気性発酵方式は堆肥化（コンポスト化）に多く用いられているが、大鋸屑（オガクズ）、籾殻（もみがら）等、通気性の確保や水分調整用の副資材を混合している。しかしこれらはそのままでは家畜が消化できない成分を多く含むため、飼料としての価値を著しく低減するという問題があった。米ぬかを用いる場合は飼料原料としては適当であるが、地域によっては入手難という問題があった。【０００９】
乳酸発酵方式による飼料化は水分を低減することはできないので、水分を多く含んだ製品となり運送コストが高い。また、メタン発酵では発酵によりメタンガスが得られるが、残渣の処理に多くの費用を要する。そもそも発酵方式では原料の水分を短時間で蒸発させることができず、２０日から３０日間必要であり装置が大きくなるという問題があった。【００１０】
発酵方式はアンモニアを主とする悪臭が強く排出され、また乾燥方式では原料が持つ悪臭やアルデヒド系の悪臭が出ることもあり悪臭除去のための設備費、ランニングコストが高いという欠点があった。【００１１】
発酵方式では終了時の含水率が３０重量％から６０重量％程度あるため、発酵終了物の腐敗や変敗が生じ、長期間の保存ができないという欠点があった。蒸発した水分を凝縮させる方式は排水や排水処理が必要になる。また凝縮時に冷却するため熱を奪われて全体の熱効率が低下してしまう。【００１２】
発酵方式では分解により有機物が減少するので堆肥化には好適であるが、飼料化、燃料化には適さないという問題があった。特に生ごみや食品製造残渣は易分解性の有機物が多く短時間で多くの有機物が分解するので飼料としては栄養価が、燃料としては発熱量が低下する割合も大きい。【００１３】
従来の発酵乾燥方式では、コンポスト化を実施するためには作物への有害作用を低減させるために有機物を分解促進させることが重要であるが、一方で有機物量が減少することで低カロリー発酵物となり、栄養価値や燃料価値の低いものになる。【００１４】
生ごみ処理機に多く用いられている撹拌による従来の酸素供給式では、有機性廃棄物の減容は可能であっても、酸素供給能力が低いため、廃食用油などの高酸素消費物は処理ができない。【００１５】
したがって、本発明はこれら従来方式の欠点を解消し、高含水率の有機性廃棄物を、大鋸屑や籾殻等の水分調整用副資材を用いずに好気性高温菌により発酵乾燥させて、乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥への利用に適した高カロリー発酵物を製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは上記課題を解決するため、以下の技術を提供する。すなわち、好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、好気条件下で発酵を行う工程と、該発酵中に、該発酵乾燥槽に温風を通気して酸素と熱を供給する工程と、該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を停止し発酵乾燥物を得る工程と、を有する、高カロリー発酵物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高カロリー発酵物の製造方法によれば、発酵と通気乾燥を同時に行い、完全に発酵して有機物量が大幅に減少する前に発酵を停止するため、高カロリーの乾燥発酵物を得ることができる。【００１８】
また、水分含量の高い有機性廃棄物であっても、大鋸屑や籾殻等の水分調整用の副資材の添加が不要であり、油などの高酸素消費物であっても処理が可能である。【００１９】
また、短期間で発酵・乾燥を行うため装置費が低廉である。有機物の分解熱を一部使い外部熱源量を減らすことができるのでランニングコストが低い。乾燥による減量と保存可能なことから大型車両でまとめて運搬でき輸送コストを抑えることができる。発酵乾燥に伴う廃液の発生がなく悪臭も少ない。【００２０】
また、好気性高温菌の適正温度領域で発酵・乾燥を行うため、病原菌や病害虫が死滅し、雑草種子の発芽能も消失するため、安全な製品とすることができる。【００２１】
また、通常、高カロリー発酵物はそのままでは施肥できないが、加水して積み置けば自然発酵により熟成するのでコンポスト化も容易である。【００２２】
また、本発明を用いれば、し尿も高カロリー乾燥発酵物に変換できるので、災害用、緊急時用、イベント用の臨時的なトイレおよび山岳地のトイレ、排水制限地区でのトイレに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法を示すブロックフロー図である。
【図２】図１のブロックフロー図に、送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態である、好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法について詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態において、「高カロリー発酵物」とは、有機物又は有機性廃棄物を不完全発酵して得られる発酵物をいい、完全発酵した発酵物と比較して有機物含有量が高いものをいう。したがって、本実施形態の高カロリー発酵物は、例えば、乾燥飼料、燃料、一次発酵堆肥等の用途に適している。
【００２６】
本実施形態において「有機性廃棄物」とは、産業廃棄物および都市ゴミを問わず微生物により分解されうる有機物を主体とする廃棄物であって、食品残渣、焼酎粕、ビール粕、オカラ、ジュース搾りかす、醤油粕などの食品系廃棄物；廃棄農産物、廃糖蜜などの農産廃棄物；家畜の敷き藁、動物の糞尿、動物の屍体などの畜産廃棄物；魚の内蔵、頭部、骨、鰭、斃死魚、エビカニなど甲殻類の殻などの水産廃棄物、排水処理汚泥、し尿等を含む。
【００２７】
なお、本実施形態において「一次発酵堆肥」とは、完熟した発酵堆肥と比較して有機物の分解率が低く、完熟していない堆肥をいう。そのまま施肥すると有機物が急激に分解されるために、発熱や酸素不足により作物等に障害が出ることがある。
【００２８】
図１は本実施形態の乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥の製造方法を示すブロックフロー図である。
【００２９】
発酵乾燥槽はほぼ密閉可能な構造になっており、通気口と排気口によって発酵乾燥槽内部に通気ができるようになっている。また、通気循環手段を有しており、発酵乾燥槽下部には空気の散気手段を備えている。通気循環手段には不足熱量を供給するための循環空気の加熱手段を有する。なお、発酵乾燥槽は全体が断熱構造を有していることが好ましい。
【００３０】
前記通気循環手段としては、例えば、送風ファン、通気循環配管、流量調整弁等を挙げることができる。前記散気手段としては、例えば、多孔管、パンチングメタル等を挙げることができる。前記加熱手段としては、例えば、電熱ヒータ、バーナヒータ、熱交換器による加熱、蒸気や温水ジャケットの併用方式などを採用することができる。前記撹拌手段としては、例えば、パドル式、スクリュー式、リボンスクリュー式、スクープ式、ロータリー式、キルン式などの撹拌手段を採用することができる。
【００３１】
有機性廃棄物と好気性高温菌との混合は発酵乾燥槽に投入する前に行っても、発酵乾燥槽に投入した後に行ってもよい。発酵乾燥槽にて、原料となる有機性廃棄物と好気性高温菌を混合する場合は、混合と発酵乾燥終了物を次工程へ移送するための撹拌手段を備えている。但し、撹拌手段の代わりにショベルローダ等を用いて撹拌してもよい。また、発酵終了後の発酵乾燥物の一部を種菌および水分調整材として有機性廃棄物と撹拌混合してもよい。
【００３２】
発酵中は、発酵乾燥槽からの排気の一部を通気循環させ、水分を蒸発させるのに必要なガス量を槽外に排出させるような構成になっている。その際、排出ガスは脱臭装置に導かれ脱臭後大気に放出される。
【００３３】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物に温風通気して発酵による発熱と温風による物理乾燥の併用による作用で発酵乾燥を行う。
【００３４】
ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽とすることで、発酵熱の放散を減少し、臭気の拡散を防ぐことができる。ほぼ密閉化するために、発酵乾燥槽の上部空間をシートで覆蓋した簡易な構造でも良い。この場合シートは断熱構造とすることが熱損失を防止するうえで好ましい。また、発酵乾燥槽の形状は特に限定されることなく、横型、竪型、円形型等各種のものを用いることができる。
【００３５】
有機性廃棄物の発酵開始時の水分は３０〜６０重量％であることが好ましい。有機性廃棄物の発酵開始時の水分を３０〜６０重量％とすることで、発酵基質の分散性および通気性が発現し、かつ通気抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
発酵温度は、好気性高温菌の最適温度を考慮して６０〜８０℃とすることが好ましい。発酵期間中は上記温度を維持するよう加温する。加温の手段は特に限定されることなく、種々の加温手段を利用することができる。
【００３７】
前記発酵乾燥槽は、原料（有機性廃棄物）投入時の混合と製品排出時の移送のために撹拌装置を設けることが好ましい。撹拌装置は横軸または縦軸、その他の各種のものを用いることができる。但し、撹拌装置の代わりにショベルローダ等で撹拌・移送を行うこともできる。
【００３８】
前記好気性高温菌としては、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌、サーマス（Ｔｈｅｒｍｕｓ）属細菌、アクチノマイセテス（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）属放線菌からなる群から選択された少なくとも１種類を含むことが好ましい。これらの好気性高温菌は、自然界、例えばコンポストや土壌に存在しているものを使用することができるが、上記以外の、酵素生産能に優れた特定の種などを優先種として用いることを妨げるものではない。
【００３９】
前記発酵乾燥物の一部を、次の発酵工程の種菌および水分調整材として使用することもできる。前記発酵乾燥物の含水率は１０〜４０重量％程度にまで低下している。そのため、これを次の発酵工程の種菌として、有機性廃棄物とともに発酵乾燥槽に添加して混合すれば、有機性廃棄物の含水率を発酵乾燥に適当な３０〜６０重量％程度に調整することができると共に、発酵乾燥に必要な発酵基質の分散性および通気性が発現する。すなわち、発酵乾燥物と有機性廃棄物を混合することで、例えば大鋸屑など、飼料としての価値を低下させる水分調整用副資材の添加が不要になる。
【００４０】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、発酵中に、発酵乾燥槽に温風を通気して酸素を供給する。
【００４１】
本実施形態において「通気」とは、有機性廃棄物の一部又は全部に酸素が行き渡るように空気（温風を含む）を供給することを言う。例えば、発酵乾燥槽の上下又は左右に通気口と排気口を設け、通気口と排気口の間に有機性廃棄物を投入し、通気口から通気された空気が有機性廃棄物を通り排気口から排気される。撹拌により酸素を供給する方式と異なり、通気により効率よく酸素を供給するため、廃食用油などの酸素を多量に消費する物質も併せて処理できるようになる。
【００４２】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、通気により排出された排気の一部を再び発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する。
【００４３】
本実施形態において「通気循環」とは、上述した通気により排出された排気の一部を前記通気口に導入し、再び通気口から発酵乾燥槽内に供給することを言う。通常、１回の通気では酸素の利用効率は数％程度であり、排気中には多くの未利用酸素が残っている。従って、排気を循環させることで酸素の利用効率を上昇させて、通気空気量（すなわち排気ガス量）を低減させることが可能になる。
【００４４】
悪臭は通気循環により微生物層をより多く通過するため微生物による悪臭低減効果が増し槽外に排出する悪臭濃度が低減する。
【００４５】
排ガスのＣＯ２濃度は０．１％程度から数％あり、これを循環させることで水に溶解し炭酸となる割合が増加する。炭酸はｐＨが低いため、アンモニアの飛散を抑制する効果がある。
【００４６】
発酵乾燥槽では好気性高温菌の働きによる有機物の分解に伴う発生熱と併せ、不足熱量を補うために通気循環ガスを加温することで含水率を１０〜４０重量％、好ましくは３０重量％程度にまで低下させる。３０重量％以下にまで乾燥すると微生物の活性が低下するが死滅することはなく、別途水分を供給すれば再び活性を取り戻す。そのため、含水率を１０〜４０重量％の範囲で調整可能とすることにより、微生物の活性も調節することができる。
【００４７】
排気ガスの温度は６０〜８０℃あり発酵乾燥系の熱損失として主要なものであるが、通気循環により排気ガス量を低減できるので熱損失を減少することができる。
【００４８】
なお、空気を発酵乾燥槽内に供給するための通気循環経路および発酵乾燥槽から排出される空気の排気経路は断熱保温することが好ましい。これにより、通気又は排気に含まれる蒸発した水分の凝縮を防止することができる。また、循環経路から熱が奪われないので全体の熱効率が低下することを防ぐことができる。水蒸気は結露させないので、排水が出ることはなく配水管や排水処理装置が不要である。
【００４９】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、温風を通気すると共に通気により排出された排気を大気中に放出して有機性廃棄物が完全に発酵する前に、発酵乾燥物を得る。
【００５０】
本実施形態の発酵乾燥槽においては、発酵発熱による（生物的な）乾燥の割合とヒータによる熱供給による物理的な乾燥割合は自由に設定することができる。有機性廃棄物の分解率を低くし、物理的な乾燥割合を高く設定することで飼料化、燃料化又は堆肥化に有用な有機物量を高く保持したまま含水率を低減することができる。
【００５１】
すなわち、微生物による有機物の分解率は滞留日数に関係し、発熱量は有機物分解量に比例することから、生物的な乾燥割合を高くするには発酵乾燥槽での滞留日数を大きく設定し有機物の分解量が大きくなるようにする。水分の蒸発に必要な熱量割合の多くが発酵による発熱で供給され、外部から供給する熱量が少なくできランニングコストを低減できる。
【００５２】
一方、物理的な乾燥割合を多くするには蒸発に必要な熱量の多くをヒータで供給する。有機物の分解率は小さくても良いので発酵乾燥槽での滞留時間は短くできる。外部熱源を多く用いるのでランニングコストはその分増加するが栄養分と発熱量を高く保持でき、かつ、発酵乾燥槽をコンパクトにすることができる。ヒータでの供給熱量を増やすことは循環空気量を増やせばよいので極めて容易にできる。
【００５３】
投入量が少ない（軽負荷）ときは滞留時間が長くなって有機物の分解率が上昇してしまうが、ａ．撹拌移送量を多くして滞留時間を減ずる、ｂ．発酵温度を最適温度以上にして微生物活性を一時的に低下させる、ｃ．排気量を多くして乾燥を促進し、槽内物の含水率を低くして微生物活性を低下させる、などにより分解率を低くしたままで乾燥できる。
【００５４】
発酵乾燥槽での処理時間は数時間から１０日間程度である。従来の堆肥化方式では ２０日間以上必要であった。これに対し本実施形態では、通気循環ガス量を増やしヒータ加温の割合を大きくすることで物理的乾燥のウエイトが高くなり処理時間を短くすることができる。一方、発酵による発熱の割合を大きくすれば物理的乾燥のウエイトは低く、処理時間は長くなる（それでも従来法より短い）が、外部からの熱量が低下するので維持管理費用を低くすることができる。
【００５５】
本実施形態においては、さらに、前記発酵乾燥槽に食用油を添加する工程を有することが好ましい。食用油を添加するタイミングは特に限定されることはなく、発酵開始前、発酵中、発酵後のいずれのタイミングでもよい。
【００５６】
本実施形態において「食用油」とは、例えば、植物油として大豆油、菜種油、パーム油、トウモロコシ油、米油、米糟油、紅花油、ゴマ油、綿実油、亜麻仁油、落花生油、ヒマワリ油、マカダミアンナッツ油、カカオ油、ココナッツ油、オリーブ油、小麦油、シソ油、ヤシ油、エゴマ油、椿油、ヘーゼルナッツ油、クルミ油、コプラ油などがあげられ、動物油脂としては牛脂や豚脂、鯨油、魚油等を挙げることができる。
【００５７】
また、食用油は未使用の清浄なものに限らず廃食用油であってもよく、経済面及び社会的要請面の観点からは、廃食用油が好ましい。本実施形態における「廃食用油」とは、レストラン、食品工場、一般家庭等で使用されて廃棄される食用油をいう。食用油ではないが醤油製造時の副産物である醤油油も使用できる。
【００５８】
発酵乾燥物に食用油を含有させることで飼料、燃料としての価値を高めることができる。好気性高温菌の作用による有機物の分解で残存有機物量が少なくなっており、飼料化、燃料化にはその価値を減じている。そのために飼料としての栄養分または燃料としての価値の増大のために食用油を添加することが有用である。
【００５９】
一般に、廃食用油はバイオディーゼル燃料等に変換されて再生利用されるが、専用の処理設備が必要であり変換のための処理費用も発生する。本実施形態では廃食用油を変換することなくそのまま用いるので専用の処理設備が不要であり処理のための費用も発生しない。
【００６０】
通気せずに撹拌の作用で酸素を供給する方法では、酸素不足により食用油の添加は粘性を増加させ、通気性を悪くし発酵不良になりやすい。これに対して本実施形態においては通気循環することにより必要な酸素を供給できるので発酵乾燥を安定して行うことができる。微生物に分解されやすい油中の有機成分は分解発熱して発酵乾燥に寄与し、微生物に分解されにくい油中の有機成分は残存し、飼料、燃料としての価値を増大させる。
【００６１】
なお、保存中の油の酸化を防止するために、発酵乾燥物に抗酸化剤（例えばエトキシキン）を添加したり、窒素封入してもよい。
【００６２】
さらに、前記発酵乾燥槽に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油からなる群から選択された少なくとも１種類の鉱物系油を添加する工程を有することが好ましい。これら鉱物系油を添加するタイミングは特に限定されることはなく、発酵開始前、発酵中、発酵後のいずれのタイミングでもよい。
【００６３】
すなわち、前記発酵乾燥槽に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油等の鉱物系油を添加することで有機性廃棄物を燃料としての価値を高めて再生利用することができる。これらを添加することで微生物に分解されやすい油中の有機成分は分解発熱して発酵乾燥に寄与し、微生物に分解されにくい油中の有機成分は残存し、燃料としての発熱量を増大させることができる。
【００６４】
また、前記鉱物系油は未使用の清浄なものに限らず廃鉱物系油であってもよく、経済面及び社会的要請面の観点からは、廃鉱物系油が好ましい。本実施形態における「廃鉱物系油」とは、劣化灯油、劣化軽油、劣化重油、劣化潤滑油、劣化切削油又は水分や他の不純物が混入した鉱物系油等、廃棄物として処理される鉱物系油をいう。
【００６５】
前記発酵乾燥槽に通気される温風は、ボイラ又は焼却炉の排ガスを空気希釈したものであることが好ましい。
【００６６】
すなわち、不足する熱量の供給源としてボイラ、焼却炉等の排ガスを空気希釈して発酵乾燥槽の通気として用いることができる。
【００６７】
従来方法では排ガスを熱交換して通気に用いていたが、本実施形態においては、空気希釈することで温度を下げ、酸素濃度を上昇させることができるのでそのまま通気に用いることができる。例えば、ボイラの排ガス温度が１５０℃、酸素濃度が５％であるときその一部を取出し、等量の外気で希釈混合すればおおむね温度８５℃、酸素濃度１３％となり通気ガスとして用いることができるため、加温のための電力や油の使用量を低減させることができる。また、この空気は乾燥槽の加温熱源として用いてもよい。
【００６８】
通気循環ガスの処理槽入口温度は１００℃から１２０℃程度以下が好ましい。必要熱量を確保し、かつ、上記温度以下にするには通気循環量を増やすことで容易に対応できる。通気のみで排気を循環しない場合は、ガス量が少ないので原料の水分が高い場合などは必要熱量が多くなり、上記温度を超えた通気温度となるので槽内での付着等により長期間残留した発酵乾燥物が徐々に炭化し、ついには発火して火災の危険も生じる。
【００６９】
加温の方法は、例えば、電熱ヒータや灯油、重油、各種ガスの燃焼による燃焼ガスを直接用いることができる。
【００７０】
さらに、前記発酵乾燥物に温風を通気し、前記発酵乾燥物中の含水率をさらに低下させることにより発酵を停止する工程を有することが好ましい。
【００７１】
すなわち、発酵乾燥処理の後工程として乾燥槽を設け、温風を通気循環させてさらに含水率を低下させて発酵を停止させるものである。通気の方向は乾燥槽内の上から下向き又は下から上向きが用いられる。乾燥槽は発酵乾燥処理槽と一体型として設けても良いし、図１に示すように、発酵乾燥槽とは別に設けてもよい。
【００７２】
乾燥槽を別に設けた場合、発酵乾燥を終えた発酵乾燥物は、図１に示す乾燥槽に移送される。乾燥槽は発酵乾燥槽と同様の通気循環手段を備えており、乾燥槽下部には空気の散気手段を備えている。また、通気循環手段には乾燥熱源を供給するための循環空気の加熱手段を備えており、水分を蒸発させるのに必要なガス量を槽外に排出させる。
【００７３】
発酵乾燥槽と同様、乾燥槽もほぼ密閉可能な構造となっており、内容物を適宜混合して乾燥ムラをなくし、製品として排出するための撹拌手段を有する。乾燥槽は全体が断熱構造を有する。なお、撹拌手段に変えて、ショベルローダ等により発酵乾燥物を搬出してもよい。
【００７４】
具体的には、乾燥槽で発酵乾燥物の水分率を２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下にまで通気乾燥する。これにより、微生物の活動が停止するので、腐敗や変敗が起こりにくく長期保管が可能になる。
【００７５】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法により得られる乾燥飼料、燃料、一次発酵堆肥に共通することは、いずれも高カロリーである点である。そのため、飼料、燃料、堆肥に要求されるそれぞれの特性、すなわち飼料であれば高栄養、燃料であれば高熱量、堆肥であれば中間発酵乾燥物という特性を備えている。
【００７６】
以上、本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法を図１を参照しつつ説明したが、本発明はこれに限定されず、発明の目的を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７７】
図２は図１に送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を示した図である。送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を任意の位置に設置することにより、通気循環における温風の温度、通気循環量を自由に調整することができる。また、排気路に調整弁を設けることにより、排気量も自由に調節することができる。
【００７８】
図３〜図５は本発明の他の実施形態を示すフロー図である。図３に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは空気の流入経路と循環経路とを別に設けた点で異なる。このような設計にすることで、規模の大きなプラントなどの場合に配管経路長を短縮できる場合がある。
【００７９】
図４に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは排気経路に送風機Ｆを設けた点で異なる。このような設計にすることで、発酵乾燥槽の通気抵抗と排気経路に設ける脱臭装置の通気抵抗が異なる時にそれぞれに適した送風機を選定できる。
【００８０】
図５に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは発酵乾燥槽の前工程で混合機を設けた点および発酵乾燥槽の後工程である乾燥槽を設けない点で異なる。発酵乾燥槽の撹拌装置は混合と移送の機能を有するが、前工程で混合機を設けることで発酵乾燥槽の撹拌装置は移送の機能のみがあればよく、規模の大きなプラントなどの場合はそれぞれを最適に設計できるので都合がよい。また乾燥槽を設けない場合は発酵乾燥と乾燥を同一槽で時間を区分することにより行うものである。小規模の装置で実際的である。
【図１】
2012093529.tif 000003
【図２】
2012093529.tif 000004
【図３】
2012093529.tif 000005
【図４】
2012093529.tif 000006
【図５】
2012093529.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月31日(2013.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、
ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物を好気条件下で発酵を行う工程と、
該発酵中に、該発酵乾燥槽に１００〜１２０℃の温風を通気して酸素と熱を供給する工程と、
該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、
該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、
該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を終了し、発酵乾燥物を得る工程とを有する、
高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項２】
さらに、前記発酵乾燥物に温風を通気し、前記発酵乾燥物中の含水率をさらに低下させることにより発酵を停止する工程を有する、請求項１に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記発酵乾燥槽に食用油を添加する工程を有する、請求項１又は２に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項４】
前記食用油が廃食用油である、請求項３に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記発酵乾燥物に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油からなる群から選択された少なくとも１種類の鉱物系油を添加する工程を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項６】
前記鉱物系油が廃鉱物系油である、請求項５に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項７】
前記発酵乾燥槽に通気される温風が、ボイラ又は焼却炉の排ガスを空気希釈したものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項８】
前記有機性廃棄物が、食品系廃棄物、農産廃棄物、畜産廃棄物、水産廃棄物、排水処理汚泥、し尿からなる群から選択された少なくとも１種類である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項９】
前記有機性廃棄物の発酵開始時の水分が３０〜６０重量％である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１０】
前記発酵温度が、６０〜８０℃である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１１】
前記発酵乾燥物の一部を、次の発酵工程の種菌および水分調整材として使用する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高カロリー発酵物の製造方法に関し、殊に、有機性廃棄物から微生物的処理により乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥等の高カロリー発酵物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品製造残渣（焼酎粕、ビール粕、オカラ等）、生ごみ、汚泥、家畜糞尿その他の有機性廃棄物から飼料、燃料又は堆肥を製造する方法として、乾燥方式、発酵方式、発酵乾燥方式が知られている。
【０００３】
乾燥方式には通気バンド乾燥、キルン乾燥、気流乾燥、油温減圧乾燥、など多くの処理方式がある。発酵方式には好気性発酵、乳酸発酵、メタン発酵などの処理方式がある。
【０００４】
発酵乾燥方式には、例えば、特許第３９１３５２４号公報のように、有機系廃棄物を微生物で処理した戻し材と処理すべき有機系廃棄物の生素材とを攪拌・混合し、好気性高温代謝型の微生物により発酵させ、排気されたガスの一部を脱臭処理した後、大気に放出し、ガスの残部を導入された大気とともに発酵槽に送り込むセミクローズド方式の送排気循環によって有機系廃棄物を発酵処理するコンポストの製造方法がある（特許文献１）。
【０００５】
また特許第３７５３６２７号公報に示されるように、麹菌と油脂を添加して発酵乾燥を促進させる方法がある（特許文献２）。また、米ぬかを添加して水分調整する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１３５２４号公報
【特許文献２】特許第３７５３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱風等を用いた物理的な乾燥方式では有機物の減少は少なく、かつ短時間で乾燥が終了するが、有機性廃棄物の多くは含水率が高く、そのままでは乾燥に適した分散性を発現していないものが多い。そのため、これらを乾燥する場合は必要な分散性を得るための前処理（例えば造粒成形、高速撹拌による破砕）が必要であったり、水分を蒸散させるのに多くの外部熱源を必要とし、ランニングコストが高いという欠点があった。
【０００８】
従来の好気性発酵方式は堆肥化（コンポスト化）に多く用いられているが、大鋸屑（オガクズ）、籾殻（もみがら）等、通気性の確保や水分調整用の副資材を混合している。しかしこれらはそのままでは家畜が消化できない成分を多く含むため、飼料としての価値を著しく低減するという問題があった。米ぬかを用いる場合は飼料原料としては適当であるが、地域によっては入手難という問題があった。
【０００９】
乳酸発酵方式による飼料化は水分を低減することはできないので、水分を多く含んだ製品となり運送コストが高い。また、メタン発酵では発酵によりメタンガスが得られるが、残渣の処理に多くの費用を要する。そもそも発酵方式では原料の水分を短時間で蒸発させることができず、２０日から３０日間必要であり装置が大きくなるという問題があった。
【００１０】
発酵方式はアンモニアを主とする悪臭が強く排出され、また乾燥方式では原料が持つ悪臭やアルデヒド系の悪臭が出ることもあり悪臭除去のための設備費、ランニングコストが高いという欠点があった。
【００１１】
発酵方式では終了時の含水率が３０重量％から６０重量％程度あるため、発酵終了物の腐敗や変敗が生じ、長期間の保存ができないという欠点があった。
【００１２】
発酵方式では分解により有機物が減少するので堆肥化には好適であるが、飼料化、燃料化には適さないという問題があった。特に生ごみや食品製造残渣は易分解性の有機物が多く短時間で多くの有機物が分解するので飼料としては栄養価が、燃料としては発熱量が低下する割合も大きい。
【００１３】
従来の発酵乾燥方式では、コンポスト化を実施するためには作物への有害作用を低減させるために有機物を分解促進させることが重要であるが、一方で有機物量が減少することで低カロリー発酵物となり、栄養価値や燃料価値の低いものになる。
【００１４】
生ごみ処理機に多く用いられている撹拌による従来の酸素供給式では、有機性廃棄物の減容は可能であっても、酸素供給能力が低いため、廃食用油などの高酸素消費物は処理ができない。
【００１５】
したがって、本発明はこれら従来方式の欠点を解消し、高含水率の有機性廃棄物を、大鋸屑や籾殻等の水分調整用副資材を用いずに好気性高温菌により発酵乾燥させて、乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥への利用に適した高カロリー発酵物を製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは上記課題を解決するため、以下の技術を提供する。すなわち、好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、好気条件下で発酵を行う工程と、該発酵中に、該発酵乾燥槽に温風を通気して酸素と熱を供給する工程と、該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を停止し発酵乾燥物を得る工程と、を有する、高カロリー発酵物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高カロリー発酵物の製造方法によれば、発酵と通気乾燥を同時に行い、完全に発酵して有機物量が大幅に減少する前に発酵を停止するため、高カロリーの乾燥発酵物を得ることができる。
【００１８】
また、水分含量の高い有機性廃棄物であっても、大鋸屑や籾殻等の水分調整用の副資材の添加が不要であり、油などの高酸素消費物であっても処理が可能である。
【００１９】
また、短期間で発酵・乾燥を行うため装置費が低廉である。有機物の分解熱を一部使い外部熱源量を減らすことができるのでランニングコストが低い。乾燥による減量と保存可能なことから大型車両でまとめて運搬でき輸送コストを抑えることができる。
【００２０】
また、好気性高温菌の適正温度領域で発酵・乾燥を行うため、病原菌や病害虫が死滅し、雑草種子の発芽能も消失するため、安全な製品とすることができる。
【００２１】
また、通常、高カロリー発酵物はそのままでは施肥できないが、加水して積み置けば自然発酵により熟成するのでコンポスト化も容易である。
【００２２】
また、本発明を用いれば、し尿も高カロリー乾燥発酵物に変換できるので、災害用、緊急時用、イベント用の臨時的なトイレおよび山岳地のトイレ、排水制限地区でのトイレに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法を示すブロックフロー図である。
【図２】図１のブロックフロー図に、送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すブロックフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態である、好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法について詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態において、「高カロリー発酵物」とは、有機物又は有機性廃棄物を不完全発酵して得られる発酵物をいい、完全発酵した発酵物と比較して有機物含有量が高いものをいう。したがって、本実施形態の高カロリー発酵物は、例えば、乾燥飼料、燃料、一次発酵堆肥等の用途に適している。
【００２６】
本実施形態において「有機性廃棄物」とは、産業廃棄物および都市ゴミを問わず微生物により分解されうる有機物を主体とする廃棄物であって、食品残渣、焼酎粕、ビール粕、オカラ、ジュース搾りかす、醤油粕などの食品系廃棄物；廃棄農産物、廃糖蜜などの農産廃棄物；家畜の敷き藁、動物の糞尿、動物の屍体などの畜産廃棄物；魚の内蔵、頭部、骨、鰭、斃死魚、エビカニなど甲殻類の殻などの水産廃棄物、排水処理汚泥、し尿等を含む。
【００２７】
なお、本実施形態において「一次発酵堆肥」とは、完熟した発酵堆肥と比較して有機物の分解率が低く、完熟していない堆肥をいう。そのまま施肥すると有機物が急激に分解されるために、発熱や酸素不足により作物等に障害が出ることがある。
【００２８】
図１は本実施形態の乾燥飼料、燃料又は一次発酵堆肥の製造方法を示すブロックフロー図である。
【００２９】
発酵乾燥槽はほぼ密閉可能な構造になっており、通気口と排気口によって発酵乾燥槽内部に通気ができるようになっている。また、通気循環手段を有しており、発酵乾燥槽下部には空気の散気手段を備えている。通気循環手段には不足熱量を供給するための循環空気の加熱手段を有する。なお、発酵乾燥槽は全体が断熱構造を有していることが好ましい。
【００３０】
前記通気循環手段としては、例えば、送風ファン、通気循環配管、流量調整弁等を挙げることができる。前記散気手段としては、例えば、多孔管、パンチングメタル等を挙げることができる。前記加熱手段としては、例えば、電熱ヒータ、バーナヒータ、熱交換器による加熱、蒸気や温水ジャケットの併用方式などを採用することができる。
【００３１】
有機性廃棄物と好気性高温菌との混合は発酵乾燥槽に投入する前に行っても、発酵乾燥槽に投入した後に行ってもよい。発酵乾燥槽にて、原料となる有機性廃棄物と好気性高温菌を混合する場合は、混合と発酵乾燥終了物を次工程へ移送するための撹拌手段を備えている。但し、撹拌手段の代わりにショベルローダ等を用いて撹拌してもよい。また、発酵終了後の発酵乾燥物の一部を種菌および水分調整材として有機性廃棄物と撹拌混合してもよい。
【００３２】
発酵中は、発酵乾燥槽からの排気の一部を通気循環させ、水分を蒸発させるのに必要なガス量を槽外に排出させるような構成になっている。その際、排出ガスは脱臭装置に導かれ脱臭後大気に放出される。
【００３３】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物に温風通気して発酵による発熱と温風による物理乾燥の併用による作用で発酵乾燥を行う。
【００３４】
ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽とすることで、発酵熱の放散を減少し、臭気の拡散を防ぐことができる。ほぼ密閉化するために、発酵乾燥槽の上部空間をシートで覆蓋した簡易な構造でも良い。この場合シートは断熱構造とすることが熱損失を防止するうえで好ましい。また、発酵乾燥槽の形状は特に限定されることなく、横型、竪型、円形型等各種のものを用いることができる。
【００３５】
有機性廃棄物の発酵開始時の水分は３０〜６０重量％であることが好ましい。有機性廃棄物の発酵開始時の水分を３０〜６０重量％とすることで、発酵基質の分散性および通気性が発現し、かつ通気抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
発酵温度は、好気性高温菌の最適温度を考慮して６０〜８０℃とすることが好ましい。発酵期間中は上記温度を維持するよう加温する。加温の手段は特に限定されることなく、種々の加温手段を利用することができる。
【００３７】
前記発酵乾燥槽は、原料（有機性廃棄物）投入時の混合と製品排出時の移送及び発酵と乾燥の促進のために撹拌装置を設ける。撹拌装置は横軸または縦軸、その他の各種のものを用いることができる。前記撹拌手段としては、例えば、パドル式、スクリュー式、リボンスクリュー式、スクープ式、ロータリー式、キルン式などの撹拌手段を採用することができる。
【００３８】
前記好気性高温菌としては、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌、サーマス（Ｔｈｅｒｍｕｓ）属細菌、アクチノマイセテス（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）属放線菌からなる群から選択された少なくとも１種類を含むことが好ましい。これらの好気性高温菌は、自然界、例えばコンポストや土壌に存在しているものを使用することができるが、上記以外の、酵素生産能に優れた特定の種などを優先種として用いることを妨げるものではない。
【００３９】
前記発酵乾燥物の一部を、次の発酵工程の種菌および水分調整材として使用することもできる。前記発酵乾燥物の含水率は１０〜４０重量％程度にまで低下している。そのため、これを次の発酵工程の種菌として、有機性廃棄物とともに発酵乾燥槽に添加して混合すれば、有機性廃棄物の含水率を発酵乾燥に適当な３０〜６０重量％程度に調整することができると共に、発酵乾燥に必要な発酵基質の分散性および通気性が発現する。すなわち、発酵乾燥物と有機性廃棄物を混合することで、例えば大鋸屑など、飼料としての価値を低下させる水分調整用副資材の添加が不要になる。
【００４０】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、発酵中に、発酵乾燥槽に温風を通気して酸素を供給する。
【００４１】
本実施形態において「通気」とは、有機性廃棄物の一部又は全部に酸素が行き渡るように空気（温風を含む）を供給することを言う。例えば、発酵乾燥槽の上下又は左右に通気口と排気口を設け、通気口と排気口の間に有機性廃棄物を投入し、通気口から通気された空気が有機性廃棄物を通り排気口から排気される。撹拌により酸素を供給する方式と異なり、通気により効率よく酸素を供給するため、廃食用油などの酸素を多量に消費する物質も併せて処理できるようになる。
【００４２】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、通気により排出された排気の一部を再び発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する。
【００４３】
本実施形態において「通気循環」とは、上述した通気により排出された排気の一部を前記通気口に導入し、再び通気口から発酵乾燥槽内に供給することを言う。通常、１回の通気では酸素の利用効率は数％程度であり、排気中には多くの未利用酸素が残っている。従って、排気を循環させることで酸素の利用効率を上昇させて、通気空気量（すなわち排気ガス量）を低減させることが可能になる。
【００４４】
悪臭は通気循環により微生物層をより多く通過するため微生物による悪臭低減効果が増し槽外に排出する悪臭濃度が低減する。
【００４５】
排ガスのＣＯ２濃度は０．１％程度から数％あり、これを循環させることで水に溶解し炭酸となる割合が増加する。炭酸はｐＨが低いため、アンモニアの飛散を抑制する効果がある。
【００４６】
発酵乾燥槽では好気性高温菌の働きによる有機物の分解に伴う発生熱と併せ、不足熱量を補うために通気循環ガスを加温することで含水率を１０〜４０重量％、好ましくは３０重量％程度にまで低下させる。３０重量％以下にまで乾燥すると微生物の活性が低下するが死滅することはなく、別途水分を供給すれば再び活性を取り戻す。そのため、含水率を１０〜４０重量％の範囲で調整可能とすることにより、微生物の活性も調節することができる。
【００４７】
排気ガスの温度は６０〜８０℃あり発酵乾燥系の熱損失として主要なものであるが、通気循環により排気ガス量を低減できるので熱損失を減少することができる。
【００４８】
なお、空気を発酵乾燥槽内に供給するための通気循環経路および発酵乾燥槽から排出される空気の排気経路は断熱保温することが好ましい。これにより、通気又は排気に含まれる蒸発した水分の凝縮を防止することができる。また、循環経路から熱が奪われないので全体の熱効率が低下することを防ぐことができる。
【００４９】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法は、温風を通気すると共に通気により排出された排気を大気中に放出して有機性廃棄物が完全に発酵する前に、発酵乾燥物を得る。
【００５０】
本実施形態の発酵乾燥槽においては、発酵発熱による（生物的な）乾燥の割合とヒータによる熱供給による物理的な乾燥割合は自由に設定することができる。有機性廃棄物の分解率を低くし、物理的な乾燥割合を高く設定することで飼料化、燃料化又は堆肥化に有用な有機物量を高く保持したまま含水率を低減することができる。
【００５１】
すなわち、微生物による有機物の分解率は滞留日数に関係し、発熱量は有機物分解量に比例することから、生物的な乾燥割合を高くするには発酵乾燥槽での滞留日数を大きく設定し有機物の分解量が大きくなるようにする。水分の蒸発に必要な熱量割合の多くが発酵による発熱で供給され、外部から供給する熱量が少なくできランニングコストを低減できる。
【００５２】
一方、物理的な乾燥割合を多くするには蒸発に必要な熱量の多くをヒータで供給する。有機物の分解率は小さくても良いので発酵乾燥槽での滞留時間は短くできる。外部熱源を多く用いるのでランニングコストはその分増加するが栄養分と発熱量を高く保持でき、かつ、発酵乾燥槽をコンパクトにすることができる。ヒータでの供給熱量を増やすことは循環空気量を増やせばよいので極めて容易にできる。
【００５３】
投入量が少ない（軽負荷）ときは滞留時間が長くなって有機物の分解率が上昇してしまうが、ａ．撹拌移送量を多くして滞留時間を減ずる、ｂ．発酵温度を最適温度以上にして微生物活性を一時的に低下させる、ｃ．排気量を多くして乾燥を促進し、槽内物の含水率を低くして微生物活性を低下させる、などにより分解率を低くしたままで乾燥できる。
【００５４】
発酵乾燥槽での処理時間は数時間から１０日間程度である。従来の堆肥化方式では ２０日間以上必要であった。これに対し本実施形態では、通気循環ガス量を増やしヒータ加温の割合を大きくすることで物理的乾燥のウエイトが高くなり処理時間を短くすることができる。一方、発酵による発熱の割合を大きくすれば物理的乾燥のウエイトは低く、処理時間は長くなる（それでも従来法より短い）が、外部からの熱量が低下するので維持管理費用を低くすることができる。
【００５５】
本実施形態においては、さらに、前記発酵乾燥槽に食用油を添加する工程を有することが好ましい。食用油を添加するタイミングは特に限定されることはなく、発酵開始前、発酵中、発酵後のいずれのタイミングでもよい。
【００５６】
本実施形態において「食用油」とは、例えば、植物油として大豆油、菜種油、パーム油、トウモロコシ油、米油、米糟油、紅花油、ゴマ油、綿実油、亜麻仁油、落花生油、ヒマワリ油、マカダミアンナッツ油、カカオ油、ココナッツ油、オリーブ油、小麦油、シソ油、ヤシ油、エゴマ油、椿油、ヘーゼルナッツ油、クルミ油、コプラ油などがあげられ、動物油脂としては牛脂や豚脂、鯨油、魚油等を挙げることができる。
【００５７】
また、食用油は未使用の清浄なものに限らず廃食用油であってもよく、経済面及び社会的要請面の観点からは、廃食用油が好ましい。本実施形態における「廃食用油」とは、レストラン、食品工場、一般家庭等で使用されて廃棄される食用油をいう。食用油ではないが醤油製造時の副産物である醤油油も使用できる。
【００５８】
発酵乾燥物に食用油を含有させることで飼料、燃料としての価値を高めることができる。好気性高温菌の作用による有機物の分解で残存有機物量が少なくなっており、飼料化、燃料化にはその価値を減じている。そのために飼料としての栄養分または燃料としての価値の増大のために食用油を添加することが有用である。
【００５９】
一般に、廃食用油はバイオディーゼル燃料等に変換されて再生利用されるが、専用の処理設備が必要であり変換のための処理費用も発生する。本実施形態では廃食用油を変換することなくそのまま用いるので専用の処理設備が不要であり処理のための費用も発生しない。
【００６０】
通気せずに撹拌の作用で酸素を供給する方法では、酸素不足により食用油の添加は粘性を増加させ、通気性を悪くし発酵不良になりやすい。これに対して本実施形態においては通気循環することにより必要な酸素を供給できるので発酵乾燥を安定して行うことができる。微生物に分解されやすい油中の有機成分は分解発熱して発酵乾燥に寄与し、微生物に分解されにくい油中の有機成分は残存し、飼料、燃料としての価値を増大させる。
【００６１】
なお、保存中の油の酸化を防止するために、発酵乾燥物に抗酸化剤（例えばエトキシキン）を添加したり、窒素封入してもよい。
【００６２】
さらに、前記発酵乾燥槽に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油からなる群から選択された少なくとも１種類の鉱物系油を添加する工程を有することが好ましい。これら鉱物系油を添加するタイミングは特に限定されることはなく、発酵開始前、発酵中、発酵後のいずれのタイミングでもよい。
【００６３】
すなわち、前記発酵乾燥槽に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油等の鉱物系油を添加することで有機性廃棄物を燃料としての価値を高めて再生利用することができる。これらを添加することで微生物に分解されやすい油中の有機成分は分解発熱して発酵乾燥に寄与し、微生物に分解されにくい油中の有機成分は残存し、燃料としての発熱量を増大させることができる。
【００６４】
また、前記鉱物系油は未使用の清浄なものに限らず廃鉱物系油であってもよく、経済面及び社会的要請面の観点からは、廃鉱物系油が好ましい。本実施形態における「廃鉱物系油」とは、劣化灯油、劣化軽油、劣化重油、劣化潤滑油、劣化切削油又は水分や他の不純物が混入した鉱物系油等、廃棄物として処理される鉱物系油をいう。
【００６５】
前記発酵乾燥槽に通気される温風は、ボイラ又は焼却炉の排ガスを空気希釈したものであることが好ましい。
【００６６】
すなわち、不足する熱量の供給源としてボイラ、焼却炉等の排ガスを空気希釈して発酵乾燥槽の通気として用いることができる。
【００６７】
従来方法では排ガスを熱交換して通気に用いていたが、本実施形態においては、空気希釈することで温度を下げ、酸素濃度を上昇させることができるのでそのまま通気に用いることができ、加温のための電力や油の使用量を低減させることができる。また、この空気は乾燥槽の加温熱源として用いてもよい。
【００６８】
通気循環ガスの処理槽入口温度は１００℃から１２０℃ 程度が好ましい。必要熱量を確保し、かつ、上記温度にするには通気循環量を増やすことで容易に対応できる。通気のみで排気を循環しない場合は、ガス量が少ないので原料の水分が高い場合などは必要熱量が多くなり、上記温度を超えた通気温度となるので槽内での付着等により長期間残留した発酵乾燥物が徐々に炭化し、ついには発火して火災の危険も生じる。
【００６９】
加温の方法は、例えば、電熱ヒータや灯油、重油、各種ガスの燃焼による燃焼ガスを直接用いることができる。
【００７０】
さらに、前記発酵乾燥物に温風を通気し、前記発酵乾燥物中の含水率をさらに低下させることにより発酵を停止する工程を有することが好ましい。
【００７１】
すなわち、発酵乾燥処理の後工程として乾燥槽を設け、温風を通気循環させてさらに含水率を低下させて発酵を停止させるものである。通気の方向は乾燥槽内の上から下向き又は下から上向きが用いられる。乾燥槽は発酵乾燥処理槽と一体型として設けても良いし、図１に示すように、発酵乾燥槽とは別に設けてもよい。
【００７２】
乾燥槽を別に設けた場合、発酵乾燥を終えた発酵乾燥物は、図１に示す乾燥槽に移送される。乾燥槽は発酵乾燥槽と同様の通気循環手段を備えており、乾燥槽下部には空気の散気手段を備えている。また、通気循環手段には乾燥熱源を供給するための循環空気の加熱手段を備えており、水分を蒸発させるのに必要なガス量を槽外に排出させる。
【００７３】
発酵乾燥槽と同様、乾燥槽もほぼ密閉可能な構造となっており、内容物を適宜混合して乾燥ムラをなくし、製品として排出するための撹拌手段を有する。乾燥槽は全体が断熱構造を有する。
【００７４】
具体的には、乾燥槽で発酵乾燥物の水分率を２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下にまで通気乾燥する。これにより、微生物の活動が停止するので、腐敗や変敗が起こりにくく長期保管が可能になる。
【００７５】
本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法により得られる乾燥飼料、燃料、一次発酵堆肥に共通することは、いずれも高カロリーである点である。そのため、飼料、燃料、堆肥に要求されるそれぞれの特性、すなわち飼料であれば高栄養、燃料であれば高熱量、堆肥であれば中間発酵乾燥物という特性を備えている。
【００７６】
以上、本実施形態の高カロリー発酵物の製造方法を図１を参照しつつ説明したが、本発明はこれに限定されず、発明の目的を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７７】
図２は図１に送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を示した図である。送風機Ｆ、ヒータＨ、調整弁を任意の位置に設置することにより、通気循環における温風の温度、通気循環量を自由に調整することができる。また、排気路に調整弁を設けることにより、排気量も自由に調節することができる。
【００７８】
図３〜図５は本発明の他の実施形態を示すフロー図である。図３に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは空気の流入経路と循環経路とを別に設けた点で異なる。このような設計にすることで、規模の大きなプラントなどの場合に配管経路長を短縮できる場合がある。
【００７９】
図４に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは排気経路に送風機Ｆを設けた点で異なる。このような設計にすることで、発酵乾燥槽の通気抵抗と排気経路に設ける脱臭装置の通気抵抗が異なる時にそれぞれに適した送風機を選定できる。
【００８０】
図５に示す実施形態は、図２に示す実施形態とは発酵乾燥槽の前工程で混合機を設けた点および発酵乾燥槽の後工程である乾燥槽を設けない点で異なる。汚泥のように粘性が高い原料の場合などあらかじめ混合することでより発酵乾燥に適した物性に整えることができる。また乾燥槽を設けない場合は発酵乾燥と乾燥を同一槽で時間を区分することにより行うものである。小規模の装置で実際的である。
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月7日(2013.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法であって、
ほぼ密閉可能な発酵乾燥槽に好気性高温菌と有機性廃棄物を投入し、該有機性廃棄物を好気条件下で発酵を行う工程と、
該発酵中に、該発酵乾燥槽内の該有機性廃棄物に１００〜１２０℃の温風を通気して酸素と熱を供給する工程と、
該通気により排出された排気の一部を再び該発酵乾燥槽に通気循環させることにより酸素を供給すると共に排熱を再び該発酵乾燥槽内に供給する工程と、
該通気により排出された排気を大気中に放出する工程と、
該有機性廃棄物が完全に発酵する前に発酵を終了し、発酵乾燥物を得る工程とを有する、
高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項２】
さらに、前記発酵乾燥物に温風を通気し、前記発酵乾燥物中の含水率をさらに低下させることにより発酵を停止する工程を有する、請求項１に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記発酵乾燥槽に食用油を添加する工程を有する、請求項１又は２に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項４】
前記食用油が廃食用油である、請求項３に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記発酵乾燥物に灯油、軽油、重油、潤滑油、切削油からなる群から選択された少なくとも１種類の鉱物系油を添加する工程を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項６】
前記鉱物系油が廃鉱物系油である、請求項５に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項７】
前記発酵乾燥槽に通気される温風が、ボイラ又は焼却炉の排ガスを空気希釈したものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項８】
前記有機性廃棄物が、食品系廃棄物、農産廃棄物、畜産廃棄物、水産廃棄物、排水処理汚泥、し尿からなる群から選択された少なくとも１種類である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項９】
前記有機性廃棄物の発酵開始時の水分が３０〜６０重量％である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１０】
前記発酵温度が、６０〜８０℃である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【請求項１１】
前記発酵乾燥物の一部を、次の発酵工程の種菌および水分調整材として使用する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の高カロリー発酵物の製造方法。
【国際調査報告】
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2012093529.tif 000009
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