(57)【要約】【課題】発酵残渣中に過剰に存在するカリウムのうちその過剰分を除去することでカリウム含量が適正な飼料を製造できる発酵残渣を用いた飼料の製造方法を提供すること。【解決手段】発酵残渣に含まれるカリウムイオンの一部を、陽イオン交換樹脂に吸着させて除去するカリウムイオン除去工程と、前記陽イオン交換樹脂に吸着させたカリウムイオンを、酸溶液で洗浄することにより該酸溶液に溶出させるカリウムイオン溶出工程と、該酸溶液に溶出したカリウムイオンを、カリウム塩として析出させて回収するカリウムイオン回収工程を有する発酵残渣を用いた飼料の製造方法であって、前記発酵残渣は、飼料化に際して過剰な量のカリウムを含有し、前記カリウムイオン除去工程において、該発酵残渣中のカリウム含有量のうち、過剰分に相当するカリウムを除去することを特徴とする発酵残渣を用いた飼料の製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵残渣に含まれるカリウムイオンの一部を、陽イオン交換樹脂に吸着させて除去するカリウムイオン除去工程と、前記陽イオン交換樹脂に吸着させたカリウムイオンを、酸溶液で洗浄することにより該酸溶液に溶出させるカリウムイオン溶出工程と、該酸溶液に溶出したカリウムイオンを、カリウム塩として析出させて回収するカリウムイオン回収工程を有する発酵残渣を用いた飼料の製造方法であって、
前記発酵残渣は、飼料化に際して過剰な量のカリウムを含有し、前記カリウムイオン除去工程において、該発酵残渣中のカリウム含有量のうち、過剰分に相当するカリウムを除去することを特徴とする発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【請求項２】
前記酸溶液は、加温した硫酸酸性溶液であることを特徴とする請求項１記載の発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【請求項３】
前記発酵残渣は、黒糖もしくは芋を原料とする焼酎粕であることを特徴とする請求項１又は２記載の発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発酵残渣を用いた飼料の製造方法に関し、詳しくは、発酵残渣中から低コストでカリウムイオンを除去、回収することができる発酵残渣を用いた飼料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９３年に日本を含む多数の国々でロンドン条約（廃棄物その他の投棄による海洋汚染の防止に関する条約）が採択された。発酵蒸留残渣は現在同条約の除外品目として認められているが、現実問題としてはこのまま従来の海洋投棄を継続することは困難な情勢であり、全量陸上処理することを目標に業界での努力がなされてきた。
【０００３】
発酵蒸留残渣、例えば焼酎粕には通常水分と固形分が含まれ、水分は９０重量％以上含まれ、固形分には多量のたんぱく質、でん粉、繊維分等が含まれている。
【０００４】
かかる発酵蒸留残渣の陸上処理として焼却処理も考えられるが、焼却設備や助燃剤としての燃料コストの負担が大きくなるため、好ましい手法とは言えない。
【０００５】
飼料価格の高騰の影響もあいまって、近年、発酵蒸留残渣を家畜飼料として利用する動きが高まっている。
【０００６】
黒糖焼酎の焼酎粕には、カリウムが高濃度で含まれており、このカリウム含量の多い飼料を牛等の家畜に与えると、カリウムに対するマグネシウムやカルシウム含量が低くなってしまい、生理障害を引き起こすおそれがある。このため、焼酎粕等の発酵蒸留残渣を飼料とする場合は、焼酎粕中に過剰に存在するカリウムイオンの過剰分を除去する必要がある。
【０００７】
なお、特許文献１には、発酵残渣中のカリウムをイオン交換樹脂に吸着して分離した後、塩化ナトリウムの供給により該イオン交換樹脂からカリウムを溶出させ、溶出液を水分蒸発機により濃縮して液体肥料に配合する方法が開示されている。しかし、この技術は、カリウムイオンを有価物である液肥として利用するもので、水分蒸発機の運転は高コストであり、得られる濃縮液体肥料は液体であるため、飼料の製造方法を開示しておらず、また焼酎粕中に過剰に存在するカリウムイオンの過剰分を除去する思想はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、発酵残渣中に過剰に存在するカリウムのうちその過剰分を除去することでカリウム含量が適正な飼料を製造できる発酵残渣を用いた飼料の製造方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の課題は以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記発明は以下の各発明によって解決される。
【００１２】
（請求項１）
発酵残渣に含まれるカリウムイオンの一部を、陽イオン交換樹脂に吸着させて除去するカリウムイオン除去工程と、前記陽イオン交換樹脂に吸着させたカリウムイオンを、酸溶液で洗浄することにより該酸溶液に溶出させるカリウムイオン溶出工程と、該酸溶液に溶出したカリウムイオンを、カリウム塩として析出させて回収するカリウムイオン回収工程を有する発酵残渣を用いた飼料の製造方法であって、
前記発酵残渣は、飼料化に際して過剰な量のカリウムを含有し、前記カリウムイオン除去工程において、該発酵残渣中のカリウム含有量のうち、過剰分に相当するカリウムを除去することを特徴とする発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【００１３】
（請求項２）
前記酸溶液は、加温した硫酸酸性溶液であることを特徴とする請求項１記載の発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【００１４】
（請求項３）
前記発酵残渣は、黒糖もしくは芋を原料とする焼酎粕であることを特徴とする請求項１又は２記載の発酵残渣を用いた飼料の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発酵残渣中に過剰に存在するカリウムのうちその過剰分を除去することでカリウム含量が適正な飼料を製造できる発酵残渣を用いた飼料の製造方法を提供することができ、回収されたカリウムは有価物として液肥などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図
【図２】実験結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発酵残渣から飼料を製造した場合、その飼料の品質は、カリウム含量に影響される。カリウム含量の多い発酵残渣から得られた飼料を牛等の家畜に与えると、カリウムに対するマグネシウムやカルシウム含量が低くなってしまい、生理障害を引き起こすおそれがあるからである。このため、飼料中のカリウム含量は動物にとって生理障害が生じない適正な含量である必要がある。本発明者は、一般的に、生理障害の問題を解消できるカリウム含有量は飼料中に１ｗｔ％以下とすることが好ましいと考えている。
しかし、発酵残渣には、蒸留酒の製造過程でアルコール分を蒸留した後に残存する固形分を多く含んだ液状物が含まれ、例えば芋焼酎粕、麦焼酎粕、米焼酎粕、黒糖焼酎粕またはこれらの混合物などの焼酎粕や、ウィスキーの醗酵過程で生成する蒸留粕などが挙げられる。また生ごみメタン発酵残渣なども発酵残渣の一種である。本発明ではこれらの発酵残渣を対象とする。
【００１８】
ここでは、発酵残渣として黒糖焼酎粕を用いた場合について説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態を示す概略図である。
【００２０】
図１において、発酵残渣である黒糖焼酎粕は、図示しない黒糖焼酎粕貯蔵タンクからカリウムイオン除去装置１に送液される。
【００２１】
該カリウムイオン除去装置１によって、焼酎粕中のカリウムイオン（Ｋ＋）の除去が行われる。
【００２２】
このカリウムイオン除去装置１の前処理として、通常は固形浮遊物を除去するためにスクリーン処理が行われることがあるが、黒糖焼酎粕の場合は、芋焼酎粕などと比べ、固形浮遊物がほとんどない場合が多く、スクリーン処理を省略できることもある。
【００２３】
本発明において、カリウムイオン除去装置１は、イオン交換樹脂槽１０に備えたイオン交換樹脂により、黒糖焼酎粕中からカリウムイオンを吸着、除去する。
【００２４】
イオン交換樹脂としては、一価陽イオン交換樹脂を用いることが好ましく、オルガノ  アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ、又は、三菱化学  弱酸性イオン交換樹脂ＷＫ４０などの市販されている一価陽イオン交換樹脂を好適に用いることができる。
【００２５】
本発明においては、イオン交換樹脂槽１０内に液流を発生する手段が設けられてもよい。液流を発生させる手段としては、攪拌機用モータ１１Ａ、攪拌羽根１１Ｂにより構成される攪拌機１１の回転によるものが好ましい。攪拌によって、焼酎粕のイオン交換樹脂への接触が促進され、カリウムイオンが効率的に吸着されるようになる。
【００２６】
このようにしてカリウムイオンが除去された黒糖焼酎粕は、イオン交換樹脂槽１０から、バルブ１２Ａ及び１２Ｂの解放により抽出され、発酵残渣槽１５に回収される。
【００２７】
発酵残渣槽１５に回収された黒糖焼酎粕は、家畜の配合飼料として利用することができる。
【００２８】
カリウムイオン除去装置１から焼酎粕が除去された後、カリウムを吸着したイオン交換樹脂は、洗浄水槽１３から送液される水により水洗される。水洗により、イオン交換樹脂に未吸着の成分が除去される。
【００２９】
この水洗段階においても、攪拌機１１を回転させることで、水洗効果を高めることができる。
【００３０】
水洗が終わったところで、未吸着成分を含んだ水（廃液）は、イオン交換樹脂槽１０から、バルブ１２Ａ及び１２Ｃの解放により抽出され、洗浄廃水槽１６に回収される。
【００３１】
次いで、酸貯蔵槽１４から送液される洗浄液によって、イオン交換樹脂に吸着したカリウムを、イオン交換樹脂から洗浄液中へ溶出させる。
【００３２】
本発明における洗浄液としては、好ましくは加温した硫酸酸性溶液を用いることができる。硫酸酸性溶液は、１Ｎ水溶液におけるｐＨが０．５以下であることが好ましい。特に、５Ｎ以上の硫酸酸性溶液を好適に用いることができる。
【００３３】
この溶出段階においても、攪拌機１１を回転させることで、溶出効果を高めることができる。
【００３４】
溶出が終わったところで、カリウムイオンを含んだ洗浄液は、イオン交換樹脂槽１０からバルブ１２Ａ、及び、１２Ｄ及び／又は１２Ｅの解放により抽出され、カリウム晶析槽１７Ａ、１７Ｂに回収される。カリウム晶析槽は１槽でも用いることができるが、図に示すように２槽を備えてもよい。
【００３５】
カリウム晶析槽１７Ａ、１７Ｂに回収された洗浄液は、該タンク内において冷却されることにより、溶解していたカリウムイオンをカリウム塩として析出する。
【００３６】
例えば、洗浄液として硫酸酸性溶液を用いた場合は、冷却することにより、洗浄液から硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）を析出させ、容易に分離、回収することができる。ただし、硫酸の濃度が低い場合は、溶解性の高い硫酸水素カリウム（ＫＨＳＯ４）が生じるため、回収が困難になる。
【００３７】
本発明では、上述のようにカリウムイオンの回収工程に晶析法を用いていることが好ましく、晶析法によると、カリウムイオンを固体のカリウム塩結晶として回収できるため、不純物との分離が容易であるなどコスト面において優れている。なお、特許文献１で用いられる蒸留等の他の単位操作と比較してもエネルギー消費が少なく低コストという効果がある。
【００３８】
また、出荷時においても晶析で得られた結晶そのものを製品とすることができるため、製品化のための余分な工程を必要としないメリットがある。また、特許文献１で得られる濃縮液体に比して、結晶は、輸送時、保管時において、取扱いが容易であり、腐敗する恐れもない。
【００３９】
さらに、本発明では、カリウムイオンをイオン交換樹脂から溶出させるために用いた酸を、そのままカリウム塩析出時の塩として用いることができるため、効率的であり、廃棄物が出ない効果がある。
【００４０】
このようにして回収されたカリウムは、有価物であり、液肥などとして利用できる。
【００４１】
カリウム晶析槽１７Ａ、１７Ｂ内において、洗浄液に溶存していたカリウムイオンを析出により分離させた後、該洗浄液は、酸濃度調整槽２に送液される。
【００４２】
この酸濃度調整槽２において、洗浄液のｐＨが測定され、必要に応じて酸を添加することにより、酸濃度が維持される。濃度調整された洗浄液は、ポンプ２１により、酸貯蔵槽１４に戻され、蓄えられる。
【００４３】
本発明では、上記処理過程を繰り返し行うことにより、発酵残渣から連続的にカリウムイオンを除去、回収することができる。
【００４４】
以上は、発酵残渣として黒糖焼酎粕を用いたが、他の焼酎粕や生ごみメタン発酵残渣の場合も同様にして発酵残渣中からカリウムイオンを低コストで効率良く除去することができ、得られた焼酎粕は配合飼料として利用することができる。また、除去されたカリウムは有価物として液肥として利用することができる。
【実施例】
【００４５】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。
【００４６】
１００ｍｌの焼酎粕（黒糖焼酎粕［含有カリウム濃度２６００ｍｇ／Ｌ］、又は、芋焼酎粕［含有カリウム濃度１７００ｍｇ／Ｌ］）を、４０℃において１００ｍｌのイオン交換樹脂と接触させ、１０分間放置した。前記イオン交換樹脂としては、黒糖焼酎粕にはオルガノ  アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ（カチオン、Ｈ型として使用）を、芋焼酎粕には三菱化学  弱酸性イオン交換樹脂ＷＫ４０を使用した。
【００４７】
次に、イオン交換樹脂を焼酎粕中から除去し、水洗した後、洗浄液１０ｍｌ（１〜１０Ｎ硫酸水溶液）に浸漬して洗浄し、カリウムを洗浄液中に溶出させた。
【００４８】
洗浄液を室温まで冷却することによって、硫酸カリウムを析出させて回収した。その後、洗浄液の酸濃度を酸添加により調整した。前記洗浄後のイオン交換樹脂を、新たに用意した焼酎粕１００ｍｌと接触させ、焼酎粕中から除去した後、水洗し、上記酸濃度調整後の硫酸によって再度洗浄する工程を繰り返し行った。
【００４９】
３回目の循環使用後のイオン交換樹脂処理後の焼酎粕中カリウム濃度、洗浄処理工程後の洗浄液中カリウム濃度、及び、洗浄処理工程後の洗浄液中酸濃度をそれぞれ測定した。
【００５０】
その結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2010233480.tif 000003
【００５２】
また、硫酸濃度がイオン交換樹脂処理後の焼酎粕中カリウム濃度に及ぼす影響を図２に示す。硫酸濃度を横軸に、イオン交換樹脂処理後の焼酎粕中カリウム濃度を縦軸にとり、測定値をプロットした。
【符号の説明】
【００５３】
１：カリウムイオン除去装置
１０：イオン交換樹脂槽
１１：攪拌機
１２：バルブ
１３：洗浄水槽
１４：酸貯蔵槽
１５：発酵残渣槽
１６：洗浄廃水槽
１７：カリウム晶析槽
２：酸濃度調整槽
【図１】
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【図２】
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