(57)【要約】【課題】籾殻のクチクラ層を剥離して分解し、植物の生育を促進する発酵籾殻堆肥の製造方法の提供。【解決手段】堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、前記混合物を撹拌する撹拌工程と、一次発酵工程と、を有し、前記撹拌工程において、前記籾殻のクチクラ層を、撹拌手段により剥離することを特徴とする、発酵籾殻堆肥の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、
前記混合物を撹拌する撹拌工程と、
一次発酵工程と、を有し、
前記撹拌工程において、前記籾殻のクチクラ層を撹拌手段により剥離することを特徴とする、発酵籾殻堆肥の製造方法。
【請求項２】
前記一次発酵工程の後、さらに二次発酵工程を有する、請求項１に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【請求項３】
前記混合物における籾殻の含有量が、前記堆肥原料１００重量部に対し、１０重量部以上３０重量部以下である、請求項１又は２に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【請求項４】
前記混合物の含水量が、６０重量％以上９０重量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【請求項５】
前記撹拌工程を、１４時間以上２４時間以下行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【請求項６】
前記撹拌工程を、３０度以上４５度以下で行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発酵籾殻堆肥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品製造業者、レストラン、仕出し業者、給食センター、ホテル等で有機廃棄物として排出される生ごみや、畜糞、汚泥等を原料に堆肥が製造される。一般的な堆肥の製造方法としては、例えば堆肥原料に稲わらや籾殻を混合し、発酵させる方法が知られている。
【０００３】
稲わらや籾殻は、稲作時に大量に発生するため堆肥の原料として使用されている。
例えば特許文献１には、植物性廃棄物としての籾殻と、窒素の含有量が高い特定の有機物とを混合する工程と、得られた混合物を発酵させる工程とを有する堆肥の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、籾殻は籾の最外層にあり、クチクラ層を有する。このクチクラ層は、籾米内部への水分の侵入を防いでいる。籾殻のクチクラ層には、植物の生育に有効なケイ酸が含まれているため、堆肥原料に適した材料である。
しかしながら、クチクラ層はワックス状であり、従来の堆肥の製造方法による発酵工程では分解が困難であった。
特許文献１に記載の製造方法のように、単に籾殻を堆肥原料に混合するのみでは、籾殻のクチクラ層は分解されず、籾殻は堆肥中に籾殻の原型をとどめたまま残存し、籾殻中に含まれるケイ酸を有効に活用できないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、籾殻のクチクラ層を剥離して分解し、植物の生育を促進する発酵籾殻堆肥の製造方法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】
【０００７】
本発明は以下の［１］〜［６］を包含する。
［１］堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、前記混合物を撹拌する撹拌工程と、一次発酵工程と、を有し、前記撹拌工程において、前記籾殻のクチクラ層を撹拌手段により剥離することを特徴とする、発酵籾殻堆肥の製造方法。
［２］前記一次発酵工程の後、さらに二次発酵工程を有する、［１］に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
［３］前記混合物における籾殻の含有量が、前記堆肥原料１００重量部に対し、１０重量部以上３０重量部以下である、［１］又は［２］に記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
［４］前記混合物の含水量が、６０重量％以上９０重量％以下である、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
［５］前記撹拌工程を、１４時間以上２４時間以下行う、［１］〜［４］のいずれか１つに記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
［６］前記撹拌工程を、３０度以上４５度以下で行う、［１］〜［５］のいずれか１つに記載の発酵籾殻堆肥の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、籾殻のクチクラ層を剥離して分解し、植物の生育を促進する発酵籾殻堆肥の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例２により製造した完熟籾殻堆肥の写真である。
【図２】本発明を適用しない方法で製造された、市販の籾殻堆肥の写真である。
【図３】実施例２により製造した完熟籾殻堆肥を使用して生育させた稲の写真である。
【図４】比較例１により製造した、籾殻を使用しない有機堆肥を使用して生育させた稲の写真である。
【図５】本発明を適用した場合のクチクラ層の剥離メカニズムを説明するための模式図である。
【図６】本発明を適用しない場合の籾殻の分解メカニズムを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において「籾殻」とは、籾又は籾米の最も外側にある外皮部分であり、セルロース、リグニン、ヘミセルロース、ケイ酸等を主成分とする。
本明細書において、「未完熟堆肥」とは、１月未満の短期間に生産した堆肥である。「未完熟堆肥」は「コンポスト」と称される場合がある。
本明細書において、「完熟堆肥」とは、１月以上の二次発酵工程を経ることにより製造された堆肥である。「完熟」とは、完全に分解しつくされた意味ではなく、土壌施用後もゆるやかに分解が続く程度に腐熟させた状態である。
本明細書において、「堆肥成分」とは、堆肥原料と籾殻とを分解し、発酵することにより得られ、植物の生育を促進する成分であり、ケイ酸、窒素、リン酸、カリウムからなる群から選ばれる１種以上を含む成分である。また、「堆肥成分」は炭素、ナトリウム、石灰等の他の任意の成分を含んでいてもよい。
【００１１】
＜発酵籾殻堆肥の製造方法＞
本発明の発酵籾殻堆肥の製造方法は、堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、前記混合物を撹拌する撹拌工程と、一次発酵工程と、を有し、前記撹拌工程において、前記籾殻のクチクラ層を撹拌手段により剥離することを特徴とする。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１２】
≪第１実施形態≫
本実施形態は、堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、前記混合物を撹拌する撹拌工程と、をこの順で有する。一次発酵工程は、前記撹拌工程と同時に行うことが好ましい。
【００１３】
［混合工程］
混合工程は、堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る工程である。
本工程においては、堆肥原料１００重量部に対し、籾殻を１０重量部以上３０重量部以下含有するよう混合することが好ましく、１５重量部以上２５重量部以下含有するよう混合することがより好ましく、１８重量部以上２２重量部以下含有するよう混合することが特に好ましい。  堆肥原料に対する籾殻の含有量を上記下限値以上とすることにより、製造される堆肥中に、植物の生育を促進するために十分な堆肥成分を供与できる。また、上記上限値以下とすることにより、籾殻を安定して分解できる。
【００１４】
本工程において、堆肥原料と籾殻との混合物の含水量は６０重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。混合物の含水量が上記下限値以上範囲であると、後の撹拌工程において、処理槽内での滞留を防止し、撹拌効率を上げ、クチクラ層の剥離を促進できる。さらに、クチクラ層内部の表皮下繊維組織（リグニン、セルロース、ヘミセルロース等）に水分が浸透していくことで、分解を促進できる。また、混合物の含水量が上記上限値以下であると、一次発酵を促進させることができる。
【００１５】
本実施形態においては、混合工程において種菌を施すことにより、発酵系において使用菌を確実に増殖させることができる。使用する種菌は特に限定されず、フスマや市販の種菌を使用してもよいが、本発明の発酵籾殻堆肥の製造方法により製造されたコンポストを使用することが好ましい。
【００１６】
混合物の含水量は、堆肥原料の状態や種類、又は気象条件等によって増減するため、水分率計測器を用いて計測し、加水・排気によって調整すればよい。
【００１７】
［撹拌工程］
本工程は、前記混合工程により得られた混合物を撹拌し、籾殻のクチクラ層を撹拌手段により剥離する工程である。本工程によれば、撹拌手段により籾殻のクチクラ層を剥離することができる。このため、籾殻の内部にまで水分が浸透し、セルロースやリグニンの結合が分解し、籾殻を完全に分解することができると推察される。
本工程は、例えば特開２０１２−２２８６６８号公報に記載の生ごみ処理装置を用いて実施することにより、籾殻のクチクラ層を撹拌手段によって剥離できる。
【００１８】
撹拌工程により、堆肥原料と籾殻との分解が進行し、好気性微生物が増殖する一次発酵が進行する。
【００１９】
撹拌工程は、１４時間以上２４時間以下行うことが好ましく、１４時間以上２０時間以下がより好ましく、１４時間以上１８時間以下が特に好ましい。
本実施形態によれば、２４時間以下という短時間で堆肥を製造することができる。
【００２０】
撹拌工程は、処理槽内の温度を３０度以上４５度以下で実施することが好ましい。処理槽内の温度を上記範囲とすることにより、好気性微生物の活動が活発になり、分解を促進させることができる。
【００２１】
撹拌工程において、籾殻のクチクラ層の剥離が進行すると、処理槽内の含水量が５０重量％以上７０重量％以下にまで減少する。さらに分解が進行し、籾殻内部のリグニンやセルロースの分解が始まると、処理槽内の含水量が４０重量％以上６０重量％以下にまで減少する。
【００２２】
≪第２実施形態≫
本実施形態は、堆肥原料と籾殻とを混合し、混合物を得る混合工程と、前記混合物を撹拌する撹拌工程と、二次発酵工程と、をこの順で有する。一次発酵工程は、前記撹拌工程を同時に行うことが好ましい。本実施形態において、混合工程、撹拌工程、一次発酵工程に関する説明は、前記第１実施形態における各工程の説明と同様である。
【００２３】
［二次発酵工程］
二次発酵工程は、撹拌工程の後、堆肥をコンクリート等の土台上に積み上げ、約１月間から３月間静置し、発酵させる工程である。二次発酵の工程では、途中、切返し作業により好気状態を維持する。切返し作業と静置とを約１月間から３月間継続し、堆肥の温度上昇が停止すると、二次発酵した完熟堆肥を得ることができる。
【００２４】
（堆肥原料）
本実施形態に用いる堆肥原料は、食品製造業者、レストラン、仕出し業者、給食センター、ホテル等で有機廃棄物として排出される生ごみ残渣や、畜糞、汚泥等が使用できる。
本実施形態の堆肥の製造方法は、１４時間〜１８時間という短時間で堆肥原料から堆肥を製造できる。このため、平日大量に排出される学校給食残渣を好適に堆肥原料とすることができる。
【００２５】
（籾殻）
本実施形態に用いる籾殻は、特に限定されず、稲作時に発生する一般的な籾殻を使用すればよい。
【００２６】
（微生物着床用チップ及び微生物担持体）
本発明においては、混合工程において、微生物着床用チップ又は微生物担持体を投入してもよい。微生物着床用チップとしては、通常の生ゴミ処理装置に使用される広葉樹乾燥木材片ほか、籾殻、麦殻、ホップ殻、コーヒー粕、茶殻、貝殻・牡蠣殻・甲殻類の粉砕品などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明で使用してもよい好気性微生物としては、例えば、枯草菌の1種であるバチラス・サブチラリスなどが挙げられる。この土壌由来の微生物は、優れた油脂分解力などを有しており、ＢＮ菌（商品名、株式会社明治フードマテリア製）として上市されているものである。一般的には、好気性微生物の増殖に最適な温度条件は、約３０℃〜４５℃とされている。
ＢＮ菌を投入することにより、堆肥原料中に含まれる油脂成分の分解が促進することができる。
【００２７】
上記本発明の発酵籾殻堆肥の製造方法により製造される発酵籾殻堆肥は、植物の生育促進に寄与できる堆肥成分の含有量が高いことを特徴とする。このことについて、図５〜図６を参照して説明する。図５に示す籾殻１は、クチクラ層１０と堆肥成分１１とからなる。
本発明の発酵籾殻堆肥の製造方法は、籾殻１のクチクラ層１０を剥離することにより、図５に示すように、クチクラ層１０を完全に分解し、堆肥成分１１が発酵籾殻堆肥中に分散していると推察される。つまり、堆肥として土壌に漉き込んだ際に、植物に吸収される状態の堆肥成分１１が高い含有量で存在していると推察される。本発明によれば、堆肥成分１１としては、なかでも植物の生育に有効なケイ酸を多く含むことを特徴とする。
これに対し従来の籾殻堆肥のように、籾殻を物理的に破砕した場合では、破砕後にもクチクラ層１０が残存している。このため、堆肥成分１１はクチクラ層の内側に存在していると考えられる。このため、たとえ堆肥成分１１の含有量自体は多くとも、植物の生育促進に寄与できる状態の堆肥成分１１の含有量は低いと考えられる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
＜実施例１＞
［混合工程］
堆肥原料である１５０重量部の給食残渣と、３０重量部の籾殻とを、エコフィールズ社製生ごみ処理機（製品番号：０５Ａ０００３）の堆肥処理槽に投入して混合し、混合物を得た。
このとき、混合物の含水率は９０重量％であり、堆肥処理槽内の温度は３６度であった。
［撹拌工程及び一次発酵工程］
エコフィールズ社製生ごみ処理機（製品番号：０５Ａ０００３）の撹拌手段により、１４時間、給食残渣と籾殻とを撹拌した。本工程において、食残渣と籾殻との撹拌と、籾殻のクチクラ層の剥離を同時に行った。下記表１に、１４時間の撹拌工程の１時間ごとの槽内含水量と槽内温度を記載する。
６〜７時間の時点で、槽内温度の上昇がみられ、一次発酵が進行していることが確認できた。また、７時間撹拌した時点で、目視観察したところ、籾殻は原型を保たず、ボロボロと崩れた。このことから、クチクラ層が剥離し、分解され始めたことが確認できた。
【００３０】
【表１】
2018090465.tif 000002
【００３１】
１４時間の撹拌工程後、さらに撹拌し、含水量が３０重量％となった時点で撹拌を終了させ、実施例１の未完熟発酵籾殻堆肥を得た。
【００３２】
＜実施例２＞
上記実施例１と同様、混合工程、撹拌工程及び一次発酵工程を行った。その後、二次発酵させた。
［二次発酵工程］
１４時間の撹拌工程した後の、含水量が約５０重量％の発酵籾殻堆肥３００ｋｇ〜５００ｋｇを、円錐形状に積みあげ、加水を行って含水量を６０重量％〜８０重量％に維持しながら、１月間〜３月間二次発酵させた。この間は切返し作業を行い、好気条件を維持した。発酵籾殻堆肥の温度上昇が停止した時点で二次発酵工程を終了し、実施例２の完熟籾殻堆肥を得た。
【００３３】
＜比較例１＞
［撹拌工程及び一次発酵工程］
堆肥原料である１５０重量部の給食残渣を、市販の生ごみ処理機の堆肥処理槽に投入して撹拌し、市販の生ごみ処理機の撹拌手段により、１４時間、給食残渣の撹拌を行った。
１４時間の撹拌工程後、さらに撹拌し、含水量が３０重量％となった時点で撹拌を終了させ、比較例１の籾殻を使用しない有機堆肥を得た。
【００３４】
≪堆肥の評価≫
・目視評価
図１に実施例２の完熟籾殻堆肥を、図２に本発明を適用しない方法で製造された、市販の籾殻堆肥の写真を記載する。図１に示す実施例２の完熟籾殻堆肥は、籾殻の原型が無く、さらさらとした粉状の堆肥であった。これに対し、図２に示す市販の籾殻堆肥は、明らかに籾殻の原型を留めていた。
【００３５】
・成分分析
実施例１〜２、比較例１のそれぞれの堆肥について、成分分析を行った。成分分析は、実施例１〜２、比較例１のそれぞれの堆肥を、現物と乾燥した乾物とで行った。分析方法は、下記表にそれぞれ示す各分析会社に依頼した。
【００３６】
【表２】
2018090465.tif 000003
【００３７】
上記表２中、分析会社１は株式会社環境技研であり、分析会社２はつくば分析センターである。また、「乾物」とは、１０５℃で質量変化が無くなるまで加熱を続けた堆肥を意味する。また、表中の数値は質量部である。
【００３８】
下記表３に籾殻に含まれるケイ酸の測定結果を記載する。分析会社１は株式会社環境技研であり、分析会社２はつくば分析センターである。
下記表３中、「籾殻１」は群馬県産の籾米由来の籾殻であり、「籾殻２」は新潟県産の籾米由来の籾殻である。また、表３中の数値は質量部である。
【００３９】
【表３】
2018090465.tif 000004
【００４０】
表２に記載のとおり、本発明を適用した実施例１及び実施例２は、ケイ酸の含有量が最大で２０．５０質量％と、とても高い値であった。表３に記載の結果の通り、籾殻自体に含まれるケイ酸の含有量が約１５質量％〜２０質量％であることを考慮すると、本発明によれば、籾殻に含有されるほぼすべてのケイ酸を、堆肥中に存在させることができたと推察される。
これに対し、本発明を適用せず、籾殻を混合しない方法により製造した比較例１の堆肥は、ケイ酸の含有量が０．１質量％と非常に低かった。
【００４１】
＜実験例１＞
実施例１の未完熟堆肥による土中温度変化試験を実施した。
[試料]
下記の（１）〜（４）の４種を用意した。
（１）     黒土（１１０ｋｇ）
（２）     黒土（１１０ｋｇ）＋実施例１の未完熟堆肥（１．０２ｋｇ）
（３）     黒土（１１０ｋｇ）＋実施例１の未完熟堆肥（１．７０ｋｇ）
（４）     黒土（１１０ｋｇ）＋実施例１の未完熟堆肥（３．４０ｋｇ）
［実験方法］
プランターに、上記の（１）〜（４）の４種の土をそれぞれ入れ、２０１６年８月１日〜８月３１日までの３１日間の土中の温度変化試験を行った。測定位置は、土表面下２０ｃｍとした。
【００４２】
［使用機器等］
プランター：縦０．３７ｍ、横０．９２ｍ、高さ０．４０ｍの形状のもの
温度測定機器：堆肥用バイタル温度計（株式会社  佐藤計量器製作所製）
【００４３】
【表４】
2018090465.tif 000005
【００４４】
【表５】
2018090465.tif 000006
【００４５】
【表６】
2018090465.tif 000007
【００４６】
表４〜６に記載の通り、１月間で、（２）〜（４）のいずれも顕著な温度上昇は見られなかった。
このことは、本発明を適用して製造した未完熟発酵籾殻堆肥は、土壌菌による発酵作用が生じなかったためと推測できる。この結果から、本発明を適用して製造した未完熟発酵籾殻堆肥は、作物の生育障害を引き起こし得る『根焼け』のおそれが無い堆肥であると判断できる。
【００４７】
＜実験例２＞
実施例２の完熟発酵籾殻堆肥と比較例１の堆肥を用い稲の発育実験を行った。
実施例２の完熟発酵籾殻堆肥と比較例１の堆肥をそれぞれ水田に漉き込み、稲の生長に伴う根元の太さ、稲穂の長さ、稲穂の本数、及び玄米数を調べた。
その結果を表７に記載する。また、実施例２の完熟籾殻堆肥を施肥した稲の写真を図３に、比較例１の堆肥を施肥した稲の写真を図４に示す。
【００４８】
【表７】
2018090465.tif 000008
【００４９】
表７に記載の通り、本発明を適用した実施例２の発酵籾殻堆肥を施肥した場合、本発明を適用しない比較例１の堆肥を施肥した場合に比べて、稲の根本の太さが太く、稲穂の長さも長く、稲穂の本数も多かった。さらに、１穂当たりの籾数も大きく増加していた。
図３（１）と、図４（１）とを比較すると、本発明の発酵籾殻堆肥を施肥した結果である図３（１）の稲わらの方が、本発明を適用しない結果である図４（１）の稲わらよりも根本が明らかに太かった。
また、図３（２）と、図４（２）とを比較すると、本発明の発酵籾殻堆肥を施肥した結果である図３（２）の稲穂の方が、本発明を適用しない結果である図４（２）の稲穂よりも稲穂の長さが長く、稲穂の本数が多かった。
図３（３）と、図４（３）とを比較すると、本発明の発酵籾殻堆肥を施肥した結果である図３（３）の稲穂のほうが、籾数のばらつきがなく、籾数が多かった。
【符号の説明】
【００５０】
１…籾殻、１０…クチクラ層、１１…堆肥成分
【図１】
2018090465.tif 000009
【図２】
2018090465.tif 000010
【図３】
2018090465.tif 000011
【図４】
2018090465.tif 000012
【図５】
2018090465.tif 000013
【図６】
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