(57)【要約】【課題】パームトランク中のカリウム濃度が変動して高濃度になる場合においても、固体燃料として許容される木質ペレット並みのカリウム濃度以下にすることができ、しかも大量の給水や廃液を必要とせず、簡易でかつ動力の増加を抑えたパームトランクの処理装置と処理方法を提供する。【解決手段】パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクに加水する加水工程と、前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とするパームトランクの処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクにその飽和水分量以下の範囲で加水する加水工程と、
前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とするパームトランクの処理方法。
【請求項２】
前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクを乾燥後に篩にかけた際の重量基準の積算篩下が、粒径０．３ｍｍにおいて５．４％以下であることを特徴とする請求項１に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項３】
前記加水工程において、粉砕されたパームトランクに散水または噴霧して加水することを特徴とする請求項１または２に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項４】
前記加水工程でパームトランクに吸収されなかった水分の有無または水分量を検出し、該検出結果に基づいて、パームトランクへの加水量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項５】
前記加水工程におけるパームトランクへの加水量は、パームトランクの質量に対して１．７倍以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項６】
前記加水工程におけるパームトランクへの加水量を、前記圧搾工程で得られた搾汁残渣が含有するカリウム濃度に基づいて制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法を実施するパームトランクの処理装置であって、
パームトランクを柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕機と、
前記粉砕機によって粉砕されたパームトランクに加水する加水機と、
前記加水機により加水されたパームトランクを圧搾する搾汁機と、を備えることを特徴とするパームトランクの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルパーム幹（以下、パームトランクという）から液体燃料、固体燃料、肥料などを生成するための、パームトランクの処理方法およびパームトランクの処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インドネシアやマレーシアではオイルパームの栽培が盛んであるが、オイルパームは油脂生産性を維持するために２０年〜２５年ごとに伐採して再植される。伐採されたパームトランクは、水分が多く含まれるため木材としての価値に乏しく、大部分はプランテーション内で焼畑用として焼却処理されていた。ところが近年、環境保護の観点から野焼きが禁止されつつあるため、パームトランクを焼却処理せず、例えばパームトランクから液体燃料や固体燃料を得る技術が注目されている。
一方、パームトランクから得られた固体燃料にはカリウムなどのアルカリ金属（以下、単に「カリウムなど」という）が含有されており、この固体燃料をボイラーなどで燃焼させると、カリウムなどを由来とする灰が発生してボイラー内に付着し、いわゆるスラッギングなどが発生する場合があった。
そこで、例えば下記特許文献１では、パームトランクを破砕後に、水分量が３５％以下となるまでパームトランクを圧搾してカリウムなどのアルカリ分を除去する技術が開示されている。
また、例えば下記特許文献２では、パームトランクを一度搾汁した後に加水し、再度搾汁することによって、カリウムなどのアルカリ分除去をより効果的に行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７３９５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５３７９０号公報
【特許文献３】特開２００４−３５２９６２号公報
【特許文献４】特開２０１６−１２５０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パームトランクはバイオマス原料であり、伐採箇所などの違いにより原料中におけるカリウムなどのアルカリ成分の組成は大きく変動するので、原料であるパームトランク中の組成に余裕をみて高いアルカリ組成値を前提に設計せざるを得なかった。しかしながら特許文献１の方法で、搾汁残渣に含まれる高濃度のカリウムを所望の含有量まで低下させるためには高い圧搾の圧力が必要になり、搾汁機の動力の増加につながっていた。
同様の草本系アルカリの除去方法として特許文献２が提示されている。しかし、この方法はカリウムを加水により溶出しやすくするために、細胞壁を破壊させる必要があることから、加水の前に搾汁を行う必要があり、2回搾汁を行うことになり、これも多大な動力が必要であった。
また、特許文献３及び４のように、搾汁前にパームトランクを水に溶出させてカリウムを溶出させる方法も提示されているが、パームトランク中のカリウム濃度があまり高くない場合においても、一旦、パームトランクの最大含水率まで吸水させた後に、溶出液中のカリウム濃度をパームトランク内における液中カリウム濃度以下になるようにしてカリウムを溶出させるので、大量の水分添加を必要とするだけでなく、必然的に大量の廃液が発生するという問題があった。このため、カリウム溶出のための溶出槽や加温装置が必要となるだけでなく、給水設備や廃液処理装置も必要となり設備全体が大掛かりなものとなっていた。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、パームトランク中のカリウム濃度が変動して高濃度になる場合においても、固体燃料として許容される木質ペレット並みのカリウム濃度以下にすることができ、しかも大量の給水や廃液を必要とせず、簡易でかつ動力の増加を抑えたパームトランクの処理装置と処理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】
【０００６】
上記課題を解決するにあたり本発明者らは鋭意研究の結果、パームトランク中のカリウムの殆どがパームトランク中の水分中に存在しており、原料パームトランクの含水率は概ね６０〜７５[％]の範囲内にあって、加水により含水率を最大で８５[％]まで高めることができることを突き止めた。そして、本発明者らは事前処理として、パームトランクが飽和する範囲内まで水分を添加しパームトランク内の液中カリウム濃度を低下させてから、圧搾を行うことで、搾汁残渣中のカリウム濃度を低減させるプロセスを着想するに至った。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のパームトランクの処理方法は、パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクにその飽和水分量以下の範囲で加水する加水工程と、前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のパームトランクの処理方法によれば、粉砕機によりパームトランク原木を維管束と粒径の細かい柔組織とに解繊してから、パームトランクが吸水できる範囲内での水分を添加させて、パームトランク内の液中カリウム濃度を低い状態にした後に、圧搾することで搾汁残渣中のカリウム濃度を低く抑えることができる。
パームトランクへの加水はパームトランクが吸水できる範囲内での水分の添加であるので、加水量を最小限に抑えられるだけでなく余分な廃液も発生しない。さらに、この加水は粒径の細かな柔組織に加水できるので吸水性と吸水速度が向上し、短時間での加水工程を奏功させることができる。
また、加水後に搾汁を行う本方法は、加水せずに搾汁するプロセスと同じ搾汁残渣含水率まで搾汁を行う場合においても、搾汁における圧搾動力が圧搾されるパームトランクの含水率が低くなった段階での圧搾領域で最も大きくなることから、搾汁機に供給されるパームトランク含水率の加水による増加は搾汁機の動力の上昇をもたらさない。
【０００９】
また、前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクを乾燥後に篩にかけた際の重量基準の積算篩下が、粒径０．３[mm]において５．４[%]以下であってもよい。
【００１０】
この場合、パームトランクを粉砕する際に、水分を吸収しやすく細かい柔組織を壊されていない状態とすることができるため、粉砕されたパームトランクの吸水性を低下させることがなく、加水工程を確実に奏功させることができる。
【００１１】
また、前記加水工程において、粉砕されたパームトランクに散水または噴霧して加水してもよい。
【００１２】
この場合、例えばベルトコンベアなどによる搬送中に、パームトランクに加水することができるため、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
【００１３】
また、加水工程でパームトランクに吸収されなかった水分の有無または水分量を検出し、該検出結果に基づいて、パームトランクへの加水量を制御してもよい。
【００１４】
この場合、パームトランクに過剰に加水することを防止し、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
【００１５】
また、前記加水工程におけるパームトランクへの加水量は、パームトランクの質量に対して１．７倍以下であってもよい。
【００１６】
この場合、パームトランクへの加水量を、パームトランクが吸水可能な水分量の上限値以下とすることにより、パームトランクに過剰に加水することを防止し、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
【００１７】
また、前記加水工程におけるパームトランクへの加水量を、前記圧搾工程で得られた搾汁残渣が含有するカリウムの含有率または該搾汁残渣のアルカリ濃度に基づいて制御してもよい。
【００１８】
この場合、搾汁残渣に含有されるカリウムの含有率などに基づいて加水量を制御するため、パームトランクに過不足なく加水して、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
【００１９】
また、本発明のパームトランクの処理装置は、上記パームトランクの処理方法を実施するパームトランクの処理装置であって、パームトランクを柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕機と、前記粉砕機によって粉砕されたパームトランクに加水する加水機と、前記加水機により加水されたパームトランクを圧搾する搾汁機と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明のパームトランクの処理装置によれば、粉砕機によりパームトランク原木を維管束と粒径の細かい柔組織とに解繊してから、パームトランクが吸水できる範囲内での水分を添加させて、パームトランク内の液中カリウム濃度を低い状態にした後に、圧搾することで搾汁残渣中のカリウム濃度を低く抑えることができる。
パームトランクへの加水はパームトランクが吸水できる範囲内での水分の添加であるので、加水量を最小限に抑えられるだけでなく余分の廃液も発生しない。さらに、この加水は粒径の細かな柔組織に加水できるので吸水性と吸水速度が向上し、短時間での加水工程を奏功させることができる。
また、加水後に搾汁を行う本方法は、加水せずに搾汁するプロセスと同じ搾汁残渣含水率まで搾汁を行う場合においても、搾汁における圧搾動力が圧搾されるパームトランクの含水率が低くなった段階での圧搾領域で最も大きくなることから、搾汁機に供給されるパームトランク含水率の加水による増加は搾汁機の動力の上昇をもたらさない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明において、請求項１に記載のパームトランクの処理方法によれば、パームトランクとして吸水できる範囲内で加水させるので、加水量を抑えられるだけでなく、余分な廃液も発生しない。さらに、パームトランクへの吸水によってパームトランク内の液中カリウム濃度を低い状態にした後に圧搾し、搾汁残渣中のカリウム濃度を低く抑えることができるので、パームトランクに加水せずに圧搾して所定濃度までカリウムを低減する場合と比較して、搾汁機の動力の増加を防ぐことができる。
バイオマス原料であるパームトランク中のカリウムなどのアルカリ濃度は大きく変動するので、たとえばパームトランク原料中のカリウムなどのアルカリ濃度が１．５[％-ｄｒｙ]と高濃度になった場合においても、パームトランクに加水してから圧搾することにより搾汁機の動力の増加を防ぎつつ、搾汁残渣のカリウム濃度を低く抑えることができる簡易なパームトランクの処理方法を提供することができる。
請求項２に記載のパームトランクの処理方法によれば、パームトランクを粉砕する際に、水分を吸収しやすく細かい柔組織を壊さず、かつ柔組織と維管束とに解繊した状態とすることができるため、粉砕されたパームトランクの吸水性と吸水速度を向上させることが可能となり、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
請求項３に記載のパームトランクの処理方法によれば、例えばベルトコンベアなどによる搬送中に、パームトランクに加水することができるため、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
請求項４に記載のパームトランクの処理方法によれば、パームトランクに過剰に加水することを防止し、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
請求項５に記載のパームトランクの処理方法によれば、パームトランクへの加水量を、パームトランクが吸水可能な水分量の上限値以下とすることにより、パームトランクに過剰に加水することを防止し、加水工程の効率化を確実に奏功させることができる。
請求項６に記載のパームトランクの処理方法によれば、搾汁残渣に含有されるカリウムなどの含有率などに基づいて加水量を制御するため、パームトランクに過不足なく加水することができる、これにより、例えばパームトランク中のカリウムなどのアルカリ濃度が低下した場合に、前処理で必要以上にカリウム濃度を低減させることなく、所定の搾汁残渣カリウム濃度にすることができる。
請求項７に記載のパームトランクの処理装置によれば、カリウムが吸水できる範囲内で加水させるので余分な廃液を発生させることがなく、さらに、パームトランクへの吸水によってパームトランク内の液中カリウム濃度を低い状態にした後に圧搾するから、搾汁残渣中のカリウム濃度を低く抑えることができる。また、パームトランクに加水せずに圧搾して所定濃度までカリウムを低減する場合と比較して、搾汁機の摩耗や動力の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】処理装置１０の概要を示す説明図である。
【図２】処理装置１０の構成例を示す説明図である。
【図３】搾汁機２の一例を示す図である。
【図４】各パラメータの関係を説明する図であり、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は各パラメータの相関を示す表である。
【図５】溶出液中Ｋ濃度と残渣中Ｋ濃度の関係を示すグラフである。
【図６】パームトランクに吸水させずに圧搾する場合の具体例を説明する図であり、（ａ）は模式図を示し、（ｂ）は各パラメータの数値を示す。
【図７】パームトランクに吸水させてから圧搾する場合の具体例を説明する図であり、（ａ）は模式図を示し、（ｂ）は各パラメータの数値を示す。
【図８】搾汁残渣含水率φｒ＝０．３５[-]の場合における、残渣中Ｋ濃度Ｄｒの原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する比Ｄｒ／Ｄｆと、吸水後含水率φｆ’と、の関係を示すグラフである。
【図９】加水プロセスのターンダウン時の特長を説明する図である。
【図１０】破砕片残渣を浸漬させた場合の含水率の経時変化のグラフである。
【図１１】パームトランクに含まれる柔組織および維管束の割合を、粒径ごとに示すグラフである。
【図１２】パームトランク破砕片全体の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１３】柔組織および維管束の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１４】パームトランク破砕片全体および柔組織の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１５】柔組織および維管束の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１６】単位時間あたり加水量Ｑの制御方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本実施形態に係るパームトランクの処理方法を実施する、パームトランクの処理装置１０について説明する。
図１に示すように、処理装置１０は、粉砕機１と、加水機３と、検出部５と、制御部４と、搾汁機２と、分析器６と、液体燃料生成部７と、固体燃料生成部８と、を有する。
【００２４】
粉砕機１は、パームトランクを乾燥後における篩い分け分級による粒径基準で０．１〜６．０[mm]の粉末状に粉砕する。加水機３は、粉末状に粉砕されたパームトランク（以下、パームトランク破砕片と記す）に対して散水または噴霧により加水して、パームトランク破砕片に水分を吸収させる。なお、以降の説明ではパームトランク破砕片に水を添加することを「加水」といい、加水された水分をパームトランク破砕片が吸収することを「吸水」と記す。
検出部５は、パームトランク破砕片に加水された水分のうち、吸水されなかった水分を検出する。制御部４は、加水機３がパームトランク破砕片に加水する水分量を制御する。搾汁機２は、吸水したパームトランク破砕片を圧搾して、搾汁液と搾汁残渣とに分離する。分析器６は、搾汁残渣が含有するカリウムの含有率または搾汁残渣のアルカリ濃度を検出する。液体燃料生成部７は、搾汁液からエタノールなどの液体燃料を生成する。固体燃料生成部８は、搾汁残渣から燃料ペレットなどの固体燃料を生成する。なお、搾汁液にはカリウムなどの養分が含まれるため、搾汁液から肥料などを生成してもよい。
【００２５】
次に、液体燃料生成部７について説明する。液体燃料生成部７は、搾汁液タンク７ａと、発酵槽７ｂと、蒸留器７ｃと、製品タンク７ｄと、を有する。
搾汁液タンク７ａは、搾汁液を貯蔵して、硝酸を添加・混合する。搾汁液は硝酸を添加・混合されることにより、ｐＨが調整されて発酵の効率が高まる。搾汁液タンク７ａ内の搾汁液の温度は、例えば５０[℃]以上に管理され、これにより搾汁液に含まれる雑菌が死滅してさらに発酵効率が高まる。
【００２６】
発酵槽７ｂは、ｐＨ調整された搾汁液に所定の微生物を添加し、搾汁液を発酵させる。搾汁液が発酵することにより、エタノールが生成される。蒸留器７ｃは、発酵槽で生成されたエタノールを含む発酵液を蒸留して、エタノールを精製する。製品タンク７ｄは、蒸留器７ｃで精製されたエタノールを貯蔵する。
【００２７】
次に、固体燃料生成部８について説明する。固体燃料生成部８は、乾燥機８ａと、破砕機８ｂと、成型機８ｃと、冷却器８ｄと、を有する。
乾燥機８ａは、例えば乾燥空気を吹き付けて、搾汁残渣を乾燥させる。乾燥機８ａにより、搾汁残渣に含まれる水分は、例えば質量基準で１０[％]以下まで低減される。破砕機８ｂは、乾燥した搾汁残渣を所定の大きさに破砕する。成型機８ｃは、破砕された搾汁残渣を所定の形状に成形して燃料ペレットを得る。燃料ペレットは冷却器８ｄに移され、所定温度以下になるまで冷却される。
【００２８】
次に、図２を用いて処理装置１０の具体的な構成例を説明する。粉砕機１は、ハンマーミルなどを用いてパームトランクを粉末状に粉砕する。粉砕されたパームトランク破砕片はショベルカーなどにより、粉砕機１からベルトコンベア９に運ばれる。ベルトコンベア９の上方には、例えば噴霧ノズルなどの加水機３が配設されている。ベルトコンベア９によってパームトランク破砕片が運ばれている間に、加水機３から散水または噴霧された水分がパームトランク破砕片に吸水される。ベルトコンベア９は、運搬方向に対して上方に傾斜して配設されている。このため、加水機３からパームトランク破砕片に加水された水分のうち、パームトランク破砕片に吸収されなかった水分は下方に流れ出る。ベルトコンベア９の下方には検出部５が配設されている。検出部５は、パームトランク破砕片に吸水されずに流れ出た流出水分の流出量（以降、単に流出量と記す）を検出する。検出部５は制御部４に電気的に接続されており、流出量の検出結果を制御部４に出力する。
【００２９】
加水機３により加水されたパームトランク破砕片は、ベルトコンベア９の進行方向の末端に配設された搾汁機２に投入される。搾汁機２は、加水されたパームトランク破砕片を圧搾して固体分と液体分とに分離する。ここで、分離された液体分が搾汁液であり、分離された固体分が搾汁残渣である。
図３は、搾汁機２の一例を示す構成図である。搾汁機２は内接ロール型の搾汁機である。搾汁機２は、リングロール２１と、内接ロール２２と、投入口２３と、排出口２４と、シリンダ２５と、押圧ロール２６と、を有する。
【００３０】
リングロール２１は、上下動可能かつ回転可能に支持されている。内接ロール２２は、上下動不能かつ回転可能に支持されている。リングロール２１と内接ロール２２とは、図示せぬ駆動手段によって同一方向に回転させられる。シリンダ２５は、押圧ロール２６を上方に押圧する。この押圧力は調整可能である。押圧ロール２６は、シリンダ２５から受けた押圧力をリングロール２１に伝える。以上の構成により、シリンダ２５の押圧力を調整することで、パームトランク破砕片がリングロール２１と内接ロール２２との間に挟まれる際の圧力を調整することができる。
パームトランク破砕片は、投入口２３から投入され、リングロール２１と内接ロール２２との間で圧搾され、搾汁液と搾汁残渣とに分離される。分離された搾汁液は不図示の吐出口から外部へ吐出され、液体燃料生成部７に投入される。分離された搾汁残渣は排出口２４から排出され、固体燃料生成部８に投入される。
【００３１】
図２に示すように、分離された搾汁残渣の一部は、分析器６に投入される。分析器６は、例えば原子吸光分析計であり、単位質量あたりの搾汁残渣に含有されるカリウムの質量を分析することができる。搾汁残渣にカリウムが多く含まれると、固体燃料生成部８により生成された燃料ペレットにもカリウムが多く含まれることになり、燃料ペレットをボイラーなどで燃焼させる際にカリウムを由来とする灰が多く発生する。この灰がボイラーの内部に付着すると、いわゆるスラッギングなどにつながる場合がある。このため、搾汁残渣に含まれるカリウムの質量を所定量以下にする必要がある。
【００３２】
なお、分析器６はカリウム以外のアルカリ金属の濃度を分析しても良い。パームトランクに含まれるアルカリ成分のうち、大部分はカリウムであるが、カリウム以外のアルカリ金属の分析値を考慮することで固体燃料としての灰付着性の予測精度を向上させることができる。分析器６として原子吸光分析計を用いることができる。
分析器６は制御部４と電気的に接続されており、単位質量あたりの搾汁残渣に含まれるカリウムの質量（以降、単に残渣中Ｋ濃度Ｄｒと記す）を制御部４に出力する。なお、分析器が搾汁残渣のアルカリ濃度を分析する場合には、制御部４は搾汁残渣のアルカリ濃度を制御部４に出力する。
制御部４は、不図示のＣＰＵなどの処理部と、不図示のＲＡＭなどの記憶部と、を有する。
【００３３】
次に、パームトランク破砕片が吸水する水分の量と、残渣中Ｋ濃度Ｄｒと、の関係について説明する。
【００３４】
図４（ａ）示すように、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣は、添え字ｆ、ｆ’及びｒを用いて、パームトランク破砕片の総質量をＦｉ[kg]として、その中に含まれる成分のうち固体分の質量をＳｉ[kg]、液体分の質量をＬｉ[kg]とする。尚、ここで添え字ｉはｆ、ｆ’及びｒを代表させて示す。また、図４（ａ）に記載は無いが、このパームトランク破砕片に含まれるカリウムの質量についても同様にｗｉ[kg]（以降、単に原料Ｋ質量ｗｉと記す）とする。
このとき、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣中の含水率φｉ（以降、含水率φｉと記す）は、以下の数式（１）により表される。
φｉ＝Ｌｉ／（Ｓｉ＋Ｌｉ）  …（１）
また、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣における固体分Ｓｉ[kg]あたりのカリウムの質量である原料中のＫ濃度Ｄｉ（以降、単にＫ濃度Ｄｉと記す）は、以下の数式（２）により表される。
Ｄｉ＝ｗｉ／Ｓｉ  …（２）  
【００３５】
また、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣おける液体分Ｌｉ[kg]中のカリウムの質量である原料中のＫ濃度Ｃｉ（以降、単に液中Ｋ濃度Ｃｉと記す）は、以下の数式（３）により表される。
Ｃｉ＝ｗｉ／Ｌｉ  …（３）
【００３６】
図５は、パームトランク破砕片を水量比を変化させて水中に浸漬させた場合におけるパームトランク破砕片内の液分中のＫ濃度と溶出液側のＫ濃度の関係を示すものである。横軸の溶出側のＫ濃度と縦軸のパームトランク破砕片内の液分中のＫ濃度の傾きが１であることから、パームトランク内におけるＫはパームトランク内の液中に溶解して存在していることがわかる。
搾汁機２が吸水したパームトランク破砕片を圧搾して、パームトランク破砕片に含まれる水分の質量をＬｆ[kg]からＬｒ[kg]に減少させる。このとき、搾汁残渣の水分中に存在しているカリウムの濃度と、搾汁液に溶出しているカリウムの濃度とは、パームトランク液中カリウム濃度Ｃで等しいので、破砕片原料又は吸水後破砕片原料おける液中濃度ＣfまたはＣf’と搾汁残渣中における液中濃度Ｃｒは次式（４ａ）又は（４ｂ）で示される。
Ｃf’＝Ｃｒ  （加水時）…（４ａ）
Ｃf  ＝Ｃｒ  （非加水時）…（４ｂ）
したがって、搾汁残渣に含まれる液体分Ｌｉ[kg]中のカリウムの質量ｗｒ[kg]（以降、単に搾汁残渣Ｋ質量ｗｒと記す）は、式（３）と（４ａ）又は（４ｂ）から、以下の数式（５ａ）又は（５ｂ）により表される。
ｗｒ＝Ｃｆ’× Ｌｒ（加水時）…（５ａ）
ｗｒ＝Ｃｆ  × Ｌｒ（非加水時）…（５ｂ）
【００３７】
また、搾汁残渣固体分Ｓｒ［ｇ］あたりのカリウムの質量である残渣中Ｋ濃度Ｄｒは（２）式より次式で表現される。
Ｄｒ＝ｗｒ／Ｓｒ  …（２ａ）
搾汁残渣に含まれるカリウムは、搾汁残渣中の水分に存在していると考えられるが、燃料ペレットを生成する際に、水分は乾燥機８ａにより蒸発してカリウムが搾汁残渣の固体分に残留する。従って、この残渣中Ｋ濃度Ｄｒは燃料ペレットに含有されるカリウムの量を間接的に表している。
【００３８】
パームトランク破砕片を圧搾すると、パームトランク破砕片の固体分の一部も搾汁液に混ざって流出する。原料の固体分Ｓｆのうち、搾汁残渣に残って回収される割合をη（以降、単に固体分回収率ηと記す）とすると、搾汁残渣に含まれる固体分の質量Ｓｒ[kg]（以降、単に搾汁残渣固体分Ｓｒと記す）は、以下の数式（６）により表される。
Ｓｒ＝η×Ｓｆ  …（６）
【００３９】
また、原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する残渣中Ｋ濃度Ｄｒの比Ｄｒ／Ｄｆは、数式（１）、（２）に基づき、以下の数式（７ａ）または（７ｂ）により表される。
Ｄｒ／Ｄｆ＝｛（１−φｆ’）φｒ｝／｛φｆ’（１−φｒ）｝  加水時  …（７ａ）
Ｄｒ／Ｄｆ＝｛（１−φｆ ）φｒ｝／｛φｆ （１−φｒ）｝  非加水時…（７ｂ）
上記の数式（７ａ）及び（７ａ）は、搾汁残渣含水率φｒが同じであっても、吸水後含水率φｆ’を大きくすることができれば、原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する残渣中Ｋ濃度Ｄｒの比Ｄｒ／Ｄｆを小さくできることを示している。すなわち、搾汁圧力を上げることで搾汁残渣含水率を下げなくても、加水により適切な吸水後含水率まで大きくすることができれば、原料と残渣におけるＫ除去の効果を得ることができることを示している。
【００４０】
次に、加水機３が加水することによってパームトランク破砕片が吸水する質量を、Ｌa[kg]（以降、単に吸水量Ｌaと記す）とすると、吸水後のパームトランク破砕片に含まれる水分の質量Ｌｆ’以降、単に吸水後水分量Ｌｆ’と記す）は、以下の数式（８）により表される。
Ｌｆ’＝Ｌｆ＋Ｌa  …（８）
【００４１】
ここで、数式（１）から、以下の数式（９）に示すように、原材料の単位質量あたりの吸水量Ｌa／Ｆｆ（以降、単に単位吸水量Ｌa／Ｆｆと記す）が求められる。
Ｌa／Ｆｆ＝（φｆ’−φｆ）／（１−φｆ’）  …（９）
【００４２】
以上の関係式（１）から（９）の関係を図４（ｂ）に示した。
【００４３】
以上の関係を、具体例に当てはめて説明する。
図６（ａ）及び（b）に示すように、総質量Ｆｆ＝４４８[kg]のパームトランク破砕片に、固体分Ｓｆ＝１４８[kg]および液体分Ｌｆ＝３００[kg]が含まれており、液体分Ｌｆには原料Ｋ質量ｗｆ＝１[kg]のカリウムが存在しているとする。このとき、原料含水率φｆは数式（１）よりφｆ＝０．６７[-]である。また、液中カリウム濃度Ｃｆは、数式（３）よりＣｆ＝０．００３３３[kg-K/kg-Liquid]であり、対固形分原料中Ｋ濃度Ｄｆは数式（２）よりＤｆ＝０．００６７７[kg-K/kg-solid]である。
このパームトランク破砕片を搾汁機２が圧搾する際、固体分回収率η＝０．７５[-]であったとすると、搾汁残渣固体分Ｓｒは数式（６）より搾汁残渣固体分Ｓｒ＝１１１[kg]となる。そして、搾汁残渣水分率がφｒ＝０．３５[-]で搾汁される場合の搾汁残渣に含まれる水分の質量はＬｒ＝６０[kg]なので、パームトランク破砕片に含まれていたｗｆ＝１[kg]のカリウムのうち、搾汁残渣に残留する搾汁残渣Ｋ質量ｗｒは数式（５ｂ）より、ｗｒ＝０．２[kg]となる。このとき、残渣中Ｋ濃度ＤｒはＤｒ＝０．００１８[kg-K/kg-solid]となる。
【００４４】
一方、パームトランク破砕片に加水して圧搾した場合について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）及び（b）に示すように、総質量Ｆｆ＝４４８[kg]、固体分Ｓｆ＝１４８[kg]、液体分Ｌｆ＝３００[kg]で加水する場合と同じであるが、液体分Ｌｆには原料Ｋ分が加水しない場合の２倍量すなわち原料Ｋ質量ｗｆ＝２[kg]のカリウムが存在しているとする。
このとき、原料含水率φｆは数式（１）よりφｆ＝０．６７[-]である。また、液中カリウム濃度は数式（３）よりＣｆ＝０．００６６７[kg-K/kg-Liquid]であり、対固形分原料中Ｋ濃度Ｄｆは数式（２）よりＤｆ＝０．０１３５[kg-K/kg-solid]である。
【００４５】
このパームトランク破砕片に加水機３が加水することにより、Ｌａ＝２９１[kg]の水分がパームトランク破砕片に吸水されたとする。このとき、吸水後水分量Ｌｆは数式（８）よりＬｆ’＝５９１[kg]となる。また、液中カリウム濃度は数式（３）よりＣｆ’＝０．００３３８[kg-K/kg]となるので、加水前に比べて１．９７倍に薄まる。また、吸水後含有率φｆ’は数式（１）よりφｆ’＝０．８[-]となる。
【００４６】
この吸水したパームトランク破砕片を搾汁機２が圧搾する際、固体分回収率η＝０．７５[-]であったとすると、搾汁残渣固体分Ｓｒは数式（６）よりＳｒ＝１１１[kg]となる。そして、搾汁残渣水分率がφｒ＝０．３５[-]で搾汁される場合に、搾汁残渣に含まれる水分の質量はＬｒ＝６０[kg]なので、パームトランク破砕片に含まれていたｗｆ＝２[kg]のカリウムのうち、搾汁残渣に残留する搾汁残渣Ｋ質量ｗｒは、数式（５ａ）より、ｗｒ＝０．２０[kg]となる。
そして、残渣中Ｋ濃度Ｄｒは数式（２）より、Ｄｒ＝０．００１８[kg-K/kg-solid]となる。
【００４７】
図６及び図７に示した結果を比較すると、加水する場合は原料となる破砕片中の対固形分カリウム濃度Ｄｒが２倍高くても、加水して搾汁した場合の残渣中Ｋ濃度Ｄｒは、加水せずに搾汁した場合と同じ０．００１８[kg-K/kg-solid]まで低減される。残渣中Ｋ濃度Ｄｒは、搾汁残渣から固体燃料を生成した際に、固体燃料に含まれるカリウムの質量を表している。従って、パームトランク破砕片に加水してから圧搾することで残渣中Ｋ濃度Ｄｒを所定の数値以下とすることにより、固体燃料に含まれるカリウムの量を木質ペレットと同定にまで低減することができ、この固体燃料を燃焼させた際に生じるスラッギングなどの現象を防止することができる。
【００４８】
次に、原料中Ｋ濃度Ｄｆと残渣中Ｋ濃度Ｄｒの関係について、図８を用いて説明する。図８に示すグラフは、原料破砕片の含水率φｆをパラメータとして、縦軸に残渣中Ｋ濃度Ｄｒの原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する比Ｄｒ／Ｄｆをとり、横軸に吸水後含水率φｆ’をとったものである。数式（７ａ）、（７ｂ）に示されるように、Ｄｒ／Ｄｆは原料含水率φｆ’および搾汁残渣含水率φｒの関数であり、図８に示すグラフは、原料含水率φｆは、パームトランク破砕片のパームトランクの生育条件や伐採位置、保管方法などによって０．６〜０．７５の範囲で変動するので、この範囲での加水を前提に搾汁残渣含水率φｒ＝０．３５[%]に搾汁した場合を示している。
図８に示すように、吸水後含水率φｆ’の値が大きくなるほど、Ｄｒ／Ｄｆの値が小さくなる。すなわち、パームトランク破砕片に吸水させる水分量を多くするほど、原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する残渣中Ｋ濃度Ｄｒの低減量を大きくすることができる。
例えば、図８に示すように原料破砕片含水率φｆが０．６[-]の場合であれば、吸水後含水率φｆ’を０．８[-]まで加水すれば、Ｄｒ／Ｄｆ＝０．３８となり元のカリウム濃度の３８％迄濃度を低減することができる。逆に、原料破砕片含水率φｆが０．６[-]の場合に、残渣中のカリウム濃度を元の原料が破砕片濃度から５０％に低減するだけであれば、吸水後含水率φｆ’が０．７５[-]になる分だけの加水を行えばよいことを示している。図９に加水プロセスのターンダウン時の特長を示す概念を示す。
【００４９】
次に、パームトランク破砕片の単位質量あたりの加水量の上限値について説明する。パームトランクの原料含水率及び吸水後含水率の性質的制約から、原料に最も加水しなければいけなくなるのは、原料含水率φｆ＝０．６[-]の場合に吸水後含水率がφｆ’＝０．８５[-]となる場合である。この場合の、パームトランク破砕片の単位吸水量  Ｌａ／Ｆｆは、数式（９）に示した関係に基づいて計算すれば、Ｌａ／Ｆｆ＝約１．７となる。
【００５０】
これは、気候や、パームトランク破砕片に含まれる柔組織と維管束との割合などの条件が変動することを考慮しても、パームトランク破砕片が吸水しうる水分量は、パームトランク破砕片の質量の１．７倍以下であることを意味する。換言すると、パームトランク破砕片の質量の１．７倍以上の水分を加水機３が加水すると、パームトランク破砕片が吸水しきれないことを意味する。従って、加水機３が加水する量はＬａ／Ｆｆ＝１．７以下とすることが好ましく、これによってパームトランク破砕片に過剰に加水して水資源を徒費することを防ぐことができる。
【００５１】
次に、パームトランク破砕片の性質について説明する。
【００５２】
図１１は、粉砕機１により粉砕されたパームトランク破砕片を、１０６[℃]で２時間乾燥した後、篩分けにより分級したものを、柔組織を主とするもの（以下、単に柔組織と記す）と維管束を主とするもの（以下、単に維管束と記す）とに目視にて分離した際の、各々の分級範囲における重量割合を示したものである。
図１１より柔組織は粒径が０．１〜１．７[mm]の間に多く分布し、維管束は粒径が０．４２５〜３．３５[mm]の範囲に広く分布することが判る。
図１２は図１１をもとに、パームトランク破砕片全体についての粒度分布を示したものである。なお、図１２の縦軸は、対象物を篩にかけて分級した際に、横軸に示す粒径以下の対象物の全体に占める重量基準の割合（以下、単に積算篩下という）をパーセント表示したものである。同様に、図１３は柔組織および維管束についての粒度分布を、積算篩下により示したものである。
図１３における柔組織および維管束のグラフを比較すると、その粒度分布のプロフィールは大きく異なっている。この点について、以下に考察する。もし、同じメカニズムによって粉砕されているのであれば、同じ粒径分布になるはずである。それにも関わらず、この二つの粒子のグループが異なる粒径分布をもっているということは、各々異なる破砕メカニズムによって生成したものである。すなわち、粒径が大きな方のグループが破砕により直接的に生じたものであるのに対して、粒径が小さな方のグループは、元々小さな粒子が弱く結合していたものが破砕時のエネルギーによって元の粒径状態に解きほぐされて生じる、いわゆる解繊と呼ばれるものである。したがって、図１３は、パームトランクの破砕において、粒径が小さな方のグループである柔組織は元々ある粒度分布を持っており、破砕により維管束から剥がれて解繊された状態になっていることを示すものである。
【００５３】
図１４は、パームトランク破砕片全体の粒径分布と、組織分の破砕片全体を基準とした粒径分布をあわせて示した図である。例えば、粒径１．０[mm]以下の維管束を含めた全体の積算篩下は４１．２[%]なのに対して、柔組織分の積算篩下は３５．６[%]であるので、残りの維管束が５．６[%]を占めることを示している。
【００５４】
粉砕機により解繊された破砕片中に、どの程度、柔組織が維管束から剥がれた状態にあるかということを考える。パームトランク中における柔組織の割合は５割程度なので、たとえば、図１１に示すような破砕では、破砕片中の柔組織の割合は４３．５[%]であるから、パームトランクは解繊された状態にあると考えられる。
【００５５】
【表１】
2018103074.tif 000003
【００５６】
表１は、柔組織および維管束の、パームトランク破砕片に含まれている割合と、吸水率と、を示す。ここで、吸水率とは柔組織または維管束の単位質量あたりの吸水可能な水分の質量を表す。吸水率は、柔組織または維管束について、最大吸水時の重量と乾燥時重量との差分を、乾燥時重量によって除算することにより求められる。
【００５７】
【表２】
2018103074.tif 000004
【００５８】
表２は篩分けにより分級された各粒径範囲のパームトランク破砕片の吸水量が、パームトランク全体の吸水量に占める割合を示したものである。例えば、粒径が１．０[mm]以下のパームトランク破砕片による吸水量が、全体の吸水量のうちの７０．３[%]を占めている。また、図１３の粒度分布から、柔組織全体のうち８１．８％が粒径１．０[mm]以下である一方、粒径が１．０[mm]以下の維管束は維管束全体の９．９[%]を占めるにすぎないことから、粒径が１．０[mm]以下のパームトランク破砕片における吸水量が主として柔組織によるものであることがわかる。
また、表１に示すように、柔組織の平均吸水率は７．０倍であり、パームトランク破砕片に含まれている割合は０．４３５（４３．５[%]）である。この２つの数値を掛けると、７．０×０．４３５≒３．０となる。同様にして、維管束の吸水率とパームトランク破砕片に含まれている割合の数値を掛けると、１．６×０．５６５≒０．９０となる。したがって、パームトランク破砕片の全体量を１としたときの吸水量は３．０＋０．９０＝３．９０となる。３．０÷（３．０＋０．９０）≒０．７７であるから、パームトランク破砕片全体における吸水量のうち、約７７[%]を柔組織の吸水量が占める。このことからも、パームトランク破砕片の吸水量については柔組織が支配的であることが判る。
【００５９】
表２から、粒径が０．１~０．３[mm]の区間における、全体に対する吸水量の割合は１１．４[%]であるので、上述したように柔組織と維管束の全体量を１とした時の吸水量が３．９であるという計算結果を用いれば、この区間における吸水量は、３．９×０．１１４＝０．４４６と計算される。一方、図１１より、粒径が０．１〜０．３[mm]の区間には柔組織のみが存在し、その全体に対する割合は５．４[%]であるので、粒径が０．１〜０．３[mm]の区間における柔組織の吸水率は、０．４４６／０．０５４＝８．３となる。この吸水率８．３は、柔組織全体の平均吸水率７．０より大きく、粉砕によっても柔組織の細胞壁が粉砕されずに吸水性が維持されていることを示している。
次に、図１３及び図１４より、パームトランク破砕片全体の粒径１．０[mm]における積算篩下が３５．６[%]以上となるように粉砕されていれば、パームトランクの粉砕により柔組織が解繊された状態になった結果、パームトランク破砕片のうち４３．５[%]を占める柔組織の吸水性を利用できることを示している。
したがって、図１３に示すようなパームトランク破砕片の粒径０．３[mm]における積算篩下が５．４[%]以下となり、かつ、パームトランク破砕片の粒径１．０[mm]における積算篩下が３５．６[%]以上となるような粉砕であれればパームトランク破砕片中の柔組織の吸水性の特長を失うことはなく、柔組織と維管束が解繊された状態となり、柔組織の吸水性を利用して効率良く吸水することができる。
【００６０】
図１５は、図１３の維管束と柔組織の粒度分布をもとに、積算篩下が５０[%]となる粒径をグラフから読み取って書き込んだものである。具体的には、柔組織の積算篩下が５０[%]となる粒径が０．５８[mm]であるのに対し、維管束の積算篩下が５０[%]となる粒径は１．４７[mm]である。０．５８÷１．４７≒０．３９であるから、積算篩下が５０[%]となる粒径同士を比較すると、柔組織は維管束の３９[%]（０．３９倍）の粒径である。固体内における物質移動が拡散によるものであり、その移動に要する時間が粒径の２乗に比例することを考慮すると、０．３９×０．３９≒０．１５により、柔組織における吸水時間は維管束における吸水時間の約１５[%]となる。すなわち、柔組織は維管束と比較してわずか１５[%]の時間で吸水が完了することを意味している。
図１０は、パームトランク破砕片を２０倍量の温度２５[℃]の水中に浸漬させて、浸漬後のパームトランク含水率の経時変化を示したものである。浸漬開始後５秒で含水率は平衡に到達する。この試験は浸漬時のデータであるが、パームトランク内におけるカリウムの物質移動は加水時と同じである。
以上より、パームトランクを柔組織と維管束とに解繊された状態にまで粉砕しておいてから加水すると、吸水量の面から支配的である柔組織に対して、水分を速やかに柔組織の内部まで浸透させることができる。この場合では、パームトランク破砕片に加水したときに、ごく短時間のうちに吸水を完了させることができる。
【００６１】
次に、パームトランクの処理装置１０の作用について説明する。
【００６２】
粉砕機１は、前述のようにハンマーミルなどによって、パームトランクを柔組織と維管束とを含む粉状のパームトランク破砕片に粉砕する。粉砕して得られたパームトランク破砕片は、加水機３に運搬される。加水機３によりパームトランク破砕片に加水される、パームトランク破砕片の単位時間あたりの加水量Ｑ（以降、単に単位時間あたり加水量Ｑと記す）は、制御部４によって制御される。
【００６３】
図１６は、制御部４による単位時間あたり加水量Ｑの制御方法の説明図である。図１６に示すように、まずフェーズ１では、加水量の制御の前提となる初期条件を設定する。具体的には、加水する対象となるパームトランク破砕片の条件として、パームトランク破砕片の単位時間当たりの処理量Ｐ[kg/h]と、原料含水率φｆと、原料中Ｋ濃度Ｄｆと、を設定する。また、搾汁残渣の条件として、搾汁残渣含水率φｒと、目標とする残渣中Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔ（以降、単に目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔと記す）と、を設定する。これらの初期設定値は、制御部４が備える記憶部に記憶される。
【００６４】
次に、制御部４はフェーズ２において、フェーズ１で設定された初期条件に基づいて加水機３による初期単位時間あたり加水量Ｑ０[kg/h]を設定する。Ｑ０は、以下の数式（１０）により算出される。
Ｑ０＝Ｐ（φｆ０’−φｆ）／（１−φｆ０’）  …（１０）
なお、数式（１０）においてφ’ｆ０は初期条件下での加水後含水率であり、以下の数式（１１）により算出される。
φ ｆ０’＝１／｛Ｄｒｓｅｔ（１−φｒ）／（Ｄｆφｒ）＋１）  …（１１）
【００６５】
次に、制御部４はフェーズ３において、加水機３による単位時間あたり加水量Ｑの再設定を行う。具体的には、以下の数式（１２）に従って単位時間あたり加水量Ｑを増加させる。数式（１２）において、Ｑｉは直前の単位時間あたり加水量であり、Ｑｉ＋１は再設定後の単位時間あたり加水量であり、ΔＱは単位時間あたり加水量の調整量である。
Ｑｉ＋１＝Ｑｉ＋ΔＱ  …（１２）
なお、初期状態ではＱｉ＝Ｑ０かつΔＱ＝０と設定されており、この場合Ｑｉ＋１はＱ０のまま変化しない。
【００６６】
次に、制御部４はフェーズ４において、Ｑｉ＋１の単位時間あたり加水量で加水機３から散水または噴霧させる。
そして、制御部４はフェーズ５Ａにおいて、検出部５から出力された流出量を読み取る。そして、制御部４はフェーズ６Ａにおいて、流出量が０より大きいか否かを判断し、流出量が０よりも大きい場合には、ΔＱの値を減少させて負の値とする。そしてフェーズ３に戻り、単位時間あたり加水量の再設定を行う。このようにすると、流出量が０より大きい場合には単位時間あたり加水量Ｑが徐々に減少するため、水資源の徒費を防止することができる。
なお、制御部４は、流出量が所定の量より大きい場合にΔＱの値を減少させてもよい。あるいは、検出部５はパームトランク破砕片に吸収されなかった水分の有無を検出し、制御部４は、検出部５により水分が検出された場合にΔＱの値を減少させてもよい。
【００６７】
一方、制御部４はフェーズ５Ａと並行してフェーズ５Ｂの処理を行う。具体的には、分析器６が測定して出力した残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値を読み取る。そして、制御部４はフェーズ６Ｂにおいて残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値と目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔの値とを比較する。残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値が目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔよりも大きい場合には、ΔＱの値が正となるように単位時間あたり加水量Ｑを再設定する。残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値が目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔの値よりも小さい場合には、ΔＱの値が負となるように単位時間あたり加水量Ｑを再設定する。残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値と目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔの値とが等しい場合には、ΔＱの値を０に設定する。そしてフェーズ３に戻り、単位時間あたり加水量Ｑの再設定を行う。このようにすると、残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値が目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔの値に近づくように単位時間あたり加水量Ｑが調節されるため、加水機３からの単位時間あたり加水量Ｑを過不足のない値に設定することができる。
【００６８】
なお、フェーズ３において単位時間あたり加水量を再設定する際、フェーズ６Ａの処理結果がフェーズ６Ｂの処理結果よりも優先される。例えば、フェーズ６Ａにおいて流出量＞０であった場合には、フェーズ６Ｂにおいて残渣中Ｋ濃度Ｄｒ＞目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔであったとしても、制御部４はΔＱの値が負となるように単位時間あたり加水量Ｑを再設定する。これは、フェーズ６Ａで流出量＞０であった場合には、パームトランク破砕片が加水された水分を全て吸収しきれていないため、さらに加水量を増加させても残渣Ｋ濃度Ｄｒを低下させることができないためである。
【００６９】
本実施形態のパームトランク処理方法によれば、残渣中Ｋ濃度Ｄｒの値が目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔとなるように加水機３による単位時間あたり加水量がフィードバック制御され、過不足のない加水を行うことができる。これにより、加水量が不足して残渣中Ｋ濃度Ｄｒが目標Ｋ濃度Ｄｒｓｅｔを上回るのを防ぎつつ、過剰な加水によって水資源を徒費することを防ぐことができる。このようにして、加水工程を効率化することができるとともに、例えば水資源が豊富でない地域においてパームトランクを処理する場合に、限られた資源を有効活用させることが可能になる。
【００７０】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態において示した処理装置１０の構成および作用等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した各実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、上記した実施形態やその変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…粉砕機  ２…搾汁機  ３…加水機  ４…制御部  ５…検出部  ６…分析器  ７…液体燃料生成部  ７a…搾汁液タンク  ７b…発酵槽  ７c…蒸留器  ７d…製品タンク  ８…固体燃料生成部  ８a…乾燥機  ８b…破砕機  ８c…成型機  ８d…冷却器  ９…ベルトコンベア  １０…処理装置  ２１…リングロール  ２２…内接ロール  ２３…投入口  ２４…排出口  ２５…シリンダ  ２６…押圧ロール
【図１】
2018103074.tif 000005
【図２】
2018103074.tif 000006
【図３】
2018103074.tif 000007
【図４】
2018103074.tif 000008
【図５】
2018103074.tif 000009
【図６】
2018103074.tif 000010
【図７】
2018103074.tif 000011
【図８】
2018103074.tif 000012
【図９】
2018103074.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018103074.tif 000016
【図１３】
2018103074.tif 000017
【図１４】
2018103074.tif 000018
【図１５】
2018103074.tif 000019
【図１６】
2018103074.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月7日(2017.4.7)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクにその吸水可能な水分量の上限値以下の範囲で加水する加水工程と、
前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とするパームトランクの処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のパームトランクの処理方法は、パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクにその吸水可能な水分量の上限値以下の範囲で加水する加水工程と、前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】処理装置１０の概要を示す説明図である。
【図２】処理装置１０の構成例を示す説明図である。
【図３】搾汁機２の一例を示す図である。
【図４】各パラメータの関係を説明する図であり、（ａ）は模式図であり、（ｂ）は各パラメータの相関を示す表である。
【図５】溶出液中Ｋ濃度とパームトランク破砕片内の液分中のＫ濃度の関係を示すグラフである。
【図６】パームトランクに吸水させずに圧搾する場合の具体例を説明する図であり、（ａ）は模式図を示し、（ｂ）は各パラメータの数値を示す。
【図７】パームトランクに吸水させてから圧搾する場合の具体例を説明する図であり、（ａ）は模式図を示し、（ｂ）は各パラメータの数値を示す。
【図８】搾汁残渣含水率φｒ＝０．３５[-]の場合における、残渣中Ｋ濃度Ｄｒの原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する比Ｄｒ／Ｄｆと、吸水後含水率φｆ’と、の関係を示すグラフである。
【図９】加水プロセスのターンダウン時の特長を説明する図である。
【図１０】破砕片残渣を浸漬させた場合の含水率の経時変化のグラフである。
【図１１】パームトランクに含まれる柔組織および維管束の割合を、粒径ごとに示すグラフである。
【図１２】パームトランク破砕片全体の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１３】柔組織および維管束の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１４】パームトランク破砕片全体および柔組織の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１５】柔組織および維管束の粒径ごとの積算篩下を示すグラフである。
【図１６】単位時間あたり加水量Ｑの制御方法を説明する図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣は、添え字ｆ、ｆ’及びｒを用いて示し、ｆ、ｆ’及びｒを代表させて示す際は添え字ｉを用いる。パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣の各総質量をＦｉ[kg]、その中に含まれる成分のうち固体分の質量をＳｉ[kg]、液体分の質量をＬｉ[kg]とする。パームトランク破砕片に含まれるカリウムの質量についても同様にｗｉ[kg]（以降、単に原料Ｋ質量ｗｉと記す）とする。
このとき、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣中の含水率φｉ（以降、含水率φｉと記す）は、以下の数式（１）により表される。
φｉ＝Ｌｉ／（Ｓｉ＋Ｌｉ）  …（１）
また、パームトランク破砕片原料、吸水後破砕片原料、及び破砕片搾汁残渣における固体分Ｓｉ[kg]あたりのカリウムの質量である原料中のＫ濃度Ｄｉ（以降、単にＫ濃度Ｄｉと記す）は、以下の数式（２）により表される。
Ｄｉ＝ｗｉ／Ｓｉ  …（２）
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図５は、パームトランク破砕片を水量比を変化させて水中に浸漬させた場合におけるパームトランク破砕片内の液分中のＫ濃度と溶出液側のＫ濃度の関係を示すものである。横軸の溶出側のＫ濃度と縦軸のパームトランク破砕片内の液分中のＫ濃度の傾きが１であることから、パームトランク内におけるＫはパームトランク内の液中に溶解して存在していることがわかる。
搾汁機２が吸水したパームトランク破砕片を圧搾して、パームトランク破砕片に含まれる水分の質量をＬｆ[kg]からＬｒ[kg]に減少させる。このとき、搾汁残渣の水分中に存在しているカリウムの濃度と、搾汁液に溶出しているカリウムの濃度とは、パームトランク液中カリウム濃度Ｃで等しいので、破砕片原料又は吸水後破砕片原料における液中濃度ＣfまたはＣf’と搾汁残渣中における液中濃度Ｃｒは次式（４ａ）又は（４ｂ）で示される。
Ｃf’＝Ｃｒ  （加水時）…（４ａ）
Ｃf  ＝Ｃｒ  （非加水時）…（４ｂ）
したがって、搾汁残渣に含まれる液体分Ｌｒ[kg]中のカリウムの質量ｗｒ[kg]（以降、単に搾汁残渣Ｋ質量ｗｒと記す）は、式（３）と（４ａ）又は（４ｂ）から、以下の数式（５ａ）又は（５ｂ）により表される。
ｗｒ＝Ｃｆ’× Ｌｒ（加水時）…（５ａ）
ｗｒ＝Ｃｆ  × Ｌｒ（非加水時）…（５ｂ）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、吸水後破砕片原料中Ｋ濃度Ｄｆ’及び原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する残渣中Ｋ濃度Ｄｒの比Ｄｒ／Ｄｆ’及びＤｒ／Ｄｆは、数式（１）、（２）に基づき、以下の数式（７ａ）または（７ｂ）により表される。
Ｄｒ／Ｄｆ’＝｛（１−φｆ’）φｒ｝／｛φｆ’（１−φｒ）｝  加水時  …（７ａ）
Ｄｒ／Ｄｆ＝｛（１−φｆ ）φｒ｝／｛φｆ （１−φｒ）｝  非加水時…（７ｂ）
上記の数式（７ａ）及び（７ａ）は、搾汁残渣含水率φｒが同じであっても、吸水後含水率φｆ’を大きくすることができれば、原料中Ｋ濃度Ｄｆに対する残渣中Ｋ濃度Ｄｒの比Ｄｒ／Ｄｆを小さくできることを示している。すなわち、搾汁圧力を上げることで搾汁残渣含水率を下げなくても、加水により適切な吸水後含水率まで大きくすることができれば、原料と残渣におけるＫ除去の効果を得ることができることを示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、加水機３が加水することによってパームトランク破砕片が吸水する質量を、Ｌa[kg]（以降、単に吸水量Ｌaと記す）とすると、吸水後のパームトランク破砕片に含まれる水分の質量Ｌｆ’（以降、単に吸水後水分量Ｌｆ’と記す）は、以下の数式（８）により表される。
Ｌｆ’＝Ｌｆ＋Ｌa  …（８）
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以上の関係を、具体例に当てはめて説明する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、総質量Ｆｆ＝４４８[kg]のパームトランク破砕片に、固体分Ｓｆ＝１４８[kg]および液体分Ｌｆ＝３００[kg]が含まれており、液体分Ｌｆには原料Ｋ質量ｗｆ＝１[kg]のカリウムが存在しているとする。このとき、原料含水率φｆは数式（１）よりφｆ＝０．６７[-]である。また、液中カリウム濃度Ｃｆは、数式（３）よりＣｆ＝０．００３３３[kg-K/kg-Liquid]であり、対固形分原料中Ｋ濃度Ｄｆは数式（２）よりＤｆ＝０．００６７７[kg-K/kg-solid]である。
このパームトランク破砕片を搾汁機２が圧搾する際、固体分回収率η＝０．７５[-]であったとすると、搾汁残渣固体分Ｓｒは数式（６）より搾汁残渣固体分Ｓｒ＝１１１[kg]となる。そして、搾汁残渣水分率がφｒ＝０．３５[-]で搾汁される場合の搾汁残渣に含まれる水分の質量はＬｒ＝６０[kg]なので、パームトランク破砕片に含まれていたｗｆ＝１[kg]のカリウムのうち、搾汁残渣に残留する搾汁残渣Ｋ質量ｗｒは数式（５ｂ）より、ｗｒ＝０．２[kg]となる。このとき、残渣中Ｋ濃度ＤｒはＤｒ＝０．００１８[kg-K/kg-solid]となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
一方、パームトランク破砕片に加水して圧搾した場合について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、総質量Ｆｆ＝４４８[kg]、固体分Ｓｆ＝１４８[kg]、液体分Ｌｆ＝３００[kg]で加水する場合と同じであるが、液体分Ｌｆには原料Ｋ分が加水しない場合の２倍量すなわち原料Ｋ質量ｗｆ＝２[kg]のカリウムが存在しているとする。
このとき、原料含水率φｆは数式（１）よりφｆ＝０．６７[-]である。また、液中カリウム濃度は数式（３）よりＣｆ＝０．００６６７[kg-K/kg-Liquid]であり、対固形分原料中Ｋ濃度Ｄｆは数式（２）よりＤｆ＝０．０１３５[kg-K/kg-solid]である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
このパームトランク破砕片に加水機３が加水することにより、Ｌａ＝２９１[kg]の水分がパームトランク破砕片に吸水されたとする。このとき、吸水後水分量Ｌｆは数式（８）よりＬｆ’＝５９１[kg]となる。また、液中カリウム濃度は、加水前に比べて１．９７倍に薄まる。また、吸水後含有率φｆ’は数式（１）よりφｆ’＝０．８[-]となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
表２から、粒径が０．１〜０．３[mm]の区間における、全体に対する吸水量の割合は１１．４[%]であるので、上述したように柔組織と維管束の全体量を１とした時の吸水量が３．９であるという計算結果を用いれば、この区間における吸水量は、３．９×０．１１４＝０．４４６と計算される。一方、図１１より、粒径が０．１〜０．３[mm]の区間には柔組織のみが存在し、その全体に対する割合は５．４[%]であるので、粒径が０．１〜０．３[mm]の区間における柔組織の吸水率は、０．４４６／０．０５４＝８．３となる。この吸水率８．３は、柔組織全体の平均吸水率７．０より大きく、粉砕によっても柔組織の細胞壁が粉砕されずに吸水性が維持されていることを示している。
次に、図１３及び図１４より、パームトランク破砕片全体の粒径１．０[mm]における積算篩下が３５．６[%]以上となるように粉砕されていれば、パームトランクの粉砕により柔組織が解繊された状態になった結果、パームトランク破砕片のうち４３．５[%]を占める柔組織の吸水性を利用できることを示している。
したがって、図１３に示すようなパームトランク破砕片の粒径０．３[mm]における積算篩下が５．４[%]以下となり、かつ、パームトランク破砕片の粒径１．０[mm]における積算篩下が３５．６[%]以上となるような粉砕であればパームトランク破砕片中の柔組織の吸水性の特長を失うことはなく、柔組織と維管束が解繊された状態となり、柔組織の吸水性を利用して効率良く吸水することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018103074.tif 000021
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018103074.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月8日(2017.6.8)
【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】
パームトランクを、粉砕機を用いて柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクにその吸水可能な水分量の上限値以下の範囲で加水する加水工程と、
前記加水工程で加水された粉状のパームトランクを圧搾する圧搾工程と、を有することを特徴とするパームトランクの処理方法。
【請求項２】
前記粉砕工程で粉砕されたパームトランクを乾燥後に篩にかけた際の重量基準の積算篩下が、粒径０．３ｍｍにおいて５．４％以下であることを特徴とする請求項１に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項３】
前記加水工程において、粉砕されたパームトランクに散水または噴霧して加水することを特徴とする請求項１または２に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項４】
前記加水工程におけるパームトランクへの加水量は、パームトランクの質量に対して１．７倍以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項５】
前記加水工程におけるパームトランクへの加水量を、前記圧搾工程で得られた搾汁残渣が含有するカリウム濃度に基づいて制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のパームトランクの処理方法を実施するパームトランクの処理装置であって、
パームトランクを柔組織と維管束とに解繊して粉砕する粉砕機と、
前記粉砕機によって粉砕されたパームトランクに加水する加水機と、
前記加水機により加水されたパームトランクを圧搾する搾汁機と、を備えることを特徴とするパームトランクの処理装置。