(57)【要約】【課題】生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させる復帰方法を提供する。【解決手段】酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、乳酸菌及びその近縁の種を主成分とする嫌気性の酸敗微生物を死滅又は活性低下させるバクテリオシン添加工程１と、そのバクテリオシン添加工程１の後で、酸敗状態の生ゴミを加熱して、その添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させるバクテリオシン失活工程２と、酸敗状態の生ゴミにアルカリを添加して、その酸敗状態の生ゴミのｐＨ値をアルカリ性側に上昇させるｐＨ値上昇工程３と、このバクテリオシン失活工程２及びｐＨ値上昇工程３の後で、そのｐＨ値を上昇させた生ゴミに微生物製剤由来の分解処理微生物を添加する分解処理微生物添加工程４とを備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を分解処理する分解処理微生物に、生ゴミを分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、酸敗性の微生物を死滅又は活性低下させ、その後、その添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させると共に、前記酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させ、その後、そのｐＨ値を上昇させた前記酸敗状態の生ゴミに、前記分解処理微生物を添加することを特徴とする生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項２】
前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミに、バクテリオシン分解性の酵素を添加することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項３】
前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミを、その乳酸菌のバクテリオシンが失活する温度まで加熱することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を利用して生ゴミを分解処理する生ゴミ処理装置において、その酸敗状態からの復帰方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物を分解処理する分解処理微生物に、家庭等から排出される生ゴミを分解処理させる生ゴミ処理装置がある。この生ゴミ処理装置は、分解処理微生物を担持した生ゴミ処理材及び生ゴミを収納する処理槽と、処理槽内の生ゴミ処理材及び生ゴミを攪拌混合する攪拌機構とを備えて形成されている。このような生ゴミ処理装置には、特開平８−１７３９３８号公報に示すものがある。このような生ゴミ処理装置においては、その処理槽内に投入された生ゴミを、以下のようにして分解処理する。
【０００３】
処理槽内に生ゴミが投入されると、処理槽内に収納しておいた分解処理微生物が、その投入された生ゴミの種類に応じて、下記のそれぞれの化学反応式に従って発酵分解処理する。
【０００４】
【化１】
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【０００５】
正常に発酵分解処理が行われれば、投入された生ゴミは、式（１）と式（２）とに従って発酵分解処理されると共に、その処理の進行に伴って、炭酸ガス、アンモニア、水分等が生成される。また、その発酵分解処理中に、有機酸が少量生成されたとしても、式（１）と同様の反応によって、その有機酸は炭酸ガスにまで酸化されるか、又は分解処理微生物の担体としての生ゴミ処理材に含まれるアルカリ成分により中和されるので、処理槽内の生ゴミのｐＨ値を大きく低下させるまでには至らない。なお、式（１）におけるｍ及び、式（２）におけるａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｐ，ｑ，ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ正の整数値である。以上のような動作により、生ゴミは発酵分解処理される。
【０００６】
ところが、処理槽内に定格量以上の生ゴミが大量投入された場合や、生ゴミの発酵分解処理が活発なとき（炭酸ガスが多く発生しているとき）に、生ゴミが新たに投入された場合などには、生ゴミの発酵分解処理に必要な酸素が、分解処理微生物に十分に供給されない状態となることがある。このような状態においては、通常支配的な好気性の分解処理微生物による式（１）の反応の比率が低下すると共に、嫌気性の酸敗微生物による下記の式（３）の有機酸生成反応の比率が増加する。これにより、処理槽内には、有機酸が大量に生成され、生ゴミのｐＨ値が５〜４以下にまで低下してしまう。このように、生ゴミのｐＨ値が低下し酸性側に傾いて、生ゴミの発酵分解処理に適さない状態のことを酸敗状態と言う。
【０００７】
【化２】
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【０００８】
この酸敗状態は、処理槽内に生ゴミが大量に投入された場合や、油などの分解処理に時間のかかるものが多く投入された場合に引き起こされ易く、この酸敗状態下では、処理槽内に新たに生ゴミが投入されても分解処理されず、腐敗状態のまま処理槽内に残留してしまうようになる。そこで、この酸敗状態から通常の生ゴミ発酵分解処理に復帰させることが必要となるが、一旦、酸敗状態に陥った生ゴミ処理装置を、その酸敗状態から通常の生ゴミ発酵分解処理に自動的に復帰させることは容易ならざることであった。
【０００９】
そこで、その酸敗状態から通常の生ゴミ発酵分解処理に復帰させる方法の一つとして、酸敗状態の生ゴミ及び生ゴミ処理材を処理槽内から全て取り出し、代わりに新しい非酸敗状態の生ゴミ及び生ゴミ処理材を処理槽に入れ直す、いわゆる全量交換を行うことで対処するものがある。なお、この方法において、全量交換は、酸敗状態からのより確実な復帰を図るためには必須となる。それは、酸敗状態の生ゴミ及び生ゴミ処理材の一部を交換するだけにすると、交換していない酸敗状態の生ゴミ及び生ゴミ処理材が処理槽内で攪拌されて、その酸成分が処理槽内全体に拡散し、交換した新しい非酸敗状態の生ゴミ及び生ゴミ処理材をも酸敗状態にしてしまい、結局、生ゴミ処理装置が酸敗状態から復帰することができないことがあるためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、この復帰方法では、生ゴミ処理装置が酸敗状態になる毎に、処理槽内の生ゴミ及び生ゴミ処理材を全量交換することになり、生ゴミ処理装置の運転コストが膨大になると共に、非常に手間がかかってしまうため、生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させることのできる復帰方法が切望されていた。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させることのできる復帰方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法は、有機物を分解処理する分解処理微生物に、生ゴミを分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、酸敗性の微生物を死滅又は活性低下させ、その後、その添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させると共に、前記酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させ、その後、そのｐＨ値を上昇させた前記酸敗状態の生ゴミに、前記分解処理微生物を添加することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミに、バクテリオシン分解性の酵素を添加することにより行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミを、その乳酸菌のバクテリオシンが失活する温度まで加熱することにより行うことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法の一実施の形態は、有機物を分解処理する分解処理微生物に、生ゴミを分解処理させる生ゴミ処理装置において、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、酸敗性の微生物を死滅又は活性低下させ（バクテリオシン添加工程１）、その後、その添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させる（バクテリオシン失活工程２）と共に、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させ（ｐＨ値上昇工程３）、その後、そのｐＨ値を上昇させた酸敗状態の生ゴミに分解処理微生物を添加する（分解処理微生物添加工程４）ようにしている。この復帰方法の実施により、図１に示すように、処理槽内の微生物数が変化し、分解処理微生物添加工程４後には、生ゴミの発酵分解処理を担う分解処理微生物数も増加して、通常の生ゴミ発酵分解処理に復帰する。なお、上記の復帰方法において、バクテリオシン失活工程２とｐＨ値上昇工程３とを別工程として実施しているが、これは別工程でなく一つの工程として同時に行うようにしてもよく、また、別工程として行う場合においても、その順番はどちらが先後であってもよい。
【００１６】
バクテリオシン添加工程１では、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、嫌気性の酸敗微生物のうち、その主成分の乳酸菌及びその近縁の種を死滅又は活性低下させている。このバクテリオシンとは、抗生物質の一種ではあるが、抗生物質が、「生物、特に微生物が生産する物質のうち、他の微生物の発育や機能を阻害する化学物質」というものであるのに対して、バクテリオシンは、「菌により生産され、タンパク質から構成される。また、他菌に対して有毒で、限定された効用範囲に著しく強い作用を奏する」という特性を有する点において、抗生物質とは異なる。また、「限定された効用範囲に著しく強い作用を奏する」というのは、バクテリオシンが生産されるその本来の目的である、「生態系で同種の微生物の生育を阻害又は死滅させることによって自らの生存可能性を高める」、という特異的な性質によるもので、この特異的性質によりバクテリオシンは、同種又は近縁の種という限定的な範囲の種に対してのみ著しく強く作用する。下記の表１に、乳酸菌から生産されるバクテリオシンの代表的なものを示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
これらの乳酸菌のバクテリオシンが、上記のような特異的な性質を有することにより、乳酸菌のバクテリオシンを添加しようとする酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌以外の種の微生物が生存していたとしても、その微生物には影響せず、その活性を低下させることはない。そこで、このような特徴を有する乳酸菌のバクテリオシンを、酸敗状態の生ゴミに添加することにより、酸敗微生物のうち、その主成分の乳酸菌及びその近縁の種に対してのみ著しく強く作用して、それらの菌を死滅、又は生存した場合であっても、その活性を著しく低下させることができる。これにより、図１に示すように、酸敗微生物のほとんどを死滅又は活性低下させ、その数を著しく減少できると共に、乳酸菌とは異なる種の分解処理微生物には影響せず、その微生物数を減少させていない。なお、表１に示した乳酸菌のバクテリオシンは、単独で用いるだけでもよいが、複数組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００１９】
バクテリオシン失活工程２では、酸敗状態の生ゴミに添加した、乳酸菌のバクテリオシンの活性を失わせている。これは、添加した乳酸菌のバクテリオシンの効用が発揮された状態のまま、生ゴミ発酵分解処理が再開された場合には、生ゴミ発酵分解処理に関わる有用な乳酸菌に対しても、死滅又は活性低下作用を奏してしまうことがあるので、それを防止するために、添加した乳酸菌のバクテリオシンの活性を失わせている。というのは、酸敗状態下においては生ゴミに大量の乳酸菌が生息しているが、その一方で、通常の生ゴミ発酵分解処理下においても、生ゴミには多少の乳酸菌が生息しており、この乳酸菌が存在することで、好気性の分解処理微生物による生ゴミ発酵分解処理がより効率的に進行する。そのため、通常の生ゴミ発酵分解処理下における乳酸菌を滅菌してしまうと、生ゴミの発酵分解処理に悪影響が出る可能性があり、それを防止するために、添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させている。
【００２０】
このバクテリオシンを失活させる方法には、加熱して行う方法と、バクテリオシン分解酵素を添加して行う方法とがある。加熱することにより失活させる方法では、乳酸菌のバクテリオシンを添加した酸敗状態の生ゴミを、その乳酸菌のバクテリオシンが失活する温度まで加熱することにより、添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させている。表１に示すように、乳酸菌のバクテリオシンが、その活性を発揮する温度範囲は種毎に異なるが、いずれの種に対しても、そのそれぞれの温度範囲を逸脱する温度にまで加熱し、その温度を一定時間維持すれば失活に至らしめることができる。図２に、バクテリオシン活性度と温度との関係を示している。この加熱による失活方法は、多くのバクテリオシンがタンパク質で構成されており、外部からの熱により、そのタンパク構造が変化して変性してしまう特性を利用して行うものであって、この加熱による失活方法は、乳酸菌のバクテリオシンを失活させる非常に有効な方法の一つである。本実施の形態では、ヒーターにより、生ゴミを１２０℃の温度になるように加熱して、その温度を１時間程度維持するようにしている。なおこの加熱時に、処理槽内に通気をすることなく攪拌及び加熱を行うようにすれば、より加温効率を向上させることができ、好ましい。
【００２１】
一方、バクテリオシン分解酵素を添加することにより失活させる方法では、乳酸菌のバクテリオシンを分解するバクテリオシン分解酵素を酸敗状態の生ゴミに添加することにより、添加した乳酸菌のバクテリオシンの活性を失活させている。このバクテリオシン分解酵素の添加による失活は、多くのバクテリオシンがタンパク質で構成されており、そのタンパク構造が酵素分解により加水分解され、失活する、という性質を利用したもので、表１に示すように、乳酸菌のバクテリオシンは、各種のバクテリオシン分解酵素の酵素分解作用を受けて失活する。バクテリオシン分解酵素添加後におけるバクテリオシン活性度の時間変移を表わす図３に示すように、乳酸菌のバクテリオシンは、バクテリオシン分解酵素が添加されると、経時的な加水分解反応を経て失活に至る。なお、バクテリオシン分解酵素としては、リパーゼ、アミラーゼ、プロテアーゼ、トリプシン等を用いることができる。また、上記の加熱方法、バクテリオシン酵素添加方法は、それぞれ単独で実施するだけでも乳酸菌のバクテリオシンを失活できるが、この２つの方法を組み合わせて実施するようにすれば、より確実に乳酸菌のバクテリオシンを失活させることができ、好ましい。
【００２２】
ｐＨ値上昇工程３では、酸性側に傾いた生ゴミのｐＨ値を上昇させている。このｐＨ値の上昇には、酸敗状態の生ゴミに、アルカリを添加することで行っている。図１に示すように、酸敗状態の生ゴミにアルカリを添加すると、有機酸が中和されるのに伴って、生ゴミのｐＨ値が上昇する。このとき、上昇させるｐＨ値の目標値としては、少なくとも７以上、好ましくは１２以上である。このようにアルカリを添加して、酸性側の生ゴミをアルカリ性側にすることにより、図４に示すように、酸性側領域に活性を有する乳酸菌及びその近縁の種を主とする酸敗微生物を、さらに死滅又は活性低下させることができると共に、アルカリ性側領域に活性を有する分解処理微生物が好適に増殖することのできる状態に、生ゴミを転化させることができる。なお、添加するアルカリとしては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウムなどを用いることができるが、ｐＨ値をアルカリ性側にできるものであればどのようなものでもよい。また、このアルカリには、生ゴミに短時間で混合し易い液体状のものを用いることが好ましく、固体状のアルカリを用いる場合に比較して、より効率的に有機酸を中和することができる。
【００２３】
また、添加するアルカリの量についても、酸敗状態に陥った生ゴミの量・状態や、添加するアルカリの強弱により、その必要量が変化する。そこで生ゴミに、実際にアルカリを添加する前に、前もって必要となるおおよそのアルカリ量を把握しておくことが好ましい。その方法の一つとしては、一定量採取した酸敗状態の生ゴミから有機酸を水抽出し、その水抽出サンプルと、添加しようとするアルカリとの中和滴定試験を行い、その試験結果から、生ゴミのｐＨ値を上昇させるのに必要なアルカリのおおよその必要量を実験的に把握するものがある。またこの方法の他にも、液体クロマトグラフィーなどによる分析化学的手法を用いて有機酸の絶対量を定量化把握するものなどもある。
【００２４】
分解処理微生物添加工程４では、微生物製剤由来の分解処理微生物を、ｐＨ値を上昇させた生ゴミに添加している。この微生物製剤というのは、特異的な微生物単体又は微生物群を、一定量濃度に調製したものであって、有機物の分解促進等に効果を示すものを言う。その微生物製剤の形態には、微生物菌体そのものを活用したものや、木片等の農業有機資材に担持させたものなどがあるが、どのような形態の微生物製剤を用いてもよい。なお、農業有機資材には木片以外にも、コーヒー粕、油粕、土壌等を用いることができ、さらにその形態についても、固体に限らず、粉状の粉体を用いるようにしてもよく、その粉体には、オガクズ、木粉、籾殻等を用いることができる。また、その微生物製剤由来の分解処理微生物は、その生育条件が通常の生ゴミ発酵分解処理を担う環境由来の分解処理微生物群と同じものを用いるようにすると、微生物製剤由来の分解処理微生物が増殖した後、特別な手間を要せず同じ環境下で、環境由来の分解処理微生物を好適に増殖させることでき、好ましい。
【００２５】
このような微生物製剤を、ｐＨ値を上昇させた生ゴミに添加すると、微生物製剤由来の分解処理微生物が、その生ゴミ上で優先的に増殖する。そして、この微生物製剤由来の分解処理微生物により、生ゴミ発酵分解処理が一旦開始されれば、環境由来の好気性の分解処理微生物群も次第に増殖し始め、それに伴い、微生物製剤由来の分解処理微生物は淘汰されていき、やがて、雑多な環境由来の分解処理微生物による通常の生ゴミ発酵分解処理に復帰することができる。なお、この微生物製剤を添加するときに、生ゴミを攪拌するようにすれば、生ゴミと微生物製剤とがよりよく混合し、微生物製剤由来の分解処理微生物がより効率的に増殖できるようになり、好ましい。また、処理槽内に投入する微生物製剤は、市販されているものでもよいし、適当な実験設備があるところであれば、それを活用して自分で製造して用いてもよい。市販されている信頼性の高い微生物製剤であれば、微生物の種類や量は明確であるが、自作する場合は、その微生物を微生物分析して、用いた微生物の性質や量を把握しておくことが望ましい。
【００２６】
なお、上記の各工程において、その各工程終了後に、平板培養法又はＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ　ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ）測定法を行い、各工程終了後の微生物量を把握して、各工程が適正に達成されているかを確認しておくことが望ましい。
【００２７】
上記のように、バクテリオシン添加工程１により、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、酸敗微生物のうち、その主成分の乳酸菌及びその近縁の種を死滅又は活性低下させ、その後、バクテリオシン失活工程２により、酸敗状態の生ゴミを加熱して、添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させ、その後、ｐＨ値上昇工程３により、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を中性又はアルカリ性に上昇させて、分解処理微生物が生育するのに適した環境を生成すると共に、酸性領域に活性を有する酸敗微生物をさらに死滅又は活性低下させた後、分解処理微生物添加工程４により、微生物製剤由来の分解処理微生物を生ゴミに添加したので、その分解処理微生物が生ゴミ上で活発に生育することができ、酸敗状態から通常の生ゴミ発酵分解処理に効率的に復帰することができる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法は、有機物を分解処理する分解処理微生物に、生ゴミを分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、酸敗状態の生ゴミに、乳酸菌のバクテリオシンを添加して、酸敗性の微生物を死滅又は活性低下させ、その後、その添加した乳酸菌のバクテリオシンを失活させると共に、前記酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させ、その後、そのｐＨ値を上昇させた前記酸敗状態の生ゴミに、前記分解処理微生物を添加するので、生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させることができる、という効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項２に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミに、バクテリオシン分解性の酵素を添加することにより行うので、請求項１に記載の発明による効果に加えて、より効率的に乳酸菌のバクテリオシンを失活させることができる、という効果を奏する。
【００３１】
本発明の請求項３に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、前記乳酸菌のバクテリオシンの失活は、前記乳酸菌のバクテリオシンを添加した前記酸敗状態の生ゴミを、その乳酸菌のバクテリオシンが失活する温度まで加熱することにより行うので、請求項１に記載の発明による効果に加えて、さらに一層効率的に乳酸菌のバクテリオシンを失活させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法の一実施の形態における各工程と微生物数との関係を示す図である
【図２】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法におけるバクテリオシン活性度と温度と時間との関係を示す図である
【図３】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法におけるバクテリオシン分解酵素添加後のバクテリオシン活性度と時間との関係を示す図である
【図４】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法における微生物活性度とｐＨ値との関係を示す図である
【符号の説明】
１　　　バクテリオシン添加工程
２　　　バクテリオシン失活工程
３　　　ｐＨ値上昇工程
４　　　分解処理微生物添加工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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