(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理方法であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とし、次いで該混合液を石臼式粉砕機を用いて粗粉砕した後に石臼式粉砕機を用いて微粉砕することにより、メタン発酵時の有機物分解効率を高めたことを特徴とするコーヒー粕の前処理方法。
【請求項２】
前記希釈液は、水、産業排水、下水、し尿、牛糞尿、豚糞尿、それらの処理により発生する余剰汚泥、廃棄飲料、清涼飲料製造プロセスで発生する余剰原料、メタン発酵処理残渣液及びその脱水分離液の一種以上から選ばれることを特徴とする請求項１記載のコーヒー粕の前処理方法。
【請求項３】
清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理方法であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とした後にホッパに投入し、次いで該混合液を石臼式粉砕機を用いて粗粉砕した後に石臼式粉砕機を用いて微粉砕する際に、該ホッパに設けたレベル計が高レベルを検知すると該粗粉砕する石臼式粉砕機のグラインダーの隙間量を広げるか回転数を上げて粉砕処理量を増大させ、該レベル計が低レベルを検知した時に該粗粉砕する石臼式粉砕機のグラインダーの隙間量を狭めるか回転数を下げて粉砕処理量を低減させる操作を行うことを特徴とするコーヒー粕の前処理方法。
【請求項４】
清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理装置であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とする混合槽と、該混合槽からの混合液を粗粉砕する石臼式粉砕機と、該粗粉砕した混合液を微粉砕する石臼式粉砕機とより構成されることを特徴とするコーヒー粕の前処理装置。
【請求項５】
前記石臼式粉砕機は、該粉砕機のグラインダーの隙間量を調整する手段を有し、該隙間量を調整して粗粉砕と微粉砕とに兼用することを特徴とする請求項４記載のコーヒー粕の前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕の前処理に係り、特に、抽出残渣を粉砕した後にメタン発酵等の微生物による有機物発酵処理に用いるための前処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コーヒー粕、茶粕等の清涼飲料製造プロセスから発生する抽出残渣は、メタン発酵処理等の発酵処理を実施することで、残渣の減量化と同時に、発酵によって発生するメタン等によるエネルギー回収が可能となるため、近年、注目されている。
コーヒー粕、茶粕等の抽出残渣は、発生した時の状態のまま発酵処理するより、粉砕処理等の前処理を行った後に発酵処理を実施した方が、発酵反応速度が早く、且つ、有機物の分解率も上昇する。発酵反応速度が早くなることで装置の大きさを小さくすることができ、有機物の分解率が上昇することで残渣の減量化率やエネルギー回収効率が良くなるため、粉砕処理等を発酵処理の前処理に組み込んだ方が、効率の良い発酵処理システムとなる。
【０００３】
しかし、コーヒー粕、茶粕等の抽出残渣は、含水率が６０％〜８０％のため粉砕処理後にペースト状態となり、粉砕装置の粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間で滞留し続けたり、粉砕装置のケーシング等にこびりつくなどして、粉砕装置内もしくはその下流の装置で閉塞してしまう。また、一度の粉砕で目標の粉砕粒径に達しようと粉砕機の粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量を小さくした場合、残渣がその隙間で閉塞する場合がある。閉塞した装置は、分解清掃などを実施しない限り、粉砕処理の続行が困難になる。
このため、コーヒー粕、茶粕等の抽出残渣の発酵処理に、粉砕処理を前処理として組み込むシステムは、実用化に至っていない。
【非特許文献１】ソフトドリンク技術資料／１３７（２００２年・第２号）Ｐ．１〜９（社団法人  全国飲料工業会発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような既知技術に鑑みてなされたものであり、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕を、閉塞等のトラブルが生じないように、粉砕処理を行うことで、メタン発酵等の微生物による有機物発酵処理の有機物分解効率及び残渣減量化率を良くすることができるコーヒー粕の前処理方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理方法であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とし、次いで該混合液を石臼式粉砕機を用いて粗粉砕した後に石臼式粉砕機を用いて微粉砕することにより、メタン発酵時の有機物分解効率を高めたことを特徴とするコーヒー粕の前処理方法としたものである。
前記前処理方法において、希釈液としては、水、産業排水、下水、し尿、牛糞尿、豚糞尿、それらの処理により発生する余剰汚泥、廃棄飲料、清涼飲料製造プロセスで発生する余剰原料、メタン発酵処理残渣液及びその脱水分離液の一種以上から選ぶことができる。
【０００６】
また、本発明では、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理方法であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とした後にホッパに投入し、次いで該混合液を石臼式粉砕機を用いて粗粉砕した後に石臼式粉砕機を用いて微粉砕する際に、該ホッパに設けたレベル計が高レベルを検知すると該粗粉砕する石臼式粉砕機のグラインダーの隙間量を広げるか回転数を上げて粉砕処理量を増大させ、該レベル計が低レベルを検知した時に該粗粉砕する石臼式粉砕機のグラインダーの隙間量を狭めるか回転数を下げて粉砕処理量を低減させる操作を行うことを特徴とするコーヒー粕の前処理方法。としたものである。
さらに、本発明では、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理装置であって、該コーヒー粕を希釈液と混合して水分が８５％以上の混合液とする混合槽と、該混合槽からの混合液を粗粉砕する石臼式粉砕機と、該粗粉砕した混合液を微粉砕する石臼式粉砕機とより構成されることを特徴とするコーヒー粕の前処理装置としたものである。
前記前処理装置において、石臼式粉砕機は、該粉砕機のグラインダーの隙間量を調整する手段を有し、該隙間量を調整して粗粉砕と微粉砕とに兼用して用いることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕を、閉塞等のトラブル無しに自動連続粉砕処理できる。この粉砕処理をメタン発酵等の微生物による有機物分解処理の前処理として実施することで、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕の発酵処理での廃棄物の減量化効率とエネルギー回収効率量をより良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を図１及び図２にフロー構成図で示す。図１では第１の実施態様を、図２には第２の実施態様を示す。
図１の実施態様は、粉砕操作を粗粉砕と微粉砕の複数回に分けた実施態様である。図１では、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕１１と希釈液２１とを混合槽１で混合し、粗粉砕機３にて粗粉砕する。粗粉砕された粗粉砕物は、自然流下もしくはポンプで移送し、微粉砕機４で微粉砕する。微粉砕は１〜３回程度行う。粉砕物の目標粒径が小さい場合等では、１回の粉砕操作で目標の粒径を得ようとすると粉砕機の粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間を小さくする必要があり、粉砕時の抵抗が増すため粉砕機上部のホッパで混合物を滞留させることになる。残渣と希釈液の種類によっては、滞留時に固液分離が生じ残渣だけがホッパ底部に堆積し、粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間で残渣の閉塞が生じ粉砕運転を継続できないことがある。
【０００９】
しかし、粉砕操作を粗粉砕と微粉砕とに分けると、粗粉砕機の粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間を、閉塞が生じない程度まで大きくすることができ粉砕運転を継続できる。微粉砕機では粗粉砕物を粉砕することになるが、粗粉砕物は粒径が固液分離を生じさせない程度になっているため、粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間を小さくしても閉塞しなくなる。粉砕した粉砕物１４は、発酵処理装置へ移送される。
閉塞することなく粉砕するための希釈液量は、希釈液の種類により多少は異なるが、混合後の水分が８５〜９０％以上となるような量が必要である。希釈液の性状としての条件は、流動性があること、微生物発酵処理を妨げる成分を含まないこと等があげられる。具体的には、水、産業排水、下水、し尿、牛糞尿、豚糞尿、それらの処理により発生する余剰汚泥、廃棄飲料である廃ジュースや廃牛乳、余剰のシロップ等があげられる。また、希釈液には、粉砕後の発酵処理装置から発生する発酵残渣液も使用できる。
【００１０】
図２の実施態様は、図１の実施態様に、自動運転制御方法を付加した実施態様である。図２では、清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕１１と希釈液２１とを混合槽１で混合し、粉砕機２で粉砕するか、もしくは粗粉砕機３と微粉砕機４で粉砕する。各粉砕機２、３、４の粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量及び回転数は、粉砕機の上部ホッパが溢れないように、また、空にならないように、自動で調節される。粉砕機上部ホッパの状況は粉砕機上部ホッパレベル信号３１で確認し、制御ボックス５の制御回路からの粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量及び回転数指示信号３２で、粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量及び回転数を設定する。例えば、ホッパレベル計が高レベルを検知すると粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量及び回転数を大きくし粉砕処理量を増大させ、低レベルを検知すると隙間量及び回転数を小さくし粉砕処理量を低下させる等の制御を行う。また、タイマー等で定期的に粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量を変動させる。変動させることで隙間への残渣の閉塞を解消できる。粉砕する混合物の性状や量の変動が生じた場合でも、前記の制御方法を採用することで自動運転が実現できる。図３に粉砕機の概要を示す。図３で、４１は粉砕機の粉砕部、４２は上部投入ホッパ、４３は投入ホッパレベル計である。
粉砕した粉砕物１４は、発酵処理装置へ移送される。
また、希釈液の量及び性状の条件は、図１の実施態様と同じである。
【実施例】
【００１１】
削除
【００１２】
削除
【００１３】
実施例１
清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕と清涼飲料工場から発生する排水処理余剰汚泥を混合して、ミル式粉砕機で粉砕した。コーヒー粕の含水率は約６５％、排水処理余剰汚泥の含水率は約９５％であり、湿量比２：７で混合し、混合後の含水率は約８９％となった。
粉砕機には、グラインダー径６インチの石臼式粉砕機で粗粉砕と微粉砕の２段処理を実施した。１段目の粗粉砕では、粉砕機グラインダーの隙間量を３００μｍとし、２段目の微粉砕では、粉砕機グラインダーの隙間量を１００μｍとした。粗粉砕と微粉砕ともに混合物を粉砕機上部投入ホッパへ投入し、粗粉砕処理速度約４００ｋｇ／時、微粉砕処理速度約２００ｋｇ／時で処理した。この時、粉砕機グラインダーの回転数は１５００ｒｐｍとし、粉砕機内での閉塞無しに粉砕処理が可能であった。
さらに、混合物を連続的に粉砕機上部投入ホッパへ投入し、ホッパレベルが低条件で粉砕機回転数を０ｒｐｍとし、ホッパレベルが高条件で粉砕機回転数を１５００ｒｐｍとする制御を行い、連続運転を実現した。
【００１４】
この粉砕物をメタン発酵処理装置でメタン発酵すると、ＣＯＤｃｒ分解率は７０％という高い除去率が得られた。通常汚泥のＣＯＤ分解率は３０〜４０％、粉砕しないコーヒー粕はほとんど分解しないため、この高分解率は粉砕効果によるものであった。
実施例１の結果を表１に示す。
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の前処理方法の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の前処理方法の他の例を示すフロー構成図。
【図３】図２に用いた粉砕機の概略図。
【符号の説明】
【００１６】
１：混合槽、２：粉砕機、３：粗粉砕機、４：微粉砕機、５：制御ボックス、
１１：清涼飲料製造プロセスから発生するコーヒー粕廃棄物、１２：混合物、１３：粗粉砕物、１４：粉砕物、２１：希釈液、３１：粉砕機上部投入ホッパレベル信号、３２：粉砕刃もしくは粉砕グラインダーの隙間量及び回転数指示信号、４１：粉砕機の粉砕部、４２：粉砕機上部投入ホッパ、４３：粉砕機上部投入ホッパレベル計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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