(57)【要約】【課題】  硬度に優れた植物性食物残滓からなる消臭材を提供する。【解決手段】  植物性食物残滓を主成分とする多孔質の発泡消臭材であって、ＪＩＳ  Ｋ６２５３-1997  デュロメータ硬さ試験に従い測定した硬度がＤ５０以上であることを特徴とする発泡消臭材。本発泡消臭材は、おから、お茶殻、コーヒー滓、籾殻などの植物性食物残滓を主成分とし、改善された硬度を有する。さらに本発明により、吐出口を有する筒状の吐出部と、前記吐出部に連通し、円錐状空間を有するテーパ部と、前記テーパ部内に配置されたじゃま板を有する金型が開示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性食物残滓を主成分とする多孔質の発泡消臭材であって、ＪＩＳ  Ｋ６２５３-1997  デュロメータ硬さ試験に従い測定した硬度がＤ５０以上であることを特徴とする発泡消臭材。
【請求項２】
無機物質を含まない、請求項１に記載の発泡消臭材。
【請求項３】
吐出口を有する筒状の吐出部と、前記吐出部に連通し、円錐状空間を有するテーパ部と、前記テーパ部内に配置されたじゃま板を有する金型。
【請求項４】
じゃま板がテーパー部周辺部から半径方向内方に伸びる舌状体である、請求項３に記載の金型。
【請求項５】
植物性食物残滓を主成分とする原材料を用い、押出成形によって多孔質の発泡消臭材を製造する方法であって、請求項３又は４に記載の金型を用いることを特徴とする発泡消臭材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は植物性食物残滓を含む発泡消臭材及び発泡消臭材の金型、並びにその金型を用いた発泡消臭材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
食品加工業界においては、豆腐製造時に発生するおから、コーヒーの搾り滓、小麦の精製時に発生するすそこ、籾米の精製時に発生する籾米の外皮である籾殻等の植物性食物残滓が近年大量に発生している。これらの植物性食物残滓は植物繊維を多く含み形状保持に優れ、多孔質であるため吸水能力が高いという特性を有する。また合成繊維等と異なり廃棄の問題がないため、植物性食物残滓の乾燥体は、猫、ハムスター等のペット用の糞尿処理材等として利用され始めている。
【０００４】
特開２００３−３８６２８号公報には、消臭作用に優れた植物性残滓から成る消臭材について記載されており、特定形状の金型を使用することによって発泡率に優れた中空形状の消臭材が得られることが記載されている。しかし、植物植物性残滓から成る発泡体は十分な硬度を有することができず、このため、運搬貯蔵時のつぶれによる粉の発生や動物の排泄後の行動による飛び散りを効率よく防止することができなかった。
【０００５】
一方、特開２００３−９６９６号にはペット用排泄物処理材の団結性・成形性を改良するためにはベントナイトのような無機物質が有効であることが開示されている。しかしこのような無機物質を消臭材中に使用すると、十分な発泡率が得られない。また、無機物質の量が多い場合には製品の嵩比重が例えば０．６程度と高くなり、体積あたりの原料のコストが増加し、また製品として袋詰した際に重量が増加（８リットルあたり５〜６ｋｇ）して輸送経費及び運搬時の不便性が増す。また、使用済みの消臭材の主成分が無機物質である場合には可燃性の廃棄物として処分できないという不利点を有する。
【発明の開示】
【０００６】
従って本発明の目的は、植物性食物残滓を主体とする、改善された硬度を有する消臭材を提供することである。
【０００７】
[発明が解決しようとする課題]
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、特定の形状を有する金型を使用することによって、植物性食物残滓の成形品の硬度が改善でき、また消臭材として働くための十分な発泡率を維持することを発見し、本発明に想到した。
【０００８】
[課題を解決するための手段]
本発明により、植物性食物残滓を主成分とする多孔質の発泡消臭材であって、ＪＩＳ  Ｋ６２５３−１９７７により測定した硬度がＤ５０以上、好ましくはD５０〜Ｄ９９、さらに好ましくはＤ７０〜９５、最も好ましくはＤ７７〜Ｄ９５であることを特徴とする発泡消臭材が開示される。
【０００９】
該消臭発泡材中の無機物質の量は好ましくは約５重量％未満である。さらに好ましくは無機物質の量は約１重量％未満である。最も好ましくは本発明の消臭発泡材は無機物質を含まない。ここで無機物質を含まないとは理論的に無機物質を全く含まない場合のみならず、原料等に含まれる不純物としての微量の無機物質が含まれる場合を包含する。
【００１０】
該消臭発泡剤は好ましくは発泡率が約１５〜３５％であり、最も好ましくは約２０〜３０％である。
消臭発泡材の比重は約０．３５〜０．５５ｇ／ｃｃであるのが好ましく、約０．４〜０．５ｇ／ｃｃであるのが最も好ましい。
【００１１】
さらに本発明により、吐出口を有する筒状の吐出部と、前記吐出部に連通し、円錐状空間を有するテーパ部と、前記テーパ部内に配置されたじゃま板を有する金型が開示される。
【００１２】
該じゃま板は好ましくはテーパ部入口に配置される。
該金型において、じゃま板は好ましくはテーパー部周辺部から半径方向（すなわちテーパ部の傾斜面の軸線に垂直な方向）内方に伸びる。
【００１３】
該金型において、じゃま板は好ましくはテーパー部入口周辺部から半径方向内方に伸びる舌状体である。
じゃま板を含む、テーパ部の傾斜面の軸線に垂直な面において、じゃま板の面積はテーパ部の内面積の約２０〜５５％、好ましくは約３５〜４５％を占める。
【００１４】
上記金型において、テーパ部の傾斜面の軸線に対する傾斜角度が約４０〜５０°であるのが好ましい。
さらに本発明により、植物性食物残滓を主成分とする原材料を用い、押出成形によって多孔質の発泡消臭材を製造する方法であって、上記の金型を用いることを特徴とする発泡消臭材の製造方法が開示される。
【００１５】
［原料］
(1) 植物性食物残滓の原材料は特に限定されず、おから、お茶殻、コーヒー滓、すそこ、籾殻等を適宜使用することができる。これらは単独又は２種以上を混合して用いてもよい。植物性食物残滓は発泡消臭材の全重量の約５５〜９５％を構成する。植物性食物残滓が発泡消臭材の全重量の約７０〜８５％を構成するのが好ましい。
【００１６】
植物性食物残滓は一般に含水率が高く、例えばおからは約７０〜９０％の水分を含有している。発泡消臭材の原材料とするために上記植物性食物残滓を予め十分に乾燥するが、乾燥が不十分であると成形品にカビが発生するなどの不都合を生じる。このため植物性食物残滓の乾燥粉末の含水率は約１３％以下が好ましく、約５〜１０％がより好ましい。
【００１７】
発泡消臭材を構成する植物性食物残滓粉末を均一な微粒子にすることにより、発泡により生じる気孔の大きさを均一にすることができる。気孔の大きさを均一にすることは消臭作用を高めるため好ましい。具体的には乾燥粉末の平均粒子径は約５０μｍ以下が好ましく、約１０〜３０μｍがより好ましい。
【００１８】
(2)十分な硬度を得るために、植物性食物残滓に非発泡性の植物性材料、例えば木粉、くまざさ等を１種以上加えることが好ましい。これらの非発泡性の植物性材料の添加量は発泡消臭材の全重量を基準として約０〜２５重量％、好ましくは約３〜２５重量％、さらに好ましくは約５〜１５重量％である。これらの非発泡性材料は主成分の植物性食物残滓の平均粒子径と同じか又はそれ以下の粒子径が好ましい。木粉は例えば相模セルロシン工業所から「セルロシン」として入手できる。くまざさは、例えば漢方薬製造の際の産業廃棄物として入手できる。
【００１９】
(3)発泡消臭材の形状を保持し崩れにくくするため、植物性食物残滓にコーンスターチ等のデンプン質の結合材を添加するのが好ましい。結合材は通常、発泡消臭材の全重量を基準として約５〜２０％、好ましくは１０〜１５重量％添加される。
【００２０】
［発泡率］
発泡消臭材の構造植物性食物残滓の乾燥粉末を主成分とした原材料を通常の手法により押出成形した場合であっても、植物繊維自体が多孔質であるため成形品は多孔質体となる。さらに押出成形時の水分の蒸発により若干の発泡も起きる。しかしながら、発泡率が低すぎると、成形品は消臭作用をほとんど発揮しない。また臭いのもとになる分子を気孔内に捕捉するためには、発泡により生じた気孔の大きさが所定の範囲内にあり、かつ均一であるのが好ましい。
【００２１】
本発明の発泡消臭材の発泡率は、約１５〜３５％が好ましく、約２０〜３０％がより好ましい。
ここで発泡率は、発泡により膨張した分の体積と発泡体全体の体積との比（％）で表した値であり、金型から膨張せずに押出されたとき（発泡率０）の成形品のサイズを外径R0とし、発泡が起きたときの成形品のサイズを外径R1とすると、発泡率(％)＝[R12−R02]×100／R12で表される。
【００２２】
発泡により生じる気孔は、均一で大きさが所定の範囲にあるのが好ましい。具体的には平均気孔径は、約１０〜６０μｍが好ましく、約２０〜５０μｍがより好ましい。均一な大きさの気孔は発泡消臭材を構成する植物性食物残滓粉末を均一にすることにより得ることができる。このため植物性食物残滓粉末の平均粒子径を約５０μｍ以下にするのが好ましく、約１０〜３０μｍにするのがより好ましい。
【００２３】
［押出成形用金型］
本発明の金型の一例を図１〜３を参照して説明する。図１に示すように、金型は吐出口１aを有する筒状の吐出部１と、吐出部１に連通し円錐状空間を有するテーパ部２と、テーパ部２の入口部分に配置されたじゃま板３から成る。金型は押出成形機の先端に取付けられ、金型を通して押出すことにより材料を成形する。
【００２４】
押出成形機内部で加熱溶融した材料は圧縮され、吐出口から押し出されたときに外部との圧力差により材料内の水分が蒸発して発泡が起きる。発泡により均一な径を有する気孔を多数設けるためには水分を瞬時に蒸発させることが好ましく、そのためには吐出口から押出す前後の圧力差を大きくすることが好ましい。また加熱溶融した流動体を連続して成形するためには金型内部の摩擦力を小さくすることが好ましい。
【００２５】
加熱溶融した流動体を連続して成形するためには、テーパ部の傾斜面の軸線に対する傾斜角度θが約４０〜５０°であるのが好ましい。
じゃま板が存在することにより、得られる発泡消臭材の硬度を著しく改善することができる。
【００２６】
本発明の金型のサイズは所望する消臭材のサイズにより適宜設定できるが、好ましい形態として吐出口１aの内径が3.7〜4.2mm、吐出部の軸線方向の長さA2が5〜6mm、及びテーパ部入口２aの内径が10〜15mm、じゃま板の大きさが半径方向長さ8〜10mm、幅が4〜6mmである金型を挙げることができる。
【００２７】
［発泡消臭材の製造］
以下植物性食物残滓としておからを例に説明するが、本発明の発泡消臭材の製造方法は勿論おから用に限定されるものではない。
【００２８】
(1) 乾燥粉末の作製乾燥方法は単に加熱するのでは効率が悪く、温度を上げすぎると焦げを生じ品質が低下する。このため乾燥炉内に熱風を吹き込みながら撹拌を行い均一に乾燥するのが好ましい。図４に乾燥装置の好ましい一例の概略部分縦断面を示す。乾燥装置は乾燥炉12と送風管14を介して乾燥炉12に連通する熱風機13とからなる。乾燥炉12の入口部にはホッパ11を具備する搬送装置15が取付けられており、出口部には排出管16を介してサイクロン17が連通している。サイクロン17の底部は冷却ホッパ（図示せず）に連通している。乾燥炉12内にはパドルスクリュー21が備えられ、パドルスクリューのシャフト24には撹拌用の羽根23を具備したロッド29が取り付けられている。
【００２９】
ホッパ11に投入した生おからを搬送装置15を経て乾燥炉12内に供給する。熱風機13から送風管14を経て乾燥炉12内に熱風を送り込む。熱風は乾燥炉の入口部で400〜420℃であるのが好ましい。400℃未満では乾燥効率が低く、420℃を超えると乾燥おからに焦げが発生するおそれがある。熱風を吹き込みながらパドルスクリューを回転しておからを撹拌することにより、好ましくは含水率が13％以下、より好ましくは５〜10％になるまで均一に乾燥する。また粒子径が、好ましくは平均粒子径が50μｍ以下、より好ましくは10〜30μｍになるまで均一に撹拌する。
【００３０】
乾燥したおからを排出管16を経てサイクロン17に送り、サイクロン17により遠心分離した後、冷却ホッパに送り空冷する。必要に応じて乾燥粉末をさらに粉砕することにより粒度を調節してもよい。
【００３１】
(2)木粉・くまざさ等の非発泡性材料を使用する場合には、必要に応じて、非発泡性材料を植物性食物残滓と同様な方法で乾燥・粉砕できる。
(3)押出成形
上記のように作製した均質な乾燥おからの粉末、非発泡性材料とコーンスターチを重量比（乾燥おから／非発泡性材料／コーンスターチ）が約７０〜８５／約５〜１５／約１０〜１５となるように予めコーンブレンダーにより混合するのが好ましい。
【００３２】
得られた混合物を市販の押出成形機を用いて成形する。図５に押出成形機の一例を示す。押出成形機は原料供給口のホッパ35と、円筒状のシリンダ31と、シリンダの外側に設けられたヒータ33と、シリンダ内に設けられたスクリュー32と、押出成形機の先端に取付けられた金型40等からなる。ホッパ35から投入した混合物を押出成形機内のヒータ33で加熱溶融し、シリンダ内のスクリュー32で混練する。押出成形機の先端には上記本発明の金型40を取付け、所定の押出し速度で混合物を圧縮しながら加熱した吐出部から吐出させる。吐出物は吐出した瞬間に圧力差により発泡する。
【００３３】
吐出物をカッターで所定の長さに切断した後、温風等で乾燥して発泡消臭材を作製する。
【実施例】
【００３４】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
実施例１
(1)おから乾燥粉末の作製
植物性食物残滓としておからを用い、図４に示すようにホッパ11から含水率８０％の生おから１００kgを乾燥炉12内に投入した。熱風機13により入口温度が420℃の熱風を乾燥炉内に送り、パドルスクリューにより回転数144回／分でおからを撹拌しながら加熱乾燥した。得られた乾燥おからは含水率が８％、平均粒子径が約２５μｍであった。
【００３５】
(2)発泡消臭材の作製
得られた乾燥おからを先端に以下の金型を取付けた押出成形機により成形して発泡消臭材を作製した。金型は図１〜３に示す形状を有し、吐出口の内径A1が３．８mm、吐出部の軸線方向の長さA2が５．５mm、テーパ部入口の内径が１２mm（内面積が１１３ｍｍ2）、傾斜面の軸線に対する傾斜角度θが４５°、じゃま板の形状はテーパー部入口の外周部から中心方向に伸びる舌状体であり、長さが９ミリメートル、幅が５ｍｍであった（じゃま板の面積がテーパ部の内面積の約４０％）。
【００３６】
先ず乾燥おから８４ｋｇ、木粉５ｋｇ、くまざさ１ｋｇ及び結合材としてコーンスターチ１０ｋｇを予めコーンブレンダーにより混合した。得られた混合物をホッパから二軸押出成形機に投入し、92℃の出口温度で、スクリュー回転数を170回転／分で加熱、混練した。次に200〜220kg／時の押出し速度で吐出口から吐出させ、カッターで4〜10mmの長さに切断し、約200℃の温風で乾燥して発泡消臭材を得た。
【００３７】
実施例２
原料を乾燥おから８９ｋｇ、くまざさ１ｋｇ及び結合材としてコーンスターチ１０ｋｇに変更したことを除き、実施例１を繰り返した。
【００３８】
比較例１
押出成形機の先端に取付ける金型として、じゃま板である舌状体を有しないことを除き同形の金型を使用して、実施例１を繰り返した。
【００３９】
実施例３
実施例１、２及び比較例１において得られた発泡消臭材の硬度、発泡率、比重及び外径を測定した。その結果を表１に示す。
【００４０】
なお、硬度、比重の測定方法は以下のとおりである。
Ａ．硬度の測定方法
発泡材の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３-1997試験法（加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験法）の内のデュロメータ硬さ試験に準拠してタイプDデュロメータ（TECLOCK GS-720Ｇ タイプDデュロメータ）を用いて測定した。すなわち、発泡消臭材を固い剛性のある平らな面に置き、デュロメータの押し針が発泡消臭材の測定面に対して直角になるようにデュロメータを保持した。加圧面を衝撃が加わらない程度になるべく速やかに測定面に密着させて、１秒以内に離し、置針の目盛りを読み、硬さを求めた。発泡消臭材５個を無作為に抽出し、各消臭材につき、１点で測定し、５個の消臭材について得られた値の中央値を硬度とした。
【００４１】
Ｂ．嵩比重の測定方法
１リットルの容量のプラスチック製ビーカ（株式会社サンプラテック  サンプラＧｒａｎｄＰＦＡビーカー）に発泡消臭材をしずかに充填し、１リットル体積あたりの重量を測定することによって、嵩比重を測定した。
【表１】
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表１中、実施例１と比較例１のデータの比較から、本発明の金型を用いた場合には、じゃま板を有しない同一形状の金型を用いた場合と比較して同一の消臭材原料を使用しているにもかかわらず、硬度が顕著に改善されていることが明らかである。
【００４２】
また、実施例１においては木粉を５％添加したことによって、木粉を含まない実施例２のものと比較して硬度がさらに改善されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の金型を示す縦断面図である。
【図２】本発明の金型を示す左側面図である。
【図３】本発明の金型を示す右側面図である。
【図４】植物性食物残滓の乾燥に用いる乾燥装置の概略部分縦断面図である。
【図５】本発明の金型を取付けた押出成形機の概略部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・吐出部
１a・・・吐出口
２・・・テーパ部
２a・・・テーパ部の入口
３・・・じゃま板
11，35・・・ホッパ
12・・・乾燥炉
13・・・熱風機
14・・・送風管
15・・・搬送装置
16・・・排出管
17・・・サイクロン
21・・・パドルスクリュー
23・・・羽根
24・・・シャフト
29・・・ロッド
31・・・シリンダ
32・・・スクリュー
33・・・ヒータ
35・・・ホッパ
40・・・金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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