(57)【要約】【課題】  蒸煮爆砕技術を用いて農産廃棄物から有用物質を生産する方法を提供すること。【解決手段】  蒸煮爆砕反応装置１には、農産廃棄物を蒸煮処理する蒸煮器２と、ボールバルブ４と、蒸煮処理後の試料を受ける試料受器３とが設けられている。この反応装置１によって、ジャガイモを処理したところ、温度が約１５０℃〜約２３０℃、反応時間が約０分間〜約２０分間の条件において、高い収率で難消化性デキストリンを得ることができた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
農産廃棄物に蒸煮爆砕反応を施すことにより、有用物質を生産することを特徴とする有用物質の生産方法。
【請求項２】
前記農産廃棄物が、ジャガイモ、サツマイモ、ポンカン、或いはタンカンのうちの一つであることを特徴とする請求項１に記載の有用物質の生産方法。
【請求項３】
前記蒸煮爆砕反応において、蒸煮条件の温度が約１３０℃〜約２００℃、反応時間が約０分間〜約３０分間であることを特徴とする請求項１に記載の有用物質の生産方法。
【請求項４】
前記農産廃棄物がジャガイモであり、かつ前記有用物質が難消化性デキストリンであることを特徴とする請求項１に記載の有用物質の生産方法。
【請求項５】
前記蒸煮爆砕反応において、蒸煮条件の温度が約１５０℃〜約２００℃、反応時間が約０分間〜約２０分間であることを特徴とする請求項４に記載の有用物質の生産方法。
【請求項６】
前記農産廃棄物がサツマイモであり、かつ前記有用物質がクロロゲン酸であることを特徴とする請求項１に記載の有用物質の生産方法。
【請求項７】
前記蒸煮爆砕反応において、蒸煮条件の温度が約１３０℃〜約１６５℃、反応時間が約０分間〜約２０分間であることを特徴とする請求項６に記載の有用物質の生産方法。
【請求項８】
前記農産廃棄物がポンカン果皮を含み、かつ前記有用物質がリモネンであることを特徴とする請求項１に記載の有用物質の生産方法。
【請求項９】
前記蒸煮爆砕反応において、蒸煮条件の温度が約１５０℃〜約２００℃、反応時間が約０分間〜約２０分間であることを特徴とする請求項８に記載の有用物質の生産方法。
【請求項１０】
前記蒸煮爆砕反応において、蒸煮条件の温度が約１９０℃〜約２３０℃、反応時間が約０分間〜約２０分間であることを特徴とする請求項４に記載の有用物質の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸煮爆砕技術を用いて有用物質を製造する方法、特に廃棄物を利用して種々の有用物質を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
わが国の産業の基本は、工業製品を輸出して得た外貨によって、資源、エネルギー、食料を輸入する加工貿易である。日本の狭い国土に多量の輸入資源・エネルギーを投入して工業製品を製造し、これらを輸出することを長年にわたって継続すれば、製品に転換されなかった未利用物質や生産工程から排出された大量の廃棄物が国内に蓄積されるのは明白である。
将来、人間がその活動を持続的かつ安全快適に行っていくためには、これまでの消費型社会から、環境への負荷を最小限に抑えた循環型社会への転換が求められる。資源の有効利用、環境負荷の低減のためには、まず、産業プロセスや家庭における資源の消費・廃棄構造を明らかにし、その後、それぞれの物質フローを作成し、廃棄物排出量の最小化や資源・エネルギーを最小化するために最適化を図る必要がある。このような社会の動きに応ずるために、現在、屋久島を舞台に、循環型社会の構築を目指したプロジェクトが発足し動いている。このプロジェクトは、（1）資源・エネルギーの消費削減と環境負荷低減を併せて実現する考え方と方法、（2）資源循環システムの構築と新しい技術開発、（3）地域合意を形成する手法の開発から成る。
【０００３】
本発明者らは、資源循環システムの構築と新しい技術開発において、高温高圧水の特異な反応を用いて、屋久島をモデル系とした循環型社会の構築に注目した。研究を進めていく上で、まず、屋久島内において発生するさまざまな廃棄物の中から対象となるサンプルを選定した。次に、選定した物質に対し高温高圧水反応（蒸者爆砕反応）を適用し、反応条件と生成物の関係を実験的に解明し、階層的に循環させるための条件を設定した。また、蒸煮爆砕反応による廃棄物再資源化におけるエネルギー消費と生産物収率の評価を行い、最終的には、これら一連の成果を統合して、地域物質循環ネットワーク設計のための高温高圧水技術の適応性を評価する予定である。
【０００４】
本発明者らは、従来より高温高圧水技術を応用した研究開発を行っており、いくつかの技術を発表している。例えば、特開２００２−３３２２６５号公報には、水産加工廃棄物から、アミノ酸混合物を得る方法を開示した。しかしながら、農産資源のリサイクルという観点から、蒸煮爆砕技術の応用を目指した技術に関する報告については、知られていなかった。
【特許文献１】特開２００２−３３２２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、廃棄物のリサイクル技術を含む再利用に高温高圧水技術を応用できないかと考え、そのモデル系として屋久島を対象とした。屋久島で発生する有機系廃棄物の総量は、年間２３７２１トンである。その割合をみると、農産廃棄物（２２％）、し尿汚泥（１５％）、建築廃材（１４％）、家畜排尿（１２％）、林地残材（９％）、一般廃棄物（８％）、牛糞（６％）、木屑（６％）、豚糞（４％）、酒粕（４％）であった。廃棄物別の割合を調べることにより、屋久島においての廃棄物は農産廃棄物が２２％と一番多いことが分かった。このことから、農産廃棄物を蒸煮爆砕処理することで、廃棄物量を大きく削減できることが示唆された。
【０００６】
そこで、農産廃棄物の廃棄量割合を調べた。屋久島で発生する農産廃棄物量は、年間４８８５トンであった。農産廃棄物の廃棄割合は、量の多い順に、イモ類、果実類、米、野菜類、茶、花卉であった。また、イモ類、果実類の廃棄量は農産廃棄物総量の７割を占めていることがわかった。その内訳を調べると、イモ類では、ジャガイモ・サツマイモが、果実類では、ポンカン・タンカンが７割以上を占めることがわかった。以上のことから、ジャガイモ、サツマイモ、ポンカン、タンカンを対象サンプルとして選定した。
【０００７】
ジャガイモの主たる栄養分はデンプンである。そのデンプンからは、難消化性デキストリンが生成できる。難消化性デキストリンは、加熱処理した馬鈴薯デンプンをアミラーゼで加水分解し、未分解物より難消化性成分を分取して脱塩、脱色して調製される水溶性食物繊維である。数％の水を含む澱粉を酸の存在下または、非存在下に加熱して得られるものである。酸を添加しないで焙焼して得られるブリティシュ・ガムでは、温度１３５℃〜２１８℃、反応時間１０時間〜２０時間の条件で加熱処理する。白色デキストリンは、酸を添加して７９℃〜１２１℃で３時間〜８時間加熱処理して得られる。また、黄色デキストリンは酸を添加して１５０℃〜２２０℃で６時間〜１８時間加熱して得られる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸煮爆砕技術を用いて農産廃棄物から有用物質を生産する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段、発明の作用、及び発明の効果】
【０００８】
上記の課題を解決するための発明は、農産廃棄物に蒸煮爆砕反応を施すことにより、有用物質を生産することを特徴とする。
農産廃棄物とは、農産物から発生する廃棄物全般のことを意味しており、例えば、ジャガイモ・サツマイモ・サトイモなどのイモ類、ミカン・ハッサク・イヨカン・ポンカン・タンカンなどのかんきつ類、キャベツ・ハクサイなどの葉栽類、ニンジン・ゴボウ・タマネギなどの根菜類、その他にウリ、スイカ、パイナップル、メロンなどが例示されるが、これらに限られるものではない。これらの農産廃棄物のうち、特に、ジャガイモ、サツマイモ、ポンカン、或いはタンカンのうちの一つから廃棄されるものであることが好ましい。
【０００９】
蒸煮爆砕反応とは、１００℃以上の高温高圧水によって蒸煮処理した後に、一挙に大気圧下に開放することにより爆砕処理することを意味しており、公知の蒸煮爆砕装置を用いることができる。なお、蒸煮爆砕装置としては、連続爆砕装置およびバッチ式爆砕装置のいずれも用いることができる。高温高圧水の温度、圧力、及び時間に関する条件は、処理される農産廃棄物の種類及び注目する有用物質によって異なるが、一般的な条件としては、蒸煮処理の温度は約１３０℃〜約２００℃、圧力はその温度における飽和蒸気圧以上、時間は０分以上（一般に、大気圧下における水の沸騰温度（約１００℃）を開始条件として、蒸煮処理を施す温度・圧力に達するまでに、約１０分間〜約３０分間程度の時間が掛かる。このため、蒸煮処理時間が０分においても、一定の熱処理が施されていることになる。）〜３０分程度が例示できる。例えば、ジャガイモの廃棄物から難消化性デキストリンを生産する場合には、蒸煮処理の温度は約１５０℃〜約２３０℃（好ましくは約１９０℃〜約２３０℃、更に好ましくは約２００℃〜約２２０℃）、圧力はその温度における飽和蒸気圧、反応時間は約０分間〜約２０分間である。サツマイモの廃棄物からクロロゲン酸を生産する場合には、蒸煮処理の温度は約１３０℃〜約１６５℃（好ましくは約１５０℃）、圧力はその温度における飽和蒸気圧、反応時間は約０分間〜約２０分間である。また、ポンカン果皮からリモネンを生産する場合には、蒸煮処理の温度は約１５０℃〜約２００℃（好ましくは約１８０℃）、圧力はその温度における飽和蒸気圧、反応時間は約０分間〜約２０分間である。
【００１０】
有用物質とは、蒸煮爆砕処理を施す農産廃棄物から生産される物質のうち、抽出・精製の対象となる物質のことを意味している。例えば、ジャガイモ廃棄物の有用物質として難消化性デキストリンが、サツマイモ廃棄物の有用物質としてクロロゲン酸が、ポンカン廃棄物の有用物質としてリモネンが例示される。
「デキストリン」とは、デンプンを化学的または酵素的方法で低分子化したものの総称である。デキストリンには、難消化性のものと易消化性のものとが共に含まれている。「難消化性デキストリン」とは、デキストリンのうち、難消化性のデキストリンを多く含むものであり、易消化性のデキストリンも含んでいる。「デキストリン」と「難消化性デキストリン」との相違は、後者の方が、難消化性のデキストリンをより多く含むということである。一般的に、難消化性のデキストリンが、全デキストリンの６０％以上である場合に、「難消化性デキストリン」といわれている。
本発明によれば、蒸煮爆砕反応を用いて、農産廃棄物から有用物質を生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
＜反応装置＞
図１には、本実施形態の蒸煮爆砕反応に用いる蒸煮爆砕反応装置（以下、反応装置と称する）１の概要を示した。反応装置１には、農産廃棄物を蒸煮処理する蒸煮器２と、ここで蒸煮処理された農産廃棄物を一気に大気圧下に開放したときに試料を受ける試料受器３とが設けられている。蒸煮器２と試料受器３との間には、開閉可能なボールバルブ４が設けられている。蒸煮器２による蒸煮処理が施されている間は、ボールバルブ４が閉止されており、蒸煮器２内は高温高圧条件となる。所定の蒸煮処理が完了すると、ボールバルブ４を開放することで、試料は爆発的に試料受器３側に吹き出される。また、蒸煮器２の外周には、電気式の加熱炉５が設けられている。
【００１２】
具体的な構成を説明すると、蒸煮器２の材料はＳＵＳ３１６であり、最大内径が８４ｍｍ、長さが２８６ｍｍ、厚さが６ｍｍ、容積が１リットルである。なお、蒸煮器２の設計圧力は６ＭＰａ、設計温度は３００℃である。試料受器３の材料は、ＳＵＳ３１６、最大内径が３１０．５ｍｍ、長さが５６２ｍｍ、厚さが４ｍｍ、容積が４０リットルである。なお、試料受器３の設計圧力は０．２ＭＰａ、設計温度は７０℃である。また、加熱炉５には、２００Ｖ、４ｋＷのものを用いた。
【００１３】
蒸煮器２の内部に農産廃棄物（試料）を投入し、高温高圧状態で試料を一定時間反応させた後に、ボールバルブ４を瞬時に解放することにより、試料は試料受器３側に高速で移動する。このとき、試料は、高温高圧水反応及び爆砕効果によって微細化される。従って、反応装置１では高温高圧水中での反応と、圧力の急激な解放による爆砕効果が期待できる。また、蒸煮器２における高温高圧水反応の温度及び時間を変化させることにより、試料の反応段階の工程を制御することが可能となり、生成物の質を変えることができる。
【００１４】
＜実験操作＞
ボールバルブ４の閉状態を確認後、蒸煮器２に一定量の試料と水（純水）２３０ｍＬを投入し、蒸煮器を密閉して昇温した。昇温開始から設定温度に到達するまでの昇温時間を計った結果、いずれの設定温度についても、約２０分間で設定温度に達することがわかった。所定の圧力、温度に達した時点を０分として、一定時間に渡って試料を蒸煮した。所定時間が経過した後、ボールバルブ４を一気に開放し、試料を試料受器３に移動させると共に爆砕することにより反応を停止させた。蒸煮爆砕反応の停止後、試料受器３内の試料を回収した。試料の液相については、ＴＯＣ計による全有機炭素、各種方法により対象物質の分析を行った。また、固相については粒度分布測定、元素分析を行った。
【００１５】
＜実験条件・検討項目＞
本研究において、変化させた反応条件を表１に示した。
【表１】
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【００１６】
上記反応条件の中で、各項目を検討するうえでどの反応条件を変化させたかを下記に示す。
a）ジャガイモ
ジャガイモを蒸煮爆砕処理した場合において、可溶化率に与える温度、圧力の影響を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加剤なしで一定）とし、温度、時間を変化させ、各条件での液相への可溶化率について検討を行った。
ジャガイモからのデキストリン生成量に与える温度、圧力の影響を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、温度、時間を変化させ、各条件で得られるデキストリンの生成量について検討を行った。
ジャガイモの爆砕効果による微細化を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、爆砕効果の現れる温度１５０℃、反応時間０分間において、微細化の検討を行った。
【００１７】
b）サツマイモ
サツマイモを蒸煮爆砕処理した場合において可溶化率に与える温度、圧力の影響を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加剤なしで一定）とし、温度、時間を変化させ、各条件での液相への可溶化率について検討を行った。
サツマイモからのクロロゲン酸抽出量に与える温度、圧力の影響を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、温度、時間を変化させ、各条件で得られるクロロゲン酸抽出量について検討を行った。
サツマイモの爆砕効果による微細化を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、爆砕効果の現れる温度１５０℃、反応時間０分間において、微細化の検討を行った。
【００１８】
c）柑橘類（グレープフルーツ、ポンカン）
ポンカン果皮からのリモネン抽出量に与える温度、圧力の影響を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、温度１８０℃、時間０分において、得られるリモネン抽出量について検討を行った。
柑橘類（グレープフルーツ）の爆砕効果による微細化を検討する際には、水２３０ｍＬ、サンプル５０ｇ（添加物なしで一定）とし、爆砕効果の現れる温度１５０℃、反応時間０分間において、微細化の検討を行った。
【００１９】
＜デキストリンの定量法＞
デキストリン量の全量はＨＰＬＣ法で測定し、難消化性成分を分離定量する場合には、プロスキー・ＨＰＬＣ法により測定した。
a）試料の調整
ジャガイモ（馬鈴薯）を蒸煮爆砕処理し、サンプルを遠心分離（１００００ｒｐｍ、２０分）した後、液相をメンブレンフィルター（０．４５μｍ）によりろ過し、ろ液を凍結乾燥し粉体としたものを試料として用いた。
【００２０】
b）ＨＰＬＣ法
デキストリンについては、ＨＰＬＣを用いた定量を行った。すなわち、ジャガイモを蒸煮爆砕処理し、サンプルを遠心分離（１００００ｒｐｍ、３０分）した後、液相をメンブレンフィルター（０．４５μｍ）によりろ過し、ろ液をＨＰＬＣ（カラム：ＴＳＫｇｅｌ  Ｇ２５００ＰＷＫＬｘ２，検出器：ＲＩ）によって検出し、標準品のデキストリンサンプルのピークと比較することにより定量した。このデキストリンには、難消化性のものと易消化性のものとが含まれている。
c)プロスキー・ＨＰＬＣ法（難消化性のデキストリンの定量法）
更に、試料にプロスキー法を施すことにより、難消化性のデキストリンを抽出し、このサンプルを上記ＨＰＬＣ法にかけることで、難消化性のデキストリン量を測定した。
すなわち、熱安定性α−アミラーゼ、アミログルコシダーゼによる一連の処理によって、試料中の食物繊維を単糖類に分解を行い、難消化成分と単糖類を得ることによって食物繊維の定量をした。具体的には、試料を１ｇ精秤し、０.０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６．０）５０ｍＬを加え、ターマミル（ノボ社製のα−アミラーゼ）０.１ｍＬを添加し、９５℃で３０分間反応させた。冷却後、ｐＨ４.５に再調整しアミログルコシダーゼ（シグマ社製）０.１ｍＬを添加し、６０℃で３０分間反応させた後、９０℃まで昇温し、酵素を失活させることにより反応を終了させ、難消化性分と単糖を含んだ液を得た。この液をＨＰＬＣ法に供した。
【００２１】
＜クロロゲン酸の定量法＞
クロロゲン酸は、アンモニア比色法により定量した。
a）試料の調整
サツマイモ（コガネセンガン）を蒸煮爆砕処理し、サンプルを遠心分離（１００００ｒｐｍ、２０分）した後、メンブレンフィルター（０．４５μｍ）によりろ過した液を試料として用いた。
【００２２】
b）アンモニア発色法
アンモニア発色法は、焙煎コーヒーに残存する未変化のクロロゲン酸類の含量を褐色色素の妨害を受けることなく簡便に測定する方法として、クロロゲン酸類がアンモニア存在下のアルカリ性で特異的に緑色を呈する反応の定量化を検討した結果、確立された方法である。
試料を１０ｍＬずつ２個とって、Ａ，Ｂとする。Ａには発色試薬Ａ液（１ＭのＮＨ4Ｃｌ-ＮＨ4ＯＨ緩衝液[pH9.1]）２ｍＬを、Ｂには発色試薬Ｂ液（０．５ＭのＮａ2ＨＰＯ3-Ｎａ2ＣＯ3緩衝液[pH9.1]）２ｍＬをそれぞれ加え、３０℃で７時間振とう後、両者の６３０ｎｍにおける吸光度を測定する。両吸光度の差を求め、クロロゲン酸の検量線からクロロゲン酸を定量した後、これに０．７２を乗じてクロロゲン酸含有量を算出した。
【００２３】
＜リモネンの定量法＞
a）試料の調整
ポンカン果皮を蒸煮爆砕処理し、サンプルを遠心分離（１００００ｒｐｍ、２０分）後、液相をメンブレンフィルター（０．４５μｍ）によりろ過した液を試料として用いた。
b）ガスクロマトグラム質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）
リモネンは、ＧＣ−ＭＳ装置（6890/5973[Agilent Technologies Inc.]）を用いて測定した。また、カラムにはTC−WAX [ジーエルサイエンス株式会社]のφ0.25mm×30m、膜厚0.25μmのものを用いた。ガスクロマトグラムでは、試料注入口を２２０℃とし、カラムは４０℃（1min保持）から昇温速度５℃/minにて１００℃までとした。試料の注入方法には、スプリットレス法を用いた。また、キャリアガスとして、ヘリウムを１ｍＬ／ｍｉｎの条件で用いた。
【００２４】
＜結果および考察＞
１．難消化性デキストリン生成
（１）温度変化による炭化への影響
ジャガイモにおける反応後の液相サンプルの色を確認した。その結果、１３０℃においてはサンプルの色が白っぽいのに対し、２００℃においてはサンプルは褐色に変化した。反応温度が上がるにつれて、サンプルの色が褐色に変化したのは、熱によりデンプンが糖に分解され、さらに糖の炭化（カラメル化）が起こっているものと考えられた。難消化性デキストリンの場合、炭化が起きてしまうと製品として匂いや色の問題から敬遠されることから、製品化を目指すためには、反応温度１８０℃以下が好ましいと考えた。
【００２５】
（２）温度変化による可溶化率への影響
ジャガイモにおける液相への可溶化率を図２に示した。可溶化率（％）は、（蒸煮爆砕処理後の試料のＤＯＣ／供試ジャガイモのＴＯＣ）×１００によって計算した。
反応時間０分間において、１５０℃〜１８０℃に急激な上昇が見られた。このことから、１５０℃〜１８０℃にかけて、澱粉の熱分解による糖化が起きていると考えられた。また、１８０℃において、反応時間０分間と１０分間との可溶化率が逆転した。これは、糖の炭化（カラメル化）温度が１８０℃〜２３０℃にあることから、１０分間のうちに糖の炭化が起きて可溶化率が減少したものと考えられた。２００℃、反応時間１０分間における可溶化率の減少も、同様の影響であると考えられた。
ジャガイモの反応後の可溶化率は、１７０℃、１０分において最大で、約７５％であった。
【００２６】
（３）温度変化によるデキストリン生成量への影響
図３及び図４には、ＨＰＬＣ法により、デキストリンを定量したときの結果を示した。また、図５には、プロスキー・ＨＰＬＣ法により、難消化性のデキストリンと易消化性のデキストリンとを分離定量したときの結果を示した。
図３は、反応時間１０分、液固比１：４において、各反応温度におけるデキストリンの収率を示したものである。この図によれば、反応温度が１５０℃〜２２０℃までは、温度の上昇とともにデキストリン収率の向上が見られた。この結果は、温度の上昇に伴い、高温高圧水の熱加水分解力が増加し、澱粉からデキストリンへの低分子化を促進したためと考えられた。一方、２２０℃以上の温度では、２３０℃において約３５％、２５０℃において約１３％の収率が確認されたものの、温度の上昇に伴って、デキストリン収率の低下が見られた。これは、高温のためデキストリンの生成速度よりも分解速度が上回ったためと考えられた。
【００２７】
図４には、最も高い収率が得られた２２０℃を中心として、２１０℃〜２３０℃の温度における反応時間（０分間、１０分間、２０分間）について試験を行った結果を示した。図より、反応時間の経過に伴ってデキストリンの分解が進行し、２２０℃では、２０分間の反応時間で収率の低下が見られた。反応温度と反応時間との間には、相関性が認められ、高温ではより早い時間で収率の低下が見られ、低温では収率の低下（デキストリンの分解）が遅い傾向が見られた。また、これらの実験条件においては、２２０℃、１０分間が最もデキストリンの収率が高く、４８％であった。
【００２８】
また、水使用量の低減を目的として、固液比の検討を行った。２２０℃、１０分間の条件において、固液比を１：１〜１：４に変化させてデキストリンの収率変化を比較したところ、収率に大きな変化は認められなかった。これは、蒸煮爆砕試料であるジャガイモの含水量が高いことから、水使用量を減らしても、澱粉に対する水の割合の変化量が少なかったためと考えられた。
反応終了時の急激な圧力開放による物理的な爆砕効果がデキストリンの収率に与える影響を検討した。その結果、デキストリンの収率に対して、爆砕効果は影響を与えておらず、デキストリンは蒸煮時における水熱反応によって生成していることがわかった。反応終了時の圧力開放は反応を瞬時に停止させ、反応残渣が粉砕されるところに利点がある。これにより、水溶性成分の効率的な抽出と、残渣の有効利用（例えば、メタン発酵など）が期待できる。
【００２９】
２２０℃、１０分間の条件における反応前後の炭素収率を図５に示した。投入炭素量を１００％としたとき、原料ジャガイモの６８．６％の炭素が液相に移行し、液相中のデキストリンの比率は７２．６％であった。それ以外の炭素分としては、デキストリンが分解した糖類や、タンパク質由来のアミノ酸、有機酸等が確認された。また、得られたデキストリン中の難消化性成分の含有率を測定したところ、既存製品（パインファイバーＵ（商標名））と同程度の７１％であった。
上記の結果より、ＨＰＬＣ法によれば、反応温度２２０℃、反応時間１０分間、固液比１：４の条件において、ジャガイモから難消化性デキストリン（難消化性成分含有率７１％）の収率は、４８％と最高値を示した。
【００３０】
２．クロロゲン酸抽出
（１）温度変化による炭化への影響
サツマイモを蒸煮爆砕反応した後の色の変化を観察した。その結果、サンプルの色は、１５０℃では黄色いのに対し、２００℃では褐色に変化した。つまり、反応温度が上昇するにつれて、サンプルの色が褐色に変化した。これは、ジャガイモと同様に、熱によるデンプンの分解が起こり、さらに糖の炭化（カラメル化）が起こったものと考えられた。
【００３１】
（２）温度変化による可溶化率への影響
サツマイモにおける液相への可溶化率を図６に示した。サツマイモの可溶化率はジャガイモの可溶化率と異なり、反応温度の上昇に対して、比較的緩やかに変化した。すなわち、可溶化率は、１５０℃〜１８０℃までは緩やかに上昇し、１８０℃〜２００℃までは緩やかに減少した。これは、サツマイモを構成するデンプンの組成が、ジャガイモのそれに比べて、熱に弱いことを示している。可溶化率のピークは１６５℃〜１８０℃の範囲にあり、更に温度を上げると可溶化率は減少している。１８０℃以上の高温では、澱粉の熱分解による糖化が起きていると考えられた。糖の炭化（カラメル化）温度が１８０℃〜２３０℃にあるため、１８０℃以上では、糖の炭化が起こり、可溶化率が減少したと考えられた。２００℃の減少も炭化の影響であると考えられた。反応後の可溶化率は、１６５℃、反応時間２０分間において最大で、約９０％であった。
【００３２】
（３）温度変化によるクロロゲン酸抽出量への影響
図７には、反応温度及び時間を変化させたときのクロロゲン酸の抽出量の変化を示した。クロロゲン酸抽出量は、温度を上げるに従って減少した。これは、温度の上昇によって、液相へ抽出されたクロロゲン酸が分解されたものと考えられた。反応時間についても検討を行ったが、大きな変化はみられなかった。
可溶化率とクロロゲン酸抽出量との関係は、可溶化率が１６５℃、２０分間でピークであったのに対して、クロロゲン酸抽出量は１５０℃においてピークを迎えた。このことから、クロロゲン酸抽出は、サツマイモの可溶化が起こった後になされるものと考えられた。すなわち、クロロゲン酸抽出反応は、液相での反応であることが考えられた。
以上の結果から、サツマイモからのクロロゲン酸抽出率は、温度１５０℃、反応時間０分間〜２０分間の反応条件で、１００ｇの試料から約３２ｍｇであることが分かった。
【００３３】
３．リモネン抽出
ジャガイモ、サツマイモと同様に、ポンカン果皮からのリモネン抽出についても検討した。その結果、１８０℃の温度で、１００ｇの試料から約１０ｍｇのリモネンが抽出されることが確認された。
【００３４】
４．反応残渣利用の検討
ジャガイモ、サツマイモ、ポンカンにおける蒸煮爆砕処理後の反応残渣を視認し、１５０℃（爆砕効果が現れる温度）における反応残渣の粒子系分布を測定した。図８には、その結果を示した。ジャガイモ、サツマイモにおいては、９８％以上が粒径０．４２ｍｍ以下に微細化されていることがわかった。微細化されると、比表面積も大きくなり、微生物による分解・発酵の促進につながる。
一方、ポンカンにおいては、約２０％が粒径０．４２ｍｍ以上であった。このことより、柑橘類の微細化については、１５０℃以上の温度による爆砕が必要であると考えられた。
液相分離後の反応残渣は微細化されたペースト状であり、微生物による分解・発酵を促進し、また効率よく乾燥できるため、以下に上げるようなメタンガス化、澱粉を利用した使い捨て容器の原料、飼料化、堆肥化、炭化の可能性がある。
【００３５】
a）メタンガス化
従来、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生ごみ、食品廃棄物等の有機性廃棄物よりメタンガスやコンポストを生成し、有用物質を回収して資源化する有機性廃棄物処理システムが知られている。このシステムは、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん尿を除渣工程において除渣し、固液分離工程において液状廃棄物と有機性汚泥とに分離する。ここで液状廃棄物は、曝気その他の生物処理工程でＢＯＤ分解並びに必要に応じて脱窒素し、スクリーンや膜分離等の固液分離工程で浮遊物を除去し、更に重金属処理工程で鉄・マンガンなどの重金属類を除去して放流水または再利用水としている。
そこで、蒸煮爆砕反応後の有機性廃棄物を上記処理システムに組み込んで、メタンガスを製造する方法が例示される。
【００３６】
b）澱粉を利用した使い捨て容器の製造
蒸煮爆砕反応後のサツマイモ澱粉を利用した容器の製造方法として、ポリビニールアルコール（Polyvinyl Alcohol）１％〜２％と、蛋白質０．３％〜０．７％と、サツマイモ澱粉２％〜３％、明礬（alum）１％〜２％、ソルビトール（Sorbitol）１％〜２％の配合比に対し水１／５〜１／１０を注いで混合物が水と一緒に等しく混合されるようにする第１工程と、上記第１工程により混合された混合物を約８０℃〜１００℃まで加熱した水に投入し、撹拌により糊化状態に練り、更に練り上った生地にトウモロコシの澱粉を９０％〜９５％混ぜる第２工程と、上記第２工程を経てできた生地を１２０℃〜１３０℃の温度で保たれている圧出機を通過させ、生地が一定の圧出力を保つようにし、圧出された生地を１２０℃〜１３０℃の温度で保たれている金型を経て所定の形状に成形する第３工程と、上記第３工程により所定形状に成形された加工品を−５０℃〜−６０℃に保たれている冷却金型で急速冷却することにより容器を完成する第４工程とを備えていることを特徴とするものが例示される。
【００３７】
c）堆肥化
蒸煮爆砕反応後の有機廃棄物を利用した肥料の製造方法として、生ゴミや糞尿などの有機廃棄物を原料として、微生物が持つあるいは微生物に誘導された酵素を触媒として利用することにより、有機廃棄物を分解処理（発酵処理）し、それらを減容化および堆肥（コンポスト）化することを特徴とするものが例示される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、農産廃棄物量の減少及び、有用物質の安価製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】蒸煮爆砕装置の概要を示す図である。
【図２】温度及び反応時間の変化に伴うジャガイモの可溶化率の変化を示すグラフである。
【図３】温度の変化に伴うジャガイモからのデキストリンの収率変化を示すグラフである。
【図４】温度、および時間の変化に伴うジャガイモからのデキストリンの収率変化を示すグラフである。
【図５】反応前後の炭素収支とデキストリン中の難消化成分と易消化性成分の比率を示すグラフである。
【図６】温度及び反応時間の変化に伴うサツマイモの可溶化率の変化を示すグラフである。
【図７】温度及び反応時間の変化に伴うサツマイモからのクロロゲン酸の生成量の変化を示すグラフである。
【図８】ジャガイモ、サツマイモ、及びポンカンを蒸煮爆砕装置によって処理したときの反応残渣の粒子径分布を示すグラフである（但し、反応条件は、１５０℃、０分間である）。
【符号の説明】
【００４０】
１…蒸煮爆砕反応装置
２…蒸煮器
３…試料受器
４…ボールバルブ
５…加熱炉
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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