(57)【要約】【課題】有機物残渣の腐敗を防止し、かつ、有機物残渣の再利用を阻害する恐れを低くして有機物残渣を貯留することを可能とする有機物残渣の処理方法を提供する。【解決手段】有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕する。具体的には、茶滓５などの有機物残渣を、カッタポンプ７１などで構成される破砕手段を備えた調整槽２０で破砕する。破砕は、脱酸素雰囲気下で行う。例えば、茶滓５を脱酸素処理液である炭酸水２に浸漬することで脱酸素雰囲気下に茶滓５を破砕する。【選択図】        図１
2005238076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕する破砕工程を含む有機物残渣の処理方法。
【請求項２】
前記脱酸素雰囲気を、密閉可能な空間に不活性化ガスを充填することにより構成する請求項１記載の有機物残渣の処理方法。
【請求項３】
前記破砕工程において、脱酸素処理をした脱酸素処理液に有機物残渣を浸漬して破砕する請求項１記載の有機物残渣の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物残渣の処理方法に関し、特に茶滓、コーヒー滓などの固体状の植物系有機物残渣を腐敗させることなく、一定期間貯留することを可能とする植物系有機物残渣の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品工場や飲食店、またはスーパーなどで発生する固体有機物残渣は廃棄物として焼却処理されていた。しかし、近年、廃棄物量の削減が要請されるようになってきたことから、有機物残渣を再利用することが求められるようになり、有機物残渣を再利用するための様々な方法が提案されている。有機物残渣の再利用方法としては、有機物残渣を炭化して固形燃料にする方法や、有機物残渣を微生物により分解して肥料（コンポスト）とする方法などが知られている。
【０００３】
ところで、有機物残渣は、食品工場、飲食店またはスーパーなどの多数の発生源から発生するものの、各発生源での有機物残渣の発生量は多くない。このため、有機物残渣は一定量が蓄積されるまで各発生源で貯留される。しかし、固形の有機物残渣は含水率が高く、また微小空間に空気が多く入りこむため、貯留中に微生物、特にカビが繁殖しやすい。微生物が繁殖し、さらに腐敗した有機物残渣は、再利用されにくく、また、悪臭を発生して周辺環境の衛生状態を悪化させる。
【０００４】
そこで、固体有機物残渣に油脂やたんぱく質を溶解する溶剤を添加し、有機物残渣をスラリ化することにより、有機物残渣からの悪臭の発生を防いで一定期間の貯留を可能とする処理方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１に開示された方法では、固形の有機物残渣を、一定の粒度となるように破砕および脱水した上で、リモネンのような溶剤を添加して油脂やたんぱく質を溶解して、有機物残渣をスラリ化する。スラリ化された有機物残渣は、リモネンの防腐作用により、腐敗し難く、また、流動性を有するため、取扱いやすく、貯留、収集が容易である。
【０００５】
しかし、特許文献１記載の方法では、有機物残渣をスラリ化する目的で、リモネンのような溶剤を使用するため、処理コストの高騰を招く。また、有機物残渣に溶剤が適切な量で添加混合されるようにするために、有機物残渣を破砕して脱水する必要があり、処理工程が複雑になる。
【特許文献１】特開２００２−２２４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機物残渣の腐敗を防止し、かつ、有機物残渣の再利用を阻害しない有機物残渣の処理方法を提供することである。より具体的には、本発明は、有機物残渣からの除去が容易で、貯留後の有機物残渣の再利用を阻害しない物質を用い、有機物残渣を腐敗させずに保存することを可能とする有機物残渣の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】
【０００７】
本発明は、有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕する。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００８】
（１）有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕する破砕工程を含む有機物残渣の処理方法。
【０００９】
ここで、本明細書において「有機物残渣」とは、植物、動物、または微生物由来の廃棄物であり、工業上利用可能な生物体含有成分を含む有機物を意味する。具体的には、食品加工過程で発生する茶滓、豆滓、および醸造滓などの食品加工残渣、生ゴミなどの食品残渣、並びに有機性汚泥が挙げられる。
【００１０】
上記の有機物残渣のうち、茶滓や豆滓などの食品加工残渣であって、植物由来の植物系加工残渣には、植物性ポリフェノール類が含まれており、破砕処理によりこれらの物質を利用して腐敗防止を行なうことができる。特に、飲料製造過程で発生する茶滓は、カテキン類を多く含むため、本発明に従って処理することにより、腐敗を防止して貯留した後、種々の用途に再利用できるため、本発明の特に好適な処理対象である。
【００１１】
「脱酸素雰囲気」とは、好気性微生物の増殖が不可能な程度に脱酸素処理がされた環境であることを意味し、完全無酸素状態に限られない。具体的には、酸素を含む気体、もしくは液体が、脱酸素処理されることにより酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ（１ｐｐｍ）以下、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ（０．１ｐｐｍ）以下とされていることを意味する。脱酸素雰囲気下で有機物残渣を破砕する方法としては、脱酸素処理した気体中、または脱酸素処理した液体中で有機物残渣を破砕する方法が挙げられる。
【００１２】
本発明においては、有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕することにより、有機物残渣表面または内部に保持された酸素を除去する。固形状の有機物残渣は、酸素が除去されることにより好気性微生物が増殖しにくい状態となる。このため、本発明によれば、有機物残渣の腐敗を防止して貯留できるようになる。
【００１３】
また、本発明によれば、有機物残渣を貯留する際に腐敗防止のための防腐剤などの薬品を添加する必要がないため、有機物残渣を再利用する際に、防腐剤が有機物残渣に残存することにより生じる不都合を低減できる。さらに、本発明によれば、有機物残渣を植物性ポリフェノールなどの可溶性成分の抽出がしやすく、ハンドリング性に優れた状態に改質することができる。
【００１４】
（２）前記脱酸素雰囲気を、密閉可能な空間に不活性化ガスを充填することにより構成する（１）記載の有機物残渣の処理方法。
【００１５】
有機物残渣は、脱酸素処理された気体が充填された密閉空間で破砕することができる。脱酸素処理された気体の酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。脱酸素処理された気体を得る方法としては、酸素を含む気体に不活性化ガスなどを吹き込んで酸素を除去する方法、および酸素を含む気体を密閉空間に収容し、この空間に脱酸素剤を入れることにより脱酸素する方法などがある。
【００１６】
これらの方法の中で、特に、不活性化ガスを充填することにより脱酸素雰囲気を作り出す方法は、脱酸素条件の制御が容易で好ましい。密閉空間に充填する不活性化ガスとしては、還元性ガスに比べて取り扱いが容易である不活性ガスを用いることが好ましい。
【００１７】
ここで、「不活性化ガス」とは、有機物の酸化分解反応を抑制するガスを意味し、具体的には、水素ガスや一酸化炭素ガスのような還元性ガス、及び不活性ガスを意味する。また、本明細書において「不活性ガス」とは、化学反応の中でも特に酸化反応を起こしにくい気体を意味し、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス族元素に限らず、窒素ガスおよび炭酸ガスを含む。これらの不活性化ガスのうち、炭酸ガスおよび窒素ガスは取り扱いが容易で、特に好適に使用できる。不活性化ガスは、濃度が９９．９％以上のものを用いることが好ましい。
【００１８】
（３）前記破砕工程において、脱酸素処理をした脱酸素処理液に有機物残渣を浸漬して破砕する（１）記載の有機物残渣の処理方法。
【００１９】
有機物残渣は、脱酸素処理された液体（脱酸素処理液）に浸漬された状態で破砕してもよい。有機物残渣を脱酸素処理液に浸漬して破砕する場合、有機物残渣を破砕する空間は脱酸素雰囲気下でなくともよく、この空間には酸素を含有する気体が存在していてもよい。しかし、有機物残渣と脱酸素処理液を密閉空間に投入して、この空間を脱酸素雰囲気下とすると、液面からの酸素の溶け込みが防止できるため、好ましい。
【００２０】
ここで、「脱酸素処理液」とは、酸素を含む原水を脱酸素処理して得られる液体を意味する。脱酸素処理液の溶存酸素濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、さらには０．１ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。脱酸素処理液の原水としては市水や工業用水などを用いることができる。また、脱酸素処理としては、原水への不活性化ガスの吹き込み処理、原水を脱気膜と接触させて脱酸素処理をする脱気膜処理、および硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）などの薬剤添加処理などが挙げられる。不活性化ガスの吹き込みにより脱酸素処理液を調整する場合、吹き込み後の液体の酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以下となるように吹き込み量や吹き込み時間などを調整することが好ましい。
【００２１】
脱酸素処理液は、ｐＨが５．５以下、好ましくは３．５〜４．５であることが好ましい。酸性ないし弱酸性の酸性側脱酸素処理液は、微生物の中でも特にカビの増殖抑制効果が高く、さらに茶ポリフェノール類の保存に適している。脱酸素処理液を酸性側とするため、脱酸素処理液には必要に応じて塩酸、硫酸、および酢酸などの有機酸を添加することができる。
【００２２】
脱酸素処理液としては、原水に不活性化ガスを吹き込み、原水中の溶存酸素を不活性化ガスで置換した不活性化ガス溶解水を用いることが好ましい。不活性化ガスは、曝気処理を行なうことにより容易に液中から除去できる。このため、有機物残渣を不活性化ガス溶解水に浸漬した状態で貯留した後、再利用するに際し、酸素ガスや空気を吹き込む曝気処理を行なうことにより、有機物残渣からこれらの不活性化ガスを容易に除去できる。
【００２３】
特に、原水に炭酸ガスを吹き込んで脱酸素処理をして得られる炭酸水を脱酸素処理液として用いることが好ましい。炭酸水は、ｐＨが４〜６であるため、微生物、特に菌類(カビ)の増殖抑制効果が高く、また、カテキン類を含む有機物残渣を貯留する場合、有機物残渣に含まれるカテキン類の分解を防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、有機物残渣を脱酸素雰囲気下で破砕することにより、有機物残渣内で微生物、特にカビが増殖することを防止できる。このため、有機物残渣の腐敗などの変質を防止し、また、カテキン類などの分解を抑制して貯留することができる。また、本発明によれば、貯留後の有機物残渣から、不活性化ガスなどの添加物質を容易に除去し、添加物質が除去された有機物残渣を様々な方法で加工、または処理して再利用することができる。さらに、本発明は、有機物残渣を再利用し易い状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明について具体的に説明する。図１は、本発明に係る有機物残渣を破砕する破砕手段を備えた調整槽２０を含む有機物残渣処理貯留装置１（以下、「処理装置」とする）の模式図である。以下、有機物残渣として茶滓を、脱酸素雰囲気下として脱酸素処理液である炭酸水に浸漬する場合について説明する。
【００２６】
まず、図１を参照して処理装置１の全体構成について説明する。図１の処理装置１は、茶滓５を投入し、炭酸水２を添加したのち、これを破砕してスラリ状とする調整槽２０と、この調整槽２０でスラリ状とされた茶滓５を炭酸水２に浸漬させた状態で貯留する貯留槽３０とを備える。
【００２７】
調整槽２０には、残渣供給手段を構成するベルトコンベア１０と、液体供給手段を構成する炭酸水供給管５２と、ガス供給手段を構成するガス供給管５３と、調整槽２０の内容物を調整槽２０から排出して貯留槽３０に送給する引き抜き管７０ａとが接続されている。調整槽２０は、引き抜き管７０ａと、戻し管７０ｂとで構成された循環路７０を備える。循環路７０には破砕手段であるカッタポンプ７１が設けられ、循環路７０とカッタポンプ７１とは循環破砕手段を構成する。
【００２８】
なお、破砕手段としては、任意の構成を採用することができ、例えば、調整槽２０にカッタ刃を備えた攪拌機を設けてもよい。
【００２９】
戻し管７０ｂの途中には、スラリ送り管８０の一端が接続され、スラリ送り管８０の他端は貯留槽３０と接続されている。貯留槽３０には、スラリ送り管８０の他に、ガス供給管５３から分岐したガス分岐管５３ｂと、貯留槽３０の内容物を排出する排出管９２とが接続されている。
【００３０】
次に、調整槽２０の構成について詳細に説明する。調整槽２０は、側壁２０ｂと、蓋壁２０ａと、底壁２０ｃとを有する密閉容器で、蓋壁２０ａが上面となるように設置される。蓋壁２０ａの一部に開口部２５が設けられ、この開口部２５に、投入部２１が調整槽２０の上方に突出する形で設けられている。
【００３１】
投入部２１は、茶滓５が投入される投入口２１ａを有し、この投入口２１ａにベルトコンベア１０が接続されている。投入口２１ａは開放され、空気が出入りするが、調整槽２０内部に開口部２５を覆う落下板２２が設けられ、開口部２５が落下板２２で覆われることにより、調整槽２０は密閉可能に構成されている。なお、落下板２２はバネ２３によって支持され、上下に動く。なお、本実施形態のように、ガス供給管５３から常に炭酸ガスを調整槽２０に供給する場合は、落下板２２による密閉は厳密なものでなくてもよい。
【００３２】
調整槽２０には、洗浄用の洗浄用液を供給する洗浄液管９０が必要に応じて接続され、調整槽２０内の液面を計測する第１の液面計２６が設けられている。調整槽２０に接続された循環路７０には、必要に応じてｐＨ計７５、電気伝導度計７６、プレカッタ７７、第１の流量計７９、第１の流量調整弁７８などを設けることができる。同様に、炭酸水供給管５２や洗浄液管９０などにも、必要応じて第２の流量調整弁５５などを設けてよい。
【００３３】
一方、貯留槽３０は、金属製のタンクなどの密閉可能な容器で構成され、引き抜き管７０ａ、戻し管７０ｂおよびスラリ送り管８０を介して調整槽２０から送られたスラリ状の茶滓５を炭酸水２に浸漬した状態で貯留する。調整槽２０と同様に、貯留槽３０にも、内部の液体の液面を計測する第２の液面計８６などを必要に応じて設けることができる。
【００３４】
次に、上記の処理装置１を用い、有機物残渣としての茶滓５を脱酸素雰囲気下で破砕する処理方法について説明する。
【００３５】
茶滓５を、ベルトコンベア１０により、調整槽２０に投入する。調整槽２０内に投入された茶滓５は落下板２２上に堆積し、堆積量が一定量以上となると茶滓５の重みで落下板２２が調整槽２０下方に動いて開口部２５が開き、落下板２２上の茶滓５は落下する。茶滓５が落下した後、落下板２２はバネ２３の復元力により、開口部２５を覆う。
【００３６】
落下板２２には、落下板２２の開閉を感知するセンサ２４が設けられている。このセンサ２４により、茶滓５が調整槽２０内に投下されたことが検知されると、炭酸水供給管５２に設けられた第２の流量調整弁５５が作動し、炭酸水２が調整槽２０に供給されるとともに、カッタポンプ７１が稼動する。これにより、茶滓５は炭酸水２に浸漬された脱酸素雰囲気下で細かく破砕される破砕工程が実施され、破砕された茶滓を含有するスラリが得られる。
【００３７】
茶滓５は、カッタポンプ７１その他の破砕手段を用い、脱酸素雰囲気下で５〜２０分間、破砕処理し、粒径を０．４〜２００μｍ程度とすることが好ましい。破砕時間が短いと、茶滓５は十分に破砕されず、また、酸素が十分に除去されない。一方、破砕時間を必要以上に長くすると破砕のための動力が無駄になる。破砕は、電気伝導度計７６などを用いて脱酸素雰囲気が維持されていることを監視しながら行なうとよい。
【００３８】
茶滓は、本実施形態のように、脱酸素処理液である炭酸水２に浸漬した状態で破砕することが好ましい。茶滓５を液体に浸漬することにより、茶滓５が膨張して破砕しやすくなるためである。炭酸水２の供給量は、茶滓５に対し、５０〜１００重量％とすることが好ましい。炭酸水２は、炭酸水調整槽４０において、工業用水などの原水に炭酸ガスが吹き込まれて調整される。
【００３９】
ここで、炭酸水調整槽４０は、原水が供給される原水供給管４１と、炭酸ガスが供給される溶解ガス供給管４２とを備えている。炭酸水調整槽４０においては、原水供給管４１から供給された原水に、散気管、エジェクター、または溶解ポンプなどを用いて炭酸ガスを溶解することにより、炭酸水２を得る。炭酸水調整槽４０や炭酸水供給管５２には必要に応じて、酸を添加する酸添加手段（図示せず）を設け、茶滓５がｐＨ５．５以下の状態で破砕されるようにしてもよい。酸の添加量は、ｐＨ計７５などを用いて調整できる。
【００４０】
本実施形態では、茶滓５は炭酸水２に浸漬されることにより脱酸素雰囲気下で処理されることになるが、液面からの酸素の混入を防ぐため、破砕処理を行なう空間も脱酸素雰囲気とすることが好ましい。本実施形態においては、ガス供給管５３から、炭酸ガスを調整槽２０に供給する。
【００４１】
調整槽２０内に充填する不活性化ガスとしては、空気より比重が重く、化学反応を起こしがたいガス、例えば炭酸ガスや窒素ガスであることが好ましい。不活性化ガスの濃度は、９９．９％以上であることが好ましい。
【００４２】
調整槽２０には、第１の液面計２６を設けて調整槽２０内の液面を計測し、調整槽２０内のスラリが所定量に達するまで、茶滓５と炭酸水２とを供給し、茶滓５と炭酸水２の混合物を循環破砕してスラリ状とする。炭酸水２を添加して茶滓５を破砕することで、茶滓５の粒径を均質化するとともに茶滓５に保持された酸素を除去することができる。
【００４３】
調整槽２０内のスラリが所定量に達したところで、スラリ送り管８０に設けられた貯留弁８５を開く。これにより、調整槽２０内のスラリを、引き抜き管７０ａ、戻し管７０ｂおよびスラリ送り管８０を介して、調整槽２０から貯留槽３０に供給する。スラリを引き抜いた調整槽２０には、引き続いて茶滓５と炭酸水２とを投入して前記の処理を継続する。
【００４４】
貯留槽３０では、調整槽２０を介してベルトコンベア１０から供給された茶滓５を、貯留する。茶滓５は、調整槽２０を介して炭酸水供給管５２から供給された炭酸水２に浸漬した状態で貯留する。本実施形態では、調整槽２０での破砕処理により、茶滓５表面および内部に保持された酸素が除去されるため、茶滓５は脱酸素雰囲気下で貯留される。
【００４５】
茶滓２を貯留する場合、腐敗などの品質変化を防ぐため、上記のように脱酸素雰囲気下で貯留することが好ましい。すなわち、破砕した茶滓２は、脱酸素処理した気体または液体中で貯留することが好ましい。例えば、本実施形態では、破砕された茶滓２は、炭酸水に浸漬した脱酸素雰囲気下で貯留する。さらに、本実施形態では、ガス供給管５３から分岐させたガス分岐管５３ｂから炭酸ガスを貯留槽３０上部に供給して、貯留槽３０内部をも脱酸素雰囲気としている。
【００４６】
貯留槽３０には、貯留槽３０内の液面を計測する第２の液面計８６が設けられており、貯留槽３０内の貯留液が所定量に達した場合、排出管９２から内部の貯留液を排出する。排出された貯留液は、タンクローリーなどを用いて回収する。回収された貯留液は、腐敗が防止され、また、ポリフェノール類などの分解も抑制されており、さらに、曝気処理などによって容易に炭酸を除去することができる。このため、回収後の貯留液は、ポリフェノール類の精製や粉末茶の製造等に利用できる。
【００４７】
なお、上述した弁の開閉や流量の制御は、コントローラ５０により行なうことができる。また、処理装置１には、１または２以上の予備貯留槽（図示せず）を設けるとともに、スラリ送り管８０に流路切り替え弁を設け、予備の貯留槽で、茶滓５を貯留してもよい。
【実施例】
【００４８】
［実施例］
煎茶を原料とする緑茶飲料の製造過程で発生した茶滓（含水率８５重量％）５０ｇをミキサーに入れ、炭酸水（炭酸濃度０．０１容積％、ｐＨ４．０）５０ｍｌを添加して茶滓を破砕し、スラリを得た。スラリは、酸素濃度０．１ｍｇ／Ｌ未満、ｐＨ４．５であった。このスラリをガラス製の密閉容器に入れた。ついで、この密閉容器に濃度９９．９９％の炭酸ガス５０ｍｌを吹き込んだ後、蓋をして３５℃の無菌箱内に放置した。
【００４９】
容器内のスラリの液面から１ｃｍ程度は緑がかった茶色の懸濁液で覆われており、破砕された茶滓は液体に浸漬された状態であった。なお、炭酸水は、酸素濃度８ｍｇ／Ｌの市水５０ｍｌに９９．９９％濃度の炭酸ガス１００ｍｌを３０秒間、吹き込むことにより得たものである。
【００５０】
［比較例１］
炭酸水に代えて、脱酸素処理していない市水（酸素濃度酸素濃度８ｍｇ／Ｌ）を用い、実施例１と同じ処理を行った。得られたスラリは、ポリエチレン製の容器に入れ、実施例１と同様に無菌箱内に放置した。なお、容器には蓋をせず、通気可能とした。
【００５１】
［比較例２］
実施例１で用いた茶滓５０ｇを破砕せずに実施例１で用いた容器に入れ、炭酸水５０ｍｌを添加した。容器には、濃度９９．９９％の炭酸ガス５０ｍｌを吹き込み、蓋をして実施例１と同様に無菌箱内に放置した。
【００５２】
［比較例３］
炭酸水に代えて比較例１で用いた市水を用いた他は比較例２と同様の条件で実験を行なった。なお、容器には蓋をせずに無菌箱内に放置した。
【００５３】
３〜７日間経過後の容器内の貯留液表面または液内部でのカビの発生の有無、および腐敗臭の有無を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2005238076.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、実施例では、７日間経過してもカビや腐敗臭の発生はなかった。比較例については、比較例１では３日経過後、比較例２では７日経過後、比較例３では５日経過後にカビの発生が認められ、３日後には比較例１で、７日後には比較例３で腐敗臭も発生した。
【００５６】
比較例２については、脱酸素雰囲気下で貯留したため、一定の微生物増殖抑制効果が得られたが、７日経過後にカビの発生が認められた。これは、茶滓を破砕しなかったことにより、茶滓内に酸素が保持された部分が生じ、かかる部分でカビが増殖したことによると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、茶滓などの有機物残渣を腐敗しにくく、また取り扱いが容易で再利用しやすい形態とし、カテキン類の製造原料などを調整することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態である処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    有機物残渣処理貯留装置（処理装置）
１０  ベルトコンベア（残渣供給手段）
２０  調整槽
３０  貯留槽
５２  炭酸水供給管（液体供給手段）
５３  ガス供給管（ガス供給手段）
７１  カッタポンプ（破砕手段）
【図１】
2005238076.tif 000004