(57)【要約】【課題】生ごみ分解処理物を廃棄することなく、生ごみ分解処理物の組成の偏りをなくして分解速度を向上する生ごみ分解処理物改質方法と生ごみ処理装置を提供する。【解決手段】生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物Ｇを収納する分解処理槽１と、生ごみ分解処理物ＧのＣ／Ｎ比を測定するＣ／Ｎ比センサ２と、炭水化物または脂質を優先的に分解する炭水化物系高分解能菌と、タンパク質を優先的に分解するタンパク質高分解能菌とを分解処理槽に投入可能に形成した微生物投入部３と、測定されたＣ／Ｎ比の値から生ごみ分解処理物Ｇが炭水化物または脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定して炭水化物または脂質にかたよっているときに炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物Ｇに混合するように微生物投入部３を制御する制御部４とを有する生ごみ処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定し、このＣ／Ｎ比の値から生ごみ分解処理物が炭水化物または脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定し、炭水化物または脂質に偏っているときに炭水化物または脂質をタンパク質と比較して多く分解する炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにタンパク質を炭水化物または脂質と比較して多く分解するタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物に混合する生ごみ分解処理物改質方法。
【請求項２】
生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物を収納する分解処理槽と、生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定するＣ／Ｎ比センサと、炭水化物または脂質をタンパク質と比較して多く分解する炭水化物系高分解能菌と、タンパク質を炭水化物または脂質と比較して多く分解するタンパク質高分解能菌とを分解処理槽に投入可能に形成した微生物投入部と、測定されたＣ／Ｎ比の値から生ごみ分解処理物が炭水化物または脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定して炭水化物または脂質にかたよっているときに炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物に混合するように微生物投入部を制御する制御部とを有する生ごみ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみを微生物により分解処理する際の生ごみ処理環境改善方法及びそれを用いた生ごみ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から微生物を利用して生ごみを分解処理（発酵）する生ごみ処理装置が特許文献１等により知られている。この生ごみ処理装置は、分解処理槽（生ごみ処理槽）内にバイオチップという木質細片などの担体を生ごみ処理材として充填している。そして、生ごみを分解処理槽に設けた生ごみ投入口から分解処理槽内に投入し、撹拌手段により撹拌しながら生ごみ処理材に生息する微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようにしている。
【０００３】
このような微生物による生ごみの分解反応は、温度、酸素、水分等の要因に大きく影響され、これらの要因のどれか１つが適正範囲外でも分解は効率よく進まない。そのため、処理材の撹拌手段、処理材の加熱手段、通風手段などが設けられており、分解処理槽内の環境を分解に好適な状態に保つように工夫がなされている。
【０００４】
また、特許文献２には、分解処理槽（分解槽）内の微生物担体のｐＨ値を検出するｐＨ測定部と、このｐＨ値を調整するｐＨ調整剤を分解処理槽内に供給するｐＨ調整剤供給部とを備えた生ごみ処理装置の構成が開示されている。
【特許文献１】特許第３０９０４０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３４４５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、微生物による生ごみの分解は、生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比（炭素量と窒素量の比）によっても影響され、この値が大きすぎても小さすぎても効率よく進まない。例えば、Ｃ/Ｎ比が７〜３０の場合には生ごみの分解は速やかに進み、Ｃ/Ｎ比が６０よりも大きいかＣ/Ｎ比が５よりも小さい場合には、生ごみの分解は著しく遅くなる。
【０００６】
しかし、使用者は、通常、生ごみの組成を考慮して生ごみ処理装置に生ごみを投入することはしないので、投入された生ごみが飯粒や麺類などの炭水化物を多く含むもの、牛肉の脂身やバターなどの脂質を多く含むもの、魚介類や肉類などのタンパク質を多く含むものに偏ることがある。そうすると、生ごみ分解処理物の組成が、窒素を含まない炭水化物や脂質と、窒素を含むタンパク質のどちらかに偏り、微生物の生育に適した条件から外れてしまうので、生ごみの分解速度が低下し、極端な場合には生ごみの分解がほとんど停止した状態になることがある。この場合、生ごみ分解処理物が分解処理槽内に残留する為、生ごみ分解処理物の全量交換またはある一定以上の量を交換することにより問題を解決していた。
【０００７】
特許文献１は、分解処理槽内の温度や水分を、特許文献２は、ｐＨ値の調整を行うことができる有用な生ごみ処理装置を開示しているが、上述したような投入された生ごみの組成の偏りによる生ごみの分解速度の低下を抑制するものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その課題は、生ごみ分解処理物を廃棄することなく、生ごみ分解処理物の組成の偏りをなくして分解速度を向上する生ごみ分解処理物改質方法と生ごみ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明は、生ごみ分解処理物改質方法であって、生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定し、このＣ／Ｎ比の値から生ごみ分解処理物が炭水化物または脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定し、炭水化物または脂質に偏っているときに炭水化物または脂質をタンパク質と比較して多く分解する炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにタンパク質を炭水化物または脂質と比較して多く分解するタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物に混合するものである。
【００１０】
また、生ごみ処理装置であって、生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物を収納する分解処理槽と、生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定するＣ／Ｎ比センサと、炭水化物または脂質をタンパク質と比較して多く分解する炭水化物系高分解能菌と、タンパク質を炭水化物または脂質と比較して多く分解するタンパク質高分解能菌とを分解処理槽に投入可能に形成した微生物投入部と、測定されたＣ／Ｎ比の値から生ごみ分解処理物が炭水化物または脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定して炭水化物または脂質にかたよっているときに炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物に混合するように微生物投入部を制御する制御部とを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の生ごみ処理環境改善方法においては、生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定して炭水化物または脂質が多ければ炭水化物または脂質を優先的に分解する炭水化物系高分解能菌を投入し、タンパク質が多ければタンパク質を優先的に分解するタンパク質高分解能菌を生ごみ分解処理物に加えるので、生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を生ごみ処理に適した値にして分解速度を向上させることができる。そのため、生ごみ分解処理物を廃棄することなく、生ごみ分解処理物の組成の偏りをなくして分解速度を向上する生ごみ分解処理物改質方法を提供できる。
【００１２】
また、本願発明の生ごみ処理装置においては、Ｃ／Ｎ比センサが生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を測定し、制御部は、Ｃ／Ｎ比から生ごみ分解処理物の組成が炭水化物や脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定し、生ごみ分解処理物が炭水化物や脂質に偏っているときには炭水化物系高分解能菌を、タンパク質に偏っているときにはタンパク質高分解能菌を加えるように微生物投入部を制御するので、生ごみ分解処理物のＣ／Ｎ比を生ごみ処理に適した値にして分解速度を向上することができる。そのため、生ごみ分解処理物を廃棄することなく、生ごみ分解処理物の組成の偏りをなくして分解速度を向上することができる生ごみ処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本願発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて説明する。この生ごみ処理装置は、分解処理槽１とＣ／Ｎ比センサ２と、微生物投入部３と、制御部４とを主な構成要素としている。
【００１４】
分解処理槽１は、防錆加工を施した金属の板材を用いて、直方体の前面の高さを短くしたような、側面が台形の角柱の形状に形成されている。このものは、上面に設けられた生ごみ投入用の扉１ａを取っ手１ａａにより開くことにより、内部の空間に生ごみとぬかや小麦ふすまなどの多孔質体に担持させた生ごみ処理用の微生物を投入することができ、生ごみと生ごみ処理用の微生物を混合した生ごみ分解処理物Ｇを収納することができる。
【００１５】
そして、このものは、その内部において、モータ（図示せず）により、生ごみ分解処理物Ｇをかき混ぜて撹拌するように動作する。また、このものは、内部の空間と外部とを連通する通気口１ｂを背面に有しており、内部の湿度などを調節することができる。また、下面にはヒータ１ｃを有しており、生ごみ分解処理物Ｇの温度を調節することができる。通気口１ｂとヒータ１ｃは、制御部４によって制御される。
【００１６】
Ｃ／Ｎ比センサ２は、生ごみ分解処理物ＧのＣ／Ｎ比を測定するものであり、分解処理槽１内の生ごみ分解処理物Ｇに接するように設けられている。このものは、制御部４に接続され、制御部４からの要求に従ってＣ／Ｎ比の測定結果を制御部４に出力する。
【００１７】
微生物投入部３は、炭水化物系高分解能菌投入部３ａと、タンパク質高分解能菌投入部３ｂとを有している。炭水化物系高分解能菌投入部３ａは、分解処理槽１の上面に設けられた直方体形状の容器に炭水化物と脂質をタンパク質よりも多く分解する炭水化物系高分解能菌を収納したもので、その下面には分解処理槽１の内部との連通状態を制御する弁３ａａが設けられている。このものは、弁３ａａが制御部４に制御されることにより、炭水化物系高分解能菌を分解処理槽１内に投入する。
【００１８】
ここで用いる炭水化物系高分解能菌は、炭水化物をタンパク質や脂質よりも多く分解する炭水化物高分解能菌と、脂質をタンパク質や炭水化物よりも多く分解する脂質高分解能菌とを混合することにより準備する。この炭水化物高分解能菌は、以下のような方法で分離取得することができる。まず、炭水化物過多状態の生ごみ分解処理物Ｇに多く含有される炭水化物である澱粉と多くの微生物生育に必要な各種無機塩類の溶解液を三角フラスコ中などで混合させた後、１２１℃１５分の滅菌を行うことにより雑菌が存在しない微生物培養用の液体培地を作成する。ここで、一般の水道水は、多種多様な無機塩が既に溶解しているので、各種無機塩類の溶解液として使用することができる。
【００１９】
そして、予め採取した一定量の土壌や堆肥を適量の生理食塩水に懸濁して微生物を離脱させたものを作成した液体培地に入れ、多くの微生物が培養できる環境下にて培養させる。この培養工程において、澱粉などを栄養源にできない微生物種は死滅し、澱粉などを積極的に栄養源にできる微生物種は生存し続けてその数も増加するので、炭水化物高分解能菌を分離取得できる。
【００２０】
また、脂質高分解能菌を分離取得する方法としては、脂質過多状態の生ごみ分解処理物Ｇに多く含有される脂質を澱粉のかわりに栄養源とする点を除いて、炭水化物高分解能菌を分離取得方法と同様に行う。
【００２１】
タンパク質高分解能菌投入部３ｂは、分解処理槽１の上面に設けられた直方体形状の容器にタンパク質を積極的に分解するタンパク質高分解能菌を収納したもので、その下面には分解処理槽１の内部との連通状態を制御する弁３ｂａが設けられている。このものは、弁３ｂａが制御部４に制御されることにより、タンパク質高分解能菌を分解処理槽１内に投入する。
【００２２】
また、タンパク質高分解能菌を分離取得する方法としては、タンパク質過多状態の生ごみ分解処理物Ｇに多く含有される魚タンパク質や動物タンパク質を澱粉のかわりに栄養源とする点を除いて、炭水化物高分解能菌を分離取得方法と同様に行う。
【００２３】
ここで、投入される炭水化物系高分解能菌とタンパク質高分解能菌は、それぞれ米ぬかや小麦ふすまなどの多孔質体に担持させたものを用いる。また、このような多孔質体は、微生物や酵素により分解される生分解性を有している必要がある。これは、多孔質体が生ごみ分解処理物Ｇ中に残存し続けて生ごみ処理装置の攪拌機能や生ごみ処理反応に支障をきたすことのないためである。また、微生物は液体中においては代謝活動の抑制が困難であるために長期間の保管は困難であるが、スキムミルクなどの微生物保護剤が含有された保護液を活用すれば、液体中に担持することもできる。このようにすれば、生ごみ分解処理物Ｇの含水率が低下して微生物生育に最適な範囲から外れている場合などには、微生物増殖のみならず、含水率の調整も同時に行うことができる。
【００２４】
ｐＨセンサ５は、生ごみ分解処理物ＧのｐＨ値を測定するものであり、分解処理槽１内の生ごみ分解処理物Ｇに接するように設けられている。このものは、制御部４に接続され、制御部４からの要求に従ってｐＨ値の測定結果を制御部４に出力する。
【００２５】
ｐＨ調整部６は、酸投入部６ａと、アルカリ投入部６ｂを有して構成される。酸投入部６ａは、分解処理槽１の上面に設けられた直方体形状の容器に例えば乳酸などの酸性の物質を収納したもので、その下面には分解処理槽１の内部との連通状態を制御する弁６ａａが設けられている。このものは、弁６ａａが制御部４に制御されることにより、酸性の物質を分解処理槽１内に投入する。
【００２６】
アルカリ投入部６ｂは、分解処理槽１の上面に設けられた直方体形状の容器に例えば炭酸ナトリウムなどのアルカリ性の物質を収納したもので、その下面には分解処理槽１の内部との連通状態を制御する弁６ｂａが設けられている。このものは、弁６ｂａが制御部４に制御されることによりアルカリ性の物質を分解処理槽１内に投入する。
【００２７】
酵素投入部７は、分解処理槽１の上面に設けられた直方体形状の容器に分解酵素と酸化酵素を収納したもので、その下面には分解処理槽１の内部との連通状態を制御する弁７ａが設けられている。酵素投入部７は、制御部４に弁７ａが制御されて分解酵素と酸化酵素を分解処理槽１内に投入する。
【００２８】
この分解酵素は、分子量を低減するための酵素であり、アミラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼを一定の割合で含んだ粉末状になっている。この一定の割合は、生ごみ分解処理物Ｇの栄養成分の偏り具合に合わせて、各々酵素の配合割合を変化させておくと、生ごみ分解処理物Ｇに含まれる分子の分子量を効率的に低減することができる。
【００２９】
アミラーゼは、澱粉分解酵素であり、プロテアーゼは、タンパク質分解酵素、リパーゼは、脂質分解酵素、セルラーゼは野菜などに含まれるセルロースを分解するセルロース分解酵素である。これらの分解酵素を生ごみ分解処理物Ｇに加えると、澱粉などの炭水化物は、オリゴ糖ないしはグルコースなどの単糖へ、肉タンパクや卵タンパクなどのタンパク質は、オリゴマーないしはグリシンなどのアミノ酸へ、脂肪分などの脂質は、オレイン酸などの脂肪酸へ、と分解され、生ごみ分解処理物Ｇを構成する分子の分子量を小さくして、生ごみ処理用の微生物が生ごみを処理する速度を向上することができる。一方、添加酵素は添加した時に最大活性を発現するが、反応時間とともに徐々に活性が低下していき、最終的には活性が無くなる。
【００３０】
酸化酵素は、例えばオキシダーゼであり、脂質の脂肪分子に含まれる炭素と炭素の間に存在する二重結合を単結合にするものである。このようにすることにより、生ごみ処理用の微生物が脂質を分解しやすくすることができる。
【００３１】
制御部４は、ＣＰＵと半導体メモリを有する回路基板が分解処理槽１の側面に配された直方体の筐体内に設けられたもので、Ｃ／Ｎ比センサ２と、ｐＨセンサ５と、ヒータ１ｃと、微生物投入部３と、ｐＨ調整部６と、酵素投入部７に接続されている。このものは、電源線ＰＬにより給電されており、表面に設けられた操作パネル（図示せず）により、生ごみ処理装置の電源が投入され、分解処理槽１内部におけるモータによる生ごみ分解処理物Ｇの撹拌など生ごみ処理動作を開始する。このものは、生ごみ処理動作を開始すると、入手される情報を基にしてＣＰＵにより演算処理を行い、生ごみ処理装置の各部を制御する。
【００３２】
次に、本願発明の生ごみ処理装置の動作について説明する。この生ごみ処理装置が生ごみ処理動作を開始すると、制御部４は、一定時間ごと（例えば３０分ごと）に、Ｃ／Ｎ比の測定を要求し、Ｃ／Ｎ比センサ２から生ごみ分解処理物ＧのＣ／Ｎ比を得る。そして、そのＣ／Ｎ比から生ごみ分解処理物Ｇの組成が炭水化物や脂質に偏っているかタンパク質に偏っているかを判定する。例えば、Ｃ／Ｎ比が６０よりも大きければ、生ごみ分解処理物Ｇが炭水化物や脂質に偏っており、Ｃ／Ｎ比が５よりも小さければ、生ごみ分解処理物Ｇがタンパク質に偏っていると判定する。ここで、生ごみ分解処理物Ｇが炭水化物や脂質もしくはタンパク質のどちらかに偏っているようであれば、制御部４は、以下のような一連の制御を行う。
【００３３】
まず、分解処理槽１内に設けられた温度センサ（図示せず）を用いて温度を監視しつつ生ごみ分解処理物Ｇをヒータ１ｃにより加熱する。ここで、生ごみを分解する微生物の活動能力は、図２に示すように、３０℃付近が最大となるような曲線Ｃ１を示すが、生ごみ分解処理物Ｇの温度を、図２の微生物活動の温度特性の曲線Ｃ１で微生物の活動能力がゼロになる温度（例えば、Ｐ２以上の温度）に一定時間以上保つことにより、生ごみ分解処理物Ｇ内の微生物を殺菌する。
【００３４】
次に、ｐＨセンサ５にｐＨ値の測定要求を出力し、ｐＨセンサ５から出力されるｐＨ値を取得する。そして、このｐＨ値が酸性を示すものであれば、ｐＨ調整部６のアルカリ投入部６ｂの弁６ｂａを制御して分解処理槽１内にアルカリ性の物質を投入し、アルカリ性を示すものであれば、酸投入部６ａの弁６ａａを制御して分解処理槽１内に酸性の物質を投入する。これらを継続的に行うことにより、生ごみ分解処理物ＧのｐＨ値をほほ中性になるようにする。
【００３５】
そして、酵素投入部７を制御して、分解処理槽１内に収納された粉末状の分解酵素と酸化酵素を投入する。分解酵素及び酸化酵素は、図３に示すように中性であるｐＨ値が７付近で活性が高い。ここで、前述のｐＨ調整の処理により、生ごみ分解処理物Ｇは、ほぼ中性となっているため、投入される分解酵素と酸化酵素は効果的に働く。ここで、酵素を添加した後の酵素活性と、生ごみ分解処理物Ｇに含まれる被分解物（炭水化物や脂質やタンパク質など）の分子量と、分解産物濃度の時間変化を図４に示したが、これを見ると、酵素活性は曲線Ｃ３のように時間とともに減少し、それにともなって被分解物の分子量は曲線Ｃ４のように減少し、分解産物濃度は曲線Ｃ５のように増加していることがわかる。このようにして、分解酵素は、生ごみ分解処理物Ｇに含まれる被分解物の分子量を低減することがわかる。同様にして、酸化酵素は、被分解物の分子に含まれる二重結合を減少させる。
【００３６】
それから、前述のＣ／Ｎセンサ２の測定結果から生ごみ分解処理物Ｇが炭水化物や脂質に偏っていると判定されていれば、微生物投入部３の炭水化物系高分解能菌投入部３ａから炭水化物系高分解能菌を投入するように制御し、タンパク質に偏っていると判定されていれば、タンパク質高分解能菌投入部３ｂからタンパク質高分解能菌を投入するように制御する。ここで、投入する微生物の量は、測定されたＣ／Ｎ比の値により調整する。
【００３７】
例えば、図５に示すように生ごみ分解処理物Ｇが炭水化物や脂質に偏っているときに、点Ｐ３において炭水化物系高分解能菌を投入すると、炭水化物や脂質が多く存在している短い期間は、炭水化物や脂質を栄養源として炭水化物系高分解能菌は曲線Ｃ６に示すように増加する。一方、炭水化物系高分解能菌が主に炭水化物や脂質を分解するので炭水化物や脂質の量は曲線Ｃ７のように減少する。また、タンパク質は曲線Ｃ８のようにゆっくりしたスピードで分解されていく。炭水化物や脂質が少なくなると、炭水化物系高分解能菌にとっては生存するのに厳しい環境になるので徐々に数が減少していく。炭水化物系高分解能菌は、この環境下でしばらく生存すると、環境に適応して炭水化物や脂質に加えてタンパク質も分解する通常の分解微生物に近いものとなる。したがって、生ごみ分解処理物Ｇを廃棄することなく、生ごみ分解処理物ＧのＣ／Ｎ比を生ごみ処理用の微生物が生育しやすい環境にして分解速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願発明の生ごみ処理装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】生ごみ分解用微生物の活動能力の温度特性を示すグラフである。
【図３】分解酵素の活性のｐＨ値に対する特性を示すグラフである。
【図４】分解酵素の分解作用の時間変化を示すグラフである。
【図５】組成が炭水化物に偏った生ごみ分解処理物に炭水化物系高分解能菌を投入したときの炭水化物系高分解能菌と炭水化物量とタンパク質量の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    分解処理槽
２    Ｃ／Ｎ比センサ
３    微生物投入部
４    制御部
【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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