(57)【要約】  【課題】醤油粕からエネルギーを効率的に回収して醤油の製造に利用する省エネルギー型醤油製造方法及び装置を提供する。  【解決手段】熱処理後の原料ａ、ｃで培養した醤油麹ｈを食塩水ｗに仕込んで諸味ｋとし、諸味ｋから圧搾した生醤油ｎを火入れ仕上げ処理により醤油ｚとする方法において、圧搾後に残る醤油粕ｍを希釈水ｔ中で攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーｓとし、スラリーｓを加熱下のバイオリアクター２内で高温嫌気性菌によりバイオガス化し、バイオガスを前記原料ａ、ｃの熱処理と火入れ仕上げ処理とリアクター２の加熱と醤油粕微粉砕とに用いる。好ましくは、醤油粕ｍを10〜20倍程度の重量の水で希釈の上、バイオガス化する。更に好ましくは、醤油粕ｍを平均数100ミクロン程度の大きさに微粉砕する。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理後の原料で培養した醤油麹を食塩水に仕込んだ諸味から生醤油を圧搾して火入れ仕上げ処理により醤油とする方法において、前記圧搾後に残る醤油粕を希釈水中で攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーとし、スラリーを加熱下のバイオリアクター内で高温嫌気性菌によりバイオガス化し、バイオガスを前記原料の熱処理と火入れ仕上げ処理とリアクター加熱と醤油粕微粉砕とに用いてなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記醤油粕を10〜20倍程度の重量の水で希釈の上、バイオガス化してなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法において、前記醤油粕を平均数100ミクロン程度の大きさに微粉砕してなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの方法において、前記圧搾後の醤油粕を希釈水と共にスラリータンクへ送り、タンク内の醤油粕を外部粉砕機との間で循環させつつ希釈水中での攪拌及び微粉砕することにより高有機物濃度スラリーとしてなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの方法において、前記バイオリアクター内に炭素繊維製の固定床を設けてなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの方法において、前記バイオリアクターからのバイオガスをガスホルダに蓄えたのち電気又は熱エネルギーへ変換してなる省エネルギー型醤油製造方法。
【請求項７】
熱処理手段からの原料と種麹とを混合する醤油麹生成手段、醤油麹を加塩熟成させた諸味を圧搾して生醤油と醤油粕とに分ける圧搾手段、生醤油を火入れして製品醤油に仕上げる火入れ仕上装置、前記醤油粕を希釈水中での攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーとする微粉砕スラリー化手段、前記スラリーを高温嫌気性菌によりバイオガス化する加熱器付きバイオリアクター、当該バイオリアクターで生成するバイオガスを電気又は蒸気エネルギーに変換するエネルギー変換装置、及び前記エネルギーを前記原料の熱処理手段と火入れ仕上装置とリアクター加熱器と微粉砕スラリー化手段とへ送るエネルギー供給路を備えてなる省エネルギー型醤油製造装置。
【請求項８】
請求項７の装置において、前記エネルギー変換装置をバイオガス炊きのボイラーとし、前記エネルギー供給路を蒸気伝送路としてなる省エネルギー型醤油製造装置。
【請求項９】
請求項７の装置において、前記エネルギー変換装置を燃料電池とし、前記エネルギー供給路を電力伝送路としてなる省エネルギー型醤油製造装置。
【請求項１０】
請求項７から９の何れかの装置において、前記微粉砕スラリー化手段に、前記圧搾手段及び希釈水源に連なるスラリータンクと当該タンク内のスラリーを外部粉砕機との間で循環させる循環流路とを設けてなる省エネルギー型醤油製造装置。
【請求項１１】
請求項７から１０の何れかの装置において、前記バイオリアクター内に炭素繊維製の固定床を設けてなる省エネルギー型醤油製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は省エネルギー型醤油製造方法及び装置に関し、とくに醤油粕からエネルギーを回収して醤油製造に利用する省エネルギー型の醤油製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の醤油製造プロセスの概要を図１により説明する。蒸煮した大豆ａと炒って割り砕いた小麦ｃとを混合した上で種麹ｖを加え、麹室において温度・湿度を管理して製麹して醤油麹ｈにする。次いで所定濃度の食塩水ｗに醤油麹ｈを仕込んで諸味（モロミ）ｋを作り、室温で数ヵ月熟成する。熟成した諸味ｋを圧搾手段ｃｐにかけて圧搾し、生醤油ｎと醤油粕ｍとに分ける。生醤油ｎは、殺菌・油臭の除去等のため火入れ処理し、風味色調などに関する規格調整を施して製成醤油ｒとする。その後、詰め前殺菌を行ない、詰上げして製品醤油ｚとする（非特許文献１参照）。
【０００３】
図１において、諸味ｋの圧搾時に残った醤油粕ｍは、かつては養豚の飼料とされていたが、最近では他の配合飼料に抑えられて好まれず、ボイラー等の燃料として焼却処分されるか又は堆肥化によるリサイクル利用が図られている。しかし、表１に示すように醤油粕ｍ中には約６％の高濃度塩分が含まれるので、醤油粕ｍを焼却処理する場合は塩分のために炉が傷みやすく保守費が増大し、炉を頻繁に止めて灰や塩分の処理をする必要があるので、運転コストが嵩む問題点がある。また醤油粕ｍの堆肥化処理においても、醤油粕ｍを直接に堆肥化すると植物に塩害の影響が生じるので、先ず醤油粕ｍを水洗して塩分を除去してから堆肥化しなければならず、廃水処理施設等が必要となり、コストが高くなる問題点がある。
【０００４】
【表１】
2005021131.tif 000003
【０００５】
醤油粕等の塩類を含有する有機性廃棄物から塩害の生じない良好な堆肥を生産する方法として、特許文献１は、有機性廃棄物を脱塩処理したのちメタン発酵させ、発酵後の液を固液分離により固形物スラリーと廃液とに分離し、メタン発酵で得られたメタン含有ガスの燃焼廃ガスを熱源として固形物スラリーを乾燥させる方法及び装置を提案している。例えば塩分を含有する有機性廃棄物を、モザイク荷電膜を用いた脱塩装置、電気透析による脱塩装置、拡散浸透による脱塩装置、逆浸透膜を用いた脱塩装置等の複数の膜処理工程により、透析液をカスケード式に脱塩処理する。脱塩処理後にメタン発酵、乾燥、コンポスト化することにより塩害の生じない堆肥を生産することができ、メタン発酵で得られたメタン含有ガスをメタン発酵槽の加熱、汚泥の乾燥等に有効に利用する。
【０００６】
また醤油粕の他の有効利用法として、特許文献２は、醤油粕又はその水溶性部分からメタン・有機酸等の有用物質を生産して醤油粕を減量する方法を提案している。特許文献２の実験例によれば、醤油粕の水懸濁液又は醤油粕の洗浄水を固液分離した後の液体に海洋性低湿汚泥を５〜20％程度添加すると、醤油粕由来の食塩に影響されることなく有機酸の生成の増大やメタンの発酵生産が可能になる。例えば醤油粕１kgを粉砕後、水18リットルと海洋性底質汚泥を添加し、pH８、30℃で５週間培養すると、115gのメタン・酢酸・プロピオン酸・酪酸等の発酵生成物が得られる（特許文献２の表５参照）。
【０００７】
【非特許文献１】村尾澤夫・荒井基夫共編「応用微生物学改訂版」培風館、1993年6月15日、p124-128
【特許文献１】特開２００２−２７３４８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２６２２４２号公報
【特許文献３】特許第３０６４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２は、何れも醤油粕をメタン発酵によりエネルギー源として利用する方法といえる。しかし特許文献１の方法は脱塩処理が尚も不可欠であり、脱塩処理において醤油粕中の有機物の一部分が塩分と共に流出するので、醤油粕の全量からエネルギーを有効に回収することが難しい問題点がある。また、モザイク荷電膜等の特別な材料と処理時間とを必要とする問題点が残っている。更に、メタン発酵後の固形物スラリーについても単にメタン発酵で得たガスの燃焼廃ガスによる乾燥及びコンポスト化を示すのみで、固形物の減量化処分に及ぶ根本的解決には至っていない。
【０００９】
他方、特許文献２の方法によれば、脱塩処理を省略して醤油粕からメタン・有機酸等を生産することが可能である。しかし特許文献２の方法では、メタンの生成が遅く且つ生成量が余り多くない問題点がある。例えば前述した醤油粕１kgを水18リットルに懸濁した場合は、５週間培養してもメタンガスの生産量は１ｇに過ぎない（特許文献２の表５参照）。醤油粕の水溶性部分（洗浄水の固液分離後の液汁）を原料とした場合はメタンガスの生成量が幾分増大するが（特許文献２の表６参照）、この場合は固液分離後に残る固形物からのエネルギー回収が期待できず、しかも固形物の処分が別途必要となる問題点がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、醤油粕からエネルギーを効率的に回収して醤油の製造に利用する省エネルギー型醤油製造方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、有機物を微粉砕することによりバイオガスを高効率で回収できることに注目した。例えば特許文献３は、生ごみを平均数100ミクロン程度の大きさにまで細かく粉砕して高有機物濃度の生ごみスラリーとすることにより、生ごみ単位重量当たりのバイオガス発生量を増やした生ごみのエネルギー回収システムを開示する。醤油粕も原料である大豆や小麦に由来する繊維類を微粉砕すれば、実質上醤油粕全量のバイオガス化を図り、高効率でのエネルギー回収が期待できる。但し、醤油粕は一般の生ごみと異なり高濃度塩分を含むので、微生物の活性が塩分により阻害され、そのまま微粉砕しただけではバイオガスの効率的な生成が望めない。本発明者は、醤油粕を適当量の希釈水中で微粉砕してスラリー化することにより、含有塩分による細菌活性阻害を抑制しつつ高効率でバイオガスを生成させ得ることを実験的に見出した。醤油粕からバイオガスを高効率で発生させることができれば、バイオガスのエネルギーにより醤油製造に必要なエネルギーを全て賄うことも期待できる。本発明はこの知見に基づく更なる研究開発の結果、完成に至ったものである。
【００１２】
図１を参照するに、本発明の省エネルギー型醤油製造方法は、熱処理後の原料ａ、ｃで培養した醤油麹ｈを食塩水ｗに仕込んだ諸味ｋから生醤油ｎを圧搾して火入れ仕上げ処理により醤油ｚとする方法において、圧搾後に残る醤油粕ｍを希釈水ｔ中で攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーｓとし、スラリーｓを加熱下のバイオリアクター２内で高温嫌気性菌によりバイオガス化し、バイオガスを前記原料ａ、ｃの熱処理と火入れ仕上げ処理とリアクター２の加熱と醤油粕微粉砕とに用いてなるものである。好ましくは、醤油粕ｍを10〜20倍程度の重量の水で希釈の上、バイオガス化する。更に好ましくは、醤油粕ｍを平均数100ミクロン程度の大きさに微粉砕する。
【００１３】
また図１を参照するに、本発明による省エネルギー型醤油製造装置は、熱処理手段ｂ、ｄからの原料ａ、ｃと種麹ｖとを混合して醤油麹ｈを生成する醤油麹生成手段ｅ、醤油麹ｈを加塩熟成させた諸味ｋを圧搾して生醤油ｎと醤油粕ｍとに分ける圧搾手段ｃｐ、生醤油ｎを火入れして製品醤油ｚに仕上げる火入れ仕上装置ｕ、醤油粕ｍを希釈水ｔ中での攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーｓとする微粉砕スラリー化手段１、スラリーｓを高温嫌気性菌によりバイオガス化する加熱器５付きバイオリアクター２、バイオリアクター２で生成するバイオガスを電気又は蒸気エネルギーに変換するエネルギー変換装置７、及びエネルギーを前記原料ａ、ｃの熱処理手段ｂ、ｄと火入れ仕上装置ｕとリアクター加熱器５と微粉砕スラリー化手段１とへ送るエネルギー供給路25を備えてなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の省エネルギー型醤油製造方法及び装置は、醤油製造過程で発生する醤油粕を希釈水中で攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリーとし、スラリーを加熱下のバイオリアクター内で高温嫌気性菌によりバイオガス化し、バイオガスを醤油製造とリアクター加熱と醤油粕微粉砕とに用いるので、次の顕著な効果を奏する。
【００１５】
（イ）醤油粕を希釈水中で攪拌と微粉砕とにより高有機物濃度スラリー化し、醤油粕微粉砕粒子と希釈水とを同時に処理するので、塩分による細菌活性阻害を抑制しつつ高効率で大量のバイオガスを生成できる。
（ロ）大量の醤油粕を短時間で高効率にバイオガス化できるので、バイオガスのエネルギーで醤油製造施設に要するエネルギーの主要部分若しくは全体を賄うことができ、醤油製造コストの削減に寄与できる。
（ハ）醤油製造施設の必要量を上回るエネルギーの生産も期待でき、余剰電力等を外部に供給・販売する発電施設としての利用も期待できる。
（ニ）バイオリアクターに投入した醤油粕のうち残渣となるのは３分の１以下と少ないので、残渣処分が比較的簡単である。また残渣は、塩分が既に希釈されているため、容易に堆肥化・飼料化が可能である。
（ホ）従来の焼却処理における焼却炉保守費のような経費を要さずに下水処理並の比較的低コストで醤油粕を処理できる。
（ヘ）非焼却処理のため助然剤を必要とせず、また発生したバイオガスを石油の代替燃料として使用することができるため、炭酸ガス排出量の削減に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明による省エネルギー型醤油製造装置の一実施例を示す。図示例の製造装置は大豆ａの蒸煮機ｂと、小麦ｃの炒麦機ｄと、熱処理後の大豆ａ及び小麦ｃと種麹ｖとを混合して醤油麹ｈを生成する醤油麹生成手段ｅと、醤油麹ｈを食塩水ｗに仕込んで熟成させ諸味ｋを生成する諸味生成手段ｑとを有する。図示例の醤油麹生成手段ｅは粉合わせ機ｆと製麹機ｇとを含み、諸味生成手段ｑは塩水混合機ｉと仕込機ｊとを含む。大豆ａ及び小麦ｃ等の原料と種麹ｖと食塩水ｗとから諸味ｋを熟成させる過程は既に説明した通りである。なお、図示例では大豆ａ及び小麦ｃを原料としているが、例えば溜醤油を製造する場合は大豆ａのみを原料とすれば足りる。
【００１７】
また図示例の製造装置は、諸味ｋを圧搾して生醤油ｎと醤油粕ｍとに分ける圧搾手段ｃｐと、生醤油ｎを火入れして製品醤油ｚに仕上げる火入れ仕上装置ｕと、醤油粕ｍを高有機物濃度スラリーｓに微粉砕する微粉砕スラリー化手段１と、スラリーｓを高温嫌気メタン発酵菌（以下、高温嫌気性菌ということがある。）によりバイオガス化する加熱器５付きバイオリアクター２と、バイオリアクター２で生成したバイオガスを電気又は蒸気エネルギーに変換するエネルギー変換装置７とを有する。好ましくは、バイオリアクター２とエネルギー変換装置７との間にガスホルダ６を設け、バイオリアクター２からのバイオガスをガスホルダ６に蓄えたのち電気又は蒸気エネルギーに変換する。圧搾及び火入れ仕上げの過程も上述した通りである。
【００１８】
図２に微粉砕スラリー化手段１の一例を示す。微粉砕スラリー化手段１において、醤油粕ｍに適当量の希釈水ｔを加えて希釈すると共に、その原料である大豆ａや小麦ｃに由来する繊維類を微粉砕スラリー化手段１で微粉砕する。図示例のスラリー化手段１は、スラリータンク11と、タンク11内のスラリーｓを攪拌する攪拌装置12及び微粉砕する粉砕機30とを有し、タンク11とタンク11外部の粉砕機30（攪拌装置12）との間でスラリーｓを循環させる循環流路19が設けられている。スラリータンク11に醤油粕ｍと適当量の希釈水ｔとの混合物を蓄え、その混合物を攪拌装置12で攪拌しながら外部粉砕機30で微粉砕する。攪拌装置12及び粉砕機30の構造にとくに制限はないが、例えば攪拌装置12をスラリーポンプとし、粉砕機30をスラリーポンプに内蔵の粉砕機構とし、スラリータンク11内の醤油粕ｍと希釈水ｔとの混合物を循環させながら微粉砕する方式が望ましい。
【００１９】
醤油粕ｍが含有する塩分による細菌活性阻害を抑制するには、予め細菌活性阻害の抑制に必要な最小限の希釈率を実験的に求めることが望ましい。希釈率を無用に大きくすると有機物濃度が低下するので、スラリー単位重量当たりのバイオガス収量が減少する。本発明者は、特定の醤油粕ｍに対し重量比で約10〜20倍程度の希釈水を加えることにより、スラリー単位重量当たりのバイオガス収量が最大化できることを実験的に見出した。但し、醤油粕ｍの含有塩量に応じて希釈率は適宜調節できる。また、醤油粕ｍの微粉砕後のスラリー粒度も、無用な微細化を避け所要のバイオガス収量が得られる範囲を実験的に予め求めることができる。例えば、希釈水ｔ中で醤油粕ｍを平均数100ミクロン程度にまで細かく粉砕してペースト状の高有機物濃度スラリーｓとすることにより、分解速度の改善と分解率の向上とを図ることができる。本発明においては、希釈水ｔ中で醤油粕ｍの微粉砕粒子を攪拌すること、好ましくは均一に攪拌することが重要である。
【００２０】
希釈水ｔを添加して微粉砕した醤油粕スラリーｓをバイオリアクター２に投入し、微生物発酵により分解処理する。バイオリアクター２には種々な構造を持った方式があるが、例えば比較的高い温度50〜60℃、好ましくは54〜56℃で大きな活性を示す高温嫌気性菌とそれを高密度に保持できる固定床３とを有する固定床式バイオリアクター２とすることができる。高温嫌気性菌は、36〜38℃で活性を示す中温菌に比し２〜３倍の最大活性を示し、バイオガスの生成量が高い。図示例のリアクター２は、高温嫌気性菌の活性温度に保つ加熱器５を有する。加熱器５の一例は、リアクター２のスラリーｓを電力で加熱するヒータ又は蒸気との熱交換により加熱する熱交換器である。また、加熱器５には、図２にように外付け循環路15上に設けた外付け加熱器16も含まれる。
【００２１】
本発明による醤油粕スラリーｓは、表１に示すように有機物濃度が非常に高く且つ塩分が希釈されているため、バイオリアクター２において短時間で効率的にバイオガスに分解される。そのバイオガスを燃料として発電すると、醤油製造装置に必要十分な電力、すなわち大豆ａの蒸煮機ｂや小麦ｃの炒麦機ｄ、火入れ仕上装置ｕ、バイオリアクター加熱器５、及び微粉砕スラリー化手段１等の消費電力を上回る電力を得ることができる。バイオガスを電気エネルギーに変換する変換装置７としては、燃料電池、ガスタービン発電機、レシプロ式のガスエンジン発電機等を利用することができる。燃料電池から出力される高温水又は蒸気もエネルギーとして利用可能である。バイオガスは、その他にも蒸気発生ボイラー、例えばバイオガス炊きのボイラー用燃料等として使用することができる。バイオガスから得られたこれらのエネルギーは、図示例のようにエネルギー供給路25により供給される。エネルギー供給路25は電気エネルギーを供給する電力供給路、あるいは蒸気エネルギーを供給する蒸気伝送路となる。
【００２２】
バイオリアクター２に残る未分解物８が含まれる発酵液は、活性汚泥処理装置９で好気処理され、例えば処理水として下水や河川等に放流される。図５に示すように、必要に応じてバイオリアクター２と活性汚泥処理装置９との間に固液分離装置26を設け、未分解の醤油粕成分と高温嫌気性菌とからなる固形分を発酵液から分離してもよい。発酵液から分離した固形分は、塩分が既に希釈されているため、堆肥や飼料の原料として有効に利用することができる。
【００２３】
[実験例１]
細菌活性阻害の抑制に必要な最小限の希釈率を求めるため、表１の組成の醤油粕ｍを希釈率（重量比）10倍の希釈水ｔ中に混合した試料を、図３に示す容積３リットルの実験用スラリータンク11に充填した。スラリーポンプ13により試料を容積３リットルの実験用バイオリアクター２へ送り、高温嫌気性菌による分解処理を施した。バイオリアクター２の中には、図４に示す炭素繊維製の固定床である微生物固定化用担体20を充填した。担体20には炭繊維製の中空筒体21を含め、その多孔質周壁22に高温嫌気性菌の保持させた。各炭素繊維製筒体21を、強固な枠体23に保持させ、スラリータンク11内へ多数の担体20を整然と確実に配置した。
【００２４】
バイオリアクター２の発酵温度を55℃に保ち、高温嫌気性菌を活性化させたときの実験結果を図６に示す。図６の縦軸はCODcr容積負荷（バイオリアクター１m3当たりの１日毎の投入試料中のCODcr量（kg））及びバイオガス発生量（リットル））を示し、横軸は発酵をスタートしてからの経過日数を示す。希釈率10倍（醤油粕１：希釈水９）で実験をスタートしガスの発生を確認したが、試料の粘度が高くスラリーポンプ13の出口配管が閉塞したため、20日目からはスラリータンク11に加える希釈水ｔを醤油粕ｍの20倍に増やし、希釈率を20倍（醤油粕１：希釈水19）とした試料を用いたところ、CODcr容積負荷の上昇にほぼ比例するようにバイオガスの発生量も上昇し、発酵が順調に進んでいることが確認できた。
【００２５】
この実験結果から、本実験で用いた醤油粕ｍは水で10〜20倍程度に希釈すれば塩害の影響を受けずに高温嫌気性菌によりバイオガス化できることが確認できた。他の醤油粕ｍについても、希釈率を変えながら同様の実験により負荷とバイオガス発生量とを比較することにより、バイオガスを効率的に発生する最小限の希釈率を求めることができる。
【００２６】
[実験例２]
本発明による醤油粕ｍの粉砕の効果を確認するため、粉砕した醤油粕ｍの試料と未粉砕の醤油粕ｍの試料とをそれぞれ10グラムずつ容積10リットルのバイオリアクター２中へ回分式に投入してメタン発酵実験を行なった。バイオリアクター２の温度を55℃に設定し、１日当たり発生するガス量を計測して積算比較した。本実験では、醤油粕ｍの粉砕を実験用ホモジナイザーで行った。計測結果を図７に示す。図７の縦軸は発生したバイオガスの積算量、横軸は経過日数を示す。
【００２７】
粉砕した醤油粕ｍは投入後15日目で発生ガス量が1750ミリリットルとなり、その後ガス発生量がほぼ０となった。これに対し未粉砕の醤油粕ｍは15日目において発生ガス量が1500ミリリットルに過ぎず、その後も少しずつガスが発生し、30日目が過ぎた時点でやっと発生量が０になった。また、投入後15日目の時点で粉砕した試料が未粉砕の試料に比してガス発生量が約17％多いことが認められる。発酵終了するまでに未粉砕のものは30日以上必要であったが、粉砕したものは約半分の15日で終了した。これらのことから醤油粕ｍを粉砕してスラリーｓとした上でバイオリアクターへ投入することにより、短時間で効率的にバイオガスに分解できることが確認できた。
【００２８】
本発明によれば、醤油粕ｍを短時間で高効率に分解し大量のバイオガスが得られるので、バイオガスのエネルギーにより醤油製造に必要なエネルギーを実質上全て賄うことができ、醤油製造コストの削減に寄与できる。また、醤油粕ｍは有機物濃度が高いので、醤油製造の必要量を上回るエネルギーの生産が期待でき、余剰電力等を供給する発電施設としての利用も期待できる。更に、高効率でバイオガスに分解できるため残渣が少なく、残渣は塩分濃度が低いので堆肥や飼料の原料として有効利用が可能である。
【００２９】
こうして本発明の目的である「醤油粕からエネルギーを効率的に回収して醤油の製造に利用する省エネルギー型醤油製造方法及び装置」の提供を達成できる。
【実施例】
【００３０】
有効容積600リットルのバイオリアクター２を用い、図２に示す中規模実証実験装置を試作した。図１に示すように圧搾手段ｃｐの醤油粕ｍを醤油粕槽10に蓄え、粕槽10内に集積した醤油粕ｍを希釈水ｔと共に容積500リットルのスラリータンク11に投入した。希釈水ｔによる希釈率は20倍とした。スラリータンク11には外付け攪拌装置12経由の循環流路19を設け、循環流路19上に粉砕機30を組み込み、醤油粕ｍと希釈水ｔとをタンク11と外部粉砕機30との間に循環させながら微粉砕した。本実証実験では、攪拌装置12及び粉砕機30として、コマツゼノア株式会社製のポンプ組み込み湿式破砕機を使用した。微粉砕された醤油粕ｍの高有機物濃度スラリーｓをスラリーポンプ13によりバイオリアクター２の頂部へ送り込んだ。スラリーポンプ13として、兵神装備株式会社製のモーノポンプを使用した。
【００３１】
バイオリアクター２には、図４に示す炭素繊維製の微生物固定化用担体20を充填した。また外付け循環ポンプ14を設け、外付け循環路15を介して醤油粕スラリーｓをバイオリアクター２の底部から抜き取り且つリアクター２の頂部から再投入する下向流方式で還流させて攪拌した。更に加熱器５として、外付け加熱器16を外付け循環路15上に設けた。外付け加熱器16には、内管に醤油粕スラリーｓを通すと共に外管に温水を通し、外管の温熱によりスラリーｓを加熱する二重管式熱交換器を使用した。高有機物濃度スラリーｓは、バイオリアクター２と外付け加熱器16との間を循環する間に、醤油粕微粉砕粒子の濃度が均一化すると共に高温嫌気性菌の活動に適するスラリーｓの温度を55℃に制御される。なお、バイオリアクター２におけるスラリーｓの循環は、図１に示すバイオリアクター２内の循環器４によって行なうこともできる。
【００３２】
バイオリアクター２で生成されたバイオガスは、酸化鉄ペレットを充填した脱硫塔17で硫化水素を取り除き、湿式ガス流量計18で流量を計測したのちガスホルダ６に蓄えた。
【００３３】
スラリータンク11の高有機物濃度スラリーｓを１日当たり60リットルの割合でバイオリアクター２へ供給し、バイオリアクター２での平均滞留時間を10日として分解処理を開始した実証実験の結果を図８及び図９に示す。図８は、本実証実験におけるバイオリアクター２の負荷とバイオガス発生量との関係を示したものである。図８の縦軸はスラリーｓのCODcr容積負荷及びバイオガスの発生量を示し、横軸はスラリーｓのバイオリアクターでの平均滞留時間を12日とした時からの日数を示す。20日目には平均滞留時間を10日にしている。例えば経過日数20日から35日までの15日間を平均すると、CODcr負荷が7.6kg／m3／日であるのに対し、１日当たりのバイオガス発生量が1500リットルであり、原料醤油粕ｍの１トン当たりのバイオガス発生量が約500m3となっていることが分かる。
【００３４】
バイオガス500m3は熱量に換算すると278万kcalであり、燃料電池に利用すると本実証実験におけるバイオリアクター２から一日当たり1290kwh（発電効率40％）の電力エネルギーを回収できる。一日当たり1290kwhのエネルギーは、平均53kW（＝1290／24）の電力に相当する。他方、図１の醤油製造装置における各種負荷、例えば蒸煮機ｂ、炒麦機ｃ、火入れ処理装置ｐ、バイオリアクター２の加熱器５、醤油粕の微粉砕機30等は、その電力ピ−ク値及び毎日の電力量が一定限度内のものである。それら負荷の規模及び負荷率によっては、前記醤油製造過程の負荷の大部分又は全部をバイオリアクター２が発生するエネルギーで賄える。更に、条件によっては醤油製造負荷を賄った上で余剰電力等の生じることもあり得る。
【００３５】
図９は、本実証実験のバイオリアクター２における醤油粕ｍの固形分（SS、VSS）の除去率を示したものである。同図から分かるように、バイオリアクター２において醤油粕ｍの固形分の70％前後が分解されており、分解されずに残渣となるものは３分の１以下である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】は、本発明による省エネルギー型醤油製造装置の一実施例のブロックである。
【図２】は、図１の装置における要部の説明図である。
【図３】は、実験例１の装置のブロック図である。
【図４】は、図１の装置に用いる微生物担体の説明図である。
【図５】は、本発明による省エネルギー型醤油製造装置の他の実施例のブロック図である。
【図６】は、本発明による希釈率の効果を確認する実験結果の一例である。
【図７】は、本発明による粉砕の効果を確認する実験結果の一例である。
【図８】は、図２の実施例におけるバイオガス発生量の変化を示すグラフである。
【図９】は、図２の実施例における醤油粕固形分の分解率の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
ａ…大豆                ｂ…蒸煮機
ｃ…小麦                ｄ…炒麦機
ｅ…醤油麹生成手段
ｆ…粉合わせ機          ｇ…製麹機
ｈ…醤油麹              ｉ…塩水混合機
ｊ…仕込機              ｋ…諸味
ｍ…醤油粕              ｎ…生醤油
ｐ…火入れ処理装置      ｑ…諸味生成手段
ｒ…製成醤油            ｓ…スラリー
ｔ…希釈水              ｕ…火入れ仕上装置
ｖ…種麹                ｗ…食塩水
ｃｐ…圧搾手段          ｚ…製品醤油
１…微粉砕スラリー化手段
２…バイオリアクター    ３…固定床
４…循環器              ５…加熱器
６…ガスホルダ          ７…エネルギー変換装置
８…未分解物            ９…活性汚泥処理装置
10…醤油粕槽            11…スラリータンク
12…攪拌装置            13…スラリーポンプ
14…外付け循環ポンプ    15…外付け循環路
16…外付け加熱器        17…脱硫塔
18…ガス流量計          19…循環流路
20…微生物固定化担体    21…中空筒体
22…多孔質周壁          23…枠体
25…エネルギー供給路    26…固液分離装置
30…粉砕機
【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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【図９】
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