(57)【要約】【課題】茶滓を効率よく可溶化する方法を提供すること。【解決手段】茶滓含有排水にペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液を添加する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
茶滓含有排水にペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液を添加する茶滓含有排水の可溶化方法。
【請求項２】
前記酵素処理液がさらにセルラーゼを含有する請求項１に記載の茶滓含有排水の可溶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料工場等から排出される茶滓含有排水を可溶化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料工場等から大量の茶粕等のバイオマス廃棄物が発生している。従来このような廃棄物の大部分はコンポスト処理あるいは焼却処理されている。
【０００３】
コンポスト処理においては、毎日大量に発生するバイオマス廃棄物をコンポスト処理するための広大な敷地と安定的な受け入れ先の確保が難しい。焼却処理においては、バイオマス廃棄物が水分を含有するため多量の焼却用エネルギーが必要であり、さらにその他の廃棄物との混合焼却に伴うダイオキシン発生のおそれがあるため、経済的ではなくまた環境保護の点から好ましくない。このためバイオマス廃棄物の処理には改善が求められている。
【０００４】
そこで、これらバイオマスは工場から安定した量が排出されること、他の一般廃棄物と別個に排出されることから異物混入がなく品質が安定していること、さらに臭気が少ないといった特徴が着目され、近年のゼロエミッション等の廃棄物の複合有効処理思想の高まりをも受けて、より効率のよい処理方法が模索されてはじめている。たとえば、廃棄物を生ゴミと混合して堆肥化する処理方法や、炭化処理して活性炭として利用する再利用処理方法などの再利用化が研究されている（たとえば特許文献１）。
【０００５】
また、このような廃棄物をメタン発酵してメタンガスを得る試みもなされている（たとえば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００３−３２５０４４公報
【特許文献２】特開平２００７−３２６０７０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような廃棄物は固形成分が硬質であるとともに、生分解されにくいという特徴があり、このような廃棄物をいかにして可溶化し、メタン発酵可能な状況にさせるかが大きな課題となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は上記実状に鑑み、上記バイオマス廃棄物のうち特に茶滓に焦点を絞り、茶滓を効率よく可溶化する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】
【０００９】
茶滓を構成する材料の主成分がセルロースであることを踏まえ、茶滓を可溶化する際に、一般的にはセルラーゼを主成分とする酵素処理液を添加して茶滓を構成する材料の成分を分解低分子化することが考えられるが、本発明者らが研究した結果、この方法はあまり有効なものではないことが明らかになった。そこでさらに、本発明者らが鋭意研究した結果、意外にも、ペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液が茶滓の可溶化に有効であることを新たに明らかにした。本発明は、この新知見に基づくものである。
〔構成１〕
上記目的を達成するための本発明の特徴構成は、茶滓含有排水にペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液を添加する点にある。
〔作用効果１〕
本発明者等は、前記茶滓の構成材料は、セルロース、リグニンが６０％（質量％を示す。以下同じ）以上を占めるのに対して、たんぱく質成分も４０％程度含有することがわかり、セルラーゼによる分解低分子化のみならず、プロテアーゼによる分解低分子化が有効である可能性があるものと予測し、さらに、たんぱく質成分に占めるペクチン量も約３．３％程度含まれていることに着目し、ペクチナーゼについても検討し、種々条件下で茶滓の可溶化試験を行ったところ、意外にもペクチナーゼを用いた場合に、セルラーゼを用いるよりも有意に高い可溶化能力を示すことを見出した。
【００１０】
すなわち、茶滓を可溶化する際には、最も優先的に用いるべき酵素はペクチナーゼ、次にプロテアーゼの順であることを明らかにすることができた。そして、これら両成分が主成分として含まれる酵素処理液が、きわめて高い可溶化率を達成するうえで有効であることを明らかにした。換言すると、ペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液の添加により、きわめて効率的に茶滓の可溶化をおこなうとともにメタン発酵を実行させることができることがわかった。
【００１１】
なお、本発明において「主成分とする」という場合、他の有効成分を含んでいてもよいが、他の成分に比して可溶化のためによく働く成分として含んでいることを意味し、含有割合によらず、主に機能する成分として含まれていればよいものとする。
【００１２】
〔構成２〕
また、前記酵素処理液がさらにセルラーゼを含有することが好ましい。
【００１３】
〔作用効果２〕
また、追加の実験によると、セルラーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼを含む酵素処理液によれば、茶滓構成成分の大部分を効率よく分解しうることを明らかにすることができ、このような構成により、きわめて効率的に茶滓の可溶化をおこなうとともにメタン発酵を実行させることができることがわかった。
【発明の効果】
【００１４】
したがって、きわめて効率的に茶滓の可溶化をおこなうとともにメタン発酵を実行させることができるようになり、従来、茶滓の処理をおこなう場合に、大規模な可溶化槽およびメタン発酵槽を用いる必要があったところ、コンパクトにかつ省エネルギーで茶滓を可溶化するとともに、メタン発酵が可能になるので、廃棄物の効率的な処理の観点できわめて有用であるといえる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の茶滓含有排水の可溶化方法を説明する。なお、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００１６】
〔茶滓含有排水の可溶化方法〕
本発明の茶滓含有排水の可溶化方法は、飲料工場等から排出される茶滓含有排水を一時貯留する貯留槽に、ペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液を添加する工程をおこなうものである。酵素処理液を添加された茶滓含有排水は、前記貯留槽内で可溶化された後、メタン発酵槽にてメタン発酵に供される。
【００１７】
前記酵素処理液は、ペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とするとともに、さらに、セルラーゼを含有してもよく、その他成分を含有してもよい。
【００１８】
〔酵素処理液による可溶化試験〕
茶滓含有排水に種々の酵素を添加した反応の効率を調べた。
試験は、茶滓含有排水に種々の酵素を順次添加することにより、ＣＯＤが上昇する度合いをもとめ、その酵素の可溶化能力として評価した。
【００１９】
乾燥茶滓（水分含量１０％）１．５ｇを５０ｍｌの５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に添加して、茶滓含有排水とした。この茶滓含有排水に、順次、セルラーゼ、アミラーゼ、プロテアーゼ、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼを添加した。
【００２０】
添加する酵素は、市販の酵素液である。可溶化反応は、前記酵素を４．５μｌ添加して、５０℃、１５０ｒｐｍの振とう培養器の中で一夜ずつ行った。反応後、前記培養器註のＣＯＤを測定し、順次酵素を追加して可溶化反応をおこなった。酵素液の性状を以下表１に示すとともに、試験結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】
2013184107.tif 000002
【００２２】
【表２】
2013184107.tif 000003
【００２３】
表２中「累積使用」とあるのが、酵素を記載順に順次添加した状態での試験結果、（たとえば、上表中、１２０４とあるのは、茶滓含有排水にセルラーゼを添加して可溶化試験を一夜行った後、アミラーゼを添加してさらに一夜可溶化試験を行った場合のＣＯＤ測定結果を示している。）「追加効果」とあるものは、累積使用された酵素によるＣＯＤ量に対して、新たに追加された酵素によって増加したＣＯＤを求めた試験結果をさす。（たとえば上表中、＋３３１０とあるのは、４５１４−１２０４を求めた数値であって、茶滓含有排水にセルラーゼおよびアミラーゼを添加した可溶化試験で生じたＣＯＤに対して、さらにプロテアーゼを添加して可溶化試験を行ったときに、新たに増加したＣＯＤ量に該当する。）
【００２４】
セルラーゼをベース酵素として、上記の酵素を順次追加添加して可溶化性能を行った結果、アミラーゼ、リパーゼの添加は、ＣＯＤの増加にあまり寄与していなかったが、プロテアーゼ、ペクチナーゼの添加は、ＣＯＤの増加量に大きく寄与していることがわかり、プロテアーゼ、ペクチナーゼの添加が茶滓の可溶化に有効であることが明らかになった。（最終的に７８％の可溶化率）
【００２５】
また、上記試験を受け、各酵素単独での酵素活性を調べたところ、表３のようになった。
【００２６】
【表３】
2013184107.tif 000004
【００２７】
表３より、ペクチナーゼは単独でもセルラーゼに比べてきわめて高い可溶化能力を発揮することがわかり、表２の結果に対応するものとなっていた。また、プロテアーゼに関しても、セルラーゼよりも高い可溶化能力を発揮することが明らかになるとともに、表２と対比すると、これらの酵素は互いに干渉しあわず、効率よく茶滓を可溶化していることも読み取れる。（アミラーゼとセルラーゼとの間には発酵阻害が発生しており、リパーゼの作用は、セルラーゼ、プロテアーゼと重複しており、追加効果が単独使用効果に比べて低いものと考えられる。）
また、セルラーゼについても、プロテアーゼ、ペクチナーゼの添加についで高い活性を示し、プロテアーゼ、ペクチナーゼと併用することにより、効率の高い可溶化に寄与することが確認できた。
【００２８】
したがって、本願で提案するように、茶滓含有排水にペクチナーゼおよびプロテアーゼを主成分とする酵素処理液を添加することが茶滓の可溶化に大きく寄与し、さらにセルラーゼを含有することが好ましいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によると、コンパクトにかつ省エネルギーで茶滓を可溶化するとともに、メタン発酵が可能になるので、廃棄物の効率的な処理が可能となる。