(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨脹機の本体内に回転可能に駆動軸を配設すると共に、この駆動軸の外周部に、上記本体の粥状物投入口側において粥状生ごみを該投入口から上記本体における吐出口に向けて送出するように作用する第１の螺旋状羽根を取り付けると共に、この螺旋状羽根に隣接して上記生ごみを上記吐出口から投入口に向けて送出するように作用する第２の螺旋状羽根を取り付け、かつ上記本体の外周部に高温スチームが投入されるスチームジャケットを設けて、上記本体内に投入された粥状生ごみを第１の螺旋状羽根による吐出口方向への送出作用と第２の螺旋状羽根による逆方向への送出作用とにより圧縮すると共に、上記ジャケット内に投入された高温スチームにより膨脹させて、上記生ごみを殺菌処理するようにしたことを特徴とする粥状生ごみの殺菌装置。
【請求項２】
上記スチームジャケット内に、内周縁部に溝を有するリング状仕切板と外周縁部に溝を有するリング状仕切板とを交互に配設すると共に、これら仕切板間に外径が小径のリング状仕切板を配設して、上記ジャケット内に投入されたスチームが、上記溝及びジャケットと小径リング状仕切板との間を流通するようにした請求項１記載の殺菌装置。
【請求項３】
２台の膨脹機を連設した請求項１又は２記載の殺菌装置。
【請求項４】
水分を含んだ生ごみを粉砕し、必要により水分を供給して粥状にした後、これを請求項１，２又は３記載の殺菌装置を用いて１００℃以上の高温で殺菌処理し、次いで９０℃以下の温度で好気性発酵を行うことを特徴とする生ごみを利用した湿式発酵飼料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、残飯等の水分を含む生ごみから家畜などの飼料を製造する方法及びこれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、家庭や食堂及び病院などで発生した湿潤な生ごみの処理は、焼却や埋立など、原始的な処理方法に依存しており、また、過多に排出されたごみが環境問題を引き起こしているのが現状である。即ち、家庭、食堂、病院等から排出される大量の生ごみは、これを処理するために焼却による処理方法に依存したため、多大な経費の支出は無論、ダイオキシンの発生等を含め、近隣住民の苦情の絶えない環境公害の問題点があった。最近ではコンポスト化等の取り組みも行われているが、乾燥作業に時間やコストが必要な点から進捗状況がよいとはいえない。また、事業系ごみとして毎日排出するホテル、食堂等の事業者にとっては、コスト面でも大きな負担がかかっている。
【０００３】
一方、養豚業界においては、配合飼料の価格の変動、輸入肉の増加、労働力問題、衛生環境問題等により、根幹から大きな変革を迫られているのが現状といえる。
【０００４】
本発明は上記の問題を改善するためになされたもので、大量に排出される生ごみを効果的に処理して家畜の飼料に有効利用することができる、生ごみを利用した湿式発酵飼料の製造方法及びこの方法の実施に用いる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、水分を含んだ生ごみを粉砕し、必要により水分を供給して粥状にした後、これを後述する殺菌装置を用いて１００℃以上の高温で殺菌処理し、次いで９０℃以下の温度で好気性発酵を行うことを特徴とする生ごみを利用した湿式発酵飼料の製造方法を提供する。
【０００６】
本発明によれば、水分を含む生ごみ、特に残飯をそのままの状態で使用して湿式の状態で殺菌と発酵の過程を通じて飼料を製造することができ、飲食物の残飯を効果的に処理し、更に高栄養価の飼料を直接、豚房などに投入することができ、大量に排出される生ごみの効果的な使用を可能としたものであり、また得られた湿式発酵飼料は、一定期間貯蔵することができる。
【０００７】
また、本発明は、上記殺菌処理を行う装置として、膨脹機の本体内に回転可能に駆動軸を配設すると共に、この駆動軸の外周部に、上記本体の粥状物投入口側において粥状生ごみを該投入口から上記本体における吐出口に向けて送出するように作用する第１の螺旋状羽根を取り付けると共に、この螺旋状羽根に隣接して上記生ごみを上記吐出口から投入口に向けて送出するように作用する第２の螺旋状羽根を取り付け、かつ上記本体の外周部に高温スチームが投入されるスチームジャケットを設けて、上記本体内に投入された粥状生ごみを第１の螺旋状羽根による吐出口方向への送出作用と第２の螺旋状羽根による逆方向への送出作用とにより圧縮すると共に、上記ジャケット内に投入された高温スチームにより膨脹させて、上記生ごみを殺菌処理するようにしたことを特徴とする粥状生ごみの殺菌装置を提供する。この場合、上記スチームジャケット内に、内周縁部に溝を有するリング状仕切板と外周縁部に溝を有するリング状仕切板とを交互に配設すると共に、これら仕切板間に外径が小径のリング状仕切板を配設して、上記ジャケット内に投入されたスチームを上記溝及びジャケットと小径リング状仕切板との間を流通させることが好適である。また、２台の膨脹機を連設することが好適である。
【０００８】
この装置は、生ごみを砕いて粥状態にし、膨脹機を通じて連続的に内部の圧力と高熱により膨脹、吐出させ、殺菌処理を行う、生ごみを利用した湿式発酵飼料の製造装置である。
【０００９】
具体的には、生ごみを粥状態に加工して、投入口から一定の圧力で投入し、この投入された粥状物が内部の圧力とコンベアー内部に設置されたスクリューの圧縮及びスチームの高熱によって膨脹、吐出し、その際湿潤な状態で殺菌し、その後、発酵過程を経て、湿式飼料を製造することによって生ごみを効果的に処理すると共に、栄養価の高い飼料を直接養豚場などに提供することを可能としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下、本発明につき図面を参照して更に詳しく説明する。
図１は、本発明方法の一例を説明するフローチャートで、家庭、病院、ホテル等から排出された水分を含んだ生ごみ（残飯）を処理工場に運送し、コンベアーライン１に供給する。ここで、コンベアーライン１はマグネット１ａが付設しているものを使用することができ、これによって生ごみ中に含まれている金属破片等を除去すると共に、必要に応じ、手作業などによって生ごみ中のプラスチック袋、破片などの飼料に不適なものを除去する。
【００１１】
このように、異物質が除去された生ごみは、これを粉砕し、粥状にする。この場合、図示したように、粉砕は１次粉砕、２次粉砕の２工程で行うことができる。即ち、この例では、１次粉砕機２で飲食物の屑を粉砕し、次にＵ型コンベアー等のコンベアー３を経由し、２次粉砕機４で水分を供給し、粥状態に粉砕するが、粉砕回数は特に制限されるものではなく、生ごみの状態に応じて１回又は複数回粉砕を実施すればよい。また、通常は生ごみをこの粉砕工程を通じて粥状にするため２次粉砕時などで水分を供給するが、生ごみの状態によっては水分の供給を省略し得る。なお、この粥状態の生ごみ中における水分含有量は適宜選定され、制限されるものではないが、７０〜９５重量％、特に８０〜９０重量％とすることができる。
【００１２】
次いで、このように粥状態とされた生ごみは、必要により１次タンク５に溜められ、ポンプ５ａによって殺菌装置６に供給され、ここで上記運送中など、工場受入れまでに腐敗され、上述した工程で粥状態とされた生ごみを殺菌処理する。この殺菌処理温度は１００℃以上、特に１２０℃以上であることが好ましく、好適な態様としては後述する装置を用い、約１４１℃で実施することができる。
【００１３】
殺菌された粥状生ごみは、２次タンク７に供給され、ここで好気性発酵微生物（好気性発酵菌）を投与し、撹拌機７ａにて撹拌を行いながら好気性発酵を行う。この場合、本発明においては、粥状生ごみは上記のように１００℃以上の温度で殺菌処理されているため、腐敗菌が殺菌され、上記微生物投与によって容易に好気性発酵が行われる。これに対し、６０℃程度で殺菌処理を行った場合には、腐敗菌等が十分殺菌されていないため、好気性発酵菌を投入しても、当初は嫌気性発酵が進行し、好気性発酵になるまでに長時間を要し、この発酵工程に約１週間を要するものであるが、本発明は、この好気性発酵工程を３〜７２時間程度、通常１２〜４８時間程度で行うことができ、実際、本発明の好適な態様では約２４時間で発酵工程を終了することができたものである。
【００１４】
なお、この発酵工程は９０℃以下で行うものであり、例えば上記殺菌処理された粥状生ごみを２次タンク７に受入れ後、８０℃に温度が降下した粥状生ごみに微生物を投入し、その後は特に加温することなく発酵を行うことができる。
【００１５】
以上のようにして得られた湿式発酵飼料は、３次タンク８に貯蔵することができる。これは、例えばポンプから供給ラインで別々の豚房などに供給することができる。
【００１６】
従って、上記方法によれば、水分を含んだ生ごみをコンベアーラインで運送し、１，２次粉砕を通じて粥状態にした物を高熱の殺菌装置から排出し、この際、運送中などで腐敗した生ごみに対し殺菌処理を遂行し、その後微生物の投入、撹拌、発酵の過程を経て湿式飼料が製造されるものであり、これによれば、最近の問題になっている生ごみの処理の効率を増大させ、また、製造した湿式飼料は、家畜などが一般の乾燥飼料と比べて先に選好するだけではなく、成長に必要な栄養素を多量に含有しているので成長期間を短縮させることができる。また、発酵過程を経て完成した飼料のため、保管及び貯蔵期間が一般の湿式飼料に比べても長く貯蔵することができ、生ごみの処理と製造を続けて進行することができる長所がある。
【００１７】
ここで、上記殺菌装置としては、粥状の生ごみを焦げ付かせることなく１００℃以上、特に１２０℃以上、より好適には１４１℃程度で殺菌処理を行うことができるものであればよく、特に制限されないが、図２〜７に示す装置を使用することが好適である。
【００１８】
即ち、図２は殺菌装置の好適な実施例を示すものであり、この殺菌装置１００は、１次膨脹機１０と２次膨脹機１２とが連設されてなるものである。
【００１９】
１次膨脹機１０は、図３に拡大して示したように、内部に第１モーター１４によって回転駆動される第１駆動軸３４が配設された円筒状の膨脹機本体（第１コンベアー）３８を備える。この本体３８の一端側には粥状物投入口１８が設けられていると共に、他端側には第１吐出口５０が設けられている。また、上記駆動軸３４の外周部には、図４に示したように、一端側に右ねじ状螺旋状羽根（右ねじ）２６が取り付けられていると共に、この右ねじ２６の他端部に隣接してこの位置から駆動軸３４の他端側に至る部分に左ねじ状螺旋状羽根（左ねじ）２８が取り付けられており、上記右ねじ２６と左ねじ２８との境界部が圧縮部２０を構成する。なお、この左ねじ２８には、図３，４において、その上下に溝４４が形成されている。
【００２０】
更に、上記本体３８の外周部には、円筒リング状の第１スチームジャケット３０が取り付けられている。このジャケット３０には、第１スチーム投入口２２，２２’が設けられていると共に、凝縮水排出口４２が設けられ、ジャケット３０内部には、図５〜７に示すように、内周縁部に互いに所定間隔ずつ離間する複数個（図５においては４個）の溝４６が形成されたリング状仕切板（凹エリアの仕切板）５８と、外周縁部に互いに所定間隔ずつ離間する複数個（図６においては４個）の溝４８が形成されたリング状仕切板（凸エリアの仕切板）６０とが所定の間隔をおいて交互に配設されていると共に、これら両仕切板５８，６０の間には、これら仕切板５８，６０よりも外径が小径のリング状仕切板５６が複数枚（図３においては３枚）配設されている。
【００２１】
一方、上記２次膨脹機１２において、４０は膨脹機本体（第２コンベアー）、１６は第２モーター、３６は第２駆動軸、２６ａは右ねじ状螺旋状羽根（右ねじ）、２８ａは左ねじ状螺旋状羽根（左ねじ）、２０ａは圧縮部、４４ａは溝、３２は第２スチームジャケット、２４，２４’は第２スチーム投入口、４２ａは凝縮水排出口であり、この２次膨脹機１２は上記第１膨脹機１０と同様の構成を有するので、その説明を省略する。但し、この２次膨脹機１２において、その本体４０の粥状物投入口は１次膨脹機１０の本体３８の第１吐出口５０と連結されており、また２次膨脹機１２の本体４０の他端側に形成された第２吐出口５２は、保管タンク５４内に連通しているものである。
【００２２】
この場合、１次膨脹機１０と２次膨脹機１２は、それぞれ一端部から他端部にかけて上向きに傾斜して配設されている。この傾斜は、１次膨脹機１０においては、例えば５〜２５度程度、２次膨脹機１２においては、例えば５〜３５度程度とすることができ、図示の装置では、１次膨脹機１０は１６度、２次膨脹機１２は２８度としているが、傾斜角度は適宜選定でき、図示の例に制限されるものではない。
【００２３】
上記装置１００を用いて粥状生ごみの殺菌を行う場合は、１次膨脹機１０の本体３８の粥状物投入口１８を通じ、粥状生ごみ（本実施例では水分量８５重量％）を加圧状態（例えば１．１〜２ｋｇ／ｃｍ2、本実施例では２．０ｋｇ／ｃｍ2の圧力）で本体３８内に投入すると共に、該本体３８外部に設置された第１スチームジャケット３０の第１スチーム投入口２２，２２’から１００℃以上の高熱スチーム（本実施例では１４１℃の高熱スチーム）を投入し、更に第１モーター１４を作動させて第１駆動軸３４を作動させる。そうすると、投入された粥状生ごみは、一端側（投入口１８側）では、駆動軸３４外周部に該粥状生ごみを本体３８内の一端側から他端側に送出するように右ねじ２６が取り付けられているので、生ごみは他端側に押し上げられる一方、この右ねじ２６より他端側には生ごみを本体３８内の他端側より一端側に送るように左ねじ２８が取り付けられているので、本体３８内の左ねじ２８側に至った生ごみは一端側に向かうように作用せしめられ、従って、粥状生ごみは、一端側から圧縮部２０に向けて送出されると共に、圧縮部２０より他端側にかけては圧縮されながら第１吐出口５０に向かう（この場合、粥状生ごみを２．０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で投入口１８から投入すると、本実施例では、右ねじ２６が上段部の方へ粥状生ごみを押し上げ、また左ねじ２８が圧縮部２０を定点として生ごみを下方に１．８ｋｇ／ｃｍ2に圧縮するように作用する）。そして、第１スチームジャケット３０内に投入されたスチームは、上記仕切板５６，５８，６０の作用でジャケット３０内を十分滞留しながら、粥状生ごみを効率よく加熱し、生ごみはこの高熱により膨脹せしめられると共に、殺菌される。このように第１膨脹機１０により圧縮され、膨脹され、高熱によって殺菌された粥状生ごみは、左ねじ２８の溝４４を通じて第１吐出口５０方向に流れ、この第１吐出口５０から２次膨脹機１２の本体４０内に投入される。
【００２４】
この２次膨脹機１２の本体４０内に投入され、上記１次膨脹機１０で１次殺菌された粥状生ごみは、上記と同様に生ごみを上の方向へ押し上げる右ねじ２６ａと下方に引き下ろす左ねじ２８ａの圧縮及び第２スチームジャケット３２の第２スチーム投入口２４，２４’へ投入される１００℃以上の高熱スチーム（本実施例では１４１℃）の高熱によって膨脹し、殺菌されて、病原菌等が２次死滅すると共に、左ねじ２８ａの溝４４ａを通じて第２吐出口５２方向に流れ、この第２吐出口５２より保管タンク５４に排出される。
【００２５】
この場合、上記１次及び２次膨脹機１０，１２は傾斜配設されているので、粥状生ごみが下方に落ちようとする作用とあいまって上記圧縮作用が良好に行われる。また、左ねじ（左ねじ状螺旋状羽根）２８，２８ａは本体３８，４０をふさぐように配設し、溝４４，４４ａを通じて吐出口５０，５２方向に生ごみを送出し得るが、このような構成によっても圧縮作用が良好に行われる。
【００２６】
なお、第１スチームジャケット３０と第２スチームジャケット３２に投入されるスチームは、好適な実施例では、４ｋｇ／ｃｍ2の高圧、１４１℃の高熱とすることができ、上記のように第１，２スチームジャケット３０，３２内にある仕切板５８，６０の溝４６，４８と仕切板５６の間を通じて均等に投入、流通する作用を有する。
【００２７】
この装置を用いた好適な実施例では、生ごみを粥状態で１次膨脹機の粥状物投入口を通じて、一定の圧力（２．０ｋｇ／ｃｍ2）で投入し、モーターを稼働させるとコンベアー内部に設置されている右ねじと左ねじの加圧により圧縮され、また、スチームジャケット内部の高熱（１４１℃）によって粥状態の生ごみが膨脹、吐出されて２次膨脹機に移送され、２次膨脹機でも１次膨脹機と同様の作動で膨脹、吐出させ、湿式飼料を製造することによって、生ごみの運送中やその他の理由で腐敗した食べ物の病原菌を死減させると同時に、施設費用及び生産費用を低減させられるものである。
【００２８】
このように、上記装置を用いることにより、生ごみを砕き、粥状態で１，２次膨脹機を通じて連続的にコンベアー内部の圧力（例えば１．８ｋｇ／ｃｍ2）とスチームジャケット内部へ投入した高熱（例えば１４１℃）及び高圧スチーム（例えば４ｋｇ／ｃｍ2）により膨脹、吐出させ、１，２次的に加工された粥状物は殺菌処理され、これを湿式発酵飼料にすることによって、生ごみの処理を容易にすると同時に、施設費も安く、従来の生ごみ処理方法の中で最も経済性が高いため、生ごみの処理効率を増大させることができる。また、製造された湿式発酵飼料は、殺菌処理されているため衛生上に優れていることは無論、一般の配合飼料より家畜の嗜好性がよく、家畜の成長に必要な栄養素を大量に含んでいるため、成長期間と家畜飼育に必要な生産費を大幅に低減できる。
【００２９】
この場合、従来の通常の装置では、本発明の粥状生ごみを加熱殺菌するような場合、６０℃以上に加熱すると焦げ付きが生じ、粥状生ごみが“お焦げ”になる。このため、６０℃以下で殺菌しなければならず、加熱殺菌に非常な時間を要すると共に、長時間加熱しても病原菌等が十分死滅しないので、次の発酵工程では、上述したように当初は嫌気性発酵が進行して好気性発酵になるのに時間がかかり、発酵工程が１週間程度の長時間を要するものである。これに対し、上記装置によれば、粥状生ごみを焦げ付かせることなく、粥状態のまま効率よく加熱殺菌を行うことができ、病原菌等を十分死滅、殺菌することができるので、次の発酵工程で速やかに好気性発酵が進行し、短時間で発酵工程を終了することができるものである。
【００３０】
なお、本発明において、上記圧縮部２０，２０ａ位置は、駆動軸３４，３６の全長に対し一端側から１／５〜１／２、特に１／４〜２／５位置とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００３１】
また、上記実施例では、１次及び２次膨脹機を連設したが、場合によっては１台のみを用いてもよく、必要によっては３台以上を連設することができ、その他の構成も本発明の要旨の範囲内で種々変更することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、水分を含んでいる生ごみ、特に残飯をそのままの状態で使用して、湿式状態で殺菌と発酵過程を通じ飼料を製造することができ、更に生ごみ（厨芥）を効果的に処理するだけでなく、栄養価の高い飼料を直接豚舎などに投入することができる。また、本発明の装置は、生ごみを粥状態に加工して、投入口から一定の圧力で投入し、この投入された粥状物が内部の圧力とコンベアー内部に設置されたスクリューの圧縮及びスチームの高熱によって膨脹、吐出され、湿潤な状態で殺菌処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例にかかる装置の内部を示した概略設置図である。
【図３】同例の一次膨脹機の拡大図である。
【図４】同例のスクリューピッチの拡大図である。
【図５】同例のスチームジャケット内部の凹エリアの仕切板を示した断面例示図である。
【図６】同例のスチームジャケット内部の凸エリアの仕切板を示した断面例示図である。
【図７】同例のスチームジャケット内部の仕切板を示した断面例示図である。
【符号の説明】
１  コンベアーライン
１ａ  マグネット
２  １次粉砕機
３  コンベアー
４  ２次粉砕機
５  １次タンク
５ａ  ポンプ
６  殺菌装置
７  ２次タンク
７ａ  撹拌機
８  ３次タンク
１０  １次膨脹機
１２  ２次膨脹機
１４  第１モーター
１６  第２モーター
１８  粥状物投入口
２０，２０ａ  圧縮部
２２，２２’  第１スチーム投入口
２４，２４’  第２スチーム投入口
２６，２６ａ  右ねじ状螺旋状羽根
２８，２８ａ  左ねじ状螺旋状羽根
３０  第１スチームジャケット
３２  第２スチームジャケット
３４  第１駆動軸
３６  第２駆動軸
３８  １次膨脹機本体（第１コンベアー）
４０  ２次膨脹機本体（第２コンベアー）
４２，４２ａ  凝縮水排出口
４４，４４ａ，４６，４８  溝
５０  第１吐出口
５２  第２吐出口
５４  保管タンク
５６  リング状仕切板
５８  凹エリアの仕切板
６０  凸エリアの仕切板
１００  殺菌装置
【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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