(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系基質原料に有機性廃棄物と食用油脂を加えて水分が２０〜４０重量％の混和物とし、混和物に麹菌を生育させてその発酵により有機性廃棄物を処理することを特徴とする牛の粗繊維飼料を製造する方法。
【請求項２】
木質系基質原料がオガクズ、カンナ屑又はその混合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
デンプン質原料を更に添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
混和物に麹菌を自然発生させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
混和物に麹菌を添加することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
混和物乾物量の総重量の０．０１％から０．１％の量の基質を含む麹菌の胞子を添加することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
食用油脂が食用油脂の廃油であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
有機性廃棄物の処理に応じて新たな有機性廃棄物と食用油脂を逐次添加していくことを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
有機性廃棄物は、基質原料に対して水分が２０〜４０重量％になるような量で加えられることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
食用油脂が有機性廃棄物の３重量％以上の重量であることを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
混和物を５０℃以下に調整することを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
麹菌の品温を送風により調整することを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
送風機の発電機の排熱を利用して温乾風を送風することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
有機性廃棄物が、ＢＯＤ１００００ｐｐｍ以上の高濃度有機性廃棄物であって、５０％以上の水分を有しているものであることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
有機性廃棄物が、酒かす、ジュースの絞り粕、残飯、ビール粕、蒸留酒の蒸留廃液、おから、蓄糞から選択される廃棄物であることを特徴とする請求項１ないし１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
麹菌が、Aspergillus属から選択されることを特徴とする請求項１ないし１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１６の何れか１項に記載の方法によって得られる粗繊維飼料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の新規な処理方法に係り、より詳しくは、酒かす、残飯等のＢＯＤが１００００ｐｐｍ以上の高濃度有機性廃棄物を処理方法に関する。また、本発明は、かかる処理方法により処理されて得られた木質系基質からなる粗繊維飼料にも関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
これまで残飯等の高濃度有機性廃棄物の処理は公害問題化している。その理由はこれらが水分を多量に含み腐敗して悪臭を発生するからである。更にこれらの物質を埋め立て処分すれば土中で腐敗分解して多量の硝酸態窒素を生産し地下水汚染の原因となる。また、焼却処分するとダイオキシンやＮＯＸを発生して大気汚染の原因となる。しかも、有機性廃棄物の量は年々増大する傾向にある。
そこで、より多くの廃棄物を回収し、再資源化するために、近年、有機性廃棄物を醗酵させて堆肥とする方法や分解する処理方法が講じられてきているが、従来の方法では、その処理に数ヶ月を要してしまったり、堆肥に含まれる塩分の問題で大量に利用する場合には塩害発生の恐れがあり利用量に限界があった。
【０００３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の主たる目的は、酒かす、残飯等の有機性廃棄物、特にＢＯＤが１００００ｐｐｍ以上の高濃度有機性廃棄物を極めて効率的に短時間で処理することができる処理方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、大量の廃棄物を容易に処分することができる形態とすることができる有機性廃棄物の処理方法及びそのように処理された処理物の用途を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために鋭意研究した結果、本出願人は、基質原料に有機性廃棄物を加えて糸状菌により有機性廃棄物を処理するに際して、更に油脂を組み合わせると、糸状菌が油脂を資化し、効率よく発酵熱に変換することを見出した。つまりエネルギー源として油脂を活用し、糸状菌による有機物の分解乾燥速度を飛躍的に向上させることにより、効率よく有機性廃棄物を処理することができることを知見した。そしてさらに驚くべきことにはアンモニアガスと酢酸が発生した場合、油脂をある程度混ぜるとその発生を見事に防止できるということ、つまり油脂の添加により酢酸菌に代表される腐敗菌の繁殖を抑制することができることも見いだした。
しかして、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、基質原料に有機性廃棄物と油脂を加えて混和物とし、混和物に糸状菌を生育させてその発酵により有機性廃棄物を処理することを特徴とする。
このように油脂を栄養分として添加することにより、有機性廃棄物、特に高濃度有機性廃棄物の処理速度を格段と向上することができる。
【０００５】
本発明において、処理の対象とされる有機性廃棄物は、如何なるものでもよいが、特にＢＯＤ１００００ｐｐｍ以上の高濃度有機性廃棄物であって、５０％以上の水分を有しているものが対象とされる。かかる有機性廃棄物には、例えば、酒かす、ジュースの絞り粕、残飯、ビール粕、蒸留酒の蒸留廃液、おから、蓄糞が含まれる。
かかる有機性廃棄物は、好適には、基質原料に対して水分が２０〜７０重量％、好ましくは２０〜４０重量％になるような量で加えられる。
【０００６】
また、本発明の処理方法において使用する基質原料は、発明の目的を達成できるものであれば如何なるものでも構わないが、基本的に粉砕された木質系材料であることが好ましく、好適にはオガクズ、カンナ屑又はその混合物を用いるのが好ましい。
上記において、糸状菌は混和物に自然発生させてもよいし、混和物に外部から添加してもよい。添加量は、好ましくは混和物乾物量の総重量の０．０１％から０．１％の量である。
本発明の方法では、一般には、有機性廃棄物が処理されるに応じて、新たな有機性廃棄物と油脂を逐次添加していく。ここで、基質原料も必要に応じて補填するのが好ましい。
【０００７】
本発明において使用される油脂は、本発明の目的が達成されるものであれば如何なるものでも構わず、動物系、植物系、鉱物系又はこれらの混合物から選択することができる。例えば天ぷら油、ラード、しょうゆ油、食肉工場廃油、オリーブ油等の食用油又は切削油等、入手容易なものでかまわないが、沸点が１００℃以上のものが特に好ましい。油脂は、好適には有機性廃棄物の３重量％以上、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上の重量であるように調整される。
また、よく知られているように、廃油も産業廃棄物としてその処理が公害問題化しており、その処理法としては焼却処理が主流であるが大気汚染の二次公害が問題となっている。しかも廃油は燃料として利用するには廃油の精製装置が別途必要となる。しかして、本発明の処理方法では、前述の油脂として廃油を使用することができる。廃油は、切削油、天ぷら油等の一般に廃棄されるもの等、如何なるものでも構わない。
【０００８】
また本発明における糸状菌は、糸状体の真核菌類（カビ）を意味し、特にAspergillus属、Monasucus属、Mucor属及びRhizopus属を意味し、特にアミラーゼ並びにリパーゼ活性を有するAspergillus属及び／またはMonasucus属が好適に選択される。
本発明に係る処理方法では、好適には、混和物を５０℃以下、好ましくは４０〜５０℃に調整する。この温度調整は、送風により行うことが好ましく、特に送風機の発電機の排熱を利用して温乾風を送風するのが好ましい。
更に、本発明においては、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によって有機性廃棄物を処理して得た基質を粗繊維飼料として使用することをも対象とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態を説明する。
本発明の処理方法の好適な実施形態では、基質原料に有機性廃棄物と油脂を加えて混和物とし、混和物に糸状菌を生育させてその発酵により有機性廃棄物を処理する。
本方法によって処理される有機性廃棄物は、特に酒かす、ジュースの絞り粕、残飯、ビール粕、蒸留酒の蒸留廃液等のＢＯＤが１００００ppmを超える高濃度の有機性廃棄物で水分が５０％以上の腐敗しやすい物質である。
基質原料は、繊維質原料、デンプン質原料等如何なるものでも構わないが、例えば、オガクズ、カンナ屑、ビートパルプ、干草、フスマ、米ぬか及び麦ぬか等が挙げられる。特に好適にはオガクズ、カンナ屑が使用される。ここで、有機廃棄物の量に対する基質原料の割合は、混和後に混和物の水分が２０〜７０重量％、好ましくは２０〜４０重量％になるような割合に調整する。
【００１０】
糸状菌として例えば麹菌を使用して廃棄物を処理することはこれまでにも行われていたが、ごみ処理等には例えばフスマが使用されていた。しかし、フスマの場合には麹菌生育のための表面積が非常に大きくその生育には多量の酸素を必要とするが、フスマの物性が柔らかく製麹の過程で空隙がその重量により圧縮されて通風性が非常に悪くなるため、必要となる酸素を十分に供給することが非常に難しかった。これに対して、本処理方法におけるオガクズ等の木質系基質原料の場合は、比重がフスマ比重０．５に対して０.２５と極めて軽く麹菌の生育対象となる表面積は更に大きくなるがその物性が比較的硬いので、製麹過程で重量により圧縮される割合が非常に少なく、全課程を通じて間隙を維持し、麹菌等の繁殖に必要な多量の酸素を十分に供給することができるという利点がある。
【００１１】
また、本処理方法で使用される糸状菌としては、特に麹菌が好適である。従来、残飯等の高濃度有機性廃棄物の処理には高温菌が利用されてきた。これらの高温菌は一般に６０℃以上で発酵するのでその発酵熱のカロリーは非常に高く、より効果的であると考えられてきた。しかし発酵の際必要とされる通気により、高温菌は気化潜熱を奪われ品温はその発酵最適温度をはるかに下回る温度まで低下してしまう。これに対して、麹菌は発酵温度は確かに４０℃前後と高温菌に比較して低いが、十分な酸素を供給することで総体でのカロリーはむしろ高温菌より高い。すなわち、発酵を行う際には通気を行うが（例えば１トンの麹が発酵する場合、１分当たり１０ｍ３の通気を必要とする）、これを高温菌に対して行うと気化潜熱を奪われ、発酵最適温度をはるかに下回ってしまう。この結果、むしろ総体的に麹菌の方が高温菌よりも処理速度が速くなるのである。
更に、麹菌は木質系基質原料では約２０〜７０重量％の水分で生育できる。特に５０％以下に調整することで水分活性を０.９以下に保持可能なので細菌類の増殖が抑えられる。この点麹菌は０.９以下の低い水分活性で生育可能である。また、杉や桧等の木質系基質原料の場合には樹脂に抗菌作用があるので細菌類は生育を抑制されるが、麹菌は生育阻害を受けない。
【００１２】
更に、従来、発酵菌として使用される麹菌等の中温菌を培養するには、有害細菌等を排除するために培地の殺菌が不可欠であった。その殺菌のため、有用菌も排除することになる。しかしながら、木質系原料と油脂という極めて限られた環境の中では有害細菌以外の菌体外に脂肪分解酵素を多量に分泌する麹菌等の微生物のみが優先的に生育するため、殺菌の必要が無く、Mucor、Rhizopus等の微生物の相互作用で更に処理速度を速くすることができる。
また、細菌類を使用した有機物の分解においてはタンパク質を分解する際に発生するアンモニア等の悪臭が二次公害として問題となり特別に消臭装置の設置が必要となるが、麹菌等で処理することによりアンモニア等の悪臭の発生は一切無くなるという効果も奏する。
【００１３】
上記糸状菌は混和物に必ずしも事前に添加する必要はない。本発明の処理方法では、培地が繊維質原料と油脂という極めて限られた栄養素であるため、糸状菌以外の微生物は非常に生育しにくく、時間さえかければ、糸状菌、特に麹菌が必ず自然発生するからである。  とはいえ、糸状菌を添加する方が有機性廃棄物を短時間で処理することが可能になることは言うまでもない。従って、通常は、糸状菌の胞子を添加する。その際の添加量は、総重量の約０．０１％から約０．１％を添加する。ここで、添加量は麹菌育成基質となるフスマと合わせた重量である。０．０１％以上でないと処理速度の有意な増加が望めず、また０．１％を越えて添加してもそれ以上に処理速度が有意に増加することはない。最適には総重量のおよそ０.０５％添加する。
なお、ここで若干量のフスマ等のデンプン質材料を更に添加させると、糸状菌の生育速度を速くすることができる。添加量は増やす程生育速度は速くなるがそれに反比例して腐敗の危険性が高まるので無殺菌の場合には好ましくは約１０％である。
【００１４】
上記方法で添加される油脂は特に廃油を使用することにより、有機性廃棄物と廃油を同時に処理できる。すなわち、麹菌等は菌体外に脂肪性分解酵素を分泌することで、水に不溶性の油脂類も水溶性脂肪酸に分解して細胞内に取り込み利用することが可能である。従って、食品工業による廃油、使用済み切削油でも分解するものであり、このことは本出願人が実験にて確認している。
上記油脂は、麹菌等の栄養分として添加する有機性廃棄物の３重量％以上、好ましくは５重量％以上添加する。
【００１５】
こうして、麹菌の添加後、４０時間ほど経過すると、麹菌が十分にそして優勢的に生育するようになる。そして、麹菌は油脂からのエネルギーを代謝して発酵熱を発散する。それを、適宜送風発散させることで温度を５０℃以下、好ましくは４０〜５０℃に調節すれば、約２４時間で水分は５０％のものが２０％台にまで乾燥し、有機物は二酸化炭素と水に分解される。従って、連日有機性廃棄物を添加し、乾燥消滅処理することができる。
【００１６】
上記のようにして最終的に処理された木質系基質は添加油脂として食用油脂使用のものに限り牛の粗繊維飼料として有効に活用できる。すなわち、現在国内における牛の粗繊維飼料は平均飼料価格と比較しても非常に高く、さらに木質系の粉砕物は、１）牛の嗜好性が悪く食べない、２）木質原料に含まれる樹脂の抗菌力により牛のルーメン内の微生物層が乱され健康を害する、等の理由により、飼料としてはこれまで十分に活用できていない。ところが、本発明に係る処理方法によって得られた木質系基質からなる粗繊維飼料は、表面に麹菌等が生育している結果、牛の嗜好性が高く喜んで食べた。更に樹脂類を麹菌が消化する結果、牛の内臓の健康状態の変化も見られなかった。つまりこれまで有効活用方のなかった杉や桧チップが麹化することで有用な粗繊維飼料となるのである。
【００１７】
上記のような方法で有機性廃棄物を処理した場合、通風に要する送風機の電力コストが主な経費である。このコストは、海洋投棄、火力等による強制乾燥等の別の処理方法による場合と比較すると極めて低い。
また、送風においては、マイクロタービンからの電力でターボファンをインバータ制御しながら送風冷却を行うが、マイクロタービンの排熱を外気と熱交換させることにより送風される風を温乾風にすると、麹菌の品温を上昇させることなく麹菌の含む水分からの気化潜熱を奪うことになり、より少ない風量で麹菌の品温を前述の所定範囲に維持することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する。実施例によって発明の範囲が限定されないことは言うまでもない。
実施例１
カンナ屑１００Kgに焼酎廃液５０リットルと切削油３０リットル、種麹１００ｇを混和して十分に攪拌した。この時、水分は３５％前後であった。これを保温性の高い容器に投入して３０℃の室温にて静置する。すると、１２時間後から発熱が始まり、品温が３５℃から４０℃に達した。その後、適宜送風を行いながら品温を常時５０℃以下に制御した。
麹添加後４０時間が経過すると、発熱も緩やかとなり水分は概ね２５％以下となった。これに焼酎廃液７０リットルを添加すると、水分は５０％前後となり添加後３０分を経過したころから再び発熱が盛んになったので、適宜送風を行い品温を５０℃以下に制御した。
添加後２４時間を経過すると発熱は緩やかになり添加した焼酎廃液の水分は殆ど蒸発し水分は２５％以下となった。
その後この操作を連日繰り返すことにより、１日当たり７０リットルの焼酎廃液を半永久的に処理することが可能であった。なお、発熱が弱くなった時点では新たに廃油を添加することで急速に発熱が再開することを確認した。また、焼酎廃液７０リットルを処理するには３．５リットル以上の廃油があれば十分であった。
【００１９】
実施例２
カンナ屑１００Kgに焼酎廃液５０リットルとてんぷら油３０リットル、種麹１００ｇを混和して十分に攪拌した。この時、水分は３５％前後であった。これを保温性の高い容器に投入して３０℃の室温にて静置する。すると、１２時間後から発熱が始まり、品温が３５℃から４０℃に達した。その後、適宜送風を行いながら品温を常時５０℃以下に制御した。
麹添加後４０時間が経過すると、発熱も緩やかとなり水分は概ね２５％以下となった。これに焼酎廃液７０リットルを添加すると、水分は５０％前後となり添加後３０分を経過したころから再び発熱が盛んになったので、適宜送風を行い品温を５０℃以下に制御した。
添加後２４時間を経過すると発熱は緩やかになり添加した焼酎廃液の水分は殆ど蒸発し水分は２５％以下となった。
その後この操作を連日繰り返すことにより、１日当たり７０リットルの焼酎廃液を半永久的に処理することが可能であった。なお、発熱が弱くなった時点では新たに廃油を添加することで急速に発熱が再開することを確認した。また、焼酎廃液７０リットルを処理するには３．５リットル以上の廃油があれば十分であった。
【００２０】
実施例３
実施例２において処理した木質系基質（麹）を飼料として牛に与えたところ、嗜好性が非常に高かった。更に牛の内臓の健康状態の変化も見られず、下痢も無かった。
【００２１】
実施例４
本発明で処理した資材に麹菌が優勢的に繁殖しているかを見るために、実施例２において処理した資材について一般細菌試験を行い、対照としてフスマに散水して水分を３５％に調節して種麹を添加し３日間通風したものの細菌数と比較した。結果を次表に示す。
【表１】
0003753627.tif 000002
この結果から、本発明の方法によれば、無殺菌でも一般細菌の繁殖は大幅に抑制されることが明白である。
更に、この処理物にどの程度麹菌が繁殖しているかを確認するために各々の糖化力を測定した。測定法は国税庁所定分析法に従いサンプル１５ｇを１００ｍｌの生理食塩水にて抽出ろ過したものを酵素液として３０℃にて澱粉液を加え、１時間後、２時間後に生成するブドウ糖の量を定量して糖化酵素力価とした。結果を次表に示す。
【表２】
0003753627.tif 000003
この結果から、明白に本処理物には麹菌が優勢に生育していることが証明された。
【００２２】
実施例５
フスマ６トンに焼酎廃液３トンの混合物を蒸気殺菌し、４０℃まで冷却した。この時、水分は３６％前後であった。ここに種麹４Ｋｇを混和して製麹した。７２時間後、水分は概ね１７％以下となった。これに焼酎廃液１トンと廃油１００リットルを添加すると、水分は３０％前後となり、適宜送風を行い品温を４０〜５０℃以下に制御した。
添加後２４時間を経過すると焼酎廃液の水分は殆ど蒸発し再び１７％以下となった。また、この時点で一部を飼料とし、それと同量のフスマ（米ぬかを混ぜてもよい）を加えることもできた。
その後この操作を連日繰り返すことにより、１日当たり１トンの焼酎廃液を半永久的に処理することが可能であった。