JP2001513116A - 氷結防止性組成物及び方法 - Google Patents
氷結防止性組成物及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
種々の乳からチーズを製造する際の副産物を含む、新規且つ改善された、環境的に許容可能で殆ど腐食作用のない、氷結防止性組成物を開示する。本発明の活性成分は、「ホエー」としてチーズ製造業界で公知の、乳から凝固したチーズを除去した後の液体である。本発明は、道路、橋及び他の屋外表面上の雪及び氷の堆積を減少させ易くする方法で、氷結防止性組成物を使用することにも関する。
Description
【発明の詳細な説明】
氷結防止性組成物及び方法発明の分野
本発明は、チーズの製造からの副産物を含む、環境的に許容可能で且つ無視し
得る程度の腐食性しか有さない氷結防止(deicing)及び着氷防止性(anti-icing)
組成物に関する。本発明は、道路、橋、滑走路、誘導路及び屋外表面上への雪や
氷の堆積を抑制するのを助長する方法で、氷結防止及び着氷防止性組成物を使用
することにも関する。発明の背景
道路及び橋の上にある氷や雪が、交通を大きく停滞させたり、一般公衆への危
険を増大させたりすることは周知である。これら交通上の問題の幾つかを緩和す
るために、機械的な除雪がしばしば用いられる。雪や氷を融解させるよう車道を
処理するために、塩化物塩のような化学物質が、固体形態であるか溶液形態であ
るか砂や他の物質との混和物であるかに拘わらず、しばしば用いられることも知
られている。しかしながら、殆どの氷結防止性化合物は、環境に有害であるので
、諸自治体は、しばしば、雪や氷の堆積を抑制し易くするために使用することが
できる物質の量やタイプを制限している。
車道を処理するために使用される殆どの化学物質は、次の理由で好ましくない
:それら塩は、土壌をアルカリ性に変え、植物の根系の中に吸収されたりするの
で、土壌及び周囲の植生を損なう:それらは、淡水の流れ、つまり川や湖を損な
い、しばしば地下水系中に吸収される:そして、それら塩は、その腐食作用のゆ
えに、車両だけでなく、車道近くのコンクリート製及び金属製構造物に対しても
、大きな損害をもたらす。多くの塩がコンクリート構造物に亀裂を起こし、その
ような構造物の強度や寿命をかなり低下させることは周知である。このような理
由から、自治体は、塩が危険な状況をもたらすと考えている。マンホールのふた
を介して流れ落ちる塩水が、マンホール下の電気ケーブルの外層を腐食し、結果
的に短絡させ、これにより集積したメタンまたは他のガスにスパークしたり、点
火
を起こし、深刻且つ場合により破壊的な爆発を引き起こすと考えられている。こ
のような理由から、多くの州が塩の使用を禁止し、また他の州は、塩の使用にか
なりの制限を課してきた。
腐食性の塩をアルコール類やグリコール類のような非腐食性物質に置き換える
ことが望ましいことは分かっているが、それらの易燃性、毒性及びコスト性の故
に、これら他の物質は、これまで効果的及び経済的に利用されてこなかった。発明の要旨
本発明は、その活性成分がチーズ製造の副産物である、環境的に許容可能性の
凍結防止及び氷結防止性組成物に関する。特に、本活性成分はホエーである。チ
ーズ製造工程では、非溶解性糖、炭水化物、蛋白質、脂質及び無機質が凝固し、
乳より分離される。凝固工程後に残存する流体は、ホエーとして公知である。ホ
エーは、乳牛、山羊、バッファロー及び羊の乳を含む種々の乳から製造すること
ができる。ホエーは、例えば、モッツァレラ等の他のチーズを製造するために、
溶解性成分をさらに凝固させるために処理することもある。ホエーを更に処理す
る場合でも、残存する流体はまだホエーと称される。典型的には、ホエーを液体
が約50%の溶解物(ソルブル)を含有する点まで蒸発させ、次いで蒸発させたホエ
ーを動物飼料用添加剤として使用する。濃縮組成物は、水溶性で、殆ど腐食性で
はなく、安価で、大量に入手可能であり、氷結防止性組成物として有効である。
本発明は、道路、橋、滑走路、誘導路及び他の屋外表面に氷や雪の堆積を抑制す
るために、前記氷結防止性組成物を使用することにも関する。
一般に、氷結防止剤として使用される物質は、次の特性:適度な水溶性:溶液
での低い凍結温度:工業的規模での低コストでの入手可能性:非腐食性:環境的
許容性:及び広く知られ且つ利用可能な手段によって適用され得ることを有さな
ければならない。
以上の事柄から見て、雪や氷の堆積を抑制するのに好適な凍結防止及び氷結防
止性の組成物であって、水溶性で、低い凍結温度を有し、世界中で工業的に大量
に安価且つ容易に入手することができ、無視し得る程度の腐食性しかなく、環境
に優しい、そして現時点で入手可能な装置で且つ現行の作業員によって提供され
ることができる該組成物を提供することが、本発明の主要な目的である。
本発明の関連する目的は、環境に優しい、無視し得る程度の腐食性でしかなく
、コスト競争力のある価格の氷結防止性組成物を提供することである。
本発明のもっと別の目的は、砂、川砂利、燃えがら、おがくず、または他の横
滑り軽減性(skid-reducing)の人造砂岩との混和物で用いられることができ、そ
の後に、表面上に雪や氷の堆積を抑制することが望ましい、道路、橋、滑走路、
誘導路及び他の屋外表面に適用することができる、環境に優しい、無視し得る程
度の腐食性でしかない氷結防止性組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、雪や氷の堆積前に、道路、橋及び他の屋外表面を前処理
して、前記表面に雪や氷が付着するのを阻止するのに用いることができる、環境
に優しい氷結防止性組成物を提供することである。
本発明のもっと別の目的は、他の化学的氷結防止剤(例えば、塩化ナトリウム
、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢酸カルシウムマグネシ
ウム及び尿素)及び/または横滑り軽減性化学物質との混和物または混合物に用
いられることができ、その後に、雪や氷の堆積を抑制することが望ましい、道路
、橋、滑走路、誘導路及び他の屋外表面に適用することができる、環境に優しい
、無視し得る程度の腐食性でしかない氷結防止性組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、道路、橋、滑走路、誘導路及び他の屋外表面の氷や雪の
堆積を抑制する方法であって、本発明の氷結防止性組成物をそのような表面上に
、氷結または積雪前に、単独でまたは化学的氷結防止性若しくは他の横滑り軽減
性添加物との混和物若しくは混合物のいずれかを適用することを含む該方法を提
供することである。好ましい態様の説明
本発明の氷結防止性組成物は、種々の乳からのチーズ製造工程の副産物である
。チーズ製造方法は、種々の乳に凝固成分を添加するか、乳を放置して自然に凝
固させ、次いで凝固した部分を全て除去して追加の処理にかけることからなる。
凝固及び漉し工程後に残存する液体は、通常「ホエー」としてチーズ業界では公
知である。本発明の活性成分は、チーズ製造の凝固及び漉し工程後に残存する、
乳様流体である。底部液体は濃縮により50%可溶分とすることができ、この混合
物は、家畜飼料に栄養添加物として使用するために通常回収される。
該方法の副産物は、本発明の組成物中の活性物質として使用される。従って、
本発明の氷結防止性組成物は、14〜80重量%のホエーを20〜86重量%の水と混合
して含み、該組成物は、追加の添加剤とさらに混合することができる。追加の添
加剤としては、以下のもの:砂、川砂利、燃えがら、おがくずまたは他の横滑り
軽減性人造砂岩並びに他の化学的氷結防止剤(例えば、塩化ナトリウム、塩化カ
ルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢酸カルシウムマグネシウム及び
/または尿素)を使用することができる。本発明の組成物は、道路、橋及び他の
表面に雪や氷が堆積するのを抑制するための凍結防止及び氷結防止剤として適用
するのに最適である。本発明の氷結防止性組成物を雪や氷の堆積前に道路表面に
適用するのが最適である。そのように適用すると、雪や氷が道路表面に接着しな
いようにする一助となる。雪や氷が堆積した後にも、本発明の氷結防止性組成物
を再度適用するが、今度は、堆積した雪や氷に対して適用する。この2段階適用
により、すき取り及び他の機械的方法による積雪の除去が容易になるであろう。
多くの自治体が、典型的には大量の塩化物塩及び他の化学氷結防止剤を購入し
ていることからすれば、本発明の組成物が、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、
塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢酸カルシウムマグネシウム及び/または尿
素と混合または混和し得ることが予見可能である。(尚、その濃度によっては、
その塩化物塩の添加により、本発明の低腐食性及び環境への優しさを低下させて
しまい得る)。殆どの自治体は、一旦、大量の他の化学物質を購入してしまえば
、たとえほんの少量しかより有効でより許容可能な本発明の組成物と混合できな
くても、そのような混合が明らかに環境的見地から最適でないにも拘わらず、そ
のような化学物質を利用しがちになるであろう。
本発明の氷結防止性組成物は、腐食性の塩と混合した場合には、腐食阻害剤と
しても役立つ。試験により、本発明の組成物と5重量%の塩化物塩との混和物の
腐食作用が、例えば、95%の水と5%の塩との混和物よりも有意に小さいことが
示された。かくして、本発明の組成物を、その組成物の他の特性に有意に影響を
及ぼすことなく、少量の塩と効果的に混合することができる。
本発明の別の態様では、道路表面の雪及び氷の堆積を抑制する方法を提供し、
前記方法は、本発明の組成物を氷結または積雪前に道路表面上に適用することを
含む。本組成物は、好ましくは、動いている車両から道路表面上に20〜60ガロン
/レーンマイル(GPLM)の量で適用することができる。これは、200〜600ポンド/レ
ーンマイルであり、0.45〜1.36オンス/平方ヤードに相当する。本組成物を、雪
や氷が堆積後に、その雪や氷を融解させるためにも適用することができる。
ホエーを取り扱い、保存し、または使用することによる、人、動物または環境
への危険性は知られておらず、確認もされていない。ホエーは、現在、低級の動
物飼料用添加物として使用されている。
本発明の組成物は、滑走路及び誘導路上への雪や氷の堆積を抑制するために、
空港によってコスト効果的に使用することもできる。多くの空港は、今日、飛行
機の翼及び安定板の氷結を防止するためにグリコールを使用している。そのため
、空港は、雨水の処理のために下水処理費用を支払わなくてはならない。そのよ
うな費用は、グリコール汚染水1ガロン当たり3.00ドルにまで及び得る。さらな
る試験から、これらの目的のために、本発明の組成物をグリコールに置き換えて
使用できることを示し得る。グリコールを排除することは、環境にとってより良
いことであり、且つグリコール汚染水の処理の必要性が回避される。この処理は
、水質管理技術における最高度のものを要求するものである。
地域、乳のタイプ、及びチーズを製造するために使用する他の成分によって実
際の組成物は変動するものの、本発明のホエーは、典型的には以下のような組成
を有している。
本発明による組成物の主要な効果を次のようにまとめることができる。
1) 本発明の組成物は、許容できないほど腐食性ではなく、環境破壊性でもない
。このことは、車両、車道、及び周辺の環境に損害を与える公知の組成物よりも
有意な効果である。
2) 本発明の組成物は、0°Fを下回る凍結温度を有する。それは、少なくとも
+10°F程度の低温で液体で弱流動性(slow flowing)であるので、道路表面また
は堆積した氷または雪に冬期周囲温度で噴霧して適用することができる。本組成
物は、汲み上げ易くし、且つ氷結防止効果を増進するために、適用前に加熱する
こともできる。
3) 本発明の組成物を、一度道路表面に適用すると、その場所に止まる傾向があ
るので、風または通行する交通手段によって簡単に吹き飛ばされることがなく、
またそれを適用した表面への雪や氷の接着を抑制する傾向にあるので、比較的少
量を適用することができる。
4) 本組成物は、あらゆる普通の温度の間及び/または雪や氷の嵐が来る前に適
用することができる。
5) 本組成物は、適用する作業員のために如何なる格別な訓練をすることなく、
容易に利用できる装置を用いて、車道に容易に均一適用することができる。
6) 本組成物は、溶液の形態で適用することができるので、35mphまたはそれを
超える速度であっても、車両による迅速且つ一様な適用が可能である。
7) 本組成物は、風雪地帯にある多くの州において大量入手できる低級で低価格
の産業副産物である。潜在的市場地域におけるその入手可能性は、その問題地域
にその解決手段が近接していることが輸送コストを軽減するので、コストを低く
保つのを助ける。
8) 本組成物は、再生可能な農業副産物であるので、その商業的利用は、合衆国
の農業従事者及び農耕産業を支援することになるであろう。
9) 本発明の組成物は、生分解性であるので、なおも低い生物学的酸素要求量(B
OD)を有している。物質のBODは、その物質1ポンド当たりに利用される酸素(1b)
の比率を表す、単位のない数値である。有効BOD(BOD in effect)は、有機物が豊
富な物体内での好気性微生物の代謝必要量を表す。殆どの公知氷結防止剤は、生
分解性ではない(このことから、BODは0である)。代わりに、それらは蓄積性な
ので、環境に対して有害である。生分解性である表記の氷結防止剤の1つに、酢
酸カルシウムマグネシウム(CMA)があるが、本発明は、CMAよりも実質的に低いBO
Dを有している。
10) 本発明の組成物は、滑走路及び誘導路上への雪や氷の堆積を抑制するため
に、空港によってコスト効果的に利用されることができるので、環境に優しくな
いことが分かっている他の化学的氷結防止剤の必要性をなくすかまたは更に少な
くすることができる。試験の概要
本発明のさらなる詳細を下記の試験結果に示すが、係る詳細は、本発明の組成
物からなる特定の混合物の範囲を限定するものではない。試験のために、乾燥物
質の濃度を約50重量%に濃縮した粉砕器流出ホエー(run-of-the-mill whey)を、
14°Fの外部温度で、3.5インチの厚みで約20平方ヤードの面積を有する雪板(sno
w sheet)に、如何なる添加物も加えずに適用する。対照試験として、広く知られ
ており、容易に入手可能である工業的な塩と砂との混合物を、近接した位置に置
かれた第2の3.5インチの厚みで20平方ヤードの面積を有する雪板に適用する。5
0重量%の乾燥物質含有量を有する前記組成物の融解作用が、塩と砂との混合物
の溶解作用に比べて、作用の持続性及び活性の大きさの両方において優れている
ことが明らかになった。50重量%の乾燥物質含有量を有する本発明の組成物は、
塩と砂との混合物と比較して、1時間半速い溶解作用を示した。さらに、本発明
の50%濃縮液は、0°F程度の低温でも活性を示すが、一方、塩と砂との混合物
の溶解作用は、温度を下げていくと徐々に低下し、約20°Fにて完全に停止する
。
さらなる試験が、ホエーの濃度を変化させて、即ち乾燥物質を30重量%〜60重
量%の間で変化させて、また様々な環境温度にて行った。氷結前の氷結防止並
びに氷結後の氷結防止の試験を行った。全ての場合において、ホエー製品の結果
は、既知であり現在用いられている氷結防止剤と比較して、同等か優れていた。
本発明における組成物の腐食性、生物学的分解要求量、及び多様な温度におけ
る効力を評価するために、追加実験を実施した。係る実験の結果を下記に議論す
る。腐食試験
軟鋼のボルトを種々の濃度のホエーに浸漬させた。浸漬4ヶ月後、係るボルト
は、実質上錆若しくは酸化された徴候を全く示さなかった。実験室の腐食試験に
おいて、O.55ミル/年(mils per year:MPY)の腐食作用を測定したが、係る数値は
他の如何なる化学的氷結防止剤における数値より低いものであり、純水による腐
食と比較して非常に小さい。約13のMPY測定値は、通常、氷結防止業界では許容
可能であると考えられているが、負の値は、蒸留水と混合したときに製品が蒸留
水の腐食性を実際に低下させることを示す。
軟鋼のボルトに定期的に種々の濃度のホエーを噴霧した。4ヶ月の定期的な噴
霧後、係るボルトは、実質上錆若しくは酸化された証拠を全く示さなかった。腐
食の代わりに、係るボルトは、乾燥したホエーによって密閉されており、係る被
膜加工は破壊的というよりはむしろ保護的である。
下記の表に幾つかの試験結果を要約する。
対照試験として、軟鋼のボルトを上記の試験と類似の条件で、しかしながら水
と5%濃度の種々の塩化物塩との混合物を使用して試験したところ、極度の腐食
、錆及び劣化を示した。環境試験
本発明の組成物からなる種々の混合物1ポンド当たりの生物学的酸素要求量(b
iological oxygen demand:BOD)(単位:ポンド)を測定するために試験を実施した
。ここで再び、BODは、有機物中の好気性微生物の代謝要求量を表す。結果を下
記に示す。
本発明の組成物は、低品質の動物飼料用添加物として一般的に使用されている
。係る組成物が家畜作業において広く許容されており、また飼料を与えられた動
物に対して有害物質による有害な痕跡を残さないということが知られていること
から、係る組成物は、環境に対して完全に安全であり、並びに安全に扱えると考
えられている。凍結試験、氷結防止試験及び着氷防止試験
以下の結果は、本発明の混合物において固体が50重量%であるように濃縮され
た混合物についての記載である。
下記の表において、約50%可溶分を含有する典型的な粉砕器流出ホエー溶液(m
ill run whey solution)についての、凝固点及びより定量的な情報を要約する。
塩化物塩の溶解作用が限定される(約20°F未満では効果的でなくなる)のに
対して、本発明の組成物の溶解効果は、上記表にも示したように、0°F程度の
低温においても活性を示す。
【手続補正書】特許法第184条の4第4項
【提出日】平成9年9月11日(1997.9.11)
【補正内容】
請求の範囲
1.ホエーを含む、雪及び氷の堆積を抑制するための組成物。
2.塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢
酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少なくとも1種の
成分を更に含む、請求項1に記載の組成物。
3.砂、川砂利、燃えがら、おがくず及び人造砂岩からなる群から選択される
横滑り軽減集合体を更に含む、請求項1に記載の組成物。
4.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を含む、屋外表面上の雪及び
氷の堆積を抑制するための凍結防止性及び氷結防止性組成物。
5.塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢
酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少なくとも1種の
成分を更に含む、請求項4に記載の組成物。
6.(1)塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム
、酢酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少なくとも1
種の成分と
(2)14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水の混和物
との混合物を含む、道路上に雪及び氷が堆積するのを抑制するための凍結防止性
及び氷結防止性組成物。
7.前記一成分が塩化ナトリウムである、請求項6に記載の組成物。
8.前記一成分が酢酸カルシウムマグネシウムである、請求項6に記載の組成
物。
9.屋外表面にまたはその上に堆積した雪及び氷の上に、ホエーを含有する組
成物を、1レーンマイル当たり20〜60ガロンの割合で適用することを含む、屋外
表面の雪及び氷の堆積を抑制する方法。
10.組成物が、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグ
ネシウム、酢酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少な
くとも1種の成分を更に含む、請求項9に記載の方法。
11.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を含む組成物を、1レーン
マイル当たり20〜60ガロンの割合で、屋外表面またはその上に堆積した雪
及び氷上に適用することを含む、屋外表面の雪及び氷の堆積を抑制する方法。
12.組成物が、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグ
ネシウム、酢酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少な
くとも1種の成分をさらに含む、請求項11に記載の方法。
13.ホエーを含む、腐食防止性組成物。
14.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を含む、腐食防止性組成物
。
15.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を含む、塩化物塩の腐食作
用を抑制するための腐食防止性組成物。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU
,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,
CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G
B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP
,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,
LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N
Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI
,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,
VN
(72)発明者 ジョンソン,ウォーレン・ディー,ジュニ
アー
アメリカ合衆国フロリダ州34990,パー
ム・シティ,サウス・ウエスト・ベイ・ポ
イント・サークル 511
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を含む、屋外表面上に雪及び 氷が堆積するのを抑制するための凍結防止性及び氷結防止性組成物。 2.(1)横滑り軽減集合体と、 (2)14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水の混和物 からなる混合物を組み合わせて含む、屋外表面上に雪及び氷が堆積するのを抑制 するための凍結防止性及び氷結防止性組成物。 3.(1)塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム 、酢酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少なくとも1 種の成分と (2)14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水の混和物 との混合物とを組み合わせて含む、屋外表面上に雪及び氷が堆積するのを抑制す るための凍結防止性及び氷結防止性組成物。 4.前記一成分が塩化ナトリウムである、請求項3に記載の組成物。 5.前記一成分が塩化カルシウムである、請求項3に記載の組成物。 6.屋外表面にまたはその上に堆積した雪及び氷の上に、14〜80重量%のホエ ー及び20〜86重量%の水を含有する組成物を、1レーンマイル当たり20〜60ガロ ンの割合で適用することを含む、屋外表面に雪及び氷の堆積を抑制する方法。 7.塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、酢 酸カルシウムマグネシウム及び尿素からなる群から選択される少なくとも1種の 成分を更に含む、請求項6に記載の方法。 8.組成物が、さらに、砂、川砂利、燃えがら、おがくず及び人造砂岩からな る群から選択される少なくとも1種の成分を更に含む、請求項6に記載の方法。 9.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を組み合わせて含む、腐食防 止性組成物。 10.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を組み合わせて含む、塩化 物塩の腐食作用を抑制するための腐食防止性組成物。 11.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を組み合わせて含む、 塩化ナトリウムの腐食作用を抑制するための腐食防止性組成物。 12.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を組み合わせて含む、雪及 び氷の堆積を抑制するための凍結防止性組成物。 13.14〜80重量%のホエー及び20〜86重量%の水を組み合わせて含む、雪及 び氷の堆積を防止するための氷結防止性組成物。 14.ホエーを含む雪及び氷の堆積を抑制するための組成物。 15.活性成分としてホエーを含む、雪及び氷の堆積を抑制するための組成物 。
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