JP2004267115A

JP2004267115A - 飲食品製造残渣の液化方法

Info

Publication number: JP2004267115A
Application number: JP2003063380A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kanayama; 伸広金山; Hirosuke Kanayama; 裕亮金山; Junichi Azuma; 順一東
Original assignee: SAN AKUTEISU KK; Sunactis Co Ltd
Current assignee: SAN AKUTEISU KK; Sunactis Co Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】簡便な操作によって飲食品製造残渣を高品質の食品原料として再利用し易い液状に加工することができる、飲食品製造残渣の処理方法を提供すること。
【解決手段】飲食品製造残渣を粉砕する工程；及び粉砕された残渣にマイクロ波を照射して温度８０〜２６０℃及び圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２の条件に保つ工程；を包含する、飲食品製造残渣の液化方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飲食品製造残渣の液化方法に関し、特にマイクロ波加熱法を利用して飲食品製造残渣を液化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲食品、特に加工食品を製造する場合、不溶の固形分は残されて製造残渣が発生する。飲食品製造残渣は、その大部分が排出時には無害であるが、変質し易く、未処理のまま放置すると腐敗して悪臭を放ち環境を悪化させる原因になる。従って、廃棄の前に何等かの前処理が必要である。しかしながら、発生量が比較的大量であり、複雑な前処理を行うとコストがかかる。また、焼却を行うと煤煙や排気ガスの発生といった新たな環境悪化要因が発生する。
【０００３】
近年では環境意識の高まりから環境に対する負荷の軽減が求められ、有害無害を問わず廃棄物の減量化が要求されている。従って、かかる問題を解決するため、従来から飲食品製造残渣を再利用するための技術が提案されてきた。
【０００４】
例えば、飲食品製造残渣を自然醗酵させて堆肥として利用することは、従来から行われてきた。しかしながら、これらを堆肥化しても、肥料として利用されるか否かは肥料の需給バランスに左右され、再生肥料が消費されなければ新たな廃棄物が発生することになる。現実に、市場において肥料は供給過剰であり、再生肥料が焼却処分される例も多い。
【０００５】
飲食品製造残渣を飲食品原料として再利用できれば、他の業界市場の需給バランスの影響を受けることなく廃棄される残渣の量を減少させることができると考えられる。飲食品原料として再利用するためには形態が液状であると都合がよい。飲食品製造残渣を液状化する試みとして、これを酵素分解する方法等が知られている。
【０００６】
しかしながら、酵素反応を行う場合、温度等の反応条件を厳密に制御する必要があり、反応時間が長く、操作が煩雑である。更に、反応温度が比較的低温であり、あらかじめ殺菌を十分に行なっておかないと反応中に残渣が変質し易い。
【０００７】
飲食品製造残渣を熱分解して液化する方法も考えられる。しかしながら、通常行われる加熱方法には以下のような問題がある。（１）容器による熱伝導が不完全であり、不均一な加熱や温度むらが生じる。（２）加熱時間が長くなると焦げが大量に発生する。（３）熱が周囲に放散するためエネルギーの利用効率が低い。（４）容器が加熱されるため酸や塩を含むものを加熱すると電触が生じる。（５）高温高圧に耐えるため装置が大掛かりになる。（６）連続処理が困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、簡便な操作によって飲食品製造残渣を高品質の食品原料として再利用し易い液状に加工することができる、飲食品製造残渣の処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、飲食品製造残渣を粉砕する工程；及び
粉砕された残渣にマイクロ波を照射して温度８０〜２６０℃及び圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２の条件に保つ工程；
を包含する、飲食品製造残渣の液化方法を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
食品産業廃棄物は、リサイクル率が４％と極端に低いため、環境への配慮と資源有効利用の観点から緊急に対策が求められている。そこで、本発明に係る技術開発では、オカラ、ビール、醤油滓等の植物性食品、飲料残液を、従来行われてきた家畜の飼料、有機肥料や土壌改良剤等へと処分のための処理を施すのではなく、微粉化後、マイクロ波高温高圧処理により連続的に液化し、濃縮・脱塩・成分調整プロセスにより新規な食品素材に変換することにより、食品系廃棄物の環境配慮型ゼロエミッションを実現するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
多くの飲食品は原料となる食材からエキス分を抽出することによって製造されている。従って、食材の固形分は絞りかすとして残される。例えば、ビールの製造過程では、残渣としてホップや麦芽の不溶物が残される。豆腐の製造過程では、残渣としてオカラが残される。また、醤油の製造過程では、塩分を大量に含んだ大豆及び小麦醗酵残渣が残される。
【００１２】
本発明の方法では、まずこれらの飲食品製造残渣を粉砕して微細化する。粉砕は発生した飲食品製造残渣を適当な粉砕機に充填して行うことができる。粉砕機としては、湿式粉砕機（カッターポンプ、小松ゼノア株式会社製）、石臼式超微粒摩砕装置（セレンディピター、スーパーマスコロイダー、ミクロマイスター、増幸産業社製）等を用いればよい。湿式粉砕機で細粉化したものを更に石臼式摩砕装置で処理すれば、μｍオーダーにまで微細化することができ、好ましい。
【００１３】
次いで、粉砕して微細化された飲食品製造残渣にマイクロ波を照射して加熱する。残渣をマイクロ波照射装置に導入する際に、キャリヤとして水を、触媒として酸等を適宜添加してよい。
【００１４】
マイクロ波加熱には、以下のような特徴がある。（１）加熱される物自体が発熱するため、均一に加熱される。（２）内部加熱であり、短時間で昇温する。（３）熱の周囲への放散が少なく、熱効率が高い。（４）装置がコンパクトである。（６）連続処理を容易に行なえる。
【００１５】
マイクロ波を照射すると飲食品製造残渣は内部から加熱される。そのため、容器の壁面は過度に加熱されず、残渣の壁面に接した部分が炭化されることなく高温を維持することが可能となる。その結果、加熱容器によって水の蒸発を制限すると、残渣に含まれる繊維質の分解が促進され、残渣は効率的に液化される。
【００１６】
加熱温度は、処理する飲食品製造残渣の種類や処理物の用途に依存して適宜調節される。一般には８０〜２６０℃とする。例えば、８０〜１２０℃、１００〜１４０℃、１２０〜１６０℃、１４０〜１８０℃、１６０〜２００℃、１８０〜２２０℃、２００〜２４０℃、２２０〜２６０℃等の温度範囲を選択することができる。
【００１７】
加熱に用いる容器は密閉しておくことが好ましい。水の蒸発を制限して十分に昇温させ、残渣の炭化を防止するためである。但し、作業の安全性を維持するため、放圧して一定圧力を維持する必要がある。一般には、加熱時の容器圧は例えば、操作圧力２〜４ｋｇ／ｃｍ^２、３〜５ｋｇ／ｃｍ^２、３〜７ｋｇ／ｃｍ^２、５〜１１ｋｇ／ｃｍ^２、７〜１４ｋｇ／ｃｍ^２、１３〜２５ｋｇ／ｃｍ^２、１０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２、１６〜３５ｋｇ／ｃｍ^２、２５〜５０ｋｇ／ｃｍ^２等の範囲に適宜制御される。圧力の制御は、圧力が一定以上になれば解放する圧力制御弁を加熱容器に取り付けて行うことができる。
【００１８】
加熱に使用されるマイクロ波は、加熱の用途に通常使用される種類のものであれば特に限定されないが、２４００〜２５００ＭＨｚの周波数を有することが好ましい。
【００１９】
マイクロ波の照射は通常２０秒〜１０分間の間で任意に範囲を選択して行う。
【００２０】
マイクロ波照射は、公知のマイクロ波加圧加熱装置を使用して行うことができる。かかる装置は撹拌機構を備えた加熱容器と、制御機構を備えたマイクロ波発信機と、マイクロ波を加熱容器に導く導波管と、原料を加熱容器に送入する手段と、圧力制御弁と、処理された液化物を採取する手段等を備えており、連続照射加熱処理が可能である。連続処理装置を使用する場合、マイクロ波照射時間は処理物の流速を調節することで制御することができる。
【００２１】
処理を終えた残渣は加熱容器から取り出す。このようにして得られる残渣は液状である。これは残渣に含まれていた繊維質が分解されて低分子化した結果と考えられる。液化された飲食品製造残渣は本質的に無害であり、高温高圧で処理されているために完全に殺菌されている。それゆえ、酵素反応で処理した残渣と異なって変質し難く衛生的に優れている。更に、繊維質分解品であるために繊維の含有量に富み、人体の健康維持に役立つと考えられる。従って、この液化された飲食品製造残渣は食品製造原料や食品添加物として非常に有用である。
【００２２】
その後、得られた液化物は食品原料として通常行われる処理に供されてよい。例えば、濃縮及びろ過精製してエキスのみ取り出すことができる。この濃縮の際に減圧を行うと、加熱量が少なくなり、液化物の変質が抑制される。但し、液化物の変性を目的とする場合は十分に加熱して濃縮すればよい。ろ過精製に用いるフィルターとしては、一般的な機能分離膜を使用すればよい。液化物に塩分が多く含まれる場合、電気透析法を用いてこれに含まれる塩分濃度の調節及び脱塩をすることができる。
【００２３】
本発明の方法の一般的な処理経路を模式的に示すと、図１のフローチャートのようになる。
【００２４】
例えば、ビール製造残渣から得られる液化物の場合、液化処理によってキシロースやマルトース等の糖類の含有量が高められている。そのためビール、発泡酒及び果実酒等を製造するための原料やその添加物として使用することができる。
【００２５】
豆腐製造残渣であるオカラは繊維質であり、人体の健康維持に有用であることは知られている。しかしながら、比較的大量に発生し、日持ち期間が短く２〜３時間で変質してしまうため、従来有効な再利用が困難であった。しかしながら、オカラを本発明の方法により処理した液化物は完全に殺菌及び脱臭されている。そのため液化物では日持ち期間が延長され、食品の製造原料やその添加物として有効に使用することができる。
【００２６】
醤油製造残渣は大量に塩分を含有しており、焼却処分すると焼却炉に与えるダメージが大きく、廃物処理が非常に困難とされている。しかしながら、マイクロ加熱法によれば、内部加熱であって、加熱容器壁面に接した残渣の部分が特に高温加熱されることがないため、加熱容器には殆どダメージを与えない。つまり、処理中に電触現象が生じない。また、液化物を得ることができれば、電気透析法をによってこれに含まれる塩分濃度の調節及び脱塩をすることができ、新規調味料、醤油等の製造原料やその添加物として有効に利用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば飲食品製造残渣が簡便な操作によって液化される。得られる液化物は高品質の食品原料や食品添加物として再利用することができる。
【００２８】
【実施例】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００２９】
実施例１
豆腐製造残渣であるオカラ２ｋｇを、まずカッターポンプ（小林ゼノア社製「カッターポンプＫＤ１２５ＭＳ」、商品名）で粉砕し、次いで石臼式粉砕機（増幸産業社製「セレンディピターＭＫＣＡ−１０」、商品名）で微細化した（平均粒径約２０μｍ）。マイクロ波照射装置は、日本化学機械製造株式会社製の「連続式マイクロ波加熱器（照射波長２４５０ＭＨｚ、出力４．９ＫＷ）」を用いた。
【００３０】
この装置の原料供給槽中に、微細化した上記残渣を入れた。その際に、残渣が流動し得る限度の水５．５リットルをキャリヤとして加えた。このスラリー状物を９．４〜１２．６リットル／時間の流速で搬送し、流通時間中マイクロ波加熱した。管内温度は１５０℃、管内圧力は１５ｋｇ／ｃｍ^２に制御した。加熱時間は合計で６０分間であった。
【００３１】
その後、セラミック管の出口から６．５ｋｇの液体を得た。この液化物はもとのオカラが有する薄黄色から白色に変化していた。得られた液体を以下の特性について分析した。
【００３２】
マイクロ波加熱した液化物を一定量（約２０ｇ）採取し、Ｎｏ．３のろ紙でろ過した。ろ紙上に残存した不溶物を蒸留水を用いて洗浄し、乾燥後重量を測定した。ついで、ろ過液を濃縮乾固して水可溶成分の重量を測定した。水可溶成分の重量を、不溶物と水可溶成分との合計重量で除し、得られた値を１００倍することにより、可溶化率を算出した。尚、ろ紙を用いてろ別する代わりに、遠心分離（１０，０００〜１４，０００回転／分にて１５〜３０分）することにより、不溶物と水可溶成分とを分離してもよい。
【００３３】
得られた水可溶成分を一定量（１０ｍｇ）採取し、これを１００ｍＬの蒸留水に溶解し、ジニトロサリチル酸法（ＤＮＳ法）により、グルコース相当量として還元糖生成量を比色定量した。また、生成した中性糖の種類は、水可溶成分を一定量（１０ｍｇ）採取し、これを１０ｍＬの１Ｎ硫酸で６時間加水分解後、蒸留水で１Ｌに希釈し、高速液体クロマトグラフで分析した。分析条件は以下のとおりである。
【００３４】
【表１】

【００３５】
マイクロ波加熱した液化物を冷却後、遠心分離機により遠心（１０，０００〜１４０，０００回転／分にて１５〜３０分）し、上澄み液のｐＨをｐＨメーターにて測定した。
【００３６】
次に、処理温度（管内温度）を種々変化させて同様の処理及び得られた液化物の分析を行った。更に、キャリヤとして、１％酢酸水溶液を用いること以外は上記と同様にして同様の処理及び得られた液化物の分析を行った。結果を図２のグラフに示す。
【００３７】
図２の結果を総括すると以下のようになる。
【表２】

【００３８】
実施例２
次に、処理温度は２１０℃に固定し、キャリヤとして１％酢酸水溶液を用いてオカラの流速を種々変化させて同様の処理を行った。その後、得られた液化物の可溶化率を測定した。結果を図３のグラフに示す。
【００３９】
実施例３
醤油製造残渣２ｋｇを、まずカッターポンプ（小林ゼノア社製「カッターポンプＫＤ１２５ＭＳ」、商品名）で粉砕し、次いで石臼式粉砕機（増幸産業社製「セレンディピターＭＫＣＡ−１０」、商品名）で微細化した（平均粒径約２０μｍ）。マイクロ波照射装置は、日本化学機械製造株式会社製の「連続式マイクロ波加熱器（照射波長２４５０ＭＨｚ、出力４．９ＫＷ）」を用いた。
【００４０】
この装置の原料供給槽中に、微細化した上記残渣を入れた。その際に、残渣が流動し得る限度の１％酢酸水溶液１０リットルをキャリヤとして加えた。このスラリー状物を９．４〜１２．６リットル／時間の流速で搬送し、流通時間中マイクロ波加熱した。管内温度は１２５〜１５０℃、管内圧力は１５ｋｇ／ｃｍ^２に制御した。加熱時間は合計で１０５分間であった。
【００４１】
その後、セラミック管の出口から１０ｋｇの液体を得た。この液化物は茶褐色であった。得られた液体を可溶化率及び還元糖生成量について分析した。次に、処理温度（管内温度）を種々変化させて同様の処理及び得られた液化物の分析を行った。結果を図４のグラフに示す。
【００４２】
図４の結果を総括すると以下のようになる。
【表３】

【００４３】
実施例４
ビール製造残渣２ｋｇを、まずカッターポンプ（小林ゼノア社製「カッターポンプＫＤ１２５ＭＳ」、商品名）で粉砕し、次いで石臼式粉砕機（増幸産業社製「セレンディピターＭＫＣＡ−１０」、商品名）で微細化した（平均粒径約２０μｍ）。マイクロ波照射装置は、日本化学機械製造株式会社製の「連続式マイクロ波加熱器（照射波長２４５０ＭＨｚ、出力４．９ＫＷ）」を用いた。
【００４４】
この装置の原料供給槽中に、微細化した上記残渣を入れた。その際に、残渣が流動し得る限度の１％酢酸水溶液１０リットルをキャリヤとして加えた。このスラリー状物を９．４〜１２．６リットル／時間の流速で搬送し、流通時間中マイクロ波加熱した。管内温度は１５０〜２００℃、管内圧力は１５ｋｇ／ｃｍ^２に制御した。加熱時間は合計で１０５分間であった。
【００４５】
その後、セラミック管の出口から１０ｋｇの液体を得た。この液化物は茶色であった。得られた液体を可溶化率及び還元糖生成量について分析した。次に、処理温度（管内温度）を種々変化させて同様の処理及び得られた液化物の分析を行った。結果を図５のグラフに示す。
【００４６】
図５の結果を総括すると以下のようになる。
【表４】

【００４７】
実施例５
実施例１、３及び４で得られた処理液に含まれる糖類の含有量を上述のジニトロサリチル酸法及び高速液体クロマトグラフにより分析した。結果を表５に示す。
【００４８】
【表５】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の一般的な処理経路を模式的に示すフローチャートである。
【図２】実施例１の分析結果を示すグラフである。
【図３】実施例２の分析結果を示すグラフである。
【図４】実施例３の分析結果を示すグラフである。
【図５】実施例４の分析結果を示すグラフである。

Claims

飲食品製造残渣を粉砕する工程；及び
粉砕された残渣にマイクロ波を照射して温度８０〜２６０℃及び圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２の条件に保つ工程；
を包含する、飲食品製造残渣の液化方法。
前記マイクロ波が２４００〜２５００ＭＨｚの周波数を有するものである請求項１記載の方法。
前記飲食品製造残渣がビール製造残渣である請求項１記載の方法。
前記飲食品製造残渣が豆腐製造残渣である請求項１記載の方法。
前記飲食品製造残渣が醤油製造残渣である請求項１記載の方法。