JP2005125130A - 有機性含水物質の加工システム，加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処分対象である有機性含水物質において、水分の飛散を抑制すると共に大きさ等の形状の略均一化を図って間接加熱加工を施すことを可能にする。
【解決手段】ホッパー６３に投入された被加工物を、スリット７１ａが形成された誘導経路７１へ誘導する。また、切断手段６４の回転軸７１を一定の速度で回動し、回転刃７２を一定時間毎に誘導経路７１を横断するようにスリット７１ａを通過させる。これにより、前記の被加工物を断続的に切断する。その後、前記の切断された被加工物を乾燥炉や炭化炉に導入して間接加熱加工する。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機性含水物質の加工システム，加工方法であって、従来は廃棄処理されていた有機性物質（例えば、植物由来の端材物，プラスチック類を含む石油製品由来の高分子物質），無機性物質，各種含水物質（例えば、汚泥，土壌，土砂等）等の各種被加工物等を間接加熱加工して得られる加工物を得るための技術に関するものである。

一般的に、生産地等で生産または捕獲された野菜（例えば、玉葱，人参，大根，白菜，キャベツ等），果実，肉類，魚類，海藻類等の生鮮品（以下、加工前生鮮品）や、該生鮮品の加工品（例えば、生鮮品において切断，加熱等の調理を施して得られた加工品；以下、加工後生鮮品と称する）等の有機性物質のうち、商品として取り扱うことが困難なもの（例えば、品質が低く消費者側に需要されないもの）は主に焼却処理により廃棄処分されていた。前記のように処分対象となる加工前生鮮品や加工後生鮮品等の有機性物質は、水分を含んだもの（以下、有機性含水物質と称する）が多い。

例えば、処分対象である有機性含水物質において、間接加熱加工することが可能な炉（例えば、後述する乾燥炉，炭化炉；以下、間接加熱炉と称する）を構成した施設（以下、熱分解加工施設と称する）により該有機性含水物質中の水分や有機系物質を除去し、その間接加熱加工で得られた炭化物を有効利用する技術が知られている（例えば、特許文献１，２，３）。
特開２００２−１８６９５０号公報（段落［０００６］，［００１５］，図１等）。 特開２００１−２５２５５８号公報（段落［０００１］，［０００２］，［０００５］，［００１０］等）。 特開２００１−４０３６０号公報（段落［０００２］，［０００５］，図１等）。

前記の有機性含水物質のうち加工後生鮮品は、同一種類のものであれば、それぞれ略一定の条件で加工（例えば、大きさ等の形状が略一定となるように加工）され、略均一な形状で小型化（すなわち、加工前生鮮品自体よりも小型化）されたものが多い。すなわち、その加工後生鮮品自体の形状を変えることなく間接加熱炉内に導入できることが多く、それら加工後生鮮品を略均一に間接加熱加工できる可能がある。

一方、加工前生鮮品は、たとえ同一の種類であっても形状がそれぞれ異なり比較的大きいものが多い。このような加工前生鮮品自体は、その形状を変えることなく間接加熱炉内に導入することは困難となる場合があると共に、それら各加工前生鮮品を略均一に間接加熱加工することが困難であり、間接加熱加工が不十分となる（例えば、各加工前生鮮品の内部にまで熱が十分に伝わらず、その間接加熱加工物を商品として供給できない）恐れがあった。

このため、特に加工前生鮮品に関しては、間接加熱加工する前に、破砕機等により小型化および形状の大きさの略均一化を図る必要があった。前記の破砕機においては種々の型式のものが開発されているが、例えば１軸式（または、２軸式，３軸式等）のものが知られている。

しかしながら、前記の破砕機による破砕は、その破砕対象物が比較的に低含水率および硬質である場合には適しているが、特に加工前生鮮品のように比較的に高含水率および軟質である場合には困難となる恐れがあった。

すなわち、比較的に高含水率および軟質の有機性含水物質の破砕を試みると、その有機性含水物質は単に破砕されるだけでなく、原形を損なう程度に潰されたり水分が飛散してしまうことがあるため、その取り扱い（例えば、間接加熱加工）が困難になったり、飛散した水分によって悪臭を発生させる恐れがある。

たとえ前記のように原形を損なう程度に潰された有機性含水物質において所望の間接加熱加工が施されても、得られる間接加熱加工物の形状が歪になり、大きさ等のバラツキが生じるため、商品としての取り扱いが困難になる。

また、前記の水分が多量（例えば、後述の水分吸収剤では吸収して処理することが困難な量）に飛散する場合には、その水分を回収する装置が必要になり、熱分解加工施設の大型化する恐れがあった。

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、処分対象である有機性含水物質において、水分の飛散を抑制すると共に大きさ等の形状の略均一化を図って間接加熱加工を施すことを可能にする有機性含水物質の加工システム，加工方法を提供することにある。

本発明は、前記課題の解決を図るために、請求項１記載の発明は、有機性含水物質の加工システムにおいて、有機性含水物質を断続的に切断することが可能な手段と、その切断された有機性含水物質を間接加熱加工することが可能な間接加熱炉と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、有機性含水物質の加工方法において、有機性含水物質を間接加熱加工することにより、乾燥，炭化のうち少なくとも何れか一方を行い間接加熱加工物を得る方法であって、前記の間接加熱加工する前に有機性含水物質を断続的に切断することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記請求項２記載の発明において、前記の切断の際に発生する水分を水分吸収材により吸収した後、その水分吸収剤を間接加熱加工することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記請求項２または３記載の発明において、前記の水分吸収剤は、前記の間接加熱加工により得た間接加熱加工物であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記請求項２乃至４記載の発明において、前記の有機性含水物質は、野菜，果実，肉類，魚類，海藻類のうち、何れか一つまたは二つ以上であることを特徴とする。

本発明のように、有機性含水物質（例えば加工前生鮮物）を破砕するのではなく断続的に切断することにより、その有機性含水物質中の水分の飛散を抑制（例えば、水分吸収剤で吸収できる程度の量に抑制）すると共に、該有機性含水物質の大きさ等の形状の略均一化を図ることができる。このように形状の略均一化が図られた有機性含水物質は、それぞれ間接加熱加工における熱伝導率が略一定となる。

また、断続的に行われる各切断の間隔の時間を調整することにより、種々の形状の間接加熱加工物（目的とする商品）が得られ易くなる。

以上示したように本発明によれば、有機性含水物質中の水分の飛散を抑制できるため、例えば従来のように水分を吸収するための装置等が不要（例えば、間接加熱加工において必要最小限の設備で十分）となり、加工システムの小型化を図ることが可能となる。

また、有機性含水物質は、例えば従来のように破砕されるのではなく断続的に切断され、大きさ等の形状の略均一化されるため、その有機性含水物質を乾燥炉に導入することが容易になると共に、略均一に間接加熱加工することが容易となる（間接加熱加工の高効率化）。さらに、商品化し易い間接加熱加工物を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態における有機性含水物質の加工システム，加工方法を図面等に基づいて詳細に説明する。

本実施の形態は、有機性含水物質の間接加熱加工に関するものであって、従来のように有機性含水物質を間接加熱炉内に導入する工程の前段にて該有機性含水物質を破砕するのではなく、その有機性含水物質を断続的に切断（例えば、コンベア等で搬送される野菜等の生鮮品の切断に用いられているスライサ等の手段（以下、切断手段と称する）を適用）するものである。

これにより、有機性含水物質中からの水分の飛散を抑制すると共に、間接加熱炉内に導入される各有機性含水物質の大きさ等の形状を略均一化し、該有機性含水物質をそれぞれ略均一に間接加熱加工するものである。

図１は、本実施の形態に係る有機性含水物質の加工システムの一例（例えば、炭化物等の間接加熱加工物を得るためのシステムの一例）を示す概略説明図である。図１において、符号５０は、乾燥炉１，炭化炉２等を備え、原料（被加工物；例えば、加工前生鮮品等の有機性含水物質等）を間接加熱加工して炭化物を得ることが可能な熱分解加工施設を示すものである。

乾燥炉１は、回転キルン方式を採用した回転自在の回転炉１１と、その回転炉１１の外周側に形成されたガスダクト（図示省略）を介して導入される熱風ガスにより該回転炉１１を外部から加熱することが可能な外部加熱手段としての加熱ジャケット１２と、前記の回転炉１１を該回転炉１１の両端側にて回転自在に支承する支持ローラ１１０ａ（基点側の支持ローラ），１１０ｂ（フリー側の支持ローラ）と、前記の回転炉１１を回転駆動するための手段１１１（例えば、後述の図２では回転ベルト１１１ａ，回転駆動源１１１ｂ）と、を具備して成る。なお、前記の熱風ガスは、熱風炉１５から導入される。

前記の回転炉１１の一端側には、被加工物を導入するための供給口（図示省略）が設けられ、その他端側には排出口（図示省略）が設けられる。また、回転炉１１内部には、被加工物を撹拌しながら移送するための部材（例えば、後述の図２に示す送り羽根；以下、撹拌移送部材と称する）が複数枚具備される。そして、ダクト１０へ供給（例えば、後述の図２乃至図４に示すように供給）された被加工物を前記の供給口側から回転炉１１に導入し、その回転炉１１を回転させることによって、前記の被加工物を撹拌しながら排出口側へ移送することが可能となる。

炭化炉２は、乾燥炉１にて乾燥加工された被加工物を熱分解加工する手段であり、回転キルン方式を採用した前記乾燥炉１と同様の構成をなし、回転炉２１，加熱ジャケット２２，ダクト２３，支持ローラ２１０ａおよび２１０ｂ，回転炉２１を回転駆動するための手段２１１（例えば、後述の図２では回転ベルト２１１ａ，回転駆動源２１１ｂ）を備える。

前記の乾燥炉１および炭化炉２は、図示するように、前記乾燥炉１の排出口と炭化炉２の供給口とが連絡するように配置される。この場合、乾燥炉１の排出口と炭化炉２の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト（例えば、図２ではフレキシブルジョイント２０ａを備えた連絡ダクト）２０が設けられる。この連絡ダクト２０には、前記の乾燥炉１内で発生した水蒸気，炭化炉２内で発生した熱分解ガスをそれぞれガス燃焼炉３に移送するための経路（例えば、配管）が接続される。また、連絡ダクト２０内には、乾燥した原料を炭化炉２に誘導するための手段（例えば、後述の図２ではスクリュウを備えた手段）２０１が設けられる。

符号２４は、熱風ガスを供給するための熱風炉を示すものであり、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナー２４０が備えられている。前記の熱風ガスは、循環ブロア１３によって炭化炉２の加熱ジャケット２２に供給され、回転炉２１を加熱する。その後、前記の炭化炉２の回転炉２１を加熱した熱風ガスは、乾燥炉１の加熱ジャケット１２内に供給され、回転炉１１を加熱する。

なお、前記の加熱ジャケット１２から排出された熱風ガスは排気（例えば、屋外へ排気）されるが、その一部のガスはエゼクタブロア１４を介してエゼクタ３０に供給され、ガス燃焼炉３のエゼクタ駆動ガスとしての利用に供される。

また、前記の熱風ガスには、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、原料が玉葱等の場合、その原料は乾燥炉１において例えば３０分〜６０分間，温度３５０℃〜４５０℃で間接加熱され、次いで炭化炉２において例えば３０分〜６０分間，温度４００℃〜８５０℃で間接加熱される。このようにして、乾燥炉１内に導入される原料は乾燥加工された後、炭化炉２内にて熱分解加工されて炭化物となる。

前記のようにして得られた炭化物は、高温（例えば、４００℃程度）であるため、例えば所定の温度に冷却してから袋詰し熱分解加工施設５０の系外に搬送される。

前記のガス燃焼炉３は、被処理ガス（例えば、乾燥炉１で発生した水蒸気，熱分解炉２で発生した熱分解ガス）を燃焼し無害化処理する手段であり、燃焼室３１内に導入された被処理ガスを燃焼（混合燃焼）するための燃焼バーナー３２を備える。この燃焼バーナー３２による燃焼は、前記熱分解ガス，可燃性成分が十分発生している場合、その発生量に応じて燃焼バーナー３２の燃料の供給を規制することにより適宜制限される。なお、前記の各被処理ガスには、例えば系外から燃焼補助のための空気が適宜導入されるものとする。

符号４は、ガス燃焼炉３にて燃焼処理されたガス（例えば、８５０℃程度のガス）を冷却処理するための熱交換器を示すものであり、例えば空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式のものが用いられる。この熱交換器４により、被冷却ガスを例えば１５０〜２００℃程度までに冷却処理するが、前記被冷却ガスには新鮮な空気が適宜供給され、そのガス温度が適切に調整される。なお、前記のガス燃焼炉３にて燃焼処理された被冷却ガスは、必要に応じて（例えば、被冷却ガスが予想以上に高温である場合には）熱交換器４の前段にて冷却しても良い。

そして、冷却されたガスは、バグフィルタ４１に供した後、ブロア４２によって煙突４３から屋外に開放している。なお、本実施形態においては、熱交換器４にて加熱された空気は、熱風炉２４での熱風ガスの生成や加熱ジャケット１２，２２に供される熱風ガスとして利用されている。また、熱交換器４で冷却されたガスは、必要に応じて（例えば、冷却されたガスが予想以上に高温である場合には）バグフィルタ４１の前段にて冷却しても良い。

図２は、図１の加工システムにおける間接加熱炉（乾燥炉１，炭化炉２），有機性含水物質の導入方法の一例を示す概略説明図である。なお、図１に示すものと同様なものには同一符号等を用いて、その詳細な説明を省略する。

図２において、符号６１は、回転炉１１，２１の内周側に対して立設するように複数枚設けられた送り羽根を示すものであり、それぞれ回転炉１１，２１の回転に伴って該回転炉１１，２１内に導入された原料を撹拌しながら移送するためのものである。また、符号６２は、それぞれ回転炉１１，２１とダクト１０，２３，連絡ダクト２０とを気密に、かつ回転炉１１，２１を回転自在に接続するためのシール部材を示すものである。

符号６３は被加工物が投入されるホッパーを示すものである。その投入された被加工物は、切断手段６４にて切断（例えば、図３に示すように切断）した後、搬送手段（例えば、フラットコンベア等）６５で移送され投入シュート６６，ダクト１０を介して乾燥炉１内に導入される。図２に示した構成においては、ホッパー６３，切断手段６４，搬送手段６５がそれぞれ乾燥炉１よりも上位側に位置し、投入シュート６６に移送された被加工物は重力によって乾燥炉１内に導入される。

図３Ａ（概略図），Ｂ（回転刃の正面図）は、図２の切断手段６４の一例を示す概略説明図である。なお、図２に示すものと同様なものには同一符号等を用いて、その詳細な説明を省略する。図３において、符号７１はホッパー６３に投入された被加工物を搬送手段６５へ誘導するための経路（以下、誘導経路と称する）を示すものである。この誘導経路７１の一部には、該誘導経路７１の誘導方向に対して略垂直にスリット（後述の回転刃の一部（例えば、先端部）が通過できる形状のスリット）７１ａが形成される。

符号７２は切断手段６４の駆動源（モータ等）を示すものであり、その駆動源７２には回転軸７２ａが備えられる。符号７３は、前記回転軸７２ａの軸方向に対して垂直に延設された回転刃（図３中では２枚の回転刃）を示すものであり、その回転刃７３の一部（図３中では先端部）が前記回転軸７２ａの回動に伴ってスリット７１ａを断続的に通過（すなわち、誘導経路７１の誘導方向に対して略垂直に横断するように通過）するように構成されたものである。

図３に示したような構成において回転軸７１を一定の速度で回動すると、回転刃７２が一定時間毎に誘導経路７１を横断するようにスリット７１ａを通過し、例えば比較的形状の大きい被加工物が誘導経路７１のスリット７１ａを通過する際には、回転刃７２によって複数箇所が断続的に切断される。また、比較的形状の小さい被加工物の場合には、前記の比較的形状の大きい被加工物の場合よりも少ない箇所が断続的に切断、または切断されずにスリット７１ａを通過する。

すなわち、たとえホッパー６３に投入される被加工物の形状がそれぞれ異なる場合においても、その被加工物の大きさ等の形状を略均一化することができ、それら被加工物を乾燥炉に導入することが容易になると共に、略均一に間接加熱加工することが容易となる。また、前記のように断続的に行われる各切断の間隔の時間が短いほど、その切断された被加工物は厚さが薄くなり熱伝導率が大きくなる。

なお、被加工物中に水分が含まれ、その水分の一部が切断時にスリット７１ａから発生してしまう場合には、その発生した水分を例えば投入シュート６６に誘導し、重力により乾燥炉１内に誘導して蒸発させても良い。

図４は、図１の加工システムにおける間接加熱炉（乾燥炉１，炭化炉２），有機性含水物質の導入方法の他の例を示す概略説明図である。なお、図２，図３に示すものと同様なものには同一符号等を用いて、その詳細な説明を省略する。

図４においては、ホッパー（例えば、図３のように誘導経路７１を備えたホッパー）６３，切断手段（例えば、図３のように駆動源７２，回転軸７２ａ，回転刃７３を備えた切断手段）６４，搬送手段６５がそれぞれ乾燥炉１よりも下位側に位置する。

符号８１は切断手段６４で切断された被加工物を貯留するための槽（以下、貯留槽と称する）を示すものであり、この貯留槽８１に貯留された被加工物は搬送手段（例えば、フラットコンベア等）８２を介して投入シュート６６に移送され、重力によって乾燥炉１内に導入される。

なお、被加工物中に水分が含まれ、その水分の一部が切断時にスリット７１ａから発生してしまう場合には、その発生した水分を例えば貯留槽８１に誘導し、水分吸収剤によって吸収（例えば、予め貯留槽８１内に水分吸収剤を充填して吸収）してから搬送手段８２，投入シュート６６を介して重力により乾燥炉１内に誘導して処理しても良い。前記の水分吸収剤には、熱分解加工施設５０で得られた炭化物等を適用することが可能である。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、切断手段においては、被加工物を間接加熱炉の前段にて該被加工物を断続的に切断することが可能な構成であれば、種々の形態のものを適用しても良い。

また、乾燥炉，炭化炉の各加工温度やガス燃焼炉，熱交換器等の各処理温度は、例えば被加工物である原料の種類や量に応じて種々変更することができる。

本実施の形態における有機性含水物質の加工システムの一例を示す概略説明図。 本実施の形態における加工システムの間接加熱炉，有機性含水物質の導入方法の一例を示す概略説明図。 本実施の形態における切断手段の一例を示す概略説明図。 本実施の形態における加工システムの間接加熱炉，有機性含水物質の導入方法の他の例を示す概略説明図。

符号の説明

１…乾燥炉
２…炭化炉
６３…ホッパー
６４…切断装置
６５，８２…搬送手段
７１…誘導経路
７２…駆動源
７２ａ…回転軸
７３…回転刃
８１…貯留槽

Claims (5)

1. 有機性含水物質を断続的に切断することが可能な手段と、その切断された有機性含水物質を間接加熱加工することが可能な間接加熱炉と、を備えたことを特徴とする有機性含水物質の加工システム。
2. 有機性含水物質を間接加熱加工することにより、乾燥，炭化のうち少なくとも何れか一方を行い間接加熱加工物を得る方法であって、
   前記の間接加熱加工する前に有機性含水物質を断続的に切断することを特徴とする有機性含水物質の加工方法。
3. 前記の切断の際に発生する水分を水分吸収材により吸収した後、その水分吸収剤を間接加熱加工することを特徴とする請求項２記載の有機性含水物質の加工方法。
4. 前記の水分吸収剤は、前記の間接加熱加工により得た間接加熱加工物であることを特徴とする請求項２または３記載の有機性含水物質の加工方法。
5. 前記の有機性含水物質は、野菜，果実，肉類，魚類，海藻類のうち、何れか一つまたは二つ以上であることを特徴とする請求項２乃至４記載の有機性含水物質の加工方法。

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