JP2006045003A

JP2006045003A - 生茶葉炭及びその製造方法

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Publication number: JP2006045003A
Application number: JP2004229138A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Uemura; 雅彦植村; Masaharu Itatsu; 雅春板津
Original assignee: LE VERT KK
Current assignee: LE VERT KK
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】お茶の木を葉刈りした時に出る生茶葉類を原料として用い、水をまろやかにする等の有用な作用を有する生茶葉炭を安価に提供する。
【解決手段】加熱室１内に配置した炭化室２に日本茶の生茶葉類を入れ、燃焼室３から高温の燃焼ガスを加熱室１に導入して、酸素を絶った状態の炭化室２内を６５０〜８００℃に加熱して生茶葉類を炭化する。得られる生茶葉炭は、炭化物の微細気孔にタール分が残留しておらず、１３０ｍ^２／ｇ以上の平均比表面積を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、お茶の木の葉刈りにより出た葉や茎などの生茶葉類を炭化した生茶葉炭、及びその製造方法に関するものである。

従来から、炭の製造方法を利用して、木材や竹、各種ペーパー類などの廃棄物を炭化処理することが行われている。例えば、特開平２００１−３１６６７５公報には、燃焼室と炭化室を設けた炭化装置において、建築廃材などを炭化室に入れ、燃焼室をバーナで加熱することにより、炭化室内を約４００℃に加熱して、有機物を炭化処理する方法が記載されている。

しかし、このような従来の炭化装置及び炭化方法は、廃棄物の処理を主な目的としていいるため、経済性を考慮して一般的に４００℃程度の温度で、高くても５００℃程度の温度で炭化処理が行われていた。また、得られる炭化物はタール分の残留が多く、純粋な炭素構造を有するものではないため、特にペーパー類の炭化物などはほとんど有効な使い道がなかった。

一方、従来から知られている炭は、一般に燃料として使用されている。その中でも備長炭に代表される白炭は、１０００℃を超えるような高温で炭化されているため、非常に硬く、タール分の残留がなく、比表面積が大きいなどの特長を有している。そのため最近では、白炭の用途として、室内や冷蔵庫の脱臭などが広まりつつある。しかし、白炭は生産量が少なく、非常に高価であるという欠点があった。

特開平２００１−３１６６７５公報

本発明は、このような従来の事情に鑑み、お茶の木が新しい葉をつけるための前処理として、３月と７月頃に葉刈りする際に出た生茶葉・枝などを原料として、水をまろやかにする等の有用な作用を有する生茶葉炭を安価に提供することを目的とする。

本発明が提供する生茶葉炭は、お茶の木の葉刈りにより出た生茶葉類が酸素を絶った状態において６５０〜８００℃で炭化されたものであり、１３０ｍ^２／ｇ以上の平均比表面積を有することを特徴とする。この生茶葉炭は、炭化物の微細気孔にタール分が残留しておらず、水をまろやかにする等の優れた効果を有している。

また、本発明が提供する生茶葉炭の製造方法は、加熱室内に配置した炭化室にお茶の木の葉刈りにより出た生茶葉類を入れ、燃焼室から高温の燃焼ガスを加熱室に導入して、酸素を絶った状態の炭化室内を６５０〜８００℃に加熱して生茶葉類を炭化することを特徴とするものである。

本発明によれば、お茶の木の生茶葉類を原料として用い、有用な生茶葉炭を安価に提供することができる。特に、従来は廃棄物として処理されていた葉刈りした生茶葉や枝を原料として再利用できるので、資源の再利用、環境汚染の防止の点においても有利である。また、本発明の生茶葉炭は、日本茶を入れる際に茶葉に混ぜて用いることにより、まろやかな茶を入れることができる。また、この生茶葉炭を水に浸漬すれば、豊富なミネラルが溶け出して、まろやかな水を得ることができる。

本発明で原料として用いる生茶葉類とは、お茶の木が新しい葉をつけるための前処理として、３月と７月頃に葉刈りする際に出る生茶葉・枝などであり、従来は廃棄物として費用をかけて処理されていたものである。本発明では、これらの生茶葉類を再利用し、水をまろやかにする等の有用な作用を有する生茶葉炭を製造することができ、環境汚染の防止の点でも有利である。尚、従来は生茶葉・枝を原料として、有用な炭を製造することは行なわれていなかった。

前述したように、燃焼室と炭化室を設けた従来の炭化装置では、燃焼室をバーナで加熱することにより炭化室内を４００℃程度に、最高でも５００℃程度に加熱して炭化していた。そのため、得られる炭化物はタール分の残留が多く、比表面積は小さく、例えば吸着能が高いといわれる竹炭でも３〜８ｍ^３／ｇ程度（ＢＥＴ法で測定）であった。そのため、吸着性能が低いなど特性的に劣るものであったため、ほとんど再利用されることがなかった。

これに対して本発明においては、原料となる生茶葉類を、後述するような炭化装置を用い、酸素を絶った状態において、従来よりも高温の６５０〜８００℃で炭化する。このように高い温度で炭化することによって、得られる生茶葉炭は多くの微細気孔を有するうえに、その微細気孔を含め全体にタール分が残留せず、純粋な炭素構造を有することとなる。また、電気抵抗値が５０Ω以下と低い高電導炭となり、マイナスイオンを放出する効果も期待できる。

また、本発明による生茶葉炭は、ＢＥＴ法により測定した平均比表面積が１３０ｍ^２／ｇ以上、好ましくは１５０〜４００ｍ^２／ｇと極めて高い値を示し、優れた吸着性能を発揮することができる。この優れた吸着性能を利用して、本発明の生茶葉炭は、水中や空気中の不純物や有害物、例えば塩素、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、アンモニアなどの吸着除去、室内や車内の脱臭・浄化などに用いることができる。

また、本発明の生茶葉炭は、日本茶の茶葉に本来含まれているカリウム、マグネシウム、カルシウム、リンなどをそのまま含んでいるため、この生茶葉炭を水や湯に浸すことによって、これらの成分が溶け出して水や湯をまろやかにする効果がある。従って、茶を入れる際に、本発明の生茶葉炭を日本茶の生茶葉に混ぜて用いることにより、まろやかな茶を入れることができる。

次に、本発明による生茶葉炭の製造方法を説明する。炭化装置としては、特に限定されるものではないが、内部に加熱室を配置した炭化室と、炭化室内に高温の燃焼ガスを供給するための燃焼室とを備えた炭化装置を用いることが好ましい。炭化装置の炭化室に原料である生茶葉類を入れ、炭化室内に燃焼室から高温の燃焼ガスを導入して、酸素を絶った状態の炭化室内を６５０〜８００℃に加熱することにより生茶葉類を炭化する。

炭化温度を６５０〜８００℃とする理由は、６５０℃未満では、得られる炭化物にタール分が残留して、純粋な炭素構造が得られず、従って平均比表面積も１３０ｍ^２／ｇ未満と低くなるからである。また、８００℃の炭化温度でほぼ十分な炭化が進行し、満足すべき特性が得られるうえ、８００℃を超える高温にすることはコストの上昇を招き経済的に不利である。

［実施例１］
本発明に用いる好ましい炭化装置の一具体例を、図１〜２を用いて説明する。この炭化装置は、基本的には、取出口１ａを開閉する開閉蓋１ｂを備えた加熱室１と、加熱室１内に配置された炭化室２と、加熱室１の上方に配置され且つ加熱室１と耐熱区画壁５で区画された燃焼室３とで構成されている。また、耐熱区画壁５の中央部には、加熱室１と燃焼室３を連絡する連通口５ａが設けてある。尚、加熱室１は支持台４上に固定され、加熱室１と燃焼室３の内側面は耐熱性の炉材で構成されている。

加熱室１内に配置された炭化室２は、有底箱状の炭化室本体２ａと、炭化室本体２ａの上部開口を閉鎖するように耐熱区画壁５に懸架固定された蓋板２ｂとで構成されている。この炭化室本体２ａの一側面には水平方向に回転支軸６が固定してあり、図１に鎖線で示したように炭化室本体２ａを傾斜させ又は水平に保持して、蓋板２ｂとの間を開閉できるようになっている。尚、炭化室本体２ａ及び蓋板２ｂは、窒化珪素などのセラミックス又はステンレス鋼などの金属材料で形成されている。また、炭化室本体２ａの上部開口端部の外周面には、セラミックウールよりなる密封材７が取付けてあり、蓋板２ｂで炭化室本体２ａを閉鎖したとき乾留ガスの漏れや空気の侵入を防止するようになっている。

燃焼室３の外壁には燃焼バーナ８が設置され、高温の燃焼ガスを燃焼室２内に供給するようになっている。また、支持台４にはエア供給ブロア９が設置してあり、耐熱区画壁５を貫通したエア導入管１０を通して、燃焼用の空気を燃焼室３内に供給するようになっている。このエア導入管１０の内側には、下端が炭化室２内に及び上端が燃焼室３内にそれぞれ開口したガス導入管１１が同軸的に配置されていて、ガス導入管１１がエア導入管１０の一部を貫通している部分では両者の間が気密に封止されている。

また、加熱室１の底部には第１排気口１２が設けてあり、図２に示すように、この第１排気口１２に接続して装置外側を上方へ延びる第１排気筒１３が立設されている。一方、燃焼室３の頂部には第２排気口１４が設けてあり、この第２排気口１４と第１排気筒１３の中間部とを接続するように、第２排気筒１５が設けてある。第１排気筒１３と第２排気筒１５の接続部分には、図２に示すように、その内部に切替ダンパ１６が回動可能に支持されている。そして、この切替ダンパ１６を水平方向又は垂直方向に位置せしめることにより、燃焼室３内又は加熱室１内と外気とをそれぞれ連通させ、燃焼室３及び加熱室１内の温度を調整することができるようになっている。

次に、上記炭化装置を用いて、生茶葉炭を製造する方法を具体的に説明する。まず、図１に鎖線で示すように、回転支軸６を反時計方向に回動させることにより、炭化室本体２ａの開口部が加熱室１の取出口１ａの方向に向くように、炭化室本体２ａを傾斜させる。炭化室本体２ａに生茶葉類を入れ、回転支軸６を時計方向に回動させることにより炭化室本体２ａを移動させ、その開口部を蓋板２ｂに押し当てると共に密封材７を蓋板２ｂの下面に密着させた後、開閉蓋１ｂにより加熱室１の取出口１ａを閉鎖する。

続いて、エア供給ブロア９からエア導入管１０を通して空気を供給しながら、燃焼室３内において燃焼バーナ８で燃料を燃焼させる。第１排気筒１３と第２排気筒１５の接続部に設けた切替ダンパ１６は、定常状態では図２に実線で示すように第２排気筒１５を閉鎖しているので、燃焼炉３内の燃焼ガスは連通口５ａを通して下方の加熱室１内に供給される。供給された燃焼ガスは加熱室１内を加熱し、加熱室１の底部の第１排気口１２から第１排気筒１３を通って排気される。

この加熱室１の加熱に伴って炭化室２内が６５０〜８００℃に加熱され、酸素を絶った状態の炭化室２内の生茶葉類から水分が蒸発し、炭化されて生茶葉炭が得られる。同時に生茶葉類の炭化処理により熱分解ガスが発生するが、この熱分解ガスは可燃性であるから、補助燃料として炭化室２からガス導入管１１を通して上方の燃焼室３に導かれ、エア供給ブロア９から供給された空気中の酸素と反応して燃焼される。

尚、切替ダンパ１６は加熱室１や燃焼室３の温度調整にも使用する。即ち、加熱室１や燃焼室３の温度が過度に上昇した場合には、温度センサが検知した温度に基づいて、切替ダンパ１６を図２に鎖線で示すように水平方向に移動させて第１排気筒１５を閉鎖し、燃焼室３内の燃焼ガスの一部を第２排気口１４から第２排気筒１５を通して放出させる。また、加熱室１や燃焼室３の温度が過度に低下した場合には、切替ダンパ１６を垂直方向に移動させ、第２排気筒１５を閉鎖する。このように切替ダンパ１６の移動により、加熱室１及び燃焼室３の温度の上昇又は低下を抑制し、炭化室２内の温度を所定範囲内で一定に保持することができる。

炭化処理が終了すると、燃焼バーナ８及びエア供給ブロア９を止め、加熱室１及び燃焼室３の温度をおおよそ５０℃まで低下させた後、開閉蓋１ｂを開いて取出口１ａを開放する。次いで、回転支軸６を回動させて炭化室本体２ａを傾斜させ、開いた開閉蓋２ｂとの間から炭化室２内の生茶葉炭を回収する。

上記した図１〜２に示す炭化装置を用い、原料の生茶葉類を使用して、炭化温度７５０℃で実際に生茶葉炭を製造した。得られた生茶葉炭をＳＥＭ観察したところ、微細気孔を含め全体にタール分が残留せず、純粋な炭素構造を有することが分った。この生茶葉炭について、測定日本ベル（株）製のＢＥＬＳＯＲＰ１８を使用して、ＢＥＴ法により吸着温度７７Ｋで比表面積を測定した結果、その平均比表面積は２１２ｍ^２／ｇであった。

得られた生茶葉炭３ｇを、水道水（東京都多摩市）１リットルに入れ、３０分、６０分、１２０分、及び１８０分経過後に、５０ミリリットルを採取して、吸光光度法により水道水中の残留塩素量を測定した。尚、試験前の水道水の残留塩素量は０.５７ｍｌ／ｌであった。得られた結果を、下記表１に示した。

比較のために、上記した生茶葉炭の代りに、同じ炭化装置を用いて製造した低電導竹炭（炭化温度４００℃）、及び市販の備長炭について、上記と同様の試験を実施した結果を表１に併せて示した。得られた表１の結果から分るように、本発明による生茶葉炭は、無電導竹炭や備長炭に比べて、水道水中の残留塩素の吸着除去効果が優れている。

また、上記試験で生茶葉炭を１２０分間浸漬した水道水について、水に含まれるナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、リンを測定すると共に、その水のｐＨ並びに硬度を測定して、その結果を下記表２に示した。比較のために、上記低電導竹炭及び市販の備長炭を１２０分間浸漬した水道水、及び市販されている日本製天然水（サントリー（株）製、南アルプスの天然水）についても、上記各成分を測定した結果を表２に併せて示した。

上記の結果から分るように、本発明の生茶葉炭を浸漬した水道水は、低電導竹炭や備長炭を浸漬した水道水に比べ、特にカリウム並びにリンの含有量が多く、その量は市販の日本製天然水に比べても優れていた。また、生茶葉炭を浸漬した水道水は、ｐＨが７.５程度と中性であり、硬度も比較的高いことが分った。

本発明の実施に用いる炭化装置の一具体例を示す断面図である。図１の炭化装置を一部切り欠いて示した正面図である。

符号の説明

１加熱室
２炭化室
２ａ炭化室本体
２ｂ蓋板
３燃焼室
５耐熱区画壁
５ａ連通口
６回転支軸
８燃焼バーナ
９エア供給ブロア
１０エア導入管
１１ガス導入管
１２第１排気口
１３第１排気筒
１４第２排気口
１５第２排気筒
１６切替ダンパ

Claims

お茶の木の葉刈りにより出た生茶葉類が酸素を絶った状態において６５０〜８００℃で炭化されたものであり、１３０ｍ^２／ｇ以上の平均比表面積を有することを特徴とする生茶葉炭。
炭化物の微細気孔にタール分が残留していないことを特徴とする、請求項１に記載の生茶葉炭。
水に浸漬することにより豊富なミネラルが溶出し、まろやかな水が得られることを特徴とする、請求項１又は２に記載の生茶葉炭。
加熱室内に配置した炭化室にお茶の木の葉刈りにより出た生茶葉類を入れ、燃焼室から高温の燃焼ガスを加熱室に導入して、酸素を絶った状態の炭化室内を６５０〜８００℃に加熱して生茶葉類を炭化することを特徴とする生茶葉炭の製造方法。