JP2006290716A - ゼラチン廃棄物由来の天然アミノ酸肥料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】医薬品および健康食品のソフトカプセル製造工程で排出されたゼラチン廃棄物を加水分解することにより天然アミノ酸肥料、天然アミノ酸入り液状複合肥料、天然アミノ酸入り化成肥料並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】
ゼラチン廃棄物に濃度５〜２５％のリン酸液を添加し、５０〜１２０℃で３０分〜２４０分間加熱しながら攪拌し、ゼラチン廃棄物をアミノ酸および／又はペプチドまでに加水分解することを特徴とする分解方法、このゼラチン分解液に水酸化カリウムおよび／又はアンモニアを添加し中和することにより天然アミノ酸肥料、このゼラチン分解液に化学肥料および／又は他の天然肥料を添加して混合することにより天然アミノ酸入り液状複合肥料又は化学的操作を加える又は造粒することにより天然アミノ酸入り化成肥料を製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は医薬品および健康食品の製造過程で排出されたゼラチン廃棄物を原料として、リン酸を用いて加水分解させてから、水酸化カリウムおよび／又はアンモニアで中和し、得た分解液を原料とする塩素および硫酸根を含まない天然アミノ酸肥料の製造方法である。

一般に植物の生育には水素、炭素、酸素、窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、イオウ、鉄、マンガン、ホウ素、銅、亜鉛、モリブデン、塩素の１６元素が必要とされる。このうち窒素はリン酸、カリウムともに植物の生育に大量に消耗されるため、外部から絶えず供給することが必要な元素で、肥料の３要素と言われる。

近年になって石油化学工業の進歩に伴い化学肥料の生産が飛躍的に増加し、値段の安さ、品質の安定性、保管、使用の便利さ等の長所があって、農家は主に化学肥料を使用する施肥が行われ、有機質肥料や有機質を含む肥料の使用量は減少してきた。しかしながら、このような化学肥料に偏った施肥は地力低下の原因になること、消費者が安全性を求め、有機栽培作物への要望が強いことから、最近有機質肥料または有機質入り肥料が注目されてきた。有機質肥料の有効成分は主に窒素分であり、その代表的なものとして古くから魚カス、肉カス、蹄角粉、皮革粉などの動物性有機質肥料、ナタネ油カス、大豆油カス、綿実油カスなどの植物性有機質肥料が知られている。近年には乾燥菌体、汚泥などの廃棄物系有機質肥料も注目されてきた。

有機質肥料に含まれている有機態窒素はそのままでは植物に吸収できないため、まずは微生物により分解され、無機化してからはじめて植物に吸収利用される形態となり、その肥料としての効果が現れることが古くから知られている。しかし、近年にアミノ酸は有機態窒素として直接植物に吸収利用されることができることが判明された。

アミノ酸肥料を得る方法としては、動植物性のタンパク質を加水分解する方法、化学合成又は発酵によりアミノ酸を製造する方法がある。その中、原料が入手しやすく、製造コストの低い動植物性のタンパク質を加水分解する方法は多用されている。その具体例は特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されている。

ゼラチンは人体に無害で容易に消化吸収される動物性蛋白質であるため、食品のほか、産業上に幅広く使用される一方、ゼラチン廃棄物が産業廃棄物としても多量に排出されている。ゼラチンはコラーゲンを主成分とする生体組織（皮膚、骨）から熱水等で抽出された平均分子量８０，０００以上の蛋白質であり、プロリン、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸など顕著な肥効を有するアミノ酸を多量に含む。これらのゼラチン廃棄物を肥料として利用する研究が行われており、その結果は特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載されている。

特許第２８０４９５０号公報 特開平６−４０７８６号公報 特開２０００−１７８０９１号公報 特開平８−９１９７６号公報 特開平８−２７７１８４号公報 特開平８−２７７１８５号公報 特開２００３−１２３８９号公報

医薬品および健康食品のソフトカプセル製造工程から排出されたゼラチン廃棄物はゼラチン以外に多量のグリセリン、水、色素、植物油を含んでいるため、吸湿性が高く、粘着性もあり、乾燥、粉砕が困難で、化学肥料との配合性が悪く、固形肥料として使用することも非常に困難である。また、ゼラチンを分解してアミノ酸を得るために塩酸又は硫酸を使用する通常の酸分解法では加えた塩酸又は硫酸がグリセリンの水酸基とエステル結合して、分解能力が著しく低下するため、高濃度の酸を使用しなければならない。しかし、高濃度の塩酸又は硫酸を使用する場合には、得た分解液に多量の塩素又は硫酸根を含み、植物に悪影響を与えるおそれがあるため、肥料としては好ましくない。また、蛋白質分解酵素を使用する場合には、ゼラチン廃棄物に含まれているグリセリンおよび植物油の影響でその分解活性が発揮できない。したがって、医薬品および健康食品のソフトカプセル製造過程から排出されたゼラチン廃棄物はほとんど産業廃棄物として焼却や埋め立てによって処分されている。

本発明の目的は、従来産業廃棄物として処分されたソフトカプセル製造工程から排出されたゼラチン廃棄物を加水分解することにより肥効の高い天然アミノ酸肥料を製造する方法を得るものである。

本発明者は、前記の事情に鑑み鋭意研究した結果、ゼラチン廃棄物の加水分解について種々の研究を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明はゼラチン廃棄物にリン酸を加えて加熱することにより、ゼラチンをアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチドまでに加水分解し、得た分解液を水酸化カリウムおよび／又はアンモニアで中和することにより、植物の生育に悪影響を与えるおそれのある塩素および硫酸根を含まない高濃度の天然アミノ酸液体肥料を提供するものである。また、本発明はゼラチン廃棄物をリン酸により加水分解して得た天然アミノ酸分解液に化学肥料又はその他の肥料を添加混合し、高濃度のアミノ酸入り液状複合肥料又は化成肥料の製造方法をも提供するものである。

本発明は、医薬品および健康食品のソフトカプセルの製造工程から排出されたゼラチン廃棄物は従来のように産業廃棄物として処分されるのではなく、非常に良質の天然アミノ酸肥料として再生させるものとして、廃棄処理に要する用地や費用、労力を省くだけではなく、農業生産的にも良質な天然有機質肥料を提供することができ、地球の環境保護には大変役立つものである。

本発明に原料として用いられるゼラチン廃棄物は医薬品および健康食品のソフトカプセルの製造工程から排出されたものである。その成分の一例として、ゼラチン約４０％のほか、グリセリン約１５〜２０％、水約４０％、色素や植物油約２％を含んでいる。

これらのゼラチン廃棄物にリン酸を加え、加熱しながら攪拌し、ゼラチンをアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチドまでに分解する。本発明において、実施するための最良の形態として、ゼラチン廃棄物の加水分解状況から、分解に使用されるリン酸液のリン酸濃度は５〜２５％が好ましく、１０〜２０％が特に好ましい。また、ゼラチン廃棄物とリン酸液の重量比は、ゼラチン廃棄物／リン酸液で０．２〜２が好ましく、０．５〜２が特に好ましい。また、分解温度は５０〜１２０℃が好ましく、８０〜１００℃が特に好ましい。分解時間は３０〜２４０分間が好ましく、６０〜１５０分間が特に好ましい。

上記の加水分解工程で得たゼラチン廃棄物の分解液は酸性を呈し、ｐＨ値は０．５〜３．２である。それを中和するために、水酸化カリウムおよび／又はアンモニアを使用する。肥料として最終的に中和したゼラチン廃棄物の分解液はｐＨ５〜８が好ましく、ｐＨ５．５〜７．０が特に好ましい。

ゼラチン廃棄物に含まれていた分解されていない植物油やその他の挟雑物はゼラチン廃棄物の分解液と相溶解しないため、分解液の上部に層となることから、その植物油やその他の挟雑物の層を分離除去することができる。分離除去方法は公知の技術を用いることができる。

このような加水分解条件で得たゼラチン廃棄物の分解液に含まれているアミノ酸および／又はペプチドの含有量は分解に使用したリン酸液の量により変動し、上記の分解条件では７〜２９％で、アミノ酸は含量の多い順にグリシン、プロリン、ヒドロキシプロリン、グルタミン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、セリン、リジン、ロイシン、バリンなどがあり、特にグリシン、プロリン、ヒドロキシプロリン、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸の含有量が高い。また、ゼラチン廃棄物の分解液中にこれらのアミノ酸および／又はペプチド由来の窒素含有量は０．８〜５．５％、水溶性リン酸の含有量は０．５〜７％、水溶性カリウムの含有量は０．５〜８％に達し、塩素および硫酸根を含まない非常に優れた肥効成分を有する良質な天然アミノ酸肥料として供用できる。

このようにして得られたゼラチン廃棄物の分解液は単独肥料として用いてもよく、他の肥効成分を添加混合した液状複合肥料および他の肥効成分を添加し化学的操作を加え又は造粒した化成肥料のいずれの形態で用いてもよい。

液状複合肥料として、本発明のゼラチン廃棄物の分解液をベースに尿素、硫安、硝安、塩安、リン安、塩化カリ、硫酸カリ、アンモニア水、微量元素成分その他一般に公知の化学肥料、廃糖蜜、アルコール発酵廃液、核酸発酵廃液、酵母抽出液その他有機質成分等を添加混合される液体肥料又はペースト肥料又は懸濁肥料を製造することができる。

化成肥料として、本発明のゼラチン廃棄物の分解液を濃縮し、尿素、硫安、硝安、塩安、リン安、塩化カリ、硫酸カリ、硫酸苦土、過リン酸石灰、石灰窒素、微量元素その他一般に公知の化学肥料を添加し、公知の化学的操作を加える又は造粒することにより固形の化成肥料を製造することができる。

つぎに本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中、部とあるのは重量部を意味する。

ゼラチン廃棄物２部に１５％リン酸液１部を加え、９０℃で２時間加熱しながら攪拌し、放冷後に５０％水酸化カリウム液０．３部を加え、ｐＨ６．２まで中和した。得られた分解液中にはアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチドは２６％を占め、アミノ態窒素量は４．４％、水溶性リン酸（Ｐ２Ｏ５として）量は３．３％、水溶性カリウム（Ｋ２Ｏとして）量は３．８％であった。また、この分解液に含まれるアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチド中の主要なアミノ酸の含有量は表１に示す。

このゼラチン廃棄物の分解液は天然アミノ酸液体肥料として、水で２００〜５００倍希釈してから植物に葉面散布又は水耕栽培の養液として使用することができる。この天然アミノ酸液体肥料に含まれているアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチド、リン酸、カリウムが植物の葉又は根に直接吸収され、優れた肥効を発揮する。

ゼラチン廃棄物２部に１５％リン酸液１部を加え、９０℃で２時間加熱しながら攪拌し、放冷後に２９％アンモニア水０．５部を加え、ｐＨ６．５まで中和した。得られた分解液中にはアミノ酸および／又は分子量の極めて小さいペプチドは２４．５％を占め、総窒素量７．７％（内アミノ態窒素量は４．３％）、水溶性リン酸（Ｐ２Ｏ５として）量３．１％の天然アミノ酸肥料を得ることができる。

ゼラチン廃棄物２部に１７．５％リン酸液１部を加え、８０℃で２時間加熱しながら攪拌し、ゼラチン廃棄物を分解させた。放冷後にこの分解液７００ｋｇに尿素７１ｋｇ、精製第一リン安３７ｋｇ、塩化カリウム２０ｋｇ、５０％水酸化カリウム液９５ｋｇ、水７７ｋｇを添加溶解することにより、ｐＨ６．７、窒素含有量７％（内アミノ態窒素３．５％）、水溶性リン酸５％、水溶性カリウム５％の成分が保証できる天然アミノ酸入り液体複合肥料を得ることができる。

ゼラチン廃棄物２部に１７．５％リン酸液１部を加え、８０℃で２時間加熱しながら攪拌し、ゼラチン廃棄物を分解させた。放冷後にこの分解液６００ｋｇに尿素７０ｋｇ、７５％精製リン酸６８ｋｇ、５０％水酸化カリウム液１４８ｋｇ、水１１４ｋｇを添加溶解することにより、ｐＨ６．７．窒素含有量６％（内アミノ態窒素３％）、水溶性リン酸６％、水溶性カリウム６％の成分量が保証できる天然アミノ酸入り液体複合肥料を得ることができる。

ゼラチン廃棄物２部に１５％リン酸液１部を加え、９０℃で２時間加熱しながら攪拌し、ゼラチン廃棄物を分解させる。この分解液７５０ｋｇを加熱又は真空蒸発法で５２０ｋｇまで濃縮し、尿素１８５ｋｇ、リン酸カリウム１９０ｋｇ、塩化カリウム１０２ｋｇを添加し、混合した後造粒し、加熱乾燥することにより、窒素含有量１４％（内アミノ態窒素４．５％）、水溶性リン酸１４％、水溶性カリウム１４％の成分量が保証できる天然アミノ酸入り化成肥料８５０ｋｇを得ることができる。

上記本発明実施例３、実施例４、実施例５で得た天然アミノ酸入り液状複合肥料又は天然アミノ酸入り化成肥料は通常の化学肥料と同じように使用してもよく、その特性を生かして使用してもよい。

Claims (4)

1. ゼラチン廃棄物をリン酸により加水分解し、得た分解液であって、アミノ酸および／又はペプチドからなる天然アミノ酸肥料。
2. 請求項１のゼラチン廃棄物の加水分解条件として添加したリン酸の濃度が５〜２５％、分解温度が５０〜１２０℃であって、得た分解液を水酸化カリウムおよび／又はアンモニアを用いて中和して得た、塩素および硫酸根を含まないアミノ酸および／又はペプチドからなるリン酸および／又はカリウムを含む天然アミノ酸肥料。
3. 請求項１又は請求項２のゼラチン廃棄物の分解液を主成分として、公知の化学肥料および／又は他の天然肥料を１種以上添加混合することにより得た天然アミノ酸入り液状複合肥料。
4. 請求項１又は請求項２のゼラチン廃棄物の分解液を主成分として、公知の化学肥料および／又は他の天然肥料を１種以上添加して化学的操作を加える又は造粒することにより得た天然アミノ酸入り化成肥料。