JP2008020172A

JP2008020172A - 紐状造形乾燥装置

Info

Publication number: JP2008020172A
Application number: JP2006216233A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sasayama; 猛笹山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】汚泥の処理において乾燥をローコストで行い、リサイクル作業を容易にし、または産廃業者に依頼する場合には経費の節減を図る。
【解決手段】乾燥材料を造形圧縮ローラー３，４の回転により紐状に成形してメッシュベルト１１上に落下させ、井桁状をを形成することで通風ファンの通気を受けて乾燥する際に内部の水分移動を容易にすると共に、通気をも容易にするものである。さらに乾燥ラインにおいて、乾燥が平衡含水率付近に進んだ時点で、必要に応じてマイクロ波をあてて滅菌を行う。
【選択図】図４

Description

この発明は食品加工などにおいて発生する有機性廃棄物などの乾燥に関するものである。

一般にこの種の有機性汚泥などの廃棄処理は、その含水率を８５％以下に脱水処理し、これを所定の産業廃棄物処処理業者に依頼している。しかし産廃処理においても限界があり、永久的な視野にたって他の方法が望まれている。有機性廃棄物の原料は大地によって育てられたもので、その大地に戻すことが自然の流れであって、最も望ましい処理であると思われる。従って一部で行われている堆肥化は望ましい処理であるが、その多くは不要に発生する廃棄処理に追われ、正しい処理されず敬遠される向が多い。この大きな原因は保管、運搬，取り扱いにおいて重量，体積とも大きく、保管するにも，運搬するにも，コストと手間を要するためと思われる。これらの発生廃棄物は発生元において可能な限り脱水しているが、せいぜい含水率８０％、最小６０％程度で、脱水したといえ残った汚泥量は大きな量となってその処理に困惑している。

近時グリーン農業の立場から有機物施用による『土つくり』をすすめ、化学肥料、化学合成農薬の使用を必要最小限に止めるなど、農業の自然循環機能を増進させる運動が高まりをみせている。特に食品加工における汚泥の中には飼料や肥料としてリサイクルによって利用される可能なものも少なくない。しかし現状では含水率の高いため堆積，重量とも大きく、この要望に応えることが出来ない状態にある。

この発明はこうした問題を解決するもので、まず体積，重量を減じ、運搬，取り扱いを容易にするものである。しかし汚泥などを圧搾する以上に含水率を減少させるには、乾燥する以外に容易な方法はない。しかしこの乾燥には大きな熱エネルギーが必要になる。このため現在ではコストの点において、それより有利な産廃処理業者に依頼する結果になっている。今後、望ましい処理を進めるには、乾燥に要するコストを安価に、作業も容易に出来るよう研究することが重要な課題である。この解決なくして今後永年に亘って汚泥などの処理を続けることは困難と思われる。近時熱エネルギーの省力化を図った汚泥の乾燥方法が試みられている。太陽光乾燥［特開２００２−１４７９５３乾燥装置］、［特開平７−３０８６９８汚泥乾燥装置］、廃熱回収［特表２００４ペースト状材料乾燥装置］などである。しかしこれらはいずれも温度の高い熱エネルギーによって乾燥を進めようとするものである。有効エネルギーの考えでは高い温度によって乾燥を進めるよりも、低い温度による方法が有利なので、今後の望ましい乾燥処理を進めるには高い温度の乾燥に頼らず低い温度も視野に入れて乾燥に要する熱エネルギーを如何に軽減すべきかを研究する必要がある。

発明が解決しようとする手段

一般に行はれている乾燥は、材料に熱風を当て，材料内部の水分を蒸発させ、その分圧で水分を表面に移動させ熱風によって放散させている。このように熱風によって材料の蒸発分力を高めるための方法では、熱風をつくる効率，材料が熱風をとらえる効率，これを材料内部に伝達する効率，さらには発生した水分を外部に発散させる効率などが重なり、極めて効率の悪い方法である。特にゲル状澱粉は極めて熱伝導率が低く、かなり高温の熱風を当てても内部は蒸発に至らない。しかし現在では他に有効な乾燥方法が無く、もっぱらこの高温熱風による法が採られている。

既に述べたように乾燥を行うには材料内部の水分を蒸発させ、外部に発散させるようにしているので、乾燥をより速く進め、作業時間の短縮，乾燥装置の小型化を図るには、熱風温度を高め蒸発を盛んにするようにしている。しかしこの乾燥を速く進めるのに温度を高める以外に方法はないかについて考えると、前述のように乾燥を阻止する要因として材料内の水分移動の抵抗があり、これを乗り越えるためにも高温の熱エネルギーを消費している。従ってこの抵抗を除くことも、温度を高めるのと同様に乾燥を速く進めることになるのではないか。この事は従来においても着目し、材料の内部からの水分移動抵抗となる距離を短くするため、厚さを薄くし、或いは小さなペレット（玉状）するなどの方法が採られていた。しかしこのために乾燥装置が複雑となり大型化する等の多くの問題がありあまり薄くすることも、小さくすることも出来なかった。また表面からの発散を高めるため表面積を大きくすることも有効なので、ペレット状にする方法は今も多く採られている。しかしこうした何れの方法も、これを多数重ねると通気が不十分になり発散が出来ず、結局従来は高い温度の熱風を利用する方法が採られていた。この場合、もし温度を高める方法に頼らず水分移動を容易にする方法があれば、燃料に要するコストは著しく安価になるのではないか。この発明はこの点に着目し、小型の乾燥装置においても、材料内の水分移動を容易にし、表面積を広く通風を容易にすることによって、低い温度においても水分を十分発散させる方法を発見した。

水分移動の抵抗を軽減するこの発明を具体的に述べると、乾燥材料を極く細い紐状（２〜４ミリ）に造形することである。これにより僅かな蒸発分圧においても多量の水分の移動か可能になり、あえて高温にする必要がない。これは従来も考えられたペレット状にするに等しい方法である。しかし紐状乾燥材料にすることによって、その架橋性能が作用し、堆積において井桁状に積み重ねることが出来るので乾燥材料を何段にも積み重ねても通気を閉鎖することがない。従って小さな乾燥装置によって多量の乾燥材料を乾燥することが可能になった。更に乾燥が進むに従って堆積が痩せ通気性が益々高まり、大量の処理に小型の乾燥装置によっても達成することが出来る。さらにこれにより材料の体積当たりの表面積も増加するので、水分発散が盛んに行われるようになる。従来のペレット状による各種乾燥方式ではダストの飛散、バッグフイルター保守、再凝縮による圧蜜、投入口に堆積、残留堆積、通風路に付着堆積、メッシュの目詰まり、脱落、不均一の展載、乾燥むらなど多くの問題点があったが、この微重力落下による紐状造形の定型積載の移動方式ではこれらを解決している。

発明の効果

（低温で乾燥が出来る）この発明による乾燥特性曲線は［図８］のようになった。これによれば低温においても時間がかかるものの十分乾燥が進むことが伺える。また４０℃から７０℃に温度を高めことによって４分乾燥が速く終了するに過ぎない。しかし２０℃から３０℃に高めることによって３６分乾燥をはやく進めることが伺える。つまりこの乾燥方法は低温においても効率の高いことを示している。この発明によれば工場内の種々の放熱エネルギーの回収利用、自然界の気温の熱エネルギーなどの低温の熱エネルギーも回収し乾燥材料の乾燥を進めることが可能になる。

（大気で乾燥できる）本発明を熱風乾燥方式のバンド（ベルト）型に適用し、若干の対策はいるものの自然大気の熱エネルギーを利用して乾燥することが出来る。次にこの概要を述べる。この装置の最も肝要な部分は紐状乾燥材料の造形部であるが、ここは強固なローラーの圧力により成形する単純な構造であり、かつ供給される材料が紐状乾燥材料の堆積として常に一定量が供給されるので、自動化ができる。そこで大気温度を検出しメッシュバンドの速度を制御し、高い温度では迅速に回収し、低い温度ではゆっくり回収するように進め、乾燥終点において含水率を検出し常に平衡含水率になるよう補正する。この乾燥ラインを生産ラインに直結するには乾燥材料のホッパー設置などやや複雑となり、また処理時間に多くを費やすが、これらを容認されるのであれば、この装置は基本的に燃料を使用しないので、極めて省エネルギーの乾燥装置となり、この発明の課題であるローコストの乾燥処理に対応できるものにる。

（土壌造成に役立つ）この乾燥装置による製品は、供給乾燥材料（含水率８５％）の体積，重量とも約５分の一程度に減少する。このため輸送、取り扱、保管等がきわめて容易なり、乾燥製品は広範な地域に亘って利用が容易荷なる。特に農作物加工によって生ずる汚泥は主に植物粒で、土壌生成の元祖であり、この装置の乾燥によれば温度を高めないので炭化は生ぜず、よき土壌造成材となり、地上に眠る火山灰地や砂漠地帯の土壌造成に輸送し利用すれば、やがて緑り豊かな土地の造成に大きな役割を果たすことになる。

（飼料に適している）この乾燥装置による製品は炭化が生ぜず、また食品加工工場では食品安全のため雑物の混入に万全の配慮が払われて安全ある。この乾燥装置によれば低温乾燥のため植物の栄養をそのまま保有していて、乾燥が十分行われているので悪臭が消え、飼料構成一部として利用すれば大きな栄養を含んだ飼料になる。
（産廃業者は安く引き取る）処理後の運搬先に窮した場合でも、これを業者に委託すれば体積，重量とも５分の一と小さくなり運搬、取り扱い、処理とも、容易になるので経費は著しく安価になる。

最良の形態を本発明の実施例により概要を説明する。この実施例は発明を熱風乾燥のバンド通気方式に適用したものである、まず概略を［図６］により説明する。ペースト状の乾燥材料（２）を材料供給口（１３）に投入する。これを造形部で横、縦の紐状の乾燥材料に造形し、その下部を移動するメッシュベルト（１１）上に横，縦を交互に着床させる。ここでは６段に重ねるので６本の紐状乾燥材料が、次々と交互に重なり紐状乾燥材料堆積図［図５］のように通気容易な堆積が形成される。この作動はローラーと、メッシュベルトの同期が必要で、一台の電動機により駆動し、それぞれ必要な速度に変速しなければならない。

これを乗せたメッシュベルト（１１）はＡ型小フアン（１５）からの温風を、風向案内板（２２）によって均一に下方から受けながら進行する。ここでは乾燥材料の比重が高いので強風を受けても浮上することは無く端部に至る。また風向案内板（２２）はその下方の湿度の高い温風を乾燥材料に当てないよう排出の役目も果たす。ここではバイブレーター（２５）の付いた裏返し案内板（１７）により摩擦抵抗の影響少なく、６段に堆積したまま裏返しになり、次の２段目のメッシュベルト（１２）に移る。この段階では紐状乾燥材料は脆いので折損する部分が生ずるが、粘性があり堆積を崩すことは無い。メッシュベルト（１２）は大フアン（２０）の通風を受けながらやや低速になり移動する。この段階では紐状乾燥材料は痩せ細り通気性が高まるが比重も減少し強風では浮上する恐れがある。３段目メッシュコンベア（１３）も同様に大フアン（２０）の通気内をさらに低速で移動し端部に至る。この過程に来ると乾燥も進み紐状材料は湾曲し、かつ硬化始めるので、棒状を粉立ちのないよう砕く粗砕機（１８）に落ち込む。体積、重量とも減少した乾燥材料は第４段のメッシュベルト（１４）に移り低速で移動する。ここからは堆積状態がやや緻密で比重は軽量となり、Ｂ型小ファン（１６）の通気の中を移動する。この移動は終点に設けられた湿度検出器（２６）により制御され、終点に来るとほぼ乾燥は平衡含水分率になっている。

前記の検出含水率よりさらに低い含水率を必要とする場合、或いは殺菌やウイルス抑制を必要とする場合に備えてマイクロ波オーブン（２１）内に移動する。オーブン内では必要に応じマイクロ波電力の照射を受け、乾燥を進め平衡含水率を減じるが、同時に温度がやや上昇するので低温の殺菌をも行う。この内部はスターラフアンによって均等な処理を行う。マイクロ波発信装置（２３）で消費される電力量は乾燥が均一にされ、紐状が粗砕され均一な材料になるので、高い効率の処理ができ、僅かな電力量で済む。またマイクロ波発生設備も小型で済む。連続生産のため出入り口にはマイクロ波トラップ（２４）を設けマイクロ波の電波漏れを防止している。こうして４段のメッシュベルト（１４）は最終の製品取り出し口（１９）に至る。

造形部は［図１］のように、メッシュベルト（１１）投入口上に６組のローラーを設け、それぞれのローラー間に材料供給口（１３）からペースト状に脱水された乾燥材料（２）を、材料均等配分スクリュウ（１）により均等に落下する。ローラーは縦溝つき（４）と、平ローラー（３）による縦紐状造形構成要素、また平ローラー（３’）（３”）により帯状を造形する構成要素が単位になる。まず（３’）（３”）で帯状を造形したローラー（３”）が、同じ電動機で駆動するメッシュベルト上にくると乾燥材料カッター（７）により横に切断し横紐状（９）を造形しメッシュベルト（１１）上に着床する。次に（４）の溝（１９）に圧入された縦紐状乾燥材料はメッシュベルト上まで来ると、浮き出し櫛（６）によりメッシュベルト（１１）上に着床する．この時メッシュベルト（１１）上には上流において既に横紐状乾燥材料（９）が着床しているので、横，縦に乾燥材料が堆積しその状態は［図４］のように井桁状を形成し、網状の乾燥材料になる。さらに下流においても同様に２組が配置され、メッシュベルト（１１）上には更に４段が加重して堆積し、井桁状を形成しこれが６段重になった網状を形成する。これは［図５］のような紐状乾燥材料となりメッシュベルト（１１）上に堆積され通風中を移動する。

前記は縦横の井桁状を形成させたものであるが、次に波型について述べる。前記の縦型ローラー１対を上流から６段並べ、それぞれ縦型の紐状乾燥材料を縦に延々と着床させるようにしておき、ローラー間隔毎にローラー郡を、横方向に左右にローラーを移動させてくねらすと、波型紐状乾燥材料が着床する。次のローラーは逆向きの波型が堆積するので、波型堆積図［図３］のような紐状乾燥材料が堆積する。この結果ほぼ前項の堆積と同じような井裄状が斜めに形成され通気性の優れた堆積になる。その他右斜め着床と、左斜め着床を交互に重ねるなどの方法でも井桁状が形成され通気性の良い堆積が出来るが、乾燥材料の処理量、切断の難易など考慮して選択する。

は〔図４〕のＺ−Ｚ断面の紐状乾燥材料造形部の断面図である。は〔図４〕の縦溝付ローラー（４）のＺ−Ｚの断面図である。２種類の縦型紐状乾燥材料（８）を左右に移動し堆積した図である。横縦一単位の紐状乾燥材料の堆積状態図である実施例乾燥装置正面図である実施例乾燥装置正面図Ｘ−Ｘ断面図である。紐状乾燥材料乾燥特性図である

符号説明

１材料均等配分スクリュウ
２乾燥材料
３３’３”平ローラー
４縦溝付ローラー
５帯状乾燥材料
６浮き出し櫛
７帯状乾燥材料カッター
８縦紐状乾燥材料
９横紐状乾燥材料
１０縦紐状造形ローラー溝
１１メッシュベルト
１２２段目メッシュベルト
１３３段目メッシュベルト
１４４段目メッシュベルト
１５小型Ａフアン
１６小型Ｂフアン
１７裏返し案内板
１８疎砕機
１９製品取り出し口
２０大型フアン
２１マイクロ波オーブン
２２風向整流板
２３マイクロ波発信装置
２４マイクロ波とラップ
２５バイブレーター
２６含水率検出器
２７メッシュベルト用ドラム

Claims

熱風乾燥のバンド通気方式の、乾燥材料投入口のメッシュベルト上に、造形圧縮ローラーを所要台数並べ、それぞれが乾燥材料を受け、それぞれの造形圧縮ローラーの回転により紐状の乾燥材料を成形し、ローラー駆動と同一の電動機によりメッシベルトを駆動しその上に次々に落下して交差し井桁状を形成し、通風ファンの通気をうけ乾燥することを特徴とする紐状造形乾燥機。
乾燥ラインにおいて乾燥が平衡含水率付近に進んだ時点で、必要に応じて乾燥材料にマイクロ波をあて乾燥を進め、滅菌を行うことを特徴とする請求項１の紐状造形乾燥機。