JP2008183564A

JP2008183564A - 高脱水ライムケーキの造粒方法

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Publication number: JP2008183564A
Application number: JP2008125416A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Kawamura; 泰彦河村; Tomohiko Shibata; 知彦柴田
Original assignee: Hokkaido Sugar Co Ltd
Current assignee: Hokkaido Sugar Co Ltd
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: JP4716525B2

Abstract

【課題】高脱水ライムケーキの造粒方法における整粒工程において安価な補助剤を使用して造粒粒子の成長抑制、整粒効果の向上、円形度の向上、高密度化といった効果とその後の乾燥に於いての固結防止効果を図り、且つ飛散性や包材への付着性を改善することを課題とする。
【解決手段】高脱水ライムケーキに、適量の水とセメント類又はマグネシウム系固化剤の１種又は２種以上を加えて造粒する造粒工程と、該造粒工程で得られた造粒品に補助剤として紙粉等の植物系セルロースの１種又は２種以上を加えて整粒する整粒工程からなる高脱水ライムケーキの造粒方法
【選択図】図１

Description

この発明は、製糖工場で大量に発生する高脱水ライムケーキの造粒方法の改良に関するものである。

従来製糖工場での砂糖製造工程において、ビートから抽出した糖液中の不純物を取り除くために、該糖液に石灰乳を加え、続いて炭酸ガスを吹き込む所謂炭酸飽充を行うことにより生成する炭酸カルシウムの凝集物に不純物を吸着させる方法が採用されており、この混液を濾過した残渣がライムケーキである。

一方、近年、ライムケーキの減量化を図るための最終手段として、濾過工程で専用のフィルタ−プレスを用いて含水率 27%〜33%まで脱水しており、これを従来の含水率 50%のものと区別するため高脱水ライムケーキと称している。

この高脱水ライムケーキの一部は主に農地の酸度矯正とカルシウムの補給を目的とし、専用散布機を利用して農地への散布等が行われている。

しかし、高脱水ライムケーキの外観は固形粉状であるが、約 30%の水分を含んでいるため、汎用の散布機で散布を行うと、散布機の攪拌機構への付着、或いはホッパー内での付着により落下阻害を起こすといった症状を呈するため、汎用の散布機では高脱水ライムケーキが思うように使えないという欠点がある。

これらの現象を回避するために、高脱水ライムケーキ自体を造粒後強制乾燥する方法が試みられているが（特開平11-90203号、特開2002-331300）、粒状化して乾燥するコストは実用化する上で大きな障害となっている。

このため、本願発明者らは、大量に発生する高脱水ライムケーキの強制乾燥を伴わず、低コストで造粒化する方法として、先に高脱水ライムケーキに、適量の水とセメント類又はマグネシウム系固化剤の１種又は２種以上を加える造粒方法を提案した(特開2006-263710)。

また、この方法では得られた造粒品を積み上げ養生する際に、造粒品が不定形の粒子である場合には積み上げ時の衝撃等によりその一部が粉砕して歩留まりが低下したり、或いはその自重により自然乾燥中或いは保管中に粒子同士の固結が発生する等の欠点があった。これらを改良するため、上記造粒工程で得られた造粒品にタルク、フライアッシュ、石灰粉、鉱物粉、絶乾状のライムケーキ或いはステアリン酸などの油脂等の補助剤を加えて整粒する整粒工程からなる高脱水ライムケーキの造粒方法を提案した（特開2007-14954)。

この方法によれば、短時間で不定形粒子の丸みを改善することができ、しかも整粒工程において粒子の成長が抑制されるため、整粒時間を長くして更に整粒効果を高めることができ、同時に固結防止効果を高めることができる。

上記方法において最も好ましい補助剤として天然鉱物由来のタルクが推奨されているが、これは造粒したライムケーキに付着したタルク乾粉同士が結合しない性質を利用して円形度を高め造粒粒子の成長を抑制することによるものである。
特開平11-90203号、特開2002-331300、特開2006-263710、特開2007-14954

しかし、鉱物由来のタルク、フライアッシュ、石灰粉、鉱物粉では吸水性がなく、したがって水分調整が不可能であり、このため投入時における微粉の飛散性が高く、タルク肺と呼ばれる肺疾患の虞や、或いは粒子表面に付着したタルク等のの一部分が摩擦等で発生する静電気によりビニール系のの包材に付着するなどの欠点がある。

また、タルクは天然鉱物由来であり、その多くは輸入に依存しており、このため安価で、且つ安定した供給に不安がある等の欠点がある。

そこで、本願発明者等はタルクに替わる補助剤を見出すべく鋭意研究の結果、植物系セルロースがタルク同様にライムケーキに付着して造粒粒子の円形度を高め、且つ造粒粒子の成長が抑制される。更には、タルク等の鉱物由来の紛状物と異なり、吸水性があり、水分調整が可能であるところから、飛散性を抑え作業環境を悪化させることなく、ビニール系の包材にも付着しないことを見出した。

また、植物系セルロースは紙粉等に見られるようにその多くは産業廃棄物であるため、タルク等の天然鉱物由来のものと異なり、安価で且つ安定した供給が期待できる。

この発明は以上の知見に基づいて、高脱水ライムケーキに、適量の水とセメント類又はマグネシウム系固化剤の１種又は２種以上を加えて造粒する造粒工程と、該造粒工程で得られた造粒品に補助剤として植物系セルロースの１種又は２種以上を加えて整粒する整粒工程からなる高脱水ライムケーキの造粒方法を提案するものである。

先ず、この発明における造粒工程について説明すると、ここで使用するセメント類としてはポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、スラグセメント、シリカセメント、早強セメント、白色セメント、アークウィーン系セメント、アルミナセメント等の各種のセメント類を挙げることができ、特に農地等に散布するために使用する場合にはクロム溶出の少ない高炉セメントＢ種等が好ましい。

なお、フライアッシュセメントを造粒剤として使用した場合は融雪剤として使用することもでき、フライアッシュを含まないセメントでもフライアッシュを混合して造粒することにより、融雪剤として使用することもできる。

また、造粒工程で使用するマグネシウム系固化剤としては純粋な酸化マグネシウムの他に、工業用酸化マグネシウム或いはマグネシウムを主成分とする固化剤を挙げることができる。

これらセメント類、マグネシウム系固化剤の１種又は２種以上は、造粒工程において 2.5重量%〜5重量%を高脱水ライムケーキに対して加えて造粒が行われ、圧潰強度 0.1〜 0.2kgの造粒品を得ることができる。

次に、この発明における整粒工程に説明すると、ここで使用する植物系セルロースとは植物由来のセルロース、へミセルロースの含有物、紙の製造および整形時の裁断やシュレッター処理時に発生する紙粉、ビートパルプ、綿、ふすま等の糠、籾殻、藁、おがくず等を挙げることができる。

なお、紙粉の外観は、紙の微細繊維が複雑に折り重なった不規則な形状をし、大きさも様々であるが、このような紙粉については機械的力により適当な大きさに分散化して使用することができる。

整粒工程においては、上記の造粒したライムケーキに植物系セルロースの１種又は２種以上を加えて整粒が行われる。

造粒したライムケーキに加えられた紙粉等の植物系セルロースは速やかに分散すると共に、造粒粒子へ付着し、他の紙粉の繊維と絡み合うことなくタルクと同等の造粒粒子に対する成長抑制効果が得られる。

更には、粒子表面がタルクのような微粉と異なり紙の微細繊維で玉ばり状に覆われているため、粒子表面の強度が上がり整粒工程で形成される円形度が向上する。しかも、紙粉の特性上、蒸散性、吸水性および通気性がよく整粒後の質感が滑らかである。

しかも、従来の鉱物由来のタルク、フライアッシュ、石灰粉、鉱物粉では吸水性がなく、したがって水分調整が不可能であり、そのため投入時における微粉の飛散性が高く、タルク肺と呼ばれる肺疾患の虞や、或いは粒子表面に付着したタルク等の一部分が摩擦等で発生する静電気によりビニール系のの包材に付着するなどの欠点があったが、この発明で使用する植物系セルロースは吸水性であり、水分調整が可能であることから、投入時の飛散性が抑えられ、これを吸引したとしても無害な有機物であるため人体への影響は少ない。

また、従来の鉱物由来のタルク、フライアッシュ、石灰粉、鉱物粉では造粒粒子表面に付着した一部分が摩擦等で発生する静電気によりビニール系のの包材に付着するなどの欠点があったが、この発明で使用する植物系セルロースでは造粒粒子表層に余分なものを付着させないことから摩擦等による包材への付着が格段に抑えられ作業性が向上する。

また、植物系セルロースは紙粉等に見られるようにその多くは産業廃棄物であるため、タルク等の天然鉱物由来のものと異なり、安価で且つ安定した供給ができる。

この発明における整粒工程において造粒したライムケーキに対する植物系セルロースの添加量は 1%〜3%、好ましくは 2%である。

なお、この発明における造粒工程、整粒工程においては、攪拌造粒装置、転動造粒装置何れも使用することができるが、整粒工程において攪拌造粒装置を使用すると、補助剤の必要量が造粒品に対して 2重量%以上と多くなる。これは攪拌造粒装置を使用すると、最終的には丸みは改善されるが整粒工程開始時においてやや歪んだ不定形となり、この窪みを埋めるために補助剤を必要とすると考えられるが、転動造粒装置では攪拌造粒装置に比べて粒子は丸みがあり、このため補助剤の必要量は造粒品に対して 1〜2重量%で効果を得ることができ、したがって補助剤の使用量からすると攪拌造粒装置に比較して転動造粒装置が有利である。

一方、転動造粒装置では造粒初期での安定性にやや難があり、ダマが出来やすく造粒初期の粒子の核を揃えにくいといった難点から造粒時間が長くかかったり、大きな粒子が含まれ、歩留まりが低下するという欠点があるのに対し、攪拌造粒装置では造粒初期の均一な顆粒状の核となる粒子を安定して製造し易い。

したがって粒子が顆粒状となった段階で転動造粒装置に移し替えて造粒及び整粒を行えば、造粒工程、整粒工程を効率的に行わせることができる。

以上要するに、この発明では高脱水ライムケーキの造粒方法における整粒工程において造粒されたライムケーキに紙粉等の植物系セルロースを加えて整粒することにより造粒粒子の成長抑制、整粒効果の向上、円形度の向上、高密度化といった効果とその後の乾燥に於いての固結防止効果を図ることができ、しかも飛散性や包装資材への付着性が改善される。

高脱水ライムケーキに、適量の水とセメント類又はマグネシウム系固化剤の１種又は２種以上を加えて造粒する造粒工程と、該造粒工程で得られた造粒品に紙粉等の補助剤を加えて整粒する整粒工程からなる高脱水ライムケーキの造粒方法。

実施例１
補助剤の効果を確かめるために攪拌造粒装置（北川鉄工所製、ペレガイヤＶＺ−１００Ｅ）及び転動造粒装置（北川鉄工所製スプロアＦＺ−１００）を図１の通り、直列に配置し、造粒試験を実施した。

補助剤比較はトイレットペーパー由来の紙粉、タルク、無添加で行い、添加量は紙粉で高脱水ライムケーキあたり 1%と 2%、タルクで 2%とした。

製法は共通で撹拌造粒装置に 50kgの高脱水ライムケーキを投入後、酸化マグネシウムを適量添加し、解砕と混練と加水および撹拌造粒を行い、顆粒状の粒子まで成長させ第一段階の造粒を終了する。

次に、全量を転動造粒装置に移し替え、目的とする粒子の大きさまで転動造粒により成長させ、装置を一旦停止する。この段階で目的とする補助剤を投入し、整粒を開始する。

これを起点に整粒試料は 60秒間隔で 180秒後までの計 4点を採取した。 180秒後は試料を全量確保して造粒作業は終了とした。

採取した試料の粒径、円形度の測定には北海道糖業株式会社と財団法人十勝振興機構で共同開発したライムケーキ造粒品形状測定システムを使用した。

この装置の構成は、パソコン及びスキャナーおよびスキャナーに粒状品を静置する前面が透明のトレーとなっている。測定方法は、スキャナー上にトレーを設置し造粒試料を 500〜800粒を重ならいように敷き並べ、黒色のシートを被せてからスキャナーの蓋をする。スキャナーで撮りこみパソコンにて２次元画像として処理をする。画像処理により、個々の周囲長と面積を測定し、これより円形度を求めている。これによって求められた円形度は真円の場合１となり、より複雑な図形になると 0に近づくといった表示となる。また、これらの測定値は円の面積の公式から計算で求めた粒径をもとに統計処理して一括してパソコンの表計算上に表示することができ、さらには粒径分布として表示する事が可能である。

図２に示すように、補助剤として紙粉 1%添加した場合60秒、120秒、180秒と粒径分布が殆ど変わらず、したがって整粒中に粒子の成長が抑えられることが明らかである。

これに対して、図３に示すように、補助剤が無添加の場合は60秒、120秒、180秒と粒径分布は次第に粒径が大きなものが多くなることを示している。即ち、整粒中に粒子が成長していく傾向が見られる。

また、図４はライムケーキ重量に対してタルク 2%添加による整粒時間毎の粒径分布図であるが、紙粉 1%添加した場合の粒子成長抑制効果は従来の補助剤としてタルクを添加した場合と遜色のないものであった。

なお、下記表１に示したように、紙粉を補助剤とした場合の円形度はタルク 2%と遜色なく、紙粉を 2%添加したものは 1%添加した場合に比べ円形度の改善といった面で更に優位な結果となった。

故に、紙粉を利用した場合は、 1%でタルク 2%と同様な造粒粒子の成長抑制としての整粒効果が得られ、 2%の紙粉添加で円形度が増すことが分かった。

一方、紙粉は大小様々な繊維状の塊で適度な水分を与えることで、タルクのような注水できない微粉末と異なり投入時の飛散性が抑えられた。

また、紙粉は蒸散性、吸水性および通気性があり、その相乗効果から、自然乾燥時における固結防止を図ることができ、また従来の非吸水性であるタルクを使った製品に比べて自然乾燥時間を短縮できる。

実施例２
紙粉の種類により粒子成長抑制としての整粒効果の違い、および包材への付着性について調べるために、トイレットペーパー由来の紙粉と紙袋用の包装紙を裁断したときに発生するバージンパルプ由来の紙粉を使用して試験した。紙の性状は前者で柔らかく、後者で硬く夫々の水分は 30%、 8%である。

転動造粒装置による造粒後、整粒開始前にトイレットペーパー由来の紙粉とバージンパルプ由来の紙粉をライムケーキ重量に対して 1.5%添加後、整粒時間を 120秒として整粒試料を採取した。採取した整粒試料に外観上の差異は見られず、下記表２に示したように、円形度は同様な数値であり、円形度は紙粉の性質に影響されないことが明らかになった。

故に、紙粉であれば、紙質や含水率に依存しない造粒品が出来る事が示唆された。また、双方とも粒子の表層が紙の微細繊維で玉ばり状に覆われ余分な紙粉が付着していないため、質感が滑らかであった。更には、ビニール類の包材に充填した場合、整粒粒子に余分な紙粉の付着がなく、しかも紙粉自体の付着性がタルクに比べ低いことから、包材内面への付着は格段に抑えられた。

以上要するに、この発明によればこの発明では高脱水ライムケーキの造粒方法における整粒工程において造粒されたライムケーキに紙粉等の植物系セルロースを加えて造粒することにより造粒粒子の成長抑制、整粒効果の向上、円形度の向上、高密度化といった効果とその後の乾燥に於いての固結防止効果を図ることができ、しかも飛散性や包装資材への付着性が改善される。

この発明の一実施例を示すフローチャート紙粉 1%添加による整粒時間毎の粒径分布図無添加時における整粒時間毎の粒径分布図タルク 2%添加による整粒時間毎の粒径分布図

Claims

高脱水ライムケーキに、適量の水とセメント類又はマグネシウム系固化剤の１種又は２種以上を加えて造粒する造粒工程と、該造粒工程で得られた造粒品に補助剤として植物系セルロースの一種又は二種以上を加えて整粒する整粒工程からなる高脱水ライムケーキの造粒方法。
植物系セルロースとは植物由来のセルロース、へミセルロースの含有物であって、紙の製造および整形時の裁断やシュレッター処理時に発生する紙粉および副産物由来で粉末化したビートパルプ、綿、ふすま等の糠、籾殻、藁、おがくず等である請求項１記載の方法。