JP2010001169A - 生ゴミ処理用菌床 - Google Patents

Abstract

【目的】 生ゴミの組成が偏在していても生ゴミを安定して堆肥化できる生ゴミ処理用菌床を提供すること。
【解決手段】生ゴミを堆肥化処理するに際して使用する菌床。適宜長さ（例えば、5〜10ｍｍ）に裁断したピート類（泥炭）をベースとし、少なくとも、バチルス・サブティリスやバチルス・セレウス等の油脂分解酵素（リパーゼ）等を生成する細菌（バクテリア）を添加してなる。堆肥化に際して、肥料三要素（Ｎ、Ｐ、Ｋ）を含有する栄養剤や、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｓ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｉ、Ｃｅ、Ｃｅ、Ｚｎ、その他ミネラル(無機塩)、アミノ酸、海藻エキス、ビタミン等の微量要素を含有する活性化剤を適宜添加する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、生ゴミ処理に使用する菌床及び該菌床を使用しての生ゴミ堆肥化方法に関する。

ここで、生ゴミとは、食品工場、ホテル、レストラン、さらには家庭から発生する食品残渣や食品汚泥を意味する。

従来、生ゴミは、焼却処理していることが多かった。しかし、生ゴミは多量の水分を含み、多量の焼却エネルギーが必要である。

そして、昨今の循環型社会の要請から、生ゴミを堆肥化することが要請され、一部実用化されつつある。

従来の生ゴミの堆肥化処理装置における生ゴミ処理用菌床は、オガ粉（オガクズ）、籾殻、バークチップ等の多孔質構造を形成可能なＣ／Ｎ比の高いセルロース系のものを基材とするのが一般的であった。

そして、生ゴミの堆肥化を促進させるためには、生ゴミに含まれているタンパク質、炭水化物、油脂等を分解させるバクテリア（細菌）の菌数を多く含有させる必要がある。しかし、セルロース系の基材では、含水率が低く、基材中に多量に生ゴミ分解バクテリアを繁殖させることは困難であった。

また、生ゴミ中におけるタンパク質、炭水化物や油脂の成分組成は発生箇所により偏在しており、安定して堆肥化できないという問題点があった。

本発明の特許性に影響を与えるものではないが、特許文献１に、工場から発生するエンジンオイル等の廃油を、ピートモスを基材とし油分解酵素生成菌を含有する油吸着剤を使用して堆肥化する発明が提案されている（特許請求の範囲等参照）。

なお、本発明の特許性に影響を与えるものではないが、ピートモスを堆肥基材に使用することが記載されている先行技術公知文献として、特許文献２・３等がある。
特開２００５−１６１２９６号公報 特開２００３−５５０８１号公報 特開平１１−２４４８３１号公報

本発明は、上記にかんがみて、生ゴミの組成が偏在していても生ゴミを安定して堆肥化できる生ゴミ処理用菌床を提供することを目的（課題）とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、前記特許文献１に記載されている油吸着剤に着目して、鋭意開発に努力をした結果、上記油吸着剤を生ゴミ処理用菌床として使用すれば、安定して生ゴミの堆肥化が可能であることを知見して、下記構成の生ゴミ処理用菌床に想到した。

生ゴミを堆肥化処理するに際して使用する菌床であって、
ピート類（泥炭）をベースとし、少なくとも油脂分解酵素生成菌を添加してなることを特徴とする。

ここで、ピート類は、含水中の有効利用水の割合が20〜30％と高く、かつ、気相率も20〜30％と高いため、菌床の基材とした場合、他のセルロース系のオガ粉や籾殻に比して、多量の菌体を付着繁殖させることが可能となる。

同様な理由で、水分の多い生ゴミを投入したとき、水分を適度に保持して生ゴミ分解菌体の繁殖を促進させる。

そして、少なくとも油脂分解酵素生成菌を添加することにより、堆肥化が困難とされている油脂類が多量に含まれていても（即ち、栄養成分が偏在していても）、油脂分解（加水分解）が促進されて、安定した堆肥化が可能となる。

上記構成において、ピート類は3〜50ｍｍ（さらには5〜10ｍｍ）に裁断したものを使用することが望ましい。堆肥化に際しての攪拌（切り返し）時の空気混入の均一化が増大する。

ここで、油脂分解酵素生成菌とは、エステル分解酵素生成菌の範疇に含まれ、主として、油脂分解酵素をある程度生成可能であれば、他のエステル分解酵素を生成するものも含まれる、この油脂分解酵素生成菌としては、特に限定されないが、通常、バチルス属（バシラス属）の菌群から選択することが、さらには、バチルス・サブティリスとバチルス・セレウスとの混合菌体であることが望ましい。これらの細菌は、従属栄養型の好気性細菌で、炭水化物、タンパク質も分解するが、前記特許文献１に記載の如く、特に油脂分解性に優れているためである。

上記各構成の生ゴミ処理用菌床は、水溶紙に包装された複数の生ゴミ処理用菌床パックの形態とすることが望ましい。乾燥状態のピートモスが飛散することなく、取り扱いが容易となり、また、処理量に応じた調製が容易であり、さらに、包装フィルムが水溶紙であるため、生ゴミとともに生分解されて堆肥化が阻害されることは殆どない。

上記各構成のいずれかに記載の生ゴミ処理用菌床を投入して生ゴミを堆肥化するに際して、肥料三要素（Ｎ、Ｐ、Ｋ）を1種以上含有する栄養剤を供給する栄養剤供給操作と、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｓ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｉ、Ｃｅ、Ｚｎ、その他ミネラル；アミノ酸、海藻エキス、ビタミン等の微量栄養素を1種以上含有する活性化剤を供給する活性化剤供給操作と、攪拌による空気供給とを適宜行いながら堆肥化処理を行うことが望ましい。

生ゴミ自体の組成が偏在している場合に、できる完熟堆肥の養分組成を安定化させるためである。

上記栄養剤としては、例えば、「MacTS−マイクローブＨ」（商品名）を、上記活性化剤としては、例えば、「MacTS−マイクローブＮＬ」（商品名）をそれぞれ使用することができる。

本発明によれば、生ゴミの組成が偏在していても生分解が容易となるとともに均一且つ安定化した堆肥化が容易となる。

なお、生ゴミ中のタンパク質、及び、炭水化物(澱粉、セルロース等)は、細菌（添加ないし土着の）が生成するタンパク質分解酵素や炭水化物分解酵素により、細菌が吸収できるアミノ酸やブドウ糖に分解されて、細菌の増殖に寄与する。

また、生ゴミ中の油脂類は、エステル分解酵素生成菌（油脂分解酵素生成菌）の生成する油脂分解酵素（例えば、リパーゼ）によりグリコールと脂肪酸に分解され、やはり、細菌の増殖に寄与する。なお、油脂分解酵素のみを使用する場合は、該酵素が経時的に失活するため、適宜間隔をおいて、油脂分解酵素を補充することが望ましい。

さらに、これらの生分解（加水分解）による発熱及び増殖する細菌等の呼吸作用により炭酸ガスと水が生成する発熱反応により堆肥化が促進される。

この際、活性化剤供給操作や栄養剤供給操作を適宜行うことにより、初期における細菌等の増殖作用・生分解を促進させて生ゴミの堆肥化乃至減容化が促進される。

また、堆肥化完熟（完了）後のＮ・Ｐ・Ｋ等が不足している場合は、適宜上記活性化剤乃至栄養剤を添加(補充)することにより高品質の堆肥を提供可能となる。

本発明に係る生ゴミ菌床は、基本的には、ピートモスをベースとし、少なくとも油脂分解酵素生成菌を添加してなるものである。

ここで、ピート類とは、ピート（泥炭）及びピートモスを含み、寒冷な湖沼地帯に生育したヨシ、スゲ、ミズゴケなどの遺体が嫌気的な条件下で堆積、分解したものである。通常、精洗・乾燥・適宜粉砕した形態で市販されている。具体的には、「カーディナルピートモス」（組合貿易社）、「ピートモスチバフミン・フミントップ」（三井東圧肥料社）、「ニッテンピート」（日本甜菜製糖社）、「ポーラス1号」（日本ジーフィーポット社）等を挙げることができる。

さらに、ピートモスとしては、泥炭加工物（泥炭に石灰を加え、加熱加圧して化学反応を起こさせたもの）や、園芸用ミズゴケとして市販されているものも使用可能である。

また、粉砕物は、裁断する必要がないが、綿状（塊状）の場合は、1〜50ｍｍ、望ましくは5〜10ｍｍに裁断して使用する。

また、油脂分解酵素としては、中性脂肪（グリセロールエステル）の分解酵素であるリパーゼが代表的であり、より具体的には、リパーゼＦ７（エンザイマティックス社）、リリパーゼＡ５（ナガセ生化学工業社）、リパーゼＦ６（エンザイマティックス社）、リパーゼＢ（和光純薬社）、タリパーゼ（田辺製薬社）等を挙げることができる。

また、これらの油脂分解酵素（リパーゼ）を生成するバチルス属の細菌としては、より具体的には、バチルス・サブティリス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・バディウス、バチルス・ブレビス、バチルス・サーキュランス、バチルス・セレウス等を挙げることができる。これらのうちで、特に、バチルス・サブティリスとバチルス・セレウスとの混合菌体を使用することが、生分解性が良好で望ましい。

ここで、これらの菌床は、粉砕又は裁断したピート類に油脂分解酵素生成菌を添加するが、油脂分解酵素生成菌のピートモス100ｇに対する接種量は、堆肥化処理条件（堆肥資材の組成、温度、水分等）にもよるが、市販油脂分解酵素生成細菌の処方説明に基づいて行う。

そして、油脂分解酵素生成菌と一緒に他のタンパク質・炭水化物分解酵素生成微生物（細菌の他に糸状菌・黴を含む。）を適宜接種しておいてもよい。

さらに、これらの微生物（生ゴミ分解酵素生成微生物）を接種したピートモス菌床１２は、図１〜２に示すように水溶紙１３で包装パック１１、１１Ａ、１１Ｂの形態で使用することが保管性（保存性）及び取り扱い性（飛散防止）の見地から望ましい。ピートモスは嵩比重が0.22と軽く飛散し易い。さらに、水溶紙は、当然、生分解可能である。

包装パックの形態は、図１に示すような扁平状、図２（Ａ）・（Ｂ）に示すような矩形立体状、円筒立体状を問わない。

ここで、各パックにおける充てん量は、通常、500〜1000ｇとする。大きさは、図１に示す扁平状の場合、長さ：50〜80ｃｍ、幅：20〜30ｃｍ、厚み：3〜5ｃｍとなる。

ここで水溶紙とは、セルロースエステル（例えば、ＣＭＣ）とパルプとを原料とした紙で、水溶解性を示すものをいう。なお、水溶紙は、裏面側を水溶性高分子（ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸等）でラミネート加工しておけば、酸素が遮断され接種菌の増殖を抑制でき、保存性が増大する。水溶紙としては、例えば、「デイゾルボ」の商品名で三島製紙社から上市されているものを使用可能である。

次に、本実施形態に使用する堆肥化処理装置を図例に基づいて説明する。

図３は、本発明に使用する堆肥化処理装置Ｓの一例を示す側方断面図である。

堆肥化処理装置Ｓは、菌床と混合させた生ゴミＡを堆肥化させる処理を行うものである。

１は原料供給口であり、２は堆肥取り出し口である。そして、原料供給口１の開閉扉１ａは、日光採取（堆肥化を促進させる。）及び内部の堆肥化度の観察のために、透明板で形成しておくことが望ましい。

該堆肥化処理装置は、攪拌機（攪拌手段）３、栄養剤用タンク（栄養剤供給手段）５，活性化剤用タンク（活性化剤供給手段）６および水用タンク７を備えている。さらに、装置Ｓの処理室の底壁直下には温調用ヒーター４が配され、また、被処理物内の空気流通を促進するために、処理室の側壁上部側には排気ダクト１０が配されている。該排気ダクト１０の出口側には脱臭剤（脱臭手段）１０ａが配されている。なお、９は水分測定器である。

なお、攪拌機３の攪拌棒３ａは、パイプ材で形成され、適宜間隔（例えば、10ｃｍ）で、パイプ壁に細孔（例えば、1〜3ｍｍ）が明けられ、攪拌時に堆肥化被処理物全体に空気を送入可能とされている。

堆肥化の処理は、下記の如く行う。

なお、前記各タンク５、６、７には、予め、それぞれ、栄養剤、活性化剤、水を貯留しておく。

栄養剤としては、肥料三要素、例えば硝酸塩・アンモニア・リン酸塩・水溶性カリウム等を含むものを使用する。例えば、「ＭａｃＴＳ−マイクローブＨ」（商品名）等を好適に使用できる。この「ＭａｃＴＳ−マイクローブＨ」（商品名）は安全基準に則ったものであり、有害物質を含まない。なお、栄養剤中には、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｓｉその他ミネラル等を適宜含有させてもよい。

また、活性化剤としては、例えば鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、硫黄（Ｓ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ヨウ素（Ｉ）、セレン（Ｃe）、亜鉛（Ｚｎ）、その他ミネラル；アミノ酸・海藻エキス・ビタミン等の油分解細菌を培養する上で必須の成分を含むものを使用する。例えば、「ＭａｃＴＳ−マイクローブＮＬ」（商品名）を好適に使用できる。

原料供給口１から菌床及び生ゴミ（被処理物）を同時又は順次装置Ｓの内部に投入後、攪拌機（撹拌手段）３で攪拌して、混合させた後、水分および被処理物温度を測定しかつ堆肥化度を目視観察しながら定期的に栄養剤、活性化剤、水分等を散布ノズル８から散布し、さらには、攪拌機により被処理物に攪拌することにより空気を送入する。堆肥化（分解）が遅い場合は、適宜、菌床パックを投入することもできる。

また、被処理物投入当初は、油脂分解酵素生成菌を含めた微生物が繁殖し易い温度（例えば、35℃）に温度設定しておくことが望ましい。
＜実験例＞
本発明の効果を間接的に確認するために行った油分解菌のリパーゼ活性変化の実験結果について説明する。

（１）実験条件
・使用油脂分解酵素生成菌(混合菌体)
：バチルス・サブチィリス（bacillus subtillis,Sub Strain）
バチルス・セレウス（bacillus cereus,Sub Strain）
・培養条件
：温度常温（18℃）好気、水道水 40Ｌ
油脂分解酵素生成菌100ｇ、
栄養剤：「MacTS−マイクローブＨ」2.5ｃｃ、
活性化剤：「MacTS−マイクローブＮＬ」2.5ｃｃ、
（２）実験方法
1)培養槽（60Ｌ）に油脂分解酵素生成菌を入れて、攪拌後0・2・4・6ｈ後に培養槽から培養水を100ｍＬサンプリングする。

2)普通寒天培地（肉エキス0.5％、ペプトン1％含有）シャーレにプレーティピングし生菌体数を測定した。

3)同じくサンプリング中のリパーゼ活性を測定した。

なお、リパーゼ活性測定法は、JIS K0601-1988「工業用リバーゼの活性度測定方法」記載の乳化剤無添加法（A法）に準じた。

（３）実験結果
表１に示す測定結果から油脂をどれぐらい生分解するか概算すると、リパーゼ活性酵素を2Ｕ/ｍｌで廃油の分子量を900とすると1ｍＬの培養水で１時間に36ｍｇのグリセリンと脂肪酸に分解することになる。よって20Ｌの培養水で1時間に720ｇの油脂を生分解することが可能であることを確認した。

本発明に使用する水溶紙で包装されている扁平状の生ゴミ処理用菌床パックの斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同じく立体状の生ゴミ処理用菌床パックの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る堆肥化処理装置の側方断面図である。

符号の説明

Ｓ・・・堆肥化処理装置
Ａ・・・堆肥化用被処理物
１・・・原料供給口
２・・・堆肥取り出し口
３・・・攪拌機（撹拌手段）
３ａ・・・攪拌棒
４・・・ヒーター
５・・・栄養剤用タンク（栄養剤供給手段）
６・・・活性化剤用タンク（活性化剤供給手段）
７・・・水用タンク
８・・・散布ノズル
９・・・水分測定器
１０・・・排気ダクト

Claims (7)

1. 生ゴミを堆肥化処理するに際して使用する菌床であって、
   ピート類（泥炭）をベースとし、少なくとも油脂分解酵素生成菌を添加してなることを特徴とする生ゴミ処理用菌床。
2. 前記ピート類が、塊状物を１〜50ｍｍに裁断乃至粉砕したものであることを特徴とする請求項１記載の生ゴミ処理用菌床。
3. 前記油脂分解酵素生成菌が、バチルス属（バシラス属）の菌群から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載の生ゴミ処理用菌床。
4. 前記油脂分解酵素生成菌が、バチルス・サブティリスとバチルス・セレウスとの混合菌体であることを特徴とする請求項３記載の生ゴミ処理用菌床。
5. 水溶紙で包装されている生ゴミ処理用菌床パックの形態とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生ゴミ処理用菌床。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の生ゴミ処理用菌床を投入して生ゴミを堆肥化する方法であって、
   肥料三要素（Ｎ、Ｐ、Ｋ）を1種以上含有する栄養剤を供給する栄養剤供給操作と、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｓ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｉ、Ｃｅ、Ｚｎ、その他ミネラル；アミノ酸、海藻エキス、ビタミン等の微量栄養素を1種以上含有する活性化剤を供給する活性化剤供給操作と、攪拌による空気供給とを適宜行いながら堆肥化処理を行うことを特徴とする生ゴミの堆肥化方法。
7. 前記栄養剤が「MacTS−マイクローブＨ」（商品名）であり、前記活性化剤が「MacTS−マイクローブＮＬ」（商品名）であることを特徴とする請求項６記載の生ゴミの堆肥化方法。
   

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