JP2011057920A - コーヒー残渣混合プラスチック成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】コーヒー液を抽出した残渣物を加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練した成形したプラスチック成形品であり、臭気強度が低く、コーヒー臭や焦げ臭などの臭気が低いもしくは、臭気がないコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することである。
【解決手段】コーヒー液の抽出残渣物を４００℃以上で１時間以上、加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練したバイオマス資源を使用して臭気が低いもしくは臭気がしないコーヒー残渣混合プラスチック成形品を成形する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、加熱処理後のコーヒー残渣を配合した合成樹脂原料を利用して成形したコーヒー残渣混合プラスチック成形品に関するものである。

インスタントコーヒー等のコーヒー飲料の製造やコーヒーを用いたゼリーやプリンなどの食品を製造する過程で排出されるコーヒー残渣は、これらを生産する工場で、１工場当たり月２１トンあまり発生しており、大量に発生するコーヒー残渣の処分方法については、以前は廃棄、埋め立て、焼却等によって処分されていたが、近年の環境問題に対する高まりで、コーヒー残渣を再利用する工夫がいろいろと考案されている。

特許文献１は、板状及び様々な形状に成型出来、コーヒー残渣の多孔性、防腐性、虫害防除性、悪臭マスキング性を利用して、床材、建築材料、電機器具のキャビネット材等の成型物を作る組成物として、コーヒー残渣を主成分とした混合物に、ポリマーを配合せしめてなるコーヒー残渣組成物の内容が記載されている。

特許文献２は、使用後にそのまま土壌などに直接鋤き込み分解させ、回収する手間を省き容易に処理できるものとして、生分解性プラスチックに食品残渣の炭化物を配合してなる食品残渣炭混合生分解性プラスチック成形品の内容が記載されている。

実開平５−２７７４６０号公報 実開２００２−２５６０８１号公報

特許文献１は、コーヒー残渣を乾燥させて、そのまま、または粉砕してポリオレフィン樹脂に混ぜたものをシート状や板状に成形したものであり、多孔性、防腐性、虫害防除性、悪臭マスキング性を利用して、シートや板状に成形した床材や建築材料、また、形状が比較的単一な電機器具のキャビネット材等の大型で肉厚なものしか成形することができない。さらに、コーヒー残渣は乾燥させても、きついコーヒー臭が残っているので、その臭いをずっと嗅ぎ続けると不快に感じる人もでてくる。また、コーヒー残渣の乾燥がキッチリとなされない場合は、カビや雑菌等がコーヒー残渣に発生し、コーヒー臭以外の不快に感じる臭気を発してしまう場合がある。

そこで、特許文献２の実施例１で紹介している方法である、排出されたコーヒー抽出粕を間接加熱式炭化装置で含水量３０％を含むコーヒー粕炭化物を粉砕し、粒度１ミクロンから１０ミクロンのコーヒー粕粉末炭を生分解性プラスチックと混合し、１８５℃に設定した二軸押出し機に供給して、ペレットにしたプラスチック原料を利用して食品残渣炭混合生分解性プラスチック成形品を成形したものであるので、コーヒー臭を含む焦げ臭が成形品から漂い嫌な臭気を放つ問題があり、手元にもって使用する日常用品やスプーンや容器などの食器具、開閉するために使用するキャップや蓋などへの成形には適さない課題がある。

本発明の目的は、上記課題を解決し、コーヒー液を抽出した残渣物を加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練した成形したプラスチック成形品であり、臭気強度が低く、コーヒー臭や焦げ臭などの臭気が低いもしくは、臭気がないコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することである。

本発明は、コーヒー液を抽出した残渣物を加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練したバイオマス資源を使用して成形したプラスチック成形品であって、前記残渣物は間接加熱式炭化装置を利用して４００℃以上の高温で１時間加熱したものを使用するコーヒー残渣混合プラスチック成形品である。

本発明は、１％以上から１６％以下の加熱処理後のコーヒー残渣の粉末を配合して成形したコーヒー残渣混合プラスチック成形品である。

本発明は、加熱処理後のコーヒー残渣物の粉末の粒子径が、４９０μｍ以下であるコーヒー残渣混合プラスチック成形品である。

本発明は、臭気強度が２以下であるコーヒー残渣混合プラスチック成形品である。

本発明は、コーヒー抽出残渣の重量を１００％とした場合に、加熱処理後のコーヒー残渣物の重量が２３％以下のものを使用したコーヒー残渣混合プラスチック成形品である。

本発明は、コーヒー液を抽出した残渣物を加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練したバイオマス資源を使用して成形したプラスチック成形品であって、前記残渣物は間接加熱式炭化装置を利用して４００℃以上の高温で１時間加熱したものを使用したコーヒー残渣混合プラスチック成形品であるので、臭気が低いもしくは、臭気がない成形品を作ることができ、プリン・ゼリーなどのデザートカップや、スプーン、フォーク、ナイフ、ストロー、お皿や容器の蓋などの食器具などにも不快感なく使用できるコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

また、１％以上から１６％以下の加熱処理後のコーヒー残渣物の粉末を配合して成形したコーヒー残渣混合プラスチック成形品であるので、たくさんの粉末化したコーヒー残渣物を、合成樹脂原料に混練することが可能となるので、環境問題に貢献したコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

更に、加熱処理後のコーヒー残渣物の粉末の粒子径が、４９０μｍ以下であるコーヒー残渣混合プラスチック成形品であるので、合成樹脂原料と混練しやすく、また、粒子径が細かいことから着色剤としての利用もできる上、たくさんの粉末化したコーヒー残渣物を、合成樹脂原料に混練することが可能となるので、環境問題に貢献したコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

また、臭気強度が２以下であるコーヒー残渣混合プラスチック成形品であるので、臭気が低いもしくは、臭気がないコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

更に、コーヒー抽出残渣物の重量を１００％とした場合に、加熱処理後のコーヒー残渣物の重量の収率が２３％以下のものを使用したコーヒー残渣混合プラスチック成形品であるので、大量に発生していたコーヒー残渣物の処分については、バイオマス資源として再利用することができるので、環境問題に貢献したコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

まず、以下に示す評価テストを実施するため、工場から排出されたコーヒー残渣物で、含水率が６７％以上の状態のものを利用して、表１に示すように乾燥をさせて含水率を確認した。前記含水率とは、コーヒー残渣物に含まれる水分やコーヒー残渣に含まれる油分等の液体と、その他揮発性物質を含むものとする。サンプルＡはコーヒー残渣物を８０℃の真空乾燥で２時間乾燥させたもので含水率は５２．９８％であった。サンプルＢはコーヒー残渣物を８０℃の真空乾燥で２時間３０分乾燥させたもので含水率は２９．４０％であった。サンプルＣはコーヒー残渣物を８０℃の真空乾燥で３時間乾燥させたもので含水率は１２．８３％であった。

また、サンプルＤはコーヒー残渣物を間接加熱式炭化装置に入れ３００℃まで上昇した時点から３００℃で２時間加熱したもので含水率は１１．４７％であった。サンプルＥはコーヒー残渣物を間接加熱式炭化装置に入れ３５０℃まで上昇した時点から３５０℃で２時間加熱したもので含水率は２．４９％であった。サンプルＦはコーヒー残渣物を間接加熱式炭化装置に入れ３５０℃まで上昇した時点から３５０℃で１時間加熱したもので含水率は８．４７％であった。サンプルＧはコーヒー残渣物を間接加熱式炭化装置に入れ４００℃まで上昇した時点から４００℃で１時間加熱したもので含水率は５．２０％であった。サンプルＨはコーヒー残渣物を間接加熱式炭化装置に入れ４５０℃まで上昇した時点から４５０℃１時間加熱したもので含水率は４．３１％であった。但し、間接加熱式炭化装置で設定温度まで上昇させる時間は、３０分から１時間かかるため、その間のコーヒー残渣物は間接加熱式炭化装置の中に入ったままであるので、厳密に言えばコーヒー残渣物は間接加熱式炭化装置の中に入れて温度を上昇させている途中から乾燥は開始される状態になるが、乾燥時間については目的温度に達した時点から測定した時間である。

表１に表記の収率とは、工場から排出されたコーヒー残渣物で含水率が６７％以上の状態のものの重量を１００％とした場合に、間接加熱式炭化装置に入れて加熱処理した後のコーヒー残渣物の重量を収率として表したものである。サンプルＤの収率は４３．０％であった。サンプルＥの収率は２３．０％であった。サンプルＦの収率は２９．３％であった。サンプルＧの収率は７．４％であった。サンプルＨの収率は４．０％であった。尚、表１に表記の数値は、あくまでもサンプル値であり、コーヒー残渣物に含まれるコーヒー豆の種類や配合の違い、またはコーヒー残渣物の乾燥前の状態は毎回異なるため、その数値に限定されるものではない。

サンプルＡからサンプルＨまでの８種類の乾燥及び加熱処理済みコーヒー残渣物を用いて、パネル２０名で臭気官能試験を行った結果を表２に示す。パネルについては、男性１３名、女性７名の計２０名で実施を行った。評価法については、臭気強度を６段階臭気強度表示法でにおいの程度を数値化することにした。６段階臭気強度表示法による採点法の評点は、０は無臭、１はやっと感知できるにおい、２は何のにおいか判る弱いにおい、３は楽に感知できるにおい、４は強いにおい、５は強烈なにおいである。

その結果、間接加熱式炭化装置で４００℃１時間加熱させたサンプルＧのコーヒー残渣物と間接加熱式炭化装置で４５０℃１時間加熱させたサンプルＨについては、２０名全員のパネルが２以下の臭気強度しか感じない結果となった。

そこで、臭気強度のパネル２０名の平均値が２以下であったサンプルＣとサンプルＥとサンプルＧとサンプルＨの４種類のコーヒー残渣物をミキサーにかけて粉末化し、射出成形法にてスプーンの成形を行ってみた。コーヒー残渣物の粉末の粒子径が、直径４９０μｍ以下のものを使用した。合成樹脂原料に対する、コーヒー残渣物の混合率を１％の場合、５％の場合、１０％の場合、１６％の場合の４種類にて成形を行い、再び同パネル２０名で６段階臭気強度表示法による臭気強度を採点してみた。

真空乾燥で３時間乾燥させたサンプルＣについては、含水率が高くミキサーによる粉末化が困難であり、また、スプーンなどの比較的小さな成形物を射出成形法にて成形する場合は、合成樹脂原料とサンプルＣのコーヒー残渣物がうまく混合せず、ゲート位置に混合樹脂がつまり成形するのが極めて困難である結果となった。但し、成形物を大きくして、混合樹脂を射出するゲート径を大きくすれば、解消されるものと考えられる。

次に、表１のサンプルＥとサンプルＧとサンプルＨを各々の混合率で混ぜ合わせた混合樹脂を使用して射出成形したスプーンサンプルの臭気官能試験を行った結果を表３に示す。Ｅ−１はサンプルＥのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｅ−２はサンプルＥのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ５％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｅ−３はサンプルＥのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１０％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｅ−４はサンプルＥのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１６％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンである。

また、Ｇ−１はサンプルＧのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｇ−２はサンプルＧのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ５％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｇ−３はサンプルＧのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１０％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｇ−４はサンプルＧのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１６％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンである。

更に、Ｈ−１はサンプルＨのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｈ−２はサンプルＨのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ５％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｈ−３はサンプルＨのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１０％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンであり、Ｈ−４はサンプルＨのコーヒー残渣物を合成樹脂原料へ１６％混合させた混合樹脂を使用して射出成形法にて成形したスプーンである。

結果、いずれのスプーン成形サンプルも、パネル２０名全員の臭気強度の判定は、平均すると２以下となった。しかし、サンプルＥでコーヒー残渣物の混合率が１０％並びに１６％のもので、臭気３の判定をしたパネルが数人出たことから、臭気が低いもしくはない成形品を作るために、間接加熱式炭化装置を使用して４００℃以上で１時間以上加熱させたものを使用することが望ましいと考えられる。

また、３５０℃以下で間接加熱式炭化装置を使用してコーヒー残渣物を加熱した場合、コーヒー残渣物内に含まれる水分を蒸発するまで加熱しても、臭気が残存してしまう。加熱する温度の違いで、コーヒー残渣物内に含まれる液体や、固体である高分子物質が分解開始される温度はさまざまであり、その中で、間接加熱式炭化装置を使用して４００℃以上の高温で１時間以上加熱することで、臭気が取り除かれる効果があることを、本評価テストを繰り返し行うことで把握することができた。よって、適した条件は間接加熱式炭化装置を使用して４００℃以上で１時間以上加熱させたものを使用するのがよく、さらに、最も適した条件は４５０℃で１時間以上、間接加熱式炭化装置を使用して加熱したコーヒー残渣物を使用することで、ほとんど臭気がしない成形品を作り出すことが可能になる。これにより、プリン・ゼリーなどのデザートカップや、スプーン、フォーク、ナイフ、ストロー、お皿や容器の蓋などの食器具などにも不快感なく、使用できるコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

更に、本発明で使用するコーヒー残渣物を加熱して粉末化したものは、カーボンブラックやクロム、チタンブラックなどの黒色着色材の代替物として利用することができるものである。現在市場で大半を占めるカーボンブラックは石油由来であり、クロム、チタンブラックは鉱物であるが、それぞれが枯渇資源であるのに対して、本発明で使用するコーヒー残渣物を加熱して粉末化したものは、廃棄されるコーヒー残渣物をバイオマス資源として有効利用するものであり、環境負荷の低減もはかれるメリットもある。また、本発明のコーヒー残渣混合プラスチック成形品は、食品容器やスプーンに使用する際に必要な器具及び容器包装規格試験にも合格している安全性の確認がとれた成形品であるので、これにより、プリン・ゼリーなどのデザートカップや、スプーン、フォーク、ナイフ、ストロー、お皿や容器の蓋などの食器具などにも安心して使用できるコーヒー残渣混合プラスチック成形品を提供することができる。

Claims (5)

1. コーヒー液を抽出した残渣物を加熱処理したものを粉末化し合成樹脂原料と混練したバイオマス資源を使用して成形したプラスチック成形品であって、前記残渣物は間接加熱式炭化装置を利用して４００℃以上の高温で１時間加熱したものを使用することを特徴とするコーヒー残渣混合プラスチック成形品。
2. １％以上から１６％以下の加熱処理後のコーヒー残渣物の粉末を配合して成形したことを特徴とする請求項１に記載のコーヒー残渣混合プラスチック成形品。
3. 加熱処理後のコーヒー残渣物の粉末の粒子径が、４９０μｍ以下であることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のコーヒー残渣混合プラスチック成形品。
4. 臭気強度が２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコーヒー残渣混合プラスチック成形品。
5. コーヒー抽出残渣物の重量を１００％とした場合に、加熱処理後のコーヒー残渣物の重量の収率が２３％以下のコーヒー残渣を使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコーヒー残渣混合プラスチック成形品。