JP2018123012A - 竹材及び茶殻の堆肥化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる竹材及び茶殻の堆肥化方法、及び堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる堆肥を提供する。【解決手段】本発明の竹材及び茶殻の堆肥化方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程Ｓ１と、破砕工程Ｓ１で破砕した竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程Ｓ２と、茶殻混合工程Ｓ２で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程Ｓ３と、加圧混練工程Ｓ３で加圧混練した茶殻及び竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした竹材と茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程Ｓ４と膨潤拡散工程Ｓ４で吐出され、茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程Ｓ５とを有する特徴とする。【選択図】 図３
Description
本発明は、竹材と茶殻を混合した堆肥化方法及び堆肥に関する。
竹材から製造される竹堆肥は、農地に施すことで土壌物理性や微生物多様性及び活性の改善効果が期待される。
特許文献１は、竹粉による有機土壌改良材を提案している。
一方で、茶葉や茶成分を抽出した後の茶殻を堆肥として用いることが既に提案されている（例えば特許文献２〜特許文献４）。
特許文献１は、竹粉による有機土壌改良材を提案している。
一方で、茶葉や茶成分を抽出した後の茶殻を堆肥として用いることが既に提案されている（例えば特許文献２〜特許文献４）。
しかし、竹材から製造される竹堆肥は、作物の栽培に必要な肥料成分、特に窒素が少ない。
また、竹堆肥を作るための原料となる竹材には水分が少なく、堆肥化するためには多量の水を加える必要がある。
一方で、茶飲料の製造過程で生じる茶殻は窒素及び水を多く含むため、茶殻のみで堆肥を製造する場合には、堆肥化過程で腐敗する問題がある。
そこで、茶殻のみで堆肥を製造するには、適切な水分状態まで乾燥させる過程が必要となる。
また、竹堆肥を作るための原料となる竹材には水分が少なく、堆肥化するためには多量の水を加える必要がある。
一方で、茶飲料の製造過程で生じる茶殻は窒素及び水を多く含むため、茶殻のみで堆肥を製造する場合には、堆肥化過程で腐敗する問題がある。
そこで、茶殻のみで堆肥を製造するには、適切な水分状態まで乾燥させる過程が必要となる。
本発明は、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる竹材及び茶殻の堆肥化方法、及び堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる堆肥を提供することを目的とする。
請求項１記載の本発明の竹材及び茶殻の堆肥化方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で破砕した前記竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程と、前記茶殻混合工程で混合した前記竹材と前記茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、前記加圧混練工程で加圧混練した前記茶殻及び前記竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした前記竹材と前記茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と前記膨潤拡散工程で吐出され、前記茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程とを有する特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記茶殻混合工程で混合する前記茶殻を、水分を含む重量比で、前記竹材に対して１．５倍〜４倍としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記膨潤拡散工程で吐出される、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、前記茶殻混合工程で前記茶殻を混合することを特徴とする。
請求項４記載の本発明の堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の堆肥において、全窒素含有量が１％以上であることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記茶殻混合工程で混合する前記茶殻を、水分を含む重量比で、前記竹材に対して１．５倍〜４倍としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記膨潤拡散工程で吐出される、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、前記茶殻混合工程で前記茶殻を混合することを特徴とする。
請求項４記載の本発明の堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の堆肥において、全窒素含有量が１％以上であることを特徴とする。
本発明は、含まれる窒素が少ない竹材に窒素を多く含む茶殻を混合するため、製造された堆肥には竹材のみで製造した堆肥より窒素を多く含む堆肥を得ることができる。
また、本発明は、竹材の堆肥化に必要な水分を茶殻から供給することで、竹材に新たに水を加える労力を省略できる。
さらに、本発明は、茶殻を混合することによって添加される窒素が堆肥化を促進することで、竹材単独での堆肥化よりも早く堆肥を製造できる。
また、本発明は、竹材の堆肥化に必要な水分を茶殻から供給することで、竹材に新たに水を加える労力を省略できる。
さらに、本発明は、茶殻を混合することによって添加される窒素が堆肥化を促進することで、竹材単独での堆肥化よりも早く堆肥を製造できる。
本発明の第１の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、破砕工程で破砕した竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程と、茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした竹材と茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、膨潤拡散工程で吐出され、茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程と、を有するものである。本実施の形態によれば、竹材と茶殻とをそれぞれ単独で堆肥化する場合と比較して、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法において、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して１．５倍〜４倍としたものである。本実施の形態によれば、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法において、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合するものである。本実施の形態によれば、茶殻の混合量を調整することで堆肥化に最適な含水率とすることができる。
本発明の第４の実施の形態による堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とするものである。本実施の形態によれば、堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による堆肥において、全窒素含有量が１％以上であるものである。本実施の形態によれば、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
表１は、使用した竹材と茶殻の成分を示している。竹材は水分含量と全窒素含量が低く炭素率が高いため、長期の堆肥化期間が必要という特性がある。一方で、茶殻は水分含量と窒素含量が高く炭素率が低いため、堆肥化がしやすいが腐敗もしやすい特性がある。
ここで、竹材は、後述する破砕工程で破砕した竹材であり、含水率は７０％未満である。また、茶殻は、茶飲料の製造過程で生じるものであり、脱水処理や乾燥処理を行っていない状態で含水率は７０％越えている。表１における値は、新鮮重あたりの割合を示している。
ここで、竹材は、後述する破砕工程で破砕した竹材であり、含水率は７０％未満である。また、茶殻は、茶飲料の製造過程で生じるものであり、脱水処理や乾燥処理を行っていない状態で含水率は７０％越えている。表１における値は、新鮮重あたりの割合を示している。
表２は、竹材のみを用いた竹堆肥、竹材と茶殻とを重量比２対３で混合した竹茶堆肥（２対３）、及び竹材と茶殻とを重量比１対４で混合した竹茶堆肥（１対４）の水分含量を示す。竹茶堆肥（２対３）は６４％以上の含水率、竹茶堆肥（１対４）は７５％以下の含水率となり、竹茶堆肥は両方とも含水率が６０〜７５%程度の範囲であり、堆肥化に適した水分含量に調整されている。
図１は、堆肥化期間中の竹堆肥、竹茶堆肥（２対３）、及び竹茶堆肥（１対４）の全窒素含量と炭素率の推移を示している。竹堆肥は堆肥化開始後から１００日が経過しても炭素率が低下し続けており、堆肥化が緩やかに継続している。一方で、竹茶堆肥（２対３）及び竹茶堆肥（１対４）は、堆肥化開始後４０日以降で窒素含量と炭素率が安定しており、約４０日で堆肥化が完了している。さらに、竹茶堆肥（１対４）は竹茶堆肥（２対３）よりも窒素含量が高く、窒素成分を多く含む竹茶堆肥となった。
表３は、堆肥化が完了したときの竹堆肥と竹茶堆肥（１対４）の全窒素含量、リン酸含量、カリ含量、アンモニウム態窒素含量、及び硝酸態窒素含量を示している。竹茶堆肥(１対４）は全ての項目において竹堆肥より値が高く、竹茶堆肥（１対４）は竹堆肥よりも肥料成分に富んでいる。
図２は、作成した竹茶堆肥（２対３）と竹茶堆肥（１対４）をコマツナの栽培に供した時のコマツナの草高の推移を示した図である。
草高が高いと生育が良好で最終的に収穫量が多くなる。竹茶堆肥（２対３）には２７.４ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（２対３）、竹茶堆肥（１対４）には２３.６ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（１対４）がそれぞれ施用されており、堆肥無施用は一切の資材が施用されていない。
竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３）を施用したより草高が高く推移しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥である。
草高が高いと生育が良好で最終的に収穫量が多くなる。竹茶堆肥（２対３）には２７.４ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（２対３）、竹茶堆肥（１対４）には２３.６ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（１対４）がそれぞれ施用されており、堆肥無施用は一切の資材が施用されていない。
竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３）を施用したより草高が高く推移しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥である。
表４は、竹堆肥及び茶竹堆肥を施用した場合のコマツナの収量を示した表である。竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３)を施用した場合と比べて２倍以上の収穫量を示しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥であることを示している。
図３は本発明の一実施例による竹材及び茶殻の堆肥化方法を示すフローチャートである。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、又は笹竹等の竹材を、２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する（ステップ２）。
ステップ２における茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ３）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2〜５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ３における加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材は、カッターで２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ４）。
ステップ４における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドは茶殻と混合されている。また、この竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ〜５ｍｍが１７％、５ｍｍ〜７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、又は笹竹等の竹材を、２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する（ステップ２）。
ステップ２における茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ３）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2〜５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ３における加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材は、カッターで２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ４）。
ステップ４における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドは茶殻と混合されている。また、この竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ〜５ｍｍが１７％、５ｍｍ〜７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
ステップ４における膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドを、所定期間堆肥化処理する（ステップ５）。
膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドは水分率が６４％〜７５％であり、竹繊維チョップドストランド自身に乳酸菌が生息するため、自然放置の状態で発酵が行われ堆肥化される。
ステップ５における堆肥化工程では、水分率が６０〜７５％程度、好ましくは７０％程度を維持するように、適宜水分を与えるとともに、混合切り返しを行う。冬季のように雰囲気温度の低い時期は、竹繊維チョップドストランドをビニールシートで覆うことで７０℃程度の発酵熱を維持することが好ましい。堆肥化工程は、前述の通り４０日程度である。
膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドは水分率が６４％〜７５％であり、竹繊維チョップドストランド自身に乳酸菌が生息するため、自然放置の状態で発酵が行われ堆肥化される。
ステップ５における堆肥化工程では、水分率が６０〜７５％程度、好ましくは７０％程度を維持するように、適宜水分を与えるとともに、混合切り返しを行う。冬季のように雰囲気温度の低い時期は、竹繊維チョップドストランドをビニールシートで覆うことで７０℃程度の発酵熱を維持することが好ましい。堆肥化工程は、前述の通り４０日程度である。
以上のように本実施例によれば、破砕工程で破砕した竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合し、混合した竹材と茶殻とを加圧混練し、加圧混練した茶殻及び竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理することで、竹材と茶殻とをそれぞれ単独で堆肥化する場合と比較して、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる。
また、本実施例によれば、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して１．５倍〜４倍とすることで、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。
また、本実施例によれば、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合することで、堆肥化に最適な水分含量とすることができる。
また、本実施例による堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることで堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例による堆肥は、全窒素含有量が１％以上となるように茶殻を混合することで、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例によれば、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して１．５倍〜４倍とすることで、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。
また、本実施例によれば、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合することで、堆肥化に最適な水分含量とすることができる。
また、本実施例による堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることで堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例による堆肥は、全窒素含有量が１％以上となるように茶殻を混合することで、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
本発明によれば、飲料メーカから大量に排出される抽出済みの茶葉などの茶殻を、脱水処理や乾燥処理を行うことなく、肥料として有効に利用できる。
Ｓ１ 破砕工程
Ｓ２ 茶殻混合工程
Ｓ３ 加圧混練工程
Ｓ４ 膨潤拡散工程
Ｓ５ 堆肥化工程
Ｓ２ 茶殻混合工程
Ｓ３ 加圧混練工程
Ｓ４ 膨潤拡散工程
Ｓ５ 堆肥化工程
本発明は、竹材と茶殻を混合した堆肥化方法に関する。
竹材から製造される竹堆肥は、農地に施すことで土壌物理性や微生物多様性及び活性の改善効果が期待される。
特許文献１は、竹粉による有機土壌改良材を提案している。
一方で、茶葉や茶成分を抽出した後の茶殻を堆肥として用いることが既に提案されている（例えば特許文献２〜特許文献４）。
特許文献１は、竹粉による有機土壌改良材を提案している。
一方で、茶葉や茶成分を抽出した後の茶殻を堆肥として用いることが既に提案されている（例えば特許文献２〜特許文献４）。
しかし、竹材から製造される竹堆肥は、作物の栽培に必要な肥料成分、特に窒素が少ない。
また、竹堆肥を作るための原料となる竹材には水分が少なく、堆肥化するためには多量の水を加える必要がある。
一方で、茶飲料の製造過程で生じる茶殻は窒素及び水を多く含むため、茶殻のみで堆肥を製造する場合には、堆肥化過程で腐敗する問題がある。
そこで、茶殻のみで堆肥を製造するには、適切な水分状態まで乾燥させる過程が必要となる。
また、竹堆肥を作るための原料となる竹材には水分が少なく、堆肥化するためには多量の水を加える必要がある。
一方で、茶飲料の製造過程で生じる茶殻は窒素及び水を多く含むため、茶殻のみで堆肥を製造する場合には、堆肥化過程で腐敗する問題がある。
そこで、茶殻のみで堆肥を製造するには、適切な水分状態まで乾燥させる過程が必要となる。
本発明は、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる竹材及び茶殻の堆肥化方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の本発明の竹材及び茶殻の堆肥化方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で破砕して含水率が７０％未満の前記竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程と、前記茶殻混合工程で混合した前記竹材と前記茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、前記加圧混練工程で加圧混練した前記茶殻及び前記竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした前記竹材と前記茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、前記膨潤拡散工程で吐出され、前記茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程と、を有し、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとを主原料とし、前記茶殻混合工程で混合する前記茶殻を、水分を含む重量比で、前記竹材に対して４倍としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記膨潤拡散工程で吐出される、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、前記茶殻混合工程で前記茶殻を混合することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記堆肥化工程の後に製造される堆肥の全窒素含有量が１％以上であることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記膨潤拡散工程で吐出される、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、前記茶殻混合工程で前記茶殻を混合することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法において、前記堆肥化工程の後に製造される堆肥の全窒素含有量が１％以上であることを特徴とする。
本発明は、竹材の堆肥化に必要な水分を茶殻から供給することで、竹材に新たに水を加える労力を省略できる。
また、本発明は、茶殻を混合することによって添加される窒素が堆肥化を促進することで、竹材単独での堆肥化よりも早く堆肥を製造できる。
また、本発明は、茶殻を混合することによって添加される窒素が堆肥化を促進することで、竹材単独での堆肥化よりも早く堆肥を製造できる。
本発明の第１の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、破砕工程で破砕して含水率が７０％未満の竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程と、茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした竹材と茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、膨潤拡散工程で吐出され、茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程と、を有し、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とし、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して４倍としたものである。本実施の形態によれば、竹材と茶殻とをそれぞれ単独で堆肥化する場合と比較して、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる。また、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。また、堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法において、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合するものである。本実施の形態によれば、茶殻の混合量を調整することで堆肥化に最適な含水率とすることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による竹材及び茶殻の堆肥化方法において、堆肥化工程の後に製造される堆肥の全窒素含有量が１％以上であるものである。本実施の形態によれば、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
表１は、使用した竹材と茶殻の成分を示している。竹材は水分含量と全窒素含量が低く炭素率が高いため、長期の堆肥化期間が必要という特性がある。一方で、茶殻は水分含量と窒素含量が高く炭素率が低いため、堆肥化がしやすいが腐敗もしやすい特性がある。
ここで、竹材は、後述する破砕工程で破砕した竹材であり、含水率は７０％未満である。また、茶殻は、茶飲料の製造過程で生じるものであり、脱水処理や乾燥処理を行っていない状態で含水率は７０％越えている。表１における値は、新鮮重あたりの割合を示している。
ここで、竹材は、後述する破砕工程で破砕した竹材であり、含水率は７０％未満である。また、茶殻は、茶飲料の製造過程で生じるものであり、脱水処理や乾燥処理を行っていない状態で含水率は７０％越えている。表１における値は、新鮮重あたりの割合を示している。
表２は、竹材のみを用いた竹堆肥、竹材と茶殻とを重量比２対３で混合した竹茶堆肥（２対３）、及び竹材と茶殻とを重量比１対４で混合した竹茶堆肥（１対４）の水分含量を示す。竹茶堆肥（２対３）は６４％以上の含水率、竹茶堆肥（１対４）は７５％以下の含水率となり、竹茶堆肥は両方とも含水率が６０〜７５%程度の範囲であり、堆肥化に適した水分含量に調整されている。
図１は、堆肥化期間中の竹堆肥、竹茶堆肥（２対３）、及び竹茶堆肥（１対４）の全窒素含量と炭素率の推移を示している。竹堆肥は堆肥化開始後から１００日が経過しても炭素率が低下し続けており、堆肥化が緩やかに継続している。一方で、竹茶堆肥（２対３）及び竹茶堆肥（１対４）は、堆肥化開始後４０日以降で窒素含量と炭素率が安定しており、約４０日で堆肥化が完了している。さらに、竹茶堆肥（１対４）は竹茶堆肥（２対３）よりも窒素含量が高く、窒素成分を多く含む竹茶堆肥となった。
表３は、堆肥化が完了したときの竹堆肥と竹茶堆肥（１対４）の全窒素含量、リン酸含量、カリ含量、アンモニウム態窒素含量、及び硝酸態窒素含量を示している。竹茶堆肥(１対４）は全ての項目において竹堆肥より値が高く、竹茶堆肥（１対４）は竹堆肥よりも肥料成分に富んでいる。
図２は、作成した竹茶堆肥（２対３）と竹茶堆肥（１対４）をコマツナの栽培に供した時のコマツナの草高の推移を示した図である。
草高が高いと生育が良好で最終的に収穫量が多くなる。竹茶堆肥（２対３）には２７.４ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（２対３）、竹茶堆肥（１対４）には２３.６ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（１対４）がそれぞれ施用されており、堆肥無施用は一切の資材が施用されていない。
竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３）を施用したより草高が高く推移しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥である。
草高が高いと生育が良好で最終的に収穫量が多くなる。竹茶堆肥（２対３）には２７.４ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（２対３）、竹茶堆肥（１対４）には２３.６ｋｇＮ／ｍ２相当の竹茶堆肥（１対４）がそれぞれ施用されており、堆肥無施用は一切の資材が施用されていない。
竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３）を施用したより草高が高く推移しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥である。
表４は、竹堆肥及び茶竹堆肥を施用した場合のコマツナの収量を示した表である。竹茶堆肥（１対４）は堆肥無施用や竹茶堆肥（２対３)を施用した場合と比べて２倍以上の収穫量を示しており、竹茶堆肥（１対４）は肥料として効果の高い堆肥であることを示している。
図３は本発明の一実施例による竹材及び茶殻の堆肥化方法を示すフローチャートである。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、又は笹竹等の竹材を、２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する（ステップ２）。
ステップ２における茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ３）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2〜５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ３における加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材は、カッターで２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ４）。
ステップ４における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドは茶殻と混合されている。また、この竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ〜５ｍｍが１７％、５ｍｍ〜７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドを製造する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、又は笹竹等の竹材を、２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する（ステップ２）。
ステップ２における茶殻混合工程で混合した竹材と茶殻とを、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する（ステップ３）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ2以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ2〜５０Ｋｇ／ｃｍ2とする。
ステップ３における加圧混練工程で加圧混練した茶殻及び竹材は、カッターで２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ４）。
ステップ４における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られた解繊状の竹繊維チョップドストランドは茶殻と混合されている。また、この竹繊維チョップドストランドの大きさの割合は、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ〜５ｍｍが１７％、５ｍｍ〜７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。
ステップ４における膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドを、所定期間堆肥化処理する（ステップ５）。
膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドは水分率が６４％〜７５％であり、竹繊維チョップドストランド自身に乳酸菌が生息するため、自然放置の状態で発酵が行われ堆肥化される。
ステップ５における堆肥化工程では、水分率が６０〜７５％程度、好ましくは７０％程度を維持するように、適宜水分を与えるとともに、混合切り返しを行う。冬季のように雰囲気温度の低い時期は、竹繊維チョップドストランドをビニールシートで覆うことで７０℃程度の発酵熱を維持することが好ましい。堆肥化工程は、前述の通り４０日程度である。
膨潤拡散工程によって吐出され、茶殻が混合された竹繊維チョップドストランドは水分率が６４％〜７５％であり、竹繊維チョップドストランド自身に乳酸菌が生息するため、自然放置の状態で発酵が行われ堆肥化される。
ステップ５における堆肥化工程では、水分率が６０〜７５％程度、好ましくは７０％程度を維持するように、適宜水分を与えるとともに、混合切り返しを行う。冬季のように雰囲気温度の低い時期は、竹繊維チョップドストランドをビニールシートで覆うことで７０℃程度の発酵熱を維持することが好ましい。堆肥化工程は、前述の通り４０日程度である。
以上のように本実施例によれば、破砕工程で破砕した竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合し、混合した竹材と茶殻とを加圧混練し、加圧混練した茶殻及び竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理することで、竹材と茶殻とをそれぞれ単独で堆肥化する場合と比較して、腐敗に至ることなく迅速に高い窒素成分の堆肥を製造できる。
また、本実施例によれば、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して１．５倍〜４倍とすることで、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。
また、本実施例によれば、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合することで、堆肥化に最適な水分含量とすることができる。
また、本実施例による堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることで堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例によれば、堆肥化工程の後に製造される堆肥は、全窒素含有量が１％以上となるように茶殻を混合することで、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例によれば、茶殻混合工程で混合する茶殻を、水分を含む重量比で、竹材に対して１．５倍〜４倍とすることで、竹材を単独で肥料化する場合と比較して堆肥化期間を短縮できる。
また、本実施例によれば、膨潤拡散工程で吐出される、茶殻と竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、茶殻混合工程で茶殻を混合することで、堆肥化に最適な水分含量とすることができる。
また、本実施例による堆肥は、茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることで堆肥化を容易に行えるとともに、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
また、本実施例によれば、堆肥化工程の後に製造される堆肥は、全窒素含有量が１％以上となるように茶殻を混合することで、肥料効果の高い堆肥を得ることができる。
本発明によれば、飲料メーカから大量に排出される抽出済みの茶葉などの茶殻を、脱水処理や乾燥処理を行うことなく、肥料として有効に利用できる。
Ｓ１ 破砕工程
Ｓ２ 茶殻混合工程
Ｓ３ 加圧混練工程
Ｓ４ 膨潤拡散工程
Ｓ５ 堆肥化工程
Ｓ２ 茶殻混合工程
Ｓ３ 加圧混練工程
Ｓ４ 膨潤拡散工程
Ｓ５ 堆肥化工程
Claims (5)
- 孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、
前記破砕工程で破砕した前記竹材に、含水率が７０％以上の茶殻を混合する茶殻混合工程と、
前記茶殻混合工程で混合した前記竹材と前記茶殻とを、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程と、
前記加圧混練工程で加圧混練した前記茶殻及び前記竹材をカッターで裁断してミンチ状にし、ミンチ状にした前記竹材と前記茶殻とを多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、
前記膨潤拡散工程で吐出され、前記茶殻が混合された解繊状の竹繊維チョップドストランドを堆肥化処理する堆肥化工程と、
を有する
ことを特徴とする竹材及び茶殻の堆肥化方法。 - 前記茶殻混合工程で混合する前記茶殻を、水分を含む重量比で、前記竹材に対して１．５倍〜４倍とした
ことを特徴とする請求項１に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法。 - 前記膨潤拡散工程で吐出される、前記茶殻と前記竹繊維チョップドストランドとの混合物の含水率が６４％〜７５％となるように、前記茶殻混合工程で前記茶殻を混合する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の竹材及び茶殻の堆肥化方法。 - 茶殻と竹繊維チョップドストランドとを主原料とすることを特徴とする堆肥。
- 全窒素含有量が１％以上であることを特徴とする請求項４に記載の堆肥。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11263687A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-09-28 | Shinko Zoki Kk | 植繊機による有機肥料 |
| JP2002096048A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-02 | Shoko Iwasaki | 柑橘類廃棄物又は茶殼廃棄物の好気性醗酵処理方法及び該処理方法によって得られた有機肥料並びに同廃棄物の好気性醗酵処理用醗酵助材 |
| JP2008127246A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Micro Media Japan Corp | 発酵堆肥の製造方法 |
| JP3187495U (ja) * | 2013-04-22 | 2013-12-05 | 税 小西 | 脱臭材を利用した堆肥化設備及び畜産設備 |
| JP2015096263A (ja) * | 2008-11-17 | 2015-05-21 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
-
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