JP2018538005A - 環境影響が最小限な農工業方法 - Google Patents

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Abstract

野菜及び/又はキノコ生産物を栽培するステップ、その生産物を収穫するステップ、中間生成物を得るための、生産物の熱機械的処理の少なくとも1つのステップ、並びに中間生成物の最終段階のパッケージングのステップを含むタイプの、環境影響が最小限な農工業方法。熱機械的処理ステップは、廃棄物を定めるために生産物から不要な部分を除去する機械的工程を提供し、野菜性物質だけによって構成される廃棄物が引き続く処理及びパッケージングステップを目的とした中間生成物から分離され、バイオガス生成ユニットに送られ、バイオガス生成ユニットの廃棄物によって構成される発酵残渣は、野菜生産物の栽培の新しいステップにおけるそれぞれの栽培土壌で肥料として使用される。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、環境影響が最小限な農工業方法に関し、特に、工業的に野菜及びキノコを栽培及び処理し、環境影響を低減させることを可能にする方法に関する。
農工業方法は、通常、栽培に適した土壌がいったん特定されれば、その準備、施肥、播種、任意の農薬の散布及びこのようにして栽培された野菜及び/又はキノコの収穫を進めることが可能である、農学的性質(より詳細には、農耕学的性質)の一連のステップを提供する。
次いで、このようにして栽培された野菜及び/又はキノコを工業用ユニットに移すことができ、そこで、これを特定の最終生成物に変換するのに適した方法にかける。
そのような方法は、廃棄物部分(これは食用でないか、関心が限られているか、提供される最終生成物の特定の特性に適合しない)の排除、任意の洗浄、任意の熱処理(例えば、調理(部分的のみであっても)、低温凍結などの)及びパッケージングを提供する。
そのような活動が、野菜及び/又はキノコを処理する機械のエネルギー消費との関連でかなりの環境影響を有することは明らかであり、廃棄物部分がその処分のために適切に分離されなければならないことも同様に明らかである。
本発明の目的は、工業廃棄物を最小限にするのに適した、環境影響が最小限な農工業方法を考案することによって、上記の問題を解決することである。
この目的内で、本発明の一目的は、野菜及び/又はキノコ廃棄物の価値を高めるために環境影響が最小限な農工業方法を考案することである。
本発明の別の目的は、最適なエネルギーバランスを得るのに適した、環境影響が最小限な農工業方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、低コストで、実際に提供するのが比較的簡単であり、適用上安全である、環境影響が最小限な農工業方法を提供することである。
この目的並びに以下でより明らかになるであろうこれら及び他の目的は、野菜及び/又はキノコ生産物を栽培するステップ、上記生産物を収穫するステップ、中間生成物を得るための、上記生産物の熱機械的処理の少なくとも1つのステップ、並びに上記中間生成物の最終段階のパッケージングのステップを含むタイプの、環境影響が最小限な農工業方法であって、
− 上記熱機械的処理ステップが、廃棄物を定めるために上記生産物から不要な部分を除去する機械的工程を提供すること、
− 野菜性物質だけによって構成される上記廃棄物が、引き続く処理及びパッケージングステップを目的とした中間生成物から分離され、バイオガス生成ユニットに送られること、
− 複雑な有機物、例えば、脂質、タンパク質、糖質の微生物による分解並びにその中に含まれる炭素及び水素が再結合してメタン及び二酸化炭素を形成することから成る嫌気性消化を提供する上記バイオガス生成ユニットの廃棄物によって構成される発酵残渣が、野菜生産物の栽培の新しいステップにおけるそれぞれの栽培土壌で肥料として使用されること
を特徴とする農工業方法によって達成される。
本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明による環境影響が最小限な農工業方法の、好ましいが排他的でない実施形態の説明からより明らかになるであろう。
本発明による環境影響が最小限な農工業方法は、野菜及び/又はキノコ生産物を栽培するステップ、その生産物を収穫するステップ、中間生成物を得るための、生産物の熱機械的処理の少なくとも1つのステップ、並びに中間生成物の最終段階をパッケージングするステップを含むタイプの生成状況の一部である。
したがって、本発明によれば、栽培圃場から届く野菜用の少なくとも1つの貯蔵領域を工業用施設中に提供することが必要である。特に、野菜は、収穫と処理の間にかかる時間を最小限にするために、好ましくは施設が設置される建物から実質的に短い距離に位置する栽培圃場で収穫される。
施設は、収穫の間に蓄積し得る土壌又は他の物質及び材料の任意の残留物を排除する目的を有する、野菜を洗浄するための少なくとも1つのステーションをさらに含み、野菜の機械的処理のための少なくとも1つのステーションも存在する。「機械的処理」という表現は、興味が低い又は興味がない任意の部分の切断(又は、一般に除去)、さや、皮などからの野菜の食用部分の任意の取り出し、より一般的には野菜に対して直接的な機械的介入を提供するすべての活動を言及すると理解される。
上記野菜の熱処理のための少なくとも1つのステーションが存在することも必要である。これらの野菜を、(熱オーブン、調理用グリドル、料理用加熱器具、フライ用機械などを使用することによって)既知のタイプの方法のいずれか1つを用いて、部分的又は全体的な調理にかけること、及び特定の低温凍結ユニット内で低温凍結にかけることができる。
次いで、熱処理にかけた中間生成物を少なくとも1つのそれぞれのパッケージングステーションに送ることができ、ここで、その中間生成物をそれぞれのパッケージに入れることができる。
パッケージングはコンテナ中の簡単な配置から構成することができる。これは本発明の優先関心事項ではないが、(特に、無菌的雰囲気及び環境でパッケージングされた、したがって、通常は低温凍結されていない生成物に関して)パッケージングされた生成物のより長い日持ちを促進するために、真空中及び/又は調整雰囲気中で作動するパッケージングユニットの採用を除外しない。
本発明による方法では、熱機械的処理のステップは、前述のように、廃棄物(廃棄物部分は、非限定例として先に部分的に列挙した)を作るために生産物から不要な部分を除去するための、少なくとも1つの機械的工程を提供する。
このようにして得られた廃棄物を、特定のパッケージングされた食物の供給につながる引き続く工程を目的とした中間生成物から分離し、バイオガス生成ユニットに送る。
バイオガス生成ユニットは、発酵タンク、発酵の結果として発生したガス状物質を収集するためのマニホールド及びコージェネレーターを含む。
コージェネレーターは、内燃機関エンジン(これは、生成されたバイオガスの可燃性画分を燃やす)及び電気機械的発電機によって構成される。燃焼から生じる熱エネルギーをさらに収集し、特定のユーザーユニットに運ぶ。
多くの場合、発酵タンクは、特定の温度に維持されている場合、高い生化学的変換効率を保証することが明示される。このような理由で、発酵タンクを加熱するために所定の割合の熱エネルギーを使用することは、排除されない。
バイオガス生成ユニットは、複雑な有機物、例えば、脂質、タンパク質、糖質の微生物による分解、並びにその中に含まれる炭素及び水素が再結合してメタン及び二酸化炭素を形成することから成る嫌気性消化を提供する。
この生化学的工程の結果として、いわゆる発酵残渣(生化学的工程を既に経ており、そのため所定の安定レベルに到達している物質)を構成する処理廃棄物が特定される。
この方法によれば、発酵残渣は、野菜生産物の栽培の新しいステップにおけるそれぞれの栽培土壌で肥料として使用される。
実際には、発酵残渣は、特定の将来の栽培を目的とした圃場に、少なくとも部分的に散布することができ、したがって、これによって、本発明による方法の反復が定められる。
このように、本発明による方法は、野菜及び/又はキノコによって主に構成されるパッケージングされた食物、所定の量のエネルギー(バイオガスの可燃成分の燃焼で得られる熱エネルギー及び電気エネルギーの形態)並びに所定の分量の農学的土壌改良物及び/又は肥料を発生させることを可能にするので、特に有効であることが指摘される。したがって、本発明による方法は、既知のタイプの農工業方法によって通常発生する影響に関する環境影響を最小限にすることを可能にする。
バイオガス生成ユニットが農業由来の特定の処理廃棄物及び精製スラッジを収容することを特に目的とした発酵タンクを含むことを明示することは、有用であると考えられる。
農業由来の処理廃棄物は、特に、中間生成物を得るために機械的処理にかけられる生産物の廃棄物によって構成される。精製スラッジは、同じ場所に存在する処理システムにおける工業的変換工程で使用された水の処理ステップの間に発生する。
処理スラッジは、(その大部分を構成する)液体画分及び固体画分を含む。
実施及び適用における疑いのない関心事に関する特定の建設的な解決法によれば、バイオガス生成ユニットの発酵タンクは、60%から80%の間に含まれるパーセンテージ(好ましくは約70%)のスラッジ、5%から10%の間に含まれるパーセンテージ(好ましくは約7%)の処理されている生産物の廃棄物、20%から30%の間に含まれるパーセンテージ(好ましくは約23%)のトウモロコシ及びライコムギによって構成される混合物を収容する。
スラッジは、前の発酵サイクルに関する発酵残渣の液体画分によって組み入れることもできる。
トウモロコシは、好ましくは細断材料の形態で存在し、目的のために使用するのに最も適している品種の中から選択される。
用語「ライコムギ」は、ライムギとデュラムコムギ又はコムギ属の他品種の間の人工の雑種を言及すると理解される。上記にサイレージを加えることは排除されず、サイレージは、変化及び有毒な可能性がある微生物が野菜塊内で急増し、それによって、その消費(栄養価の喪失)及び一般に健康に害のある物質の発生がもたらされるのを防ぐための、嫌気性微生物による野菜塊の酸性化によって提供される飼料保存方法(エンシレージ)の生成物である。
本発明によれば発酵残渣は液相及び固相を含むことが指摘されるべきである。
液相は、アンモニア性窒素、N−NH、リン酸、HPO、リンのイオン及び塩、カリウムのイオン及び塩、カルシウムのイオン及び塩、マグネシウムのイオン及び塩、スルフェート及び微量元素を含み、一方で固相は、主な要素として農学的土壌改良機能を有するアンモニア性窒素を含む。
発酵残渣が、8%から15%の間に含まれるパーセンテージについては固相によって構成され、85%から92%の間に含まれるパーセンテージについては液相によって構成されることも明示されるべきである。より具体的には、発酵残渣は、指標として固相によって構成される約10%(これは、栽培される土壌で土壌改良物として効果的に使用することができる)、例として液相によって構成される約90%(これは、部分的に(およそ40%)バイオガス生成ユニットの発酵タンクに再導入され、残りの部分(例として50%)については、精製プラントの酸化タンクに集まるいわゆる清澄化画分に変換するために遠心分離又はベルトプレスによって処理される)を含む。
本発明による方法の特定の実施形態によれば、発酵残渣が構成される液相の一部を、生化学的変換に再び加わるために、バイオガス生成ユニットの発酵タンクに直接戻し、精製スラッジと混合する。
本発明による方法のさらなる実施形態によれば、液相は、任意選択で、これを安定化、脱窒などの中から選択される少なくとも1つの方法(特定の作物に対する並びに/又は特定の土壌学的及び/又は化学的−物理的特徴を有する土壌に対する土壌改良物としてのその役割を向上させるのに有用であり得る方法)にかけた後に、貯蔵することができ、又は肥料として圃場に散布することができる。
特に、環境を大切にし且つ重んじる発酵残渣の開発に特に有効且つ適している本発明の一実施形態に関して、固相は(直接的に及び/若しくは他の物質と混合して、将来の使用のために)貯蔵され、又は肥料として圃場に撒かれる。
本発明の特定の実施形態によれば、作物の環境影響及び環境に放出される農薬の量を最小限にすることを目的として、野菜生産物及び/又はキノコの栽培のステップは、
− その組成、湿度及び温度を少なくとも部分的に特定するため、並びに病原体、はびこっている生物及び汚染物質がないことを検証するために、作物を対象とした、土壌の予防的な化学的、物理的及び土壌学的解析を行うこと、
− 以前に特定した土壌パラメーターに最も適したものを、遺伝子組換えされていない天然の種子及び菌糸の中から選択すること、
− 病変及び/又はその蔓延を検出するために、播種後に生育する、栽培される野菜、キノコの反復的な定期検査を行うこと、
− 殺虫剤、除草剤、殺ダニ剤、リマサイド及び殺菌剤の中から選択される活性成分を使用することによって、少なくとも1つの植物保護処理を行うこと、
− 収穫期の近くに、植物保護用活性成分の残留濃度を測定するために、栽培される野菜、キノコの反復的な定期的抜き取り検査を行うこと、
− 所定の閾値より低い植物保護用活性成分の残留濃度が検出され次第、栽培される野菜、キノコを収穫すること
にある。
バイオガス発生ユニットが発酵の結果として発生したガス状物質に対する収集マニホールド及び上記ガス状物質を分けるための選択装置を含むことを指摘することも必要である。
そのようなガス状物質は、50÷70%メタン、二酸化炭素、水蒸気、硫化水素及び少量の他のガス状物質を含む。
本発明による方法を採用することによって生成されるバイオガスが23,000kJ/Nmのオーダーの発熱量を有することが明示される。
本発明による方法を実施するのに適したバイオガス生成ユニットは、野菜廃棄物並びに野菜及び/又はキノコの処理が生じる施設の精製プラントのスラッジを使用することによってバイオガスを生成するための嫌気性消化システムを含む。
農食物セクターで非常に一般的な寸法及び特徴を有する施設に適したユニットは、1MWの公称パワーを有し得る。
バイオガスを生成及び利用する器具は、2つの主要部分:
− 嫌気性消化工程が生じ、メタンが放出される、発酵タンク、
− 発生したメタンを使用して電力及び蒸気を生成する、コージェネレーター
によって構成されるように、概略的に示すことができる。
バイオガス生成ユニットはバイオマスを使用し、この用語は、非化石形態の生物起源のすべての物質:農業及び森林由来の材料及び残留物、農食物工業の二次生成物及び廃棄物、畜産の廃水、都市廃棄物の有機画分、精製スラッジ、有機スラッジの精製に使用される藻類及び多くの野菜種に言及すると理解される。
本発明による方法は、農産物の変換のための工程によって発生した廃水をもっぱら処理する精製システムから届く農業由来の処理廃棄物及び精製スラッジの排他的な使用を提供する。
精製プラントは工業的変換工程で使用される廃水を処理するので、例えば生成を目的としたレシピのうちの1つで使用された成分の残留物の、対応するスラッジにおける存在は排除されない。
水に溶解したそのような物質の程度は、いずれにせよ最小限のパーセンテージであり、したがって、たとえこれらが発酵タンクに導入されるとしても、これらは、その工程に影響がなく、成分の指示されたパーセンテージを変えることはできない。
明らかに、バイオガス中のメタンのパーセンテージは、消化される有機物の種類及び工程条件に応じて変動する。
発酵工程の終わりに、原材料中に既に存在する主要栄養元素(窒素、リン、カリウム)は、廃物中にそのまま保持され、有機体窒素の無機化を促進する。特に、発酵残渣は優れた肥料であり、この中で、窒素は植物が直接同化することができる形態である。
消化槽の下流で、固体部分(8〜15%、好ましくは約10%)を保持し高い肥料価を有し、さらに乾燥させ、堆肥にすることができる、発酵残渣(すなわち、嫌気性消化で処理された材料)と安定化され、さらなる処理(脱窒)又は発酵タンクへの再導入及び/又は一時的な貯蔵の準備ができている液体部分(85〜92%)とを機械的に分離することができる。
発酵残渣の使用は、栽培された植物の無機栄養への有機性の組み込み、及び土壌の農耕学的肥沃度の維持への寄与である。さらに、化学肥料の代わりのその使用は環境及びエネルギーのバランスを向上させ、コスト節減は100ユーロ/haに達し得る。
本発明による方法の特定の用途は、圃場への土壌改良物として発酵残渣の固体画分のみを使用することをともなう。代わりに、液体画分は、嫌気性工程を向上させる/安定化するために、消化槽に再導入する。
本発明による方法が存在する状況を例示するために、実施することができる、生成の流れのいくつかの実施例のステップを列挙する。
天然中間生成物(凍結エンドウ)の生成
− 新鮮な野菜の供給
− 振動、通気及びさねの除去(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜廃棄物の発生をともなう)
− さやの分離
− 洗浄
− スコーチ
− 冷却
− 選択(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜廃棄物の発生をともなう)
− 低温凍結
− 通気(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜廃棄物の発生をともなう)
− 振動ふるいによるスクリーニング(直径を定めるため)
− パッケージの充填及び重量の検査
− −18℃のセル内での貯蔵
グリルした中間生成物(グリルしたナス)の生成
− 新鮮な野菜の供給
− 洗浄/さねの除去
− トッピング(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜切断物の発生をともなう)
− 切断(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜切断物の発生をともなう)
− 振動(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜廃棄物の発生をともなう)
− 選択(バイオガスユニットの発酵タンク用の野菜廃棄物の発生をともなう)
− 任意選択の油処理
− オーブン中でのグリル
− 冷却
− 低温凍結
− 金属検出器による検査
− パッケージの充填及び重量の検査
− −18℃のセル内での貯蔵
好都合なことに、本発明は、工業廃棄物を最小限にするのに適した環境影響が最小限な農工業方法を考案するので、前述の問題を解決する。
実際に、農産物の廃棄物を使用してバイオガス生成ユニットに供給し、続いて、上記バイオガスを使用して、電力及び熱エネルギーを利用可能にすることができるコージェネレーターに供給する。
さらに、バイオガス生成ユニットから出る発酵残渣は、農学的土壌改良物として、より一般的には肥料として、(その液体画分状態とその固体画分状態の両方で)使用することができる。
したがって、環境影響が最小限な農工業方法は、効率的に、野菜及び/又はキノコの廃棄物の価値を高めることを可能にし、この廃棄物は、そうでなければ、この方法を扱う工業にとって、(本件に関する現在適用可能な法律規定に従って)処分される廃棄物であろう。
好都合には、本発明による農工業方法は、より優れたエネルギーバランスを得るのに適している。エネルギーバランス(生成エネルギーに対する消費エネルギー)は、内部で生成されたバイオガスによって供給されるコージェネレーターによって提供されるエネルギー生成を介して本発明による方法を実施する任意の者にとって有利である。
明確に、本発明による農工業方法は、いったん開始すると比較的簡単な方法で低コストで持続可能であり、これらの理由から適用上安全である。
本発明による方法によって生成される発酵残渣は、(本発明による方法を実施しない様々な植物から得ることができる他の種類の発酵残渣に対して)より低い環境影響しかともなわないという事実は、特に好都合である。本発明による方法を適用することによって得られる発酵残渣は、実際に汚染せず、これは、発酵残渣が野菜性物質の消化から得られ、スラッジの混入がないからである。この発酵残渣は、動物起源の発酵残渣又は肥やしに対して、臭気発生の問題が少ない。本発明による方法を適用することによって得られる発酵残渣は、法定制限(2%)をはるかに下回る低窒素含量を有する有機土壌改良物を構成し、これによって、硝酸感受性土壌においてでさえもその使用が可能になる。本明細書で得られる発酵残渣は、さらに、PAH(多環芳香族炭化水素)を含まず、モニターされ、いずれにせよ法定制限をはるかに下回る含量で、重金属(Cd、Hg、Pb...)を含むことができる。
本発明による方法の適用を通して得られる発酵残渣は、105℃での乾燥残留物を12%/23%のオーダーで含む(例示的実験試験は、典型的な検出可能な値が、5.5%が有機体炭素によって構成され、0.8%が窒素によって構成され、93.7%が他の元素によって構成される、17.1%であることを示した)。
このようにして考案された本発明は、多数の修正及び変形が可能であり、それらすべては添付の特許請求の範囲の範囲内である。すべての細部は、他の技術的に均等な要素でさらに置き換えることができる。
示される実施形態の実施例では、特定の実施例に関して与えられた個々の特徴は、事実上、実施形態の他の実施例に存在する他の様々な特徴と交換可能である。
実際には、使用材料及び寸法は、要求及び技術の状態に応じていかなるものでもよい。

Claims (9)

  1. 野菜及び/又はキノコ生産物を栽培するステップ、前記生産物を収穫するステップ、中間生成物を得るための、前記生産物の熱機械的処理の少なくとも1つのステップ、並びに前記中間生成物の最終段階のパッケージングのステップを含むタイプの、環境影響が最小限な農工業方法であって、
    − 前記熱機械的処理ステップが、廃棄物を定めるために前記生産物から不要な部分を除去する機械的工程を提供すること、
    − 野菜性物質だけによって構成される前記廃棄物が、引き続く処理及びパッケージングステップを目的とした前記中間生成物から分離され、バイオガス生成ユニットに送られること、
    − 複雑な有機物、例えば、脂質、タンパク質、糖質の微生物による分解並びにその中に含まれる炭素及び水素が再結合してメタン及び二酸化炭素を形成することから成る嫌気性消化を提供する前記バイオガス生成ユニットの前記廃棄物によって構成される前記発酵残渣が、野菜生産物の栽培の新しいステップにおけるそれぞれの栽培土壌で肥料として使用されること
    を特徴とする農工業方法。
  2. 前記バイオガス生成ユニットが、前記生産物の前記廃棄物と変換工程で使用された廃水が処理される施設の内部の精製プラントによって発生した精製スラッジとを含む農業由来の加工廃棄物を収容する発酵タンクを含み、前記精製スラッジが主な液体画分及び固体画分を含むことを特徴とする、請求項1に記載の農工業方法。
  3. 前記発酵タンクが、60%から80%の間に含まれるパーセンテージの前記精製スラッジ、5%から10%の間に含まれるパーセンテージの前記生産物の前記廃棄物、20%から30%の間に含まれるパーセンテージのトウモロコシ及びライコムギ、並びに対応する発酵残渣の液体画分を収容することを特徴とする、請求項2に記載の農工業方法。
  4. 前記発酵残渣が、液相及び固相を含み、前記液相がアンモニア性窒素、N−NH、リン酸、HPO、リンのイオン及び塩、カリウムのイオン及び塩、カルシウムのイオン及び塩、マグネシウムのイオン及び塩、スルフェート及び微量元素を含み、前記固相がアンモニア性窒素を含むことを特徴とする、請求項1に記載の農工業方法。
  5. 前記発酵残渣が、8%から15%の間に含まれるパーセンテージについて、好ましくは10%の値で、前記固相によって構成され、85%から92%の間に含まれるパーセンテージについて、好ましくは90%の指標値で、前記液相によって構成されることを特徴とする、請求項4に記載の農工業方法。
  6. 前記液相が、全量の40/45%について、前記バイオガス生成ユニットの前記発酵タンクに直接的に戻されることを特徴とする、請求項4に記載の農工業方法。
  7. 前記固相が貯蔵される又は肥料として圃場に撒かれることを特徴とする、請求項4に記載の農工業方法。
  8. 野菜及び/又はキノコ生産物の栽培の前記ステップが、
    − その組成、湿度及び温度を少なくとも部分的に特定するため、並びに病原体、はびこっている生物及び汚染物質がないことを検査するために、作物を対象とした、前記土壌の予防的な化学的、物理的及び土壌学的解析を行うこと、
    − 以前に特定した土壌パラメーターに最も適したものを、遺伝子組換えされていない天然の種子及び菌糸の中から選択すること、
    − 病変及び/又はその蔓延を検出するために、播種後に生育する、前記栽培される野菜、キノコの反復的な定期検査を行うこと、
    − 殺虫剤、除草剤、殺ダニ剤、リマサイド及び殺菌剤の中から選択される活性成分を使用することによって、少なくとも1つの植物保護処理を行うこと、
    − 収穫期の近くに、植物保護用活性成分の残留濃度を測定するために、前記栽培される野菜、キノコの反復的な定期的抜き取り検査を行うこと、
    − 所定の閾値より低い植物保護用活性成分の前記残留濃度が検出され次第、前記栽培される野菜、キノコを収穫すること
    にあることを特徴とする、請求項1に記載の農工業方法。
  9. 前記バイオガス生成ユニットが、50÷70%メタン、二酸化炭素、水蒸気、硫化水素及び少量の他のガスを含む、発酵の結果として発生したガス状物質に対する収集マニホールド並びに前記ガス状物質を分けるための選択装置を含み、前記バイオガスが23000kJ/Nmのオーダーの発熱量を有することを特徴とする、請求項1に記載の農工業方法。
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