JP3898918B2 - 肥料製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料加工方法に関し、特に肥料製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品残さ・木くず・紙くずの処理方法として、焼却法、炭化装置による方法、微生物による発酵法、天ぷら方式、溶融法、超臨界水酸化処理法が知られている。また、従来の方法又は装置として、特開平１１−１８６８９号公報に記載の飼料の煮熟調整装置が知られている。この装置は、ドラム体内の原料に高温の水蒸気を供給して攪拌し、原料の煮熟を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
まず、焼却法は、設備費と８００度から１２００度の高温処理のためランニングコストが高く、ＳＯX、ＮＯX、ダイオキシン等の有害物質の発生が問題となり、同時に焼却後に排出される焼却灰を埋め立てる最終処分場の残余年数の減少が問題となっている。また、火力を用いる炭化装置による方法でも、ＳＯX、ＮＯX、ダイオキシン等の有害物質の発生が問題となっている。
【０００４】
微生物による発酵処理は、食品残さに含まれる油脂分が微生物の発酵を阻害し、油脂分を完全に分解するためには１年ぐらい発酵をさせなければならないため、発酵槽が多く必要になり肥料工場として広大な敷地と設備費が必要であり、採算ベースを考える余り油分が処理できていない状態で肥料として製品化しているため、現状、油の公害が表面化してきている。また、微生物の発酵装置の中には、二重構造にして内側の処理釜を真空状態にしておいて、ここに水蒸気を送り込み、処理釜内の温度を６０度から８０度くらいに保ち、微生物が発酵し易い環境を作り肥飼料化する方法もあるが、上記油の公害の問題と無菌化できないなどの問題がある。
【０００５】
天ぷら方式は、油で食品残さを天ぷらを揚げる要領で処理して飼料化を図る方法であるが、設備費が高価であり、かつランニングコストも相当かかり、さらに使用後の油の処理の問題がある。溶融法と超臨界水酸化処理法は、理想的な処理方法と思われるが、高コスト、高ランニングコストを伴い、一般に普及させるには問題がある。
【０００６】
また、特開平１１−１８６８９号公報に記載の飼料の煮熟調整装置では、ドラム体（釜）内部の水分が多く、原料を効率的に飼料や肥料化するためには長時間を要したり、所望の品質を得ることができないなどの問題があった。
【０００７】
したがって、本発明は、食品残さ・木くず・紙くずを用いて油の公害をなくすと同時にＳＯX、ＮＯX、ダイオキシン等の有害物質を発生させず、安価で無菌化された良質な飼料や肥料を比較的短時間で作ることのできる原料加工方法としての肥料製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では油の代わりに高温高圧の飽和水蒸気で天ぷらを揚げる要領で加水分解、熱分解、乾燥、炭化の手順で有機化合物をブドウ糖・アミノ酸・脂肪酸等に分解又は活性炭化することで原料を肥料や飼料とするようにしたものである。なお、肥料を製造するときは、加水分解、熱分解、乾燥、炭化の手順で行うが、飼料を製造するときは、熱分解、乾燥、炭化の工程を取らず、その前に取り出すこととなる。
【００１２】
すなわち本発明によれば、内側の処理釜と外側の加熱保温釜からなる二重構造の釜の前記処理釜に原料を投入して肥料を製造する肥料製造方法であって、
前記処理釜と前記加熱保温釜の間に飽和水蒸気を導入して、前記処理釜内部の温度を所定温度以上に保つステップと、
前記所定温度以上に保つステップの後に、前記処理釜内部の前記原料を攪拌するステップと、
前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を蒸すステップと、
前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を加水分解させるステップと、
前記加水分解させるステップの後に、前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップと、
前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップで前記処理釜内部の圧力が所定値となったとき内部の水蒸気を外部へ排出するステップと、
前記飽和水蒸気の外部排出後、前記処理釜内部の圧力と温度をそれぞれ所定範囲内に保ち所定時間経過させるステップとを、
有する肥料製造方法が提供される。
【００１３】
また本発明によれば、内側の処理釜と外側の加熱保温釜からなる二重構造の釜の前記処理釜に原料を投入して肥料を製造する肥料製造方法であって、
前記処理釜と前記加熱保温釜の間に飽和水蒸気を導入して、前記処理釜内部の温度を所定温度以上に保つステップと、
前記所定温度以上に保つステップの後に、前記処理釜内部の前記原料を攪拌するステップと、
前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略１kg/cm2、温度を摂氏略５０〜１００度に制御して前記原料を蒸すステップと、
前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略１kg/cm2以上４kg/cm2未満、温度を摂氏略１００度以上摂氏１４３度未満に制御して前記原料を加水分解させるステップと、
前記加水分解させるステップの後に、前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略３〜１１kg/cm2、温度を摂氏略１３３〜１８３度に制御して前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップと、
前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップで前記処理釜内部の圧力が略１１kg/cm2となったとき内部の水蒸気を外部へ排出するステップと、
前記水蒸気の外部排出後、前記処理釜内部の圧力を略１１kg/cm2に、温度を摂氏略１８３度に保ち所定時間経過させるステップとを、
有する肥料製造方法が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に係る原料加工方法のうち飼料を製造する場合の好ましい実施の形態を示すフローチャートである。また図２は本発明に係る原料加工方法のうち肥料を製造する場合の好ましい実施の形態のフローチャートである。この２つのフローチャート中、共通な部分は同一ステップ符号で示されている。また、図３は本発明の原料加工方法を実現するために用いられる原料加工装置の好ましい実施の形態の模式図である。
【００１６】
まず図３に基づいて本発明の原料加工装置の好ましい実施の形態について説明する。本発明で対象とする原料（図示省略）としては、主として食品残さ・木くず・紙くずなどである。これらは、用途に応じて適宜選択され、また組み合わせて用いることができる。なお、原料が多量の水分を含有しているときは、前処理を施して、水分を減少させ、含水量を７０％以下にしておくことが好ましい。
【００１７】
原料を加工する反応器２０は処理釜１と処理釜１を囲むように、その外側に配され、処理釜１を加熱保温する加熱保温釜２の二重構造となっている。反応器２０の両端の中央を結ぶ回転軸３は、反応器内に回転羽根４を有する。処理釜１は、原料である処理物の投入口５と取出口６と複数の飽和水蒸気噴射口７Ａ、７Ｂと排気弁８と一定圧力以上になると水蒸気が排出されるよう構成された圧力調整排気弁９と処理釜１内部の温度と圧力をそれぞれ測定して出力信号を生成する温度ゲージ１０と圧力ゲージ１１を有する。温度ゲージ１０と圧力ゲージ１１の出力信号は、制御装置１６に供給され、安全弁１８の制御を行うための駆動信号が生成される。
【００１８】
ボイラー１３で生成された高温高圧の飽和水蒸気は、減圧装置２２で第１の圧力に減圧されて処理釜１内に飽和水蒸気噴射口７Ｂより導入され、噴射する。また、第１の圧力に減圧された水蒸気は、他の減圧装置２４で更に低い第２の圧力に減圧されて、飽和水蒸気噴射口７Ｂを介して処理釜１と加熱保温釜２の間に導入される。これにより、処理釜１は所定温度以上に保たれる。したがって、処理釜１内部の水蒸気が処理釜１の壁面で冷却されて結露することはない。回転軸３は図示省略のモーターで回転駆動され、回転羽根４により処理釜１内の原料は、高温高圧の飽和水蒸気と共に均一に攪拌処理される。なお、図示の便宜上、回転軸３及び回転羽根４は一部のみが示されている。
【００１９】
排気弁８と圧力調整排気弁９から排出された水蒸気は、集塵器１４を介して冷却装置１５に与えられて、ここで冷却される。冷却装置１５で熱せられた熱湯と飽和水蒸気排出弁１２から排出された熱湯はボイラー１３へ給水される。冷却装置１５で排気は排水に変換され、この排水が図示省略の浄水装置で処理されることによって環境保全を図ることができる。
【００２０】
図１のフローチャートにおいて、まずステップＳ１で原料が処理釜１の内部に投入されると、ステップＳ２でステップ処理釜１と加熱保温釜２の間に飽和水蒸気噴射口７Ａを介して１kg/cm2で摂氏１００度の飽和水蒸気を導入して、処理釜１内部の温度を所定温度以上に保つ。次いでステップＳ３で処理釜１内部の原料を回転羽根４で攪拌しつつ、処理釜１の内部に１４kg/cm2で摂氏１９４度の飽和水蒸気を飽和水蒸気噴射口７Ｂを介して導入し、処理釜１内部の圧力を略１kg/cm2、温度を摂氏略５０〜１００度に制御して原料を蒸す。なお、攪拌は以下のステップＳ４〜ステップＳ６でも継続して実行される。
【００２１】
次いでステップＳ４では、処理釜１内部の圧力を略１kg/cm2以上４kg/cm2未満、温度を摂氏略１００度以上摂氏１４３度未満に制御して原料を加水分解させる。次いで、ステップＳ５では処理釜１内部の圧力が略４kg/cm2、温度が摂氏略１４３度となったとき、飽和水蒸気の導入を停止する。次いでステップＳ６では水蒸気の導入の停止後、処理釜１内部の圧力を略２〜４kg/cm2に、温度を摂氏略１２０〜１４３度に保ちつつ所定時間経過させる。その後ステップＳ７で加工済み原料である飼料を取り出す。
【００２２】
図２のフローチャートは肥料を製造するときのものであり、図１とステップＳ４までは共通であるので、その説明を省略する。ステップＳ４に次いで、ステップＳ８では処理釜１内部の圧力を略３〜１１kg/cm2、温度を摂氏略１３３〜１８３度に制御して原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させる。次いでステップＳ９では、原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップで処理釜１内部の圧力が略１１kg/cm2となったとき内部の水蒸気を外部へ排出する。なおこれは圧力調整排気弁９により自動的になされる。水蒸気の外部排出後、ステップＳ１０で処理釜１内部の圧力を略１１kg/cm2に、温度を摂氏略１８３度に保ち所定時間経過させ、その後ステップＳ１１で加工済み原料である肥料を取り出す。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原料を油で揚げる代わりに高温高圧の飽和水蒸気で天ぷらを揚げる要領で加水分解、熱分解、乾燥、炭化の手順で有機化合物をブドウ糖・アミノ酸・脂肪酸等に分解又は活性炭化するので、食品残さ・木くず・紙くずなどを原料として有害物質（ＳＯx、ＮＯx、ダイオキシン等）を発生させることなく、安価で良質な飼料や肥料を比較的短時間に製造することができる。
【００２４】
本発明の原料加工方法によれば、処理釜内に飽和水蒸気を送り込むことで飽和水蒸気による加水分解の現象が起き、食品残さ・木くず・紙くずは、水と二酸化炭素及びその他に分解される。ここで、その他とは、原料中の炭水化物がブドウ糖に、蛋白質がアミノ酸に、油脂が高級脂肪酸及びグリセリンとアルコールにそれぞれ分解され栄養豊富な吸収性の良い飼料又は肥料となることを意味する。
【００２５】
また、ブドウ糖・アミノ酸・高級脂肪酸・グリセリンなどを抽出する付帯設備などを整えれば、医薬品向けの原料の製造も可能となる。さらに、水分が少なくなる過程で乾燥、炭化していくと食品残さを油で天ぷらを揚げるときと同様、多孔質となり活性炭化されるため、保湿性・通気性・浸水性の良い肥料とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原料加工方法による飼料製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の原料加工方法による肥料製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の原料加工方法を実現する本発明の原料加工装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 処理釜
２ 加熱保温釜
３ 回転軸
４ 回転羽根
５ 投入口
６ 取出口
７Ａ、７Ｂ 飽和水蒸気噴射口
８ 排気弁
９ 圧力調整排気弁
１０ 温度ゲージ
１１ 圧力ゲージ
１２ 飽和水蒸気排出弁
１３ ボイラー
１４ 集塵器
１５ 冷却装置
１６ 制御装置
１８ 安全弁
２２、２４ 減圧装置

Claims (5)

  1. 内側の処理釜と外側の加熱保温釜からなる二重構造の釜の前記処理釜に原料を投入して肥料を製造する肥料製造方法であって、
    前記処理釜と前記加熱保温釜の間に飽和水蒸気を導入して、前記処理釜内部の温度を所定温度以上に保つステップと、
    前記所定温度以上に保つステップの後に、前記処理釜内部の前記原料を攪拌するステップと、
    前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を蒸すステップと、
    前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を加水分解させるステップと、
    前記加水分解させるステップの後に、前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力と温度を所定範囲内に制御して前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップと、
    前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップで前記処理釜内部の圧力が所定値となったとき内部の水蒸気を外部へ排出するステップと、
    前記飽和水蒸気の外部排出後、前記処理釜内部の圧力と温度をそれぞれ所定範囲内に保ち所定時間経過させるステップとを、
    有する肥料製造方法。
  2. 内側の処理釜と外側の加熱保温釜からなる二重構造の釜の前記処理釜に原料を投入して肥料を製造する肥料製造方法であって、
    前記処理釜と前記加熱保温釜の間に飽和水蒸気を導入して、前記処理釜内部の温度を所定温度以上に保つステップと、
    前記所定温度以上に保つステップの後に、前記処理釜内部の前記原料を攪拌するステップと、
    前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略１kg/cm2、温度を摂氏略５０〜１００度に制御して前記原料を蒸すステップと、
    前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略１kg/cm2以上４kg/cm2未満、温度を摂氏略１００度以上摂氏１４３度未満に制御して前記原料を加水分解させるステップと、
    前記加水分解させるステップの後に、前記攪拌ステップと平行して、あるいは前後して前記処理釜の内部空間に飽和水蒸気を導入して前記処理釜内部の圧力を略３〜１１kg/cm2、温度を摂氏略１３３〜１８３度に制御して前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップと、
    前記原料を熱分解させ、乾燥させ、かつ炭化させるステップで前記処理釜内部の圧力が略１１kg/cm2となったとき内部の水蒸気を外部へ排出するステップと、
    前記水蒸気の外部排出後、前記処理釜内部の圧力を略１１kg/cm2に、温度を摂氏略１８３度に保ち所定時間経過させるステップとを、
    有する肥料製造方法。
  3. 前記原料として、食品残さを用いる請求項１に記載の肥料製造方法。
  4. 前記原料として、木くず及び／又は紙くずを用いる請求項１に記載の肥料製造方法。
  5. 前記原料として、食品残さと木くず及び／又は紙くずを用いる請求項１に記載の肥料製造方法。
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