JP4317255B1

JP4317255B1 - 植物質固形物の製造方法

Info

Publication number: JP4317255B1
Application number: JP2008272691A
Authority: JP
Inventors: 國浩林
Original assignee: 林浩平
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: JP2010100716A

Abstract

【課題】本発明は、植物性原料及び米糠を主原料として運搬及び保管が容易な植物質固形物の製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】稲わらや籾殻等の植物性原料及び米糠を主成分とし植物性原料及び米糠の比率を植物性原料５０〜９３重量％及び米糠７〜５０重量％で配合して混合し、得られた混合物を粉砕した後圧縮して固形化することで植物質固形物を得る。得られた植物質固形物は、高硬度で表面が滑らかに仕上げられており、長期保管した場合でも砕けることなく品質劣化を生じることもない。
【選択図】図１

Description

本発明は、米穀の生産過程において生じる稲わら、籾殻及び米糠等の排出物を有効利用することができる植物質固形物の製造方法に関する。

米穀の生産過程においては、稲わら、籾殻、米糠といった排出物が大量に生じるが、こうした排出物を廃棄物として処理する場合、焼却処分を行うと、多量の熱と多量の二酸化炭素等が排出されて環境に対して好ましいものではない。また、こうした環境負荷を避けるために、焼却処分のための特別の設備を設置することはコスト負担が大きくなる。

籾殻を炭化させて籾殻炭として再利用したり、米糠を糠床として再利用することも考えられるが、炭化するための処理コストがかかったり、排出量に見合うほどの利用量がないといった課題がある。

また、籾殻及び米糠を燃料、肥料、土壌改良材、蓄舎用敷き料、飼料等に再利用することも提案されている。例えば、特許文献１では、炭とおからに、籾殻及び米糠を含む混合物を配合してペレット成形して土壌改良剤を製造する点が記載されている。また、特許文献２では、きのこ栽培に使用した使用済み培地を再利用する際に、使用済み培地に籾殻及び米糠を含む副原料を加えてペレット成形した有機質製品を製造する製造方法が記載されている。
特開２００５−２３０５号公報特開２００６−１４１２１８号公報

上述した先行文献では、焼却することなく籾殻及び米糠を再利用することが行われているが、添加物として利用するもので利用量が少なく大量に排出される籾殻及び米糠を十分処理することが難しい。また、様々な原材料を製造拠点に収集するための運搬コストや排出時期が原材料によってずれている場合に処理するまでに保管するためのスペースが必要になるといった課題がある。

そこで、本発明は、植物性原料及び米糠を主原料として運搬及び保管が容易な植物質固形物の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る植物質固形物の製造方法は、籾殻、稲わら、おがくず、樹皮、木屑又はこれらのうちの複数を混合したものからなる植物性原料を主成分とし植物性原料及び米糠の比率を植物性原料５０〜９３重量％及び米糠７〜５０重量％で配合して混合し、得られた混合物を擦り潰すように粉砕した後圧縮して固形化することを特徴とする。

上記のような構成を有することで、植物性原料及び米糠を主成分とすることで大量に排出される植物性原料及び米糠を焼却することなく処理することができ、またほぼ同じ時期に同じ地域で排出される稲わら、籾殻等の植物性原料と米糠とを主成分としているので、排出したものをすぐ処理することができ、植物性原料及び米糠の状態で保管する必要がなくなる。そして、圧縮して固形化するので固形物として保管するスペースは少なくて済む。

植物性原料及び米糠の比率を植物性原料５０〜９３重量％及び米糠７〜５０重量％で配合した混合物を粉砕して圧縮固形化するので、強度を高めた固形物を得ることができ、運搬中及び保管時の積載状態において砕けることなく固形状態を保持することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る植物質固形物を製造するための製造装置に関する概略構成図である。ホッパ１には、米糠Ａが投入され、ホッパ２には植物性原料である籾殻Ｂが投入される。

投入された米糠Ａ及び籾殻Ｂは、供給機構３の投入口部４に所定量ずつホッパより供給される。投入口部４の下方に設けられた定量供給部５により搬送されながら混合されていく。定量供給部５では、駆動モータ６によりスクリュー搬送装置を回転させて米糠Ａ及び籾殻Ｂを撹拌しながら搬送し、ほぼ均一に混合されるようになる。そして、米糠Ａ及び籾殻Ｂの混合物は、定量供給部５の端部に形成された排出口部７より排出されてそのまま成形機構８に投入される。成形機構８では、投入された混合物を擦り潰しながら粉砕した後圧縮してペレット状に固形化し、植物質固形物Ｃに成形する。

次に、成形機構８について例を挙げて説明する。図２は、成形機構８の内部構造に関する概略斜視図であり、図３は、成形機構８に関する概略断面図である。成形機構８の基台１２の上面には、円盤状のフラットダイ１０が固定されており、フラットダイ１０の中心部にはローラ装置２０を回転するための回転軸２１が立設されている。回転軸２１は、基台１２の底部に設けられた駆動モータにより回転駆動されるようになっている。回転軸２１が回転すると、ローラ装置２０がフラットダイ１０の上面で回動するようになる。

フラットダイ１０には、回転軸２１の周囲にリング状に多数の小孔１１が上下方向に貫通して形成されている。小孔１１は、上部において上方に行くに従い径がテーパ状に大きくなるように設定されている。小孔１１の内径を変更することで、ペレット状の固形物の外径を変更することができる。

ローラ装置２０の側面には一対の回動軸２４が水平方向に沿って突設しており、各回動軸２４にはそれぞれプレスローラ２２が固定されている。回動軸２４は、ローラ装置２０の内部に設けられた駆動モータにより回転駆動されるようになっている。回動軸２４が回転すると、一対のプレスローラ２２は互いに同じ方向に回動するようになる。

プレスローラ２２の外周面は、フラットダイ１０の上面において小孔１１が形成された領域の幅とほぼ同じ幅に形成されており、外周面の幅方向に沿って多数の条溝２３及び突条２５が形成されて歯車のように凹凸形状となっている。

成形機構８を動作させる場合、回転軸２１を回転させてローラ装置２０をフラットダイ１０の上面で所定方向に回動させる。ローラ装置２０を回動させながら、回動軸２４を回転させて一対のプレスローラ２２を進行方向に対して順方向（フラットダイ１０と接する面において進行方向と同じ方向となる回転方向）に回動させる。

プレスローラ２２は、自転しながらフラットダイ１０の上面の小孔１１が形成された領域に沿って公転するように動作する。そのため、プレスローラ２２の外周面がフラットダイ１０の上面を摺動するように公転していくようになる。

米糠Ａ及び籾殻Ｂの混合物は、ローラ装置２０の上方から投入されてフラットダイ１０の上面に滞留していくようになる。フラットダイ１０の上面に滞留した混合物は、プレスローラ２２が回動しながらフラットダイ１０の上面を摺動していく際にプレスローラ２２の外周面とフラットダイ１０の上面との間で圧接されて擦り潰されるようになる。そのため、混合物に含まれる籾殻Ｂは擦り潰されて細かく粉砕されるようになる。その際に、米糠Ａも一緒に擦り潰されて米糠Ａに含まれる油分等が籾殻Ｂに吸収されて両者がよく馴染んだ状態になる。また、擦り潰される際に発生する摩擦熱により米糠に含まれる脂肪分解酵素が不活性化され、脂肪の分解が抑制されて米糠の品質劣化を抑止することができる。さらに、摩擦熱の加熱処理や擦り潰しによる機械的な処理により米糠に寄生する昆虫の卵や微生物が大部分死滅するため、固形物を長期保管する際に生物による品質劣化を防止することができる。

こうして擦り潰された粉砕物はプレスローラ２２の公転に伴って小孔１１内に押し込まれていき、小孔１１内で圧縮されるようになる。プレスローラ２２の外周面には、多数の条溝２３及び突条２５が形成されているので、粉砕物を小孔１１内に効率よく押し込んでいくことができる。小孔１１に粉砕物が次々と押し込まれていくと、粉砕された籾殻Ｂ及び米糠Ａがほぼ均一に混ざり合った状態で小孔１１内を円柱状に固形化されていき、小孔１１の下方から固形物が押し出されていくようになる。そして、所定の長さまで押し出された固形物は切断装置等により分離されて下方に落下し、ペレット状に成形された植物質固形物が得られる。

以上のような製造工程で得られた植物質固形物は、植物性原料である籾殻が粉砕されて米糠とよく馴染んだ状態で圧縮固形化されるため、高硬度で滑らかな表面の固形物に仕上げることができる。そのため、積載状態で圧力が加わった場合や衝撃を受けた場合でも砕けにくく運搬する際又は保管する際に固形化された状態を保持することができる。また、長期保存した場合でも米糠の品質劣化が抑制されて変質することが防止される。

上述した例では、植物性原料として籾殻を用いているが、籾殻以外に裁断した稲わらを用いることができ、木材加工の際に排出されるおがくず、樹皮、木屑といったものを使用してもよい。また、これらの原料を混合して使用してもかまわない。

植物性原料を米糠と混合する際に、水を加えるといった処理を行う必要はなく、植物性原料及び米糠は排出された通常の状態でそのまま混合すればよい。そのため、製造工程を簡略化することができる。

植物性原料及び米糠は、植物性原料５０〜９３重量％及び米糠７〜５０重量％の比率で配合して混合する。米糠の比率が７重量％より低くなると、硬度が低下し運搬や保管の際に砕けやすくなる。また、米糠の比率が５０重量％を超えると、固形物が柔かくなって十分固形化できなくなる。

また、植物性原料及び米糠を主成分として、用途に合せて様々な添加物を加えることができ、圧縮固形化する際に硬度が低下しない程度に添加物を加えればよい。

以上説明したように、本発明に係る製造方法は、米穀の処理や木材の加工の過程で生じる排出物をそのまま再利用することができ、製造工程が簡略化されて消費エネルギーが小さく廃棄物も生じることがないため、環境負荷を非常に小さくすることができる。

通常の米穀の生産工程で排出された籾殻及び米糠を用いて、籾殻９３重量％及び米糠７重量％の配合比率で混合した。混合物の嵩比重は０．２で、その水分値は１２．１％であった。図１に示す製造装置により籾殻及び米糠を均一に混合して粉砕し、粉砕物を圧縮して固形化し、３〜５ｃｍの長さで直径１２ｍｍのペレット状の植物質固形物を得た。植物質固形物の見かけ比重は０．６であった。

製造された植物質固形物は、表面が滑らかに仕上げられ、ささくれ立った部分はなかった。植物質固形物の硬度を硬度計で測定したところ、３０ｋｇｆであった。植物質固形物を室内において積載した状態で３ヶ月間常温で保管した後、植物質固形物の品質を確認したところ品質の劣化は確認されなかった。また、硬度は３２ｋｇｆで、時間経過とともに脆くなることなく積載状態でも性状の変化は見られなかった。

米糠の配合比率を１０％、１５％、２０％、３０％、５０％に変更して同様に植物質固形物を製造した。いずれの配合比率でもほぼ同程度の硬度の固形物を得ることができた。また、ペレット状の固形物の直径についても６ｍｍ、１５ｍｍに変化させて製造したが、いずれの場合でもほぼ同様の品質の植物質固形物を得ることができた。
＜比較例＞

籾殻１００重量％で米糠を配合することなく図１に示す製造装置によりペレット状の固形物を製造したが、十分固形化することができなかった。次に、籾殻９５重量％及び米糠５重量％の配合比率で固形物を製造した。製造された固形物の表面はささくれ立った状態で脆く、硬度が不十分であった。

また、米糠１００重量％で図１に示す製造装置によりペレット状の固形物を製造したが、製造した固形物は形状は保持されるものの柔かく十分な強度が得られなかった。

本発明に係る製造方法により製造された植物質固形物は、燃料、肥料、土壌改良材等にそのまま用いることができ、バイオエタノール等のバイオ燃料の原料として利用することも可能である。また、植物性原料として稲わらや籾殻を用いることで蓄舎用敷き料、飼料等にも使用することができる。そして、長期保管が可能なことから、品質劣化による廃棄処理を最小限に抑えることが可能となる。

本発明に係る植物質固形物を製造するための製造装置に関する概略構成図である。成形機構の内部構造に関する概略斜視図である。成形機構に関する概略断面図である。

符号の説明

１ホッパ
２ホッパ
３定量供給機構
４投入口部
５定量供給部
６駆動モータ
７排出口部
８成形機構

Claims

籾殻、稲わら、おがくず、樹皮、木屑又はこれらのうちの複数を混合したものからなる植物性原料を主成分とし植物性原料及び米糠の比率を植物性原料５０〜９３重量％及び米糠７〜５０重量％で配合して混合し、得られた混合物を擦り潰すように粉砕した後圧縮して固形化することを特徴とする植物質固形物の製造方法。
請求項１に記載の製造方法により生成された植物質固形物。