JP5260814B2 - 機能性コンポストの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は有機性廃棄物から得られるコンポストに関するものであって、特に植物病害防除機能を有する機能性コンポストの製造方法に係るものである。

【発明の背景】
近時、下水処理場、し尿処理場で発生する汚泥、生ゴミ、畜糞等の有機性廃棄物をコンポスト化して有効利用することが広く行われており、更にこのコンポストに有用微生物を接種して植物病害防除機能等を付加することが試みられている。
このような植物病害防除機能等を有する機能性コンポストを、例えば田畑やゴルフ場等に適用する場合には、有用微生物の作用によって植物病害を防除するため減農薬化が図られるとともに、コンポスト自体の商品価値が向上してその需要を高めることができ、ゼロエミッション化が促進される。

そして前記植物病害防除機能を有する機能性コンポストの製造方法としては、以下に示すような種々の方法が試みられている。
まず特開平８−１７５９２４号公報に開示された方法は、原料である刈り芝を醗酵・熟成させてコンポストを製造し、このコンポストにバチルス属の微生物を接種し増殖させるものです。
しかしながらこの方法では、原料中に存在していた微生物のうち、原料が醗酵する際の熱（約６０℃）に耐えた多数の微生物がコンポスト中に残存してしまい、有用微生物を接種してもこのものが他の微生物に対して優位性を保てなかった場合には充分に増殖しなくなってしまう。

また特開平９−２４１０８９号公報に開示された方法は、コンポスト用有機原料を原料中に存在する微生物が減菌する条件（５５℃以上の温度で３日間以上、より好ましくは６０℃以上の温度で１週間以上）で醗酵させ、その後有用微生物が増殖可能な温度（５５℃未満、より好ましくは５０℃未満、更に好ましくは２０〜５０℃）まで強制冷却した後、有用微生物を接種し、次いで有用微生物が増殖する条件で保持または醗酵させて機能性コンポストを製造するものである。
しかしながらこの方法では、現実には約６０℃の温度に耐え得る微生物が多く存在するため、醗酵熱によって原材料中に存在する微生物の減菌を行うのには限界があり、処理時間も長時間に及ぶものであった。
また強制冷却の手段は、コンポストへの通気によるものであるため、冷却に長時間を要してしまい、この間に残存していた他の微生物が増殖してしまう。

更にまた、γ線により、あるいはエチルアルコールと加熱との併用により殺菌を行った原料に有用微生物を接種した後、引き続いて醗酵処理を施して有用微生物の増殖・胞子化を行い機能性コンポストを製造する方法（４６回静岡工業技術センター研究発表会にて公表）もあるが、醗酵処理中の材料温度が高温（約６０℃）になるため、有用微生物も死滅してしまう。
また胞子を形成して耐熱性を獲得する有用微生物であっても、全てが胞子化するわけではなく、高温での醗酵処理中に死滅してしまう。
更にまたエチルアルコールがコンポスト中に残存している場合は有用微生物の増殖が阻害されてしまうこともあるため、適宜エチルアルコールを除去する作業が必要となってしまう。

更にまた上記三種の方法は、有用微生物を培養した培養液を、原材料またはコンポストに直接接種するものであり、この培養液は培養に時間がかかるとともに保存が困難なものであるため、機能性コンポストの製造を行う度に事前に有用微生物を培養しておく必要があった。このため一度に大量の機能性コンポストを製造することは困難であるのが現状である。

【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、植物病害防除機能を有する機能性コンポストを合理的且つ効率的に製造することのできる新規な機能性コンポストの製造方法の開発を技術課題としたものである。

【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の機能性コンポストの製造方法は、有機性廃棄物を醗酵させて得たコンポストに特定の機能を付加した機能性コンポストの製造方法において、前記有機性廃棄物を醗酵させて得たコンポストを強制的に８０〜１２０℃の温度で加熱処理した後、このコンポストを空冷と水冷との双方により強制冷却し、その後、有用微生物をコンポストに接種・増殖させて特定の機能を付加することを特徴として成るものである。
この発明によれば、コンポストを強制的に加熱処理するため、コンポスト中に存在していた微生物を減菌することにより、接種された有用微生物の他の微生物に対する優位性を高く保つことができる。このため有用微生物が増殖しやすく、最終的に有用性微生物を多く含んだ機能性コンポストを製造することができる。 またコンポスト中に存在していた微生物をより効果的に減菌することができ、接種された有用微生物の他の微生物に対する優位性をより一層高く保つことができる。
更にまたコンポストの冷却が効果的に行われるため、コンポスト中に有用微生物以外の他の微生物が増殖してしまうのを防ぎ、接種された有用微生物の他の微生物に対する優位性をより一層高く保つことができる。

また請求項２記載の機能性コンポストの製造方法は、前記要件に加え、前記有用微生物を担体に担持させた状態で、コンポストへ接種することを特徴として成るものである。
この発明によれば、担体に担持された有用微生物をコンポスト内に均等に分布させることができ、有用微生物の増殖を好適に行うことができる。

更にまた請求項３記載の機能性コンポストの製造方法は、前記請求項２記載の要件に加え、前記担体はパーライトであり、このパーライトに有用微生物を含んだ培養液を含浸させた後、液体成分を乾燥させることにより有用微生物をパーライトに担持させることを特徴として成るものである。
この発明によれば、有用微生物をパーライトに担持された粒状物の状態で取り扱うことができるため、コンポストへの接種を容易に行うことができる。また培養液の液体成分を乾燥させたため長期保存が可能となる。

更にまた請求項４記載の機能性コンポストの製造方法は、前記要件に加え、前記有用微生物は、バチルス・ズブチルス菌であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、バチルス・ズブチルス菌の作用により、機能性コンポストを施した土壌における芝草病の発生を抑制することができる。

更にまた請求項５記載の機能性コンポストの製造方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記コンポストの水分値を４０〜５５％Ｗ．Ｂ．（ウエットベース）に調節した状態でバチルス・ズブチルス菌の接種を行うことを特徴として成るものである。
この発明によれば、コンポストに接種したバチルス・ズブチルス菌の増殖を促進することができる。

更にまた請求項６記載の機能性コンポストの製造方法は、前記請求項４または５記載の要件に加え、前記コンポストのｐＨ値を７〜９に調節した状態でバチルス・ズブチルス菌の接種を行うことを特徴として成るものである。
この発明によれば、コンポストに接種したバチルス・ズブチルス菌の増殖を促進するとともに、胞子化をも促進することができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

【発明の実施の形態】
以下本発明の機能性コンポストの製造方法について説明するが、この説明に先立ち、本発明を実施するために供される機能性コンポスト製造装置１について説明しておく。
前記機能性コンポスト製造装置１は図１に示すような円錐型リボン混合真空乾燥機を適用した攪拌混合装置２を主要部材として具えるものであり、密閉可能な処理槽２０内に投入された原材料たるコンポストＣを、回転翼２９によって混合、攪拌するとともに、コンポストＣから発生した水蒸気等を排気することができるように構成されるものである。

前記処理槽２０は、逆円錐形に形成した内板２０ａの外側ほぼ全域に対して適宜の間隔をあけて同様の逆円錐形のジャケット外体２０ｂを配し、これら内板２０ａ及びジャケット外体２０ｂの上部開口部を天板２１によって塞ぐことにより、前記内板２０ａの内部空間を密閉空間とするものである。

また前記内板２０ａとジャケット外体２０ｂとの間には適宜ジャマ板２２を設けることにより両部材の連結を図るとともに、冷水、温水、蒸気、油等の熱媒の循環経路を形成する。そしてジャケット外体２０ｂの下部には流入管２３を取り付け、一方、上部には流出管２４を取り付けるとともに、これら流入管２３及び流出管２４に対して後述する熱媒循環機３が接続される。
更に前記処理槽２０の下部には内板２０ａとジャケット外体２０ｂとを貫通する給気口２５ａを形成し、底部には排出口２６を形成した。
更にまた天板２１には投入口２５及び排気口２７を形成するとともに、この排気口２７に対して後述する排気装置４を接続する。

また前記天板２１上にはモータＭ及び減速機２８を具えるとともに、その出力軸を処理槽２０内に配した回転翼２９の一例である円錐リボン回転翼における回転軸２９ａに連結する。この回転軸２９ａには幅細のリボン翼２９ｂ二本を、位相が１８０°ずれた状態で取り付けられる。因みに上記回転翼２９については、リボン翼２９ｂを一本のみ具えるような構成を採ることもできる。

またこの実施の形態では、天板２１に形成した排気口２７の後段側にバグフィルタ４０並びにコンデンサ４１及び真空ポンプ４２を具えた排気装置４を設けた。更に前記給気口２５ａに対してフローメータ５０及びフィルタ５２を具えた給気装置５を接続する。なお前記真空ポンプ４２に代えて排気ファンを代用することができる。

以下本発明の機能性コンポストの製造方法について説明する。
なお以下の説明にあっては、コンポストＣに対して有用微生物を接種するにあたり、有用微生物の培養液を用いる方法と、有用微生物を担体に担持させた粒状物を用いる方法とに分けて説明する。
Ｉ．機能性コンポストの製造方法１；培養液手法
まず有用微生物の培養液を用いた機能性コンポストＣの製造方法について説明する。前記有用微生物としては植物病原菌抑制微生物が挙げられるものであり、この実施の形態では一例として芝草病（ラージパッチ病）の病原菌であるリゾクトニア菌に対して抑制効果のあるバチルス属細菌であるバチルス・ズブチルス菌を採用する。なおこのバチルス・ズブチルス菌は好気下で育成する好気性菌である。

（１）コンポストの製造
まず始めにコンポスト化工程Ｐ０において、だしかす・おから等の加工食品廃棄物、調理屑・食べ残し等の生ゴミ、汚泥、畜糞等、有機物を含んだ原材料を、図示しない適宜のコンポスターを用いて醗酵処理することによりコンポストＣを得るものである。
この実施の形態では一例として、原材料として用いる畜糞を回行型堆肥化装置によって醗酵処理することによりコンポストＣを得た。

（２）培養液の製造
そして機能性コンポストＣ１の製造に先立ち有用微生物準備工程Ｐ１において、所望量の機能性コンポストＣ１を得るために使用するコンポストＣの量に応じた培養液を用意するものである。この実施の形態では、一例としてバチルス・ズブチルス菌の芽胞（１×１０¹¹ＣＦＵ／ｇ）を４０℃の水に分散させ、温度を保ったまま１２０時間振とう培養を行って培養液を製造した。

（３）コンポストの加熱処理
次に加熱工程Ｐ２に移行してコンポストＣを加熱処理するものであり、前記コンポストＣを攪拌混合装置２の処理槽２０に投入するとともにモータＭを起動して回転翼２９を回転させる。そして熱媒循環装置３によって温水を流入管２３に供給し、この温水を内板２０ａとジャケット外体２０ｂとの間を通過させることにより、処理槽２０及びコンポストＣの温度を８０〜１２０℃に保ち、この状態を１時間程度継続する。このような加熱処理によってコンポストＣ中に存在していた微生物を死滅させるものである。

（４）コンポストの冷却処理
続いて冷却工程Ｐ３に移行してコンポストＣを冷却するものであり、前記熱媒循環装置２によって冷水を流入管２３に供給し、この冷水を内板２０ａとジャケット外体２０ｂとの間を通過させることにより、処理槽２０及びコンポストＣの温度を約４０℃にまで低下させる。
また同時に給気装置５によって冷却風を給気口２５ａに供給することにより、冷却風によりコンポストＣを直接冷却する。なおこのとき、前記コンポストＣへの冷却風の供給はフィルター５２を通して行われるものであり、雑菌の侵入を防ぐようにした。また排気口２７の部分にもフィルター４０が設けてあるため、雑菌の侵入を回避することができる。
このような冷却処理によって、コンポストＣは有用微生物の増殖に好適な温度域にまで短時間で温度低下するものであり、コンポストＣ中に他の微生物が残存していた場合であってもその増殖を回避することができる。

（５）水分値の調整
続いて水分値調整工程Ｐ４に移行してコンポストＣの水分値を調整するものであり、一例として４０〜５５％Ｗ．Ｂ．（ウエットベース）とする。
具体的には冷却工程Ｐ３を終えたコンポストＣの水分値が上記値よりも低い場合には処理槽２０内に適宜散水を行うものであり、一方、水分値が上記値よりも高い場合には排気装置４を起動してコンポストＣの水分を除去するものである。 なおコンポストＣの水分値が高いほど（５０〜５５％Ｗ．Ｂ．）、このコンポストＣに接種されたバチルス・ズブチルス菌の増殖、胞子化が促進されるものであるが、原材料の性状によってコンポストＣの性状も異なってくるため、ここでのコンポストＣの水分値については最終的な製品としての機能を考慮する等して適宜調整するものとする。

（６）ｐＨ値（水素イオン濃度指数）の調整
続いてｐＨ値調整工程Ｐ５に移行してコンポストＣのｐＨ値（水素イオン濃度指数値）を調整するものであり、一例として７〜９とする。具体的には冷却工程Ｐ３を終えたコンポストＣに、適宜硫酸または水酸化ナトリウム等を散布することにより、ｐＨ値を調整するものである。
なおコンポストＣのｐＨ値が高いほど（８〜９）、このコンポストＣに接種されたバチルス・ズブチルス菌の増殖が促進されるものであるが、最終的な製品としての機能を考慮する等して適宜調整するものとする。

（７）有用微生物の接種
そして接種工程Ｐ６に移行し、上述した水分値調整工程Ｐ４及びｐＨ値調整工程Ｐ５において前処理の済んだコンポストＣに対して培養液を添加することによりバチルス・ズブチルス菌を接種するものであり、一例として接種濃度が１．０×１０⁶ ＣＦＵ／ｇ−ｄｓとなるようにした。
なおこのバチルス・ズブチルス菌の接種濃度については、接種濃度の差による増殖、胞子化への影響が少ないため、１．０×１０³ 〜１．０×１０⁶ ＣＦＵ／ｇ−ｄｓの範囲内にあればよい。

（８）有用微生物の増殖
次いで増殖工程Ｐ７に移行し、熱媒循環装置２によって温水を流入管２３に供給し、この温水を内板２０ａとジャケット外体２０ｂとの間を通過させることにより、処理槽２０及びコンポストＣの温度を約４０℃に保つ。
また同時に給気装置５によって外気を給気口２５ａを通じてコンポストＣに供給する。
そしてこの増殖工程Ｐ７による操作を７２時間継続することにより、バチルス・ズブチルス菌の増殖を図るものである。
以上のようにして得られた機能性コンポストＣ１は、阻止円試験の結果、病原菌（リゾクトニア）に対する抑制効果が良好であることが確認された。

II．機能性コンポストの製造方法２；担体手法
次に有用微生物を担体に担持させた粒状物を用いた機能性コンポストの製造方法について説明する。なおこの製造方法においては、コンポスト化工程Ｐ０、加熱工程Ｐ２、冷却工程Ｐ３、水分値調整工程Ｐ４、ｐＨ値調整工程Ｐ５及び増殖工程Ｐ７を、上述した「有用微生物の培養液を用いた機能性コンポストの製造方法」における各工程と同じ態様を採るものである。

（１）コンポストの製造
まず始めにコンポスト化工程Ｐ０において、だしかす・おから等の加工食品廃棄物、調理屑・食べ残し等の生ゴミ、汚泥、畜糞等、有機物を含んだ原材料を、図示しない適宜のコンポスターを用いて醗酵処理することによりコンポストＣを得るものである。

（２）有用微生物を担持した担体の製造
そして機能性コンポストＣ１の製造に先立ち、有用微生物準備工程Ｐ１において担体に対して有用微生物を担持させるものである。
具体的にはこの実施の形態では担体としてパーライト（φ＝３〜５ｍｍ）を用いるものであり、まず熱処理工程Ｐ１１において担体に高圧蒸気により熱処理（１２１℃、１５分）を施すことにより殺菌を行う。
次いでこの担体を含浸工程Ｐ１２において有用性微生物たるバチルス・ズブチルス菌の培養液に浸漬するものであり、この実施の形態ではパーライト３ｇに対して培養液２５ｍｌの割合で使用した。

次いで乾燥工程Ｐ１３において浸漬に供した容器ごとデシケータに投入するものであり、４０℃の温度で乾燥処理を施して水分を除去し、水分値が約７％Ｗ．Ｂ．の状態とする。
このような乾燥の際に、培養液中のバチルス・ズブチルス菌は、パーライトのポーラス内部及び表面に付着担持されるとともに、発育・増殖に不適切な環境（ここでは低水分値）に置かれることとなるため胞子化するものである。胞子化したバチルス・ズブチルス菌は、熱、乾燥などに強い抵抗性を示すものであり、その後環境条件が好転した時点で出芽して発育・増殖を開始するものである。
なお以上のようにしてバチルス・ズブチルス菌を担持した担体（パーライト）は阻止円試験の結果、それ自体にも病原菌（リゾクトニア）に対する抑制効果が良好であることが確認された。

（３）コンポストの加熱処理
次に加熱工程Ｐ２に移行してコンポストＣを加熱処理するものであり、コンポストＣ中に存在していた微生物を死滅させる。

（４）コンポストの冷却処理
続いて冷却工程Ｐ３に移行してコンポストＣを冷却するものであり、空冷と水冷との双方により強制的にコンポストＣの温度を約４０℃にまで低下させる。
このような冷却処理によって、コンポストＣは有用微生物の増殖に好適な温度域にまで短時間で温度低下するものであり、コンポストＣ中に他の微生物が残存していた場合であってもその増殖を回避することができる。

（５）水分値の調整
続いて水分値調整工程Ｐ４に移行してコンポストＣの水分値を調整するものであり、一例として４０〜５５％Ｗ．Ｂ．とする。

（６）ｐＨ値（水素イオン濃度指数）の調整
続いてｐＨ値調整工程Ｐ５に移行してコンポストＣのｐＨ値（水素イオン濃度指数値）を調整するものであり、一例として７〜９とする。

（７）有用微生物の接種
そして接種工程Ｐ６に移行し、上述した水分値調整工程Ｐ４及びｐＨ値調整工程Ｐ５において前処理の済んだコンポストＣに対して担体を添加することによりバチルス・ズブチルス菌を接種するものであり、一例として接種濃度が１．６×１０⁶ ＣＦＵ／ｇ−ｄｓとなるようにした。
なおこのバチルス・ズブチルス菌の接種濃度については、接種濃度の差による増殖、胞子化への影響が少ないため、１．０×１０³ 〜１．０×１０⁶ ＣＦＵ／ｇ−ｄｓの範囲内にあればよい。

（８）有用微生物の増殖
次いで増殖工程Ｐ７に移行し、熱媒循環装置２によって温水を流入管２３に供給し、この温水を内板２０ａとジャケット外体２０ｂとの間を通過させることにより、処理槽２０及びコンポストＣの温度を約４０℃に保つ。
また同時に給気装置５によって外気を給気口２５ａを通じてコンポストＣに供給する。
このとき担体たるパーライトは微細なポアを多数有するものであるため、このポアにバチルス・ズブチルス菌が生息しているが、コンポストＣに添加されるとコンポストＣ中に移行し増殖する。
そしてこの増殖工程Ｐ７による操作を７２時間継続することにより、バチルス・ズブチルス菌の増殖を図るものである。
以上のようにして得られた機能性コンポストＣ１は、阻止円試験の結果、病原菌（リゾクトニア）に対する抑制効果が良好であることが確認された。

【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示すような実施の形態を採ることもできる。
上述の基本となる実施の形態では、冷却工程Ｐ３の後に、水分値調整工程Ｐ４及びｐＨ値調整工程Ｐ５を実施する形態を示したが、コンポストＣの水分値及びｐＨ値（水素イオン濃度指数値）が有用微生物の発育、増殖に好適な状態となっていれば、これら水分値調整工程Ｐ４及びｐＨ値調整工程Ｐ５のいずれか一方または双方を省略することもできる。

【発明の効果】
本発明によれば、植物病害防除機能を有する機能性コンポストを合理的且つ効率的に製造することができる。このため機能性コンポストを、例えば田畑やゴルフ場等に適用した場合には、有用微生物の作用によって植物病害を防除するため減農薬化が図られ、この結果コンポスト自体の商品価値が向上してその需要を高めることができ、ゼロエミッション化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施に供する機能性コンポスト製造装置を示す骨格図である。
【図２】
有用微生物の培養液を用いた機能性コンポストの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】
有用微生物を担体に担持させた粒状物を用いた機能性コンポストの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 機能性コンポスト製造装置
２ 攪拌混合装置
２０ 処理槽
２０ａ 内板
２０ｂ ジャケット外体
２１ 天板
２２ ジャマ板
２３ 流入管
２４ 流出管
２５ 投入口
２５ａ 給気口
２６ 排出口
２７ 排気口
２８ 減速機
２９ 回転翼
２９ａ 回転軸
２９ｂ リボン翼
３ 熱媒循環機
４ 排気装置
４０ バグフィルタ
４１ コンデンサ
４２ 真空ポンプ
５ 給気装置
５０ フローメータ
５２ フィルタ
Ｃ コンポスト
Ｃ１ 機能性コンポスト
Ｐ０ コンポスト化工程
Ｐ１ 有用微生物準備工程
Ｐ１１ 熱処理工程
Ｐ１２ 含浸工程
Ｐ１３ 乾燥工程
Ｐ２ 加熱工程
Ｐ３ 冷却工程
Ｐ４ 水分値調整工程
Ｐ５ ｐＨ値調整工程
Ｐ６ 接種工程
Ｐ７ 増殖工程
Ｍ モータ

Claims (6)

1. 有機性廃棄物を醗酵させて得たコンポストに特定の機能を付加した機能性コンポストの製造方法において、前記有機性廃棄物を醗酵させて得たコンポストを強制的に８０〜１２０℃の温度で加熱処理した後、このコンポストを空冷と水冷との双方により強制冷却し、その後、有用微生物をコンポストに接種・増殖させて特定の機能を付加することを特徴とする機能性コンポストの製造方法。
   
2. 前記有用微生物を担体に担持させた状態で、コンポストへ接種することを特徴とする請求項１記載の機能性コンポストの製造方法。
   
3. 前記担体はパーライトであり、このパーライトに有用微生物を含んだ培養液を含浸させた後、液体成分を乾燥させることにより有用微生物をパーライトに担持させることを特徴とする請求項２記載の機能性コンポストの製造方法。
   
4. 前記有用微生物は、バチルス・ズブチルス菌であることを特徴とする請求項１、２または３記載の機能性コンポストの製造方法。
   
5. 前記コンポストの水分値を４０〜５５％Ｗ．Ｂ．に調節した状態でバチルス・ズブチルス菌の接種を行うことを特徴とする請求項４記載の機能性コンポストの製造方法。
   
6. 前記コンポストのｐＨ値を７〜９に調節した状態でバチルス・ズブチルス菌の接種を行うことを特徴とする請求項４または５記載の機能性コンポストの製造方法。
   

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