JP7420407B2 - 醗酵堆肥とその製造方法 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記第1の醗酵工程の後に更に、糠に麹菌を植菌する工程と、植菌された前記糠に、前記緩衝液を混合する工程と、そば殻に前記緩衝液を混合する工程と、籾殻に前記緩衝液を混合する工程と、前記糠に前記そば殻を混合する工程と、前記糠と前記そば殻の混合物に、前記籾殻を混合し、更に、耐塩性酵母、乳酸菌、酪酸菌液のうち1又は2以上を加え、前記第1の醗酵工程後の醗酵堆肥を混合して醗酵させる第2の醗酵工程と、を含むことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記第2の醗酵工程の後に更に、糠に麹菌を植菌する工程と、植菌された前記糠に、前記緩衝液を混合する工程と、そば殻に前記緩衝液を混合する工程と、籾殻に前記緩衝液を混合する工程と、前記糠に前記そば殻を混合する工程と、前記糠と前記そば殻の混合物に、前記籾殻を混合し、更に、耐塩性酵母、乳酸菌、酪酸菌液のうち1又は2以上を加え、前記第2の醗酵工程で製造された醗酵堆肥を混合して醗酵させる第3の醗酵工程と、を含むことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1~3のいずれか1項に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記緩衝液には、更に、硫黄、ケイ素、ナトリウム、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、セレン、ヨウ素、モリブデン、ニッケル、クロム、コバルト、塩素、リンのうち1又は2以上を含ませること、及び/又は海洋性の粘土を混合した水を含ませること、を特徴とする。
本実施例では、一次醗酵を行って製造する醗酵堆肥について説明する。醗酵堆肥の製造には、少なくともマンガン、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ホウ素を含ませた緩衝液と、麹菌が植菌された米糠と、そば殻と、籾殻を準備する。醗酵繁殖の主材料の米糠は、高い貴重な核酸物質を含んだ蛋白、炭水化物、油脂質の原料である。図1に米糠(1kg)に含まれる成分を示す。米糠は優れた栄養効果がある一方、米糠単体で醗酵管理するには薄く培地を造り醗酵させなければならないため、生産性に問題が生じる。また、醗酵管理上、米麹菌の生育増殖が進むと、培地に菌糸が繁茂して通気性が悪くなる。培地の通気性が悪くなると、高温で雑菌の繁殖が活発になり良質の管理ができないため、手入れをして培地をほぐす必要がある。培地をほぐす作業は、かなり負担がかかる。
籾殻(含水率9.4%)のミネラル成分(%)
リン(P) 0.03
リン酸(P2O5) 0.058
カリウム(K) 0.31
酸化カリウム(K2O) 0.37
カルシウム(Ca) 0.0080
マグネシウム(Mg) 0.071
ナトリウム(Na) 0.13
リン酸(P2O5) 0.46
酸化カリウム(K2O) 0.72
酸化カルシウム(CaO) 1.69
酸化マンガン(Mg) 0.31
植物の光合成促進と育成に必要な成分を含ませて緩衝液を作成する。醗酵培地になる有機質材(米糠とそば殻と籾殻)を構成しているミネラル成分(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、鉄、亜鉛、銅)の数値や有機質(蛋白質、脂肪、脂肪酸、炭水化物、繊維質、ビタミン類)の数値が栄養成分表(図1等)で明らかになっている。この栄養成分表を参考にして、足りないミネラル成分を補うよう、また、光合成を促進させるように配合設計する。植物の光合成促進と、植物の育成に必要なミネラル成分を配合設計した結果、本実施例の緩衝液で必ず使用する成分は、マンガン、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ホウ素である。それぞれの成分が必要な理由について説明する。
植物の光合成の機能は大まかには解明されており、前述のように、葉の構成物質である葉緑素と、生理現象としてのアミノ酸等蛋白質と、糖類と、それらを関連させる酵素などの生理作用で、太陽光の刺激で電子エネルギーを生み出し光合成が行なわれている。関連する組織や仕組みに内在するミネラルが今回の添加するミネラル成分緩衝液であり、葉緑素のマグネシウムとマンガンクラスター、アミノ酸とリン酸である。
(3)カルシウム
前述のように、植物の光合成の水分解において水分子を分解する触媒の立体構造のクラスターには、マンガンとカルシウムが含まれていることから、緩衝液には、マンガンとカルシウムは必須である。
(4)カリウム
穀類の胚芽成分を見ると多いのはリン、カリウム、マグネシウム,カルシウムと、ナトリウム、鉄、亜鉛、銅の微量成分である。これら全てを加えるべきだが、手に入りやすい材料を優先した試作施肥で実験した結果、確かめられたミネラル成分としてカリウムがあり、満足のいく農作物を収穫することができたことから必須と考える。
(5)ホウ素
農作物が風や雨でダメージを受けるとか、昆虫の食害で傷を受けると植物は免疫力、復元回復などの作用で皮膚補修をするが、ホウ素はその作用を支える成分である。農作物の風力での擦り合わせや食害に対する抗体性を支えるために、ホウ素は必須と考える。
ある。この配合の成分を含ませて緩衝液を作成し、醗酵堆肥を製造したところ、収穫量も多く、味覚的にも満足のいく農作物を収穫することができた。
リンであり、葉緑素の生成には鉄が、光合成、代謝、生合成の生理作用と電子伝達には銅と様々なミネラルが関与している。そのため、緩衝液には上記の5つの成分以外にも更に、硫黄、ケイ素、ナトリウム、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、セレン、ヨウ素、モリブデン、ニッケル、クロム、コバルト、塩素、リンのうち1又は2以上を入れることが好ましい。これらの成分は、有機質材の成分に応じて適宜、調整して加える。一例として、二酸化マンガン、硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、塩化カリウム、ホウ酸、ケイ酸カルシウム、塩化ナトリウムを含ませて緩衝液を作成することができる。
前述の米糠、籾殻、そば殻と緩衝液を使用した醗酵堆肥の製造方法について、図3を参照して説明する。図3は、本実施例の醗酵堆肥の製造フロー図である。
まず、本実施例では、良質の醗酵管理、育成ができる日本麹カビ(醸造用に純粋培養された酵素強化カビ)を種菌とする。培地を殺菌する事無く麹菌を繁殖させるには、大量の菌を植菌する必要がある。また、野生種の糸状菌にはアフラトキシン、マイコトキシン等の毒物が生産されるものも多いため、安全で酵素力価が3~5倍有る菌株である日本麹カビを使う。麹菌体は二次、三次醗酵時の酵母菌、乳酸菌酪酸菌、枯草菌類の餌となる。使用する米糠、籾殻、そば殻には、もともと野生種微生物が付着しているが、それら野生種の微生物に対抗し数の力で醗酵増殖させるには醗酵初段階で勢いを獲得する為、米糠10kg当たり2kgの量(100億個以上の菌数)の多量種麹を混合撹拌する。種麹の強い発芽力で初期段階でのコンタミ現象は起きない。使用する麹菌は、5×106~7/1gの菌数を持つ純粋麹菌である。このような麹菌を使うことで、雑菌に負けない安定した醗酵管理ができる。
そば殻に前述の緩衝液を撹拌混合させる。この工程は、米糠に麹菌する工程(S11)の前に行ってもよいし、同時に行ってもよい。そば殻30kgに、その重量の半分の重量の緩衝液を撹拌混合させる。混合撹拌後(夏場で2時間、冬場で1日)養生して置く。そば殻に緩衝液を混合する事で、硬い空気層を包含するそば殻がミネラル分でコーテングされ、醗酵中に枯草菌、酪酸菌等の菌類が繁殖定着し、堆肥施肥された後に土壌細菌長期間にわたり生育増殖し続け、土壌菌類に良い繁殖環境が作られると考えられる。施肥効果は即効性と持続性が必要で長期(6ヶ月~1年程)にわたり菌の効果が持続していると考えられる。
同様に、籾殻に前述の緩衝液を撹拌混合させる。この工程は、米糠に麹菌する工程(S11)や、そば殻に緩衝液を混合する工程(S12)の前に行ってもよいし、同時に行ってもよい。籾殻30kgにその重量の半分の重量の緩衝液を撹拌混合させる。混合撹拌後(夏場で2時間、冬場で1日)養生して置く。そば殻と同様に、籾殻に緩衝液を混合する事で、硬い空気層を包含するもみ殻がミネラル分でコーテングされ、前述と同様な効果が得られる。
次に緩衝液を混合処理されたそば殻を米糠と混合し、殼の内外に充分、植菌糠が行き渡るよう混合攪拌する。その上で不足している緩衝液(米糠の重量の50%の緩衝液)を混合攪拌する。米糠とそば殻のみを最初に混合させることが重要である。この順序を違えると塊化してコンタミ現象で培地が高熱化して菌体溶融などを起こす原因となる。米糠とそば殻を混合攪拌し、そば殻の内壁面と外壁面に米糠が付着するのを確認する。
そば殻に充分、米糠が付着するのを確認した後、籾殻を混合攪拌する。籾殻を混合攪拌した後、醗酵(一次醗酵)が始まる。好気性麹糸状菌の増殖培養は、糸状菌の醗酵発熱と菌糸の繁茂で培地が塊化し通気性の悪化で高温と酸欠で麹菌が溶解死滅やバクテリア繁殖、腐敗状態になる。それらを防ぐため、そば殻の表皮が持つ界面物性が塊化を防ぎ、籾殻の内包する空気利用で酸欠を防ぐ。例えば、農家のビニールハウスの土間床にブルーシートを敷き、その上に通気性を確保するため、すのこを置く。すのこ上に防虫目的で建築防塵用の養生ネットを敷き、その上に籾殻を混合攪拌した培地を夏場は20~30cmの厚さに堆積層が平均になるよう均してネットで覆う。冬場は40~60cmの厚さに均してネットで覆い、好気性培養を行う。通常は好気性糸状菌の麹カビを培養させ、20時間程で切り返して培地を揉みほぐさなければ、糸状菌の繁茂は強烈で適正品温を維持できないが、そば殻、籾殻の十分空気量を含んだ混合培地は無手入れで醗酵を続ける事ができる。
籾殻を混合して仕込み後、約20時間の発芽時期を乗り切れば麹培養で、完成時には培地がカステラ状に麹菌糸が繁茂して、醗酵堆肥が仕上がる。植菌温度の設定は外気条件で左右される。冬場は気温が低く夏場は高くなるため、スタート品温設定は大事な管理技術になる。麹菌にとって種付け最適温度は32~35℃程が望ましいが、冬場は品温を保持すのが難しく、夏場は麹菌の発熱で40℃以内に保つのが難しくなる。従って、冬場は20℃を保つように保温で品温の低温化を防ぎ、外気が高い夏場は30℃以下に設定する。本実施例では、夏場はスタート品温を30℃内に設定し5日程度、冬場はスタート品温20℃に設定し10日程度、培養すれば、問題なく培養育成できる。
前述の米糠、籾殻、そば殻と緩衝液を使用した醗酵堆肥の製造方法について、図4を参照して説明する。図4は、本実施例の醗酵堆肥の製造フロー図である。
ステップS21の米糠に麹菌(麹カビ)を植菌する工程と、ステップS22のそば殻に緩衝液を混合する工程と、ステップS23の籾殻に緩衝液を混合する工程と、ステップS24の米糠とそば殻を混合、緩衝液を追加し、更に混合する工程と、ステップS25の籾殻を混合する工程は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。S22~S24で混合する緩衝液の量は、それぞれそば殻と籾殻と米糠の重量の半分の重量を使用する。
[ステップS27:一次醗酵堆肥を混合、醗酵管理]
ステップS25の籾殻を混合した後に、二次醗酵では、前述の醸造用種麹菌と培養強化した耐塩性酵母、乳酸菌、酪酸菌液を併用し、混合菌で醗酵を継続醗酵させる(S26)。それに加え、一次醗酵堆肥を混合する(S27)。それにより、自然界の多種多様性の微生物菌類の繁殖で変成効果が得られる。本実施例でも実施例1と同様に、無手入れ醗酵管理を行う。夏場で5日間、冬場で10日程度は無手入れで継続して醗酵管理ができる。醗酵を管理する上で2段階或は3段階に設定するのは、醗酵開始時に大量の麹菌を使うことで、初期段階の麹菌の強力な生育増殖力で野外に生息する野生菌の影響を防ぐことと、初期段階で麹菌の繁殖力で大量菌糸にキレートミネラルを確保することと、後段の微生物(乳酸菌、酵母菌、酪酸菌、枯草菌、納豆菌類)の繁殖に必要な良質の栄養源を作り出すためである。
一次醗酵堆肥と同様に、完成時には培地がカステラ状に麹菌糸が繁茂して、醗酵堆肥が仕上がる。以上のように、二次醗酵が終了し、二次醗酵堆肥が完成する。
前述の米糠、籾殻、そば殻と緩衝液を使用した醗酵堆肥の製造方法について、図5を参照して説明する。図5は、本実施例の醗酵堆肥の製造フロー図であり、一次醗酵堆肥から三次醗酵堆肥までの製造フロー図である。三次醗酵堆肥の製造工程は、二次醗酵堆肥の製造工程と同様である。
前述のステップS11~S15の一次醗酵堆肥の製造工程により、一次醗酵管理(夏場で5日間、冬場で10日程度)を行う。前述のように、米糠とそば殻と籾殻の分量はそれぞれ30kgである。
次にステップS21~S27の二次醗酵堆肥の製造工程により、二次醗酵管理(夏場で5日間、冬場で10日程度)を行う。米糠とそば殻と籾殻の分量はそれぞれ20kgである。
最後にステップS21~S26の製造工程を、米糠とそば殻と籾殻の分量をそれぞれ10kgにして行う。その後、二次醗酵堆肥を混合し、三次醗酵管理(夏場で5日間、冬場で10日程度)をする。以上のようにして三次醗酵堆肥が完成する。
Claims (4)
- 少なくともマンガン、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ホウ素を含ませて緩衝液を製造する工程と、
糠に麹菌を植菌する工程と、
植菌された前記糠に、前記緩衝液を混合する工程と、
そば殻に前記緩衝液を混合する工程と、
籾殻に前記緩衝液を混合する工程と、
前記糠に前記そば殻を混合する工程と、
前記糠と前記そば殻の混合物に、前記籾殻を混合して醗酵させる第1の醗酵工程と、
を含むことを特徴とする醗酵堆肥の製造方法。 - 請求項1に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記第1の醗酵工程の後に更に、
糠に麹菌を植菌する工程と、
植菌された前記糠に、前記緩衝液を混合する工程と、
そば殻に前記緩衝液を混合する工程と、
籾殻に前記緩衝液を混合する工程と、
前記糠に前記そば殻を混合する工程と、
前記糠と前記そば殻の混合物に、前記籾殻を混合し、更に、耐塩性酵母、乳酸菌、酪酸菌液のうち1又は2以上を加え、前記第1の醗酵工程後の醗酵堆肥を混合して醗酵させる第2の醗酵工程と、
を含むことを特徴とする醗酵堆肥の製造方法。 - 請求項2に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記第2の醗酵工程の後に更に、
糠に麹菌を植菌する工程と、
植菌された前記糠に、前記緩衝液を混合する工程と、
そば殻に前記緩衝液を混合する工程と、
籾殻に前記緩衝液を混合する工程と、
前記糠に前記そば殻を混合する工程と、
前記糠と前記そば殻の混合物に、前記籾殻を混合し、更に、耐塩性酵母、乳酸菌、酪酸菌液のうち1又は2以上を加え、前記第2の醗酵工程で製造された醗酵堆肥を混合して醗酵させる第3の醗酵工程と、
を含むことを特徴とする醗酵堆肥の製造方法。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の醗酵堆肥の製造方法において、前記緩衝液には、更に、硫黄、ケイ素、ナトリウム、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、セレン、ヨウ素、モリブデン、ニッケル、クロム、コバルト、塩素、リンのうち1又は2以上を含ませること、及び/又は海洋性の粘土を混合した水を含ませること、を特徴とする醗酵堆肥の製造方法。
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