JPH02257833A - 発酵方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は発酵方法及びその装置に関し、廃棄物処理、酪
農、飼料・堆肥製造、農業等の分野において利用するこ
とができ、醸造ないしは発酵工業分野にも関連する。

〔従来の技術］ 主として食品産業の廃棄物ないしは他の廃棄物であって
未利用資源の主なものに、トラフ粕。

ショウ油粕、リンゴ粕、豆皮、酒粕、焼酎粕、ビール粕
、ウィスキー粕、ミカンジュース粕、ミカン皮、アン粕
、ラーメン相、パン屑、菓子層、シメジ粕、蚕糞、蚕渣
、オガクズ、モミ殻、海産物加工後の残渣等がある。

これらは、乾燥ないしは再加工されて有効に利用される
場合もあるが、一部が家畜の餌に利用される程度で大部
分は産業廃棄物として処分され。

中にはその不法投棄により著しい社会問題となる場合も
あった。

比較的多く利用されているのは、トラフ粕、ビール相、
都市厨芥、果汁粕等である。しかし、水分の多いままで
は保存に問題がある。サイレージ化をしている例が多い
が、資源自体は栄養的に片寄りがあったり、嗜好性や貯
蔵性が劣る場合が多い、従って乾燥１発酵等により採食
性、貯蔵性の向上を図る必要があるが、コストがかかる
ことで実用化が難しい。

一方、畜産業の事業規模が大きくなるにつれその凍原処
理も問題となってきている。大抵の場合、畜産農家自身
が天日乾燥等により処理しているが、量が多くなってく
れば地下水の汚染等が生じている。

これら食品廃棄物や家畜凍原の処理において積極的に発
酵処理操作を施し、短期間で飼料・堆肥化を図る試みも
なされているが、処理時間がかかり過ぎたり１発酵処理
によるコストが高い等の欠点があった。

従来技術として、家畜等の飼料製造方法（特開昭５５−
２８６７２）があるが１発酵処理方法が異なり、貯蔵性
の問題があり、流通性の向上を図ることができないもの
である。

（発明が解決しようとする課題］ 本発明の第一の発明は１発酵飼料を製造することを目的
とするが、上記の保存上の問題の解決、材料の組み合わ
せによる栄養的片寄りの解決、さらに嗜好性を増して、
採食性の向上を図り、さらに一番の問題である貯蔵性の
向上を図ることによって未利用資源の有効活用化を実現
することである。

すなわち本発明の解決すべき課題は次の通りである。

（ａ）資源（材料）を単品または数種類組み合わせて成
分調整し、これに１種ないし２種以上の中等度好熱菌を
加えて発酵させ短時間で発酵飼料を得ること。

（ｂ）菌に含まれる除臭剤および米糠の効果により悪臭
を除いて、芳香性とし、嗜好性の高い飼料を得ること。

（Ｃ）発酵直後の製品を真空パックすることにより菌の
活動を一時停止させ保存性のある飼料を得ること。

また１本発明の第２の方法発明は１食品廃棄物や家畜凍
原等を短期間に発酵処理することにより原料中の有害な
雑菌を消滅せしめると共に、発酵により廃棄物中の栄養
成分を増加させ、従来実質的に産業廃棄物として廃棄処
分せざるを得なかった食品廃棄物や家畜屎尿等を飼料や
堆肥に用いる方法を提供することを目的とする。

さらに本発明に係る発酵装置は、上記第２の方法発明を
好適に実施することができる新規で簡便な装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明の第１の発明は１食品廃棄物を水分調整し、これ
に１種ないし２種以上の中等度好熱菌を添加して混和し
、撹拌しながら１時間以内に５０〜８５℃に加熱し、以
後この温度を保持しながら１〜２４時間で発酵を完了さ
せ、飼料を製造することを特徴とする発酵方法である。

さらにこれを詳しく説明すると次の通りである。

（１）トラフ粕、ビール粕等を単独で発酵粗飼料とする
場合は、前処理として脱水を行い、含水率を６０〜７０
％程度にする。ｐＨが中性範囲をはずれる場合はあらか
じめ、酸またはアルカリを添加し、ｐＨを６以上８以下
に調整することが極めて重要な点である。

（２）水分の多い材料をそのまま処理する時は、無害な
植物性ないしは動物性の乾燥粉または乾燥粒状態のもの
、すなわち、ふすま、バガス（Ｂａｇａｃｏ、さとうき
びの絞り粕、とうもろこしの芯など）、もみ殻、わら、
魚粉等を加えて含水率を調整する。この場合、含水率を
５０〜６０％になるように調整すると、短時間で発酵飼
料を作ることができる。

（３）上記のいずれかの材料に適当量の米糠で希釈した
１種ないしは２種以上の中等度好熱菌の一定量を入れよ
く混和する。中等度好熱菌の１種としてバチルス・ステ
アロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　Ｓｔｅａｒｏ
ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）を用いることは非常に好ま
しい。

（４）混和物を発酵機に投入し、撹拌しながら加熱しつ
つ発酵処理する０発酵処理はバッチ式で行っても連続方
式で行ってもさしつかえない。

発酵機としてはロータリーキルン、流動槽、羽根付撹拌
機等いづれの装置を用いてもさしつかえなしＡ。

加熱方法は化石燃料ないしは人造燃料の燃焼焔を発酵機
中に導入し該燃焼焔からの輻射熱により直接混和物を加
熱するのがよい、その際バーナの焔は第１図に示すよう
に水平な焔とする。焔の位置は内容物の真上にあるとよ
い、この状態で撹拌を続けると、１時間以内で内容物の
温度が５０〜８５℃に上昇し、中等度好熱菌が活発に活
動する。

また加熱方法として別途加熱手段により加熱した気体を
発酵機中に吹込み混和物を加熱するか、また別途加熱手
段により加熱した蒸気を発酵機外壁ないしは発酵機内部
に付設したバイブ中に通して混合物を加熱するとか、あ
るいは電力を用いて遠赤外ヒーターなどによって加熱す
ることも有効である。

（５）この温度を保持しながら処理すると材料によって
多少差があるが、１時間から２４時間以内で発酵が完了
する。

（６）発酵完了後、火を消し、約１時間そのままの状態
で鎮静する。

（７・）このあと、ビニール袋に入れ、真空装置等で１
袋中の空気を抜き密封する。

（８）以上の操作を行うことにより、腐敗し易い未利用
資源から嗜好性のある保存性の高い粗飼料を得ることが
できる。

（９）また、成分組成のはっきりしている未利用資源を
組み合わせることにより、成分調整された粗飼料を得る
ことができる。

（ｌＯ）魚あら、肉くず等は従来、蒸煮、脱水。

乾燥、粉砕され、粉体飼料が製造されているが、本発明
の発酵処理により、低コストで発酵飼料を得ることがで
きる。

本発明の第２の発明方法は、食品廃棄物や家畜凍原など
を発酵処理して畜産用飼料や農業用堆肥を製造する方法
において、次の技術手段から成る高温高速発酵方法であ
る。

■　発酵を促進するために原料に高温土壌菌の芽胞を添
加すること。

■　発酵反応槽中において原料と芽胞とがよく混合し、
かつ酸素の供給が十分なされるように、撹拌操作を行い
１発酵反応中撹拌操作を継続すること。

■　発酵反応の少なくとも初期において原料と芽胞の混
合物の全域ないしは一部領域において、該芽胞の発芽が
達成ができるような条件のヒートショックを与えること
。

■　発酵反応処理期間の一部ないしは全部の期間にわた
り加熱手段を用いて、高温土壌菌の増殖が促進される温
度範囲の恒温にこの混合物を保持すること。

この方法において、ヒートショック条件としては１１０
℃ＸｔＯ分ないし１２０℃×５分が適切である。

また、上記第２の発明方法を好適に実施するための本発
明の装置は、熱伝導性材料から成るケーシングを有する
撹拌槽と、該ケーシングの内面な摺動して原料を切返し
撹拌する撹拌羽根と、該ケーシングを加熱する加熱装置
と、該加熱排ガスをケーシング外面と熱交換させて撹拌
槽内に導くガス通路と、ケーシング内壁及び槽内原料の
温度計測制御装置とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【作用Ｊ 通常、食品廃棄物や家畜深床には過剰の水分が含まれて
いおり、このためすぐに腐敗又は悪臭を発生するので、
廃棄物とせざるを得ない、腐敗あるいは悪臭の原因とな
るのは１通常、常温、ないしはそれよりやや高温の温度
領域で一般の悪性の細菌が異常増殖するためと考えられ
ている。

好熱菌は、一般に、５５℃以上で生育できる微生物と定
義される。このうち、生育温度が５５〜７５℃を上限と
するものは中等度好熱菌、７５℃を越えるものは高度好
熱菌と分類される。

好熱菌の生体成分は、熱に耐性である。熱だけでなく、
界面活性剤や有機溶媒にも強い、このような好熱菌酵素
をバイオリアクターに組み込んで利用したり、有効な好
熱菌そのものを使うことにより、Ｈ菌汚染を軽減したり
、乾燥コスト、蒸留コストを節減することができる。

高温土壌菌は、前記好熱菌に属し、−数的に繁殖する温
度領域がかなり高く、その温度領域では一般の悪性細菌
は死滅してしまう、高温土壌菌は、飼料の各組成分（蛋
白質、脂肪、灰分、繊維、可溶無窒素物）に作用してこ
れをより高度な栄養分に改質する能力を持っており、し
たがって、高温土壌菌を用いて発酵した食品廃棄物は飼
料としての付加価値を高めることができる。

さらに高温土壌菌の発酵過程において発熱が伴う、この
発熱は過剰水分の蒸発に使われるため、乾燥に要するエ
ネルギー原単位の削減に極めて有効に作用する。

また、高温土壌菌には優れた脱臭機能があって、例えば
畜産加工後の残渣のように極めて強烈な腐臭を発するも
のであっても土壌菌を添加して１時間も処理すれば腐゛
臭がなくなり、むしろ芳醇な香りすら発するようになる
。

高温土壌菌の一種である中等度好熱菌の中には、増殖中
に栄養分が枯渇したり、水分が不足したりすると増殖を
止め、芽胞を形成して休眠してしまうものがある。　ｆ
ｉＢ（Ｈｉｌｌｕｓｉｌｉの菌種にはこのようなものが
多い、芽胞を形成して休眠してしまった土壌菌は、その
環境変化に対し極めて安定しており、保存管理の上で非
常に好ましいものである。

休眠した土壌菌は、保存中に品質が変化することがなく
運搬に際しても影響を受けない、したがって、食品廃棄
物や畜産凍原の発酵処理に際して休眠して芽胞となって
いる高温土壌菌を用いると、常に定量的な品質管理のも
とに発酵処理を行うことができる。

発酵処理を行うためには、芽胞に刺激を与えて発芽させ
菌体に戻すことが必要であり、その刺激としては、温度
、光、水分、培地の化学組成等種々の物理、化学的要因
の調整が必要である。

本発明者らは１食品廃棄物の培地組成と水分含有量のも
とて刺激となる温度条件について調査した。バチルス（
Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属の菌種の１つであるバチルス・ス
テアロサーモフィラス（ＢａｃｉｌｌｕｓＳｔｅａｒｏ
ｔｈｅｒ＋ｗｏｐｈｉｌｕｓ　）についての発芽温度条
件、すなわちヒートショックの条件は、１１０℃ＸＩＯ
分あるいは１２０℃×５分であった。

方、この菌種の増殖する最適温度条件は約７０℃近辺で
あって、ヒートショックを与える１１０℃〜１２０℃に
長時間保持した場合は、この菌種は死滅してしまう。

本発明の第２の発明において最も重要なことは。

（ａ）　　芽胞となって休眠している高温土壌菌を用い
ることにより菌の添加量ならびに発酵処理時間などを定
量化し、品質的に安定した発酵処理製品を得ること。

（ｂ）　　発酵処理の開始に際しては、確実に連続して
ヒートショックのかかる条件の位置を確保すると共に１
発酵反応槽内の原料バルクの温度は菌の増殖に最適な温
度に保持すること。

である。

本発明の装置は、前述の通りの構成にすることによって
、上記ヒートショックを付与することができ、かつこの
ヒートショック時間に長時間滞留させることなく、目的
を達成する作用をなす、さらに具体的には、撹拌装置を
内蔵した二重ケーシングの二重壁内に加熱装置としてバ
ーナを設けて内壁の一部を加熱し、その高温排ガスは二
重壁内を通路として内壁と熱交換して内壁を暖め、かつ
１反応槽内の原料上方を通って原料を暖めつつ排出され
る。一方撹拌羽根はこのケーシング壁内面を摺動してケ
ーシング内面に接する原料を切返して入れ替え、バーナ
で直接加熱された内壁に接する原料及び反応槽内の原料
上面の部分を短時間ヒートショック条件の高温に加熱し
、原料全体を中温に保つ。

したがって、バーナ加熱点の温度、排ガス温度を適正に
制御することと相俟って本発明の装置は、上記方法をを
好適に実施することのできる装置であって、マイルドな
温度制御ができる。

〔実施例Ｊ 実施例１ 第１図に本発明の第１の方法発明の実施に用いる発酵装
置の例を示した。この装置は撹拌槽ｌ内にリボン状の撹
拌羽根２を取りつけた回転軸３がほぼ水平に配設され、
モータ４によって駆動される。槽の上部にバーナ５が設
けられほぼ水平な火焔６を発生し、排気筒７から排気す
る０図示省略した材料投入口から水分調整した材料８お
よび中等度好熱菌の所定量を投入し、撹拌しながら加熱
する。槽内の材料８は上面がほぼ水平を保ちながら一様
に撹拌され、上面から熱を受けて昇温する。

この装置を用いて、２種類の材料について。

３時間〜４時間発酵処理した製品の分析値を第１表に示
す、原料と発酵後試料の成分値に明らかに変化がみられ
、発酵による効果が得られた。

実施例２ 第２図に本発明の実施例の装置を示す、第２図（ａ）は
縦断面図、第２図（ｂ）はそのＢ−Ｂ矢視図、第２図（
Ｃ）は側面図、第２図（ｄ）は平面断面図である。

撹拌槽１１は２重ケーシング１２．１３から成り、その
内側ケーシング１３は熱伝導性の材料から成っている。

・この２重ケーシング内には、ヒートショック用の加熱
装置１４が組込まれており、例えばＬＰＧバーナ１５が
２列に並べられ、内側ケーシング１３の外面を加熱する
。加熱ガス１６は２重ケーシング１２．１３の間の通路
を通って内側ケーシング１３と熱交換し、さらに撹拌槽
１１の室内に入り、撹拌槽１１内の原料１７の表層部を
加熱して排気筒１８から排出される。外側ケーシング１
２に保温用の加熱装置を備えてもよい。

撹拌槽ｌｌ内には、内側ケーシング１３の内面を摺動し
て回転する撹拌羽根１９が設けら゛れており、その掻き
羽根１９ａは内側ケーシング１３の内面に当接している
原料１７をすき取るように切り返し撹拌すると共に、原
料１７の表層部の原料を切り返す、実施例では、内側ケ
ーシング１３の底部が半円筒状をなし、撹拌羽根１９は
細長い掻き羽根１９ａがこの半円筒内面に沿って半円筒
の軸芯まわりに回転する。したがって、細長い掻き羽根
１９ａは底部の内側ケーシング１３に接触している原料
１７を掻き寄せ、新原料をケーシングに接触させるよう
に作用し、ＬＰＧバーナ１５で加熱されている内側ケー
シングに接触してヒートショックを受ける時間を規制す
る。また、原料１７の表層部の加熱ガスに熱せられる原
料を切り返す、掻き羽根１９ａの幅、枚数１回転数は任
意に定めることができる。

撹拌羽根１９の動力機構は、モータ２０、チェノ２１、
減速機２２．カップリング２３．軸２４から構成されて
おり、この軸を支える軸受２５．２６を備えている。

発酵槽１１は、原料の装入、排出のために、蓋２７は蝶
番２８により開閉するようになっておりまた、発酵槽自
体はつオーム機構３０、ハンドル３１によって、軸２４
を中心として第２図（ｂ）に仮想線で示すように、傾倒
することができるようになっている。

内側ケーシング１３の内面の温度は、ケーシングに埋め
込み設置されている温度計で測定され。

撹拌槽１１内の原料１７の温度は温度計４０等によって
計測し、加熱装置の加熱量、撹拌羽根の回転数等の操業
条件を設定温度に合致するように制御する。設定温度は
、例えば、内側ケーシング内面で１２０〜１５０℃、原
料中心部で７０℃に設定される。

第２図に示す発酵反応槽中に豆腐粕に水分調整のため、
ふすまを混合し、含水率６０％とした原料１００Ｉ２を
装入し、Ｂａｃｉｌｌｕｓ　Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒ−ｍ
ｏｐｈｉｌｕｓを主導菌の１つとする土壌菌１０ｇを添
加し、撹拌用シャフトを５ｒｐｍで回転しつつ撹拌し、
ヒートショック用のＬＰＧバーナを点火して、局部加熱
を行った。一方保温用ヒータにより原料バルク中の温度
を７０℃に保持した。フレームの近傍における原料表面
の局部温度を測定したところ９０〜２１０℃の範囲であ
った。３時間の処理後発酵製品を取出し、調査した結果
、含水率３０％で、製品の水溶液を検鏡したところ、多
（の菌体が検出された。なお本製品を乳牛に給飼した結
果、良好な嗜好性を示した。

上記と同様な方法においてヒートショック用ＬＰＧバー
ナの使用を中止し豆腐粕の発酵処理を行った。製品の含
水率は５２％で検鏡の結果、菌体は認められず、掻く少
数の芽胞のみが認められた。また乳牛の嗜好性は上記に
比較しかなり低いものであった。

〔発明の効果］ 本発明によれば、食品廃棄物から短時間に芳香性、嗜好
性にとんだ保存性の高い飼料を容易に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる装置の（ａ）縦断面図、
（ｂ）横断面図、第２図は本発明の別の実施例を示し、
第２図（ａ）は縦断面図、第２図（ｂ）はそのＢ−Ｂ矢
視図、第２図（ｃ）は側面図、第２図（ｄ）は平面断面
図である。 ｌ・・・槽　　　　　　　　２・・・撹拌羽根５・・・
バーナ　　　　　　６・・・火焔８・・・材料　　　　
　　　１１・・・撹拌槽１２−・・外側ケーシング　１
３−・・内側ケーシング１４・・・加熱装置　　　　１
５・−Ｌ　Ｐ　Ｇバーナ１６−・・加熱ガス　　　　１
７・・・原料１８・・・排気口　　　　　１９−・・撹
拌羽根２０−・・モータ　　　　　２１−・・チェノ２
２−・・減速機　　　　　２３・・・カップリング２４
−・・軸　　　　　　　２５．２６−・・軸受２７−・
・蓋　　　　　　　２８−・・蝶番３０・・・ウオーム
機構　　３１−・・ハンドル４０−・・温度計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　食品廃棄物を水分調整し、これに１種ないし２種以
   上の中等度好熱菌を添加して混和 し、撹拌しながら１時間以内に５０〜８５℃に加熱し、
   以後この温度を保持しながら１〜２４時間で発酵を完了
   させ、飼料を製造することを特徴とする発酵方法。 ２　発酵完了後、短時間鎮静した後、真空パック中に封
   入保存し嗜好性発酵飼料とする請求項１記載の発酵方法
   。 ３　食品廃棄物や家畜屎尿などを発酵処理して畜産用飼
   料や農業用堆肥を製造する方法において、原料に高温土
   壌菌の芽胞を添加し、撹拌操作を行い、原料と芽胞の混
   合及び酸素の供給を促進して、発酵反応を起させると共 に、発酵反応の少なくとも初期において原料と芽胞の混
   合物に該芽胞の発芽条件のヒートショックを与え、発酵
   反応処理期間の一部ないしは全部の期間にわたり該高温
   土壌菌の増殖促進される温度範囲の恒温に該混合物を保
   持することを特徴とする高温高速発酵方法。 ４　前記ヒートショック条件が、１１０℃×１０分ない
   し１２０℃×５分である請求項３記載の高温高速発酵方
   法。 ５　熱伝導性材料から成るケーシングを有する撹拌槽と
   、 該ケーシングの内面を摺動して原料を切返 し撹拌する撹拌羽根と、 該撹拌槽のケーシングを加熱する加熱装置 と、 該加熱排ガスをケーシング外面と熱交換さ せて撹拌槽内に導くガス通路と、 ケーシング内壁及び槽内原料の温度計測制 御装置と を備えたことを特徴とする発酵装置。