JPS6125360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、泥炭（Peat）を加水分解する装置に
関し、更に詳細には比較的早期の分解度の少ない
泥炭の多糖類を機械的および化学的に破壊する装
置に関する。

本発明は、木材または農業廃棄物の加水分解に
よつて得られる培養基上で培養された飼料酵母の
培養または飼料酵母成長の刺激物の培養のための
培養基を作るために微生物工業に有利に使用する
ことができる。

農業開発の増加する速度は、動物飼育に使用さ
れる飼料イーストなどのような有益なビタミン・
蛋白質飼料生成物に対してますます需要が増大し
ている。

現在においては、飼料酵母は、木材、農業廃棄
物、例えばとうもろこし粉砕物、米もみがら、綿
外皮、わらなどの加水分解に基づき、また石油化
学工業生成物の処理に基づいて作られている。上
に挙げた出発材料は、ビタミン・蛋白質飼料生成
品における国家経済の要求に満足することはでき
ない。問題は、飼料イーストのような蛋白飼料に
処理するために適する非食品の出発材料の新らし
い種類を発見することに在る。

この問題に解決を見出すにあたつて、新らしい
出発材料、すなわち比較的若い僅かに分解した泥
炭を飼料イーストに処理することによる有望な結
果の可能性が示され、この新らしい出発材料は、
多量に入手することができるものであり、かつ実
際に使用されていないものである。

泥炭の特殊な物理的および化学的性質を考える
と、オートクレーブ・加水分解装置内の加水分解
の通常の方法を使用することによつて、酵母を培
養するための培養基を構成する糖の混合物の溶液
の形にある水解物（hydrolysate）を泥炭から作
ることは経済的に不利である。

比較的若い泥炭の使用を加水分解用に経済的に
有利とするための試みの結果が得られた装置にお
いては、水に溶ける糖の混合物を含んだ水解物の
量が濃硫酸の少量の存在において、僅かに分解さ
れた泥炭を機械的および化学的処理することによ
つて得られる。

泥炭の機械的および化学的処理は、或る装置内
において一定時間に対してまた或る制限空間内に
おいて実行され、その制限空間内では、処理され
つつある材料は、機械的作用を受け、その結果泥
炭粒子の内部に大きい剪断力を生じ、かような剪
断力の摩滅作用は分子チエーン内の化学ボンドの
破断を行ない、すなわち泥炭の多糖類の破壊は、
単糖類を含む均質な水解物の生成をともなつて行
なわれる。非溶解糖類の混合物を含む水解物の量
を引続いて処理することによつて水解物すなわち
糖の混合物の溶液を得ることができ、それは、飼
料イーストの培養のための培養基として、或は木
材または農業廃棄物の加水分解によつて得られる
培養基上で培養された飼料イーストの成長刺激剤
として使用される。

泥炭などのように液体で含浸された固体物質を
粉砕および混合するための周知装置は、西ドイツ
国特許第1403859号明細書に開示されている。

この装置は、円筒状のケーシングと、垂直の送
入管と、ケーシングに接線方向の水平出口管とを
持つている。粉砕ロータは、ケーシングの出口側
にケーシング内に内蔵され、円周の歯を持つた傾
斜円板で構成される。歯は、ケーシングの内壁に
設けられた溝と協働する。螺旋体（auger）は、
ロータと同軸的にケーシング内に装架され、出口
に面している。螺旋体端部は、円板ロータから離
隔して位置し、動作空間を画成している。ロータ
および螺旋体は、個別の駆動装置によつて相互に
独立に回転する。

この装置は、下記のように動作する。

かたまりの泥炭または他の材料は、送入管を経
てケーシング内に送られ、そこで螺旋体に係合し
て移動し、急速に回転しつつある粉砕用円板ロー
ータに達する。

材料は、螺旋体とロータとの間の動作空間に集
積して一つの栓塞を形成し、これは円板ロータに
よつて粉砕されるように螺旋体によつて推し進め
られる。この粉砕は、円板の円周上の歯とケーシ
ングの溝の存在によるとともに、円板の傾斜位置
によるものである。この粉砕された材料は、出口
管を経て遠心力によつて放出される。

この装置は、しかし、泥炭のの多糖類を機械的
および化学的に破壊するために使用することはで
きない。何となれば、この装置の構造は、その目
的に要求される条件を提供できないからである。

螺旋体と円板ローラとの間の動作空間内の材料
は、シリンダの全断面を満たして、一つの塞栓を
形成し、これが層状に端面を切り取られて、材料
は粉砕される。

任意の材料を剪断するときに、剪断力が作られ
るが、このような力は、材料の粒子間に摩滅動作
を生じることができない。何となれば、材料と動
作工具と接触は、３次元の空間内にではなく、線
に沿つて或は表面に沿つて起るからである。

著しい剪断力をもつて泥炭の多糖類を機械的お
よび化学的に破壊するための主要な要求は、時間
と空間の両方に起る摩擦作用の提供であつて、こ
れは分子チエーンの化学結合を破断するために必
要である。

比較的早期の僅かに分解した泥炭の多糖類を機
械的および化学的に破壊する他の装置は、当業界
に周知である。（本発明のソ連特許第223775号明
細書参照） この装置は、ケーシングを有し、螺旋体と、そ
れに軸方向に装架された動作頭部とがケーシング
内に装架され、別々の駆動装置につて回転するノ
ズルは、頭部と同軸的にケーシング内に装架さ
れ、ノズルは頭部を包囲して頭部とともに環状空
間を画成し、この空間は、泥炭の多糖類を機械的
および化学的に破壊するための動作空間を形成す
る。ばね荷重されたストツプは、水解物の量の出
口の側に頭部と同一軸に装架され、このストツプ
は背圧力をあたえるために動作中に軸方向に移動
することができる。

このばね荷重されたストツプは、螺旋体と協働
関係に、動作中に軸方向に移動可能であつて、動
作空間を通つて水解物の量を衝撃送給することが
できる。

泥炭の含水量の変化、その等級などは、ばね荷
重の衝撃性復動および動作区域内の背圧力変化、
従つて水解物の量の衝撃送出を来たす。

脈動の結果として、処理されつつある。泥炭と
酸の混合物の動作区域内の滞留時間は、変化し、
従つて多糖類の不均一な破壊を来たし、すなわ
ち、ある分子チエーンは破壊されるが、その他は
破壊されず、このようにして得られた水解物の量
は、還元性物質すなわち単糖類の含有量の低いこ
とを特徴とし、出発材料は、その中に存在する糖
に関して完全に利用されず、従つて装置は最終生
成物の低い収率を持つことになる。

この装置において多糖類を破壊するために２個
の駆動装置を使用することは、高い動力消費とな
る。

この周知装置は大きい工業規模に使用するに
は、最終生成物の低い収量のために多量の出発材
料が処理されなければならない。そして破壊され
ない出発材料の一部分は、飼料イーストの生産の
ために行なわれるその後の処理から除去される。

本発明の目的は、最終生成物の高い収量を確保
する装置を提供することである。

本発明の他の目的は、出発材料に関して装置の
生産性を改良することである。

本発明の他の目的は、最終生品の単位量当りの
動力所要量を減少することである。

最後に、本発明の目的は、装置の構造を簡単化
することである。

これらおよびその他の目的を考慮して、本発明
は下記の要素を有する比較的若い僅かに分解した
泥炭の多糖類を機械的および化学的に破壊する装
置で構成される。ここで泥炭は、約20％分解した
状態で高い水分と気体吸収性および低い熱伝導性
を有し、加水分解中に45〜55％の環元物質を発生
する60〜70％の炭水化物を含み、この炭水化物は
キシロース、マンノース、アラビノース等といつ
た単糖、さらに酵母酸類、酵母酸類の分解生成物
といつた特定の非糖類を含むものである。この泥
炭は炭水化物を含んでいるため、飼料用酵母類と
蛋白質とを生産するための工業用加水分解の原料
として従来使われている木と植物廃棄物に類似し
ている。すなわち出発材料を送入する管を持つた
円筒状ケーシングと、前記ケーシング内に装置さ
れた動作頭部を持つ螺旋フイーダと、水解物の量
の送出のための中心通路を前記ケーシングに結合
して持つノズルとを有し、前記ノズルは、前記頭
部に対して同軸的にかつ半径方向に間隔関係に装
架され、それを包囲し、本発明により、前記動作
頭部は、その大きい底部において相互結合した２
個の截頭コーンを有し、かつ前記螺旋体に強固に
固着され、前記ノズルの中心通路は生成物の出口
に向つて狭くなつており、出発材料の流れ通路内
の頭部の第２コーンを包囲している。

泥炭を加水分解するための本装置は、水解物の
量の出口における脈動の除去と、処理されつつあ
る出発材料に加えられる機械的作用の増加とによ
つて改良された生産性を持つている。

頭部およびノズルは、両者の間に一定の半径空
間を画成して、多糖類の破壊のために必要とされ
る一定の背圧力が確保され、それによつて動作区
域すなわち動作頭部、ケーシングおよびノズル間
の空間内で処理されつつある混合物の一定滞留時
間が確保され、その結果、多糖類の均一な破壊が
得られ、すなわち分子チエーンは均一に破断され
る。これは、還元性物質の改良された収量が得ら
れ、すなわち処理されつつある出発材料重量の単
位当りの糖の収量を増加する。従つて、出発材料
は、最終生成物に関して更に完全に利用される。
何となれば、出発材料の比較的少量が最終生成物
の単位重量当りに消費され、或はその反対に、出
発材料の単位重量に対してより多くの最終生成
物、糖が得られるからである。

２個の截頭コーンを持つた頭部は、処理されつ
つある材料に機械的動作を増加することができ
る。何となれば、頭部の動作区域における多糖類
の破壊工程は、この場合には２段階に進行する。
出発材料、すなわち、泥炭と濃酸との混合物は、
螺旋フイーダによつて動作区域に送給される。頭
部とノズルの間に画成された一定の半径空間のた
めに生じた一定の背圧力の存在において、出発材
料の流路内の頭部の第１コーンとケーシングとに
よつて形成された区域に導入された混合物は、圧
縮され、摩擦につて加熱され、部分的に摩砕され
る。従つて、多糖類の部分破壊が起る。泥炭の多
糖類の最終破壊は、出発材料の流れ通路内の頭部
の第２截頭コーンとノズルとの間の半径方向の動
作空間内で行なわれ、この動作空間では、大きい
剪断力が泥炭粒子内に生じ、これらの剪断力の摩
滅作用は、分子チエーンの化学ボンドを破断す
る。

更に、動作頭部はオーガに直接に強固に結合し
ているので、動作所要量は30％少なくなり、かつ
頭部用の駆動装置が存在しないから、装置の構造
を簡単化する。

ノズルの制御通路は、好ましくは異なる直径部
分を有し、従つて処理されつつある材料への機械
的動作を増加する。

処理されつつある材料は、この段部のある開孔
の隅部を充満して動作空間を通つて流れる。従つ
て、処理されつつある材料内の摩擦は、処理され
つつある材料と金属との間の摩擦よりも相当大き
いので、粒子内の摩擦作用は増加し、破壊は一層
完全に実行され、その結果、最終生成物において
装置の改良された生産性が得られる。

ノズルの中心通路は、テーパすることもでき、
これは製造が一層容易であり、安価となる。この
場合に、動作空間を通り材料が流れているとき
に、処理されつつある材料と金属との間に摩擦が
生じるが、この摩擦、異なる直径部分を有するノ
ズルの中心通路に対して述べた材料内の摩擦より
も低い。従つて、段のある通路を持つたノズルの
場合と同じ結果を得るためには、頭部とノズルと
の間の半径方向の空間は、20乃至30％だけ減少す
る必要がある。

ノズルは、出発材料の水分含有量の変化に応じ
て半径方向の空間を調整するために好ましくは軸
方向に変位させることができる。出発材料の含水
量が変化すると、混合物中の硫酸含有量が変るの
で、泥炭を完全破壊するためには動作区域および
動作空間内の処理されつつある材料の滞留時間の
必然的の変化を必要とする。この滞留時間は、頭
部とノズルとの間の半径方向の空間を調整するこ
とによつて水解物量の出口の背圧力を変化させる
ことによつて変えることができる。これは、ノズ
ルの軸方向移動につて達成されらる。このノズル
は、処理時間中はケーシング内に固定される。

出発材料の流れ通路内にある頭部の第１コーン
は、好ましくはリブを持つている。頭部のこの構
造は、処理されつつある材料に加わる機械的作用
の増加を来たす。何とあれば、粒子内の剪断力
は、強力な撹拌のために増加し、上に説明したよ
うに、これは最終生成物に関して装置の改良され
た生産性が得られ、すなわち生成する水解物の量
の糖の大きい含有量が得られる。

リブは、好ましくは截頭コーンの軸に対して15
゜乃至20゜の角度で延在するので、これらのリブ
傾斜は、螺旋体の螺旋の方向と一致する。

この頭部の構造と、剪断力の増加、従つて最終
生成物に関する装置生産性の改良は、出発材料に
関しても装置の生産性を改善する。何となれば、
傾斜したリブは、螺旋体の回転の連続体を構成
し、しかし異なるピツチを持つているので更に強
力な撹拌に加えて材料を前方に押し出すことがで
きる。

頭部は、ケーシングの外側に装架された軸受に
支持された中間部材によつて最終生成物の出口側
において軸受されている。頭部のこの装置は、構
造の堅牢性を改善し、振動を除去し、全体的に装
置の信頼性を改良する。

本発明による装置は、180回／分の回転速度を
持つ螺旋ピツチ192mmで直径190mmの螺旋体を持
ち、毎時水解物量10トンの生産性を有し、この水
解物は、20乃至25％以下の含水量と、20％以下の
分解度と、絶対乾燥泥炭に対する酸―水化物の重
量比0.15に対応する量に使用された92.5％硫酸と
を持つ泥炭の混合物を処理するときに、出発材料
の理論含有量から多糖類70乃至73％を含む。

本発明の他の目的および利点は、添付図面に例
示された本発明の下記実施例から明瞭となるであ
ろう。

比較的早期の僅かに分解した泥炭の多糖類を機
械的および化学的に破壊する装置は、比較的早期
の僅かに分解した泥炭と濃硫酸との混合物を導入
する管２を持つ円筒状のケーシング１（第１図）
を有する。このケーシング１は、螺旋フイーダ３
を収容し、それに動作頭部４が強固に固着され
る。動作頭部４は、それぞれの大きい方の底部で
結合された２個の截頭コーン５および６を持つて
いる。ノズル８は、動作頭部４と同軸的に装架さ
れ、動作頭部との間に半径方向の空間７を画成
し、ノズルは、出発材料の流れ通路内で動作頭部
４の第２コーン６を包囲して、ケーシング１に結
合されている。ノズル８の中心通路９は、異なる
直径の部分を有し、水解物の量の出口に向つて狭
くなつている。頭部４のコーン５とケーシング１
との間に画成された空間は、動作区域１０を形成
する。

この装置は、下記のように動作する。

出発材料は、比較的早期の僅かに分解した泥炭
と、濃硫酸との混合物であつて送入管２を通つて
ケーシング１に送給される。この混合物は、螺旋
フイーダ３によつて動作区域１０および動作空間
７に送給される。半径方向の間隔７の一定量のた
めに、水解物の量のノズル８からの出口において
減少しつつある断面積によつて必要な背圧力が得
られる。この背圧力のために、動作区域１０に進
入する混合物は、圧縮され、摩擦のために加熱さ
れ、かつ部分的に摩滅される。従つて、処理され
つつある材料に加わる機械的作用の増加により、
ビートの多糖類の部分的破壊が起る。多糖類の最
終破壊は、半径方向の動作空間７内において実行
され、ここで大きい剪断力が泥炭の粒子内部に生
じて、この力による摩滅作用は、分子チエーンの
化学結合を破断することができる。

固定したノズル８によつて生じた一定必要の背
圧力は、処理されつつある材料に動作区域１０お
よび動作空間７内の予め調整された滞留時間をあ
たえ、均質な水解物の量を生成するように泥炭の
多糖類の機械的および化学的破壊の均一な工程を
提供する。多糖類の均一な破壊と、処理されつつ
ある材料に加わる増加機械作用との結果として、
水解物の量中の単糖百分率は、増加し、出発材料
は一層完全に利用され、最終生成物についての装
置の生産性は、改良される。

動作頭部４が螺旋フイーダ３に直接に強固に結
合しているので、動力消費を約30％減少し、構を
簡単にしている。

ノズル８の段のある中心通路９を設けること
は、生成物の出口に向けて狭くなつているので、
処理されつつある材料に加わる機械的作用を増加
し、材料は通路の隅部に充満し、材料内の摩擦
は、材料と金属間の摩擦よりも大きくなる。増加
した摩擦のために、動作空間７内の背圧力は、増
加し、多糖類の完全な破壊が得られ、従つて、最
終生成物について装置の改良された生産性が得ら
れる。

生成物の出口に向つて狭くなつているノズル８
の中心通路１１（第２図）は、テーパさせてもよ
く、これは製造を更に簡単にする。

この場合には、動作空間を通つて材料が流れて
いるときの摩擦は、材料と金属との間に起り、こ
の摩擦は異なる直径部分を持つ中心通路９を持つ
たノズル８の場合のように材料内の摩擦よりも低
い。従つて、段付中心通路９を持つノズル８の場
合と同一結果を得るためには、頭部とノズルの間
の半径方向の空間７は、５乃至30％小さくする必
要がある。

第２図は、上記のものよりも更に好ましい装置
の構造を示す。

処理されつつある材料に加わる機械的作用を増
加するために、出発材料の流れ通路内の頭部４の
第１截頭コーン５は、リブが設けられる。動作区
域１０におけるリブ１２による質量の強力な撹拌
は、泥炭粒子内の剪断力を増大し、従つて最終生
成品に関して装置の生産性を改良することができ
る。

ノズル８は、例えばねじ装置または機構１３に
よつて軸方向に変位することができる。このねじ
装置は、ノズル８に螺入し、ケーシング１の端面
を自由に貫通するねじ棒１４と、出発材料の含水
量の変化に応じて半径方向の空間７を調整するた
めの２個のナツト１５，１６とを持つている。出
発材料の含水量の変化は、混合物中の酸の量の変
化を来たすので、動作区域１０および動作空間７
内の処理されつつある出発材料の滞留時間は、多
糖類を完全破壊するために変化しなければならな
い。この時間は、半径方向の間隔７の量を変化す
ることによつて水解物の量の出口の背圧力を変化
させることによつて変えることができる。

この半径方向の間隔７は、下記の態様に調整す
ることができる。

空間７を増加する必要がある場合には、ナツト
１５，１６は棒４に沿つてノズル８の方向に駆動
される。ナツト１５，１６が、ノズル８に螺入さ
れた棒１４に沿つて一方向に動けば、ノズルは水
解物の量の出口に向つて動かし、それによつて半
径方向の間隔７の量を増加する。間隔は、ナツト
１５，１６を反対の方向に棒１４に沿つて動かす
ことによつて減少できる。処理動作中は、ノズル
８は同一のねじ機構１３によつてケーシングに固
定されている。

最終生成物についての生産性の各善とともに、
出発材料についての装置の生産性を改良するため
に、リブ１２（第３図、第４図）は、出発材料の
流れ通路内の頭部４の第１截頭コーン５の上にそ
の軸に対して15゜乃至20゜の角度に配置して、そ
れらの傾斜が螺旋体の螺旋の方向と一致するよう
にする。この構造は、出発材料に関して改良され
た生産性が得られる。何となれば、こらの傾斜し
たリブは、異なるピツチを持つた螺旋体螺旋の連
続体を形成し、強力な撹拌とは別に、処理されつ
つある材料を前方に推し進めるからである。

第３図は、また動作頭部４を示し、これは、ケ
ーシングの外側に装架された軸受１８に中間部材
１７によつて水解物の量の出口側に軸支されてい
る。

この装置の動作中には、動作区域１０および半
径方向空間７内に大きい力が発生して、これは処
理されつつある材料に作用するだけでなく、螺旋
体３に固着した頭部にも作用する。この力は、頭
部４および螺旋体３の横方向の変形を生じ、振動
を誘発する。

軸受１８に支持された中間部材１７によつて頭
部を設置することは、構造の剛性を増加し、振動
を除去し、従つて全体として装置の信頼性を改良
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、異なる直径部分を持つた中心通路を
有するノズルを持ち、早期の分解度の少ない泥炭
の多糖類を機械的および化学的破壊する装置の縦
断面図、第２図は、そのノズルが、テーパした中
心通路を持ち、出発材料の含水量を変化するとき
に半径方向の空間を調節するために軸方向に移動
することができ、出発材料の流れ通路にある頭部
の第１截頭コーンは、リブを持つている、比較的
早期の分解の少ない泥炭の多糖類を機械的および
化学的破壊するための装置の一実施例を示し、第
３図は、そのノズルは、テーパした中心通路を持
ち、出発材料の含水量を変化するときに半径方向
空間を調節するために軸方向に移動することがで
き、出発材料の流れ通路にある頭部の第１截頭コ
ーンのリブが、軸線に対して15゜乃至20゜に延び
ていて、それらの傾斜は螺旋体の螺旋線の方向と
一致し、頭部はケーシングの外側に装架された軸
受に中間部材につて水解物量の出口側で軸支され
ている。比較的早期の分解度の少ない泥炭の多糖
類を機械的および化学的に破壊するための装置の
一実施例を示し、第４図は、第３図の頭部を横切
る線―に沿う断面図である。 １……ケーシング、３……螺旋フイーダ、４…
…頭部、５，６……截頭コーン、７……半径方向
の空間、８……ノズル、９……中心通路、１１…
…中心通路、１２……リブ、１７……中間部材、
１８……軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比較的早期の僅かに分解した泥炭の多糖類を
   機械的および化学的に破壊する装置であつて、出
   発材料を供給する管を持つ円筒状ケーシングと、
   このケーシング内に収容され、動作頭部を持つ螺
   旋体と、前記ケーシングに供給され、水解物の量
   を送出する中心通路を持つたノズルとを有し、上
   記ノズルは、前記頭部に対して同軸的にかつ半径
   方向に間隔関係に包囲して装架された装置におい
   て、前記動作頭部４は、２個の截頭コーン５およ
   び６を有し、これら両截頭コーンは、大きい方の
   底部において結合され、かつ螺旋フイーダ３に強
   固に固着され、前記ノズル８の中心通路９および
   １１は、水解物の量の出口に向つて狭くされ、出
   発材料の流れ通路において頭部４の第２コーン６
   を包囲することを特徴とする早期の僅かに分解し
   た泥炭の多糖類を機械的および化学的破壊する装
   置。 ２ ノズル８の中心通路９は、異なる直径の部分
   で作られていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 ３ ノズル８の中心通路１１は、テーパにされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ４ ノズル８は、出発材料の含水量の変化すると
   きに半径方向の空間７を調節するために軸方向に
   移動することができることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいづれかに記載の装
   置。 ５ 出発材料の流れ通路にある頭部４の第１コー
   ン５は、リブ１２を持つていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第４項のいづれかに記
   載の装置。 ６ 前記リブ１２は、截頭コーン５の軸線に対し
   て15゜乃至20゜の角度で延び、それらのリブの傾
   斜は、螺旋フイーダ３の螺旋線の方向と一致する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   装置。 ７ 前記頭部４は、ケーシング１の外側に装架さ
   れた軸受１８に、中間部材１７によつて生成物の
   出口側に軸支されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第６項のいづれかに記載の装
   置。