JP2904837B2 - ケラチン様材料の連続加水分解のための方法と装置 - Google Patents

ケラチン様材料の連続加水分解のための方法と装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所望の加水分解が達成されるのに要する時
間の間加圧下で加熱することによる、ケラチン様材料の
連続加水分解方法に関する。
特に動物の飼料用に、ケラチン様材料を栄養になり且
つ消化できる生成物に変換するために、ケラチン様材
料、特に羽、剛毛、つめ、角、ひずめ等を加水分解する
ことは知られている。
米国特許第3,617,313号から、羽を圧縮して気密プラ
グを形成せしめ、これを加水分解容器の導入口に連続的
に導入し、気密状態になるように導入口を閉鎖するとい
う加水分解装置が知られている。水と蒸気を加水分解容
器それ自体に導入し、一方で工程の最中生成物を加熱す
るため、容器壁は蒸気ジャケットであり、この工程は生
成物塊の流動化と容器からの生成物の搬送の両方に寄与
するかい要素により激しい攪拌下で行われる。この装置
は機械的に複雑であり且つ非常にエネルギーを要求す
る。その理由は、生成物をまず圧縮して気密プラグを形
成させ、その後、加水分解中に大量の水の中で微粉砕し
そして流動化させなければならないからである。
ケラチン様材料の連続加水分解のための別の装置は、
米国特許第4,286,884号から知られている。この装置に
は２つの容器が使われている。第１容器において、材料
が微粉砕されるような強い攪拌下で材料が加熱されそし
て流動化される。その後、特殊な耐圧スクリューポンプ
により、熱せられた加水分解反応器にそれが運ばれ、そ
こで適当な過圧および温度下でそして一定の攪拌下にお
いて加水分解が行われ、次いで更なる処理のため、特に
生成物をポンプで送ることができるようにするために使
われた非常に多量の水を排水させるために、そこから耐
圧スクリューポンプにより生成物塊が取り出される。こ
の米国特許は、加水分解の化学的および生物学的観点、
特に最適な加水分解が達成され得る圧力および温度条件
の点で、非常に詳細な評価も提供している。従って、本
特許出願では、それらの観点にはこれ以上詳しく触れ
ず、それらの観点に関して米国特許第4,286,884号から
知られるもの全てを引用する。
本発明の目的は、ケラチン様材料の連続加水分解のた
めの方法と装置を提供することであり、該方法と装置は
従来技術に比較して大幅に単純化され、そのためエネル
ギー消費と装置の費用の削減が達成される。更に、後で
加水分解生成物から除去しなければならない大量の水を
生成物塊に添加する必要性が回避される。
この目的は、請求項１に特徴づけられる方法に従っ
て、例えば請求項８に特徴づけられ開示される装置を使
うことにより、達成される。材料の加熱は生成物塊の加
熱、給湿および攪拌を一度に同時に行う蒸気の直接注入
により行われる。かくして容器壁が熱媒体のための圧力
室を有する伝熱面を構成している加水分解容器を使用す
る必要がない。生成物塊を約130℃〜約200℃に加熱しな
ければならないので、既知の種類の装置上の加熱ジャケ
ットは高熱に加熱しなければならない。従って、特に操
作と費用の点から見ると、そのような伝熱面を回避でき
ることは大きな利点である。
更に、あらゆる形式の攪拌機、スタッフィングボック
スを有する耐圧式軸プッシュ等が回避され、これは装置
の費用とその操作を削減する。
加水分解工程自体は、100℃より高温で過圧下で行わ
れる。実際に、圧力と温度が高くなればなる程、加水分
解はより速くなる。例えば、圧力が８バール（bar）で
あり、対応する温度が約175℃である時、加水分解は約1
5分で達成できる。圧力が10bar、即ち約185℃の処理温
度に増加すると、加水分解の処理時間は約10分間に短縮
される。
与えられる装置の容量は、圧力と温度を上昇させるこ
とにより増加させることができる。通常、8barのオーダ
ーの蒸気圧が普通の工業用ボイラーの使用を可能にする
のでこの蒸気圧が選択される。
蒸気の直接噴射による加熱は、材料の給湿をもたらす
だけでなく、既知の装置の場合のような大量の水の添加
を回避する。本発明の装置は、例えば加水分解装置を接
続しようとする工場設備が既に過熱蒸気を使っている場
合、過熱蒸気を使うこともできる。次なる処理、例えば
粉砕の前に、プレスまたは乾燥によって加水分解生成物
から或る量の水を除去することができる。
容器の導入側と排出側との圧力差により駆動されて、
生成物塊は段階的な生成物流（プランジャー流）として
導入シュートから排出シュートへと移動し、その間に導
入シュートに新しい部分が定期的に導入されそして加水
分解された部分が排出シュートから取り出される。連続
加水分解の作業中、容器は生成物塊で実質上満たされて
おり、生成物塊は比較的小さい歩調で、プランジャー流
として容器の中を段階的に移動する。処理時間は好まし
くは５〜30分のオーダーであるが、これは原料を例えば
屠殺場から直接導入する時であり、原料を未洗浄で且つ
未処理の状態で導入シュートに供給する場合であること
は注目すべきである。しかしながら、装置をより高い処
理圧力および温度に合わせてアレンジすれば、より少な
い処理時間を達成することができるであろう。或る場合
には、与えられた条件下で有益な製造を達成しつつ、よ
り長い処理時間、即ちより低い処理圧力および温度を受
け入れることができるであろう。従って、本発明の方法
と装置は非常に広範な用途を有する。
例えば、請求項９に特徴付けられるような本発明の装
置を使用しながら、請求項２に開示される方法に従うこ
とにより、重力により段階的な生成物流（プランジャー
流）が助けられるので、エネルギー節約に悪影響を与え
ることなく、特定の寸法に合わせて造ったものよりもよ
り少量の材料でさえも装置を作動し続けることが可能で
あろう。容器を直立形式に配置することにより、生成物
塊が容器の壁面に付着して望ましくないパッキン（詰め
物）を生じることが回避される。
例えば請求項10に特徴付けられるような本発明の装置
を使用しながら、請求項３に開示される方法に従うこと
により、確実に、所望する程度迅速に、即ち約５〜30分
以内で（上記参照）工程を実行するのに十分な程度に生
成物塊が攪拌され、そして有益なエネルギー節約が達成
される。噴射管またはバルブの数および容器ジャケット
上のそれらの配置は、幾つかの因子、特に該装置で処理
される材料の種類、即ちそれが羽、剛毛、角もしくは
爪、それらの混合物または全く別の材料のいずれである
のか、に依存する。実際問題として、装置は必要な時に
開閉できる十分な数の上記噴射ノズルを装備しているの
であろう。特に大きい直径の容器の場合には、例えば容
器中に軸方向に配置された、１または複数の中心蒸気噴
射管を使用することも可能であろう。
例えば請求項11に特徴付けられる本発明の装置を使用
しながら、請求項４に特徴付けられる方法に従うことに
より、加水分解容器への導入シュートは、導入シュート
への充填口の所および導入シュートと加水分解容器との
間に使われる閉鎖装置以外に全く可動部を必要としない
ものとなる。とりわけ、耐圧ポンプを用いる既知の強制
送り原理の使用、およびそれと関係して生じる全ての問
題点が避けられる。
例えば請求項12に特徴付けられる本発明の装置を使用
しながら、請求項５に特徴付けられる方法に従うことに
より、生成物塊への空気の供給が減少し、それが生成物
塊中への蒸気の透過を増大せしめ、これによって生成物
がより迅速に過熱されるため、より迅速な処理が達成さ
れる。
例えば請求項13に特徴付けられる装置を使用しなが
ら、請求項６に特徴付けられる方法に従うことにより、
加水分解生成物を「発射（shot）」するかまたはプラン
ジャー流によって加水分解容器から加水分解容器よりも
低い圧力を有する中間貯蔵容器である節約装置（エコノ
マイザー）に運ぶ可能性が提供される。加水分解生成物
は、これによって機械的輸送装置またはポンプなしでそ
の先に運ばれる。輸送路中のクリアランスという制限の
導入が回避され、このため比較的大きな材料片でさえ
も、導入シュートへの充填口から圧力を加えていない取
り出し容器までの全通路を封鎖せずに通過することがで
きる。輸送の際の唯一の制限は、閉鎖バルブ中の口であ
り、これは実際問題として、問題なく十分な大きさの口
を有するように形造ることができるので、その結果、通
常は導入シュートへの導入前にいかなる種類の原料分別
も行う必要がない。
排出シュートシステムと貯蔵容器は導入シュートと一
緒に接続することができ、これによって蒸気中の残余エ
ネルギーを導入シュート中の一定量の材料の予備加熱、
ことによるとその給湿に利用できるようになり、それに
よって工程のエネルギー利用度が大きく改善される。更
に、これは実質的に閉鎖された蒸気回路を提供し、この
ようなプラントから発する悪臭から起こる不都合を減少
させる。
本発明の方法は、好ましくは請求項７に開示され特徴
付けられるようにして行われ、それによって処理時間が
短くなり、且つ該装置が大きな連続容量を獲得する。
好ましい態様を示す図面を参照しながら、本発明を更
に詳細に説明する。
第１図は、本発明の方法の流れ図を示す。
第２図は、本発明の装置の略図である。
第３図は、第２図の装置の加水分解容器における断面
III−IIIを示す。
図面について説明すると、第１図は本発明の好ましい
態様に従って本発明を図示している流れ図の一例であ
る。原料は、コンベヤー６により閉鎖可能口８から導入
シュート２に導入される。原料の充填中はバルブ７は閉
じられており、シュート容器２は外圧と同圧である。適
当量の原料がシュート容器２に導入された時、充填口８
は気密になるように閉じられる。次いでバルブ13が開か
れ、シュート容器内に真空が適用され、そして再びバル
ブ13が閉じられる。その後すぐに、バルブ14が開かれ、
そして圧力差のために節約装置（エコノマイザー）４か
ら残余蒸気がシュート容器２の中に流れ込む。その後再
びバルブ14が閉じられる。シュート容器２は、この時点
で節約装置４から発する約2barの圧力下にあるが、まだ
それは完全に閉鎖されている。その後、バルブ15が開け
られ、約10barの蒸気圧がシュート容器２に適用され、
そして容器２に約10barの圧力が確立されたことを圧力
計16が示した時、シュートバルブ７が開けられ、容器２
の中の原料（１回分）が、約8barの低圧下にある加水分
解容器１の中に「発射」される。もちろん、ここに指示
された圧力は、この方法がいかにして実施できるか、装
置がどのように配置されるか、の単なる例である。
装置が始動しておりそして連続作動中である時、加水
分解容器１は生成物塊で実質上満たされており、生成物
はプランジャー流として導入シュート２から容器１を通
って排出シュート３まで段階的に移動する。排出シュー
ト３はバルブ、例えば玉弁またはすき形弁であり、これ
は一定間隔で開かれ、そして加水分解済材料の１回分を
加水分解容器１から排出させる。加水分解済材料は管９
を経て、約2barの圧力に保持されている中間容器4,いわ
ゆる節約装置に送られる。節約装置４と加水分解容器１
との間の圧力差によって、加水分解済材料を節約装置４
に完全に「発射」させることが可能になる。
節約装置の底のバルブ17から、特に圧力を加えない取
り出し容器10に材料を移すことができ、そして更なる処
理、例えば乾燥、プレス、磨砕または他の形態の処理の
ために搬送することができる。
節約装置４の頂部にある蒸気管11は、バルブ14を経て
導入シュート２に残余蒸気を戻す（上記参照）。
加水分解容器１には、バルブ５を有する多数の蒸気噴
射管が配置され、これによって所望の蒸気圧、例えば8b
arの蒸気を加水分解工程に直接吹き込むことができ、そ
れにより生成物塊が175℃に加熱され、給湿されそして
攪拌され、同時に生成物塊が容器１の中をプランジャー
流として移動する。該容器を通過する生成物塊の移動お
よび生成物塊が前記容器中にとどまる時間は、工程の制
御パラメーターとして用いられる。
バルブ18は、例えば、工程の始動と終了に関係して使
用される手動バルブである。23は、原料と一緒に加水分
解容器１に導入される空気の大部分の除去のために配置
されたエアセパレーターである。20は、所望の処理圧力
を越えないようにする過圧バルブである。24も、装置の
停止中に処理圧力を維持する過圧バルブである。例え
ば、加水分解容器１内の処理圧力が約8barである場合、
バルブ20は約8.5barで開くようにセットされ、そしてバ
ルブ24は約3barで開くようにセットされるだろう。
第２図と第３図において、本発明の装置は、１時間あ
たり0.5〜20トンのオーダーの容量を有するように造ら
れる。この装置に関して用いられる参照番号は、第１図
で使用したものと同じであるが、ただし、装置本体だけ
が示されており、圧力管および温度装置並びに蒸気管等
はいずれも示されていない。
この装置の主要素は加水分解容器１であり、これは平
滑な内壁を有するジャケット12を有する細長い垂直円筒
形の圧力容器である。ジャケット12を貫通する噴射口ま
たは噴射ノズル22を有する環状蒸気噴射管21は、実質的
に直角方向において加水分解容器１の中心に向かって蒸
気を誘導する。詳しくは第３図を参照のこと。加水分解
容器１の長さ並びに蒸気噴射管21と噴射口22の数は、処
理しようとする生成物の種類並びに所望の処理速度およ
び処理容量に依存するだろう。装置全体は、あらゆる適
当な箇所における圧力、レベルおよび温度の測定に基づ
き、更には制御装置内にプログラムされる圧力、温度、
プランジャー流頻度および処理時間に関する経験値に基
づき、電気的プロセス制御装置により制御される。
図示または記載された例は細長い垂直円筒形の加水分
解容器に関するが、この容器が水平または傾斜形におい
て配置されるのを妨げるものでは全くない。例えば或る
時間の間だけ原料の量が減らされたために、本発明の装
置を特定の寸法に合わせて造ったものよりも低い容量で
運転することが要求される場合には、処理温度またはレ
ベルを下げることができる。従って、与えられた装置
は、プロセス工程に何ら悪影響を与えることなく変更で
きる処理容量を有する。
導入シュート装置、排出シュート装置および節約装置
等は、本発明の精神から逸脱することなく、図示または
説明したもの以外の様々な態様で配置できることは、当
業者にとって明らかであろう。例えば、記載した導入シ
ュートの代わりに、多数の別の形態の加水分解容器１の
強制送りを用いることができ、例えば米国特許第4,286,
884号に記載のスクリューポンプ、または加水分解容器
が有意な圧力低下を受けることなくこの容器中に材料を
導入することができる他の強制送り手段を用いることが
できる。本発明の主なアイデアは、攪拌機等を用いるこ
となく完全に機能し且つ直接蒸気噴射の一形態または別
形態により加熱が行われる、加水分解装置１である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A23J 1/00 - 7/00

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所望の加水分解が達成されるのに要する時
    間の間加圧下で加熱することによるケラチン様材料の連
    続加水分解方法であって、一定間隔をあけて該材料を回
    分式で導入シュートから細長い気密性の加水分解容器の
    一端に導入し、加水分解容器中への蒸気の直接噴射によ
    り該材料を加熱すると同時に、加水分解容器と排出シュ
    ートとの間の圧力差によって該材料を加水分解容器から
    気密性の排出シュートの方へと運び、加水分解済材料の
    １回分を取り出すために排出シュートを一定間隔をあけ
    て開き、そして加水分解容器内を通過する生成物塊の移
    動が導入シュートの開閉と実質的に同調した段階的な生
    成物の流れとして起こることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記加水分解容器が、導入側が排出側の上
    方にあるように、好ましくは該容器が実質上直立である
    ように配置されることを特徴とする。請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】前記生成物塊への蒸気の噴射が、容器内の
    生成物塊の移動に対して実質上直角に行われることを特
    徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記導入シュートが、加水分解容器への閉
    鎖可能な接続手段を有する圧力容器、原料の導入のため
    の閉鎖可能な充填口、並びに必要な蒸気管およびバルブ
    を含んで成ることを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】前記導入シュートが、該シュート内に減圧
    を適用するために配置された、必要なバルブを有する少
    なくとも１つの真空管を更に含んで成ることを特徴とす
    る、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記加水分解済材料が加水分解容器と排出
    シュートとの間の圧力差により気密性貯蔵容器に運ば
    れ、ここで前記貯蔵容器は加水分解済材料の取り出しの
    ための装置を含んで成り、そして前記貯蔵容器が導入シ
    ュートに接続されていることを特徴とする、請求項１〜
    ５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記生成物塊が、２〜15バールの処理圧力
    およびこれに対応する温度のもとで５〜30分間加水分解
    容器中にとどまることを特徴とする、請求項１に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】所望の加水分解が達成されるのに要する時
    間の間加圧下で加熱することによるケラチン様材料の連
    続加水分解のための装置であって、細長い気密性の加水
    分解容器（１）を含んで成り、これは該容器の入口のと
    ころで気密になるように閉鎖される導入シュート（２）
    に接続されており、前記シュート（２）は、回分式にお
    いて且つ一定間隔をあけて加水分解容器中に材料を導入
    するために配置されており、そして該容器のもう一方の
    端は、加水分解済材料の１回分を取り出すために配置さ
    れた気密性の排出シュート（３）に接続されており、そ
    して前記加水分解容器は生成物塊中への蒸気の直接噴射
    のための手段（５）を含んで成り、該容器内を通過する
    生成物塊の移動が導入シュートの開閉と実質的に同調し
    た生成物の流れとして起こり、そして前記加水分解容器
    内の圧力は導入シュート（２）側の方が排出シュート
    （３）側よりも高い、ことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】前記加水分解容器（１）が、導入側が排出
    側の上方にあるように、好ましくは該容器（１）が実質
    上直立であるように配置された細長い円筒形の容器であ
    ることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記蒸気噴射手段（５）が、蒸気が容器
    （１）の軸線に対して実質上直角方向においてジャケッ
    ト（12）から噴射されるように配置されることを特徴と
    する、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記導入シュート（２）が、加水分解容
    器（１）への閉鎖可能な接続手段（７）を有する圧力容
    器として形造られ、そして該シュートへの原料の直接充
    填のために配置された閉鎖可能な充填口（８）、並びに
    必要な蒸気管およびバルブ（15）を含んで成ることを特
    徴とする、請求項８に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記導入シュート（２）が、閉鎖に必要
    なバルブ（13）を有する少なくとも１つの真空管を更に
    含んで成り、これによってシュート（２）中に減圧を適
    用することができることを特徴とする、請求項11に記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】前記装置が加水分解済材料のための気密
    性貯蔵容器（４）を更に含んで成り、前記容器は管
    （９）を経由して排出シュート（３）に接続されてお
    り、前記貯蔵容器（４）は排出シュート（３）よりも低
    圧に保持され、前記貯蔵容器は遮断バルブを経て外圧と
    同圧である取出し容器（10）に接続されており、そして
    貯蔵容器（４）から導入シュート（２）まで蒸気管（1
    1）を通すことができることを特徴とする、請求項７〜1
    0のいずれか一項に記載の装置。
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