JP5730945B2 - 含水有機物の乾燥方法 - Google Patents
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Description
一方、原油価格が高騰し、燃料の価格が大幅に上昇してきている。
しかしながら、それらのバイオマス資源は大量の水分を含んでおり、効果的に利用するためには適切且つ低コストで乾燥する必要がある。その乾燥方法が課題となっている。
そこで、本発明の目的は、含水有機物の発酵による乾燥時間を大きく短縮し、簡単な装置構成によっても効果的に乾燥処理ができる含水有機物の乾燥方法を提供することにある。
本発明にかかる含水有機物の乾燥方法の一形態によれば、菌床栽培キノコの収穫が終わった後にキノコの栽培瓶から掻き出されることによって菌糸が切断されて生長力が失われた直後の雑菌の侵入が少ない段階での含水有機物であるキノコ廃菌床に、好気性菌の種菌を投入して植え付ける工程と、前記キノコ廃菌床を好気性菌の作用によって乾燥させる工程とを有し、バイオマス粉末燃料や微生物資材として使用できる乾燥物を製造するための含水有機物の乾燥方法であって、前記好気性菌の種菌を投入して植え付ける工程では、前記キノコ廃菌床の掻き出し装置から順次排出されてコンベアに乗って順次貯留場所へ移送される間に、前記好気性菌の種菌を連続的に投入することを特徴とする。
図1は本発明に係る発酵乾燥コンテナ装置の形態例を示す斜視図である。図2は図1の発酵乾燥装置の要部断面図であり、図3は図1の発酵乾燥装置の使用状態を示す正面図である。また、図4は振れストッパの形態例を示す断面図であり、図5は仕切壁の形態例を示す断面図である。さらに、図6は本発明に係る含水有機物の乾燥装置システムの形態例を示す説明図である。
ここでは、主に、含水有機物の原材料一例であるキノコの廃菌床を発酵乾燥させる場合について説明する。
そして、外枠ボディ11内に有機物原料が投入される空間を分割するように所要の間隔を置いて起立されて平行に配された複数の仕切壁20を備える。その仕切壁20は、両面の仕切面材21、21を有して内部が上下方向に通気できる中空25に設けられている。また、その仕切面材21が線状部21aと交差する線状部21aとによって形成される通気性の良好であると共に均一な格子状や網目状に設けられている(図2参照)。
このように格子状や網目状に形成されることで、パンチングメタルのような円形の貫通孔を多数設けた板材よりも開口率を高めることができる。また、線状部によって形成されているため、円形の貫通孔がくり抜かれた多数孔形態に比べて均一性に富んだ形態となっている。このため、含水有機物の乾燥時間を極めて効果的に短縮できる。強力な菌糸ができる前に乾燥が進んで強固な菌塊にならないため、排出・取り出しが容易にできる。
さらに、仕切壁20を、上部の厚みの方が下部の厚みより広いテーパ状に形成してもよい(図5参照)。これによれば、発酵して固まりになった有機物を排出しやすい形態になっている。仕切壁20が外枠ボディ11内に固定されたシンプルな形態でも、効果的に前記有機物を排出できる。
なお、一対の開閉扉30の開閉機構はこれに限定されず、背景技術の欄で挙げた特許文献2に記載の収納ボックスの構成や、ピンによる支持など他の機構を用いてもよいのは勿論である。
振れストッパ31は、図4に示すように、仕切壁20の下端部23であって両面の仕切面材21、21の外側に当接することで、その仕切壁20の振れを阻止するように係合する形態とすることができる。簡単な構成で仕切壁20を確実に所定の位置に留めることができる。
また、仕切壁20には、図7に示すように、被乾燥物が投入される側(上面)の開口を閉じることができる蓋20Bを設けてもよい。これによれば、被乾燥物が仕切壁20の中空内に入ることを防止できる。なお、その蓋20Bは、通気性があれば、閉じた状態に固定しておいてもよい。
さらに、仕切壁20は、図8に示すように、骨組み20Aを棒材で形成して補強し、通気性に富むプラスチック製の網状材20Cを被せた形態にしてもよい。これによれば、発酵を促進するように良好な通気性を確保しつつ、製造コストを低減でき、軽量化もできる。
これによれば、このコンテナ装置を上下方向に積み重ねて段積みにした場合でも空気の上下方向にかかる流通を好適に確保できる。
このスカート部15によれば、安全性を高めてコンテナ装置の段積みが正確にでき、積み重ねる接続部の雨よけにもなる。
また、スカート部15には外枠ボディ11の内部へ通気できるように切り欠き又は開孔等によって形成された通気部15aを設けることができる。その通気部15aを利用して強制的に換気したり、温風を送風することで乾燥効率を向上できる。
なお、19は吊り上げ用掛け部であり、フォークリフトのフォークが入るコの字形状になっている。この吊り上げ用掛け部19は、スカート部15の中に収納可能にサイズが設定されている。
発酵乾燥用コンテナ装置10等に原材料に投入する前工程として、善玉菌による菌付けをする。例えば、菌床栽培キノコの収穫が終わった後にキノコの栽培瓶から掻き出されることなどによって菌糸が切断されて生長力が失われた直後の雑菌の侵入が少ない段階でのキノコ廃菌床に、好気性の種菌を投入して植え付ける(図6参照)。
また、好気性の種菌を投入するためにロータリー式やスクリュウコンベア式等の菌投入装置55が用いられることで、より均一に善玉菌を植え付けることができ、乾燥効率を向上できる。
なお、善玉菌を植え付ける方法としてはこれに限らず、貯留した原材料に種菌を投入してミキサー装置等で混合する方法を採用することもできる。
これによれば、発酵乾燥用コンテナ装置10を用いた発酵乾燥工程を短縮することが可能である。従って、このコンテナ装置10を最も有効に活用でき、その利用効率を高めることができる。
その発酵槽の形態例としては、例えば、後述する乾燥用箱体(実施例2)がある(図9及び図10を参照)。この乾燥用箱体は上面が開放され、下面が通気性の良好な面材によって閉じている。
また、以上の含水有機物の乾燥方法によって得られた有機乾燥物を、温風ボイラー等の加温装置56の燃料として用いるとよい。その加温装置56から発生する温風を仕切壁20の中空25へ導入して乾燥を促進することができる。有機乾燥物を自家消費することで乾燥コストを大幅に低減できる。
本発明における発酵装置で乾燥させた有機廃棄物の乾燥物は、高級なバイオマス粉末燃料として使用できる。今まで焼却処分していた有機廃棄物等の有機物を狭い敷地内で極めて短時間且つ低コストで乾燥できる。また、燃料化のみでなく、微生物資材として環境を浄化し、人畜の健康を守り、飼料、敷料、発酵剤、土壌改良剤、農作物の病害虫の対策資材と多方面に活用でき、様々な面で地球温暖化防止にも大きく役立つ。また、加熱や加温乾燥の熱源に燃料として自家消費することで、石油エネルギーを一切使用せず、短時間で大量に製造できるため、コストを大幅に削減できる。
その水蒸気を外部へ誘導するため、上下方向に開通する中空25の偏平な方形状であって、通気性の高いラス網等の網状又は格子状の一対の仕切面材21、21によって構成された仕切壁20が設けられている(図1等参照)。
さらに、蒸気殺菌を、水分調整等のための混合工程中に同時に行うことで、より効率的に行うことができる。有機物原料が混合される際に攪拌されるため、その原料全体に蒸気の熱エネルギーを当て易いためである。また、蒸気をその原料に直接当てることで水分調整を行うこともできる。
なお、発酵有機乾燥物を機械的に粉砕する場合は、微生物の働きによって分子が細分化されているため、容易に粉砕できる。
なお、ここで善玉菌とは、食用菌であり、酵母菌、麹菌、納豆菌等の食用菌を人工的に添加することで粉粒体状の含水有機物原料を発酵乾燥させる。前述した水分調整と加熱殺菌によって、食用菌が繁殖する条件を好適に整えることができ、効率よく乾燥できる。
発酵コンテナ装置10にブナシメジ茸の水分62%の廃培地750kgを投入し、5日目に箱から取り出して入れ替え、さらに3日後に水分と重量の測定を行い、乾燥能力の試験を行った。対照区1として、同じ外枠で作られた仕切壁20のないコンテナに上記の廃培地750kgを投入し、5日目に箱から取り出して入れ替え、試験区と同じ管理を行い、合計日数8日間の乾燥試験を行った。また、対照区2として、パンチングプレートで仕切壁を作った乾燥コンテナを用いて、前記の試験区及び対照区1と同じ管理下で、比較乾燥試験を行った。
その結果は、下記の表1の通りである。
これに対して、外枠の形状のみが同じで仕切壁がないコンテナを使用した対照区1においては、わずかに87kgしか乾燥していない。
また、対照区2においては、発酵温度は上昇するが、プレートに接した部分は腐敗発酵を起こして黒色に変色し、水分が発散しない。よって、対照区2においては、悪臭が発生し、乾燥効率も低下することが理解できる。
それらの有機廃棄物は、添加する種菌の好む特定条件を与えることにより、純粋培養が可能となる。そのため、廃棄物の排出直後、雑菌の混入する前の排出ライン上に目的にあった種菌を添加することによって腐敗菌の侵入を防ぐことができる(図6参照)。これによって、腐敗による悪臭公害の問題を解決できる。また、乾燥された発酵乾燥物は燃焼させても悪臭を発生しない。
なお、排出ライン上を流れる廃棄物の排出量に応じて種菌の添加量を調整することによって、常に安定した品質を維持できる。
そして、本発明にかかる発酵乾燥用コンテナ装置10によれば、多段に積み重ねた場合には、中空25が多段に上下に連続された配置となり、その複数の中空25を通って空気が抜ける構造になっており、乾燥を促進できる。
なお、有機物原材料の一部としては汚泥のような流動性がある物も含まれる。本発明では、そのような流動性のある有機物原材料を適宜混合することで、水分調整をして、燃料化できる技術にもなっている。
この乾燥用箱体100は、網状或いは格子状等の通気性に富む材料によって形成されており、乾燥時間をより短縮できる。これは、通気性が良く、材料(含水有機物)が接触する部分を極力小さくできるため、発酵を促進できると共に、空気の流動による自然乾燥を促進できるためである。
乾燥用箱体100の各構成面を形成する網状或いは格子状等の通気性に富む材料としては、ラス網、金網、有孔板、プラスチック網(格子状に成形されたものを含む)或いは紐を編んだ状態の網目材などを用いることができる。
この仕切壁120の中空内は、含水有機物が入らないようにされ、空気が流通できる空間となっている。そこで、仕切壁120の上面部は、通気性が充分にあると共に内部に含水有機物が入らないように、前述の通気性に富む材料で覆った形態にすればよい。
これによれば、含水有機物を収容する際には間口が広くて入れ易い。そして、乾燥用箱体を反転した際には、含水有機物を落下させて容易に排出できる。従って、作業性を高め、生産効率を向上できる。
ところで、この乾燥用箱体は、全面網張りの合理的な形態の網かごであり、本発明では発酵乾燥槽として用いているが、発酵作用を利用しない他の乾燥槽として用いてもよい。例えば、木材チップなど他の含水有機物の乾燥に用いることもできる。
キノコの菌床栽培において発生するキノコ廃菌床に、低温発酵の有用菌群(善玉菌)を接種して発酵させる菌の培養工程と、前記キノコ廃菌床を前記善玉菌の発熱と生長の作用によって乾燥させる一次乾燥工程と、キノコ廃菌床を攪拌しながら熱風を当てることで、乾燥及び殺菌を行う二次乾燥工程とを有する方法によれば、キノコ廃菌床を効率よく乾燥できる。例えば、一次乾燥工程では水分率が40%前後まで、二次乾燥工程では水分率が20%前後まで乾燥される。これによれば、一次乾燥工程の発酵による作用によって多くの水分を蒸発させることができるため、乾燥のためのエネルギー消費を大幅に低減できる。
また、前記熱風が過熱蒸気であることで、キノコ廃菌床の発酵物の乾燥物を、家畜の飼料用の資材として好適に用いることができる。
なお、発酵方法は、前述した発酵槽を用いることが好ましいが、他の方法を用いてもよい。例えば、背景技術の欄で示した特許文献1に記載された技術を用いることができる。
先ず、発酵工程は、前述の善玉菌による発酵であり、発酵温度は40℃〜50℃で、アンモニア等による悪臭の発生がない。
また、二次乾燥工程では、加熱殺菌されて乾燥度を高めることができるため保存が容易で管理し易い資材になる。なお、この乾燥物は、燃料としても好適に利用できる。
さらに、二次乾燥工程の加熱によって、キノコ残渣等を分解でき、乾燥することによって多孔質化を促進できるため、吸水性を向上できる。従って、キノコの培地資材として、キノコの生長を助ける因子を増強できる。
11 外枠ボディ
12 正面板
13 背面板
14 側面板
15 スカート部
15a 通気部
20 仕切壁
21 仕切面材
21a 線状部
25 中空
30 開閉扉
31 振れストッパ
33 連通孔
51 掻き出し装置
52 コンベア
53 貯留場所
55 菌投入装置
56 加温装置
Claims (3)
- 菌床栽培キノコの収穫が終わった後にキノコの栽培瓶から掻き出されることによって菌糸が切断されて生長力が失われた直後の雑菌の侵入が少ない段階での含水有機物であるキノコ廃菌床に、好気性菌の種菌を投入して植え付ける工程と、
前記キノコ廃菌床を好気性菌の作用によって乾燥させる工程とを有し、バイオマス粉末燃料や微生物資材として使用できる乾燥物を製造するための含水有機物の乾燥方法であって、
前記好気性菌の種菌を投入して植え付ける工程では、前記キノコ廃菌床の掻き出し装置から順次排出されてコンベアに乗って順次貯留場所へ移送される間に、前記好気性菌の種菌を連続的に投入することを特徴とする含水有機物の乾燥方法。 - 前記貯留場所において前記好気性菌の種菌を投入した前記キノコ廃菌床を、所要の時間放置して前記好気性菌を繁殖させた後、前記好気性菌による発酵乾燥の作用によって乾燥させることを特徴とする請求項1記載の含水有機物の乾燥方法。
- 前記好気性の種菌を投入するためにロータリー式やスクリュウコンベア式の菌投入装置が用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の含水有機物の乾燥方法。
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