WO2024048520A1 - 食品廃棄物処理用微生物担持体 - Google Patents

食品廃棄物処理用微生物担持体 Download PDF

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WO2024048520A1
WO2024048520A1 PCT/JP2023/030990 JP2023030990W WO2024048520A1 WO 2024048520 A1 WO2024048520 A1 WO 2024048520A1 JP 2023030990 W JP2023030990 W JP 2023030990W WO 2024048520 A1 WO2024048520 A1 WO 2024048520A1
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WO
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carrier
food waste
waste treatment
microorganism
support
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PCT/JP2023/030990
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English (en)
French (fr)
Inventor
祥大 岩山
佳祐 須永
Original Assignee
株式会社ジェイエスピー
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor

Definitions

  • the present invention relates to a microorganism carrier for food waste treatment that supports microorganisms for treating food waste.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose techniques related to carriers for supporting microorganisms.
  • the carrier of Patent Document 1 contains a thermoplastic resin
  • the carrier of Patent Document 2 contains polyolefin and polystyrene.
  • the present invention eliminates the need for processing by incinerating the carrier or burying the carrier, or sufficiently reduces the amount of the carrier to be discarded, thereby reducing the environmental impact.
  • the purpose of the present invention is to provide a microbial carrier for food waste treatment that has little impact.
  • a microbial carrier for food waste treatment wherein the base resin constituting the microbial carrier contains thermoplastic starch and/or aliphatic polyester, and the microbial carrier is biodegradable according to JIS K6953.
  • a microorganism support for food waste treatment which has a biodegradability of 60% or more in a biodegradability test, and the microorganism support has a columnar shape.
  • microorganism support for food waste treatment according to [1] or [2], wherein the apparent density of the microorganism support is 400 kg/m 3 or more and 800 kg/m 3 or less.
  • microorganism carrier according to any one of [1] to [3], wherein the microorganism carrier is columnar and has a polygonal cross-sectional shape when cut perpendicularly to the height direction of the microorganism carrier.
  • Microbial carrier for food waste treatment is columnar and has a polygonal cross-sectional shape when cut perpendicularly to the height direction of the microorganism carrier.
  • thermoplastic starch or aliphatic polyester has a vegetable content of 40% or more based on ASTM D6866.
  • the microbial support for food waste treatment of the present invention is biodegradable. Therefore, it is not necessary to incinerate the support or bury the support, or the amount of waste of the support is sufficiently reduced), and the impact on the environment can also be reduced.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier according to an example of the present invention.
  • It is an electron micrograph (10000 times) of the surface of the side part of the support body concerning an example of the present invention.
  • the microorganism carrier for food waste treatment (hereinafter simply referred to as "carrier") according to the present invention is a structure for supporting microorganisms for treating food waste.
  • the microorganism support for food waste treatment according to the present invention includes cases in which microorganisms are supported and cases in which microorganisms are not supported.
  • Food waste includes leftovers from the food preparation process, unsold food from the food distribution process, and leftovers from the food consumption stage.
  • preferred numerical ranges of the present invention may be indicated as appropriate, but in this case, preferred ranges, more preferred ranges, and especially preferred ranges regarding the upper and lower limits of the numerical ranges include all of the upper and lower limits. It can be determined from a combination of Furthermore, “A to B" indicating a numerical range is synonymous with “A or more and B or less”, and is used to include the endpoints (A, B) of the numerical range. Moreover, “A and/or B” is a concept that includes "A and B, or either A or B.”
  • Food waste is pulverized by the carrier of the present invention.
  • the food waste is pulverized by stirring the carrier and decomposed into water and carbon dioxide by the microorganisms supported on the carrier.
  • the carrier has the function of supporting microorganisms and the function of crushing food waste.
  • the support of the present invention has a biodegradability of 60% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more in the JIS K6953 biodegradability test. That is, the carrier of the present invention can be biodegraded by microorganisms. Therefore, with the carrier of the present invention, there is no need to incinerate or bury the carrier after use, or the amount of the carrier to be processed can be sufficiently reduced.
  • the JIS K6953 biodegradability test refers to the amount of carbon dioxide produced when a measurement sample (support in the present invention) is placed in aerobic compost (compost with good ventilation) and decomposed by microorganisms. This is a test to calculate the degree of decomposition.
  • the base resin of the carrier of the present invention contains thermoplastic starch and/or aliphatic polyester. That is, it is preferable that the base resin contains thermoplastic starch and aliphatic polyester, thermoplastic starch, or aliphatic polyester.
  • the base resin refers to a resin that accounts for 50% by weight or more in 100% by weight of the resin that constitutes the support, preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and that constitutes the support. It is preferable that the resin is made of a base resin.
  • the content of thermoplastic starch and/or aliphatic polyester in the base resin is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
  • the content of thermoplastic starch and/or aliphatic polyester in the base resin is the total amount when both the thermoplastic starch and the aliphatic polyester are contained in the base resin.
  • Thermoplastic starch is a modified starch made by imparting thermoplasticity to starch or a starch derivative.
  • thermoplastic starch for example, some of the three hydroxyl groups of glucose, which is a constituent unit of the starch molecular chain, are made into hydrophobic groups through etherification or esterification reactions, and a plasticizer such as glycerin or ethylene glycol is added. Things can be mentioned.
  • the content of thermoplastic starch in the base resin is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and Preferably it is 90% by mass or more.
  • Aliphatic polyester contains an aliphatic ester as a main component in its main chain.
  • the content of the aliphatic ester in the main chain is at least 60 mol% or more, preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%.
  • Aliphatic polyesters include hydroxy acid polycondensates, ring-opening polymers of lactones, polycondensates of polyhydric alcohol components and polyhydric carboxylic acid components, and the like.
  • the hydroxy acid polycondensate include polylactic acid and hydroxybutyric acid polycondensate.
  • Examples of ring-opening polymers of lactones include polycaprolactone and polypropiolactone.
  • polycondensate of a polyhydric alcohol component and a polycarboxylic acid component examples include polybutylene succinate (PBS), polybutylene adipate (PBAT), and polyethylene succinate.
  • PBS polybutylene succinate
  • PBAT polybutylene adipate
  • polyethylene succinate examples include polyethylene succinate.
  • polylactic acid and polybutylene succinate are preferred from the viewpoint of moldability of the carrier.
  • the base resin does not contain thermoplastic starch and is made of aliphatic polyester
  • the content of aliphatic polyester in the base resin is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and Preferably it is 90% by mass or more.
  • thermoplastic starch and aliphatic polyester used as the base resin also preferably have a biodegradability of 60% or more according to JIS K6953, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more. Note that the upper limit of biodegradability is 100%.
  • the carrier in which the above-mentioned thermoplastic starch and aliphatic polyester are used as the base resin has a biodegradability value similar to that of the thermoplastic starch and the aliphatic polyester. It is considered to be.
  • the vegetable content of at least one of the thermoplastic starch and the aliphatic polyester is preferably 20% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 70% or more.
  • the plant content can be measured by ASTM D6866.
  • thermoplastic starch and the aliphatic polyester has a degree of marine decomposition of 90% or more.
  • the base resin of the carrier according to the present invention may contain other resins other than thermoplastic starch and aliphatic polyester within a range that can maintain the biodegradability of the carrier at 60% or more.
  • Other resins may include other polymers such as polypropylene resins, polyester resins, polyolefin resins, polyphenylene ether resins, and elastomers.
  • the content of other resins in the base resin is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 3% by mass or less, and 0 (i.e. Most preferably, the base resin contains only thermoplastic starch and/or aliphatic polyester.
  • the carrier may contain various other components as long as the biodegradability of the carrier can be maintained at 60% or more.
  • Other additives include blowing agents (physical blowing agents and chemical blowing agents), cell nucleating agents, plasticizers, pigments, coloring agents such as dyes, heat stabilizers, fillers, etc. The following additives can be mentioned.
  • FIGS. 1 to 7 are perspective views of the carrier.
  • the carrier of the present invention is columnar.
  • the carrier is a structure that includes a bottom surface, a top surface, and a side surface located between the bottom surface and the top surface.
  • the cross-sectional area (ie the area of the bottom and top surfaces) of the carrier is, for example, from 0.5 to 1.4 cm 2 .
  • the height of the carrier is 0.8-1.3 cm.
  • the cross-sectional area of the carrier is the area of a cross section taken along a plane perpendicular to the height direction x (axial direction) of the carrier.
  • the height of the carrier is, for example, the distance between the bottom surface and the top surface of the columnar body in FIG.
  • FIG. 1 shows a carrier having a circular cross-sectional shape.
  • FIGS. 2 to 7 show carriers having polygonal cross-sectional shapes.
  • the cross-sectional shape of FIG. 2 is a triangle
  • the cross-sectional shape of FIG. 3 is a quadrilateral
  • the cross-sectional shape of FIG. 3 is a pentagon
  • the cross-sectional shape of FIG. 4 is a hexagon
  • the shape is a cross (a shape in which the centers of gravity of two rectangles are perpendicular to each other at a position where they overlap)
  • the cross-sectional shape in FIG. 7 is a star.
  • the cross-sectional shape of the carrier is not limited to the above example.
  • the cross-sectional shape is the shape of a cross section when cut along a plane perpendicular to the height direction x of the carrier.
  • the cross-sectional shape of the carrier is preferably a polygon, and among polygons, a star shape is more preferred.
  • the present invention also includes a carrier having a circular cross-sectional shape.
  • the average particle diameter of the carrier is preferably 5 to 20 mm, more preferably 6 to 15 mm, and even more preferably 7 to 13 mm. If the average particle diameter is within the above range, handling is excellent.
  • the average particle diameter can be determined by measuring the average value of the maximum height of the columnar carrier using a caliper or the like.
  • the volume per carrier is preferably 0.2 to 1 cm 3 , more preferably 0.3 to 0.8 cm 3 . If the volume per carrier is within the above range, the carrier will have excellent decomposition performance.
  • the volume per carrier can be determined by calculation from the separately measured apparent density of the carrier and the weight per carrier.
  • the ratio (L/d) of the average particle diameter of the carrier to the maximum length in the cross section of the carrier is preferably 1 to 2, more preferably 1.0 to 1.6. If (L/d) is within the above range, the fluidity within the waste treatment apparatus will be excellent.
  • the arithmetic mean height (Sa) of surface irregularities on the surface of the carrier is preferably 2.4 to 5 ⁇ m, more preferably 2.5 to 4.5 ⁇ m, and even more preferably 3.0 to 4.2 ⁇ m. Most preferably, it is 3.2 to 4.0 ⁇ m.
  • the arithmetic mean height is an index indicating the average value of height differences from the average plane. If the arithmetic mean height (Sa) is within the above range, it is considered that the surface unevenness acts as resistance when it comes into contact with food waste, resulting in better crushing power. With the above structure, an uneven structure is formed on the entire surface of the carrier, so that food waste can be crushed more easily.
  • the numerical range of the arithmetic mean height (Sa) has a lower limit of, for example, any one of the group consisting of 2.4 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, 3.0 ⁇ m, and 3.2 ⁇ m, and The upper limit can be any one of the group consisting of 5 ⁇ m, 4.5 ⁇ m, 4.2 ⁇ m, and 4.0 ⁇ m.
  • the arithmetic mean height is determined by measuring the surface of a columnar support using any known method.
  • the arithmetic mean height is specified using analysis software from a 3D image of the side surface of the surface of the carrier taken with a laser microscope. Note that the 3D image used is one whose shape has been corrected to be flat by applying an L-filter (a filter that removes long wavelengths such as undulations and shape components).
  • the maximum diameter of the pores is preferably 0.3 to 3 ⁇ m, more preferably 0.5 to 2 ⁇ m.
  • the maximum diameter of the pores on the surface of the carrier means the absolute maximum length.
  • the numerical range of the maximum diameter of the hole is, for example, the lower limit is any one of the group consisting of 0.3 ⁇ m and 0.5 ⁇ m, and the upper limit is any one of the group consisting of 3 ⁇ m and 2 ⁇ m. The scope of this can be mentioned.
  • the number of holes is preferably 10 to 40 holes/100 ⁇ m 2 .
  • the above-described pores can be formed, for example, by using a base resin containing thermoplastic starch.
  • the lower limit of the number of holes is, for example, one of the groups consisting of 5, 10, and 30, and any one of the groups consisting of 80, 60, and 40.
  • the upper limit can be one of the following.
  • the apparent density of the carrier is preferably 300 to 950 kg/m 3 , more preferably 350 to 900 kg/m 3 , even more preferably 400 to 800 kg/m 3 , and most preferably 450 to 750 kg/m 3 3 .
  • the carrier will have an appropriate weight and will have excellent crushability of food waste during stirring.
  • the apparent density is calculated by dividing the weight of the carrier by the volume.
  • the numerical range of the apparent density has, for example, one of the group consisting of 300 kg/m 3 , 350 kg/m 3 , 400 kg/m 3 , and 450 kg/m 3 as the lower limit, and 950 kg/m 3 . / m3 , 900kg/ m3 , 800kg/ m3 , and 750kg/ m3 .
  • the closed cell ratio of the carrier is preferably 50% or less, more preferably 0 to 40%, still more preferably 0 to 20%, and most preferably 5% to 15%.
  • the carrier has a cell structure with a closed cell ratio within the above range, microorganisms can easily penetrate into the interior of the carrier, and a large number of microorganisms can easily settle on the carrier. Therefore, since the carrier has the above-mentioned specific apparent density and closed cell ratio, continuous pores are formed to support the microorganisms, and by impregnating the carrier with the liquid to which the microorganisms have been added. , allowing microorganisms to colonize the pores.
  • the decomposition of the food waste is promoted by stirring the plurality of carriers and food waste after putting them into a processing device equipped with a stirring function.
  • the numerical range of the closed cell ratio has, for example, a lower limit of one of the group consisting of 0% and 5%, and a range of 50%, 40%, 20%, and 15%. A range having an upper limit of any one of the groups can be mentioned.
  • the closed cell ratio of the support can be measured using an air comparison hydrometer model 930 manufactured by Toshiba Beckman Corporation in accordance with Procedure C of ASTM-D2856-70.
  • the type C durometer hardness (average hardness) of the cross section of the carrier is preferably 80 to 100, more preferably 85 to 98, and most preferably 86 to 96.
  • the surface hardness of the carrier can be adjusted within the above range by adjusting the hardness of the base resin itself constituting the carrier and the apparent density of the carrier.
  • the base resin used is preferably thermoplastic starch or aliphatic polyester, more preferably starch polyester resin or polylactic acid resin.
  • the numerical range of the type C durometer hardness has, for example, one of the group consisting of 80, 85, and 86 as the lower limit, and one of the group consisting of 100, 98, and 96. A range with an upper limit of .
  • the carrier of the present invention is manufactured by extrusion molding using an extruder.
  • a molten material obtained by heating and melting a base resin is extruded through a die (a die corresponding to a desired cross-sectional shape) installed at the tip of an extruder (single extruder) to foam it.
  • the physical foaming agent is press-fitted into the melt, and the chemical foaming agent is heated and melted together with the base resin.
  • the extruded and foamed molded product string-like strand
  • it is cut with a cutting device (pelletizer) and the length is adjusted to obtain a columnar carrier. .
  • the carrier is preferably formed into columnar particles by cutting the above-mentioned strands.
  • the strand is a foam
  • the foam by cutting the foam, a cell structure appears on the cut surface.
  • This cut surface has an uneven shape. Microorganisms tend to colonize the uneven portions caused by such air bubbles, and the carrier becomes more excellent in decomposing food waste.
  • the apparent density of the carrier is preferably 350 to 800 kg/m 3 . The above apparent density is achieved by forming the cell structure.
  • the blowing agent is not particularly limited, and examples thereof include air, nitrogen, carbon dioxide, argon, helium, oxygen, inorganic physical blowing agents such as neon, and fats such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, and n-hexane. group hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclopentane, chlorofluoromethane, trifluoromethane, 1,1-difluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, etc.
  • Examples include organic physical blowing agents such as halogenated hydrocarbons, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, and methyl ethyl ether. These may be used alone or in combination of two or more. Among the above, nitrogen, air, and carbon dioxide are more preferable from an environmental point of view, and carbon dioxide is particularly preferable.
  • organic physical blowing agents such as halogenated hydrocarbons, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, and methyl ethyl ether.
  • the amount of the foaming agent added is preferably 0.5 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of the base resin, and when using an organic physical foaming agent, the amount is preferably 0.5 to 30 parts by mass based on 100 parts by mass of the base resin. It is preferably 5 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the resin.
  • the bubble nucleating agent is not particularly limited, but inorganic powders such as talc, kaolin, mica, silica, calcium carbonate, barium sulfate, titanium oxide, clay, aluminum oxide, bentonite, and diatomaceous earth can be used. Among these, talc is preferred because the bubble diameter can be easily adjusted.
  • the amount of the cell nucleating agent added is preferably 0.1 to 7 parts by weight, more preferably 0.2 to 5 parts by weight, and even more preferably 0.3 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.
  • PLA polylactic acid
  • PLA polylactic acid
  • Starch polyester resin “Matterbee (100% vegetable content, manufactured by Novamont)” *Starch polyester resin is a resin that is a mixture of thermoplastic starch and PBAT (100% vegetable content). The amount of thermoplastic starch added is about 30% by mass when the total of thermoplastic starch and PBAT is 100% by mass.
  • PBS polybutylene succinate
  • FZ91PB vegetable content 48.5%, manufactured by Mitsubishi Chemical
  • PP polypropylene
  • J-750HP b-pp, petroleum-based thermoplastic resin, made of prime polymer
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Bubble nucleating agent “Talc (Hi-Filler5000PJ, manufactured by Matsumura Sangyo)”
  • Physical foaming agent “Carbon dioxide gas (physical foaming agent)”
  • Chemical blowing agent “PO217K (citric acid sodium bicarbonate type, manufactured by Dainichiseika Chemicals)” PLA, starch polyester resin, PBS, and PVA are resins that are biodegradable (biodegradability is 60% or more), and PP is not biodegradable (biodegradability is less than 60%). It is resin.
  • the foam was extruded through a star-shaped die installed at the tip of a single extruder.
  • the extruded and foamed molded body (strand) was sufficiently cooled in a 4 m water tank, and then cut with a pelletizer (large fan cutter, manufactured by Hoshi Plastics) to obtain a carrier.
  • a pelletizer large fan cutter, manufactured by Hoshi Plastics
  • Biodegradability The biodegradability of the carrier can be measured based on the general method of JIS K6953 (method equivalent to JIS K6953-1) . /(Theoretical carbon dioxide generation amount calculated from the compositional formula)] ⁇ 100.
  • the degree of biodegradation measured by the above method was 60% or more for the supports according to Examples 1 to 7 and Comparative Example 2, and 0% for the support according to Comparative Example 1.
  • apparent density The apparent density was calculated by dividing the weight of the carrier by the determined volume using a method in which the weight of the support was submerged in a container with scale marks containing water and the rise in the water level was measured (submersion method).
  • the closed cell ratio is determined from the true volume Vx of the carrier measured using an air comparison hydrometer (Model 930 manufactured by Toshiba Beckman Corporation) in accordance with Procedure C described in STM D2856-70.
  • Vx-W/ ⁇ true volume (cm 3 ) of the sample measured by the above method (corresponds to the sum of the volume of the resin constituting the sample of the carrier and the total volume of the cells in the closed cell portion in the sample)
  • VA Apparent volume (cm 3 ) obtained by dividing the weight of the sample used for measurement by the apparent density of the sample used for measurement
  • W Total weight of sample used for measurement (g)
  • ⁇ Density of resin constituting the carrier (g/cm 3 )
  • the arithmetic mean height (Sa) was determined using analysis software (VHX-H5M) from a 3D image of the side surface of the carrier taken with a digital microscope VHX-7000 (non-contact type). Note that the 3D image used was one whose shape was corrected to be flat by applying an L-filter (cutoff value: 0.25 mm).
  • the evaluation criteria for garbage decomposition performance are as follows. If the decomposition rate of cabbage 2 days after the start of the test calculated from the above formula (3) is 80% or more and no cabbage core remains... ⁇ If the decomposition rate of the cabbage 2 days after the start of the test calculated using the above formula (3) is 80% or more, but some of the cabbage core remains... ⁇ Calculated using the above formula (3) If the decomposition rate of cabbage is less than 80% 2 days after the start of the test... ⁇
  • the type C durometer hardness of the cross section of the support means the hardness measured using a type C durometer (Asker type C hardness tester) based on JIS K7312 (1996), This is the value measured for the part.
  • the degree of biodegradation was 60% or more, so biodegradation was possible.
  • the degree of biodegradation was 0%, so the biodegradability of the support was poor.
  • the carrier since neither thermoplastic starch nor aliphatic polyester is contained in the base resin, the carrier may be dissolved by the water contained in the garbage or the water generated when the garbage is decomposed. However, the decomposition performance of food waste could not be demonstrated.

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Abstract

食品廃棄物処理用微生物担持体であって、前記微生物担持体を構成する基材樹脂は、熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルを含み、前記微生物担持体のＪＩＳ　Ｋ６９５３に基づく生分解性試験における生分解度が６０％以上であり、前記微生物担持体の形状が柱状である、食品廃棄物処理用微生物担持体。

Description

食品廃棄物処理用微生物担持体
　本発明は、食品廃棄物を処理するための微生物を担持する食品廃棄物処理用微生物担持体に関する。
　食品廃棄物の多くは、焼却工場における焼却や埋め立てにより処理されている。焼却による処理では排熱や二酸化炭素が大量に排出されるため、環境面への影響が懸念されている。また、埋め立てによる処理では、埋め立て地の確保が困難である。
　そこで、焼却や埋め立て以外の処理で食品廃棄物を処理するための各種の技術が提案されている。例えば、微生物を利用して食品廃棄物を生分解する技術は、環境への影響も低く、埋め立て地を確保する必要もない。そして、食品廃棄物は、微生物により水と二酸化炭素とに分解される。微生物が担持している担持体を廃棄物処理装置に食品廃棄物とともに撹拌することにより、食品廃棄物が分解される。
　例えば、特許文献１および特許文献２には、微生物を担持するための担持体に関する技術が開示されている。特許文献１の担持体は熱可塑性樹脂を含み、特許文献２の担持体はポリオレフィンとポリスチレンとを含む。
特開２００３－５５５６２号公報 特許第６８６９３０７号公報
　ここで、担持体は、一定期間使用すると、担持体の生分解性が低下したり、担持体に臭いが付着したりする。このため、例えば２年程度で担持体は交換される。そうすると、特許文献１や特許文献２における使用済の担持体は、大量のごみとなるので、上述したように、担持体を焼却したり、担持体を埋め立てたりすることが必要であった。したがって、従来の担持体では、環境への影響や埋め立て地の確保といった問題があった。
　以上の事情を考慮して、本発明では、担持体の焼却による処理や担持体の埋め立てによる処理が不要であること、または廃棄する担持体の量が十分に低減されることにより、環境への影響が少ない食品廃棄物処理用微生物担持体を提供することを目的とする。
［１］食品廃棄物処理用微生物担持体であって、前記微生物担持体を構成する基材樹脂は、熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルを含み、前記微生物担持体のＪＩＳ　Ｋ６９５３に基づく生分解性試験における生分解度が６０％以上であり、前記微生物担持体の形状が柱状である食品廃棄物処理用微生物担持体。
［２］前記微生物担持体の表面における、表面凹凸の算術平均高さ（Sa）が２．４μｍ以上である［１］に記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
［３］前記微生物担持体の見掛け密度が４００ｋｇ／ｍ３以上８００ｋｇ／ｍ３以下である［１］または［２］に記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
［４］前記微生物担持体が柱状であり、前記微生物担持体の高さ方向に対して垂直に切断した場合における断面の形状が多角形状である［１］から［３］の何れかに記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
［５］前記熱可塑性デンプン又は脂肪族ポリエステルの、ＡＳＴＭ　Ｄ６８６６に基づく植物度が４０％以上である［１］から［４］の何れかに記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
　本発明の食品廃棄物処理用微生物担持体は、生分解が可能である。したがって、担持体の焼却や担持体埋め立てによる処理が不要であるか、または担持体の廃棄の量が十分に低減され）、環境への影響も低減できる。
本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の斜視図である。 本発明の一例に係る担持体の側面部分の表面の電子顕微鏡写真（１００００倍）である。
　本発明に係る食品廃棄物処理用微生物担持体（以下、単に「担持体」と表記する）は、食品廃棄物を処理するための微生物を担持するための構造体である。なお、本発明に係る食品廃棄物処理用微生物担持体には、微生物が担持されている場合も、担持されていない場合も含まれる。食品廃棄物とは、食品の調理過程で生じる残さ、食品の流通過程で生じる売れ残り、および、食品の消費段階で生じる食べ残しなどである。
　なお、以下の説明において、適宜、本発明の好ましい数値範囲を示す場合があるが、この場合に、数値範囲の上限及び下限に関する好ましい範囲、より好ましい範囲、特に好ましい範囲は、上限及び下限のすべての組み合わせから決定することができる。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」と同義であり、その数値範囲の端点（Ａ，Ｂ）を含むものとして用いるものとする。また、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢ、Ａ又はＢのどちらか一方」を含む概念である。
　本発明の担持体により、食品廃棄物が粉砕される。処理装置において、食品廃棄物は、担持体が攪拌されることにより粉砕されるとともに、担持体に担持された微生物によって水と二酸化炭素に分解される。以上の通り、担持体は、微生物を担持する機能と、食品廃棄物を粉砕する機能とを有する。
　具体的には、本発明の担持体は、ＪＩＳ　Ｋ６９５３の生分解性試験における生分解度が６０％以上であり、好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。すなわち、本発明の担持体は、微生物による生分解が可能である。したがって、本発明の担持体は、使用後の担持体を焼却や埋め立てによる処理が不要であるかまたは、担持体を処理する量が十分に低減される。
　ＪＩＳ　Ｋ６９５３の生分解性試験とは、好気的コンポスト(通気性の良い堆肥)の中に測定試料（本発明では担持体）を入れて、微生物によって分解した際の二酸化炭素の発生量より生分解度を算出する試験である。
　本発明の担持体の基材樹脂は、熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルを含む。すなわち、前記基材樹脂が、熱可塑性デンプン及び脂肪族ポリエステル、熱可塑性デンプン、又は脂肪族ポリエステルを含むことが好ましい。ここで基材樹脂とは、担持体を構成する樹脂１００重量％において５０重量％以上を占める樹脂を指し、好ましくは７０重量％以上であり、さらに好ましくは９０％以上であり、担持体を構成する樹脂が基材樹脂からなることが好ましい。
　基材樹脂中の熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルの含有量は、例えば５０質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。なお、基材樹脂中の熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルの含有量とは、基材樹脂中に熱可塑性デンプンと脂肪族ポリエステルとの双方が含まれる場合には、その合計量である。
　熱可塑性デンプンは、デンプンまたはデンプン誘導体に熱可塑性をもたせた変性デンプンである。熱可塑性デンプンとしては、例えば、デンプン分子鎖の構成単位であるグルコースの三つの水酸基のいくつかをエーテル化、エステル化反応などで疎水性基とし、グリセリンやエチレングリコール等の可塑剤が加えられたものが挙げられる。
　基材樹脂が脂肪族ポリエステルを含まず熱可塑性デンプンからなる場合には、基材樹脂中の熱可塑性デンプンの含有量は、例えば５０質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。
　脂肪族ポリエステルは、主鎖に脂肪族エステルを主成分として含むものである。脂肪族エステルの主鎖中の含有割合は、少なくとも６０モル％以上、好ましくは８０～１００モル％、より好ましくは９０～１００モル％の割合である。脂肪族ポリエステルには、ヒドロキシ酸重縮合物、ラクトンの開環重合物及び多価アルコール成分と多価カルボン酸成分との重縮合体等が包含される。ヒドロキシ酸重縮合物としてはポリ乳酸、ヒドロキシ酪酸の重縮合物等が挙げられる。ラクトンの開環重合物としてはポリカプロラクトン、ポリプロピオラクトン等が挙げられる。多価アルコール成分と多価カルボン酸成分との重縮合体としては、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡＴ）、ポリエチレンサクシネート等が挙げられる。これらの中でも、担持体の成形性の観点からは、ポリ乳酸およびポリブチレンサクシネートが好ましい。
　基材樹脂が熱可塑性デンプンを含まず脂肪族ポリエステルからなる場合には、基材樹脂中の脂肪族ポリエステルの含有量は、例えば５０質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。
　基材樹脂として使用する熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルについても、ＪＩＳ　Ｋ６９５３における生分解度が６０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。なお、生分解度の上限は１００％である。また、基材樹脂として上記の熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルが用いられた担持体は、その担持体の生分解度も、当該熱可塑性デンプンおよび当該脂肪族ポリエステルの生分解度と同様の値となると考えられる。
　熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルの少なくとも一方の植物度は、２０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルの植物度を上記の範囲にすることで、カーボンニュートラル効果を向上させ、温暖化を抑制することが可能である。なお、植物度は、ＡＳＴＭ　Ｄ６８６６により測定することができる。
　また、熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルの少なくとも一方は、その海洋分解度が９０％以上であることが好ましい。上記のような基材樹脂を用いることにより、廃棄物の処理中に担持体が破損した場合には、排水と共に川や海に流出しても、速やかに分解されることができる。上記海洋分解度は、ＡＳＴＭ Ｄ６６９１により測定することができる。
　本発明に係る担持体の基材樹脂には、担持体の生分解度が６０％以上を維持できる範囲内で、熱可塑性デンプン及び脂肪族ポリエステル以外のその他の樹脂を含有させてもよい。その他の樹脂として、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂やエラストマー等の他の重合体が含まれていてもよい。ただし、基材樹脂中のその他の樹脂の含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、３質量％以下であることがさらに好ましく、０（すなわち基材樹脂として熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルのみを含むこと）が最も好ましい。
　担持体には、担持体の生分解度が６０％以上を維持できる範囲内で、その他の各種の成分を含有してもよい。その他の成分としては、その他の添加剤としては、例えば、発泡剤（物理発泡剤および化学発泡剤）、気泡核剤、可塑剤、顔料、染料等の着色剤、熱安定剤、充填剤等各種の添加剤を挙げることができる。
　担持体の構造上の特徴は、以下の通りである。
［形状］
　図１から図７は、担持体の斜視図である。図１から図７に例示される通り、本発明の担持体は、柱状である。好ましくは、担持体は、底面と、上面と、底面と上面との間に位置する側面とを含む構造体である。
　担持体の断面積（すなわち底面および上面の面積）は、例えば、０．５～１．４ｃｍ２である。担持体の高さは、０．８～１．３ｃｍである。担持体の断面積とは、担持体の高さ方向ｘ（軸方向）に対して垂直な平面で切断した場合における断面の面積である。担持体の高さとは、例えば、図１における柱状体の底面と上面との間の距離である。
　図１は、断面形状が円形である担持体である。一方で、図２から図７は、断面形状が多角形の担持体である。具体的には、図２の断面形状は三角形であり、図３の断面形状は四角形であり、図３の断面形状は五角形であり、図４の断面形状は六角形であり、図６の断面形状は十字形（２つの長方形の重心が重なる位置で直交するような形状）であり、図７の断面形状は星形である。ただし、担持体の断面形状は、以上の例示には限定されない。なお、断面形状とは、担持体の高さ方向ｘに対して垂直な平面で切断した場合における断面の形状である。
　体積を同等にした場合、断面形状が多角形の担持体は、断面形状が円形の担持体と比較して、表面積が増大して微生物が定着しやすくなったり、角部分によって破砕性が向上するので、食品廃棄物の分解効率が向上すると考えられる。したがって、担持体の断面形状は、多角形が好ましく、多角形の中でも星形がより好ましい。ただし、断面形状が円形の担持体も本発明には包含される。
［平均粒子径］
　担持体の平均粒子径は、５～２０ｍｍであることが好ましく、６～１５ｍｍであることがより好ましく、７～１３ｍｍであることがさらに好ましい。平均粒子径が上記範囲内であれば、取扱性に優れる。平均粒子径は、柱状体の担持体の、最大高さの平均値を、ノギスなどで測定することで特定することができる。また、担持体１個当たりの体積は、０．２～１ｃｍ３であることが好ましく、０．３～０．８ｃｍ３であることがより好ましい。担持体１個当たりの体積が上記範囲内であれば、分解性能に優れる担持体となる。上記担持体１個当たりの体積は、別途測定した担持体の見掛け密度と、担持体１個当たりの重量から、計算により求めることができる。
　また、担持体の断面における最大長さに対する、担持体の平均粒子径の比（Ｌ／ｄ）は、１～２であることが好ましく、１．０～１．６であることがさらに好ましい。（Ｌ／ｄ）が上記範囲内であれば、廃棄物処理装置内での流動性に優れるものとなる。
［算術平均高さ（Sa）］
　担持体の表面における表面凹凸の算術平均高さ（Sa）は、好ましくは２．４～５μｍであり、より好ましくは２．５～４．５μｍであり、さらに好ましくは３．０～４．２μｍ最も好ましくは、３．２～４．０μｍである。算術平均高さは、平均面からの高低差の平均値を示す指標である。算術平均高さ（Sa）が上記範囲内であれば、表面凹凸が食品廃棄物と接触した際に抵抗となって、粉砕力がより優れたものとなると考えられる。上記のような構造により、担持体の全面において、凹凸構造が形成されることとなるので、より食品廃棄物の粉砕性に優れるものとなる。具体的には、前記算術平均高さ（Sa）の数値範囲は、例えば、２．４μｍ、２．５μｍ、３．０μｍ、及び３．２μｍからなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ５μｍ、４．５μｍ、４．２μｍ、及び４．０μｍからなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
　本発明において、算術平均高さは、柱状の担持体の表面を、公知の任意の方法で測定することで特定される。例えば、レーザー顕微鏡(マイクロスコープ)にて撮像した担持体の表面のうち側面の３Ｄ画像から解析ソフトを用いて算術平均高さを特定する。なお、３Ｄ画像は、Ｌ-フィルター（うねりや形状成分といった長波長を除去するフィルター）をかけて形状を平らに補正したものを使用する。
　また、柱状の担持体の側面部分の表面には、図８に示されるような、０．３～３μｍ程度の孔が形成されていることが好ましい。上記のような孔が形成され、担持体が多孔体となっている場合には、微生物の吸着性に特に優れるものとなる。上記観点から、孔の最大直径が０．３～３μｍであることが好ましく、０．５～２μｍであることが好ましい。なお、担持体の表面における孔の最大直径とは、絶対最大長をいう。前記孔の最大直径の数値範囲は、例えば、０．３μｍ、及び０．５μｍからなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ３μｍ、及び２μｍからなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
 
　また、柱状の担持体の側面部分の表面の電子顕微鏡写真において、１００μｍ２の面積中に、５～８０個の、最大直径０．３～３μｍの孔が形成されていることが好ましい。なお、孔の個数は、好ましくは１０～４０個／１００μｍ２である。上記のような孔の形成は、例えば、熱可塑性デンプンが配合された基材樹脂を用いることにより、形成させることができる。具体的には、前記孔の個数は、例えば、５個、１０個、及び３０個からなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ８０個、６０個、及び４０個からなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
［見かけ密度］
　担持体の見かけ密度は、３００～９５０ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、より好ましくは３５０～９００ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは４００～８００ｋｇ／ｍ３であり最も好ましくは４５０～７５０ｋｇ／ｍ３る。上記範囲内であれば、担持体が適度な重量を有しつつ、撹拌時には食品廃棄物の粉砕性に優れるものとなる。なお、見かけ密度は、担持体の重量を体積にて除することにより算出される。具体的には、前記見掛け密度の数値範囲は、例えば、３００ｋｇ／ｍ３、３５０ｋｇ／ｍ３、４００ｋｇ／ｍ３、及び４５０ｋｇ／ｍ３からなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ９５０ｋｇ／ｍ３、９００ｋｇ／ｍ３、８００ｋｇ／ｍ３、及び７５０ｋｇ／ｍ３からなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
［独立気泡率］
　担持体の独立気泡率が５０％以下であることが好ましく、０～４０％であることがより好ましく、さらに好ましくは０～２０％であり、最も好ましくは、５％～１５％である。担持体が、上記範囲の独立気泡率の気泡構造を有することにより、微生物が担持体の内部まで侵入しやすくなり、微生物が担持体に多く定着しやすくなる。
したがって、担持体が上記特定の見掛け密度と独立気泡率を有していることにより、微生物を担持するための連通した空孔が形成され、微生物が添加された液体を担持体に含浸することで、微生物を空孔に定着させる。そして、複数の担持体と食品廃棄物とを攪拌機能の付いた処理装置に投入した後に撹拌することで、食品廃棄物の分解が促進される。具体的には、前記独立気泡率の数値範囲は、例えば、０％、及び５％からなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ５０％、４０％、２０％、及び１５％からなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
　担持体の独立気泡率は、ＡＳＴＭ－Ｄ２８５６－７０の手順Ｃに従って、東芝ベックマン株式会社の空気比較式比重計９３０型を使用して測定することができる。
［担持体断面のタイプＣデュロメータ硬さ］
　担持体の断面の、タイプＣデュロメータ硬さ（平均硬さ）は、８０～１００であることが好ましく、８５～９８であることがさらに好ましく、８６～９６であることが最も好ましい。担持体の断面が上記の硬さを有する場合には、食品廃棄物の破砕性に優れたものとなる。特に、担持体の表面硬さは、担持体を構成する基材樹脂自体の硬さと、担持体の見掛け密度を調整することにより、上記範囲に調製することができる。上記観点から、用いられる基材樹脂は、熱可塑性デンプン又は脂肪族ポリエステルであることが好ましく、より好ましくはデンプンポリエステル樹脂やポリ乳酸樹脂であることが好ましい。具体的には、前記タイプＣデュロメータ硬さの数値範囲は、例えば、８０、８５及び８６からなる群のいずれか１つを下限値とし、且つ１００、９８及び９６からなる群のいずれか１つを上限値とする範囲を挙げることができる。
　本発明の担持体は、押出機による押出成形により製造される。例えば、基材樹脂を加熱溶融して得られた溶融物を、押出機（シングル押出機）の先端に設置されたダイス（所望する断面形状に対応するダイス）から押し出して発泡させる。なお、物理発泡剤は溶融物に圧入され、化学発泡剤は基材樹脂とともに加熱溶融される。そして、押し出し発泡された成形体（紐状のストランド）を水槽で十分に冷却した後に、切断装置（ペレタイザー）でカットして、長さを調整することで、柱状の担持体を得ることができる。
　なお、担持体は、上記ストランドを切断することで柱状の粒子としたものであることが好ましい。特に、ストランドが発泡体である場合には、発泡体が切断されることにより、気泡構造がその切断面に現れる。この切断面は凹凸の形状を有する。このような気泡に由来する凹凸部分には、微生物が定着し易くなり、担持体は食品廃棄物の分解性にさらに優れるものとなる。上記観点から、担持体の見掛け密度は、３５０～８００ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。気泡構造が形成されることにより、上記の見掛け密度となる。
　発泡剤としては、特に限定されず、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、酸素、ネオン等の無機物理発泡剤、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ノルマルヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素、クロロフルオロメタン、トリフルオロメタン、１，１－ジフルオロエタン、１，１，１，２－テトラフルオロエタン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライド等のハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のジアルキルエーテル等の有機物理発泡剤等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。以上の中でも、環境面からは、窒素、空気、二酸化炭素がより好ましく、二酸化炭素が特に好ましい。
　発泡剤の添加量は、無機物理発泡剤を使用する場合には、基材樹脂１００質量部に対して０．５～３０質量部が好ましく、有機物理発泡剤を使用する場合には、基材樹脂１００質量部に対して５～５０質量部が好ましい。
　気泡核剤としては、特に限定されないが、タルク、カオリン、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイト、ケイソウ土等の無機物粉末を用いることができる。これらの中でも気泡径の調整が容易であることから、タルクが好ましい。
　気泡調核剤の添加量は、基材樹脂１００質量部に対して０．１～７質量部が好ましく、０．２～５質量部がより好ましく、０．３～３質量部がさらに好ましい。
　以下に、実施例により本発明を詳述する。ただし、本発明は実施例の記載には限定されない。
　実施例１～７および比較例１，２について、表１の配合で断面形状が星形である担持体を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の各成分の詳細は、以下の通りである。
（１）ＰＬＡ（ポリ乳酸）：「ＬＸ９７５（非晶ＰＬＡ、Ｄ体含有率１２％、植物度９９．９％、トタルコービオン社製）
（２）澱粉ポリエステル樹脂：「マタービー(植物度１００％、ノバモント社製)」
※澱粉ポリエステル樹脂は、熱可塑性デンプンとＰＢＡＴ（植物度１００％）とを混合した樹脂である。熱可塑性デンプンの添加量としては、熱可塑性デンプンとＰＢＡＴの合計を１００質量％としたときに約３０質量％である。
（３）ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）：「ＦＺ９１ＰＢ(植物度４８．５%、三菱ケミカル製)」
※ＰＬＡおよびＰＢＳの植物度は日本バイオプラスチック協会の-バイオマスプラPLリストより参照した。
（４）ＰＰ（ポリプロピレン）：「Ｊ－７５０ＨＰ（ｂ－ｐｐ、石油系熱可塑性樹脂、プライムポリマー製)」
（５）ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）：「商品名ポバールＣ－５００Ｔ（密度１．３ｇ／ｃｍ３（クラレ製））
（６）気泡核剤：「タルク（Ｈｉ－Ｆｉｌｌｅｒ５０００ＰＪ，松村産業製)）
（７）物理発泡剤：「炭酸ガス(物理発泡剤)」
（８）化学発泡剤：「ＰＯ２１７Ｋ(クエン酸重曹系、大日精化製)」
　ＰＬＡ、澱粉ポリエステル樹脂およびＰＢＳ、ＰＶＡは、生分解性がある（生分解度が６０％以上である）樹脂であり、ＰＰは、生分解性がない（生分解度が６０％未満である）樹脂である。
　実施例１～７および比較例１，２に係る担持体は、基材樹脂および気泡核剤を加熱溶融して得られた溶融物を、押出機（I号機：φ50 mm、L/D=50、シングル押出機)の先端に設置された星形形状のダイスから押し出して発泡した。次に、押し出し発泡された成形体（ストランド）を４ｍ水槽で十分に冷却した後に、ペレタイザー（大型ファンカッター：星プラスチック製）でカットすることで、担持体を得た。なお、物理発泡剤は溶融物に注入され、化学発泡剤は基材樹脂とともに加熱溶融される。表１における気泡核剤、物理発泡剤および化学発泡剤は、各樹脂からなる基材樹脂を１００重量％としたときの添加量である。
　実施例１～７および比較例１，２の担持体について、見かけ密度、独立気泡率、平均粒子径、算術平均高さ（Sa）、重量減少率および生ごみ分解試験を特定した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
［生分解度］
　担持体の生分解度は、ＪＩＳ　Ｋ６９５３の一般的な方法（ＪＩＳ　Ｋ６９５３－１に相当する方法）に基づき測定することができ、[（コンポスト環境下で９０日間保存中の総ＣＯ２発生量）／（組成式から算出される理論二酸化炭素発生量）]×１００で算出される値である。以上の方法で測定した生分解度は、実施例１～７，比較例２に係る担持体については６０％以上であり、比較例１に係る担持体については０％であった。
［見かけ密度］
　見かけ密度は、担持体の重量を水の入った目盛り線の付いた容器中に沈めて水位の上昇を測定する方法（水没法）より、求めた体積にて除することにより算出した。
［独立気泡率］
　独立気泡率は、ＳＴＭ Ｄ２８５６－７０に記載されている手順Ｃに準拠し、空気比較式比重計（東芝ベックマン（株）製 ９３０型）を使用して測定した担持体の真の体積Ｖｘから、下記（１）式により独立気泡率Ｓ（％）を計算し、Ｎ＝３の平均値で求めた。
　Ｓ（％）＝（Ｖｘ－Ｗ／ρ）×１００／（ＶＡ－Ｗ／ρ）・・・（１）
　Ｖｘ：前記方法で測定されたサンプルの真の体積（ｃｍ３）（担持体のサンプルを構成する樹脂の容積と、サンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。）
　ＶＡ：測定に使用されたサンプルの重量を測定に使用されたサンプルの見かけ密度にて除した見掛け上の体積（ｃｍ３）
　Ｗ：測定に使用されたサンプル全重量（ｇ）
　ρ：担持体を構成する樹脂の密度（ｇ／ｃｍ３）
［平均粒子径］
　平均粒子径は、個々の柱状体の担持体の、最大高さをノギスなどを用いて測定し、その平均値（Ｎ＝３）を算出したものである。
［算術平均高さ（Sa）］
　算術平均高さ（Sa）は、デジタルマイクロスコープVHX-7000(非接触式)にて撮像した担持体の側面の３Ｄ画像から解析ソフト（VHX-H5M）を用いて特定した。なお、３Ｄ画像は、Ｌ-フィルター（カットオフ値：０．２５ｍｍ）をかけて形状を平らに補正したものを使用した。
［重量減少率］
　各担持体3 mlと粉砕対象となる10 mm角で長さ60 mmの試験片(ネオマフォーム、旭化成製)とを、水35 mlを入れた胴径φ40 mm、高さ120 mmのサンプル瓶の中に、撹拌子とともに投入し、マグネットスターラーにて攪拌速度1,000 rpmの条件で攪拌試験を行い、1時間ごとに試験片をサンプル瓶から取り出し、十分に乾燥させたのちに重量を測定し、下記式(２)から算出した重量減少率：Ｗ（％）の値より評価した。
　Ｗ（％）＝（ｗｂ－ｗａ）×１００／（ｗａ）・・・(２)
　但し、上記式(２)中のｗａ、ｗｂはそれぞれ以下の通りである。
　ｗａ：試験開始前の試験片重量（ｇ）
　ｗｂ：試験開始１時間後の試験片重量（ｇ）
　試験数はｎ＝３とした。
[生ごみ分解試験]
　生ごみ分解試験は生ごみ処理機SINKPIA GJ-20(シンクピアジャパン製)を使用して、処理機内に微生物を定着させた担持体(20L)と４等分したキャベツ(2.5kg)を投入後、処理機内で2日間攪拌後に処理機内のキャベツの残渣より重量を測り、下記式(３)より算出した分解率：Ｃ（％）の値より生ごみの分解性能を評価した。
　Ｃ（％）＝（Ａ－Ｂ）×１００／（Ａ）・・・(３)
　但し、上記式（３）中のＡ、Ｂはそれぞれ以下の通りである。
　Ａ：試験開始前のキャベツ重量(g)
　Ｂ：試験開始４８時間後の処理機内キャベツ残渣（ｇ）
　生ごみ分解性能の評価基準は以下の通りとである。
　上記式（３）より算出した試験開始から２日後のキャベツの分解率が８０％以上であり、キャベツの芯部分が残存していない場合・・・◎
　上記式（３）より算出した試験開始から２日後のキャベツの分解率が８０％以上であるが、キャベツの芯部分が一部残存している場合・・・〇
　上記式（３）より算出した試験開始から２日後のキャベツの分解率が８０％未満の場合・・・×
［担持体断面のタイプＣデュロメータ硬さ］
　該担持体断面のタイプＣデュロメータ硬さは、ＪＩＳ  Ｋ７３１２（１９９６年）に基づき、タイプＣデュロメータ（アスカーＣ型硬度計）を用いて測定される硬さを意味し、担持体断面の、気泡膜部分を測定した値である。
［担持体の側面部分の表面状態］
　柱状の担持体の側面部分の表面の電子顕微鏡写真（１００００倍）を撮影した。得られた写真において、１００μｍ２の面積中における、最大直径０．３～３μｍの孔の数を計測した。基材樹脂として澱粉ポリエステルをもちいた、実施例４～６において、孔の径性が確認された。実施例４では４２個／１００μｍ２、実施例５では５８個／１００μｍ２、実施例６では４２個／１００μｍ２であった。
　実施例１～７では、生分解度が６０％以上であることから、生分解が可能であった。一方で、比較例１では、生分解度が０％であることから、担持体の生分解性に劣るものであった。また、比較例２では、熱可塑性デンプンおよび脂肪族ポリエステルの何れも基材樹脂に含まれていないことから、生ごみに含まれる水分や生ごみ分解時に発生する水によって担持体が溶解してしまい、食品廃棄物の分解性能を発揮できなかった。
 

Claims (5)

  1. 　食品廃棄物処理用微生物担持体であって、
    　前記微生物担持体を構成する基材樹脂は、熱可塑性デンプン及び／又は脂肪族ポリエステルを含み、前記微生物担持体のＪＩＳ　Ｋ６９５３に基づく生分解性試験における生分解度が６０％以上であり、前記微生物担持体の形状が柱状である、食品廃棄物処理用微生物担持体。
  2. 　前記微生物担持体の表面における、表面凹凸の算術平均高さ（Ｓａ）が２．４μｍ以上である、請求項１に記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
  3. 　前記微生物担持体の見掛け密度が４００ｋｇ／ｍ３以上８００ｋｇ／ｍ３以下である、請求項１または２に記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
  4. 　前記微生物担持体の高さ方向に対して垂直に切断した場合における断面の形状が多角形状である、請求項１から３のいずれかに記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
  5. 　前記熱可塑性デンプン又は脂肪族ポリエステルの、ＡＳＴＭ　Ｄ６８６６に基づく植物度が４０％以上である、請求項１から４のいずれかに記載の食品廃棄物処理用微生物担持体。
     
     
     
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04504380A (ja) * 1989-04-10 1992-08-06 アライド―シグナル・インコーポレーテッド 廃水から有機汚染物質を除去する方法
JPH11290825A (ja) * 1998-04-10 1999-10-26 Kanebo Ltd 生ごみ処理方法および装置
JP2002293982A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Kanebo Ltd 生分解性ポリマーの分解促進剤及び分解促進方法並びに分解方法
WO2013051648A1 (ja) * 2011-10-07 2013-04-11 Ｉｇａバイオリサーチ株式会社 生物由来物質の分解方法及び分解装置
WO2013149662A1 (en) * 2012-04-04 2013-10-10 Hera S.P.A. Inoculated bioplastic-based moving bed biofilm carriers
JP2015503327A (ja) * 2011-12-22 2015-02-02 ザイレコ，インコーポレイテッド バイオマスの処理
US20200189946A1 (en) * 2017-05-15 2020-06-18 Nano And Advanced Materials Institute Limited Effective Treatment of Food Waste and its Wastewater Using a Durable Biocarrier with High Microbial Loading
WO2022085725A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 ダイセルミライズ株式会社 生分解性樹脂の生分解性促進剤

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04504380A (ja) * 1989-04-10 1992-08-06 アライド―シグナル・インコーポレーテッド 廃水から有機汚染物質を除去する方法
JPH11290825A (ja) * 1998-04-10 1999-10-26 Kanebo Ltd 生ごみ処理方法および装置
JP2002293982A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Kanebo Ltd 生分解性ポリマーの分解促進剤及び分解促進方法並びに分解方法
WO2013051648A1 (ja) * 2011-10-07 2013-04-11 Ｉｇａバイオリサーチ株式会社 生物由来物質の分解方法及び分解装置
JP2015503327A (ja) * 2011-12-22 2015-02-02 ザイレコ，インコーポレイテッド バイオマスの処理
WO2013149662A1 (en) * 2012-04-04 2013-10-10 Hera S.P.A. Inoculated bioplastic-based moving bed biofilm carriers
US20200189946A1 (en) * 2017-05-15 2020-06-18 Nano And Advanced Materials Institute Limited Effective Treatment of Food Waste and its Wastewater Using a Durable Biocarrier with High Microbial Loading
WO2022085725A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 ダイセルミライズ株式会社 生分解性樹脂の生分解性促進剤

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