JP4848549B2

JP4848549B2 - 食品ゴミの乾燥方法及び装置

Info

Publication number: JP4848549B2
Application number: JP2007251753A
Authority: JP
Inventors: 二郎豊田
Original assignee: 二郎豊田; 本田一道; 松山智昭
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: JP2009082764A

Description

本発明は、コンビニエンスストア、その他の店舗、デパート又はホテルからの残り弁当、工場や家庭から排出される可食性生ゴミ（食品滓、残り料理、弁当、おから、魚のあら又は骨、油かす、味噌かすや、その他の動物の飼料となり得る植物性又は動物性の可食物を含む）の乾燥方法及び装置に関する。

生ゴミを１００℃前後で４〜６時間乾燥し水分率を１０％に調整して乾燥処理した後、アルミや鉄類を取り除き、更に窒素肥料又は鶏糞や下水汚泥等を加えてペレット処理する肥料の製造方法が特許文献１に記載されている。
また、特許文献２にはプラスチックフィルム、木屑、紙などを含む残飯、生ゴミを分別することなく、高温高圧蒸気で加熱、加圧、及び攪拌して汚泥状にした後、常温の乾燥空気を吹き付け、攪拌、乾燥そして冷却して、微細滅菌肥料にする生ゴミの処理方法及び装置が提案されている。

特開２００１−１５１５８５号公報特開２００３−１６４８２６号公報

しかしながら、特許文献１、２記載の技術においては、最終的製品は肥料であるので、製品単価も安く、比較的付加価値の低い製品であった。また、特許文献１、２記載の技術を用いても、内部にプラスチックフィルム、木屑、紙等が含まれているので、家畜の飼料とすることはできないという問題があった。
そこで、本発明者は生ゴミに含まれる可食性の部分を取り出し、家畜の飼料の一部に加えれば付加価値の高い製品を得ることができると考えた。ここで、通常の熱源から乾燥用空気（熱風）を作り、この熱風を用いて可食性生ゴミを乾燥すれば、家畜の飼料の一部となる製品ができることを確認したが、燃料費がかかり効率が悪いという問題が発生した。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造コストが比較的安くて可食性生ゴミから、肥料の原料は勿論、家畜の飼料の一部となる製品が製造できる食品ゴミの乾燥方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る食品ゴミの乾燥方法は、家庭又は企業から排出される食品ゴミの乾燥方法であって、
前記食品ゴミを高温蒸気で乾燥する第１工程と、前記第１工程で乾燥した食品ゴミを、高温蒸気を熱源とする熱風で乾燥する第２工程と、前記第２工程で乾燥した食品ゴミを１０５℃以上５００℃以下の過熱蒸気で乾燥する第３工程とを有し、前記第３工程で使用済みの蒸気を、前記第１工程で使用する高温蒸気、及び前記第２工程で使用する熱風の熱源とする。従って、第３工程で使用済みの蒸気の温度が９０℃以上（より好ましくは１００℃以上、更に好ましくは１０５℃以上）の温度となるように、第３工程で供給する過熱蒸気の温度及び量を制御する。

また、第２の発明に係る食品ゴミの乾燥装置は、搬送手段によって食品ゴミをそれぞれ通過させる第１〜第３の乾燥室を有する家庭又は企業から排出される食品ゴミの乾燥装置であって、
１０５℃以上５００℃以下の高温過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給源と、
前記第３の乾燥室にあって、前記過熱蒸気供給源からの高温過熱蒸気を噴出して該第３の乾燥室内にある前記食品ゴミに吹き付ける過熱蒸気噴出ノズルと、
前記第２の乾燥室にあって、前記第３の乾燥室から排出される高温蒸気を熱源として空気を加熱するヒータによって加熱された熱風を該第２の乾燥室内にある前記食品ゴミに吹き付ける送風手段と、
前記第１の乾燥室内にあって、前記第３の乾燥室から排出される高温蒸気を該第１の乾燥室内の前記食品ゴミに吹き付ける蒸気噴出ノズルを有する。
ここで、搬送手段は、例えば、ベルトコンベア、ネットコンベア、網状物の矩形板を多数使用したスラットコンベア、スクリューコンベア、リボンコンベア、チェーンコンベア、回転駆動される螺旋羽根（掻板）等をいう。

第２の発明に係る食品ゴミの乾燥装置において、前記第３の乾燥室にある前記過熱蒸気噴出ノズルは、前記搬送手段によって徐々に搬送される食品ゴミに対して上下から過熱蒸気を吹き付けるのが好ましい。
そして、第２の発明に係る食品ゴミの乾燥装置において、前記第１の乾燥室にある前記蒸気噴出ノズルは、前記搬送手段に載った食品ゴミに対して上下から高温蒸気を吹き付けるのが好ましい。

また、第２の発明に係る食品ゴミの乾燥装置において、前記搬送手段は、前記第１〜第３の乾燥室内の少なくとも２つを挿通している。従って、第１〜第３の乾燥室を一つの搬送手段が挿通している場合も含まれる。
更には、各第１〜第３の乾燥室に個別の搬送手段を設ける場合もあり得る。
なお、以上の発明において、原料となる食品ゴミにプラスチック、紙、金属、木あるいはセラミック等の非可食性物が含まれている場合は、予め選別しておくのが好ましい。

請求項１記載の食品ゴミの乾燥方法は、第３工程で食品ゴミを１０５℃以上５００℃以下の過熱蒸気で乾燥し、その排ガスの一部（即ち、使用済みの蒸気）を第１工程でそのまま使用し、第２工程で乾燥空気（熱風）の熱源として使用しているので、過熱蒸気の有効利用が図られ、全体としての燃料の使用量が減少する。
更には、第１工程で食品ゴミのある程度の乾燥が行われる他、高温加熱によって殺菌され、腐敗の促進を止めることが可能となる。
また、高温の過熱蒸気で乾燥するので、蒸気分は最終的に水となり、排ガス処理が最少限で済む。更には、食品ゴミの殺菌も行え、かつ加熱処理（でんぷん、たんぱく質の変性化）も行える。

また、請求項２〜５記載の食品ゴミの乾燥装置は、第３の乾燥室で使用した過熱蒸気を、第１の乾燥室ではそのまま熱源として、第２の乾燥室では乾燥空気の加熱源としているので、過熱蒸気が含む熱を有効に使うことができる。
特に、第１の乾燥室では生の蒸気を当てて食品ゴミの予備乾燥、殺菌及び予熱を図り、第２室では乾燥した空気（熱風）で食品ゴミを乾燥しているので第２の乾燥室では蒸気が加湿されない。また、第３の乾燥室で使用する過熱蒸気は、１０５℃以上５００℃以下であるので、食品ゴミに含まれる水分は気化されて、十分に乾燥される。

請求項３記載の食品ゴミの乾燥装置において、第３の乾燥室にある過熱蒸気噴出ノズルは、搬送手段に載った食品ゴミに対して上下から過熱蒸気を吹き付けるので、効率的に乾燥を行える。

請求項４記載の食品ゴミの乾燥装置は、第１の乾燥室にある蒸気噴出ノズルは、搬送手段に載った食品ゴミに対して上下から高温蒸気を吹き付けるので、効率的に乾燥が行える。
そして、請求項５記載の食品ゴミの乾燥装置は、少なくとも２つの乾燥室に同一の搬送手段を挿通しているので、装置の簡略化を行うことができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置の説明図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置１０は、直線状に並べて配置されたトンネル型の第１〜第３の乾燥室１１〜１３と、第１〜第３の乾燥室１１〜１３の中央部位置に家庭又は企業から排出される食品ゴミ１４を順次連続的に搬送する搬送手段の一例であるスクリーンコンベア（又は食品ゴミを搭載可能な網枠、容器を並べて配置したチェーンコンベア、スラットコンベアであってもよい）１５と、第１〜第３の乾燥室１１〜１３の熱の供給源である過熱蒸気供給源１６とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

第１〜第３の乾燥室１１〜１３はトンネル状に構成され、左右両側面、天井面及び底面は断熱材で覆われて、十分な保温がなされている。各第１〜第３の乾燥室１１〜１３の入り口及び出口にはスクリーンコンベア１５が通過する部分及びこのスクリーンコンベア１５に搭載された食品ゴミ１４が通過する部分を除いて、断熱材で外側を覆われた開閉可能なカバーが設けられている。
第１〜第３の乾燥室１１〜１３の長さは、同一であってもよいが、スクリーンコンベア１５の速度はどの乾燥室においても同じであるので、必要とする乾燥時間に合わせて長短を設けるのが好ましい。この実施の形態では、例えば、第３の乾燥室１３＞第２の乾燥室１２＞第１の乾燥室１１としている。

スクリーンコンベア１５は、第３の乾燥室１３の前側に駆動ローラ１７、第１の乾燥室１１の後ろ側に従動ローラ１８を備えている。従動ローラ１８には、図示しないテンション機構が設けられ、常時張設された無端スクリーン１９に一定の張力を与えている。また、無端スクリーン１９には、十分強度を有する直線材が１０〜３０ｃｍの間隔で横設されていると共に、無端スクリーン１９の両側には、図示しないガイド部材があって、無端スクリーン１９に食品ゴミ１４を載せても垂れ下がらないようになっている。無端スクリーン１９は開口度が例えば、０．１〜１．５ｍｍのステンレスの網によって構成され、載せた食品ゴミ１４を下方に落下させない構造としている。

第３の乾燥室１３には、スクリーンコンベア１５に載った食品ゴミ１４に対して過熱蒸気供給源１６からの１０５〜５００℃（更に好ましくは２００〜３００℃）の高温の過熱蒸気を吹きつける複数の過熱蒸気噴出ノズル２０、２１がスクリーンコンベア１５の上下に隙間を有して設けられている。この過熱蒸気噴出ノズル２０、２１は金属パイプからなって、下方及び上方にそれぞれ複数の蒸気噴出孔が設けられている。この実施の形態では、過熱蒸気噴出ノズル２０、２１は上下にそれぞれ３本配置されているが、２本又は４本以上としてもよい。また、各過熱蒸気噴出ノズル２０、２１は上下に配置されているが、搬送方向にその位置を変えて互い違いに配置してもよい。この過熱蒸気噴出ノズル２０、２１は第３の乾燥室１３の出口側を除く領域（入り口側及び中央）に設けられ、第３の乾燥室１３の出口側上部には排気ダクト２２が設けられている。

過熱蒸気供給源１６は、蒸気発生器２４と蒸気加熱器２５とからなって、高温の過熱蒸気を発生させている。その供給量は、第３の乾燥室１３の大きさ、構造、及び乾燥する食品ゴミの量並びに移動速度によって決定されるが、排気ダクト２２から放出される蒸気の温度が９０℃以上、より好ましくは１００℃以上、更に好ましくは１０５℃以上の温度となるようにするのがよい。

第２の乾燥室１２には、蒸気パイプヒータ２６（ヒータの一例）とファン（送風手段の一例）２７がスクリーンコンベア１５の上側に配置されている。蒸気パイプヒータ２６は、排気ダクト２２からブロア２８、風量調整弁２９を介して供給される高温蒸気によって加熱されている。ファン２７は蒸気パイプヒータ２６の上側に設けられ、ファン２７によって送られる空気を蒸気パイプヒータ２６が加熱し、この熱風によってスクリーンコンベア１５によって搬送される食品ゴミ１４を加湿しないで乾燥している。ファン２７はスクリーンコンベア１５の幅に渡って複数列配置されている。

食品ゴミ１４を加熱した空気は、第２の乾燥室１２内を循環して再度空気源として使用してもよいが、順次湿度が上昇するので、途中に除湿装置を設けたり、あるいは新たに外部から乾燥した空気を持ち込むようにするのが好ましい。この場合、排気口が必要となるので、第２の乾燥室から排出される空気に含まれている熱を、蒸気パイプヒータを通る前の空気を予熱する熱源とするのが好ましい。

第１の乾燥室１１には、スクリーンコンベア１５の上下に複数の蒸気噴出ノズル３０、３１がそれぞれ設けられている。この蒸気噴出ノズル３０、３１は下位置、上位置にそれぞれ蒸気噴出孔が設けられたパイプからなっている。そして、蒸気噴出ノズル３０、３１には、排気ダクト２２からブロア３２、及び流量調整弁３３、３４を介して高温の蒸気が供給され、蒸気噴出ノズル３０、３１の蒸気噴出孔から直接食品ゴミ１４に高温の蒸気を吹き付けられるようになっている。

第１の乾燥室１１の後部（即ち、入り口側）には、食品ゴミ１４のホッパー３５が設けられている。このホッパー３５の底部にはロータリバルブ３６が設けられ、食品ゴミ１４を所定量ずつ切り出してスクリーンコンベア１５の上に載せるようにしている。
このホッパー３５の投入口３７から第１の乾燥室１１の入り口側にかけて、食品ゴミ１４を載せた無端スクリーン１９の下部には水受け３８が設けられ、食品ゴミ１４に水が含まれていた場合、除去できる構造となっている。なお、食品ゴミ１４に水物が含まれていない場合は、この水受け３８は省略することができる。

続いて、この食品ゴミの乾燥装置１０を用いた食品ゴミの乾燥方法について説明する。
ホッパー３５に貯留している食品ゴミ１４をロータリバルブ３６で切り出して、スクリーンコンベア１５の無端スクリーン１９の上に載せる。なお、食品ゴミ１４は予め食べられない容器、包装材等は除去されている。食品ゴミ１４に水が含まれている場合は、この水は無端スクリーン１９を通過して水受け３８で回収され、食品ゴミ１４にできるだけ水を含ませないようにしている。

第１の乾燥室１１に食品ゴミ１４が搬送されると、蒸気噴出ノズル３０、３１から排出される高温の蒸気に加熱されて予備乾燥される。この場合、蒸気温度は９０℃以上（好ましくは１００℃又は１０５℃以上）であるので、含まれる水分の一部は気化する。なお、１００℃を超える高温の蒸気で加熱すると、乾燥度合いが著しく進むので、蒸気温度が低い場合には、加熱蒸気供給源１６から直接バイパスライン４０及びバルブ（弁）４１を介して高温の過熱蒸気を加えることもできる（以上、第１工程）。

第２の乾燥室１２に、食品ゴミ１４が搬送されると、蒸気パイプヒータ２６によって加熱された気流によって乾燥される。この高温の気流（熱風）は蒸気よりは湿度が十分に低く、食品ゴミ１４の乾燥を行う。なお、温度が低い場合には、加熱蒸気供給源１６から直接バイパスライン（流量調整弁２６ｂ付き）２６ａを介して過熱蒸気を蒸気パイプヒータ２６に部分的に供給してもよい（以上、第２工程）。

そして、第３の乾燥室１３に食品ゴミ１４が供給されると、乾燥した食品ゴミ１４を過熱蒸気噴出ノズル２０、２１から噴出される１０５℃以上５００℃以下の過熱蒸気で乾燥する。これによって、水分が１０〜６０％となった食品ゴミができる。水分が１０〜３０％とより低い場合にはより腐敗防止が促進されるが、そのまま、スクリーンコンベア１５から別のコンベア４５に移される又は容器に一旦入れる。この乾燥した食品ゴミはそのまま、又は粉砕して家畜の飼料の添加物とすることができる。なお、場合によっては、粉砕して肥料とすることもできる（以上、第３工程）。

続いて、図２を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置４８について説明する。図中、「Ｂ」はブロワ（送風手段の一例）を、「Ｍ」はモータを、「Ｐ」はポンプを示す。
第２の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置４８は、第１〜第３の乾燥室４９〜５１と、第３の乾燥室５１に１０５〜５００℃の高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給源５２と、第３の乾燥室５１から集塵機５３を介して送られた蒸気で、第２の乾燥室５０へ熱風（高温の空気）を発生させるスチームヒータ５４と、第２の乾燥室５０内の熱風を循環させて湿度を下げるコンデンサ（凝縮器、即ち除湿器）５５とを有している。

第１の乾燥室４９は、原料投入口５６を備え、搬送手段の一例であるスクリューコンベア５７によって徐々に搬送される食品ゴミを第３の乾燥室５１から排出される１００〜１５０℃の高温蒸気を図示しない蒸気噴出ノズルを介して吹き付け、食品ゴミの乾燥及び殺菌を行っている。使用済みの蒸気は排気搭を介して外部に放出される。なお、非常用の排気口５８も設けられている。この第１の乾燥室４９によって、水分を平均約７０〜８０％含む食品ゴミが６５〜７５％の水分を含む食品ゴミとなる。

第１の乾燥室４９で処理された食品ゴミは第２の乾燥室５０に供給される。第２の乾燥室５０にも食品ゴミを入口から出口側に向かって徐々に搬送する搬送手段の一例であるスクリューコンベア６０が設けられている。
第２の乾燥室５０の熱源はスチームヒータ５４によって生成される１００〜１５０℃の熱風であり、熱風は噴出ノズルを介して食品ゴミに吹き付けられる。この熱風は低湿度かつ高温であるので、食品ゴミの乾燥が促進される。乾燥を行うと熱風の湿度が上がり、乾燥効率が下がるので、コンデンサ５５で除湿し、除湿された熱風（又は温風）を再度第２の乾燥室５０に供給している。コンデンサ５５に供給する水は温度が上昇するので、クーリングタワー６１で冷却している。また、スチームヒータ５４で生成した熱風を第２の乾燥室５０に順次送ると余分の空気が発生するので、排気搭を介して外部に放出している。６２は貯水槽を示す。

第２の乾燥室５０で水分を約５５〜６５％に乾燥処理された食品ゴミは第３の乾燥室５１に供給される。第３の乾燥室５１は、中央に回転軸６３を備え、ステンレスの網を円筒状のドラム６４に用い、内側には螺旋状の掻板６５が設けられたネットドラム６６と、ネットドラム６６の底側に溜まる食品ゴミをドラム６４の内外から１０５〜５００℃の高温の過熱蒸気を吹き付ける過熱蒸気噴出ノズル（図示せず）と、全体のケーシング６７と、ケーシング６７に取付けられてネットドラム６６の回転軸６３を支持する軸受６８、６９と、ネットドラム６６を回転駆動するモータ７０とを有している。この第３の乾燥室５１においては、食品ゴミの搬送手段はネットドラム６６に設けられ回転駆動される掻板６５を有していることになる。

この第３の乾燥室５１では高温の過熱蒸気が直接食品ゴミに吹き付けられているので、排出口７１から排出される食品ゴミは１０〜２０％の含水率となっている。第３の乾燥室５１に供給される過熱蒸気を発生させる過熱蒸気供給源５２は、軟水装置７１ａと、過熱蒸気発生器７２とを有し、更に、場合によって過熱蒸気に薬剤（防腐剤、殺菌剤、栄養剤等の添加剤）を供給できる薬剤注入装置７３を有している。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第１、第２、第３の乾燥室のいずれか１又は２以上について複数の部屋を設けることもできる。また、スクリーンコンベア１５が通過する各乾燥室の開口部に内部の乾燥効率を下げないために、適当なシール（例えば、カーテン、開閉部材、覆い部材）を配置することもできる。
更に、第１の実施の形態の食品ゴミの乾燥装置１０の一部に第２の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置４８の構成要素の一部を使用する場合、第２の実施の形態の食品ゴミの乾燥装置４８の一部に第１の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置１０の構成要素の一部を使用する場合も本発明は適用される。
また、上記実施の形態においては、具体的数値を用いて説明したが、この数値に本発明は限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置の説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る食品ゴミの乾燥装置の説明図である。

符号の説明

１０：食品ゴミの乾燥装置、１１：第１の乾燥室、１２：第２の乾燥室、１３：第３の乾燥室、１４：食品ゴミ、１５：スクリーンコンベア、１６：過熱蒸気供給源、１７：駆動ローラ、１８：従動ローラ、１９：無端スクリーン、２０、２１：過熱蒸気噴出ノズル、２２：排気ダクト、２４：蒸気発生器、２５：蒸気加熱器、２６：蒸気パイプヒータ、２６ａ：バイパスライン、２６ｂ：流量調整弁、２７：ファン、２８：ブロア、２９：風量調整弁、３０、３１：蒸気噴出ノズル、３２：ブロア、３３、３４：流量調整弁、３５：ホッパー、３６：ロータリバルブ、３７：投入口、３８：水受け、４０：バイパスライン、４１：バルブ（弁）、４５：コンベア、４８：食品ゴミの乾燥装置、４９：第１の乾燥室、５０：第２の乾燥室、５１：第３の乾燥室、５２：過熱蒸気供給源、５３：集塵機、５４：スチームヒータ、５５：コンデンサ、５６：原料投入口、５７：スクリューコンベア、５８：排気口、６０：スクリューコンベア、６１：クーリングタワー、６２：貯水槽、６３：回転軸、６４：ドラム、６５：掻板、６６：ネットドラム、６７：ケーシング、６８、６９：軸受、７０：モータ、７１：排出口、７１ａ：軟水装置、７２：過熱蒸気発生器、７３：薬剤注入装置

Claims

家庭又は企業から排出される食品ゴミの乾燥方法であって、
前記食品ゴミを高温蒸気で乾燥する第１工程と、前記第１工程で乾燥した食品ゴミを、高温蒸気を熱源とする熱風で乾燥する第２工程と、前記第２工程で乾燥した食品ゴミを１０５℃以上５００℃以下の過熱蒸気で乾燥する第３工程とを有し、前記第３工程で使用済みの蒸気を、前記第１工程で使用する高温蒸気、及び前記第２工程で使用する熱風の熱源とすることを特徴とする食品ゴミの乾燥方法。
搬送手段によって食品ゴミをそれぞれ通過させる第１〜第３の乾燥室を有する家庭又は企業から排出される食品ゴミの乾燥装置であって、
１０５℃以上５００℃以下の高温過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給源と、
前記第３の乾燥室にあって、前記過熱蒸気供給源からの高温過熱蒸気を噴出して該第３の乾燥室内にある前記食品ゴミに吹き付ける過熱蒸気噴出ノズルと、
前記第２の乾燥室にあって、前記第３の乾燥室から排出される高温蒸気を熱源として空気を加熱するヒータによって加熱された熱風を該第２の乾燥室内にある前記食品ゴミに吹き付ける送風手段と、
前記第１の乾燥室内にあって、前記第３の乾燥室から排出される高温蒸気を該第１の乾燥室内の前記食品ゴミに吹き付ける蒸気噴出ノズルを有することを特徴とする食品ゴミの乾燥装置。
請求項２記載の食品ゴミの乾燥装置において、前記第３の乾燥室にある前記過熱蒸気噴出ノズルは、前記搬送手段によって徐々に搬送される食品ゴミに対して上下から過熱蒸気を吹き付けることを特徴とする食品ゴミの乾燥装置。
請求項２及び３のいずれか１項に記載の食品ゴミの乾燥装置において、前記第１の乾燥室にある前記蒸気噴出ノズルは、前記搬送手段に載った食品ゴミに対して上下から高温蒸気を吹き付けることを特徴とする食品ゴミの乾燥装置。
請求項２〜４のいずれか１項に記載の食品ゴミの乾燥装置において、前記搬送手段は、前記第１〜第３の乾燥室内の少なくとも２つを挿通していることを特徴とする食品ゴミの乾燥装置。