【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発酵菌のヒートショックを利用して、コーヒー豆搾り滓を迅速に発酵処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、以前、廃鶏、魚、畜糞をはじめとする動物性廃棄物や、野菜屑、生ゴミ、搾り滓、例えば、漢方薬、ビール、酒等を搾った滓や、食品、薬品、製紙工場等から発生する有機廃棄物の汚泥、
あるいは刈芝、落ち葉をはじめとする植物性廃棄物などの有機廃棄物を発酵処理槽内において発酵させた後、乾燥させて肥料や飼料又は土壌改良剤などを製造する過程において、発酵処理に先立って所定時間のムロ化処理を行うことにより、迅速で、しかも周辺環境（特に臭気）
を害さずに発酵処理の出来る方法を開発し、これを特許出願した（特開昭３−２６５５８８号など参照）。

【０００３】また一方、刈芝や落ち葉などのように、リグニンやセルロースなどの繊維質を多分に含んだ植物性廃棄物については、発酵処理物を得る場合、発酵処理物を充分に完熟させる必要があるために、上記の先願方法を実施しても長期間の自然堆積養生期間が必要とされていたところ、発酵処理終了後に、温度及び水分を所定に保持しつつ切り返しを適度に行う堆積養生処理を行わせることで、必要期間を短縮化させることに成功し、この発酵処理方法及び発酵処理装置も同様に特許出願した（特開平４−８３７８６号公報参照）。

【０００４】ところが、植物性廃棄物の中でも、特にコーヒー豆搾り滓から発酵処理物を得る場合には、発酵処理後の堆積養生処理中にキノコ状の雑物が異常発生するという他に見られない現象が生じ、これが特にやっかいなため、充分に完熟した発酵処理物に至らず、途中で腐敗して悪臭が発生するという欠点があった。 そこで、本発明者らは、発酵処理後の堆積養生処理中にキノコ状の雑物が発生しない方法を種々の試験を繰り返し行った結果、有効な発酵処理方法を知得して、特願平４−２１９
０８２号として提案したが、本発明は、この先願発明を活かしながら、更に迅速に発酵処理の行えるコーヒー豆搾り滓の発酵処理処理方法を提案するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は、コーヒー豆搾り滓を発酵処理させたときに、キノコなどの雑物を発生させることなく、完熟度の高い発酵処理物を、先に出願した発酵処理方法よりも一層迅速に処理できる発酵処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために提案される本発明方法は、一次発酵菌、二次発酵菌の発酵処理時に、発酵菌に極限の刺激を与えて、その活動を増進するため、ヒートショックを与える方法を採用したものである。 すなわち、請求項１記載の本発明のコーヒー豆搾り滓の発酵処理方法では、水分調整されたコーヒー豆搾り滓を混合撹拌しながら、加熱を行う初期加熱工程と、初期加熱後、冷却してから、発酵槽内の混合処理物に所定重量比率の一次発酵菌を、発酵促進用副資材とともに加えて一次発酵菌を最適温度以上に加熱してヒートショックを与えながら、混合撹拌し、その後、混合撹拌及び加熱を停止した後、外気より遮断して所定時間のムロ化処理を行うムロ化処理工程と、その後、上記混合処理物を撹拌させ、水分率調整をしながら、ヒートショックを与えて所定時間発酵処理を行い中間発酵処理物を得る一次発酵処理工程と、上記中間発酵処理物を二次発酵菌を加熱して、ヒートショックを与えながら、キノコなどの雑物発生の抑止効果のある二次発酵菌を所定重量比率で加えて混合撹拌し、最後に発酵槽から堆積養生槽へと移送して堆積養生を行って発酵処理物を得る二次発酵処理工程とを組み合わせて構成されている。

【０００７】請求項２において提案された本発明のコーヒー豆搾り滓の発酵処理方法では、請求項１において得られた中間発酵処理物、又は本発明方法によって最終的に得られた発酵処理物を、発酵促進用副資材として利用することによって、より迅速で質の高い発酵処理物を得ることを特徴としている。 また、請求項３において提案される本発明のコーヒー豆搾り滓の発酵処理方法は、水分調整を行ったコーヒー豆搾り滓に、発酵促進用の副資材と、一次発酵菌と、キノコなどの雑物発生抑止効果のある二次発酵菌をいっしょに発酵槽に投入して混合撹拌しつつ、一次発酵菌を加熱してヒートショックを与えて、発酵菌を増殖させる発酵前処理工程と、混合撹拌及び加熱を停止し、所定時間のムロ化処理を行うムロ化処理工程と、上記混合処理物を撹拌させ、必要に応じて水分を補給し水分率調整をしながら、一次発酵菌にヒートショックを与えて所定時間発酵させる一次発酵処理工程と、次に二次発酵菌を加熱し、ヒートショックを与えながら撹拌した後、発酵槽から堆積養生槽へと移送し、堆積養生を行って発酵処理物を得る二次発酵処理工程とを組み合わせて構成されている。

【０００８】

【作用】本発明方法（請求項１）では、発酵前処理においては、コーヒー豆搾り滓をコガさないように水分調整をしながら、加熱することによって、コーヒ豆搾り滓の外殻を柔軟化させ、これによって後の発酵処理工程時において投入される一次発酵菌の豆殻からの浸透を容易にしている。

【０００９】また熱を加えることによって、コーヒー豆搾り滓の発酵を阻害する油脂を熱分解させるとともに、
コーヒー豆搾り滓を空気中に曝したときに混入した雑菌を死滅させている。 続くムロ化処理工程では、初期加熱したコーヒー豆搾り滓を、一次発酵菌の最も活動し易い温度まで冷却してから、リグニン分解菌、油脂分解菌、
蛋白質分解菌などの一次発酵菌を投入する、そして、その後、一次発酵菌の発酵最適温度よりも高い温度に加熱してヒートショックを与えながら混合撹拌し、ついで混合撹拌と保温のための加熱を所定時間停止させ、この間、混合処理物を外気と遮断した状態に曝す。 この結果、混合処理物は発酵最適温度に保持され、発酵作用によって発生した二酸化炭素の充満雰囲気中に曝される。
したがって、このようなムロ化処理においては、一次発酵菌にはガスショック（一次発酵菌の活動に必要な酸素を希薄にして、生命危機の状態に追い込む）が与えられるので、最適温度条件下における活動に比べて、自らの生命維持のため増殖活動が一層刺激されて、発酵菌の数を急激に増殖させる。

【００１０】このようにして、ムロ化処理によって、一次発酵菌にガスショックが加えられ、一次発酵菌を増殖させた後は、発酵処理工程に入る。 すなわち、混合処理物を攪拌させ、水分調整のために水を補給しながら、発酵最適温度より高い温度に保持してヒートショックを与えて、発酵を継続し中間発酵処理物を得る。

【００１１】このようなムロ化処理工程及び一次発酵処理工程を行なって得られた中間発酵処理物に、二次発酵菌を加え、更にヒートショックを加えると、二次発酵菌の活動は、通常の最適温度条件下の発酵に比べて一層刺激され、中間発酵処理物中の雑菌類（特に糸状菌の中でキノコなどを発生させる悪性の菌）その他の雑物、例えば、キノコ、カビ、害虫等を発生させることなく、迅速に完熟させることができ、その結果、得られた発酵処理物は高品質の肥料や飼料又は土壌改良剤などとして利用できる。

【００１２】請求項２に記載した本発明方法では、本発明方法の実施途中で得られた中間発酵処理物、又は本発明方法によって最終的に得られた発酵処理物を、発酵促進剤として還元利用している。 このような発酵処理物の中には、発酵で得られたアミノ酸など、一次発酵菌が利用し易い栄養素が多分に含まれているために、発酵処理を一層促進化でき処理時間を短縮できる。

【００１３】また、請求項３に記載した本発明方法では、コーヒー豆搾り滓と水と副資材とを混合した混合処理物に、当初から一次発酵菌と二次発酵菌とを投入し、
混合撹拌したうえで、ムロ化処理工程、一次発酵処理工程、二次発酵処理工程を行うようになっているので、一次発酵菌や二次発酵菌の死滅を防ぐうえで、初期加熱による滅菌処理を省くようにしてある。 そのため、一層の時間短縮化及び作業の簡略化が図れる。 また、一次、二次発酵菌のいずれもヒートショックを与えて発酵処理させるので、一次、二次発酵菌は最適温度条件下における活動に比べて、自らの生命維持のため活発な活動を行い発酵が迅速に進行する。

【００１４】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 図１は、本発明方法の処理手順を示した流れ図である。 最初の初期加熱工程では、処理すべきコーヒー豆搾り滓を発酵槽に投入し、コゲ付がないように、水を繰返し補給し混合攪拌しながら、９５℃程度になるまで加熱をする。 この初期加熱では、コーヒー豆搾り滓の外殻には熱と水を加えられるために膨張し、外殻が柔軟化する。 そのため、一次発酵菌の浸透性が高められるとともに、発酵作用を阻害するコーヒー豆搾り滓に含まれた油脂も熱分解される。 なお、コーヒー豆搾り滓中に含まれる繊維質やリグニンなどの成分は、通常はこの段階では分解できず、後の発酵処理で発酵させる。

【００１５】水分調整のため補給する水としては、塩素分などを含んだものは望ましくなく、浄水が良い。 したがって、水道水、工業用水その他の水を使用する場合には、活性炭やバクハン石などを充填した浄水器を通して、脱塩素処理を施すことが望まれる。 このようにして発酵前処理工程が終了した後は、発酵槽内へ大量の空気を送給することによって、リグニン分解菌、油脂分解菌、蛋白質分解菌などの一次発酵菌が死滅しない温度（好ましくは４５℃以下）にまで冷却し、この冷却した混合処理物に対して所定重量比率（０．２重量％程度）
の一次発酵菌を投入する。 ついで、一次発酵菌に対して最適温度よりも高いヒートショックを与える程度の温度（４２〜６５℃程度）まで所定時間加熱保持しながら混合撹拌を行った後、ムロ化処理を行う。 この加熱時間は一次発酵菌に充分なヒートショックを与えられる程度でよい。

【００１６】このムロ化処理では、一次発酵菌の混入された混合処理物の混合撹拌と、保温のための加熱とを共に停止させ、所定時間（例えば、２時間程度）は外気を遮断させた静置状態に放置する。 この結果、混合処理物は一次発酵菌の発酵に伴って発生する二酸化炭素によって充満された密閉された雰囲気中に曝されることになり、一次発酵菌は酸素の希薄な環境下に置かれるため、
ガスショックが与えられ、その増殖作用が刺激されることになる。 このとき、必要に応じて外部から二酸化炭素を供給してもよいが、ムロ化処理を必要以上に続けると、折角増殖した好気性発酵菌が減少しまた嫌気性発酵菌が再び増殖しすぎるおそれがあるので、所定時間内にとどめることが望ましい。

【００１７】ついで、一次発酵処理工程に入る。 ここでは、発酵槽内の混合処理物を、再び一次発酵菌の発酵最適温度よりも高い温度（４２〜６５℃程度）に保持して、ヒートショックを与えで加熱保持し、水分率調整のための水を補給しながらゆっくりと混合撹拌する。 この処理は、混合処理物全体にわたり一次発酵が充分に進行するまで継続して行われる。 一次発酵の終了時点は、定時的に混合処理物のサンプリングを行って有姿状態を五感で観察したり、ｐＨ測定をしたり、発酵槽内に充満する二酸化炭素ガス濃度を測定したりすることで判断できるので、一時発酵の終了点になれば、一次発酵処理を停止し、中間発酵処理物を得る。

【００１８】このようにして、中間発酵処理物が得られた後は、この中間発酵処理物を、更にキノコなどの雑物発生抑止効果のある二次発酵菌を投入し、二次発酵菌の最適温度よりも高い温度で加熱保持してヒートショック（例えば、４２〜６５℃前後）を与える。 そして、混合処理物を発酵槽から堆積養生槽へと移送した後、この堆積養生槽内において堆積養生処理を行う。 ここに、堆積養生処理では、二次発酵菌が混入された中間発酵処理物を所定高さ（例えば、１〜２．５ｍ程度）に堆積化して放置するが、二次発酵菌中、好気性発酵菌の活動を活発化させて内部温度を上昇させたり、又は反対に上昇しすぎた発酵熱を冷却したりするために、所定期間ごとの切り返しと空気の送給を行い、更に水分率調整のため散水をしながら二次発酵による完熟を待つ。

【００１９】二次発酵の完熟度は、有姿状態を五感で観察する他、ｐＨ値、嵩比重、水分の測定や、成分分析、
養生期間などを総合的に評価して判断する。 本発明者らが行った実験では、だいたい２箇月を要せずに二次発酵は完熟に至った。 このようにして最終的に得られた発酵処理物は、蛋白質、脂質、糖質、繊維が豊富に含まれており、そのまま粘着質土壌改良剤や、肥料、飼料として使用することも可能となる。

【００２０】次に、本発明方法に基づいて行った実施例を挙げるが、これに先立ち、まずそれらの実施に用いた発酵処理システムを、その概略構成図を示した図２と、
要部拡大図を示した図３及び図４とに基づきながら説明する。 図２において、１はシャベルローダー２などによって切出し槽３へ運び込まれたコーヒー豆搾り滓であり、４は内部に発酵槽４ａを備える発酵処理装置である。 この発酵槽４ａには切出し槽３からベルトコンベヤ５により所定量のコーヒー豆搾り滓１が送り込まれる。
図示は省略するが、副資材についても同様に、専用の切出し槽からベルトコンベヤなどを介して発酵槽４ａへと送り込まれる。 ６は堆積養生槽であり、その槽内部がストックの可能な複数槽に区画されており、この区画数が２箇月分程度のストックのできる数となっている。 また各槽の内部底部には、エアレーションを行わせるため、
ブロアなどの送風機７に接続された空気噴射ノズル８が配設されており、その配管部には風圧調整用の開度調節弁及び風圧測定用のマノメータ（いずれも図示略）などが設けられている。 発酵槽４ａから堆積養生槽６へ混合処理物を供給するベルトコンベヤ９は、堆積養生槽６の各区画槽に対して個別に混合処理物の供給が行えるようにコンベヤ端をそれぞれの槽に合わせて首振り又は進退させる構成とされている（不図示）。 堆積養生槽６によって堆積養生処理が終了した発酵処理物は、篩（不図示）を備えた選別装置１０を通して製品貯留槽１１へと送られる。

【００２１】図３は、発酵処理装置４を示す斜視図であり、この発酵処理装置４は、上部に材料投入用ホッパー１５を備えた容量３０００リットルの発酵槽４ａと、その側方の機械室１６とを一体化して構成されており、発酵槽４ａは金属板製であって槽底部が断面Ｕ字状に形成され、その槽内部には回転軸１８に軸支されたパドル型の撹拌羽根１７が収納されている。 発酵槽４ａと機械室１６との間の仕切り壁２４には、ブロワ（不図示）に接続される空気吹出口２１が設けられており、この空気吹出口２１の対角位置となる発酵槽４ａの外壁には排気口２２が設けられている。 ２３は混合処理物の温度を測定する温度センサである。

【００２２】図４に示すように、発酵槽４ａにコーヒー豆搾り滓や副資材の混合処理物Ａを投入した場合には、
撹拌羽根１７の回転領域より上方に余剰空間１９が形成されることとなり、この余剰空間１９がムロ化処理に必要なムロ化室を構成している。 発酵槽４ａの底部局面と撹拌羽根１７の先端部との間には１０〜１５ｍｍ程度の隙間を形成している。 発酵槽４ａの外周にはパネルヒータ２０が設けられている。 （第１実施例） （１）初期加熱工程 発酵槽４ａ内へ、コーヒー豆搾り滓４，０００リットルを投入し、撹拌しながら水分を補給しつつ、パネルヒーター２０を稼働させ、９５℃にして約１時間の初期加熱を行った。 （２）ムロ化処理工程 初期加熱後、空気吹出口２１から発酵槽４ａ内へ大量の空気を３時間にわたって導入させて混合処理物を一旦４
５℃まで冷却し、ついで混合処理物（計２，０００Ｋ
ｇ）に対して、リグニン分解菌、油脂分解菌、蛋白質分解菌を適宜混ぜ合わせた一次発酵菌４．０Ｋｇ（混合処理物の約０．２重量％相当）を投入し、混合処理物の温度が４２℃〜６５℃に保たれ、ヒートショックを与える程度までパネルヒーター２０を制御しながら、暫時撹拌させた。 その後、撹拌及び保温のための加熱を停止させると共に、空気吹出口２１及び排気口２２を密閉して、
ムロ化処理を２時間行った（停止工程）。 （３）一次発酵処理工程 一次発酵菌の最適温度より高い温度（４２℃〜６５℃）
でヒートショックを与えるように、再びパネルヒーター２０を制御しながら、混合処理物が撹拌羽根１７で１〜
３ｒｐｍ程度のゆっくりした速度で回転させ、一次発酵菌を発酵させた。 発酵時には、水分率が６５〜５５重量％に保持されるよう留意し、必要に応じて脱塩素処理した水を補給した。 発酵の終了は、発酵槽４ａ（ムロ化室）での二酸化炭素ガス濃度が発酵ピーク時（７，００
０ｐｐｍあった）を過ぎた後に１，０００ｐｐｍ程度まで低下する時点をもって判断した。 （４）二次発酵処理工程 一次発酵処理工程を終了して得られた中間発酵処理物に、二次発酵菌を加え、最適温度より高い温度でヒートショックを与えながら所定時間（例えば、８時間程度）
混合撹拌を行った。 ここに、二次発酵菌としては、土壌菌の一種である放腺菌を所定量投入し、混合撹拌した。
そして、その後、発酵処理物を発酵槽４ａから堆積養生槽６へと移送し、約１ｍ〜２．５ｍの高さに堆積化し、
この状態で放置して中間発酵処理物を完熟させた。 すなわち、中間発酵処理物の内部温度を５０〜６０℃に保つため、７日に１回ごとの切り返しと同時に、１回あたり３０分〜１時間をかけた空気噴射ノズル８からのエアレーションとを行った。 また、水分率を所定値に保持するために、切り返しのたびに、中間発酵処理物の上方から脱塩素処理した水を散水した。 かくすれば、約２箇月足らずで、堆積養生処理が終了に至ったので、発酵処理物を選別装置１０を介して製品貯留槽１１へと送り出した。 この結果得られた発酵処理物は、黒褐色で細粒化した腐植と化しており、多孔性構造をベースとして蛋白質、脂質、糖質、繊維が豊富に含まれているので、そのまま高品質の粘着質土壌改良剤や肥料、飼料として使用するが出来た。 （第２実施例）第１実施例の実施途中、一次発酵処理工程後に得られた中間発酵処理物や、第１実施例の終了後に得られた発酵処理物を、発酵促進用の副資材として混合使用し、他は第１実施例と全く同様とした。 これにより、一次発酵処理工程に必要な発酵菌の添加量を著しく節減できた（たとえば、１／２〜１／３程度）。 （第３実施例）図５に示すように、発酵前処理工程において、水分調整されたコーヒー豆搾り滓及び副資材とともに、一次発酵菌及び二次発酵菌を同時に投入して混合撹拌し、この混合処理物を、一次発酵菌、二次発酵菌の最適温度より高い温度で加熱してヒートショックを与えた。 このとき、一次発酵菌や二次発酵菌の死滅を防止するため、初期加熱は行わなかったが、その他は、第１実施例と同様にした。 得られた発酵処理物は、第１実施例と同様の効果を奏するものであった。

【００２３】

【発明の効果】請求項１において提案された本発明方法によれば、ヒートショックを利用することによって、発酵菌を生命危機の臨界状態に追いやる程度の刺激を与えているので、自己保存機能が有効に働き、コーヒー豆搾り滓を迅速に発酵処理できる。 このため、キノコなどの雑物を発生させることなく、完熟度の高い発酵処理物を得ることができる。

【００２４】また、請求項２において提案された本発明方法によれば、請求項１に記載された一次発酵処理工程時に必要な一次発酵菌の添加量を節減できるので経済的である。 更に、請求項３において提案された本発明方法によれば、ヒートショックを利用することによって、一次、二次発酵菌を生命危機の臨界状態に追いやる程度の刺激を与えているため、発酵処理が促進される他に、初期加熱を省いているため、請求項１に記載された発酵前処理工程を更に簡略化し、迅速化処理でき、発酵処理物を得るまでの延べ期間も一層短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法における工程手順を示した流れ図である。

【図２】本発明方法の実施に用いた発酵処理システムの概略構成図である。

【図３】図２中の発酵処理装置を拡大して示した斜視図である。

【図４】発酵処理槽の断面形状を更に拡大して示した側断面図である。

【図５】請求項３に記載した本発明方法の工程手順を示した流れ図である。

【符号の説明】 １・・・コーヒー豆搾り滓 ４・・・発酵処理装置 ４ａ・・・発酵槽 ６・・・堆積養生槽

フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ａ２３Ｋ 1/00 １０１ 9123−2Ｂ １０３ 9123−2Ｂ Ｃ０９Ｋ 101:00 (72)発明者 小永光 三朗 羽曳野市高鷲３−５−39 (72)発明者 山田 潤 富田林市木戸町579−１ リメインズＫハ イツ202号 (72)発明者 倉田 志郎 宝塚市中山五月台７−２−121 (72)発明者 堀 隆久 宝塚市末広町２−21 (72)発明者 汲川 雅一 大阪市住吉区長居東３−13−25