ソフト水熱プロセスによる廃きのこ培地再生処理方法と新しいバイオマス活用方法
【課題】廃きのこ培地から有害物質の分解、抽出除去、滅菌、きのこ生育阻害物質の不活化、及び、適宜乾燥させ、廃きのこ培地を新たな菌床として再生する方法を提供すること。
【解決手段】
廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中の有害物質及び／又はきのこ生育阻害物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
【解決手段】
廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中の有害物質及び／又はきのこ生育阻害物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフト水熱プロセスを利用する廃きのこ培地再生処理方法と新しいバイオマス活用方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木材腐朽性食用きのこの人工栽培は、きのこの種類・生産量ともに年々増加の傾向にある。そこで、きのこを収穫後の培地(廃菌床)は、堆肥にする等の再利用方法が広く知られているが、その方法は、事業者が異なる場合や、必要とする時期の違いがあるなどの問題があり再利用が進んでいないのが実態である。また、きのこの生産量拡大により現状の再利用だけでは飽和状態となってきており、燃料化等の取り組みも進められている。
【０００３】
一方、きのこ経営においては、販売価格の低迷、燃料、資材の高騰により、厳しさが増している。そのため、培地資材コスト低減と、使用済み培地の有効利用を目的に、このような膨大な量の排出される廃きのこ培地の有効利用は、これまでに、燃料化、家畜の敷き料、家畜の飼料、培地としての再利用、およびコンポスト化等種々の実験及び実用化が試みられてきた（特許文献１〜３）。
【０００４】
しかしながら、その物質的特性（物理的、化学的、生物学的）とその量の多さ故にコンポスト化以外は困難だと考えられてきた。また、コンポスト化による廃きのこ培地由来の堆肥の消費量も廃きのこ培地の廃棄量を到底上回るものではなく、ほとんどが廃棄処理されている。一番望ましい培地としての再利用については、いろいろの試みが行われてきたが、廃きのこ培地に含まれているきのこ子実体阻害酵素（あるいは阻害物質）により収穫量が新規培地より著しく低下し、実用化することはなかった。
【０００５】
一方、本発明者らによる、実験動物の床敷をモデル物質とした200℃以下の非常にマイルドな水熱プロセス（以下、「ソフト水熱プロセス」と記す。）の研究では、含水値が高く、腐敗性化合物を多量に含んだ木質性バイオマスを有効に乾燥させ、腐敗性化合物を分解、抽出除去し、再生利用することが可能であることを実証し、そのメカニズムを明らかにした（特許文献４及び５）。また、耐熱性タンパク質であるRNaseを温度、圧力、および蒸気飽和度†を変化させることにより多彩な反応系を制御できる水熱プロセスで、130℃以下のソフト水熱プロセスにより、RNaseの不活化ができる可能性を示唆し、そのメカニズムを解明した（非特許文献１）。
†蒸気飽和度: Steam saturation ratio (%)は次式による。
Steam saturation ratio (%) = {Steam density (kg/m3) / Saturated steam density (kg/m3)} × 100
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１０７２５３号明細書
【特許文献２】特開２００８−５４５１０号公報
【特許文献３】特開平９−５１９３９号公報
【特許文献４】特許第４２７２０２２号明細書
【特許文献５】特開２００４−２９８１１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】宮本徹 他、「ソフト水熱プロセスによるRNaseの不活化と新しい滅菌法の開発に関する研究」、医療機器学 第７８巻、第４号、第２９９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、きのこを収穫後の培地、即ち、「廃きのこ培地」から有害物質の分解、抽出除去、滅菌、きのこ生育阻害物質の不活化、及び、適宜乾燥させ、廃きのこ培地を新たな菌床として再生する「廃棄物ゼロの循環型きのこ栽培システム」の構築等を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明らは、ソフト水熱プロセスにおいて、温度、圧力、及び、蒸気飽和度を変化させることにより、水の化学反応を制御することによって、上記の課題を解決し、廃きのこ培地を菌床として再生することが可能であることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明の主な各態様は以下の通りである。
１．廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
２．加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である、請求項１記載の方法。
３．加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質である、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である、態様２記載の方法。
４．有害物質が有機化合物である、態様２または３記載の方法。
５．乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれていた水分及び飽和水蒸気が凝縮して得られた水分が除去されることによって廃きのこ培地が乾燥する、態様１〜４のいずれか一項に記載の方法。
６．イオン積・誘電率が低下したことによって有機物との親和性が高くなった乾燥水蒸気によって廃きのこ培地中の化合物が抽出除去される、態様１〜５のいずれか一項に記載の方法。
７．飽和水蒸気の温度が100〜200℃である、態様１〜６のいずれか一項に記載の方法。
８．外部からの加熱を100〜200℃で行なう、態様１〜７のいずれか一項に記載の方法。
９．処理時間が10〜120分間である、態様１〜９のいずれか一項に記載の方法
１０．態様１〜９のいずれか一項に記載の方法で得られる再生廃きのこ培地を含むきのこ培地。
１１．態様１０記載のきのこ培地を使用することを特徴とする、きのこ栽培方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によって、廃きのこ培地から、従来のオートクレーブによる滅菌条件（121℃、0.2 MPa、20分）では処理できなかった、きのこ生育阻害物質及び有害物質の分解、抽出除去、滅菌、きのこ生育阻害物質の不活化等が可能となった。更に、こうして再生処理して改質された廃きのこ培地を乾燥させることによって、新たな菌床として使用することが出来る再生廃きのこ培地を提供することが出来た。
【００１２】
きのこ培地の要求品質には、下記の４点がある。
1.阻害物質を含まないこと。
2.通気性に優れること。
3.充分な栄養を保有すること。
4.保水性に富むこと。
【００１３】
従って、本発明方法によって得られる再生廃きのこ培地は、通常の栄養添加物（米糠、フスマ大豆粕等）と水を添加することにより、新規な培地と同様にきのこの栽培に再利用することができる。その結果、「廃棄物ゼロの循環型きのこ栽培システム」を構築することが可能となる。実際に、こうして得られた再生廃きのこ培地きのこを使用してキノコきのこを栽培した結果、通常の新規な培地を使用した場合と比較して同等又はそれ以上の収量を上げることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の再生処理方法を実施することが出来る装置の全体構成図である。
【図２】本発明の再生処理方法で得られた再生廃きのこ培地を用いたきのこの栽培実験による収量（バイー）及び収率（折れ線）を示す。
【図３】因みに、従来のオートクレーブ処理した培地を用いたきのこの栽培実験（比較実施例）に依る収量及び収率を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法に係るものである。尚、本発明において、きのこの種類に特に制限はない。好ましくは、加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である。
【００１６】
本明細書において、「きのこ生育阻害物質」とは、きのこ栽培に際して、その生育に対して何らかの阻害作用を有する物質全般を意味し、例えば、きのこ栽培の結果、培地中に蓄積されたRNase及びアミン分解酵素等の酵素、チアミン分解性耐熱因子を含むタンパク質、その他の各種の生体由来の高分子類、及び、テルペン類、フェノール類等の植物由来成分などを代表例として挙げることができる。例えば、加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質であり、及び／又は、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である。因みに、本発明方法において、加水分解及び／又は抽出除去されるきのこ生育阻害物質の種類及び量等は、本発明方法の加水分解及び／又は抽出除去時の各処理条件等に応じて変化する。因みに、廃きのこ培地に含まれる全てのきのこ生育阻害物質が加水分解される必要はない。
【００１７】
本明細書において、「有害物質」とは、きのこ又はきのこ子実体の生育に対して何らかの有害な作用を有する物質全般を意味し、例えば、きのこ培地に含まれる各種の添加物（コヌカ、フスマ、粉ビート、及び、キノコライム等）の変質腐敗成分、並びに、栽培時の腐敗成分等の各種の有機化合物を挙げることができる。
【００１８】
尚、上記の「きのこ生育阻害物質」及び「有害物質」は夫々まったく独立した別個の概念ではなく、それらの両方の範疇に属する物質もあり得る。
【００１９】
本発明方法で連続的に供給される飽和水蒸気の温度及び圧力、並びに処理時間は、処理対象である廃きのこ培地の性質・種類及び栽培したきのこの種類等によって適宜選択することができる。例えば、使用期間が短かった廃きのこ培地の場合には、含まれるきのこ生育阻害物質及び有害物質の量も比較的少ないと考えられるので、よりマイルドな条件でも再生処理することができる。例えば、飽和水蒸気の温度は100〜200℃、好ましくは、120〜150℃、及び、圧力は0.1MPa〜各温度における飽和水蒸気圧、例えば、0.20〜0.50 MPaと設定することが出来る。又、処理時間は、例えば、10〜120分間、好ましくは、30〜90分間である。
【００２０】
更に、外部からの加熱は、再生処理方法を実施する圧力容器（再生処理器）の外部に、ヒータ等の当業者に公知の適当な装置によって、適当な加熱温度範囲、例えば、100〜200℃で行なうことが出来る。
【００２１】
本発明の特徴は、反応媒体として使用する水の蒸気飽和度を制御することにより、廃きのこ培地に含まれるきのこ生育阻害物質（酵素）の不活化、並びに、各種有害物質の分解、抽出、及び除去等の化学反応、並びに、廃きのこ培地の乾燥を推進できることである。被処理物（廃きのこ培地）の反応は、比較的小さな温度変化でも大幅に蒸気飽和度が変化することを利用して温度と圧力の制御をすることより圧力容器内で水蒸気の蒸気飽和度を変化させて、飽和水蒸気及び乾燥水蒸気の特性を利用することにある。
【００２２】
更に、本発明方法は、反応媒体（水蒸気）が連続的に供給される流通式である。その利点は、被処理物の化学反応が非平衡系となり、バッチ式の平衡系と比べ反応速度が速く、処理時間は短縮され、上記の各種の化学反応及び乾燥が一工程で並行して進行することにある。その結果、反応の効率化と装置構造の簡素が可能となる。
【００２３】
これに対して、既存のオートクレーブのように密閉式（バッチ式）では被処理物を乾燥することはできない。その結果、既存のオートクレーブでは、真空工程（減圧工程）等を滅菌工程の後に設けて被処理物を乾燥させている。
【００２４】
尚、本発明方法の機構は凡そ以下のようなものであると考えられるが、本発明の技術的範囲はこれに一切拘束されるものではない。
【００２５】
即ち、まず、含水率の高い被処理物（廃きのこ培地）に飽和水蒸気が接触したと同時に飽和水蒸気は凝縮し液相となる。その際に凝縮熱により被処理物の温度は流通式で次々と送られてくる飽和水蒸気の温度まで上昇し、こうして得られるイオン積・誘電率が低い高温高圧水から成る液相において、加水分解反応が進行し、きのこ生育阻害物質が不活化される。また、同時に外部から与えられる熱によって供給された飽和水蒸気の温度が上昇し、蒸気飽和度は100％以下に低下して乾燥水蒸気が得られる。この乾燥水蒸気は２つの作用を有する。第一の作用としては、イオン積・誘電率が減少したことによって有機物と親和性となった乾燥水蒸気により、廃きのこ培地中の腐敗成分等の有害物質が抽出除去されます。第二の作用としては、乾燥水蒸気による乾燥作用で、凝縮水および被処理物含水が乾燥される。これらの作用は、非平衡の流通系でより効果的に作用する。
【００２６】
本発明方法は、当業者に公知の適当な処理システム・処理装置を用いて実施することが出来る。例えば、特許文献４〜６に記載された各種の処理装置を利用することが可能である。
【００２７】
具体的には、少なくとも以下の１）〜３）の部位を備えてなる、処理装置が挙げられる。図１はこの処理装置の配管系を示す全体構成図である。
１）被処理物（廃きのこ培地）の処理部。
２）前記処理部に供給する水蒸気を発生するスチーム発生部。
３）前記処理部の内部温度を制御して、所定の水蒸気条件を制御しうるヒータ制御部。
【００２８】
上記１）において、「被処理物の処理部」とは、被処理物が設置される部位をいう。具体的には、例えば図１の２「処理装置」に該当する。
【００２９】
上記２）において、スチーム発生部は、本発明の飽和水蒸気状態を発生させる部位であり、例えば図１の５「スチーム発生装置」に該当する。
上記３）において、ヒータ制御部は、上記説明の如く被処理物の処理部の内部温度を制御して、所定の水蒸気条件を制御して乾燥水蒸気を発生させる部位であり、例えば図１の２６「ヒータ」および２７「温度調節器」に該当する。
【００３０】
上記の装置は、さらに以下のＡ）およびＢ）の部位を備えることが好適である。
Ａ）前記処理部の内部圧力を制御して、所定の飽和水蒸気条件を制御しうるコントロール弁；
Ｂ）飽和水蒸気を導く過程および／または発生した凝縮水を排除するためのスチームトラップ部。
【００３１】
以上を図１を参照して説明すると、処理システム１は処理装置２とスチーム発生装置５を有しており、これらの間には水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８が配置されている。処理装置２は、装置架台２１の上に横置き状態で設置された圧力容器からなる再生処理器（蒸煮器）２２を有し、この再生処理器２２の一端に水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８が連通している。
【００３２】
再生処理器２２の他端にはクラッチ式の開閉蓋２２ａが取り付けられており、再生処理器２２の内部２２ｂは開閉蓋２２ａを閉じると気密状態に保持される。再生処理器２２の内部２２ｂには円筒状の被処理物設置部２３が同軸状態に配置されており、被処理物設置部２３に実験器具等の被処理物を搭載可能である。
開閉蓋２２ａを開けると、被処理物設置部２３をスライドレール２４に沿って再生処理器２２から引き出すことが可能となっている。また、再生処理器２２の内部２２ｂにはその中心を軸線方向にスチーム吹き出し管２５が延びており、このスチーム吹き出し管２５の端が水蒸気供給管７に接続されている。
【００３３】
再生処理器２２の圧力容器における円筒状胴部の外周を取り巻く状態にヒータ２６が取り付けられており、ヒータ２６の駆動は温度調節器２７によって制御される。温度調節器２７は被処理物設置部２３に搭載された被処理物の温度を検出するための温度センサ２８による検出結果に基づき、ヒータ２６を駆動して、再生処理器２２の内部温度を所定の値に保持する。
【００３４】
また、再生処理器２２には、その内部２２ｂから排出ガスを外部に放出するための排気管２９が接続されており、この排気管２９には再生処理器２２の側から、フィルタ３０、圧力計３１、コントール弁３２、気液分離装置３３および脱臭装置３４が接続され、これらを経由して再生処理器２２の内部２２ｂを大気開放可能である。再生処理器２２の内部２２ｂの圧力は圧力計３５に表示されると共に、圧力調節器３６によって検出される。圧力調節器３６は検出された圧力に基づき、コントロール弁３２を開閉して再生処理器２２からのガス排出量を調節することにより、処理室２２の内部圧力を所定の値となるように調節する。また、再生処理器２２の内部２２ｂは安全弁３７を介して大気開放可能となっており、当該安全弁３７によって内部圧力の異常上昇が回避される。
【００３５】
本例の再生処理器２２にはドレイン管３８も接続されている。ドレイン管３８にはフィルタ３９が挿入されており、フィルタ３９の下流側の部分で二又に分岐し、一方の側がストップ弁４０およびスチームトラップ４１を介して大気開放され、他方の側がストップ弁４２を介して大気開放されている。
【００３６】
次に、スチーム発生装置５は、純水あるいはイオン交換水を貯留した水タンク５１と水ポンプ５２とスチーム発生器５３とオーバーフロー式の冷却器５４と保圧弁５５を備えており、これらが装置架台５６に搭載されている。水タンク５１内の水はフィルタ５８が挿入された循環パイプ５７ａを介して水ポンプ５２に供給され、水ポンプ５２から吐出された水は循環パイプ５７ｂを介してスチーム発生器５３に供給される。スチーム発生器５３は、循環パイプ５７ｂに連通しているコイル状の通路５７ｃを備え、この通路５７ｃを外側から電気炉５３ａによって加熱することにより、当該通路５７ｃを通過する間に水が水蒸気に変わる。電気炉５３ａは温度調節器５３ｂによって制御される。発生した水蒸気は循環パイプ５７ｄを通って冷却器５４および保圧弁５５が挿入されている循環パイプ５７ｅを介して水タンク５１に戻る。ここで、循環パイプ５７ｄにはストップ弁５９を介して水蒸気供給管７が連通している。ストップ弁５９を開くと、スチーム発生器５３で発生した飽和水蒸気が水蒸気供給管７を経由して再生処理器２２に供給され、余剰の水蒸気のみが循環パイプ５７ｄ、５７ｅを介して還流することになる。処理装置２の側に供給される飽和水蒸気の圧力は保圧弁５５によって調節される。また、循環パイプ５７ｄには圧力計６０および安全弁６１が接続されている。
【００３７】
さらに、スチーム発生装置５には窒素ガス供給管６２が取り付けられており、この窒素ガス供給管６２はマスフローメータ６３、ストップ弁６４および逆止弁６５を介して、処理装置２の側に接続された窒素ガス供給管８に接続されている。窒素ガス供給管６２の上流端６２ａは、減圧弁６６が挿入されている上流側配管６７を介して窒素ガスタンク６８に連通している。さらに、窒素ガス供給管６２の上流端６２ａは、減圧弁６９が挿入された排出側配管７０を介して、処理装置２２の側に搭載されているコントロール弁３２の上流側に連通している。
【００３８】
ここで、上記構成の処理装置２およびスチーム発生装置５の間に架け渡されている水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８は、それぞれ、ラインヒータ９、１０によって覆われており、これらを介して処理装置２の側に供給される水蒸気および窒素ガスを加熱できるようになっている。また、水蒸気供給管７には安全弁としてのストップ弁１１が接続されている。さらに、窒素ガス供給管８は、その下流側の端部が第１ストップ弁１２を介して再生処理器２２に接続されていると共に、当該第１ストップ弁１２よりも上流側の部位が第２ストップ弁１３を介して水蒸気供給管７の下流側の部位に連通している。
【００３９】
上記構成の処理システム１による被処理物の処理動作を説明する。基本的な処理動作は次の通りである。まず、再生処理器２２に、廃きのこ培地である被処理物を投入し、再生処理器２２に飽和水蒸気を連続的に供給する。凝縮熱、およびヒータ２６によって再生処理器２２の内部温度が所定の温度に到達した後は、コントロール弁３２を調節して、再生処理器２２の内部２２ｂを飽和水蒸気の雰囲気に所定時間保持する。この際に、含水率の高い被処理物（廃きのこ培地）に飽和水蒸気が接触したと同時に飽和水蒸気は凝縮し液相が形成される。同時に、ヒータ２６により再生処理器２２に内部を加熱し、飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を発生させる。
【００４０】
処理終了後に、スチーム発生装置５からの飽和水蒸気の供給を止めた後、窒素を再生処理器２２に供給してその内部の処理済被処理物を冷却しながら、再生処理器２２の内部圧力を大気圧にする。内部圧力が大気圧になったことが確認された後は、安全のためにストップ弁４２（ドレインバルブ）を開き、しかる後に再生処理器２２を開けて、処理済みの被処理物を取り出す。但し、本処理に用いる窒素は、空気と置き換えてもよく、被処理物の特性により不活性ガスとして窒素を用いる。また、不活性ガス（窒素）は、被処理物の特性を考慮して、再生処理の水蒸気密度の調整、制御にも利用する。
【００４１】
以下に、本発明の再生処理方法について、実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の理解を助けるためのものであって、本発明の技術的範囲はこれらにより限定されるものではない。従って、本発明の技術的特徴を備える限り、適当な改変・修飾等がなされた方法も本発明の技術的範囲に属する。
【実施例１】
【００４２】
［再生処理実験］
この実験は、廃きのこ培地が、木材チップ床敷き材と同様に水熱処理され、再びきのこ培地として再利用できることを確認する為に、本発明の再生処理方法を以下の手順で行った。尚、再生処理実験は各廃培地につき２回行った。
【００４３】
実験方法：
（１）実験装置：100l乾燥水蒸気処理装置 (有効容量50l, 回転機構付：図１に示す装置システムと実質的に同等の装置)東北大学大学院医学系研究科附属動物実験施設地階洗浄室
（２）実験試料：JA中野市農協より提供される廃きのこ培地(SA培地及び三幸培地)及び対照培地（ＪＡコーン）は以下の通りである。
SA培地：有限会社 信州培養センター（独自のえのき茸用培地）
三幸培地：株式会社 三幸商事（独自のえのき茸用培地）
【００４４】
１．廃きのこ培地の含水率を事前に測定して、これまでの処理実験データより処理条件を推察する。尚、含水率は135℃、20min乾燥させたビーカーに試料をいれ、110℃、5時間乾燥し前後の重量を測定して求めた。
２．実験機反応器内の６つのカゴに廃培地を詰めて、質量測定後、リアクター内に入れる。
３．下表の運転条件に従い、水熱処理実験を行う。この際、悪臭防止の為、装置から排出される気体は、脱臭装置にて無臭化する。
４．実験の際に分離される抽出液は、実験機貯留槽よりホースで回収用ポリタンク(20 l)に採取し再生きのこ培地に適宜散布する。（分離気体サンプルの採取は省く。）
５．終了後、再びカゴの質量を測定後、きのこ培地を再生廃きのこ培地サンプルとしてすべて回収する。
６．実験前後の質量差より、乾燥率を算出する。
以上の処理条件を表１にまとめた。
【００４５】
【表１】
【実施例２】
【００４６】
［きのこ栽培実験］
使用済のＳＡ培地及び三幸培地を実施例１で処理して得られた再生廃きのこ培地である「水熱ＳＡ」及び「水熱三幸」、並びにコントロールとしてＪＡコーン（コーンコブ：とうもろこしの芯を乾燥させ粉砕し、一定の粒度以下に ふるい分けしたもの、中野市農協コーンコブ標準培地）を用いてきのこ培地（表２）を調製し、えのき茸の栽培実験を以下の要領（表３）で実施した。尚、各培地には、その他に、適当量のコヌカ、フスマ、粉ビート、キノコライムを加えた。得られた収量の結果を表４に示す。又、使用した培地の一例（水熱三幸100％）の成分組成（ＪＡコーン培地中のコーンコブ5.7 kgの代わりに使用済の三幸培地から得られた再生廃きのこ培地9.5 kgを使用する例）を表５に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
表４に示された結果を図２に示す。これらから、本発明方法で得られた再生廃きのこ培地きのこを使用してキノコきのこを栽培した場合に、コントロールとして用いた通常の新規なＪＡコーンを使用した場合と比較して、同等又はそれ以上の収量及び収率が得られることが実証された。
【００５２】
［比較実施例］
因みに、新鮮なSA培地（新）及び使用済の同培地を従来のオートクレーブ処理した培地（廃）を用いて、実施例２と同様にえのき茸の栽培実験を実施した。その結果、従来のオートクレーブ処理した培地を新鮮なSA培地と混合する（試験区）ことによって、収量及び収率が対照区と比較して有意に低下することが確認された（図３）。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の特徴の一つは、反応媒体として水を使用することであり、環境に付加をもたらす一切の化学物質は使用していない。また、反応領域は約200℃以下の非常にマイルドな水熱反応であり、超臨界、または亜臨界反応装置のような特別な材料の高圧処理装置を必要とせず、汎用の材料を使用できる。更に、本発明の最大の魅力は、複雑な装置を用いないので非常に安価に高含水バイオマスを再生、あるいは有価物化できることである。
【００５４】
本発明の流通式再生処理方法で得られる再生廃きのこ培地を通常の栄養添加物（米糠、フスマ大豆粕等）及び水等と混合して得られるきのこ培地を用いて、通常の方法によって、新規な培地を用いた場合と同様にきのこの栽培をすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
以下、図１に示す各符号について、説明する。
１ 処理システム
２ 処理装置
５ スチーム発生装置
７ 水蒸気供給管
８ 窒素ガス供給管
９、１０ ラインヒータ
１２、１３ ストップ弁
２２ 再生処理器
２２ａ 開閉蓋
２２ｂ 内部
２３ 被処理物設置部
２５ スチーム吹き出し管
２６ ヒータ
２７ 温度調節器
２８ 温度センサ
２９ 排気管
３２ コントロール弁
３３ 気液分離装置
３４ 脱臭装置
３６ 圧力調節器
３８ ドレインパイプ
４０、４２ストップ弁
４１スチームトラップ部
５１ 水タンク
５２ 水ポンプ
５３ スチーム発生器
５３ａ 電気炉
５３ｂ 温度調節器
５４ 冷却器
５５ 保圧弁
５７ａ、５７ｂ、５７ｄ、５７ｅ 循環パイプ
５７ｃ コイル状通路
６８ 窒素ガスタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフト水熱プロセスを利用する廃きのこ培地再生処理方法と新しいバイオマス活用方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木材腐朽性食用きのこの人工栽培は、きのこの種類・生産量ともに年々増加の傾向にある。そこで、きのこを収穫後の培地(廃菌床)は、堆肥にする等の再利用方法が広く知られているが、その方法は、事業者が異なる場合や、必要とする時期の違いがあるなどの問題があり再利用が進んでいないのが実態である。また、きのこの生産量拡大により現状の再利用だけでは飽和状態となってきており、燃料化等の取り組みも進められている。
【０００３】
一方、きのこ経営においては、販売価格の低迷、燃料、資材の高騰により、厳しさが増している。そのため、培地資材コスト低減と、使用済み培地の有効利用を目的に、このような膨大な量の排出される廃きのこ培地の有効利用は、これまでに、燃料化、家畜の敷き料、家畜の飼料、培地としての再利用、およびコンポスト化等種々の実験及び実用化が試みられてきた（特許文献１〜３）。
【０００４】
しかしながら、その物質的特性（物理的、化学的、生物学的）とその量の多さ故にコンポスト化以外は困難だと考えられてきた。また、コンポスト化による廃きのこ培地由来の堆肥の消費量も廃きのこ培地の廃棄量を到底上回るものではなく、ほとんどが廃棄処理されている。一番望ましい培地としての再利用については、いろいろの試みが行われてきたが、廃きのこ培地に含まれているきのこ子実体阻害酵素（あるいは阻害物質）により収穫量が新規培地より著しく低下し、実用化することはなかった。
【０００５】
一方、本発明者らによる、実験動物の床敷をモデル物質とした200℃以下の非常にマイルドな水熱プロセス（以下、「ソフト水熱プロセス」と記す。）の研究では、含水値が高く、腐敗性化合物を多量に含んだ木質性バイオマスを有効に乾燥させ、腐敗性化合物を分解、抽出除去し、再生利用することが可能であることを実証し、そのメカニズムを明らかにした（特許文献４及び５）。また、耐熱性タンパク質であるRNaseを温度、圧力、および蒸気飽和度†を変化させることにより多彩な反応系を制御できる水熱プロセスで、130℃以下のソフト水熱プロセスにより、RNaseの不活化ができる可能性を示唆し、そのメカニズムを解明した（非特許文献１）。
†蒸気飽和度: Steam saturation ratio (%)は次式による。
Steam saturation ratio (%) = {Steam density (kg/m3) / Saturated steam density (kg/m3)} × 100
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１０７２５３号明細書
【特許文献２】特開２００８−５４５１０号公報
【特許文献３】特開平９−５１９３９号公報
【特許文献４】特許第４２７２０２２号明細書
【特許文献５】特開２００４−２９８１１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】宮本徹 他、「ソフト水熱プロセスによるRNaseの不活化と新しい滅菌法の開発に関する研究」、医療機器学 第７８巻、第４号、第２９９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、きのこを収穫後の培地、即ち、「廃きのこ培地」から有害物質の分解、抽出除去、滅菌、きのこ生育阻害物質の不活化、及び、適宜乾燥させ、廃きのこ培地を新たな菌床として再生する「廃棄物ゼロの循環型きのこ栽培システム」の構築等を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明らは、ソフト水熱プロセスにおいて、温度、圧力、及び、蒸気飽和度を変化させることにより、水の化学反応を制御することによって、上記の課題を解決し、廃きのこ培地を菌床として再生することが可能であることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明の主な各態様は以下の通りである。
１．廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
２．加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である、請求項１記載の方法。
３．加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質である、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である、態様２記載の方法。
４．有害物質が有機化合物である、態様２または３記載の方法。
５．乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれていた水分及び飽和水蒸気が凝縮して得られた水分が除去されることによって廃きのこ培地が乾燥する、態様１〜４のいずれか一項に記載の方法。
６．イオン積・誘電率が低下したことによって有機物との親和性が高くなった乾燥水蒸気によって廃きのこ培地中の化合物が抽出除去される、態様１〜５のいずれか一項に記載の方法。
７．飽和水蒸気の温度が100〜200℃である、態様１〜６のいずれか一項に記載の方法。
８．外部からの加熱を100〜200℃で行なう、態様１〜７のいずれか一項に記載の方法。
９．処理時間が10〜120分間である、態様１〜９のいずれか一項に記載の方法
１０．態様１〜９のいずれか一項に記載の方法で得られる再生廃きのこ培地を含むきのこ培地。
１１．態様１０記載のきのこ培地を使用することを特徴とする、きのこ栽培方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によって、廃きのこ培地から、従来のオートクレーブによる滅菌条件（121℃、0.2 MPa、20分）では処理できなかった、きのこ生育阻害物質及び有害物質の分解、抽出除去、滅菌、きのこ生育阻害物質の不活化等が可能となった。更に、こうして再生処理して改質された廃きのこ培地を乾燥させることによって、新たな菌床として使用することが出来る再生廃きのこ培地を提供することが出来た。
【００１２】
きのこ培地の要求品質には、下記の４点がある。
1.阻害物質を含まないこと。
2.通気性に優れること。
3.充分な栄養を保有すること。
4.保水性に富むこと。
【００１３】
従って、本発明方法によって得られる再生廃きのこ培地は、通常の栄養添加物（米糠、フスマ大豆粕等）と水を添加することにより、新規な培地と同様にきのこの栽培に再利用することができる。その結果、「廃棄物ゼロの循環型きのこ栽培システム」を構築することが可能となる。実際に、こうして得られた再生廃きのこ培地きのこを使用してキノコきのこを栽培した結果、通常の新規な培地を使用した場合と比較して同等又はそれ以上の収量を上げることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の再生処理方法を実施することが出来る装置の全体構成図である。
【図２】本発明の再生処理方法で得られた再生廃きのこ培地を用いたきのこの栽培実験による収量（バイー）及び収率（折れ線）を示す。
【図３】因みに、従来のオートクレーブ処理した培地を用いたきのこの栽培実験（比較実施例）に依る収量及び収率を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法に係るものである。尚、本発明において、きのこの種類に特に制限はない。好ましくは、加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である。
【００１６】
本明細書において、「きのこ生育阻害物質」とは、きのこ栽培に際して、その生育に対して何らかの阻害作用を有する物質全般を意味し、例えば、きのこ栽培の結果、培地中に蓄積されたRNase及びアミン分解酵素等の酵素、チアミン分解性耐熱因子を含むタンパク質、その他の各種の生体由来の高分子類、及び、テルペン類、フェノール類等の植物由来成分などを代表例として挙げることができる。例えば、加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質であり、及び／又は、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である。因みに、本発明方法において、加水分解及び／又は抽出除去されるきのこ生育阻害物質の種類及び量等は、本発明方法の加水分解及び／又は抽出除去時の各処理条件等に応じて変化する。因みに、廃きのこ培地に含まれる全てのきのこ生育阻害物質が加水分解される必要はない。
【００１７】
本明細書において、「有害物質」とは、きのこ又はきのこ子実体の生育に対して何らかの有害な作用を有する物質全般を意味し、例えば、きのこ培地に含まれる各種の添加物（コヌカ、フスマ、粉ビート、及び、キノコライム等）の変質腐敗成分、並びに、栽培時の腐敗成分等の各種の有機化合物を挙げることができる。
【００１８】
尚、上記の「きのこ生育阻害物質」及び「有害物質」は夫々まったく独立した別個の概念ではなく、それらの両方の範疇に属する物質もあり得る。
【００１９】
本発明方法で連続的に供給される飽和水蒸気の温度及び圧力、並びに処理時間は、処理対象である廃きのこ培地の性質・種類及び栽培したきのこの種類等によって適宜選択することができる。例えば、使用期間が短かった廃きのこ培地の場合には、含まれるきのこ生育阻害物質及び有害物質の量も比較的少ないと考えられるので、よりマイルドな条件でも再生処理することができる。例えば、飽和水蒸気の温度は100〜200℃、好ましくは、120〜150℃、及び、圧力は0.1MPa〜各温度における飽和水蒸気圧、例えば、0.20〜0.50 MPaと設定することが出来る。又、処理時間は、例えば、10〜120分間、好ましくは、30〜90分間である。
【００２０】
更に、外部からの加熱は、再生処理方法を実施する圧力容器（再生処理器）の外部に、ヒータ等の当業者に公知の適当な装置によって、適当な加熱温度範囲、例えば、100〜200℃で行なうことが出来る。
【００２１】
本発明の特徴は、反応媒体として使用する水の蒸気飽和度を制御することにより、廃きのこ培地に含まれるきのこ生育阻害物質（酵素）の不活化、並びに、各種有害物質の分解、抽出、及び除去等の化学反応、並びに、廃きのこ培地の乾燥を推進できることである。被処理物（廃きのこ培地）の反応は、比較的小さな温度変化でも大幅に蒸気飽和度が変化することを利用して温度と圧力の制御をすることより圧力容器内で水蒸気の蒸気飽和度を変化させて、飽和水蒸気及び乾燥水蒸気の特性を利用することにある。
【００２２】
更に、本発明方法は、反応媒体（水蒸気）が連続的に供給される流通式である。その利点は、被処理物の化学反応が非平衡系となり、バッチ式の平衡系と比べ反応速度が速く、処理時間は短縮され、上記の各種の化学反応及び乾燥が一工程で並行して進行することにある。その結果、反応の効率化と装置構造の簡素が可能となる。
【００２３】
これに対して、既存のオートクレーブのように密閉式（バッチ式）では被処理物を乾燥することはできない。その結果、既存のオートクレーブでは、真空工程（減圧工程）等を滅菌工程の後に設けて被処理物を乾燥させている。
【００２４】
尚、本発明方法の機構は凡そ以下のようなものであると考えられるが、本発明の技術的範囲はこれに一切拘束されるものではない。
【００２５】
即ち、まず、含水率の高い被処理物（廃きのこ培地）に飽和水蒸気が接触したと同時に飽和水蒸気は凝縮し液相となる。その際に凝縮熱により被処理物の温度は流通式で次々と送られてくる飽和水蒸気の温度まで上昇し、こうして得られるイオン積・誘電率が低い高温高圧水から成る液相において、加水分解反応が進行し、きのこ生育阻害物質が不活化される。また、同時に外部から与えられる熱によって供給された飽和水蒸気の温度が上昇し、蒸気飽和度は100％以下に低下して乾燥水蒸気が得られる。この乾燥水蒸気は２つの作用を有する。第一の作用としては、イオン積・誘電率が減少したことによって有機物と親和性となった乾燥水蒸気により、廃きのこ培地中の腐敗成分等の有害物質が抽出除去されます。第二の作用としては、乾燥水蒸気による乾燥作用で、凝縮水および被処理物含水が乾燥される。これらの作用は、非平衡の流通系でより効果的に作用する。
【００２６】
本発明方法は、当業者に公知の適当な処理システム・処理装置を用いて実施することが出来る。例えば、特許文献４〜６に記載された各種の処理装置を利用することが可能である。
【００２７】
具体的には、少なくとも以下の１）〜３）の部位を備えてなる、処理装置が挙げられる。図１はこの処理装置の配管系を示す全体構成図である。
１）被処理物（廃きのこ培地）の処理部。
２）前記処理部に供給する水蒸気を発生するスチーム発生部。
３）前記処理部の内部温度を制御して、所定の水蒸気条件を制御しうるヒータ制御部。
【００２８】
上記１）において、「被処理物の処理部」とは、被処理物が設置される部位をいう。具体的には、例えば図１の２「処理装置」に該当する。
【００２９】
上記２）において、スチーム発生部は、本発明の飽和水蒸気状態を発生させる部位であり、例えば図１の５「スチーム発生装置」に該当する。
上記３）において、ヒータ制御部は、上記説明の如く被処理物の処理部の内部温度を制御して、所定の水蒸気条件を制御して乾燥水蒸気を発生させる部位であり、例えば図１の２６「ヒータ」および２７「温度調節器」に該当する。
【００３０】
上記の装置は、さらに以下のＡ）およびＢ）の部位を備えることが好適である。
Ａ）前記処理部の内部圧力を制御して、所定の飽和水蒸気条件を制御しうるコントロール弁；
Ｂ）飽和水蒸気を導く過程および／または発生した凝縮水を排除するためのスチームトラップ部。
【００３１】
以上を図１を参照して説明すると、処理システム１は処理装置２とスチーム発生装置５を有しており、これらの間には水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８が配置されている。処理装置２は、装置架台２１の上に横置き状態で設置された圧力容器からなる再生処理器（蒸煮器）２２を有し、この再生処理器２２の一端に水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８が連通している。
【００３２】
再生処理器２２の他端にはクラッチ式の開閉蓋２２ａが取り付けられており、再生処理器２２の内部２２ｂは開閉蓋２２ａを閉じると気密状態に保持される。再生処理器２２の内部２２ｂには円筒状の被処理物設置部２３が同軸状態に配置されており、被処理物設置部２３に実験器具等の被処理物を搭載可能である。
開閉蓋２２ａを開けると、被処理物設置部２３をスライドレール２４に沿って再生処理器２２から引き出すことが可能となっている。また、再生処理器２２の内部２２ｂにはその中心を軸線方向にスチーム吹き出し管２５が延びており、このスチーム吹き出し管２５の端が水蒸気供給管７に接続されている。
【００３３】
再生処理器２２の圧力容器における円筒状胴部の外周を取り巻く状態にヒータ２６が取り付けられており、ヒータ２６の駆動は温度調節器２７によって制御される。温度調節器２７は被処理物設置部２３に搭載された被処理物の温度を検出するための温度センサ２８による検出結果に基づき、ヒータ２６を駆動して、再生処理器２２の内部温度を所定の値に保持する。
【００３４】
また、再生処理器２２には、その内部２２ｂから排出ガスを外部に放出するための排気管２９が接続されており、この排気管２９には再生処理器２２の側から、フィルタ３０、圧力計３１、コントール弁３２、気液分離装置３３および脱臭装置３４が接続され、これらを経由して再生処理器２２の内部２２ｂを大気開放可能である。再生処理器２２の内部２２ｂの圧力は圧力計３５に表示されると共に、圧力調節器３６によって検出される。圧力調節器３６は検出された圧力に基づき、コントロール弁３２を開閉して再生処理器２２からのガス排出量を調節することにより、処理室２２の内部圧力を所定の値となるように調節する。また、再生処理器２２の内部２２ｂは安全弁３７を介して大気開放可能となっており、当該安全弁３７によって内部圧力の異常上昇が回避される。
【００３５】
本例の再生処理器２２にはドレイン管３８も接続されている。ドレイン管３８にはフィルタ３９が挿入されており、フィルタ３９の下流側の部分で二又に分岐し、一方の側がストップ弁４０およびスチームトラップ４１を介して大気開放され、他方の側がストップ弁４２を介して大気開放されている。
【００３６】
次に、スチーム発生装置５は、純水あるいはイオン交換水を貯留した水タンク５１と水ポンプ５２とスチーム発生器５３とオーバーフロー式の冷却器５４と保圧弁５５を備えており、これらが装置架台５６に搭載されている。水タンク５１内の水はフィルタ５８が挿入された循環パイプ５７ａを介して水ポンプ５２に供給され、水ポンプ５２から吐出された水は循環パイプ５７ｂを介してスチーム発生器５３に供給される。スチーム発生器５３は、循環パイプ５７ｂに連通しているコイル状の通路５７ｃを備え、この通路５７ｃを外側から電気炉５３ａによって加熱することにより、当該通路５７ｃを通過する間に水が水蒸気に変わる。電気炉５３ａは温度調節器５３ｂによって制御される。発生した水蒸気は循環パイプ５７ｄを通って冷却器５４および保圧弁５５が挿入されている循環パイプ５７ｅを介して水タンク５１に戻る。ここで、循環パイプ５７ｄにはストップ弁５９を介して水蒸気供給管７が連通している。ストップ弁５９を開くと、スチーム発生器５３で発生した飽和水蒸気が水蒸気供給管７を経由して再生処理器２２に供給され、余剰の水蒸気のみが循環パイプ５７ｄ、５７ｅを介して還流することになる。処理装置２の側に供給される飽和水蒸気の圧力は保圧弁５５によって調節される。また、循環パイプ５７ｄには圧力計６０および安全弁６１が接続されている。
【００３７】
さらに、スチーム発生装置５には窒素ガス供給管６２が取り付けられており、この窒素ガス供給管６２はマスフローメータ６３、ストップ弁６４および逆止弁６５を介して、処理装置２の側に接続された窒素ガス供給管８に接続されている。窒素ガス供給管６２の上流端６２ａは、減圧弁６６が挿入されている上流側配管６７を介して窒素ガスタンク６８に連通している。さらに、窒素ガス供給管６２の上流端６２ａは、減圧弁６９が挿入された排出側配管７０を介して、処理装置２２の側に搭載されているコントロール弁３２の上流側に連通している。
【００３８】
ここで、上記構成の処理装置２およびスチーム発生装置５の間に架け渡されている水蒸気供給管７および窒素ガス供給管８は、それぞれ、ラインヒータ９、１０によって覆われており、これらを介して処理装置２の側に供給される水蒸気および窒素ガスを加熱できるようになっている。また、水蒸気供給管７には安全弁としてのストップ弁１１が接続されている。さらに、窒素ガス供給管８は、その下流側の端部が第１ストップ弁１２を介して再生処理器２２に接続されていると共に、当該第１ストップ弁１２よりも上流側の部位が第２ストップ弁１３を介して水蒸気供給管７の下流側の部位に連通している。
【００３９】
上記構成の処理システム１による被処理物の処理動作を説明する。基本的な処理動作は次の通りである。まず、再生処理器２２に、廃きのこ培地である被処理物を投入し、再生処理器２２に飽和水蒸気を連続的に供給する。凝縮熱、およびヒータ２６によって再生処理器２２の内部温度が所定の温度に到達した後は、コントロール弁３２を調節して、再生処理器２２の内部２２ｂを飽和水蒸気の雰囲気に所定時間保持する。この際に、含水率の高い被処理物（廃きのこ培地）に飽和水蒸気が接触したと同時に飽和水蒸気は凝縮し液相が形成される。同時に、ヒータ２６により再生処理器２２に内部を加熱し、飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を発生させる。
【００４０】
処理終了後に、スチーム発生装置５からの飽和水蒸気の供給を止めた後、窒素を再生処理器２２に供給してその内部の処理済被処理物を冷却しながら、再生処理器２２の内部圧力を大気圧にする。内部圧力が大気圧になったことが確認された後は、安全のためにストップ弁４２（ドレインバルブ）を開き、しかる後に再生処理器２２を開けて、処理済みの被処理物を取り出す。但し、本処理に用いる窒素は、空気と置き換えてもよく、被処理物の特性により不活性ガスとして窒素を用いる。また、不活性ガス（窒素）は、被処理物の特性を考慮して、再生処理の水蒸気密度の調整、制御にも利用する。
【００４１】
以下に、本発明の再生処理方法について、実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の理解を助けるためのものであって、本発明の技術的範囲はこれらにより限定されるものではない。従って、本発明の技術的特徴を備える限り、適当な改変・修飾等がなされた方法も本発明の技術的範囲に属する。
【実施例１】
【００４２】
［再生処理実験］
この実験は、廃きのこ培地が、木材チップ床敷き材と同様に水熱処理され、再びきのこ培地として再利用できることを確認する為に、本発明の再生処理方法を以下の手順で行った。尚、再生処理実験は各廃培地につき２回行った。
【００４３】
実験方法：
（１）実験装置：100l乾燥水蒸気処理装置 (有効容量50l, 回転機構付：図１に示す装置システムと実質的に同等の装置)東北大学大学院医学系研究科附属動物実験施設地階洗浄室
（２）実験試料：JA中野市農協より提供される廃きのこ培地(SA培地及び三幸培地)及び対照培地（ＪＡコーン）は以下の通りである。
SA培地：有限会社 信州培養センター（独自のえのき茸用培地）
三幸培地：株式会社 三幸商事（独自のえのき茸用培地）
【００４４】
１．廃きのこ培地の含水率を事前に測定して、これまでの処理実験データより処理条件を推察する。尚、含水率は135℃、20min乾燥させたビーカーに試料をいれ、110℃、5時間乾燥し前後の重量を測定して求めた。
２．実験機反応器内の６つのカゴに廃培地を詰めて、質量測定後、リアクター内に入れる。
３．下表の運転条件に従い、水熱処理実験を行う。この際、悪臭防止の為、装置から排出される気体は、脱臭装置にて無臭化する。
４．実験の際に分離される抽出液は、実験機貯留槽よりホースで回収用ポリタンク(20 l)に採取し再生きのこ培地に適宜散布する。（分離気体サンプルの採取は省く。）
５．終了後、再びカゴの質量を測定後、きのこ培地を再生廃きのこ培地サンプルとしてすべて回収する。
６．実験前後の質量差より、乾燥率を算出する。
以上の処理条件を表１にまとめた。
【００４５】
【表１】
【実施例２】
【００４６】
［きのこ栽培実験］
使用済のＳＡ培地及び三幸培地を実施例１で処理して得られた再生廃きのこ培地である「水熱ＳＡ」及び「水熱三幸」、並びにコントロールとしてＪＡコーン（コーンコブ：とうもろこしの芯を乾燥させ粉砕し、一定の粒度以下に ふるい分けしたもの、中野市農協コーンコブ標準培地）を用いてきのこ培地（表２）を調製し、えのき茸の栽培実験を以下の要領（表３）で実施した。尚、各培地には、その他に、適当量のコヌカ、フスマ、粉ビート、キノコライムを加えた。得られた収量の結果を表４に示す。又、使用した培地の一例（水熱三幸100％）の成分組成（ＪＡコーン培地中のコーンコブ5.7 kgの代わりに使用済の三幸培地から得られた再生廃きのこ培地9.5 kgを使用する例）を表５に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
表４に示された結果を図２に示す。これらから、本発明方法で得られた再生廃きのこ培地きのこを使用してキノコきのこを栽培した場合に、コントロールとして用いた通常の新規なＪＡコーンを使用した場合と比較して、同等又はそれ以上の収量及び収率が得られることが実証された。
【００５２】
［比較実施例］
因みに、新鮮なSA培地（新）及び使用済の同培地を従来のオートクレーブ処理した培地（廃）を用いて、実施例２と同様にえのき茸の栽培実験を実施した。その結果、従来のオートクレーブ処理した培地を新鮮なSA培地と混合する（試験区）ことによって、収量及び収率が対照区と比較して有意に低下することが確認された（図３）。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の特徴の一つは、反応媒体として水を使用することであり、環境に付加をもたらす一切の化学物質は使用していない。また、反応領域は約200℃以下の非常にマイルドな水熱反応であり、超臨界、または亜臨界反応装置のような特別な材料の高圧処理装置を必要とせず、汎用の材料を使用できる。更に、本発明の最大の魅力は、複雑な装置を用いないので非常に安価に高含水バイオマスを再生、あるいは有価物化できることである。
【００５４】
本発明の流通式再生処理方法で得られる再生廃きのこ培地を通常の栄養添加物（米糠、フスマ大豆粕等）及び水等と混合して得られるきのこ培地を用いて、通常の方法によって、新規な培地を用いた場合と同様にきのこの栽培をすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
以下、図１に示す各符号について、説明する。
１ 処理システム
２ 処理装置
５ スチーム発生装置
７ 水蒸気供給管
８ 窒素ガス供給管
９、１０ ラインヒータ
１２、１３ ストップ弁
２２ 再生処理器
２２ａ 開閉蓋
２２ｂ 内部
２３ 被処理物設置部
２５ スチーム吹き出し管
２６ ヒータ
２７ 温度調節器
２８ 温度センサ
２９ 排気管
３２ コントロール弁
３３ 気液分離装置
３４ 脱臭装置
３６ 圧力調節器
３８ ドレインパイプ
４０、４２ストップ弁
４１スチームトラップ部
５１ 水タンク
５２ 水ポンプ
５３ スチーム発生器
５３ａ 電気炉
５３ｂ 温度調節器
５４ 冷却器
５５ 保圧弁
５７ａ、５７ｂ、５７ｄ、５７ｅ 循環パイプ
５７ｃ コイル状通路
６８ 窒素ガスタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質であり、及び／又は、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
有害物質が有機化合物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれていた水分及び飽和水蒸気が凝縮して得られた水分が除去されることによって廃きのこ培地が乾燥する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
イオン積・誘電率が低下したことによって有機物との親和性が高くなった乾燥水蒸気によって廃きのこ培地中の化合物が抽出除去される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
飽和水蒸気の温度が100〜200℃である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
外部からの加熱を100〜200℃で行なう、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
処理時間が10〜120分間である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の再生処理方法で得られる再生廃きのこ培地を含むきのこ培地。
【請求項１１】
請求項１０記載のきのこ培地を使用することを特徴とする、きのこ栽培方法。
【請求項１】
廃きのこ培地の流通式再生処理方法であって、廃きのこ培地に飽和水蒸気を連続的に供給し、該飽和水蒸気が廃きのこ培地と接触することにより凝縮して得られる液相において、廃きのこ培地中に含まれる物質を加水分解し、更に、外部から加熱により供給された飽和水蒸気の温度を上昇させることによって蒸気飽和度が１００％以下に低下した乾燥水蒸気を得、該乾燥水蒸気により廃きのこ培地中に含まれる物質を抽出除去し、更に、廃きのこ培地を乾燥させることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
加水分解される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質であり、及び／又は、抽出除去される物質が廃きのこ培地中に含まれるきのこ生育阻害物質及び／又は有害物質である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
加水分解されるきのこ生育阻害物質がタンパク質であり、及び／又は、抽出除去されるきのこ生育阻害物質がテルペン類及びフェノール類である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
有害物質が有機化合物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
乾燥水蒸気により廃きのこ培地に含まれていた水分及び飽和水蒸気が凝縮して得られた水分が除去されることによって廃きのこ培地が乾燥する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
イオン積・誘電率が低下したことによって有機物との親和性が高くなった乾燥水蒸気によって廃きのこ培地中の化合物が抽出除去される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
飽和水蒸気の温度が100〜200℃である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
外部からの加熱を100〜200℃で行なう、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
処理時間が10〜120分間である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の再生処理方法で得られる再生廃きのこ培地を含むきのこ培地。
【請求項１１】
請求項１０記載のきのこ培地を使用することを特徴とする、きのこ栽培方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−８３２０６（Ｐ２０１１−８３２０６Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３６８７３（Ｐ２００９−２３６８７３）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（０００１４８３８０）株式会社前田製作所 (14)
【出願人】（５００１４９５２２）中野市農業協同組合 (13)
【出願人】（３９２０３５２０４）株式会社▲高▼見澤 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（０００１４８３８０）株式会社前田製作所 (14)
【出願人】（５００１４９５２２）中野市農業協同組合 (13)
【出願人】（３９２０３５２０４）株式会社▲高▼見澤 (2)
【Ｆターム（参考）】
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