説明

食品廃棄物を利用した燃料塊およびその製造方法

【課題】食品工場および流通過程で廃棄された各種の食品廃棄物のプラスチック包装材および内部の食料品を、各種の燃焼設備における補助燃料としてリサイクルすることが可能となる食品廃棄物を利用した燃料塊およびその製造方法を提供する。
【解決手段】食料品がプラスチック包装材によって覆われた食品廃棄物から上記食料品を分離した上記プラスチック包装材を圧縮することによって形成されるとともに少なくとも一方の対向面に凹部3が形成された上下部蓋体1、2と、これら上下部蓋体の凹部3内に収納された食料品4aおよび食品廃棄物4bと、食料品4aおよび食品廃棄物4bを凹部3内に収納した上下部蓋体1、2の外周に巻回されて上下部蓋体の分離を阻止する結束材6、この結束材によって一体化された上下部蓋体1、2を収納する袋部材7とを備えてなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、食料品の製造および流通過程において発生した食料品やその包装材となるプラスチック等の廃棄物を用いた燃料塊およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
食料品の製造工場や、スーパーやコンビニエンスストア等の販売店においては、製造時における包装不良や賞味期限切れ等の理由から、消費されなかった食料品の廃棄物が発生している。このような食品廃棄物は、これまで一般に焼却等により処分されていたが、資源保護等の要請からそのリサイクルを図る各種の試みがなされている。
【0003】
このような食品廃棄物としては、総菜、納豆、豆腐、麺類、食肉やハム、ソーセージ等の食肉製品、かまぼこやちくわ等の魚肉練り製品、魚介類、漬け物類、パン類、卵さらにはこれらを加工して詰め合わせた弁当等の様々な種類がある。
【0004】
そこで、上記食品廃棄物のリサイクルの一種として、肥料や飼料として活用する方法も採用されている。
しかしながら、当該リサイクル方法にあっては、通常上記食品廃棄物が、食料品がプラスチック包装材によって覆われた形態になっているために、内部の食料品のみを採りだして、これを肥料や飼料として再加工する必要がある。
【0005】
しかも、食料品を分離した後の、未だ食料品の残渣が付着しているプレスチック包装材は、再利用することができないために、別途焼却処分等の処理を行う必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一方、近年、化石燃料の価格が急激に高騰しているとともに、環境保護の要請により、当該化石燃料を使用した際に発生する二酸化炭素の削減が要請されている。
そこで、本発明者等は、上記食品廃棄物を製錬設備における各種の炉や、セメント製造設備における焼成キルン等の補助燃料として使用可能とすべく、鋭意研究を行った。
【0007】
その結果、上記食品廃棄物のプラスチック包装材は、例えば弁当容器、納豆容器、豆腐容器、食肉容器、総菜の包装、等として、ポリスチレン(PS)、発泡ポリスチレン(PSP)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PET)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)等が用いられており、これらのプラスチック包装材および内部の食料品は、高い熱量を有していること、および上記食料品は、燃焼によって生じる灰分が少ないこと等が判明した。
【0008】
そこで、上記プラスチック包装材によって上下部蓋体を製作し、これら上下部蓋体間にプラスチック包装材から採りだした上記食料品や、あるいはプラスチック容器に入れたままの食品廃棄物を挟んで一体化することにより、石炭とほぼ同等の25〜30MJ/tの熱量を有する好適な燃料塊を得ることができるとの知見を得るに至った。
【0009】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、食品工場および流通過程で廃棄された各種の食品廃棄物のプラスチック包装材および内部の食料品を、各種の燃焼設備における補助燃料としてリサイクルすることが可能となる食品廃棄物を利用した燃料塊およびその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、食料品がプラスチック包装材によって覆われた食品廃棄物を利用した燃料塊であって、上記食料品を分離した上記プラスチック包装材を圧縮することによって形成されるとともに少なくとも一方の対向面に凹部が形成された上下部蓋体と、これら上下部蓋体の上記凹部内に収納された上記食料品および/または上記食品廃棄物と、上記食料品および/または上記食品廃棄物を上記凹部内に収納した上下部蓋体の外周に巻回されて上下部蓋体の分離を阻止する結束材と、この結束材によって一体化された上下部蓋体を収納する袋部材とを備えてなることを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記凹部内の上記食料品および/または上記食品廃棄物には、水分吸収剤が添加されていることを特徴とするものである。
【0012】
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記袋部材の内部が、21KPa以下の真空度に保持されていることを特徴とするものである。
【0013】
次いで、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の食品廃棄物を利用した燃料塊の製造方法であって、上記プラスチック包装材を板状に圧縮して、中央部に上記凹部が形成された上記下部蓋体を作製し、次いで上記下部蓋体の上記凹部内に上記食料品および/または上記食品廃棄物を投入した後に、上記下部蓋体上に、上記上部蓋体を構成する上記プラスチック包装材を載置して上記凹部を塞ぎ、次いでこれらを圧縮して上記上部蓋体を成形するとともに上記上下部蓋体を密着させた後に、これら上下部蓋体の外周に上記結束材を巻回して一体化し、これを上記袋部材内に収納して当該袋部材の開口部を塞ぐことを特徴とするものである。
【0014】
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、上記下部蓋体の上記凹部内に上記食料品および/または上記食品廃棄物を投入するとともに、上記凹部内に水分吸収剤を添加することを特徴とするものである。
【0015】
さらに、請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の発明において、上記結束材によって一体化された上下部蓋体を上記袋部材内に収納した後に、上記袋部材内を21KPa以下の真空度となるように真空引きして、上記開口部を気密的に封じることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0016】
請求項1〜3のいずれかに記載の燃料塊および請求項4〜6のいずれかに記載の燃料塊の製造方法によれば、食料品の製造および流通過程において発生した食品廃棄物を構成する食料品およびそのプラスチック包装材の全てを利用して、簡易な処理により、運搬等のハンドリング性に優れるとともに石炭並みの熱量を有する燃料塊を得ることができ、よって製錬設備における各種の炉や、セメント製造設備における焼成キルン等の各種の燃焼設備における高熱量の補助燃料として有効にリサイクルすることができる。
【0017】
ここで、請求項2または5に記載の発明によれば、食料品をプラスチック包装材によって成形された上下部蓋体間の凹部に収納する際に、当該食料品に含まれる水分が漏れ出すことを未然に防ぐことができる。なお、上記水分吸収剤としては、安価かつ汎用のセメントを用いれば、当該水分の吸収と、固化による食料品の一体化を同時に行うことができるために好適である。
【0018】
さらに、請求項3または6に記載の発明によれば、上記袋部材の内部を真空引きして21KPa以下の真空度に保持することにより、本発明者等の実験によれば、内部の食料品の腐敗を20日以上にわたって防止することができ、よって腐敗臭等に起因するハンドリングの困難さも防止して、所定期間の保管も可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係る食品廃棄物を利用した燃料塊の一実施形態を示す内部を断面視した正面図である。
【図2】図1の構成の燃料塊を製造において、プラスチック包装材を切り出す工程から下部蓋体の凹部内に食料品等を投入するまでの工程を示す概略図である。
【図3】同じく、図2の凹部内の食料品等に水分吸収剤を投入する工程から上下部蓋体をプレスした後にバンドによって結束する工程までを示す概略図である。
【図4】同じく、図3において結束された上下部蓋体を収納袋に入れて、真空引きした後に封じて燃料塊とするまでの工程を示す概略図である。
【図5】プラスチック包装材の配合割合を変化させた場合の燃料塊の熱量および密度の変化を示すグラフである。
【図6】下部蓋体の凹部の寸法諸元と、凹部内に収納した食料品の量を変化させた場合の燃料塊としての評価の実証結果を示す図表である。
【図7】袋部材内の真空度を変化させた場合の20日経過後の状態の検証結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図1は、本発明に係る食品廃棄物を利用した燃料塊の一実施形態を示すものである。
図1において、符号1が上部蓋体、2が下部蓋体であり、これら上下部蓋体1、2は、それぞれ主として食品廃棄物から内部の食料品を分離したプラスチック包装材によって形成されたものである。ここで、プラスチック包装材は、PS、PP、PET等からなるシート状や袋状のものが大半であり、多くのプラスチック包装材には、分離した食料品の残渣が付着している。また、内部に同封されていた紙類も含まれている。
【0021】
そして、これら上下部蓋体1、2は、各々上記プラスチック包装材が積層されて圧縮されることにより、例えば図6に示すように、約55cm×55cmの方形板状であって、かつ上下部蓋体1、2を合わせた厚さ寸法が約25cmに形成されたもので、さらに下部蓋体2の対向面には、直径Dの円形の凹部3が形成されている。
【0022】
そして、この凹部3内に、上記プラスチック包装材から分離された食肉や麺類等の各種食料品4aや、例えば納豆や豆腐等のプラスチック包装材によって覆われたままの食品廃棄物4bが収納されるとともに、これら食料品4aおよび食品廃棄物4bから漏出する水分を吸収するとともに、固化させるセメント(水分吸収剤)5が添加されている。
【0023】
ここで、図5に示すように、燃料塊における上下部蓋体1、2のプラスチック包装材の配合割合を60〜80wt%の範囲内とすることにより、石炭と同程度の25〜30MJ/tの最適熱量を得ることができる。また、図6に示すように、凹部3の直径Dおよび深さEを適宜調整して、燃料塊の重量に対する食料品4aおよび食品廃棄物4bの重量Aの比率を25〜40%に設定することにより、燃料塊における内部の食料品やその水分の漏れを確実に防止して好ましい燃料塊とすることができる。
【0024】
これら食料品4aおよび食品廃棄物4bが凹部3内に収納された上下部蓋体1、2は、圧縮されて互いの対向面を当接させた状態で、これらの外周には、上下部蓋体1、2の分離を阻止するバンド(結束材)6が巻回されている。そしてさらに、バンド6によって一体化された上下部蓋体1、2は、真空パック用の収納袋(袋部材)7内に収納されている。
【0025】
そして、この燃料塊においては、収納袋7内が真空引きされて、開口部が封じられることにより、21KPa以下の真空度に保持されている。
【0026】
次に、図2〜図4に基づいて、本発明に係る燃料塊の製造方法を図1に示した構成からなる燃料塊を製造する場合に適用した一実施形態について説明する。
上述したように、所望の熱量を有する燃料塊を得るためには、プラスチック包装材の配合割合を図5に示すように、60〜80wt%(すなわち、食料品4a+食品廃棄物4bの配合割合を20〜40wt%)の範囲とすることが好ましい。
【0027】
そこで、先ず図2(a)に示すように、ストック容器(図示を略す。)に投入されているプラスチック包装材10を定量供給装置11によって掻き出して、重量計付きのストック容器12に入れる。そして、重量センサ12aが所定の重量を検出すると、当該プラスチック包装材が、図2(b)に示すプレス機13に自動投入される。なお、これらプラスチック包装材は、上述したようにPS、PP、PET等からなるシート状や袋状のものが大半であり、多くのプラスチック包装材には、分離した食料品の残渣が付着している。
【0028】
そして、このプレス機13において、1段目のプレス工程を実施し、先ず上記プラスチック包装材10をプレス13a、13bによって方形板状に形成した後に、さらに中央の円柱状のプレス13bによって、中央部に円形状の凹部3を形成することにより、下部蓋体2を製作する。
【0029】
この際に、10tのプレス圧で0.5〜1m/分のプレス速度で圧縮成形することにより、層状のプラスチック包装材の密着性が確保されるとともに上記食料品の残渣が接着剤として機能し、この結果バッククラッシュが少なくハンドリング性のよい、良好な燃料塊の上下部蓋体1、2が成形されることが実証されている。
【0030】
次いで、図2(a)に示したプラスチック包装材10の場合と同様にして、ストック容器(図示を略す。)に投入されている上記食料品4aおよび食品廃棄物4bを定量供給装置11によって掻き出して、重量計付きのストック容器12に入れる。そして、重量センサ12aが所定の重量を検出すると、図2(c)に示すように、シューター14によって、食料品4aおよび食品廃棄物4bを、プレス機13に設置されている下部蓋体2の凹部3に投入する。
【0031】
このようにして下部蓋体2の凹部3内に投入された食料品4aおよび食品廃棄物4bは、水分が含まれており、このうちの3%程度が液ダレとして上下部蓋体1、2間から外部に漏れ出す可能性がある。このため、燃料塊としてハンドリング等を行った場合、液ダレ等により作業環境や装置悪化を招くおそれがある。これを防ぐために、図3(a)に示すように、食料品4aおよび食品廃棄物4bに対して、重量比5%程度のセメント(水分吸収剤)15を添加する。
【0032】
すると、セメント15と接した水分は、セメント粒子内に吸収される。そして、その後4〜5時間は低調な水和反応が進行し、当該セメント15の硬化は、その後10数時間程度進む。そこで、セメント15を投入して硬化する前に、図3(b)に示すように、下部蓋体2上に上部蓋体1となるプラスチック包装材10を被せて、2段目のプレス工程を行う。これにより、上記プラスチック包装材10がプレス13a、13bによって圧縮成形されて平板状の上部蓋体1となる。
【0033】
なお、この2段目のプレス工程は、燃料塊として最終成形であるために、プレス13a、13bによって上部蓋体1の上面を同レベル位置にして行う。なお、プレス圧については、10tのプレス圧で0.5m/分のプレス速度で、食品残さ等の飛散が少ない、良好な燃料塊が作成されることが実証されている。
【0034】
そして、図3(b)において作成された燃料塊は2段目のプレス工程のみで安定化された形状となっているものの、運搬途中に荷崩れ等を起こす可能性がある。そこで次に、図3(c)に示すように、一般に使用されている結束バンド装置を使用して、上部蓋体12,の外周にバンド6を巻回する結束工程を行う。
【0035】
次に、バンド6によって結束・一体化された上下部蓋体1、2を収納可能な大きさの真空パック用の収納袋7を用意する。この収納袋7は、三方が封止されて一辺が開口した樹脂製の四角形のものが望ましい。そして、図4(a)に示すように、収納袋7内に、結束された上下部蓋体1、2を入れた後に、図4(b)に示すように、収納袋7の開口部を絞りながら真空引き用の隙間を形成し、真空引き用のダクト16を挿入して吸引機17により内部を吸引する。
【0036】
この際に、図7に示す本発明者等による試験結果によれば、収納袋7内の真空度を21KPa以下に保持することにより、20日後においても燃料塊のハンドリングを困難とするような腐敗や悪臭を生じることないことが実証されている。そして次に、図4(c)に示すように、吸引用の開口部に熱シーリング18を施して封じることにより、図1に示した構成を有する燃料塊が完成する。
【0037】
以上の構成からなる食品廃棄物を利用した燃料塊およびその製造方法によれば、食料品の製造および流通過程において発生した食品廃棄物4bを構成する食料品4aおよびそのプラスチック包装材10の全てを利用して、プレス工程等の簡易な加工処理により、運搬等のハンドリング性に優れるとともに、石炭並みの熱量を有する燃料塊を得ることができ、よって製錬設備における各種の炉や、セメント製造設備における焼成キルン等の高熱量の補助燃料として有効にリサイクルすることができる。
【0038】
また、食料品4aおよび食品廃棄物4bを、プラスチック包装材10によって成形された下部蓋体2の凹部3に収納する際に、セメント15を添加しているために、当該食料品4aや食品廃棄物4bに含まれる水分を吸収するとともに、固化することにより、当該水分が漏れ出すことを未然に防ぐことができる。なお、上記セメント15として、セメント製造設備で発生するクリンカダストやセメントダスト等を利用してもよい。
【0039】
さらに、バンド6によって結束した上下部蓋体1、2を真空パック用の収納袋7内に入れ、内部を真空引きして21KPa以下の真空度に保持しているために、内部の食料品の腐敗を20日以上にわたって防止することができ、よって腐敗臭等に起因するハンドリングの困難さも防止して、所定期間の保管も可能にすることができる。
【0040】
また、上記製造方法においては、2段目のプレス工程において、下部蓋体2上に上部蓋体1となるプラスチック包装材10を被せて、これをプレス13a、13bによって圧縮することにより、同時に上部蓋体1を成形しているために、上部蓋体1を製造するための工程と、上下部蓋体1、2を密着させるための工程を、同時に行うことができ、よって工程が簡略化するとともに、上下部蓋体1、2の密着度を確実に高めることができる。
【0041】
なお、上記実施形態においては、2段目のプレス工程において下部蓋体2上に上部蓋体1を成形した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、予め上記プラスチック包装材10をプレス13a、13bによって圧縮成形することにより、平板状の上部蓋体1を製作しておき、2段目のプレス工程において、当該上部蓋体1を下部蓋体2上に載置し、両者を圧縮して密着させることも可能である。この際に、予め製作しておく上部蓋体1の中央部にも、同様の凹部を形成しておけば、食料品または食品廃棄物を収納する容量を容易に増すことができる。
【符号の説明】
【0042】
1 上部蓋体
2 下部蓋体
3 凹部
4a 食料品
4b 食品廃棄物
5 セメント(水分吸収剤)
6 バンド(結束材)
7 真空パック用の収納袋(袋部材)
10 プラスチック包装材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
食料品がプラスチック包装材によって覆われた食品廃棄物を利用した燃料塊であって、
上記食料品を分離した上記プラスチック包装材を圧縮することによって形成されるとともに少なくとも一方の対向面に凹部が形成された上下部蓋体と、これら上下部蓋体の上記凹部内に収納された上記食料品および/または上記食品廃棄物と、上記食料品および/または上記食品廃棄物を上記凹部内に収納した上下部蓋体の外周に巻回されて上下部蓋体の分離を阻止する結束材と、この結束材によって一体化された上下部蓋体を収納する袋部材とを備えてなることを特徴とする食品廃棄物を利用した燃料塊。
【請求項2】
上記凹部内の上記食料品および/または上記食品廃棄物には、水分吸収剤が添加されていることを特徴とする請求項1に記載の食品廃棄物を利用した燃料塊。
【請求項3】
上記袋部材の内部は、21KPa以下の真空度に保持されていることを特徴とする請求項1または2に記載の食品廃棄物を利用した燃料塊。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載の食品廃棄物を利用した燃料塊の製造方法であって、
上記プラスチック包装材を板状に圧縮して、中央部に上記凹部が形成された上記下部蓋体を作製し、次いで上記下部蓋体の上記凹部内に上記食料品および/または上記食品廃棄物を投入した後に、上記下部蓋体上に、上記上部蓋体を構成する上記プラスチック包装材を載置して上記凹部を塞ぎ、次いでこれらを圧縮して上記上部蓋体を成形するとともに上記上下部蓋体を密着させた後に、これら上下部蓋体の外周に上記結束材を巻回して一体化し、これを上記袋部材内に収納して当該袋部材の開口部を塞ぐことを特徴とする食品廃棄物を利用した燃料塊の製造方法。
【請求項5】
上記下部蓋体の上記凹部内に上記食料品および/または上記食品廃棄物を投入するとともに、上記凹部内に水分吸収剤を添加することを特徴とする請求項4に記載の食品廃棄物を利用した燃料塊の製造方法。
【請求項6】
上記結束材によって一体化された上下部蓋体を上記袋部材内に収納した後に、上記袋部材内を21KPa以下の真空度となるように真空引きして、上記開口部を気密的に封じることを特徴とする請求項4または5に記載の食品廃棄物を利用した燃料塊の製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2013−6989(P2013−6989A)
【公開日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−141554(P2011−141554)
【出願日】平成23年6月27日(2011.6.27)
【出願人】(000006264)三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Fターム(参考)】