JP2023152111A - 食品製造副産物の燃焼利用循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマスボイラで生じた蒸気を生産装置で利用すると共にバイオマスボイラで燃焼する製造副産物の乾燥に利用することで、燃焼利用循環システムのエネルギーの効率化を図る食品製造副産物の燃焼利用循環システムを提供する。
【解決手段】食品製造副産物の燃焼利用循環システム１０は、食品生産施設で生じる食品製造副産物１４を燃焼して蒸気を生成するバイオマスボイラ１６と、バイオマスボイラ１６で生成した蒸気を食品生産施設内の食品生産装置１２へ送る第１フローとしての配管２４、ヘッダー２２、及び配管４０と、第１フローへ送られた蒸気の一部を、食品製造副産物１４を乾燥する乾燥機１８へ送る第２フローとしての配管４８と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品製造副産物の燃焼利用循環システムに関する。

バイオマス燃料である食品製造副産物をバイオマスボイラで燃焼し、製造蒸気を食品生産施設内で利用するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のシステムでは、食料品製造副産物である食品残渣物を乾燥機で乾燥させ、乾燥後の食品残渣物を廃棄物燃焼ボイラで燃焼させ、該廃棄物燃焼ボイラで生成した蒸気を蒸気タービンに供給し、蒸気タービンで第２発電機を駆動している。

特開２００５－９０９０１号公報

特許文献１のシステムでは、食料品製造副産物である食品残渣物を乾燥させる乾燥機を稼働するエネルギーが別途必要であり、改善の余地があった。

本発明は、上記事実を考慮し、バイオマスボイラで生じた蒸気を生産装置で利用すると共にバイオマスボイラで燃焼する製造副産物の乾燥に利用することで、燃焼利用循環システムのエネルギーの効率化を図ることを目的とする。

請求項１に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システムは、食品生産施設で生じる食品製造副産物を燃焼して蒸気を生成するバイオマスボイラと、前記バイオマスボイラで生成した蒸気を前記食品生産施設内の食品生産装置へ送る第１フローと、前記第１フローへ送られた蒸気の一部を、前記食品製造副産物を乾燥する乾燥機へ送る第２フローと、を有している。

請求項１に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システムでは、バイオマスボイラで食品製造副産物を燃焼して生成された蒸気が、第１フローで食品生産施設内の食品生産装置へ送られ、食品生産装置の熱量として使用される。また、第２フローが、第１フローへ送られた蒸気の一部を、食品製造副産物を乾燥する乾燥機へ送るので、乾燥機を稼働するエネルギーが別途必要でなく、エネルギーの効率化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システムにおいて、前記バイオマスボイラで燃焼する前記食品製造副産物に、前記食品製造副産物よりも高熱量の高熱量食品製造副産物を混ぜる。

請求項２に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システムでは、食品製造副産物に、食品製造副産物よりも高熱量の高熱量食品製造副産物を混ぜることで、食品生産施設内で必要な熱量を調達できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼利用循環システムにおいて、前記食品生産装置へ蒸気を供給するガスボイラと、前記ガスボイラから前記食品生産装置へ供給する蒸気の量と、前記バイオマスボイラから前記食品生産装置へ供給する蒸気の量とを調整して、前記食品生産装置への蒸気供給量を安定させる蒸気量調整部と、を有している。

請求項３に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システムでは、蒸気量調整部が、ガスボイラから食品生産装置へ供給する蒸気の量と、バイオマスボイラから食品生産装置へ供給する蒸気の量とを調整して、食品生産装置への蒸気供給量を安定させることができる。

以上説明したように本発明の燃焼利用循環システムによれば、バイオマスボイラで生じた蒸気を生産装置で利用すると共にバイオマスボイラで燃焼する製造副産物の乾燥に利用することで、燃焼利用循環システムのエネルギーの効率化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る食品製造副産物の燃焼利用循環システムの概要を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る食品製造副産物の燃焼利用循環システムの食品製造副産物、蒸気の流れ等を示す説明図である。

図１、及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る食品製造副産物の燃焼利用循環システム１０について説明する。
燃焼利用循環システム１０は、一例として、食品工場等の食品生産施設に適用可能であって、食品の製造に関わる生産装置（製造ライン）１２から排出される食品製造副産物１４を燃料として用いるバイオマスボイラ１６、バイオマスボイラ１６で生成された蒸気を用いて食品製造副産物１４を乾燥させる乾燥機１８、ガスボイラ２０、バイオマスボイラ１６で生成された蒸気及びガスボイラ２０で生成された蒸気を生産装置１２に供給するヘッダー２２等を含んで構成されている。
生産装置１２としては、一例として、麺の乾燥機、ジャケット釜等を挙げることができるが、その構成、用途は特に問わない。

バイオマスボイラ１６とヘッダー２２とは配管２４で接続されており、バイオマスボイラ１６で生成された蒸気は、配管２４を介してヘッダー２２に供給されるようになっている。なお、配管２４の途中には、開閉弁２６、圧力調整弁（減圧弁）２８、開閉弁３０等が取り付けられている。

ガスボイラ２０は、一例としてガスＧを燃料として用いて蒸気を生成するものであるが、石油、重油等のガス以外の燃料を用いるボイラに替えてもよい。なお、ガスボイラ２０で生成された燃焼排ガスは、大気に放出される。

ガスボイラ２０とヘッダー２２とは配管３２で接続されており、ガスボイラ２０で生成された蒸気は、配管３２を介してヘッダー２２に供給可能となっている。配管３２の途中には、開閉弁３４、圧力調整弁（減圧弁）３６、開閉弁３８等が取り付けられている。

本実施形態の圧力調整弁２８、及び圧力調整弁３６は、本発明の調整部の一例である。

なお、生産装置１２は、食品を製造する際に蒸気を直接的に利用するものであってもよく、間接的に利用するものであってもよく、その構成は特に問わない。
生産装置１２とヘッダー２２とは、配管４０に接続されており、ヘッダー２２に供給された蒸気は、配管４０を介して生産装置１２に供給されるようになっている。なお、配管４０の途中には、開閉弁４２、圧力調整弁（減圧弁）４４、開閉弁４６等が取り付けられている。

また、ヘッダー２２に供給された蒸気は、配管４８を介して乾燥機１８に供給されるようになっている。なお、配管４８の途中には、開閉弁５０、圧力調整弁（減圧弁）５２、開閉弁５４等が取り付けられている。ここで、本実施形態の配管２４、ヘッダー２２、及び配管４０が本発明の第１フローの一例であり、本実施形態の配管４８が本発明の第２フローの一例である。また、本実施形態の圧力調整弁２８、及び圧力調整弁３６が本発明の蒸気量調整部の一例である。

本実施形態の乾燥機１８は、一例として、食品製造副産物１４が投入される内側容器と内側容器の外側に設けられる外側容器との間に蒸気が供給され、内側容器に投入された食品製造副産物１４を加熱乾燥するように構成されている。なお、乾燥機１８は、蒸気の熱を利用するものであれば、どのような構成であってもよい。

（作用、効果）
次に、本実施形態の燃焼利用循環システム１０を用いた食品製造副産物１４の処理について説明する。
図２に示すように、生産装置（または生産ライン）１２から排出される食品製造副産物１４について燃焼可否の判断を行う。食品製造副産物１４について燃焼可能なものと、燃焼不可能なものとに分け、燃焼不可能なものは廃棄する。
食品製造副産物１４としては、種々の種類、形態があるので、生産装置１２から排出する食品製造副産物１４の成分検査を予め行い、燃焼の可否判断を行う。
また、食品製造副産物１４としては、一例として、実際に食用として供することのない食品クズ、食品の洗浄に使用した排水中の固形物も含まれる。
燃焼可否の判断の一例を下記に記載する。
（１）食品製造副産物１４の熱量
（２）燃焼時の有害性（排煙成分含む）
（３）燃料としてのハンドリング性

次に、燃焼可能な食品製造副産物１４について、含水率等による選別を行う。本実施形態では、一例として、含水率８０％以上の超高含水率副産物１４Ａ、含水率が６０％を超え、８０％未満の高含水率副産物１４Ｂ、含水率６０％以下の低含水率副産物１４Ｃ、結着材利用副産物１４Ｄとに選別している。

なお、含水率８０％以上の超高含水率副産物１４Ａは、乾燥し難いため、一例として、フィルタープレス等の物理的に脱水を行う脱水装置を用いて脱水し、含水率を８０％未満にする（一例として、含水率が６０％を超え８０％未満とされた高含水率副産物１４Ｂとする。）。

含水率が６０％を超え８０％未満の高含水率副産物１４Ｂは、自燃し難いため、乾燥機１８で加熱し、含水率が６０％以下になるまで乾燥させ、含水率６０％以下の低含水率副産物１４Ｃとする。

本実施形態では、自燃可能の判断の目安の一例として、含水率を６０％以下としているが、含水率は６０％以下に限定されるものではない。また、各食品製造副産物１４の含水率は、生産装置１２から排出する食品製造副産物１４の成分検査を行った際に把握することができる。

なお、含水率が６０％以下であっても、纏まり難く、取り扱い難い副産物は、一例として、生産装置１２から排出された食品製造副産物１４の中から選別した結着材（一例として、繊維状のもの、粘り気を有するもの）を混合し、扱い易く、バイオマスボイラ１６に投入し易いハンドリング性に優れたペレット状に成形することが好ましい。

バイオマスボイラ１６では、自燃可能な低含水率副産物１４Ｃ、高含水率副産物１４Ｂを含水率が６０％以下になるまで乾燥機１８で乾燥させたもの（低含水率副産物１４Ｃ）、及びペレット状に成形した食品製造副産物の何れか一つまたは２つ、または３つ全てを燃料としてバイオマスボイラ１６に投入して燃焼させる。

なお、一例として、自燃可能で乾燥する必要がなく、かつ高熱量（燃焼したときの発熱量が多い）の食品製造副産物１４Ｅがある場合には、該食品製造副産物１４Ｅをバイオマスボイラ１６に投入することが好ましい。

高熱量の食品製造副産物１４Ｅとは、例えば油分が多いもの、一例として天ぷらカス等である。これにより、高熱量の食品製造副産物１４Ｅよりも低熱量の食品製造副産物１４、一例として食品製造副産物１４Ｅよりも含水率の多い食品製造副産物を燃焼させる場合に比較して、乾燥機１８で効率的に乾燥を行うことができる。

なお、本実施形態では、低含水率副産物１４Ｃ、高含水率副産物１４Ｂを含水率が６０％以下になるまで乾燥機１８で乾燥させたもの（低含水率副産物１４Ｃ）、ペレット状に成形した食品製造副産物等、自燃できるものは、一例として、バイオマスボイラ１６に投入する前に一時的にサイロやタンク（図示せず）等に保管し、保管しておいたものをバイオマスボイラ１６に適宜投入することができる。

図２における「混合」では、燃焼可能な燃料を生成するために、自燃可能な燃料とするため、また、成形性を考慮して含水率のコントロールを行った上で種々の食品製造副産物の混合をおこなう。

さらに、食品製造副産物１４の燃料としての品質、ハンドリング性を向上させるため、図２に示す「成型工程（食品製造副産物１４を所定の形状（ペレット状など）とする）」を追加する場合もある。その成型に必要な結着材も食品製造副産物１４を利用することを前提とし、食品製造副産物１４のみでバイオマスボイラ１６の燃料を製造することが好ましい。

バイオマスボイラ１６では、自燃可能な食品製造副産物１４を燃焼させることができ、バイオマスボイラ１６で生成された蒸気は、生産装置１２で食品の加熱等に利用されると共に、乾燥機１８の熱源として利用される。

なお、本実施形態の燃焼利用循環システム１０では、生産装置１２が稼働している際には、バイオマスボイラ１６、及びガスボイラ２０を常に稼働させている。

本実施形態の燃焼利用循環システム１０では、一例として、「圧力調整弁（減圧弁）３６の設定圧＜圧力調整弁（減圧弁）２８の設定圧」とされ、通常運転時（一例として、バイオマスボイラ１６の燃料が十分にある場合）では、ヘッダー２２に供給される蒸気の圧力は、バイオマスボイラ１６側がガスボイラ２０側よりも大となっている。なお、ヘッダー２２内の圧力は、圧力調整弁（減圧弁）３６の設定圧、及び圧力調整弁（減圧弁）２８の設定圧よりも低い。

即ち、通常運転時では、ヘッダー２２において、バイオマスボイラ１６から供給される蒸気供給圧が、ガスボイラ２０から供給される蒸気供給圧よりも高くなっているため、生産装置１２にはバイオマスボイラ１６側の蒸気が優先的に供給される。

本実施形態の燃焼利用循環システム１０では、一例として、燃焼させる食品製造副産物１４が不足し、バイオマスボイラ１６の蒸気発生量が減り、バイオマスボイラ１６の蒸気圧が低下すると、バイオマスボイラ１６の蒸気発生量の不足分を補うようにガスボイラ２０からヘッダー２２への蒸気の供給量が増え、ガスボイラ２０がバックアップとして作用する。

本実施形態の燃焼利用循環システム１０では、バイオマスボイラ１６で生成した蒸気を生産装置１２で利用すると共にバイオマスボイラ１６で燃焼する食品製造副産物１４の乾燥に利用するので、燃焼利用循環システム１０のエネルギーの効率化を図ることができる。
また、本実施形態の燃焼利用循環システム１０では、上述したようにバイオマスボイラ１６と乾燥機１８とを用いるので、幅広い含水率の食品製造副産物１４を一括で処理することができ、ＣＯ_２の排出量の低減、及び廃棄物の削減を実現することができる。

また、乾燥が不要で、高熱量の食品製造副産物１４Ｅをバイオマスボイラ１６で燃焼できる場合には、大きな熱量（蒸気量）を生産施設内で得られるだけでなく、上記乾燥が必用な食品製造副産物１４の乾燥工程で必要な熱量として有効的に利用することができる。

また、バイオマスボイラ１６で生成された排ガスは、大気に放出してもよいが、排ガスの熱を生産装置１２等で使用してもよい。

本実施形態のガスボイラ２０は、負荷追従で基本的に動き続けているものであって、生産装置１２側の蒸気の需要が変動すると、ガスＧの投入量を変動させて蒸気発生量を変動させる、即ち、負荷変動させることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 燃焼利用循環システム
１２ 生産装置
１４ 食品製造副産物
１６ バイオマスボイラ
１８ 乾燥機
２０ ガスボイラ
２２ ヘッダー（第１フロー）
２４ 配管（第１フロー）
２８ 圧力調整弁（蒸気量調整部）
３６ 圧力調整弁（蒸気量調整部）
４０ 配管（第１フロー）
４８ 配管（第２フロー）

Claims (3)

1. 食品生産施設で生じる食品製造副産物を燃焼して蒸気を生成するバイオマスボイラと、
   前記バイオマスボイラで生成した蒸気を前記食品生産施設内の食品生産装置へ送る第１フローと、
   前記第１フローへ送られた蒸気の一部を、前記食品製造副産物を乾燥する乾燥機へ送る第２フローと、
   を有している、食品製造副産物の燃焼利用循環システム。
2. 前記バイオマスボイラで燃焼する前記食品製造副産物に、前記食品製造副産物よりも高熱量の高熱量食品製造副産物を混ぜる、
   請求項１に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システム。
3. 前記食品生産装置へ蒸気を供給するガスボイラと、
   前記ガスボイラから前記食品生産装置へ供給する蒸気の量と、前記バイオマスボイラから前記食品生産装置へ供給する蒸気の量とを調整して、前記食品生産装置への蒸気供給量を安定させる蒸気量調整部と、
   を有する、
   請求項１に記載の食品製造副産物の燃焼利用循環システム。