JP7785437B1 - コーヒー粕リサイクル処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コーヒー粕リサイクル処理方法を提供する。
【解決手段】本発明はコーヒー粕リサイクル処理方法及びコーヒー粕リサイクル製品を提供する。熱湯を入れて使用された湿式コーヒー粕の回収は、本発明のコーヒー粕リサイクル処理方法、即ち予備乾燥工程Ｓ１０１、粉砕・篩い分け工程Ｓ１０２、混合工程Ｓ１０３、成形工程Ｓ１０４、乾燥工程Ｓ１０５及び完成品の包装工程Ｓ１０６を通じて、コーヒー蚊取り線香、お香、バイオマス燃料棒、コーヒー炭などの用品を、効果的に作り出し再利用することにより、生産過程における安定性を効果的に向上させ、大量生産のための原材料の標準条件を満たすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は主にコーヒー粕リサイクル処理技術分野に関するものであり、具体的には主にコーヒー粕リサイクル処理方法である。

環境意識の高まりに伴い、循環経済は世界各国の継続的な取り組みの方向性となっており、環境資源の過剰開発が続くと、最終的には資源の枯渇と地球温暖化につながる。資源リサイクルは資源の無駄を省き、環境に優しい改善方法の一つとなっている。市場では一般的に、稲わら、トウモロコシの茎、小麦わら、サトウキビのバガス、竹の棒、ヤシの殻などが利用されており、それには天然の植物繊維を豊富に含む廃棄原料が含まれており、リサイクル・加工後、繊維特性に応じて食器、ストロー、原子炭（成形木炭）、肥料、布地、履物などの日用品に加工することができ、効果的なプラスチック削減を実現し、循環経済の発展を促進する。

そのなかで、コーヒー豆は炭化すると多孔質の特性を持つようになるため、燃料として利用できるだけでなく、その多孔質の物性を利用して吸湿、脱臭、水質浄化などの用途に利用されることができ、炭に付加価値を与え、経済的効果を高めることができる。木材を木炭に加工するには独立した窯や乾留設備が必要で、人手、材料資源、時間、環境のすべてに多大なコストがかかり、循環経済の効果は得られない。

コーヒーはほとんどの人々の生活に欠かせないものになっている。コーヒーチェリーは選別・焙煎され、コーヒー豆に加工され、その後粉砕され、香り豊かなコーヒー飲料が形成され、ただし、コーヒーに熱湯を入れる過程に残ったコーヒー粕は、長期間にわたって適切に扱わないと、カビが発生しやすくなり、コーヒー粕がしっかりと密封されていれば、１０～１４日間保存でき、コーヒー粕が適切にリサイクルされないと、ゴミとして処分するしかなく、コーヒー粕の処理にかかる費用の増加と社会資源の増加だけである。それについて、英国の新興企業Ｂｉｏ－ｂｅａｎは、埋められたコーヒー粕によりコーヒー粕１トン当たり約６．８トンの温室効果ガスが発生すると述べた。

炭化したコーヒーのコーヒー粕を効率的に回収することは、窯焼きや乾留などの炭化手順が不要になるが、コーヒー粕をリサイクルするためには複雑な準備作業が必要になる。現在、市場においては、コーヒー粕を乾燥したあと、発酵・分解・乳酸除去などの工程という肝心な手順が行われていないため、製品に湿気やカビ、臭いが発生しやすく、加工に無駄が生じる。それにはコストがかかり、リサイクルの目的が達成されない可能性がある。

上記課題を解決するために、本発明は、コーヒー粕リサイクル製品の品質を効果的に向上させ、コーヒー粕製品の経済的価値を高めることができるコーヒー粕リサイクル処理方法を提供することを主な目的とする。

本発明の他の目的は、プラスチックを効果的に削減して循環経済の発展を促進し、量産の安定性を向上させるという目的を達成するために、コーヒー粕リサイクル処理方法により製造されたコーヒー粕リサイクル製品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、回収されたコーヒー粕を以下の工程を経てリサイクルし、高品質な加工原料として製造されるコーヒー粕リサイクル処理方法を提供する。それには下記の工程が含まれている。

予備乾燥工程（Ｓ１０１）では、コーヒー粕の水分を日射で除去する。日射の環境温度が３０～３５℃で、その環境における相対湿度が４０～８０％で、乾燥時間は２～３日、１０～１２時間／日である。完全に発酵させるために３０～６０分に１回撹拌する必要がある。これにより、回収したコーヒー粕を発酵させて熟成させる。

粉砕・篩い分け工程（Ｓ１０２）では、予備乾燥工程（Ｓ１０１）を経たコーヒー粕の粒子サイズが均一でないため、粉砕または研磨により、予備乾燥工程（Ｓ１０１）を経たコーヒー粕の粒子サイズが均一になるように再調整する。粉砕後のコーヒー粕は篩い分け方法を利用し、粒度１００～１０００メッシュのコーヒー粕を粗いメッシュと細かいメッシュに篩い分ける。

混合工程（Ｓ１０３）では、粉砕・篩い分け工程（Ｓ１０２）で粉砕され、篩い分けられたコーヒー粕を、接着用樹脂、香料、水と混合し、プラスチック原料に完全に混合する。

成形工程（Ｓ１０４）では、混合工程（Ｓ１０３）で混合した原料を成形法により成形し、リサイクル原料を成形する。

乾燥工程（Ｓ１０４）では、成形されたリサイクル原料を３０～３５℃で日射し、１日８時間２日間乾燥させて固定化し、成形する。

いわゆる高品質加工原料とは、コーヒー粕、接着用樹脂、香料、水以外の物質や不純物が添加されていない、優れた品質の加工原料を指す。

本発明の粉砕・篩い分け工程（Ｓ１０２）は、最終製品の表面平滑性の要件に応じてその篩い分け号数を変更することができる。

好適には、予備乾燥工程（Ｓ１０１）では、ガスまたは電熱、廃熱に外部エネルギーを加えて乾燥させ、その環境における相対湿度が２０％の条件下で２～３日間熟成させる。

本発明の予備乾燥工程（Ｓ１０１）は、日照または他の加熱方法によって実行することができる。予備乾燥工程（Ｓ１０１）では、主にコーヒー粕を発酵・分解して乳酸臭を除去する。

好ましくは、混合工程（Ｓ１０３）において、粉砕され篩い分けられたコーヒー粕と接着用樹脂との質量比は２：１～３：１であり、香料と粉砕され篩い分けられたコーヒー粕との質量比は１：０．１～１：３．９である。篩い分けられたコーヒー粕、接着用樹脂及び香料を混合した後の総粉末量と水の質量比は１：１である。

混合工程における香料は、天然の植物性香料であることが好ましい。

本発明の混合工程（Ｓ１０３）では、コーヒー粕、接着用樹脂、香料の比に応じ、また製品の加工難易度に応じて水の量を微調整し、加工及び成形の不良率を低減する。

好ましくは、成形工程（Ｓ１０４）は、射出成形、押出成形、圧縮成形、または他の適切な成形方法により行われる。

好ましくは、乾燥工程（Ｓ１０５）はガスまたは電気熱と外部エネルギーを利用することによって加熱され、外部エネルギーの加熱条件は４０～６０℃、４～８時間である。

本発明の乾燥工程（Ｓ１０５）は、日照または機械による加熱の方法により行うことができる。

コーヒー粕リサイクル製品の完成品の包装工程（Ｓ１０６）をさらに含むことが望ましい。それは完成品の包装後、周囲温度は２５℃であり、相対湿度は５％以下である。

本発明は、コーヒー粕リサイクル処理方法によって製造されたコーヒー粕リサイクル製品を提供する。コーヒー粕リサイクル製品は、蚊取り線香、参拝用線香、殺虫剤、お香、消臭剤、肥料、バイオマス燃料棒またはコーヒー炭とすることができる。

好ましくは、蚊取り線香または殺虫剤の香料は蚊よけ香料である。

消臭剤またはお香の香料は、天然の植物香料であることが好ましい。

本発明の有利な効果には下記のものが含まれている。

本発明が提供するコーヒー粕リサイクル処理方法は、予備乾燥、粉砕・篩い分け、混合、成形、乾燥及び完成品の包装の各工程（Ｓ１０１～Ｓ１０６）が行われた後に、カビが発生しにくく、高い経済的利益をもたらす高品質のコーヒー粕リサイクル原料を生成することができ、蚊取り線香、お香、消臭剤などに加工したり、さまざまな温度で乾留してコーヒー炭などの製品に製造したりすることができ、製品のひび割れ、滑らかさの悪さ、湿気の影響を受けやすいことや、カビ、臭いなどの欠点を改善することができる。プラスチックを効果的に削減し、循環経済の発展を促進するという目的を達成し、量産安定性を向上させる。

図１は本発明のコーヒー粕リサイクル処理方法の工程のフローチャートである。

コーヒーは焙煎工程を通じて基本的な炭化プロセスを経ており、木炭を炭化して作られた木炭と同じ多孔質の特性を持つ。コーヒー粕は、炭と同じく湿気を吸収し、消臭する効果を持っているほか、コーヒー粕は蚊やアリの忌避、または肥料とすることや汚れ落としなどにも利用できる。熱湯をいれた後のコーヒー粕にはある程度の水分が含まれているため、カビや発酵が起こりやすく、リサイクルしたい場合には、前処理が行われないとすぐに使用することができない。本発明は、コーヒー粕の廃棄物を収集し、発酵、乾燥、篩い分けをした後、リサイクル処理されたコーヒー粕を、他の原材料の特性と組み合わせて、お香、蚊取り線香、参拝用線香、消臭剤、吸湿錠剤、肥料などの製品を製造する。

循環経済を促進するという概念に基づいて、本発明で使用されるコーヒー粕の主な供給源は、飲料または食品の加工工場または店舗から回収されたコーヒー粕であり、それに対してリサイクルをし、再利用するが、これに限定されるものではない。また、コーヒー粕の原材料は他の供給源から入手できることを排除するものではない。

本発明のコーヒー粕リサイクル・再利用処理方法では、回収されたコーヒー粕に対して予備乾燥、粉砕・篩い分け、混合、成形、乾燥、完成品の包装の各工程が行われる。リサイクル処理されたコーヒー粕は、本発明のコーヒー粕リサイクル処理方法によって処理される。これにより、コーヒー粕リサイクル製品の品質が効果的に改善され、コーヒー粕製品の経済的価値が増大する。

図１を参照する。コーヒー粕が収集された後、本発明のコーヒー粕リサイクル及び再利用処理方法は、予備乾燥、粉砕・篩い分け、混合、成形、乾燥及び完成品の包装を含む下記の各工程が含まれている。

（工程一．予備乾燥工程Ｓ１０１）
熱湯を入れた後のコーヒー粕は水分が多く含まれているため、予備乾燥工程Ｓ１０１で余分な水分を除去しないと、リサイクルしたコーヒー粕により製品にカビが発生しやすくなったり、水分が多くなり軟化したり、異臭が発生したりする欠点がある。したがって、上記の欠点を回避するために、リサイクルされたコーヒー粕については最初に予備乾燥工程Ｓ１０１が行わなければならない。

予備乾燥工程Ｓ１０１は、日照方法により行うことができ、日照の環境温度は約３０～３５℃、相対湿度は約４０～８０％、時間は約２～３日である。１日あたり１０～１２時間の条件のもとで行われる。予備乾燥は主にコーヒー粕を発酵・分解して乳酸を除去する工程であり、発酵・熟成期間は２～３日、日照による発酵・熟成期間はコーヒー粕の一回当りの撹拌に約３０～６０分かかる。コーヒー粕は発酵・熟成の過程で約３０～４０℃の温度変化が生じる。発酵・熟成期間を経て、つまり予備乾燥工程の４日目を経て、コーヒー粕が発酵・熟成される。発酵・熟成したコーヒー粕は、軽いコーヒーと土の香りが漂い、柔らかく通気性のある質感である。最終製品の風味と燃焼安定性を向上させるのに役立ち、また生産安定性が効果的に向上する。

予備乾燥工程Ｓ１０１では、ガス、電熱などの他の加熱方法を使用して乾燥することもできる。外部エネルギー（ガスまたは電熱）を使用すると、乾燥速度が速くなる。しかし、外部エネルギーで乾燥させたコーヒー粕は、発酵と熟成の過程を経ていないため、乾燥後に水分が発生し、局所的にカビが発生する。このため、その環境における相対湿度２０％の条件下で２～３日熟成する必要がある。

（工程二．粉砕・篩い分け工程Ｓ１０２）
コーヒー粕から得られる粒子のサイズや密度は異なる。よって直接製品に加工されると粒子サイズが不均一になり、また結合度が低いと製品の表面に亀裂が発生しやすくなる。さらにはコーヒー粕の粒子サイズが粗すぎると滑らかさが低下し、完成品の外観が悪くなる。

予備乾燥工程Ｓ１０１前のコーヒー粕の粒子サイズが一定でないため、粉砕または研磨方法を使用して、予備乾燥工程Ｓ１０１前のコーヒー粕の粒子サイズを再調整し、粒子サイズを一定にする。粉砕したコーヒー粕は篩い分け方法で、１００～１０００メッシュの粒子のコーヒー粕を選別する。

コーヒー粕を利用して高品質の蚊取り線香、お香、消臭剤、コーヒー炭などのコーヒー粕リサイクル製品を製造する場合には、リサイクルされたコーヒー粕を粉砕の手順により、コーヒー粕の粒度を一定にしなければならず、次に、篩い分け手順を利用して細かいコーヒー粕を篩い分ける。これにより、消臭剤やお香など特別の形の外観製品に応用することができ、製品の表面精度を効果的に向上させることができる。篩い分けられた粗いメッシュのコーヒー粕は、蚊取り線香やコーヒー炭など外観に問題のない製品に応用できる。いわゆる細かいメッシュは約４００～１０００メッシュで、粗いメッシュは約１００～３００メッシュである。

（工程三．混合工程Ｓ１０３）
混合工程Ｓ１０３は、篩いにかけたコーヒー粕と接着用樹脂を２：１～３：１の割合で完全に混合し、混合時に少量の水を入れて、水と総粉量を１：１の割合で混合する。コーヒー粕から作られる最終製品については、コーヒー粕と接着用樹脂を混合する混合過程において、適切な香料を添加することができる。香料は、製造される最終製品の用途に応じて混合が行われる。例えば、蚊よけ線香には、レモングラス、ローズマリー、除虫菊などの蚊よけ香料を加えることができる。消臭剤やお香には、ミント、サンダルウッド、ヒノキなどの適切な天然植物香料、または適切な薬用植物を加えることができる。香料とコーヒー粕は１：０．１～１：３．９の比率で調製され、プラスチック原料に充分に混合される。

（工程四．成形工程Ｓ１０４）
成形工程Ｓ１０４は、射出成形、押出成形または圧縮成形等の適切な成形方法を用いて、混合されたプラスチック混合物を蚊取り線香、お香、消臭剤、参拝用線香、バイオマス燃料棒、またはコーヒー炭のリサイクル原料に加工する。

（工程五．乾燥工程Ｓ１０５）
成形されたリサイクル原料は、日照またはガスまたは電気熱と外部エネルギーを加えて乾燥及び成形することができ、日照温度３０～３５℃で８時間／日、２日間の日照により乾燥及び固化することができる。外部エネルギー乾燥法により、形成されたリサイクル原料を４０～６０℃の温度の条件のもと４～８時間程度で乾燥固化させることができる。

（工程六．完成品の包装工程Ｓ１０６）
乾燥、成形された完成品に対して、分類、包装後、梱包、出荷が行われる。コーヒー粕リサイクル処理製品は、周囲温度２５℃、相対湿度５％以下では長期間保存できる。コーヒー粕粉末は相対湿度５％の環境のもとで真空包装が行わなければならない。

処理されたリサイクル過程の改善と厳格な温度、湿度、時間の管理により、コーヒー粕の再利用の効率を向上させ、それにより当該原材料は大量生産の条件を満たせるようにする。

上記内容からわかるように、回収されたコーヒー粕が本発明のコーヒー粕リサイクル処理方法により処理された後になって、初めて高品質のコーヒー粕リサイクル製品を作ることができ、ひび割れ、平滑性の低下、汚れの感受性などの製品の欠陥を改善できることが分かる。湿気やカビ、臭気の発生を防ぎ、コーヒー粕製品の生産の安定性を向上させまたリサイクルの目的を達成する。

Ｓ１０１：予備乾燥工程。
Ｓ１０２：粉砕・篩い分け工程。
Ｓ１０３：混合工程。
Ｓ１０４：成形工程。
Ｓ１０５：乾燥工程。
Ｓ１０６：完成品の包装工程。

Claims (10)

1. 収集・回収したコーヒー粕から高品質の加工原料であるコーヒー粕リサイクル製品が製造されるコーヒー粕リサイクル処理方法であって、
   環境温度３０～３５℃、相対湿度４０～８０％、乾燥時間２～３日、１０～１２時間／日の日照乾燥の条件のもとで、完全に発酵させるために３０～６０分に１回撹拌することにより、回収したコーヒー粕の水分を除去し、発酵させて熟成させる予備乾燥工程（Ｓ１０１）と、
   予備乾燥工程（Ｓ１０１）を経たコーヒー粕を粉砕または研磨して粒子サイズ１００～１０００メッシュのコーヒー粕を調製し、粒子サイズが均一になるように篩い分け手段を利用して粗い粒子と細かい粒子に篩い分けて再調整する粉砕・篩い分け工程（Ｓ１０２）と、
   粉砕・篩い分け工程（Ｓ１０２）で粉砕され、篩い分けられたコーヒー粕を接着用樹脂、香料と水とを、プラスチック原料に混合する混合工程（Ｓ１０３）と、
   混合工程（Ｓ１０３）で混合された前記プラスチック原料を成形法により成形し、リサイクル原料を成形する成形工程（Ｓ１０４）と、
   成形工程（Ｓ１０４）で成形された後の前記リサイクル原料に対し、日照３０～３５℃、２日間、八時間／日の日照乾燥の条件で乾燥・固化・成形が行われる乾燥工程（Ｓ１０５）と、
   が含まれていることを特徴とするコーヒー粕リサイクル処理方法。
2. 予備乾燥工程（Ｓ１０１）では、ガスまたは電熱と廃熱と外部エネルギーを加えて乾燥させ、乾燥後、その環境における相対湿度２０％の条件下で２～３日間熟成させることを特徴とする請求項１に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
3. 混合工程（Ｓ１０３）では、粉砕して篩い分けられたコーヒー粕と接着用樹脂の質量比は２：１～３：１で、香料と粉砕して篩い分けられたコーヒー粕の質量比は１：０．１～１：３．９で、粉砕して篩い分けられたコーヒー粕と接着用樹脂と香料を混合した後の総粉末量と水の質量比は１：１であることを特徴とする請求項１に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
4. 混合工程（Ｓ１０３）の香料は天然植物香料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
5. 成形工程（Ｓ１０４）では射出成形、押出成形または圧縮成形が用いられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
6. 乾燥工程（Ｓ１０５）はガスまたは電熱に外部エネルギーを利用した方法で加熱が行われ、外部エネルギーの加熱条件は４０～６０℃、４～８時間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
7. 前記コーヒー粕リサイクル製品の完成品の包装工程（Ｓ１０６）がさらに含まれており、前記完成品の包装後に、周囲温度は２５℃で、相対湿度は５％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
8. 前記コーヒー粕リサイクル製品は蚊取り線香、参拝用線香、殺虫剤、お香、消臭剤、肥料、バイオマス燃料棒、コーヒー炭であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
9. 前記蚊取り線香及び前記殺虫剤の香料は蚊よけ香料であることを特徴とする請求項８に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。
10. 前記消臭剤及び前記お香の香料は天然植物香料であることを特徴とする請求項８に記載のコーヒー粕リサイクル処理方法。