アップサイクルのためのコーヒー粕の低温乾燥 / テスト事例 / コーヒー粕乾燥機, アップサイクル乾燥, ゼロエミッション乾燥

まとめ

コーヒー粕の乾燥と利用

コーヒー抽出後に出るコーヒー粕を低温で乾燥することで、成分変化が少なくアップサイクルに利用可能です。特にKENKI DRYERは蒸気を利用した低温間接乾燥機であり、乾燥後の成分変化が少なく、さまざまな用途に利用できます。

乾燥の重要性

コーヒー粕を湿った状態で放置すると、細菌やカビが繁殖しやすく、腐敗が進みます。乾燥することでこれを防ぎ、コーヒー粕の土壌改良剤、肥料、燃料、生分解性プラスチックの素材としての利用が注目されています。

KENKI DRYERの特長

• 環境に優しい：蒸気を熱源に使い、CO2の発生がありません。乾燥効率が高く、蒸気使用量が少ないです。
• 低コスト・低メンテナンス：部品の消耗が少なく、運転管理が楽で24時間無人運転が可能です。
• 多用途：付着物や粘着物も乾燥可能で、高含水率有機廃棄物や汚泥などにも対応します。

環境保護への貢献

乾燥によりコーヒー粕の重量を減らし、産廃量の削減や運搬台数の削減が可能です。これにより、産廃費の削減やCO2削減にも貢献できます。

特許と実績

KENKI DRYERは日本、台湾、米国、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダで合計11件の特許を取得しています。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機などの分野での利用が推奨されます。

まとめ

KENKI DRYERは、コーヒー粕を含む有機廃棄物の効率的な乾燥と再利用を可能にする、環境に優しい画期的な乾燥装置です。

コーヒー抽出後に排出されるコーヒー粕を低温で乾燥することにより、乾燥後成分変化が少なくアップサイクルとして利活用が可能です。KENKI DRYER は熱源に蒸気を利用した低温での間接乾燥ですので、乾燥後は乾燥対象物の成分変化が少なくアップサイクル品して十分に利用が可能です。

コーヒー粕を湿った状態で放置すると微生物（細菌やカビ）が繁殖するのに適した環境を提供し、腐敗を引き起こします。コーヒー粕には有機物が多く含まれており、これが微生物の栄養源となり微生物が増殖しやすくなります。又、温暖な環境では微生物の活動が活発になり、特に室温やそれ以上の温度では、コーヒー粕の腐敗が早く進行します。乾燥は、これらの問題を解決する有効な手段の一つです。

コーヒー粕（コーヒーかす）とは、コーヒー豆を挽いてコーヒーを抽出した後に残る固形物のことを指しますが、一般的にコーヒーを淹れた際にフィルターやエスプレッソマシンなどに残る粉状の物質です。コーヒー粕は通常、廃棄物として処分されますが、近年では、乾燥を行いその乾燥後の利用方法が非常に注目されています。
コーヒー粕の乾燥後の利用用途としては、土壌改良剤、肥料、燃料等の他、生分解性プラスチックの素材としても利用可能です。

8ケ国11件の取得済み特許技術の KENKI DRYER は、蒸気間接乾燥機ですが、同様の他の蒸気間接乾燥とは構造が異なり全く独自の製品です。バーナー等による直火乾燥機は乾燥機より二酸化炭素が排出され環境保護、脱炭素の点でも時代に逆行し、高温での乾燥のため燃料費は高額で、部品の消耗が早くメンテンナンスに費用が掛かります。

KENKI DEYER は熱源には蒸気を利用していますが、乾燥時には KENKI DRYER よりは地球温暖化ガス、二酸化炭素CO2の発生はありません。又、KENKI DRYER は、乾燥熱効率が良いため蒸気使用量が少なくて済み、現在ご使用されている蒸気を利用でき、余った蒸気、余剰蒸気を使用すれば燃料費のコストは増えず、乾燥時に蒸気を発生させるボイラーよりの二酸化炭素の排出量は増加しません。あるいは、電気式ボイラーを設置することにより乾燥時に地球温暖化ガス、二酸化炭素CO2の発生は一切なく脱炭素での乾燥が可能になります。

運転開始後のトラブルは皆無で、乾燥機の本体の羽根の回転数は5RPM以下で非常にゆっくりのため部品の消耗が少なく、メンテナンスが楽で安価で済みます。KENKI DRYER は連続式での乾燥装置で乾燥対象物を貯めて乾燥させるバッチ式ではありません。そのため、運転管理が楽で1日24時間無人運転が可能です。

コーヒー粕を乾燥することにより重量を減らし、廃棄物産廃量の削減を行うことは、昨今の2024年トラック問題等により値上がりしている産廃費の削減、そして、トラック運搬台数削減によりニ酸化炭素の削減もでき、環境保護、脱炭素に貢献することができます。

どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件 合計11件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な乾燥装置です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。

日本、台湾、米国、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国 11件特許取得済。

コーヒー粕（コーヒーかす）とは、コーヒー豆を挽いてコーヒーを抽出した後に残る固形物のことを指します。一般的にコーヒーを淹れた際にフィルターやエスプレッソマシンなどに残る粉状の物質です。コーヒー粕は通常、廃棄物として処分されますが、近年ではその再利用方法が注目されています。

コーヒー粕の成分

コーヒー粕には以下のような成分が含まれています：

• 有機物：リグニン、セルロース、ヘミセルロースなどの植物繊維。
• 栄養素：窒素、リン、カリウム、マグネシウムなどのミネラル成分。
• カフェイン：抽出後も若干のカフェインが残っています。
• 脂肪酸：リノール酸やパルミチン酸など。
• ポリフェノール：抗酸化作用のある成分。

出典：ChatGPT

近年、プラスチックゴミによる環境汚染が問題視されており、従来のプラスチックに代わる生分解性プラスチックの開発が進められています。コーヒー粕は、セルロースなどの繊維質を豊富に含んでいることから、生分解性プラスチックの原料として注目されています。

コーヒー粕由来生分解性プラスチックの特徴

• 環境負荷低減: 石油由来のプラスチックと異なり、石油を使用せずに製造できるため、環境負荷を低減できます。
• 生分解性: 微生物によって分解されるため、環境中に長期間残留することがありません。
• 機能性: 従来のプラスチックと同等の強度や耐熱性を持つもの、抗菌性や消臭性を持つものなど、様々な機能性を持つものが開発されています。
• コスト: 石油由来のプラスチックよりも安価に製造できる可能性があります。

コーヒー粕由来生分解性プラスチックの利用例

• ストロー
• カップ
• 容器
• ラップ
• 袋
• マルチフィルム
• 農業資材

利点

1. 環境負荷の低減：コーヒー粕は食品廃棄物であり、それをリサイクルして生分解性プラスチックを作ることで、廃棄物の削減に貢献します。これにより、プラスチック廃棄物問題の緩和が期待されます。
2. 再生可能資源の利用：コーヒー粕は再生可能な資源であり、持続可能な材料としての価値があります。石油由来のプラスチックに比べて、原料の供給が持続可能であることが大きなメリットです。
3. カーボンフットプリントの削減：コーヒー粕を原料とすることで、製造プロセスにおける二酸化炭素排出量を削減できます。これにより、製品のライフサイクル全体での環境負荷が軽減されます。

用途

1. パッケージング：食品包装、ショッピングバッグ、容器など、使い捨てプラスチック製品の代替として利用されます。生分解性プラスチックは廃棄後に自然環境で分解されるため、プラスチックゴミの減少に寄与します。
2. 農業：農業用マルチフィルムや植物用ポットなどに利用されます。これらは使用後に土壌中で分解されるため、廃棄物の処理が簡便で、環境に優しい農業を支援します。
3. 消費財：食器やカトラリー、ストローなどの使い捨て製品にも利用されています。これにより、日常生活でのプラスチック廃棄物を減らすことができます。
4. 医療・衛生用品：生分解性プラスチックは医療や衛生用品（例えば、使い捨ての手袋やマスク）の製造にも利用されます。使用後に自然に分解されるため、環境への負担が少ないです。

出典：Gemini及びChatGPT

生分解性プラスチック（せいぶんかいせいプラスチック、英: biodegradable plastic）は、プラスチックの区分の一つであり、微生物による分解の作用に応答して性質が変化するスマートポリマーの一種である。

1989年の生分解性プラスチック研究会（現：日本バイオプラスチック協会［JBPA］）により、「自然界において微生物が関与して環境に悪影響を与えない低分子化合物に分解されるプラスチックである」と定義された^[1]。この表現は曖昧であり、1993年のアナポリスサミットにおいて、「生分解性材料とは、微生物によって完全に消費され自然的副産物（炭酸ガス、メタン、水、バイオマスなど）のみを生じるもの」と定義された。

また、JBPA識別表示制度のグリーンプラマークの取得表示基準では、生分解性プラスチックとは通常のプラスチックと同様に使うことができ、使用後は自然界に存在する微生物のはたらきで、最終的に水と二酸化炭素に分解されるプラスチックのこととされる。生分解性は国際標準化機構（ISO）規格、日本産業規格（JIS）に則して評価される。

生分解性プラスチックには、生物資源（バイオマス）由来のもの（バイオマスプラスチック）と、石油由来のもの（石油合成プラスチック）がある。生分解性があれば、原料が何であるかは問わない。主流は、生物資源（バイオマス）を原料としたバイオマスプラスチックであり、でんぷんや糖を原料とするものが多い。ただし、バイオマスを原料にするプラスチックの全てが、生分解性を持つわけではない。例えば、バイオPETやバイオPEはバイオマスを原料にするが、生分解性を持たない。すなわち（バイオマス由来≠生分解性）であることに注意されたい。

主な生分解性プラスチックとして、バイオマスを原料とするものは、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート（微生物産生ポリエステル）、ポリグリコール酸、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、変性澱粉、低置換度多糖誘導体（低置換度セルロースアセテートなど）がある。石油由来ではPET共重合体がある。

出典：Wiki 生分解性プラスチック

コーヒー粕を乾燥させる理由はいくつかあります。以下に主要な理由を挙げます。

1. 保存期間の延長

乾燥することで水分が取り除かれ、微生物の繁殖を防ぐことができます。その結果、コーヒー粕は長期間保存できるようになります。湿った状態のコーヒー粕はカビやバクテリアが繁殖しやすいため、早めに使用しないと劣化してしまいます。

2. 重量の軽減

乾燥させることで水分が抜け、コーヒー粕の重量が軽くなります。これにより、輸送や取り扱いが容易になります。特に大量に処理する場合には、乾燥による重量減は大きな利点となります。

3. 利用の多様化

乾燥したコーヒー粕は多用途に利用できます。例えば、乾燥したコーヒー粕は以下のような用途があります：

• 肥料：有機肥料として庭や農地に使用できます。
• 燃料：乾燥したコーヒー粕は燃焼しやすく、燃料として利用できます。
• ペットの寝床材：乾燥しており吸水性があるため、ペットの寝床材としても利用できます。

4. 悪臭の防止

湿ったコーヒー粕は時間が経つと腐敗し、悪臭を放つことがあります。乾燥させることで腐敗を防ぎ、悪臭を抑えることができます。

5. カビの防止

湿った状態のコーヒー粕はカビが発生しやすいため、乾燥させることでカビの発生を防ぐことができます。これにより、コーヒー粕の品質を保つことができます。

これらの理由から、コーヒー粕を乾燥させることは非常に有益であり、多くの場面で実施されています。

出典：ChatGPT

コーヒー粕の腐敗原因

1. 水分含有量:
   コーヒー粕は湿った状態で残るため、水分が多く含まれています。この水分は微生物（細菌やカビ）が繁殖するのに適した環境を提供し、腐敗を引き起こします。
2. 有機物の豊富さ:
   コーヒー粕には有機物が多く含まれており、これが微生物の栄養源となります。これにより、微生物が増殖しやすくなります。
3. 温度:
   温暖な環境では微生物の活動が活発になります。特に室温やそれ以上の温度では、コーヒー粕の腐敗が早く進行します。

腐敗の兆候

1. 悪臭:
   腐敗が進むと、コーヒー粕から強い悪臭が発生します。これは微生物が有機物を分解する際に生成するガスや揮発性化合物によるものです。
2. 変色:
   健康なコーヒー粕は通常、濃い茶色や黒色をしていますが、腐敗が進むと色が変わり、緑色や白色のカビが生えることがあります。
3. 粘り気やぬるぬる感:
   腐敗したコーヒー粕は、手で触ったときに粘り気やぬるぬるした感触があります。これは微生物の生成物やカビの成長によるものです。

腐敗を防ぐ方法

1. 乾燥:
   コーヒー粕を乾燥させることで水分を減らし、微生物の繁殖を抑えることができます。乾燥は風通しの良い場所で行うか、オーブンを低温設定にして使用することができます。
2. 冷凍:
   使用しないコーヒー粕は冷凍することで保存期間を延ばすことができます。冷凍することで微生物の活動が低下し、腐敗を防ぐことができます。
3. 密閉容器に保存:
   空気の流入を防ぐために密閉容器に入れて保存することで、酸素を必要とする微生物の繁殖を抑えることができます。
4. 即時利用:
   コーヒー粕を早めに使用することも腐敗を防ぐ方法の一つです。たとえば、庭の肥料やコンポスト、掃除用のスクラブとしてすぐに使用することができます。
5. 酸性度の調整:
   酸性度が高い環境では多くの微生物の繁殖が抑制されます。コーヒー粕は元々酸性ですが、さらに酸性度を高めるために少量の酢を加えると、腐敗を防ぎやすくなります。

これらの方法を実施することで、コーヒー粕の腐敗を効果的に防ぐことができます。

出典：ChatGPT

堆肥（たいひ）とは、易分解性有機物が微生物によって完全に分解された肥料あるいは土壌改良剤のこと。有機資材（有機肥料）と同義で用いられる場合もあるが、有機資材は易分解性有機物が未分解の有機物残渣も含むのに対し、堆肥は易分解性有機物が完全に分解したものを指す。
英語ではコンポスト (compost) と呼び、本項でも堆肥とコンポストを同義として扱う。なお、生ごみ堆肥化容器の生成物である堆肥（コンポスト）が転じて、生ごみ堆肥化容器をコンポストと呼ぶ場合がある。

出典：Wiki 堆肥

肥料（ひりょう、肥糧）とは、植物を生育させるための栄養分として人間が施すものである。土壌から栄養を吸って生育した植物を持ち去って利用する農業は、植物の生育に伴い土壌から減少する窒素やリンなどを補給しなければ持続困難である。そこで、減少分を補給するために用いるのが肥料であり、特に窒素・リン酸・カリウムは肥料の三要素と呼ばれる。

出典：Wiki 肥料

肥料の三要素（ひりょうのさんようそ、英: three main macronutrients）とは、植物栄養素としての窒素、リン酸、カリウムのことである。これらは、植物がその成長のために多量に要求し、かつ、植物体を大きく生育させるため、農業上特に肥料として多く与えることが望ましい。

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窒素

窒素は、主に植物を大きく成長させる作用があり、特に葉や茎を大きくすることから葉肥（はごえ）とも呼ばれる。根から吸収される必須栄養素の中で、最も多量に要求される。植物が利用できる窒素の土壌中含量が、植物の生産性を決める主要な因子であるとされる。植物の原形質の乾燥重量の40 – 50%は、窒素化合物である。植物の中でも、葉や茎を食用とする葉菜類は、特に窒素を多量に必要とする。

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リン酸

リン酸は主に開花結実に影響し、花肥（はなごえ）または実肥（みごえ）と呼ばれる。このため、果実を食用とする果菜類の栽培では、特に重要視される。

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カリウム

カリウムは、根の発育と細胞内の浸透圧調節に必須であるため根肥（ねごえ）といわれ、根菜類では他の植物以上に必要である^[15]。また、葉や生長点においても重要である。主に肥料として利用されるものは、硫酸カリウム（硫酸カリ）と塩化カリウム（塩化カリ）由来のもので、カリ岩塩として採掘されたものを精製したものが利用される。

出典：Wiki 肥料の三大要素

• 乾燥物：コーヒー粕
• 乾燥の目的：アップサイクル。産廃費の削減。産廃量の削減。短期間で機械代回収。
• 含水率：乾燥前67.1％W.B.、乾燥後2.1％W.B.
• 乾燥機への要請：付着しやすいため乾燥機内部で詰まらない。24時間無人運転。短期間で機械代回収。
• テスト結果：問題なし。

廃棄物乾燥

乾燥機競合比較

乾燥装置 KENKI DRYER の国際特許技術の一つが Steam Heated Twin Screw technology （SHTS technology）でセルフクリーニング機構です。この機構によりどこもできないどんなに付着、粘着、固着する乾燥対象https://kenkidryer.jp/products/patents/物でも独自の構造で機械内部に詰まることなく乾燥できます。
例えば乾燥対象物が羽根に付着したとしても、その付着物を乾燥機内の左右の羽根が強制的に剥がしながら回転します。どんなに付着、粘着、固着性がある乾燥物でも左右の羽根が剥がしながら回転するため羽根に付着することなく、そして停止することなく羽根は常に回転し続け、剥がし、撹拌、加熱乾燥を繰り返しながら搬送されます。又、常に羽根の表面は更新され綺麗なため羽根よりの熱は遮るものなく乾燥物にいつも直接伝えることができます。どこも乾燥ができない付着、粘着性が強い物あるいは原料スラリー等の液体状に近い状態で投入したとしてもこのテクノロジーで全く問題なく確実に乾燥ができます。このSHTSテクノロジーは約７年以上を経て完成させており国内はもとより海外でも特許を取得、出願しております。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

セルフクリ－ニング

乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。

日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国11件特許取得済。

乾燥機構

熱源である飽和蒸気の使用量は少ないため、新規にボイラー導入せず工場内余剰蒸気を利用することにより脱炭素、燃料費削減が可能です。

KENKI DRYERの乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風併用で他にはない画期的な乾燥方式を取り入れ安全衛生面で優れ、安定した蒸気を熱源とするため乾燥後の乾燥物の品質は均一で安定しています。蒸気圧力は最大0.7MpaGまで使用可能で、乾燥条件により蒸気圧力の変更つまり乾燥温度の調整は簡単に行なえます。飽和蒸気は一般の工場では通常利用されており取り扱いに慣れた手軽な熱源だと言えます。バーナー、高温の熱風を利用する乾燥と比較すると、飽和蒸気はパイプ内を通し熱交換で間接乾燥させる熱源であることから、低温で燃える事はなく安全衛生面、ランニングコスト面で優れています。
飽和蒸気には特有の特徴があります。蒸気圧力の変更に伴い蒸気温度が変わるため、乾燥温度の調整が簡単に行なます。又、凝縮熱、潜熱を利用できるため温水、油等の顕熱利用と比較すると熱量が2~5倍で乾燥に最適な熱源と言えます。
飽和蒸気は乾燥後ドレンとなりますがそれは回収ができ蒸気発生装置ボイラーへの供給温水として利用すれば燃料費等のランニングコストは安価で済みます。

熱源 蒸気