JP5017518B2 - 抽出済み茶葉の再処理加工方法およびその加工製品 - Google Patents

Description

この発明は、飲料メーカー工場などから大量に排出されている有料産業廃棄物である抽出済み茶葉などの有効利用に関するものであり、特に、当該抽出済み茶葉を主成分とする無公害、無薬品処理による高質パルプ、成形製品、その他の加工製品を製造し得るようになした抽出済み茶葉の再処理加工方法並びに当該抽出済み茶葉を主成分とする各種加工製品に関するものである。

周知のように、京都議定書に見るＣＯ_２ 削減のための地球環境保全対策に伴い、リサイクル資源の活用、並びに新素材の開発に関連して、天然自然物からなる有料産業廃棄物の有効利用のニーズ、またそれらをリサイクル素材とする新たな商品開発のニーズが多様化している。

この発明では、飲料メーカーから多量に排出される有料産業廃棄物である抽出済み茶葉などの有効再利用を、所謂、３Ｒ（Reduse、Reuse、Recycle）の考え方に基づき、当該産業廃棄物の効率的な循環型有効利用技術の研究開発を目指すものであり、特に、上記する抽出済み茶葉などの有料産業廃棄物から、無公害で、無薬品処理で高質パルプ素材を生成する抽出済み茶葉の再処理加工方法、並びに、当該高質パルプ素材を一次製品とするとともに、当該高質パルプ素材に基づいて各種加工製品を製造しようとするものである。

従来、飲料メーカーなどから大量に排出される抽出済みの茶葉などは、産廃業者が定期的に収集し、集中処理場において、有料産業廃棄物として廃棄処理されるものに過ぎず、何ら、上記する３Ｒに貢献するものではなかった。

さらに、従来のパルプ製造には、木材パルプによるものと、非木材パルプによるものとがあるが、それらによって異なるものの、蒸解、煮解、叩解、薬品投入などの工程が不可欠とされていた。さらに、上記パルプは、その製法によって、機械パルプと化学パルプとに大別されていた。機械パルプの製法は、繊維中にリグニンを大量に含むので、長時間保存すると退色するという課題がある。一方、化学パルプの製法は、紙にしたときの強度は強いが、セルロース純度を高くするために、木材からのパルプ収集率は、５０％程度になってしまうという課題がある。また、非木材から製造するパルプにおいては、木材パルプに比べると、強度がなく、白色にならず、紙にしたときに斑があるなどの課題がある。

そこで、この発明は、有料産業廃棄物である抽出済み茶葉などを、上記する３Ｒに貢献するべく再処理加工をし、無公害で、無薬品処理の高質パルプ素材を生成し、該高質パルプ素材に基づいて新たな加工製品として製品化しようとするものである。

この発明では、有料産業廃棄物である抽出済み茶葉などの細胞を粉砕し、紙に不要なリグニンなどを分解させ、それらを除去する薬品類を一切使わずに、無公害、無薬品処理により、高質パルプを生産し、再繊維化するものである。

また、生産した高質パルプを原材料として、射出成形技術、モールド成形技術、押し出し成形技術、紙漉き加工技術、織加工技術などにより、様々なエコプロダクト製品、壁紙などの内装仕上げ建材など、あるいは、リサイクルファブリックなどとして再生するものである。

さらに、この発明では、高分子化技術を応用した高速ミル化や、ナノテクノロジーとの融合による特殊硬質ミル化技術などの技術開発、高機能素材化技術を通じ、有料産業廃棄物の高効率な循環有効利用開発を視野に入れて、元来、茶葉の保有するカテキンの効能（抗菌性、脱臭性、防腐性など）をそのまま、素材および開発商品にさせる技術開発を並行して行うものである。

さらに、この発明では、抽出済みの茶葉のみに限らず、例えば、抽出済みのコーヒー豆粕、ビール麦粕などの様々の天然自然の産業廃棄物、さらには、フードビジネス業界における割り箸、その他の食物残渣などに対しても適応しようとするものである。

そこで、この発明は、上記する従来技術の課題を解決するべくなしたものであり、特に、重要な要素は、
（１）大量に廃棄処理されていた抽出済みの茶葉などの有料産業廃棄物の再処理加工技術の確立。
（２）その再処理加工における、高速ミル回転の応用による無公害・無薬品処理で高質パルプを製造しうる産業廃棄物粉砕の高度化技術の確率。
（３）高分子化技術による特殊ミル化技術、ナノテクノロジーを応用した製品化のための最適な粒度および形状の選定技術の確立。
（４）リサイクル材料の高速ミル化およびナノ化に関して、高速・高効率対応として量産化を視野に入れた微粉砕粒度の管理、粒度の製品製造の良否・効率制御、高速・高品質の粉砕・高速ミル化技術およびナノ化技術、高品質微粉砕粒度、高速ミル化およびナノ化されたリサイクル素材形状の多様化などの技術確立などである。

この発明は、上記する目的を達成するにあたって、請求項１に記載の発明は、抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を乾燥する乾燥工程と、乾燥した抽出済み茶葉を粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにする粉砕工程とを含むものからなり、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とすることを特徴とする抽出済み茶葉の再処理加工方法を構成するものである。

さらに、この発明において請求項２に記載の発明は、抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を乾燥することなく湿潤状態のまま維持し、湿潤状態の抽出済み茶葉を粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにし、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とすることを特徴とする抽出済み茶葉の再処理加工方法を構成するものでもある。

さらに、この発明において請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載の抽出済み茶葉の再処理加工方法であって、抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉をミル化あるいはナノ化してなる茶葉粉砕粉末に、竹素材をミル化あるいはナノ化してなる竹粉砕粉末を混練した混練材を素材とすることを特徴とするものである。

さらに、この発明において請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の抽出済み茶葉の再処理加工方法であって、前記竹素材を軟化させる竹素材軟化工程を含むものからなることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において請求項５に記載の発明は、抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を湿潤状態のまま、あるいは乾燥させた後、粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにし、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とし、該パルプ素材より形成される抽出済み茶葉を主成分とする加工製品を構成するものでもある。

さらに、この発明において請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、抄紙してなる紙製品であることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、射出成形、モールド成形、または押し出し成形してなる三次元プロダクト製品であることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、異素材と複合化し、インジェクション成形してなる三次元プロダクト製品であることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、ファイバー化してなるテキスタイル、織物、または不織布製品であることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において請求項１０に記載の発明は、請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、真空乾燥してなる肥料製品あるいは飼料製品であることを特徴とするものである。

この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法によれば、抽出済み茶葉を主成分とするものであり、この抽出済み茶葉を湿潤状態のまま、あるいは乾燥させた後、粉砕してミル化あるいはナノ化し、このミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材として構成したものであるので、従来は、有料で唯単に産業廃棄物として廃棄していた抽出済み茶葉を、経済的に極めて有利に活用することができ、パルプ化したパルプ素材、並びに、当該パルプ素材に基づく各種加工製品を、極めて安価に、且つ、多量に提供することができ、その点において極めて有効に作用するものといえる。

さらに、この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法によれば、抽出済み茶葉を主成分とするものであり、この抽出済み茶葉を粉砕処理により、ミル化あるいはナノ化して、該粉砕粉末に基づいて、これをパルプ化してパルプ素材とするものであり、紙に不要なリグニンなどを分解・除去するための薬品を一切使わずに、無公害・無薬品で高質パルプを生産できるという点においても極めて有効に作用するものといえる。

さらに、この発明になる抽出済み茶葉を主成分とする加工製品によれば、この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法によって生産した高質パルプを原材料とするものであり、射出成形技術、モールド成型技術、押し出し成形技術、紙漉き加工技術、織加工技術などにより、様々な三次元プロダクト製品、あるいは壁紙などの内装仕上げ建材など、さらには、リサイクルファブリックなどとして多様的に再生提供することができる点においても極めて有効に作用するものといえる。

以下、この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法およびその加工製品について、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法は、まず、主成分となる抽出済みの茶葉を収集する収集工程を含む。この抽出済みの茶葉とは、茶葉に湯液を作用させて茶液を抽出した後の茶葉殻のことをいう。この抽出済みの茶葉は、従来、たとえば、飲料メーカーなどから有料産業廃棄物として大量に排出されていたものを、そのまま回収し、収集保有する。

この発明になる抽出済み茶葉の再処理加工方法では、上記するようにして確保した抽出済みの茶葉を、一旦、乾燥工程において乾燥処理した後に、粉砕工程に移行する場合と、当該抽出済みの茶葉を湿潤状態のままで、粉砕工程に移行する場合とがある。いずれの場合も、この発明の適用例に含まれるものである。前者の場合は、乾燥工程という別の工程を要し、場合によっては、他のエネルギーが必要とされることもあるが、次段の粉砕工程における粉砕が容易であるというメリットがある。後者の場合は、乾燥工程を必要としない点において、工程の簡略化が図れる。

さらに、この発明では、前記抽出済み茶葉をミル化あるいはナノ化してなる茶葉粉砕粉末に対して、竹素材をミル化あるいはナノ化してなる竹粉砕粉末を混練した混練材を素材とする。この場合、前記竹素材が比較的硬質なものであることから、これを軟化させるべく竹素材軟化工程を含む。前記竹素材を効率的に軟化させる方法としては、例えば、煮沸あるいは酸化の方法が考えられる。

次いで、この発明において、重要な要素である粉砕工程について説明する。この粉砕工程は、上記するようにして準備された抽出済みの茶葉を、ミル化（０．０１）あるいはナノ化（０．００１）するべく粉砕するための処理工程である。この抽出済みの茶葉の粉砕工程では、高速ミル化（粉砕）技術によって抽出済みの茶葉の粉砕が行われる。この高速ミル化技術については、従来のピンミル加工に加えて、グローミル（グラインダー）、ハンマーミル、シャークミル、クラッシャー、カッターミキサー、ロータリーカッターなどの粉砕加工機を複合的にライン化して用いることにより、当該抽出済みの茶葉を、ミル化あるいはナノ化の状態に確実に、且つ、精確に粉砕することができる。

この抽出済みの茶葉の粉砕工程に適用される粉砕加工機において、グローミルとは、石臼の原理を利用した上下二枚の砥石（固定グラインダーと回転グラインダー）の組み合わせによる構成のものであり、砥石の間隔を通過するときに発生する衝撃・遠心力・剪断力によって、原料を超微粒子に粉砕する。粒子の大きさは、簡単なクリアランス（砥石間隔）調整で、自在に設定することができる。

この抽出済みの茶葉の粉砕工程に適用される粉砕加工機において、シャークミルは、回転カッターのヨコ切り刃と、上下両面に取り付けられたタテ切り刃が、原料の強い繊維質を細かく切断する構成のものであり、角度の違う回転カッターによって、粉砕室の原料を撹拌し、ムラなく粉砕処理することができる。

この抽出済みの茶葉の粉砕工程に適用される粉砕加工機において、クラッシャーは、ナイフで切断された原料が、遠心力で壁面にはじき飛ばされ、壁面の凹凸ではね返され再びナイフで切断されるように構成され、これを繰り返すことによれ原料を細かく粉砕するものである。

この抽出済みの茶葉の粉砕工程に適用される粉砕加工機において、ロータリーカッターは、投入原料を、固定刃および回転刃により粉砕し、スクリーンの穴径より細かく粉砕されたものから順に、受け箱に収集される構成のものであり、スクリーンの穴径によって粉砕の細かさが決定されるものである。

この発明では、上記する粉砕加工機におけるクリアランス（砥石間隔）を微細調整（０．００４ｍｍ単位のクリアランス調整）によって、製品の良否にもかかわる粒度設定を微細にコントロール設定する。同時に、従来は蒸解、煮解、叩解、薬品投入などの工程必須であるが、高速ミル回転（１分間に３０００回転以上、目標値）により、無公害・無薬品処理にて高質パルプを製造することができる。

この発明において、前記ミル化あるいはナノ化した茶葉粉砕粉末の粒径は、０．００１μｍ〜０．０１μｍである。この粒径は、前記範囲内に限定されるものではなく、最終加工製品を想定して、下限並びに上限を超えるものであってもよい

次いで、この発明になる抽出済み茶葉を主成分とする加工製品について、説明する。
この発明になる抽出済み茶葉を主成分とする加工製品は、抽出済み茶葉を主成分とするものであり、抽出済み茶葉を湿潤状態のまま、あるいは乾燥させた後、粉砕してミル化あるいはナノ化し、ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材としたものを加工製品として供する。

この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、高付加価値繊維化して高付加価値素材製品とするものを含むものである。この実施例の場合、当該高付加価値素材製品自体を販売製品とすることができる。

さらに、この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、抄紙してなる紙製品とするものを含むものである。この実施例によれば、当該紙製品を、エコペーパーとして提供することができる。

さらに、この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、射出成形、モールド成形、押し出し成形してなる三次元プロダクト製品とするものを含むものである。この実施例において、当該三次元プロダクト製品は、家電業界などにおける家電装置あるいはその部品、更には、自動車業界などにおける車両部品などとして提供することができる。

さらに、この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、異素材と複合化し、インジェクション成形してなる三次元プロダクト製品とするものを含むものである。この実施例になる三次元プロダクト製品も、上記する家電業界などにおける家電装置あるいはその部品、更には、自動車業界などにおける車両部品などとして提供することができる。

さらに、この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、ファイバー化してなるテキスタイル、織物、不織布製品とするものを含むものである。この実施例において、上記製品は、インテリア内装材あるいはエコアパレル製品として提供することができる。

さらに、この発明において、上記する加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、真空乾燥してなる肥料製品あるいは飼料製品とするものを含むものである。

Claims (10)

1. 抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を乾燥する乾燥工程と、乾燥した抽出済み茶葉を粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにする粉砕工程とを含むものからなり、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とすることを特徴とする抽出済み茶葉の再処理加工方法。
2. 抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を乾燥することなく湿潤状態のまま維持し、湿潤状態の抽出済み茶葉を粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにし、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とすることを特徴とする抽出済み茶葉の再処理加工方法。
3. 抽出済み茶葉を主成分とし、抽出済み茶葉をミル化あるいはナノ化してなる茶葉粉砕粉末に、竹素材をミル化あるいはナノ化してなる竹粉砕粉末を混練した混練材を素材とすることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の抽出済み茶葉の再処理加工方法。
4. 前記竹素材を軟化させる竹素材軟化工程を含むものからなることを特徴とする請求項３に記載の抽出済み茶葉の再処理加工方法。
5. 抽出済み茶葉を主成分とし、前記抽出済み茶葉を湿潤状態のまま、あるいは乾燥させた後、粉砕によりミル化あるいはナノ化して粒径を０．００１μｍ〜０．０１μｍにし、前記ミル化あるいはナノ化した粉砕粉末をパルプ化してパルプ素材とし、該パルプ素材より形成される抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。
6. 請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、抄紙してなる紙製品であることを特徴とする抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。
7. 請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、射出成形、モールド成形、または押し出し成形してなる三次元プロダクト製品であることを特徴とする抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。
8. 請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、異素材と複合化し、インジェクション成形してなる三次元プロダクト製品であることを特徴とする抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。
9. 請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、ファイバー化してなるテキスタイル、織物、または不織布製品であることを特徴とする抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。
10. 請求項５に記載の加工製品が、パルプ化したパルプ素材を、真空乾燥してなる肥料製品あるいは飼料製品であることを特徴とする抽出済み茶葉を主成分とする加工製品。