食品工場や飲食店、給食施設などでは、調理くずや製造工程で出る端材、売れ残りといった食品残渣が日々発生します。これらの多くは水分を大量に含んでおり、そのまま廃棄すると重くなるうえ、保管中に傷みやすい点が課題です。そこで注目されているのが、水分を飛ばして量と性状を整える乾燥処理です。
本記事では、乾燥処理の目的から基本的な仕組み、代表的な方式、機器を選ぶ際の比較ポイントまでを順に解説します。導入を検討する際の判断材料として、ぜひ参考にしてください。
食品残渣を乾燥処理する目的
食品残渣の乾燥は、単に水分を減らすだけの作業ではありません。量や衛生面、費用面にまで影響が及ぶため、目的を整理しておくと方式選びもしやすくなります。ここでは、主な3つの目的を紹介します。
水分除去による減容化
食品残渣の水分は、種類によって異なりますが、おおむね70〜90%を占めます。つまり、廃棄物の大半は水ということです。たとえば、水分80%の残渣100kgを水分10%程度まで乾燥させると、重量は約22kgまで減り、それに応じてかさ（体積）も大幅に小さくなります。
このように容積や重量を小さくすることを「減容化」と呼びます。乾燥によって廃棄物の量が大きく減るため、運搬の負担が軽くなります。さらに、保管スペースの圧迫を防げるため、工場内や保管場所の有効活用にもつながるでしょう。
腐敗抑制による衛生改善
食品残渣が傷む大きな原因は、水分があることで微生物が増えやすくなる点にあります。乾燥機を用いて水分率を低下させることで、微生物の活動は鈍くなり、腐敗の進行も遅くなります。その結果、悪臭や害虫の発生を抑えやすくなります。乾燥の過程で加熱されるため、一定の殺菌効果も期待できます。夏場に残渣を屋外に保管するような施設では、特に効果を実感しやすいでしょう。
処理費用の削減効果
産業廃棄物として食品残渣を処分する場合、その費用の多くは重量ベースで算出されます。水分を大量に含んだまま排出すると、本来捨てる必要のない水の重さに対して処分料を支払うことになってしまいます。乾燥で重量が減れば、その分だけ収集や処分にかかる費用も下がります。
また、乾燥した残渣は用途が広がります。飼料や肥料、燃料などに再利用できる場合があり、処分費をかけずに済むこともあります。ただし、乾燥機の運転には電力や燃料が必要です。削減額と運転コストを比べたうえで、導入の可否を判断することが大切になります。
乾燥処理の基本的な仕組み
乾燥機の方式は多様ですが、どの方法も原理は共通しています。熱を与えて水を蒸発させ、その蒸気を系外へ出すという流れです。ここでは、基本となる処理の仕組みについて解説します。
伝熱による水分蒸発の原理
水を蒸発させるには、大きな熱量が必要です。水1kgを蒸発させるのに必要な熱量は、約2,250kJ（キロジュール）とされています。これは、水の温度を上げるのに必要な熱よりもはるかに大きい値です。
そのため、乾燥処理では熱をいかに効率よく残渣へ伝えるかが重要になります。伝わった熱で水分が蒸発し、発生した蒸気を排気として外へ出すことで、残渣の水分が下がっていきます。
加熱方式による分類
熱の伝え方は、大きく以下の3つに分けられます。
- 加熱した壁面から直接熱を伝える「伝導伝熱」
- 熱風を残渣に当てて熱を伝える「対流伝熱」
- 赤外線やマイクロ波などを利用する「放射伝熱（輻射伝熱）」
食品残渣の乾燥では、伝導と対流を使う方式が主流です。前者は後述する「間接加熱方式」、後者は「直接加熱方式」にあたります。どの熱の伝え方を選ぶかによって、排気の量や熱効率、残渣の仕上がりが変わります。
乾燥状態の変化プロセス
乾燥は、一定の速度で最後まで進むわけではありません。まず「予熱期間」があり、残渣の温度が上がっていきます。続いて、表面の水分が蒸発する「恒率乾燥」の段階に入ります。このフェーズでは、水分が速いペースで減っていきます。
その後、内部の水分が表面へ移動して蒸発する「減率乾燥」の段階になります。ここでは乾燥の速度が落ちるため、仕上げの水分を低くするほど時間とエネルギーが余計にかかります。目標とする水分率を決めておくことが、運転効率を左右するポイントです。
代表的な乾燥方式の特徴
食品残渣の乾燥機は、熱の与え方によって大きく3つの方式に分かれます。それぞれに得意な条件があるため、特徴を理解しておくと比較しやすくなります。
間接加熱方式
間接加熱方式は、蒸気や熱媒油、電気ヒーターなどで加熱した壁面から、残渣へ熱を伝える方式です。残渣を撹拌しながら加熱するタイプが多く、熱風を直接当てないのが特徴になります。
熱風を使わないため、排気の量が少なく済みます。そのため、臭気を含む排気の処理設備を小型にしやすい点がメリットです。一方で、熱を伝える面積に限りがあり、処理量を増やすには装置が大きくなる傾向があります。
直接加熱方式
直接加熱方式は、高温の空気やガスを残渣へ直接当てて乾燥させる方式です。熱が残渣へ直接触れるため、乾燥の速度が速く、大量処理に向いています。
ただし、熱風を流す分だけ排気量が多くなります。臭気や粉じんを含んだ排気をどう処理するかが課題です。さらに、残渣の温度が上がりすぎると、焦げや品質の劣化につながる場合もあります。そのため、温度管理には注意が必要です。
減圧乾燥方式
減圧乾燥方式は、容器内の圧力を下げて乾燥させる方式です。圧力を下げると、通常は100℃で沸騰する水も、気圧を下げれば60℃前後で蒸発させることができます。
この特性から、熱に弱い成分を含む残渣や、油分が多く焦げやすい残渣にも対応しやすくなります。飼料や肥料として再利用する際に、成分を保ちたい場合にも向いています。その一方で、真空を保つための設備が必要です。装置の構造が複雑になり、導入費用も高くなりやすい点は考慮しておきましょう。
乾燥機選定の比較ポイント
乾燥機は、方式の違いだけで選べるものではありません。処理する残渣の性質や運転費、設置する場所の条件まで含めて検討する必要があります。ここでは、比較の際に確認したい3つのポイントを紹介します。
食品残渣の種類と処理能力
まず確認したいのは、どのような残渣を、1日にどれだけ処理するかです。野菜くずのように水分が多いもの、油分や塩分を多く含むもの、包装材などの異物が混ざるものでは、適した方式が変わります。
処理能力についても、現状の排出量だけでなく、将来の増減を見込んでおくと安心です。能力が足りなければ処理が追いつかず、逆に大きすぎれば運転効率が下がります。残渣の「種類」、「水分率」、「1日あたりの量」の3つを整理してから比較すると、候補を絞りやすくなります。
運転にかかる主な維持費
維持費の中心は、電力や燃料といったエネルギー費用です。水を蒸発させる工程では、多くの熱が必要になるため、この費用が運転費の大部分を占めます。
そのほかにも、確認しておきたい項目があります。
- 消耗部品の交換費用
- 排気の脱臭や集じんにかかる費用
- 定期点検や清掃にかかる人手と時間
初期費用が低くても、運転費が高ければ総額は膨らみます。そのため、導入費と運転費を合わせたトータルコストを、数年単位で比較・検討することが重要になります。
設置環境と維持管理の容易さ
設置場所の広さや天井の高さ、給排気、排水の設備も事前に確認しておきたい項目です。熱源として蒸気を使う方式では、ボイラーなどの設備が必要になる場合もあります。また、臭気や騒音が周辺環境に与える影響も配慮しなければなりません。
維持管理のしやすさも、長く使ううえで大切なポイントです。残渣は、粘りや付着性が高いものが多く、内部に汚れがたまりやすくなります。清掃しやすい構造か、点検口が適切な位置にあるかを確認しておくと、日常の負担を減らせるでしょう。
まとめ
食品残渣の乾燥処理は、熱を与えて水分を蒸発させ、重量と容積を大幅に減らす仕組みです。減容化によって運搬や保管の負担が軽くなり、腐敗も防げるため、衛生面と費用面の両方で高い効果を得られます。自社に最適な設備を選ぶためには、残渣の性状や必要な処理量、維持費、設置環境などを総合的に照らし合わせることが大切です。
山本技研工機では、多種多様な食品残渣の性質に合わせ、高減容化を実現する乾燥機器をオーダーメイドで製造しています。各種ドラムドライヤーをはじめ、スクリューコンベヤなどの搬送機械を含めた一貫ラインでのご提案が可能です。
食品残渣の処理コスト見直しや、減容化設備の導入をご検討の際は、ぜひ山本技研工機へお気軽にご相談ください。
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