JP2008069136A

JP2008069136A - 生石灰を有効成分とする衛生処理剤とそれを使用した消毒・殺菌方法

Info

Publication number: JP2008069136A
Application number: JP2006251884A
Authority: JP
Inventors: Reika Okada; 礼佳岡田; Hideko Akashi; 英子明石; Isamu Kameyama; 勇亀山
Original assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Current assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】
衛生処理剤であって、適用時に粉塵が飛散するという問題がなく、液体と同様に均一な散布が可能であって、火災に至るような局部的な高温を招くおそれもなく、かつ、少なくとも通常の生石灰レベルの使用効果を有するものと、それを使用した消毒・殺菌方法を提供する。
【解決手段】
比表面積（窒素吸着法によって測定されるＢＥＴ比表面積）が、０．０５〜０．５ｍ²／ｇの範囲にある生石灰粉末を有効成分とし、これに生石灰の１〜５重量％の脂肪酸を混合してなる衛生処理剤。使用に当たっては、この衛生処理剤を重量で４〜５倍の水に混合してスラリーとし、このスラリーを噴霧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、養鶏場や養豚場の消毒・殺菌処理に使用する、生石灰を有効成分とする衛生処理用の薬剤に関し、それを使用した消毒・殺菌方法にも関する。

石灰石を焼成し脱炭酸することにより製造される生石灰（酸化カルシウム）や、その生石灰を水和させた生成物である消石灰（水酸化カルシウム）は、消毒・殺菌用の薬剤として古くから広く利用されており、今もなお、簡便で効果的な衛生処理用の資材として使われている。これらの消毒・殺菌効果は、主にｐＨの上昇によりもたらされるが、生石灰の場合は、さらに水との反応による大量の発熱（生石灰１モル当り６３．６ｋＪ）による温度上昇が、効果を促進すると説明されている。そしてこれらを微粉末にし、対象領域に散布することによって消毒・殺菌が行なわれてきた。

ドロマイトＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２は、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムとの複塩構造をもった鉱物であるが、これを焼成した焼成ドロマイトＣａＭｇＯ_２は、耐火物製造の原料や製鉄用の副原料として、古くから使われている。最近の研究から、この焼成ドロマイトが抗菌作用を有することが明らかになり、さらには鳥インフルエンザウイルスに対しても効果があると報じられている（非特許文献１）。

微粉末である消石灰や生石灰の散布は、作業的には簡便ではあるものの、いくつかの問題がある。散布中に粉末が飛散することによって、まず作業環境が劣悪になるということであり、つぎに、対象区域外までその外観を変えてしまうということである。また、微粉末とはいえ、液体のように十分均一に分散させることは困難なので、一部の領域は過剰に散布され、ほかの領域では散布されていない、というようなことが起こりがちである。

生石灰は消石灰にくらべ、上記のように水との反応による発熱現象によって、消毒・殺菌効果がより高く得られる反面、急激な発熱は、局部的な高温を招き、火災を引き起こすおそれさえある。したがって、散布対象域の水分や可燃物の存在状況によっては、生石灰を使用できない場合もある。一方、消毒・殺菌効果を発揮させるためには、それほど高温にする必要はない場合も多い。

そこで、生石灰の水和反応を緩慢に行なわせ、過度の高温になることを避けつつ、消毒・殺菌効果を得ようとする努力がなされている。その目的をもって反応遅延性を与えた生石灰の製造やその利用に関しては、多数の技術が知られている。反応を遅延させる方法は、主に、生石灰の表面を疎水性の物質でコーティングするか、または別の材料と混合するかである。そのような、反応遅延性を与えた生石灰の利用分野は、加温剤、土質安定材、ダイオキシン分解剤、汚泥処理剤等である。

加温材用生石灰においては、オキシカルボン酸、リン酸または糖類と混合したもの（特許文献１）や、塩化物や石膏と混合したもの（特許文献２）、さらには表面を炭酸化して反応遅延させたもの（特許文献３）もある。オイルで表面をコーティングした、ダイオキシン分解用生石灰もまた、開示の対象になっている（特許文献４）。

鉄鋼製造に当たって溶銑に吹き込む副原料である生石灰の流動性を改善する手段として、有機溶媒に溶解した脂肪酸で生石灰表面を処理する技術が開示された（特許文献５）が、反応性の遅延を意図したものではない。そのほか、界面活性剤または油脂を生石灰に添加して微粉砕する提案も（特許文献６）あるが、その製品の利用分野は不明である。
特開平０２−１８０９６５特開平０２−２９６８８７特開平０７−０６２３３３特開２００２−１２６１２１特開平０９−１６９５５１特開昭６２−１６３７４１「無機マテリアル学会誌」第1３巻（２００６年）7月号

上述したような先行技術は、たしかに反応遅延効果は得られるものの、その遅延時間が短かったり、あるいは逆に水和反応が遅すぎるため、反応熱が反応中に逐次放散してしまって、期待したほどには温度が上がらなかったりする場合がある。そのような問題をカバーするため、処理剤の量を増やしたり、種類を種々変更したりすることが試みられている。しかし、主原料である生石灰に関しては、粒度以外の物性に注目して、その特性を制御しようとする技術はなかった。

本発明の目的は、散布時に粉塵が飛散するという問題がなく、液体と同様に均一な散布が可能であって、火災に至るような局部的な高温を招くおそれもなく、かつ、少なくも通常の生石灰レベルの使用効果を有する、石灰を有効成分とする衛生処理剤と、それを使用した消毒・殺菌方法を提供することにある。

本発明の衛生処理剤は、基本的な態様としては、比表面積（窒素吸着法によって測定されるＢＥＴ比表面積）が、０．０５〜０．５ｍ²／ｇの範囲にある生石灰粉末を有効成分とし、これに生石灰の１〜５重量％の脂肪酸を混合してなるものである。

本発明の衛生処理剤の変更態様は、上記の衛生処理用生石灰に、焼成ドロマイトの粉末を、生石灰と同量以下の量、混合してなるものである。

本発明の消毒・殺菌方法は、上記の基本的態様の、または変更態様の衛生処理剤を水に混合してスラリーを形成し、このスラリーを噴霧することからなる。

本発明の衛生処理剤は、水との反応性が、水と混合した初期段階では低く、ある時間経過後に、急速に水和反応が進むというタイプの反応遅延性を有する。いったん水和反応が進み出すと、十分な熱量が発生し、生石灰の水和により本来生じるはずの熱量が、ほぼ完全に利用できる。

この適切な反応遅延性を有する生石灰を使用して行なう本発明の消毒・殺菌方法は、生石灰を水と混合してスラリー状にした段階では、水和反応が進まないから、スラリーそれ自体が高温になることはなく、噴霧に支障はない。スラリーの噴霧が終わってから水和反応が進み、適用された場所で高い熱量が発生する。それとともに、適用された場所のｐＨが上昇する。この発熱とｐＨ上昇とがあいまって、消毒・殺菌の効果が生じる。スラリー状態のものを噴霧するので、微粉末を散布するときのように粉塵を発生することなく、均一に適用可能であり、しかも火災を招くほどの局部的な高温が生じることもない。

本発明で使用する、比表面積が０．０５〜０．５ｍ²／ｇの生石灰としては、常用の石灰石を焼成して脱炭酸することによって製造したものは、適当でない場合が多い。発明者らが確認したところでは、生石灰の反応性を支配している最大の因子は、生石灰の比表面積である。比表面積が０．５ｍ²／ｇを超える生石灰は、水との反応性が高く、脂肪酸と混合しても、反応遅延効果が十分でない。一方、比表面積が０．０５ｍ²／ｇに達しないような生石灰は、あまりに反応性が低く、水と反応させたときに水和熱の発生が遅く、温度上昇の効果が得られないか、または本来もっている反応熱を完全に利用することが困難なものである。

石灰石を焼成して得た生石灰の粉末は、通常、０．５ｍ²／ｇをはるかに超える、代表的には２〜数ｍ²／ｇ程度の高い比表面積を有するから、脂肪酸と混合してもなお反応遅延効果が低く、水と混合してスラリー状にしたとき、直ちに発熱が起こってしまう。０．５ｍ²／ｇ以下の比表面積をもつ生石灰の粉末は、石灰石を焼成して得た生石灰をいったん消化して消石灰とし、再度焼成して生石灰とすることによって、工業的に有利に得ることができる。

石灰石を焼成して得た生石灰をいったん消化して消石灰とし、再度焼成して生石灰とするのでは、物性面では適切なものが得られても、コスト的に不利となることが懸念される。ところが、ＪＩＳ規格品の消石灰を製造する工程においては、粒度調整のための分級工程が必要であり、分級により分けられた粒径の大きなものが、不可避的に発生する。これを「上目」消石灰と呼んでおり、成分的にはＪＩＳ消石灰２号の規格を満たすが、粒度がＪＩＳ規格に合格しないから、規格品としては使用できず、肥料用として一部が利用されているに過ぎない商品価値の低いものである。したがって、これを利用すれば、コスト面の問題は解決するわけで、この上目消石灰を本発明で使用する生石灰製造の焼成原料とすることは、推奨すべき実施態様である。

生石灰粉末と混合すべき脂肪酸は、無害であり、入手が容易であって安価であるという点から、ステアリン酸が最適であるが、そのほかの脂肪酸も、カルシウムと塩を形成する可能性があるものであれば、任意に選択して使用することができる。生石灰に対して１重量％以上を添加しないと、水に対する反応遅延効果が十分でない。一方、大量に添加しても効果は飽和する傾向にあるし、反応遅延効果が高すぎると、発熱による消毒・殺菌効果の助長に不利になるから、５重量％までの添加に止める。生石灰粉末と脂肪酸との混合は、通常の粉砕混合によることができ、溶剤の使用などは必要ない。

下記の諸態様で、生石灰を製造した。
比較例１：
栃木県葛生地区で採掘された石灰石を、生産能力４００Ｔ／ｄのロータリーキルンにおいて、通常の生石灰製造条件で焼成した。
比較例２：
栃木県葛生地区で採掘された石灰石を、生産能力１５０Ｔ／ｄのシャフトキルン（メルツ炉）において、通常の生石灰製造条件で焼成した。
実施例１：
比較例１の生石灰の消化により製造した消石灰をフルイ分け、規格品を得た残りの上目消石灰を使用した。上目消石灰を焼成しやすいように５mmサイズにブリケット化し、電気炉に入れて、１２００℃で１時間焼成した。この温度および時間は、石灰石焼成用ロータリーキルンの平均温度履歴に近い条件を選んだものである。
実施例２：
上記の実施例１において、焼成時間を３時間としたほかは同じ条件で、消石灰ブリケットを焼成した。

それぞれの製品生石灰の分析結果とＢＥＴ比表面積を、表１に示す。
表１
Ig-Loss(％) ＣａＯ(％) ＲＣＯ _３ (％) 比表面積(ｍ ² ／ｇ)
比較例１２．８９４．１１．８１５．８４
比較例２３．３９３．８１．８４３．０６
実施例１０．４９７．４０．０８０．２８
実施例２０．５９７．５０．０９０．０７

焼成例３の生石灰粉末に対し、ステアリン酸を、生石灰の１、３、５または７重量％添加し、粉砕混合した。混合により得られた衛生処理剤について、水に対する反応遅延効果と水和反応の発熱量とを測定した。比較のため、無添加の生石灰についても同様な測定を行なった。

反応遅延効果と水和発熱量との測定は、生石灰の水和反応性を測定する方法の一つである、欧州規格ＥＮ４５９−１法を一部修正して実施した。修正の対象は、下記の表２に示す３項目である。
表２
ＥＮ法修正
消化水の添加量（ｇ）６００３００
生石灰量（ｇ）１５０３０
撹拌羽根の回転数（rpm）３００５００

撹拌羽根の回転数を増したのは、撹拌強度を高めて遅延効果を明確に観察するためであるが、その結果、ＥＮ法どおりの消化水量と生石灰量では、生成する消石灰スラリー量が多くなってしまい、撹拌羽根の回転トルクが上昇して正確な回転数が維持できなくなる。そこで、消化水量と生石灰量とを減らし、かつ生石灰に対する消化水量比を増加させてスラリーの粘性を下げたのが、修正の理由である。

このようにして測定した水和反応による発熱挙動の結果を、図１に示す。図１のグラフから、反応の遅延効果がステアリン酸添加１重量％から現れ、５重量％でほぼ飽和することがわかる。また、ステアリン酸の添加量を増加させると、最高到達温度が若干低下する。添加量３重量％の場合、水和３０分後の反応量が１０％以下であり、かつ、到達温度もほとんど低下しないことから、コストを考慮すると、この程度の添加量が適切と考えられる。そこで、ステアリン酸の添加量を３重量％に選んで、以下の検討を行なった。

実施例２、比較例１および比較例２の生石灰に、それぞれステアリン酸を３重量％混合して得た衛生処理剤の発熱挙動を測定した。この場合も、比較のため、無添加の生石灰についても同様な測定を行なった。結果は、図２のグラフに示すとおりである。この結果からあきらかなように、比較例１では５分程度の遅延効果しか得られず、また、比較例２では、遅延効果がやはり５分程度と短い上に、さらに到達温度も低い。これらの結果から、石灰石を焼成した生石灰では、比表面積が大きいものは反応遅延効果が発現しにくく、比表面積を小さくして反応性を低下させた場合には、遅延効果は現れるものの発熱温度が低いという欠点が現れる。一方、消石灰を原料として、それを比表面積が小さくなるように、すなわち反応性が低くなるように焼成した生石灰は、反応遅延性が得られ、しかも到達温度はほとんど低下しない。

以上のデータにもとづいて試算すると、つぎのことがいえる。すなわち、実施例２の生石灰にステアリン酸を３重量％混合してなる衛生処理剤は、水と混合して適用すると、混合後約３０分で、水和反応とそれに起因する昇温が始まる。重量にして生石灰の３．５倍量の水と混合した場合、断熱状態下での最高到達温度は、初期温度より約６０℃高いと考えられる。４．５倍の水量の場合は、約５０℃の上昇である。養鶏場や養豚場における消毒・殺菌の対象は、主として大腸菌であるが、大腸菌の耐熱性は６０℃で３０分程度といわれている(『応用微生物学』培風館、１９９９年)。従って、上記の温度上昇は、それ自体である程度の殺菌効果が期待できる。温度が上がっても１００℃を超えることはないため、火災の心配はない。実際には周囲への熱放散があるため、上記の試算値ほどには温度は上がらないであろうが、ｐＨの上昇が加わるので消毒・殺菌の効果は十分に確保される。

実施例３
実施例１の生石灰に、生石灰の１０重量％に当たる量の焼成ドロマイト粉末を混合し、その総量の３重量％のステアリン酸を添加した。この焼成ドロマイトは、栃木県葛生地区で採掘されたドロマイトを４００Ｔ／Ｄの生産能力を有するロータリーキルンで焼成した後、粉砕、フルイ分けしたものである。その分析結果は、下の表３に示すとおりである。
表３
Ig-Loss(％) ＣａＯ(％) ＭｇＯＲＣＯ _３ (％) 比表面積(ｍ ² ／ｇ)
実施例３３．０６３．４３２．７１．９７６．３２

上記の混合物について、実施例２および比較例１，２と同様な発熱挙動を調べた。焼成ドロマイトは、生石灰と同様に、発熱（焼成ドロマイト１モル当り５２ｋＪ）を伴う水和反応によって、消化ドロマイトＣａＭｇ（ＯＨ）_４となる。通常、焼成ドロマイトの水和反応は生石灰のそれに較べると遅く、１モル当たりの発熱量が少ないことから、到達温度も低い。１０％の混合によって、反応遅延効果はほとんど変化しないが、到達温度はやはり低下している。したがって、焼成ドロマイトの混合量は、消毒・殺菌の対象によって決定すべきことになる。

本発明の実施例および比較例のデータであって、生石灰の水和反応性を測定する欧州規格ＥＮ４５９−１の修正法による発熱挙動を示すグラフ。本発明の実施例および比較例のデータであって、図１と同様なグラフ。本発明の別の実施例のデータであって、図１および図２と同様なグラフ。

Claims

比表面積（窒素吸着法によって測定されるＢＥＴ比表面積）が、０．０５〜０．５ｍ²／ｇの範囲にある生石灰粉末を有効成分とし、これに生石灰の１〜５重量％の脂肪酸を混合してなる衛生処理剤。
比表面積（窒素吸着法によって測定されるＢＥＴ比表面積）が、０．０５〜０．５ｍ²／ｇの範囲にある生石灰粉末と、生石灰粉末と同量以下の焼成ドロマイトの粉末との混合物を有効成分とし、これに粉末混合物の１〜５重量％の脂肪酸を混合してなる衛生処理剤。
生石灰粉末として、石灰石を焼成して得た生石灰をいったん消化して消石灰とし、再度焼成して生石灰としたものを使用する請求項１または２の衛生処理剤。
脂肪酸がステアリン酸である請求項１または２の衛生処理剤。
請求項１または２に記載の衛生処理剤を水に混合してスラリーを形成し、このスラリーを噴霧することからなる消毒・殺菌方法。