JP2023551320A - 水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を減少させる方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、リサイクルセルロース系繊維を含む水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子を減少させる方法に関し、繊維懸濁液は、好ましくは１００００ＣＦＵ／ｍｌ以上の元の内生胞子量を有する。該方法は、繊維懸濁液のｐＨを６．５以下のｐＨ値に調整すること、第１の酸化剤を用いて、繊維懸濁液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を２００ｍＶ以上のＯＲＰ値に調整すること、及び細菌内生胞子を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下の内生胞子量まで減少させるために、第２の酸化剤として、ある量の過ギ酸を繊維懸濁液に導入すること、を含む。
Description
本発明は、添付の独立請求項のプリアンブルによる、水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を減少又は低下させる方法に関する。
細菌細胞は、通常、紙、板紙及びティッシュミルの水性環境中に存在する。プロセスにおける細菌増殖は、一般に、様々な手段、例えば、プロセスへの殺生物剤の供給を使用することによって、モニタリング及び制限される。しかしながら、特定の細菌細胞は、熱、消毒剤、化学殺生物剤、乾燥、紫外線及び電離放射線などの典型的な細菌破壊法に対して高度に耐性である内生胞子を形成する。細菌内生胞子は、外部条件が有利になるまで、長期間にわたり、数年間であっても、休眠状態で生存を続けることができ、外部条件が有利になった後、細菌内生胞子の変質、すなわち、発芽が起こる。
リサイクル繊維材料は、通常、大量の細菌及び細菌内生胞子を含有する。リサイクルのために消費者及び工業的供給源から収集された繊維材料は、多くの場合、細菌の良好な増殖培地を提供する食品残渣又は油残渣などの汚染物質を含有する。収集されたオフィス古紙などの比較的清潔に見えるリサイクル繊維材料でさえ、非衛生／非食品包装用の紙又は板紙グレードの製造では内生胞子量が積極的にモニタリングされないため、通常、大量の内生胞子を含有する。さらに、収集された繊維材料は、多くの場合、汚れた、湿気のある、及び／又は温かい状態で梱包されて保存され、これにより、広範囲な細菌増殖のリスクが高まる。その結果、リサイクル繊維材料から製造された繊維懸濁液は、通常、細菌及び細菌内生胞子の形態の大量の細菌汚染物質を含有する。
リサイクル繊維材料から製造された繊維懸濁液の高い細菌汚染により、紙及び板紙作製プロセス自体に問題が引き起こされる可能性があるか、又は製造された紙若しくは板紙の使用が制限される可能性がある。例えば、紙又は板紙製品が、衛生目的又は食品若しくは飲料の包装を意図したものである場合、包装された材料の汚染の可能性を回避するために、最終的な紙及び板紙製品中の細菌内生胞子の許容量は厳密に制限される。これらの制限により、食品及び飲料包装用に意図されている紙及び板紙製品では、リサイクル繊維材料は実質的に使用されていなかった。一方、あらゆる工業生産における持続可能性に対する絶えず増加する要求のために、あらゆる紙及び板紙グレードの製造にリサイクル繊維を使用することを増加させる及び／又は拡大することが関心を集めている。その結果、リサイクルセルロース系繊維を含む水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を低下させる効果的な方法が必要とされている。
本発明の目的は、先行技術に存在する欠点を最小限に抑えるか、又は場合によってはさらには排除することである。
本発明の別の目的は、リサイクルセルロース系繊維を含む水性繊維スラリー中の細菌内生胞子の量を減少又は低下させるための効果的な方法を提供することである。
これらの目的は、独立請求項の特徴部分において以下に提示される特徴を有する本発明によって達成される。
本発明のいくつかの好ましい実施形態は、従属請求項に提示される。
好ましくは１００００ＣＦＵ／ｍｌ以上の元の内生胞子量を有するリサイクルセルロース系繊維含有水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を減少又は低下させるための本発明による典型的な方法では、該方法は、
（ａ）繊維懸濁液のｐＨを６．５以下のｐＨ値に調整すること、
（ｂ）第１の酸化剤を用いて、繊維懸濁液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を２００ｍＶ以上のＯＲＰ値に調整すること、及び
（ｃ）細菌内生胞子を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下の内生胞子量まで減少又は低下させるために、第２の酸化剤として、ある量の過ギ酸を繊維懸濁液に導入すること、を含む。
ここで、驚くべきことに、繊維懸濁液のｐＨ及び酸化還元電位（ＯＲＰ）をｐＨ≦６．５及びＯＲＰ≧２００ｍＶという特定の値に最初に調整し、続いて、過ギ酸を用いて繊維懸濁液を処理すると、リサイクルセルロース系繊維含有繊維懸濁液中の高い細菌内生胞子量を効果的に減少させることができることが見出された。適切なｐＨ範囲で、かつ第１の酸化剤を用いて懸濁液のＯＲＰ値を調整した後に、過ギ酸を第２の酸化剤として繊維懸濁液に導入すると、過ギ酸の内生胞子破壊能力をうまく利用することができ、合理的な過ギ酸消費量で懸濁液中の過剰な内生胞子量を著しく低下させることができると考えられる。本方法は、繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を２～４対数単位、場合によってはさらに、容易に減少させ得ることが観察された。ｐＨ及びＯＲＰ値の調整と、過ギ酸の導入との組合せは、リサイクル繊維と大量の細菌内生胞子とを含む繊維懸濁液の内生胞子制御の予想外の改善をもたらした。細菌内生胞子量が減少すると、衛生目的及び／又は食品若しくは飲料の包装を意図した紙及び板紙グレードを製造するためであっても、リサイクルセルロース系繊維を含む処理された繊維懸濁液を使用することが可能になる。
本文脈では、ＯＲＰと略される用語「酸化還元電位」は、水性繊維懸濁液の酸化電位又は還元電位を指す。水性繊維懸濁液のＯＲＰ値は、懸濁液に浸漬された化学的に不活性な電極を使用し、参照電極と比較してその電位を測定することによって決定され得る。ＯＲＰ値測定のためのいくつかの市販のセンサが利用可能である。
本文脈では、用語「細菌内生胞子」は、細菌によって形成される休眠非繁殖構造として理解される。細菌内生胞子は、細菌のＤＮＡと、保護的な外側被覆によって包まれたその細胞質の一部とを含む。細菌内生胞子は、好ましい条件下で、代謝的に活性な状態、すなわち、生長状態にまで発芽することができる。本発明の一実施形態によれば、本方法は、紙、板紙及びティッシュ機械などのプロセス条件で増殖することが知られている、例えば、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、ブレビバチルス属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｉｌｌｕｓ）及び／又はパエニバチルス属（Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ）由来の細菌内生胞子の量を減少させるために使用される。これらの細菌属は、紙、板紙、ティッシュなどのセルロース系繊維ウェブを製造するプロセスで使用されるドライヤーセクションの熱に耐性のある熱耐性内生胞子を産生することができる。
この文脈では、細菌内生胞子値ＣＦＵ／ｍｌはいずれも、乾燥繊維として４重量％の繊維濃度を有する繊維懸濁液について与えられる。細菌内生胞子値は、４重量％の繊維濃度を有する繊維懸濁液から決定され、別の濃度から決定される場合、細菌内生胞子値は、４重量％の繊維濃度についての内生胞子値に対応するように計算される。
繊維懸濁液は、通常は水である液相と、液相中に懸濁された少なくともリサイクルセルロース系繊維及び所望により存在する無機粒子を含む固相とを含む。本発明の方法で細菌内生胞子減少処理に供される初期水性繊維懸濁液は、リサイクルセルロース系繊維を含み、少なくとも１０００ＣＦＵ／ｍｌ、典型的には少なくとも５０００ＣＦＵ／ｍｌ、さらに典型的には少なくとも１００００ＣＦＵ／ｍｌの初期細菌内生胞子量を有する。繊維懸濁液は、水性液相と、リサイクル繊維を含む固相とを含む。繊維懸濁液中のリサイクルセルロース系繊維は、漂白リサイクル繊維、未漂白リサイクル繊維、又は漂白及び未漂白リサイクル繊維の混合物であってよい。繊維懸濁液中のリサイクルセルロース系繊維は、何らかの機械的若しくは化学的パルプ化法によって、又は機械的及び化学的パルプ化法の何らかの組合せによって最初に得られた非合成天然繊維である。リサイクルセルロース系繊維は、木材及び／又は非木材繊維、好ましくは木材繊維、例えば、硬材、軟材、又はそれらの組合せのいずれかであってよい。リサイクル繊維は、何らかの利用可能なリサイクルされた工業用及び／又は消費者用繊維材料に由来し得る。リサイクル繊維は、例えば、古い段ボール容器（ＯＣＣ）、オフィス古紙、混合オフィス古紙、分別されたオフィス古紙、又はそれらの何らかの混合物に由来し得る。リサイクル繊維は、例えば、リサイクルされた消費前の繊維材料及び／又はリサイクルされた消費後の繊維材料に由来し得る。リサイクル繊維は、紙、板紙、ティッシュなど、例えば、損紙の製造プロセス由来の二次繊維であってもよい。処理される繊維懸濁液中のリサイクルセルロース系繊維の量は、懸濁液の総乾燥繊維重量から計算して、少なくとも６０重量％、好ましくは少なくとも８０重量％、さらに好ましくは少なくとも９０重量％又は少なくとも９５重量％である。一実施形態によれば、繊維懸濁液中のセルロース系繊維は、リサイクルセルロース系繊維からなる。
水性繊維懸濁液は、少なくとも５０００ＣＦＵ／ｍｌ、典型的には少なくとも１００００ＣＦＵ／ｍｌ、さらに典型的には少なくとも１５０００ＣＦＵ／ｍｌ、さらになお典型的には少なくとも２００００ＣＦＵ／ｍｌの初期細菌内生胞子量を有し得る。リサイクルセルロース系繊維を含む繊維懸濁液の初期内生胞子量は、１０００～５０００００ＣＦＵ／ｍｌ、さらに典型的には１００００～５０００００ＣＦＵ／ｍｌ、又は１５０００～４０００００ＣＦＵ／ｍｌ、さらになお典型的には２００００～３５００００ＣＦＵ／ｍｌの範囲内であり得る。
水性繊維懸濁液は、典型的には、例えば、－５００ｍＶ～－５０ｍＶ、さらに典型的には－４００ｍＶ～－１００ｍＶ、さらになお典型的には－３００ｍＶ～－２００ｍＶの範囲内の負の初期酸化還元（ＯＲＰ）値を有する。
本発明の一実施形態によれば、繊維懸濁液は、無機粒子、例えば、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、石膏などの粒子を含み得る。無機粒子は、通常、リサイクルのために収集された繊維材料中に存在する内部充填剤、無機コーティング、ラベル、ステッカーなどに由来する。使用済みリサイクルセルロース系繊維材料の灰分としての無機粒子の量は、５～３０重量％、通常５～２５重量％又は１０～２０重量％の範囲内であり得る。繊維材料の再パルプ化中にリサイクルセルロース系繊維材料から無機粒子を完全に除去することは、通常、困難及び／又は不経済であり、これは通常、少なくとも一部の無機粒子がリサイクルセルロース系繊維材料とともに繊維懸濁液に追従することを意味する。
繊維懸濁液は、通常、少なくともいくらかの溶解炭酸イオンを含み得る。
ｐＨ値及び／若しくはＯＲＰ値の調整、並びに／又は過ギ酸の導入時の繊維懸濁液の繊維濃度は、乾燥繊維として計算して、少なくとも１重量％、好ましくは少なくとも３重量％であり得る。本発明の一実施形態によれば、繊維懸濁液の繊維濃度は、乾燥繊維として計算して、１～３０重量％、好ましくは３～２０重量％、さらに好ましくは４～１０重量％であり得る。本発明の別の実施形態によれば、繊維懸濁液の繊維濃度は、乾燥繊維として計算して、１～１５重量％、好ましくは２～１０重量％、さらに好ましくは２～５重量％であり得る。
ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、並びに任意選択で過ギ酸の導入は、パルパー中若しくはパルパー後、又はパルプ化工程中若しくはパルプ化工程後に行われてもよく、ここでリサイクル繊維材料は崩壊し、典型的には１～５重量％、好ましくは１～３重量％の繊維濃度まで水によって希釈される。あるいは、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、並びに任意選択で過ギ酸の導入は、繊維懸濁液の繊維濃度が比較的高く、例えば、８～３０重量％、好ましくは１５～２５重量％であるプロセス工程又はプロセス装置に対して行われてもよい。ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、過ギ酸の導入と同じ繊維濃度で、又は異なる繊維濃度で行われることが可能であり、すなわち、繊維懸濁液は、該方法の異なる工程間、特に工程（ｂ）と工程（ｃ）との間で濃縮又は希釈され得る。
通常、パルパー／パルプ化工程で形成された繊維懸濁液は、とりわけ、プラスチック、テープ及び／又は糊残渣などの疎水性汚染物質を含む。これらの汚染物質、及び他の不純物、大きな粒子などは、パルパー／パルプ化工程の後の１又は複数のスクリーニング工程で除去され、ここで２００マイクロメートルを超えるサイズを有する汚染物質及び／又は不純物が典型的に除去される。本発明の一実施形態によれば、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、並びに任意選択で過ギ酸の導入は、例えば、化学物質消費を最適化するために、スクリーニング工程の後に行われてもよい。例えば、少なくともｐＨ及びＯＲＰ値の調整、好ましくはまた、過ギ酸の導入は、スクリーニング工程の後、かつ可能な熱ディスパージャー（ｈｅａｔ ｄｉｓｐｅｒｇｅｒ）などの前に配置された別個の混合タンクに対して行われてもよい。
繊維懸濁液は、繊維分別に供されることが多く、ここで繊維は、その長さに従って少なくとも長い繊維画分と短い繊維画分とに分離される。本発明の一実施形態によれば、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、並びに任意選択で過ギ酸の導入は、分別工程の後に行われてもよい。例えば、少なくともｐＨ及びＯＲＰ値の調整、好ましくはまた過ギ酸の導入は、繊維分別から得られ且つ繊維ストックを作製するために使用される少なくとも１つ、好ましくはあらゆる繊維画分に対して行われてもよい。
本発明の一実施形態によれば、繊維懸濁液のｐＨは、好ましくは酸性化剤を繊維懸濁液に導入することによって、６．５以下のｐＨ値に調整される。繊維懸濁液のｐＨは、４～６．５、好ましくは４．５～６．５、さらに好ましくは５～６．５、さらになお好ましくは５．５～６．３のｐＨ範囲内で調整され得る。酸性化剤は、パルプ懸濁液のｐＨ値を所望のレベルに調整するのに適した何らかの化合物、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ミョウバンなどであってよい。酸性化剤は、有機酸、例えば、クエン酸、ギ酸など、若しくは無機酸、例えば、塩酸、硫酸など、又は有機酸及び／若しくは無機酸の混合物であってよい。酸性化剤は、二酸化炭素ガスなどの酸性化ガスであってよい。酸性化剤が液体形態の酸である場合、酸性化剤は繊維懸濁液に添加され、酸性化剤が気体形態、例えば、二酸化炭素ガスである場合、酸性化剤は繊維懸濁液中に導かれる。酸性化剤は、繊維懸濁液の導電率の著しい増加を引き起こすことなく、繊維懸濁液のｐＨを所望のｐＨ値に調整する量で繊維懸濁液に導入又は添加されることが好ましい。酸性化剤が繊維懸濁液に添加される場合の効果的な混合が有利である。
好ましくは、繊維懸濁液のｐＨは、過度に酸性でないｐＨ値、例えば、４以上、好ましくは４．５以上、さらに好ましくは５以上のｐＨ値に調整される。過度に酸性のｐＨは、様々な成分、例えば、繊維懸濁液中に存在する無機粒子の少なくとも一部の溶解をもたらす可能性があり、これにより、導電率の増加がもたらされる可能性、及び繊維ウェブの製造プロセス中に後で問題がもたらされる可能性がある。特に、繊維懸濁液が炭酸カルシウム粒子などの無機粒子を含む場合、懸濁液のｐＨは、好ましくは５～６．５、さらに好ましくは５．５～６．５、さらになお好ましくは６～６．５の範囲内のｐＨに調整される。酸性化剤は、処理される繊維懸濁液の特性、特に緩衝能力に基づいて選択され得る。例えば、高い緩衝能力を有する繊維懸濁液、例えば、分別されたオフィス廃棄物に由来するリサイクル繊維を含み高い炭酸カルシウム粒子含有量を有する繊維懸濁液は、酸性化剤を経済的に適切に消費し、繊維懸濁液の導電率の望ましくない変化をもたらし得る大きなｐＨ変化を回避するために、上記有機酸若しくは無機酸又はそれらの混合物から選択される酸性化剤によって処理され得る。
好ましい一実施形態によれば、繊維懸濁液の導電率は、本方法による繊維懸濁液中の細菌内生胞子の減少中に顕著に変化しない。これは、繊維懸濁液が、通常、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整及び過ギ酸の導入の前に測定した２～１０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは２～７ｍＳ／ｃｍの範囲内の初期導電率値、並びにｐＨ及びＯＲＰの調整及び過ギ酸の導入の後に測定した２～１０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは３～７ｍＳ／ｃｍの範囲内の最終導電率値を有することを意味する。ｐＨ値及びＯＲＰ値の調整並びに過ギ酸の添加後の繊維懸濁液の導電率は、最終繊維ウェブを作製するプロセスにおいて後でサイジング及び保持化学物質の効果的な性能を好ましくは可能にするレベルのままである。
繊維懸濁液の酸化還元電位（ＯＲＰ）は、繊維懸濁液に添加又は導入される第１の酸化剤を用いて２００ｍＶ以上のＯＲＰ値に調整される。好ましくは、繊維懸濁液のＯＲＰ値は、２５０ｍＶ以上、さらに好ましくは３００ｍＶ以上のＯＲＰ値に調整され得る。繊維懸濁液のＯＲＰ値を２００ｍＶ以上のレベルに調整すると、過ギ酸が繊維懸濁液中に存在する細菌内生胞子を効果的に排除及び破壊することができることが観察された。一実施形態によれば、繊維懸濁液のＯＲＰ値は、＋１００ｍＶ～＋５００ｍＶ、好ましくは＋２００ｍＶ～＋４００ｍＶ、さらに好ましくは＋３００ｍＶ～＋４００ｍＶの範囲に調整され得る。
ＯＲＰ値を調整するための第１の酸化剤は、過ギ酸とは異なり、すなわち、第１の酸化剤は過ギ酸ではない。好ましくは、使用される第１の酸化剤は、過ギ酸を含まない。ＯＲＰ値を調整するための第１の酸化剤として、過ギ酸以外の有機過酸を使用することができる。ただし、好ましくは、第１の酸化剤は、過酸化水素、Ｈ２Ｏ２又は過炭酸塩、好ましくは過炭酸ナトリウムであり得る。過酸化水素及び過炭酸塩は、工業規模で容易に入手可能であり、繊維懸濁液のＯＲＰ値を所望のレベルに効果的に調整することができる。第１の酸化剤は、犠牲処理剤と考えられ得、それによって、過ギ酸の消費が可能な限り低く保たれ得る。第１の酸化剤の使用は、過ギ酸の全電位を実現することができるレベルにＯＲＰ値を調整するための効果的な手段を提供する。
第１の酸化剤は、リサイクルセルロース系繊維を含む繊維懸濁液に所望のＯＲＰ値をもたらす量で繊維懸濁液に導入されてもよい。本発明の一実施形態によれば、第１の酸化剤は、繊維懸濁液１トン当たりの活性剤のグラム数として３００～１０００ｐｐｍ、好ましくは４００～８００ｐｐｍ、好ましくは５００～７００ｐｐｍの量で繊維懸濁液に導入され得る。
繊維懸濁液への第１の酸化剤の添加は、繊維懸濁液に漂白効果をもたらさない。これは、繊維懸濁液のＩＳＯ白色度が、第１の酸化剤の添加後に顕著に変化しないことを意味する。一般に、繊維懸濁液のＩＳＯ白色度の変化は、存在するとしても、規格ＩＳＯ ２４７０－１：２０１６を使用して測定して、５ ＩＳＯ％未満、好ましくは３ ＩＳＯ％未満、さらに好ましくは１ ＩＳＯ％未満である。
本発明によれば、第２の酸化剤としての過ギ酸は、処理された繊維懸濁液について、細菌内生胞子量を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下、好ましくは５００ＣＦＵ／ｍｌ以下、さらに好ましくは２５０ＣＦＵ／ｍｌ以下、さらになお好ましくは１５０ＣＦＵ／ｍｌ以下、時には１００ＣＦＵ／ｍｌ以下に減少させる量で繊維懸濁液に導入、すなわち添加される。本発明の一実施形態によれば、過ギ酸は、細菌内生胞子量を５０ＣＦＵ／ｍｌ以下、さらには３０ＣＦＵ／ｍｌ以下、又はさらには１０ＣＦＵ／ｍｌ以下に減少させる量で繊維懸濁液に導入され得る。過ギ酸は、繊維懸濁液１トン当たりの活性剤のグラム数として５０～５００ｐｐｍ、好ましくは１００～４００ｐｐｍ、好ましくは２００～３００ｐｐｍの量で繊維懸濁液に導入、すなわち添加され得る。細菌内生胞子量は、当業者に公知の従来技術を使用することによって決定することができる。
過ギ酸、ＣＨ２Ｏ３は、水溶液として繊維懸濁液に導入される。過ギ酸は、過酸化水素水溶液をギ酸水溶液、及び任意選択で触媒、例えば、硫酸と混合することによって調製され得る。好ましくは、過ギ酸水溶液は、過ギ酸、ギ酸、水、過酸化水素及び任意選択で触媒を含む平衡溶液として使用される。過ギ酸溶液は、典型的には、重量対体積として計算して少なくとも１０％、典型的には、重量対体積として計算して約１３．５％又は約１４％の過ギ酸の濃度を有する。
好ましくは、高い繊維懸濁液温度で、繊維懸濁液中の細菌内生胞子と過ギ酸を相互作用させることができる。一実施形態によれば、繊維懸濁液の温度は、５０℃以上、好ましくは６０℃以上、又は時には７０℃以上であってよい。繊維懸濁液の温度は、好ましくは１００℃未満、さらに好ましくは８５℃未満、さらになお好ましくは７５℃未満であってよい。特に、繊維懸濁液のｐＨが５．５～６．５の範囲内で調整される場合、繊維懸濁液の温度が３０～１２０℃、好ましくは３０～９９℃、さらに好ましくは５０～８０℃、さらになお好ましくは６０～８０℃の範囲内であると、過ギ酸が繊維懸濁液に導入される場合、及び／又は過ギ酸が細菌内生胞子と相互作用する場合に有利である。このようにして、最大の内生胞子破壊効果が達成され得ることが観察されている。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、過ギ酸が繊維懸濁液に導入されると、高温は細菌内生胞子をさらに増感させ、それらを破壊作用に対して受容性にし得ると考えられる。１００℃未満の繊維懸濁液温度で、効果的な内生胞子の減少又は破壊を既に得ることができることは有利である。したがって、加圧熱蒸気処理タンクなどの高価で複雑なプロセス装置を回避することができる。
繊維懸濁液の温度は、別個のプロセス工程で繊維懸濁液を所望の温度に加熱することによって所望の値に上昇させてもよい。例えば、繊維懸濁液は、パルパーの後、好ましくはスクリーニング工程の後に配置された別個のタンクに移送されてもよい。別個のタンクでは、繊維懸濁液は、所望の温度に加熱されてもよい。あるいは、ｐＨ調整、ＯＲＰ値調整及び／又は少なくとも過ギ酸導入は、繊維懸濁液の温度が所望のレベルにあるプロセス段階で行われてもよい。プロセス段階の一例、場合によってはＲＣＦミルにおけるプロセス工程は、例えば、熱ディスパージャー内でのリサイクル繊維懸濁液の分散であり得る。熱ディスパージャーは、市販されており、粘着物の崩壊、及び汚れの均質化のためのリサイクル繊維のパルプ化プロセスにおいて従来使用されている。繊維懸濁液への過ギ酸の導入の後間もなく又は導入の直後に、繊維懸濁液の温度を所望のレベルに調整することが可能である。例えば、繊維懸濁液を予備脱水し、加熱し、熱ディスパージャー内で分散させる直前に、過ギ酸の導入を行ってもよい。例えば、熱ディスパージャー内で繊維懸濁液が所望の温度に加熱されると同時に、過ギ酸を繊維懸濁液に導入することも可能である。熱ディスパージャーの入口での繊維懸濁液の濃度は、乾燥繊維として計算して２０～４０重量％であり得、ディスパージャー内の繊維懸濁液の温度は６０～１２０℃であり得る。
好ましくは、過ギ酸が繊維懸濁液に導入される前に、繊維懸濁液の温度は、上記の高温に調整される。
ｐＨ及びＯＲＰ値の調整、並びに過ギ酸の導入を、ディスパージャーの直後に配置された別個のタンク内の繊維懸濁液に対して行うことも可能である。繊維懸濁液は、同じ別個のタンク内で所望の温度に加熱されてもよい。
一実施形態によれば、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整は、さらに任意選択で過ギ酸の導入は、繊維ストックを作製するために使用される繊維懸濁液が貯蔵される貯蔵タンクなどの別個のタンク内の繊維懸濁液に対して行われてもよい。繊維懸濁液は、リサイクル繊維、若しくは例えば、機械的パルプ化によって得られた繊維を含み得るか、又はそれらからなり得る。
繊維懸濁液のｐＨが４～５．５、好ましくは４．３～５のｐＨ範囲内である場合、２５～６０℃、好ましくは３０～５５℃、さらに好ましくは３５～５５℃などのさらに低い温度の繊維懸濁液でも十分であり得る。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、さらに低いｐＨが、高温と同様に細菌内生胞子を増感させ、それらを過ギ酸の破壊作用に対して受容性にし得ると考えられる。
本発明の一実施形態によれば、過ギ酸を用いて繊維懸濁液を処理した後、繊維懸濁液の水性液相の少なくとも一部は、リサイクルセルロース系繊維を含む繊維懸濁液の固相から分離され、分離された水性液相は、プロセスでリサイクルされ、初期繊維懸濁液の形成に再利用される。分離された水相は、典型的には、未消費の第１及び／又は第２の酸化剤の塩基濃度を含む。これは、該方法における水相の再循環が、ＯＲＰ値を所望のレベルに調整するために、及び細菌内生胞子を破壊するか又は減少させるために必要な第１及び／又は第２の酸化剤の量を減少させる可能性をもたらすことを意味する。
過ギ酸を繊維懸濁液と相互作用させ、繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を減少させた後、必要に応じて、強塩基、例えば、ＮａＯＨ又は重亜硫酸ナトリウムを使用することによって、繊維懸濁液のｐＨを所望の値に調整、例えば、中和してもよい。通常、中和は、過ギ酸の導入後に好適な処理時間又は相互作用時間が経過した後に行われる。過ギ酸と細菌内生胞子との間の相互作用に必要な処理時間は、例えば、１５分又は３０分であり得る。
本発明は、セルロース系繊維ウェブがリサイクル繊維から製造される何らかの製造プロセス、例えば、紙、板紙、ティッシュなどの製造プロセスに使用するのに適している。本発明は、とりわけ、成形パルプ製品の製造に適している。本方法は、リサイクルセルロース系繊維を含有し且つ液体包装板紙、食品包装板紙などの製造を意図した繊維懸濁液中の細菌内生胞子量を減少させるのに特に適している。
本発明の好ましい一実施形態によれば、過ギ酸の導入すなわち添加後、処理後の繊維懸濁液を使用して、繊維ストックを作製し、繊維ストックから、繊維ウェブを又は多層繊維ウェブ内の繊維層を形成してもよい。繊維懸濁液は、繊維ストックの形成、及び繊維ウェブ又は繊維層の形成に適した濃度まで、水によって希釈されてもよい。繊維ストックはまた、成形パルプ製品の製造に使用されてもよい。繊維ストックは、何らかの一般的に使用される化学物質、例えば、紙、板紙、ティッシュなどの繊維ウェブの作製に一般的に使用される保持剤、内部サイジング剤、湿潤強度及び／又は乾燥強度剤などを含んでもよい。
リサイクル繊維に加えて、繊維ストックはまた、バージン繊維を含んでもよい。好ましくは、繊維ストックは、リサイクルセルロース系繊維を含み且つ本発明の方法に従って処理された少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％、さらに好ましくは少なくとも３０重量％又は少なくとも５０重量％の繊維懸濁液を含む。
好ましくは、形成された繊維ウェブ又は多層繊維ウェブ中の総細菌内生胞子量は、乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり５０００ＣＦＵ未満、好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり２５００ＣＦＵ未満、さらに好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり１０００ＣＦＵ未満、好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり５００ＣＦＵ未満、さらになお好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり２５０ＣＦＵ未満であり得る。
本発明の好ましい一実施形態によれば、該方法は、食品及び／又は液体包装グレードの紙又は板紙の製造に使用される。典型的には、包装グレードの板紙の坪量は、１５０～４００ｇ／ｍ２、好ましくは２００～３６０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは２４０～３００ｇ／ｍ２であり得る。食品及び／又は液体包装用の紙及び板紙グレードは、バリア特性のためにポリマーコーティング又は箔ラミネートされてもよい。コーティングに適したポリマーは、例えば、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン；ポリビニルアルコール；ポリビニルアミン；ポリエチレンテレフタレート；ポリブチレンテレフタレートである。
実験
実施例１
実施例１は、調整されたｐＨ及び酸化還元電位ＯＲＰで、リサイクル繊維パルプ試料中の細菌内生胞子に対する過ギ酸の殺傷効果を試験する実験室試験である。
実施例１では、過ギ酸、ギ酸、水及び過酸化水素の予め形成された従来の平衡溶液として、重量対体積として計算して１４％の過ギ酸を使用した。
分別されたオフィス紙ＲＣＦパルプを使用して、ＲＣＦミル製造包装板紙から１リットルの真正のリサイクル繊維（ＲＣＦ）パルプを収集した。ＲＣＦパルプ試料は、４．４重量％の濃度、ｐＨ６．３、初期ＯＲＰ値－４３１ｍＶを有した。
収集したＲＣＦ試料を、それぞれ１００ｍｌの体積を有する６つのサブ試料に分割した。サブ試料１、２、３を３０℃の水浴で４５分間保持することによって、＋３０℃まで加温した。サブ試料４、５、６を８０℃の水浴で４５分間保持することによって、＋８０℃に加温した。
サブ試料２、３、５及び６では、ｐＨを６．０未満に低下させた。サブ試料２及び５では、ポリ塩化アルミニウム（１６００ｐｐｍ活性物質としてのＰＡＣ）を用いてｐＨ調整を行い、サブ試料３及び６では、１０％クエン酸（活性物質として１００ｐｐｍとして）を用いてｐＨ調整を行った。
ｐＨ調整後、サブ試料２、３、５及び６を、過酸化水素（活性物質として６００ｐｐｍとして）を用いて、及び過ギ酸（活性物質として２００ｐｐｍとして、１４％ＰＦＡ）を用いて処理した。
サブ試料１及び４を、いかなる化学処理も用いず放置し、参照試料として機能させた。
ｐＨ、ＯＲＰ値及び導電率の測定、並びに細菌内生胞子定量（プレートカウント寒天、＋３２℃、２日間のインキュベーション）を全試料について行った。サブ試料２、３、５及び６については、化学処理後に測定及び内生胞子定量を行った。好気性胞子決定の前に、試料を＋８２℃で１０分間低温殺菌した。
実施例１の結果を表１に示す。
表１中の得られた結果は、サブ試料が３０℃又は８０℃に保たれたかに関係なく、化学的に未処理の参照サブ試料１及び４では細菌内生胞子量が非常に高く、２０００００ＣＦＵ／ｍｌ又は５０００００ＣＦＵ／ｍｌであり、ＯＲＰ値が非常に低く、－４３１ｍＶ又は－２２７ｍＶであったことを示している。ＰＡＣ／クエン酸＋Ｈ２Ｏ２＋ＰＦＡによる化学処理は、＋３００ｍＶよりも高いレベルまで最終ＯＲＰ値を強力に増加させ、＋３０℃及び＋８０℃での４５分間の接触後、細菌内生胞子量を１～４対数、著しく低下させたことが分かる。さらに、サブ試料３及び６の結果から、ｐＨ調整のためのクエン酸を含む化学処理により、導電率のわずかな変化がもたらされるに過ぎないことが分かる。
実施例１は、クエン酸、Ｈ２Ｏ２及びＰＦＡを含む化学処理を用いて＋８０℃で効果的な内生胞子殺傷効果が得られることを示す。この化学処理は、繊維懸濁液の導電率の顕著な変化を伴わずに、細菌内生胞子のレベルを２０００００胞子／ｍｌから１０胞子／ｍｌに低下させた。したがって、得られた結果は、パルプ導電率を著しく変化させることなく、高度に還元性のＲＣＦ繊維懸濁液中の細菌内生胞子の量を減少させるために、過ギ酸を使用したｐＨ及びＯＲＰ調整を含む化学処理が効果的に使用され得ることを明確に示している。これは、ＲＣＦミルが、最終的な板紙中の細菌内生胞子含有量が重要な衛生基準である衛生用板紙グレードの製造を目標とするのに最終的に役立ち得る。
表１ 実施例１の結果。
現時点で最も実用的かつ好ましい実施形態であると思われるものを参照して本発明が説明されたとしても、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内の様々な修正及び同等の技術的解決策も包含することを意図していることが理解される。
Claims (15)
- リサイクルセルロース系繊維を含む水性繊維懸濁液中の細菌内生胞子を減少させる方法であって、
前記繊維懸濁液が、好ましくは１００００ＣＦＵ／ｍｌ以上の元の内生胞子量を有し、
前記方法が、
（ａ）前記繊維懸濁液のｐＨを６．５以下のｐＨ値に調整することと、
（ｂ）第１の酸化剤を用いて、前記繊維懸濁液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を２００ｍＶ以上のＯＲＰ値に調整することと、
（ｃ）細菌内生胞子を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下の内生胞子量まで減少させるために、第２の酸化剤として、ある量の過ギ酸を前記繊維懸濁液に導入することと、
を含む、
方法。 - 前記繊維懸濁液が、炭酸カルシウム粒子などの無機粒子を含み、前記繊維懸濁液のｐＨが、５～６．５、さらに好ましくは５．５～６．５、さらになお好ましくは６～６．５の範囲に調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記繊維懸濁液のｐＨが、酸性化剤を前記繊維懸濁液に導入することによって調整されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記繊維懸濁液の温度が、５０℃以上、好ましくは６０℃以上、さらに好ましくは７０℃以上であることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の方法。
- 前記繊維懸濁液が、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整後に測定された２～１０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは３～７ｍＳ／ｃｍの範囲内の最終導電率値を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１の酸化剤が、Ｈ２Ｏ２又は過炭酸塩であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
- ＯＲＰ値が、＋１００ｍＶ～＋５００ｍＶ、好ましくは＋２００ｍＶ～＋４００ｍＶ、さらに好ましくは＋３００ｍＶ～＋４００ｍＶの範囲に調整されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記過ギ酸が、内生胞子量を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下、好ましくは５００ＣＦＵ／ｍｌ以下、さらに好ましくは２５０ＣＦＵ／ｍｌ以下、さらになお好ましくは１５０ＣＦＵ／ｍｌ以下に減少させる量で前記繊維懸濁液に導入されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１の酸化剤が、繊維懸濁液１トン当たりの活性剤のグラム数として３００～１０００ｐｐｍ、好ましくは４００～８００ｐｐｍ、好ましくは５００～７００ｐｐｍの量で前記繊維懸濁液に導入されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第２の酸化剤としての前記過ギ酸が、繊維懸濁液１トン当たりの活性剤のグラム数として５０～５００ｐｐｍ、好ましくは１００～４００ｐｐｍ、好ましくは２００～３００ｐｐｍの量で前記繊維懸濁液に導入されることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
- 好ましくは前記繊維懸濁液が１～５重量％、好ましくは１～３重量％の濃度を有する場合に、ｐＨ及びＯＲＰ値の調整が、及び任意選択で前記過ギ酸の導入が、パルパー中又はパルパー後に行われることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
- ｐＨ及びＯＲＰ値の調整が、及び任意選択で前記過ギ酸の導入が、前記繊維懸濁液が８～３０重量％、好ましくは１５～２５重量％の濃度を有するプロセス工程又はプロセス装置で行われることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
- 前記繊維懸濁液の細菌内生胞子量を１０００ＣＦＵ／ｍｌ以下に減少させた後、前記繊維懸濁液を使用して繊維ストックを作製し、前記繊維ストックから繊維ウェブを又は多層繊維ウェブ内の繊維層を形成することを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
- 形成された繊維ウェブ又は多層繊維ウェブ中の細菌内生胞子量が、乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり５０００ＣＦＵ未満、好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり２５００ＣＦＵ未満、さらに好ましくは乾燥繊維ウェブ１ｇ当たり１０００ＣＦＵ未満であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
- 前記繊維ストックが、少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％、さらに好ましくは少なくとも５０重量％の前記繊維懸濁液を含むことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
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