JP3012940B2

JP3012940B2 - グルコマンナン活性炭

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Publication number: JP3012940B2
Application number: JP9030574A
Authority: JP
Inventors: 信久川野
Original assignee: 信久川野
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH10226508A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭、より詳細
にはグルコマンナンを主原料として製造される活性炭に
関する。

【０００２】

【従来の技術】サトイモ科の植物であるコンニャク芋
は、その球茎中に多糖類のグルコマンナン（狭義）その
他のマンナン類を含有しており、これらは総括してグル
コンマンナン（広義）と称されており、また市販のこん
にゃく原料であるところからコンニャクマンナン（こん
にゃく精粉）とも呼ばれている。

【０００３】本発明の活性炭の製造方法において使用す
べきグルコマンナンは、必ずしも純品（狭義のグルコマ
ンナン）である必要はなく、コンニャクマンナン（広義
のグルコマンマンナン）を使用することのできることは
もちろんである。そこで、以下の説明では特に必要のな
い限り、狭義および広義のグルコマンナンを特に断らな
い限り一括して単に「マンナン」と略記することがあ
る。

【０００４】さて、マンナンの水溶液は、Ｃａ（ＯＨ）
₂などのアルカリ性化合物（凝固剤）に接触するとゲル
化し、その生成した水和ゲルを加温すると不可逆的弾性
ゲルとなり、日本の伝統的な食品である「こんにゃく」
ができることは周知の通りである。より詳しくは、こん
にゃくは、例えば、マンナンを水中攪拌の後、マンナン
粒子を完全に溶解させる（膨潤または粒子の目開きとも
いう）ために凡そ６０〜１２０分間程度放置し、次に凝
固剤を添加して十分に混練してマンナン水和物のゲルと
し、その後成形し、加熱して不可逆的ゲルを得るという
一連の必須工程を経て製造される。マンナンの特性は、
このようにして、例えばこんにゃくを通して食材に活用
されている。

【０００５】しかして、このようなこんにゃくの製造法
においては、マンナンの完全溶解（完全膨潤）および凝
固剤添加後十分に混練するために、マンナンの水溶液の
調製に際して十分量の水を使用しなければならない。す
なわち、マンナン１重量部に対し、使用水は３５〜４５
重量部が良好な作業域であり、たとえば３０重量部以下
では、強力な水和ゲル生成のため、膨潤後にアルカリ剤
を添加して十分に混練することは不可能であり、また他
の食材に添加して均質化することも不可能である。この
ように、凝固剤のマンナン接触が不均質、不十分では、
マンナンの食材利用は、ぬめりやネトをもたらし、更に
強い嫌忌臭が増幅して食用に耐え得るものではない結果
を来すのである。したがって、マンナンの食材利用は今
日においてもなをこんにゃくを超える進展が阻まれてい
る。

【０００６】因みに、マンナンの水和ゲルを、先に説明
したようにこんにゃくの製造時に見られる完全溶解とそ
れに続く凝固剤を添加して十分混練する工程を解消して
製造できるマンナンとしては、本発明者の発明に係わる
即溶解性グルコマンナン組成物（特開平５−３８２６
３）を好適なものとして挙げることができる。

【０００７】わが国では、コンニャク芋は畑作農産物と
して栽培されており、それから得られるマンナンは、従
来、唯一こんにゃくの原料として使用され、その優れた
特性を有効活用するには至っていない。その主な原因
は、マンナン１重量部に対し、水４０重量部前後もの使
用が、こんにゃく製造の標準プロセスであり、然も、製
品のこんにゃくは強アルカリ性（ｐＨ１１．０〜１３．
０）水溶液中に存在し、食用には特別の手間を必要とす
るなどの弾性に富む凝固物のため、その原料であるマン
ナンは、他の食品や工業用原材料使用への進展が阻まれ
今日に至っている。

【０００８】本発明者は、前記した「即溶解性グルコマ
ンナン組成物」に見るごとく、マンナンの微粉体に副原
料（でんぷん、凝固剤、その他）を粉体混合し、これを
水和撹拌するときは、凝固剤はマンナン水和物中におい
てマンナン粒子と容易に均質かつ十分に接触して平衡状
態に達するので、たとえばマンナン粉体原料１重量部に
対し、必要に応じては水５〜１０重量部という少量でも
マンナンの均質な凝固を達することのできるところか
ら、マンナンの特性である水和溶解と水和物の粘度、さ
らに不可逆的凝固は、広範囲の用途利用が可能であると
する知見を得、たとえば、増粘性、乳化性、付着性、粘
着性、被覆性など多目的に利用しようとする研究から、
食品フィルム、冷凍食品、畜肉食品、製菓類、その他食
品補助剤として、また塗料、肥料、農薬、土壌の調整改
良などの工業用に、さらに医療関係のＸ線透視用のカプ
セル剤の皮殻や薬剤のバインダーなどへの用途開発に鋭
意研究を進めたが、マンナンのさらなる用途開発が望ま
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前項記載の従来技術の
背景下に、本発明の目的は、グルコマンナンのさらなる
用途を開発提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記記載の
課題を解決すべく鋭意研究の結果、グルコマンナンは、
前記の用途の他にも、活性炭の良好な原料になり得ると
の知見を得、このような知見に基づいて、本発明を完成
した。

【００１１】すなわち、本発明は、グルコマンナンを主
原料とする水和ゲル（但しコーヒー抽出粕を原料として
含むものを除く）を乾燥し、得られた乾燥固形物を炭化
処理し、次いで賦活処理して製造することができること
を特徴とするグルコマンナン活性炭に関する。

【００１２】因みに、本発明の活性炭をグルコマンナン
活性炭と称するのは、その主原料がこのようにグルコマ
ンナンであることによる。また、グルコマンナンを主原
料とする水和ゲルからコーヒー抽出粕を原料として含む
ものを除く理由は、本発明者によるコーヒー抽出粕を原
料として含むグルコマンナンの水和ゲルから活性炭を製
造する方法については、本出願人により別途特許出願済
みであるからである（特願平９−３４１９８号（特開平
１０−１９１９００号公報）参照）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１４】活性炭の製法については、「木の粉に塩化
亜鉛溶液を加え浸透させた後、無酸素下で６００〜７０
０℃に加熱して炭化する。または、木炭や石炭に水蒸気
を吹き込みながら８００〜１，２００℃で加熱する。」
（日本食品工業学会編「新版食品工業総合事典」Ｐ．２
５８、（株）光琳平成５年発行）といわれ、また「木
炭、ヤシがら、石炭チャーその他の原料を十分に炭化し
たのち、水蒸気による高温処理あるいは塩化亜鉛などの
水溶液の含浸と高温焼成などの方法で賦活し、製造され
る。」（「化学辞典」Ｐ．２７５、（株）東京化学同人
１９９４年発行）といわれている。

【００１５】活性炭は、活性炭の使用目的に従って、そ
の形状から粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭など
に分類され、さらに粒状活性炭は破砕炭と球状、円柱状
などの成形炭とに区別することができる。本発明の活性
炭は、その形状を粒状活性炭、なかでも破砕炭の形状と
することが容易である。

【００１６】わが国では、粒状活性炭の製造に際しての
賦活処理は、ガス賦活及び薬品賦活の両者が採用され、
このような賦活処理を経て製造された活性炭は、それぞ
れの特性が生かされながら使用されている。しかしなが
ら、粒状活性炭は、激しい国際競争の中で、なお新製
品、新技術の開発が課題となっている。すなわち、良質
な原料の安定確保、および代替原料の探索、その原料に
よる新製品の開発（使途目的に沿う需要の定着を図
る）、さらには、再生処理に安定な製品、その他をその
ような課題として挙げることができる。

【００１７】活性炭は吸着機能をもつ多孔質炭材で、原
料は、例えば、それを焼成（炭化）して得る炭材が水蒸
気などの活性化ガスと高温下で反応して多孔質炭材にな
る、あるいはそれを塩化亜鉛のような賦活剤と混合した
後、焼成（炭化、賦活）すると多孔質炭材になる、よう
な含炭素物質であるところから、本発明者は、さらに研
究を続けた。

【００１８】活性炭の原料としては、一般に、木材系、
果実殻系、果実種子系、その他を含む植物系原料；海
藻、その他を含む天然素材；再生繊維、その他を含む合
成素材；に及び、さらに粉末活性炭では、鋸屑などの植
物系原料、ピート炭、褐炭などの鉱物系原料の他、パル
プ廃液等の特殊な原料も挙げられ、一方、粒状活性炭で
は、木炭、やし殻炭、低灰分のピート炭、褐炭、レキ青
炭および無煙炭も挙げられる。そして、汎用活性炭の原
料は殆ど海外からの輸入に依存しており、質的及び量的
に安定確保が必要となっている。

【００１９】次に、従来法による活性炭の製造について
例を挙げて説明する。

【００２０】１つの例は、炭化装置を用い、製材鋸屑を
乾留炭化し（空気を遮断して鋸屑固体を強く熱し、熱分
解によりできた揮発分や油状物質などを回収）、つぎに
炭化物を賦活炉内で水蒸気、空気および燃焼ガスなどを
適宜混合したガスと、８５０〜１１５０℃の温度条件下
で接触させて活性化反応をすすめる。この場合、得られ
る中間原料の炭化物は炭化処理で粒子の変形、ひび割
れ、融着などがおこらないよう徐々に６００〜８００℃
まで加熱する。炭化処理については、原料の炭化操作が
容易に制御でき、均質な炭化物を連続して生産できるも
のが望ましく、賦活処理も、やし殻活性炭の場合と同様
に、用途に応じて活性化反応をすすめるが、所望の活性
炭の種類および性状、活性化反応速度によって賦活炉の
形式および規模が選定される。

【００２１】他の例として造粒活性炭の製造について説
明する。原料は、例えば木炭、やし殻炭、石炭、コーク
スなどから最適な原料が選ばれ、それらを２００メッシ
ュ以下に微粉砕し、これにコールタール、ピッチ、デン
プン、糖蜜など種々の結着剤を加え、また活性化反応に
有効な触媒や、そのほか、酸、塩基を適宜配合する。結
着剤の使用割合は、原料１重量部に対し、０．４〜０．
５５とし、当該混合物を加温しながら均等に混練し、一
定粒度に成形し、ついで乾燥して、燃焼ガス気流中で４
５０℃程度まで加熱して表面を硬化してから炭化する
か、あるいは乾燥物を徐々に６００〜８００℃まで加熱
炭化して、緻密な硬い炭化物とする。賦活処理は、炭化
物を７５０〜１０５０℃の温度で水蒸気、二酸化炭素で
活性化反応をすすめ、さらに賦活炭の製品化は炭素中の
無機質（灰分）を希塩酸などで洗い脱灰し、さらに水洗
いを繰り返して精製後、乾燥して完成する。

【００２２】本発明の活性炭は、原料にグルコマンナン
を使用する以外は、適宜このような従来の活性炭の製法
に依拠して製造することができる。すなわち、いずれの
活性炭の製法にも、マンナンは良好な原料となるのであ
る。

【００２３】これを詳述すると、本発明の活性炭は、グ
ルコマンナンを主原料とする水和ゲル（但し、前記のよ
うに、コーヒー抽出粕を原料として含むものを除く）を
乾燥し、得られた乾燥固形物を炭化処理し、次いで賦活
処理して製造することができるものであり、例えば、グ
ルコマンナンを主原料とする水和ゲル（糊）を成形して
乾燥し、得られた乾燥固形物を炭化処理に付し、次いで
賦活処理することで製造することができる。

【００２４】ここに、グルコマンナンを主原料とする水
和ゲル（糊）は、例えば、グルコマンナンと水酸化カル
シウムなどの凝固剤および必要に応じて孔隙構造が発達
した炭素とする見地から使用することのできる含炭素物
質（植物系や天然素材、合成素材等）などの原料を粉体
混合し、これに水を加えて攪拌混練することで調製する
ことができる。水の使用量は、水和ゲルを成形して乾燥
する見地からは、グルコマンナン粒子と凝固剤とが水和
ゲル中において均一かつ十分に接触できるかぎり可及的
少量であることが好ましく、これは、このように、グル
コマンナンと凝固剤を粉体混合し、これに水を加えて攪
拌することで達成することができる。具体的には、水の
使用量は、グルコマンナン１重量部当たり、例えば５〜
１０重量部とすることができる。

【００２５】このようにして得られた水和ゲルは、乾燥
し易いように適宜成形してから乾燥し、次いで得られた
乾燥固形物を、順次、炭化処理及び賦活処理に付する。
炭化処理及び賦活処理は、先に述べたように、適宜従来
法によることができ、また賦活処理後必要に応じて精製
処理するが、この精製処理も適宜従来法によることがで
きる。

【００２６】本発明の活性炭は、もちろん、上に例示説
明した方法により製造された活性炭に限られるものでは
なく、グルコマンナンを主原料とする水和ゲル（但しコ
ーヒー抽出粕を原料として含むものが除かれることは前
述の通り。）から製造される活性炭であって、このよう
な方法により得られるものと同様の活性炭特性を有する
ものであれば、これらは全て本発明のグルコマンナン活
性炭に含まれる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例をもって本発明をさらに詳細に
説明する。

【００２８】実施例１マンナン（こんにゃく精粉）４０ｇ、「アビセル」（旭
化成（株）製結晶セルローズ粉体）１９．８ｇおよびＣ
ａ（ＯＨ）₂１．２ｇ（計６０ｇ）を粉体混合し、これ
を水（２０℃）４８０ｇ中に投入してハンドミキサーで
撹拌し、粘度が上昇した約５分後に撹拌を中止し、樹脂
ヘラで約１分間押さえ延ばしして練り、マンナンの水和
ゲル（糊）５４０ｇを得、これをバットに入れて延ば
し、そのまま約２時間放置して安定を図った後、ほぼ均
等の６本に切り分け（４ｃｍ×１５ｃｍ×３．３ｃ
ｍ）、６０℃の乾燥機で２時間加熱乾燥した後、５０℃
に設定した恒温機でさらに７２時間乾燥し、３２０ｇ
（６本）の木片のような乾燥固形物を得た。次に、この
固形物を焼釜で、４５０℃までに温度上昇する約３０分
加熱して乾留炭化し、ついで、この炭化物を９００〜１
０００℃で水蒸気および二酸化炭素の適宜混合ガスと接
触させて賦活（活性化）をはかった後冷却し、次に希塩
酸で洗い脱灰し、これを水洗いして乾燥し、活性炭６本
（１２０ｇ）を収得した。マンナンの硬質な凝固物の活
性炭原料の乾留炭化物は、活性化反応がすすみ、良好な
活性炭となった。

【００２９】このものの吸着性能（液相）をテストする
ため、その破砕物２０ｇを０．２％カラメル水溶液２０
０ｍｌに約３０分浸した（１０分ごとに２回かき回し）
結果、０．０３％のカラメル水溶液と同程度の着色度に
まで脱色されたことを確認した（８５％脱色）。

【００３０】

【発明の効果】今日、活性炭の用途が飛躍的にひろが
り、その需要が顕著に増大した。活性炭は、形状や機能
がますます多種多様化し、用途も複雑であり、然も高度
化しているが、今後さらに用途開発が進められ、社会機
構での必須要項となる重要な役割を担っているが、その
原料を殆ど外国からの輸入に依存するため、原料価格は
もちろん、質、量ともに極めて不安定で、しかも不足し
ている。この現状において、本発明の活性炭の原料であ
るグルコマンナンは、わが国の農産物として食品原料に
使用されてきた安全な永年の実績を持ち、現状において
も数倍の計画生産が可能（財団法人「日本こんにゃく協
会」平成７年・年次畑作栽培実績調査報告書）とされて
いる。

【００３１】本発明によれば、グルコマンナンの活用に
より前記のような活性炭原料の不足が補われ、延いては
グルコマンナンの活性炭の原料としての新規需要が実現
するに至り、農産振興に寄与すると共に、本発明による
活性炭の及ぼす経済効果は極めて大である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】グルコマンナンを主原料とする水和ゲル
（但しコーヒー抽出粕を原料として含むものを除く）を
乾燥し、得られた乾燥固形物を炭化処理し、次いで賦活
処理して製造することができることを特徴とするグルコ
マンナン活性炭。