JP3014754B2 - セルラーゼを用いたパルプの排水性を改良する方法 - Google Patents
セルラーゼを用いたパルプの排水性を改良する方法Info
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- C12N9/2402—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
- C12N9/2405—Glucanases
- C12N9/2434—Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
- C12N9/2437—Cellulases (3.2.1.4; 3.2.1.74; 3.2.1.91; 3.2.1.150)
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- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
- D21C5/005—Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/005—Microorganisms or enzymes
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- D21H21/06—Paper forming aids
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パルプの排水性を改良するため、セルラー
ゼを使用するパルプ化方法に関する。
ゼを使用するパルプ化方法に関する。
背景技術 製紙のためのパルプの調製において、パルプの排水性
は、ある場合不満足であり、これにより製紙ラインの能
力が減少し得る。パルプの排水性は，ショツパーリーゲ
ル（Schpper−Rieger）試験により（高SR値は劣った排
水を示す）、又はカナダ標準フリーネス（低CSF値は劣
った排水を示す）により通常確立されている。不満足な
排水は、パルプ化および乾燥プロセスをすでに経た再パ
ルプ化材料、例えば乾燥バージンパルプ、再循環繊維又
は古紙において特におこり得る。
は、ある場合不満足であり、これにより製紙ラインの能
力が減少し得る。パルプの排水性は，ショツパーリーゲ
ル（Schpper−Rieger）試験により（高SR値は劣った排
水を示す）、又はカナダ標準フリーネス（低CSF値は劣
った排水を示す）により通常確立されている。不満足な
排水は、パルプ化および乾燥プロセスをすでに経た再パ
ルプ化材料、例えば乾燥バージンパルプ、再循環繊維又
は古紙において特におこり得る。
ヨーロッパ特許262,040（セルロース デュ ピン）
およびヨーロッパ特許351,655（カルター）は、パルプ
化中、セルラーゼおよびヘミセルラーゼの使用により排
水能力が改善されたことを記載している。コンシステン
シー（すなわち、乾燥物質濃度％）は、２〜５％であっ
た。Ｊ−Ｃポミール等（TAPPIジャーナル、1989年、７
月、187〜191頁）は、３％のコンシステンシーがセルラ
ーゼ処理による排水改良のためには最適であり（CSFに
より示される如く）、更に効果は３％から５％に著るし
く減少する。
およびヨーロッパ特許351,655（カルター）は、パルプ
化中、セルラーゼおよびヘミセルラーゼの使用により排
水能力が改善されたことを記載している。コンシステン
シー（すなわち、乾燥物質濃度％）は、２〜５％であっ
た。Ｊ−Ｃポミール等（TAPPIジャーナル、1989年、７
月、187〜191頁）は、３％のコンシステンシーがセルラ
ーゼ処理による排水改良のためには最適であり（CSFに
より示される如く）、更に効果は３％から５％に著るし
く減少する。
特開昭59−9299および特開昭63−59494は、古紙から
インク除去を改良するため、高いpH（９超）で３〜６％
のコンシステンシーでパルプ化中セルラーゼを用いるこ
とを記載している。
インク除去を改良するため、高いpH（９超）で３〜６％
のコンシステンシーでパルプ化中セルラーゼを用いるこ
とを記載している。
８％超、典型的には10〜20％のコンシステンシーでの
高コンシステンシーパルプ化が通常用いられているが、
しかしこのタイプのプロセスにおいてセルラーゼの使用
は未だ記載されていない。
高コンシステンシーパルプ化が通常用いられているが、
しかしこのタイプのプロセスにおいてセルラーゼの使用
は未だ記載されていない。
本発明の目的は、改良されたプロセスを提供すること
にある。
にある。
発明の開示 驚くべきことに、本発明者らは排水能力が、高コンシ
ステンシー（８％超）でパルプ化する間にセルラーゼを
用いた場合、更に改良され得ることを見出した。
ステンシー（８％超）でパルプ化する間にセルラーゼを
用いた場合、更に改良され得ることを見出した。
従って、本発明は、パルプの排水性を改良するためセ
ルラーゼを用いるパルプ化法であって、コンシステンシ
ーが８％を超える前記方法を提供する。
ルラーゼを用いるパルプ化法であって、コンシステンシ
ーが８％を超える前記方法を提供する。
発明の詳細 原料 本発明方法は、排水能力の改善が望まれるいかなるパ
イプにも適用され得る。これは、特に25超のSR値又は50
未満のCSF値を有するパルプに対し、更に特に既にパル
プ化され次いで乾燥された材料、例えば乾燥バージン
（Virgin）パルプ、再循環繊維すなわちリサイクル（re
cycle）繊維および古紙の再パルプ化に対し興味があ
る。
イプにも適用され得る。これは、特に25超のSR値又は50
未満のCSF値を有するパルプに対し、更に特に既にパル
プ化され次いで乾燥された材料、例えば乾燥バージン
（Virgin）パルプ、再循環繊維すなわちリサイクル（re
cycle）繊維および古紙の再パルプ化に対し興味があ
る。
セルラーゼ 多くのタイプのセルラーゼが公知であり、本発明方法
で使用できる。微生物セルラーゼは、経済的理由により
好ましい。セルラーゼは、プロセスの条件、特にpHで活
性かつ安定でなければならない。
で使用できる。微生物セルラーゼは、経済的理由により
好ましい。セルラーゼは、プロセスの条件、特にpHで活
性かつ安定でなければならない。
適当なセルラーゼの幾つかの例は、アスペルギルス
（Aspergillus）（特にA.ニガー（niger））、トリコデ
ルマ（Trichoderma）（特にT.ビリデ（viride）、T.リ
エセイ）（reesei）およびT.コニンギー（Koningii）、
フミコラ（Humicola）（特に、H.インソレンス（insole
ns）、米国特許4,435,307参照）および好アルカリ性バ
シラス（Bacillus）（米国特許3,844,890）由来のセル
ラーゼである。商業上のセルラーゼ調製品の例は、ノボ
ザイム（Novozym）（登録商標）342（H.インソレン（in
solens）およびセルラーゼ1.5L（T.レーセイ（reese
i））であり、両者ともノボノルデイスク社により入手
できる。
（Aspergillus）（特にA.ニガー（niger））、トリコデ
ルマ（Trichoderma）（特にT.ビリデ（viride）、T.リ
エセイ）（reesei）およびT.コニンギー（Koningii）、
フミコラ（Humicola）（特に、H.インソレンス（insole
ns）、米国特許4,435,307参照）および好アルカリ性バ
シラス（Bacillus）（米国特許3,844,890）由来のセル
ラーゼである。商業上のセルラーゼ調製品の例は、ノボ
ザイム（Novozym）（登録商標）342（H.インソレン（in
solens）およびセルラーゼ1.5L（T.レーセイ（reese
i））であり、両者ともノボノルデイスク社により入手
できる。
適当なセルラーゼの用量は、乾燥パルプ1kg当たり100
〜10,000EGUのpH6のセルラーゼ活性に通常相当するであ
ろう。パルプ化方法が、アルカリ性pH（７超）である場
合、セルラーゼ用量は乾燥パルプ1kg当たり、100〜10,0
00EGUのpH9のセルラーゼ活性に相当すべきである。
〜10,000EGUのpH6のセルラーゼ活性に通常相当するであ
ろう。パルプ化方法が、アルカリ性pH（７超）である場
合、セルラーゼ用量は乾燥パルプ1kg当たり、100〜10,0
00EGUのpH9のセルラーゼ活性に相当すべきである。
パルプ化プロセス このプロセスは、８％超、典型的には10〜20％のコン
システンシーで行なわれる。セルラーゼはいかなる公知
の高コンシステンシーパルプ製造機を用いる、存在する
高コンシステンシーパルプ化プロセスにおいて添加でき
る。
システンシーで行なわれる。セルラーゼはいかなる公知
の高コンシステンシーパルプ製造機を用いる、存在する
高コンシステンシーパルプ化プロセスにおいて添加でき
る。
例えば、再循環水の使用に応じて、プロセスは酸性
（例えばpH4〜６）となり得、ここではアスペルギルス
（Aspergillus）又はトリコデルマ（Trichoderma）セル
ラーゼが好ましい。又は、プロセスのpHは中性近く（例
えばpH6〜８）であってもよく、この場合、フミコラ（H
umicola）又はバシラス（Bacillus）セルラーゼが好ま
しい。
（例えばpH4〜６）となり得、ここではアスペルギルス
（Aspergillus）又はトリコデルマ（Trichoderma）セル
ラーゼが好ましい。又は、プロセスのpHは中性近く（例
えばpH6〜８）であってもよく、この場合、フミコラ（H
umicola）又はバシラス（Bacillus）セルラーゼが好ま
しい。
本発明方法を、古紙のパルプ化に適当する場合、イン
ク抜きはインク抜き化学薬品（例えば水酸化ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、過酸化水素および界面活性剤）
の存在下、高pHでパルプ化を行い、次いでインク分離す
る（例えば浮選および／又はすすぎりにより）ことによ
り達成できる。本発明の実施化は、特に有利である。何
故なら、セルラーゼは又インク抜きを改善するのに役立
ち、この間同時に排水も改良する。インク抜きに用いら
れる高pHで、フミコラ（Humicola）又はアルカリ性バシ
ラス（Bacillus）由来のセルラーゼを用いのが好まし
い。
ク抜きはインク抜き化学薬品（例えば水酸化ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、過酸化水素および界面活性剤）
の存在下、高pHでパルプ化を行い、次いでインク分離す
る（例えば浮選および／又はすすぎりにより）ことによ
り達成できる。本発明の実施化は、特に有利である。何
故なら、セルラーゼは又インク抜きを改善するのに役立
ち、この間同時に排水も改良する。インク抜きに用いら
れる高pHで、フミコラ（Humicola）又はアルカリ性バシ
ラス（Bacillus）由来のセルラーゼを用いのが好まし
い。
パルプ化の期間は、一般に５〜30分であり、この後、
所望により酵素作用を継続させるため離解（すなわち、
撹拌と共に又は撹拌なしで）が行なわれる。この処理中
の温度は、一般に15〜60℃、典型的には30〜50℃であ
る。セルラーゼの全作用期間（すなわち、もし存在する
場合、パルプ化と離解）は、一般に30〜180分である。
所望により酵素作用を継続させるため離解（すなわち、
撹拌と共に又は撹拌なしで）が行なわれる。この処理中
の温度は、一般に15〜60℃、典型的には30〜50℃であ
る。セルラーゼの全作用期間（すなわち、もし存在する
場合、パルプ化と離解）は、一般に30〜180分である。
本発明によって得られたパルプは、通常の製紙用に使
用できる。
用できる。
実施例 pH6でのセルラーゼ活性の測定（EGU） pH6の0.1Mホスフェート緩衝液中、34.0g/lCMC（ハー
キュレス7LFD）を含有する基質溶液を調製する。分析す
べき酵素サンプルを同じ緩衝液中に溶解する。10mlの基
質溶液および0.5mlの酵素溶液を混合し,40℃に温度設定
された振動粘度計（例えばソフラーゼル（フランス）製
MlVI3000）に移す。１エンド−グルカナーゼ単位（EG
U）は、これらの条件下、粘度を1/2に減少させる酵素の
量として定義される。
キュレス7LFD）を含有する基質溶液を調製する。分析す
べき酵素サンプルを同じ緩衝液中に溶解する。10mlの基
質溶液および0.5mlの酵素溶液を混合し,40℃に温度設定
された振動粘度計（例えばソフラーゼル（フランス）製
MlVI3000）に移す。１エンド−グルカナーゼ単位（EG
U）は、これらの条件下、粘度を1/2に減少させる酵素の
量として定義される。
pH9でのセルラーゼ活性の測定（CEVU） pH9.0の0.1Mのトリス緩衝液中、33.0g/lCMC（ハーキ
ュレス7LFD）を含有する基質溶液を調製する。分析すべ
き酵素サンプルを同じ緩衝液中に溶解する。10mlの基質
溶液および0.5mlの酵素溶液を混合し、40℃に温度設定
された振動粘度計（後えばハーケVT181,NVセンサー,181
rpm）に移す。１セルテーゼ粘度単位（CEVU）は、これ
らの条件下、粘度を1/2に減少させる酵素の量として定
義される。
ュレス7LFD）を含有する基質溶液を調製する。分析すべ
き酵素サンプルを同じ緩衝液中に溶解する。10mlの基質
溶液および0.5mlの酵素溶液を混合し、40℃に温度設定
された振動粘度計（後えばハーケVT181,NVセンサー,181
rpm）に移す。１セルテーゼ粘度単位（CEVU）は、これ
らの条件下、粘度を1/2に減少させる酵素の量として定
義される。
パルプ排水の測定（ショツパーリーグラー） ショツパーリーグラー（Schopper−Rilgler）数（S
R）を、2g/lのコンシステンシーの均質パルプについ
て、ISO標準5267（パート１）に従って測定する。公知
の値のパルプを金属篩を通して排水しファネルに到らし
める。このファネルは、軸方向の穴と測穴を有する。測
穴を通過する濾液の量を、ショツパーリーゲル単位の目
盛りのついた特別な容器中で測定する。
R）を、2g/lのコンシステンシーの均質パルプについ
て、ISO標準5267（パート１）に従って測定する。公知
の値のパルプを金属篩を通して排水しファネルに到らし
める。このファネルは、軸方向の穴と測穴を有する。測
穴を通過する濾液の量を、ショツパーリーゲル単位の目
盛りのついた特別な容器中で測定する。
実施例１ この実験において、２種のタイプのパルプを、セルラ
ーゼ調製品セルクラスト（Celluclast）（登録商標）1.
5Lにより酵素処理と共に高コンシステンシーでパルプ化
する。第一のタイプのパルプは、落葉樹からの粗メカニ
カルパルプであり、第二のタイプは、漂白されたクラフ
トパルプである。
ーゼ調製品セルクラスト（Celluclast）（登録商標）1.
5Lにより酵素処理と共に高コンシステンシーでパルプ化
する。第一のタイプのパルプは、落葉樹からの粗メカニ
カルパルプであり、第二のタイプは、漂白されたクラフ
トパルプである。
乾燥パルプを20の高コンシステンシー実験用パルプ
製造機中、加温水で分解する。メカニカルパルプおよび
漂白されたクラフトパルプを、それぞれ８％および10％
のコンシステンシーで分解する。次いでそれらのpHを希
硫酸を用いて5.0に調節する。酵素調製品セルクラスト
（Celluclast）（登録商標）1.5L（活性840EGU/g）を、
5kg/t乾燥パルプの用量でパルプに添加する。各パルプ
に対し、酵素なしの対照実験を又行う。全ての実験にお
いて、温度を45℃±１℃に保持し、次いでpHを５±0.1
に保持する。90分のパルプ化後、SRを測定する。次の表
は、両方のパルプに対する得られたSR数を示す。
製造機中、加温水で分解する。メカニカルパルプおよび
漂白されたクラフトパルプを、それぞれ８％および10％
のコンシステンシーで分解する。次いでそれらのpHを希
硫酸を用いて5.0に調節する。酵素調製品セルクラスト
（Celluclast）（登録商標）1.5L（活性840EGU/g）を、
5kg/t乾燥パルプの用量でパルプに添加する。各パルプ
に対し、酵素なしの対照実験を又行う。全ての実験にお
いて、温度を45℃±１℃に保持し、次いでpHを５±0.1
に保持する。90分のパルプ化後、SRを測定する。次の表
は、両方のパルプに対する得られたSR数を示す。
メカニカルパルプ セルクラスト（Celluclast）（登録商標） 対 照 67 差 異 ７ 漂白クラフトパルプ セルクラスト（Celluclast）（登録商標） 26 対 照 34 差 違 ８ 酵素の作用は、メカニカルパルプに対し７点、漂白ク
ラフトパルプに対し８点のSR減少をもたらす。
ラフトパルプに対し８点のSR減少をもたらす。
実施例２ この実験において、古い容器用板紙の混合物を、幾つ
かのpH値で、セルラーゼ調製品ノボザイム（Novozym）
（登録商標）342による酵素処理と共に高コンシステン
シーでパルプ化する。
かのpH値で、セルラーゼ調製品ノボザイム（Novozym）
（登録商標）342による酵素処理と共に高コンシステン
シーでパルプ化する。
板紙を、201の実験用パルプで製造機内で８％のコン
システンシーで分解する。次いで、それらのpHを、希水
酸化ナトリウムを用い、7.6〜10.1の値を調節する。酵
素調製品ノボザイム（Novozym）（登録商標）342（1030
CEVU/g）を、5kg/t乾燥パルプの用量で、パルプに添加
する。各パルプに対し、酵素なしの対照実験も行う。全
ての実験において、温度を45±１℃に保持する。ショツ
パーリーゲル数（SR）を、90分のパルプ化後測定する。
次表は、種々のpH値に対する得られたSR数を示す。
システンシーで分解する。次いで、それらのpHを、希水
酸化ナトリウムを用い、7.6〜10.1の値を調節する。酵
素調製品ノボザイム（Novozym）（登録商標）342（1030
CEVU/g）を、5kg/t乾燥パルプの用量で、パルプに添加
する。各パルプに対し、酵素なしの対照実験も行う。全
ての実験において、温度を45±１℃に保持する。ショツ
パーリーゲル数（SR）を、90分のパルプ化後測定する。
次表は、種々のpH値に対する得られたSR数を示す。
pH7.6 ノボザイム（Novozym）（登録商標）342 29 対 照 38 差 異 ９ pH9.1 ノボザイム（Novozym）（登録商標） 32 対 照 39 差 異 ７ pH9.6 ノボザイム（Novozym）（登録商標） 33 対 照 38 差 異 ５ pH10.1ノボザイム（Novozym）（登録商標） 37 対 照 38 差 異 １ 種々のアルカリpHでのノボザイム（Novozym）（登録
商標）342の作用は、１〜９のSR点の排水能力を改善を
もたらす。これは、同じ板紙に関する実験と比較するこ
とができ、ここではパルプは８％の代りに３％のコンシ
ステンシーで酵素と共に又は酵素なしでインキュベート
される。この場合、酵素によって与えられるSR点は、pH
7.6でわずか６点、pH9.1で２点である。より高いpHでは
皆無である。これは、高pHでノボザイム（Novozym）
（登録商標）342のSR減少作用に関しプラスの効果を実
証する。
商標）342の作用は、１〜９のSR点の排水能力を改善を
もたらす。これは、同じ板紙に関する実験と比較するこ
とができ、ここではパルプは８％の代りに３％のコンシ
ステンシーで酵素と共に又は酵素なしでインキュベート
される。この場合、酵素によって与えられるSR点は、pH
7.6でわずか６点、pH9.1で２点である。より高いpHでは
皆無である。これは、高pHでノボザイム（Novozym）
（登録商標）342のSR減少作用に関しプラスの効果を実
証する。
実施例３ この実施例において、３種のタイプのパルプを201の
実験用パルプ製造機内で高コンシステンシーで20分間パ
ルプ化し、次いで撹拌しないで離解した。酵素ノボザイ
ム（Novozym）（登録商標）342を、パルプ化の当初にお
いて添加する。パルプは粗メカニカルパルプ、漂白メカ
ニカルパルプおよび漂白クラフトパルプである。
実験用パルプ製造機内で高コンシステンシーで20分間パ
ルプ化し、次いで撹拌しないで離解した。酵素ノボザイ
ム（Novozym）（登録商標）342を、パルプ化の当初にお
いて添加する。パルプは粗メカニカルパルプ、漂白メカ
ニカルパルプおよび漂白クラフトパルプである。
２セットの実験を行う:1つは、パルプのpH（7.5）で
行い、もう一つはpH9.5で行う。パルプのpHは、酵素の
添加前に、パルプの当初において希水酸化ナトリウムで
調節する。酵素調製品ノボザイム（Novozym）（登録商
標）342（1030CEVU/g）を2.5kg/t乾燥パルプの用量でパ
ルプに添加する。各パルプに対し、酵素なしの対照実験
をも行う。全ての実験において、温度を45±１℃に保持
する。ショツパーリーゲル数（SR）を90分後（20分のパ
ルプ化および90分の離解）に測定する。SR結果を次表に
示す。
行い、もう一つはpH9.5で行う。パルプのpHは、酵素の
添加前に、パルプの当初において希水酸化ナトリウムで
調節する。酵素調製品ノボザイム（Novozym）（登録商
標）342（1030CEVU/g）を2.5kg/t乾燥パルプの用量でパ
ルプに添加する。各パルプに対し、酵素なしの対照実験
をも行う。全ての実験において、温度を45±１℃に保持
する。ショツパーリーゲル数（SR）を90分後（20分のパ
ルプ化および90分の離解）に測定する。SR結果を次表に
示す。
酵素の離解は、pHおよびパルプのタイプに基づき変化
する排水能力の改善をもたらす。
する排水能力の改善をもたらす。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D21C 9/00 D21C 5/00 C12S 3/08
Claims (9)
- 【請求項１】パルプの排水性を改良するためにセルラー
ゼを使用するパルプ化方法であって、コンシステンシー
が８％を超えることを特徴とする、前記方法。 - 【請求項２】原材料が25を超えるSR値を有する、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】原材料が、リサイクル繊維又は乾燥バージ
ン・パルプである、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】原料が古紙である、請求項２又は３に記載
の方法。 - 【請求項５】セルラーゼが、アスペルギルス（Aspergil
lus）、トリコデルマ（Trichoderma）、フミコラ（Humi
cola）又はバシラス（Bacillus）の株に由来する、請求
項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】pHが４〜６であり、かつ、セルラーゼが、
アスペルギルス（Aspergillus）又はトリコデルマ（Tri
choderma）の株に由来する、請求項１〜５のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項７】pHが６〜8.5であり、セルラーゼが、フミ
コラ（Humicola）又はバシラス（Bacillus）の株に由来
する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項８】パルプ化を、インク抜き化学薬品の存在下
pH6〜9.5で行い、次いでインクを分離し、ここで、セル
ラーゼが、フミコラ（Humicola）又はバシラス（Bacill
us）に由来する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の
古紙のパルプ化およびインク抜き方法。 - 【請求項９】セルラーゼの量が、1kgのパルプ乾燥物当
たり、250〜5000CEVUに相当する、請求項１〜８のいず
れか１項に記載の方法。
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