JP3110757B2 - 耐熱性リパーゼによるピッチトラブル防止法 - Google Patents
耐熱性リパーゼによるピッチトラブル防止法Info
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Description
略称する。)等の機械パルプの製造工程あるいは機械パ
ルプを使用する製紙工程で生ずるピッチトラブルを防止
する方法に関する。
ッチは、製紙機械の各所に凝集し、用具の汚れや、紙汚
れ、紙切れ等のピッチトラブルを起こす。GP等の機械パ
ルプは、木材を機械的にすりつぶして製造されるため、
木材成分が殆ど変化せずにパルプ中に残留するという特
徴を持つ。また、機械パルプの主原料である針葉樹材
は、脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸グリセライド等のピッチ成
分を大量に含有していることが知られている。このた
め、ピッチトラブルは、機械パルプを多量に使用する際
引き起こされ易い。
は、伐採後の丸太を長期にわたって屋外に放置するいわ
ゆるシーズニングと呼ばれている方法がある。他の方法
としては、例えばタルク等の無機填料による吸着、界面
活性剤の添加などがある。また、特願平2−160997号
(オーストラリア出願公開45822/89、EP−A 0 374 700
に対応)に記載されているように、脂肪酸グリセライド
加水分解酵素(以下、「リパーゼ」と称す)の添加も試
みられている。
するが、シーズニングを行うためには、3ケ月から6ケ
月、またはそれ以上の長期間、大量の木材を放置できる
だけの広大な土地が必要であるという問題を抱え、他の
方法も、ピッチトラブルの根本的な解決にはなっていな
い。特願平2−160997号に記載されているリパーゼの添
加は、70℃より高温では失活する恐れがあるため、パル
プ製造工程における添加場所に制限が生じる。
パルプを使用する抄紙工程において、ピッチトラブル
を、より有効に防止する方法を提供しようとするにあ
る。
あるいはチップをグラインダーあるいはリファイナーで
摩砕直後に、製紙原料および/または白水が、70℃より
高温になることに着目し、この高温条件下で、ピッチト
ラブルの主な原因物質の一つであるトリグリセライドを
分解することが可能な耐熱性リパーゼを見いだし、本発
明を完成した。
び/または機械パルプを使用する製紙工程において、60
℃以上の温度にさらされる製紙原料および/または白水
に対し、70℃より高い温度に耐えるリパーゼを加えるこ
とによって、製紙原料および/または白水中のピッチを
除去することを特徴とする方法によって達成される。
いて、ピッチの主たる成分の一つであるトリグリセライ
ドを加水分解し得る耐熱性を有するものであれば、本発
明の方法に使用でき、さらに詳しくは、リパーゼは、4
%のパルプスラリー中、2時間pH4.5、70℃にて攪拌し
ながら2時間で、60〜80オリーブ油ユニット(後で定義
する)の量において、トリグリセライドを少なくとも80
%加水分解すべきである。高度の加水分解を得るために
は、部位非特異的リパーゼが好ましい。
求められる。そのような耐熱性リパーゼを産生する微生
物としてはカンディダ・アンタルクチカ(Candida anta
rctica)、C.ツクバエンシス(C.tsukubaensis)、C.オ
ーリクラリアエ(C.auriculariae)、C.フミコーラ(C.
fumicola)、C.ホリオルム(C.foliarum)、シュードモ
ナス・セパシア(P.cepacia)、Ps.フルオロエッセンス
(P.fl−uorescens)、およびPs.フラギ(P.fragi)等
が上げられる。C.アンタルクチカおよびP.セパシアの株
からのリパーゼが好ましく、C.アンタルクチカDSM 3855
株からのリパーゼAが特に好ましい。これらのリパーゼ
及び製造方法は、WO 88/02775(国内公表1−501120、D
K−C 159,882と同等)、米国特許No.4,876,024、及びWO
89/0132から知られている。DSM 3959(WO 89/01032に
記載されている)は、独国ドイチェ・スタンムルンク・
フォン・ミクロオルガニスメン(Deutsche Stammlung v
on Mikroorganismen:DSM)に、1987年1月30日にブタペ
スト条約のもとに寄託されている。
ものでもよいが、リパーゼの構造遺伝子を他の微生物に
組み込んだ組換え体によって生産されたものでもよい。
特に好ましいリパーゼはデンマーク・ノボ・ノルディク
ス社製のSP−341(シュードモナス・セパシア由来のリ
パーゼ)及びSP−344(カンディダ・アンタルクチカ由
来のリパーゼ)である。SP−341は、グラインダーまた
はリファイナーで摩砕して得られる機械パルプを含有す
る製紙原料スラリーに添加する場合、トリグリセライド
分解活性の至適温度は60℃〜70℃であり、80℃でも57.5
%の加水分解活性を示す。SP344は上記反応における至
適温度は、70℃であり、80℃でも84%の分解活性を示
す。
ても、酵素の添加量を増加すれば、適切な加水分解活性
が得られる。また、上記2酵素とも、広い範囲のpHで良
好な分解活性を示すので、種々の機械パルプの製造工程
あるいは機械パルプを使用する製紙工程において、これ
らの酵素の添加により、製紙原料および/または白水中
のトリグリセライドが除去され得る。
を添加するには、一般に、製紙原料の水性スラリーまた
は白水に10〜80℃において加えることが好ましい。
℃にて使用することができる。リパーゼは、機械パルプ
において通常見出されるpH範囲4.5〜8、特に4.5〜7に
おいて使用することができる。リパーゼ処理は、任意の
便利な稠度、例えば0.5〜30%において行うことができ
る。リパーゼ処理のための保持時間は10分間〜5時間、
特に0.5〜2時間でよい。
プまたは白水中の乾物g当り1〜50オリーブ油ユニット
(後に定義する)、特にg当り5〜25ユニットである。
または、白水重量に基づき、0.01〜1000ppmが好まし
い。
オリーブ油の乳懸液から1分間当り1μmolのオレイン
酸を遊離させる酵素の量である。
のに必要なNaOHの消費を時間の関数として記録すること
によりpHスタットにおいて測定される。
パルプを使用する製紙工程における、初期の段階である
グラインダーあるいはリファイナーで摩砕直後であって
も、リパーゼの添加を可能にし、より長い時間基質とな
る製紙原料および/または白水中のトリグリセライドと
反応させられることによって、効果的にピッチが除去さ
れる。待ちタンク(一般に70℃より高温に維持される)
を有するプラントにおいて、リパーゼ処理をこのタンク
内で便利に行うことができる。
く、簡便な操作で、ピッチトラブルを防止することがで
きる。また、パルプ化および製紙工程では、水の大部分
は循環、再利用されているが、熱安定性の高い酵素は、
循環中も分解活性を保持し、このため酵素の添加量も少
量で済み、耐熱性のないリパーゼと比較して経済的にも
著しく有利である。
施例において酵素処理を施さない場合をブランクとし
た。
機械パルプを含有する製紙原料スラリー(以下、「パル
プスラリー」と称す。)の水分含量を水分含量測定器
(島津製作所製Moisture Balance EB−330MOC)にて測
定し、pHを1/10Nの硫酸を用いて4.5に調整後、パルプス
ラリーの濃度を4%に調整した。このパルプスラリーを
500gずつ計り、インキュベーターにセットした。パルプ
スラリーが、各設定温度になるまで、新東科学(株)社
製スリーワンモーターを用い、300rpmで予備攪拌した。
攪拌を続けながら、一定量の酵素を添加し、2時間反応
させた。
8オリーブ油単位(Olive Oil Units)そしてSP344は67
オリーブ油ユニットとした。ここで、1オリーブ油ユニ
ットは、JISで定められたリパーゼの酵素力価の測定法
に基づいて測定した、オリーブ油を基質とした場合、1
分間に1μMの脂肪酸を遊離させる酵素量である。
0ccビーカーに計り取り、350ccのイオン交換水を加えた
後、200ccのクロロホルム・メタノール1:1溶液で抽出し
た。このとき、内部標準として、リトコール酸1%を4m
l加えた。ろ紙で吸引濾過した後、溶媒層をヤトロン社
製のイアトロスキャンにて分析を行った。展開系は以下
に示す通りである。
8:2:2 反応時間中に分解されるパルプスラリー中のトリグリ
セライド量を(ブランクに対する百分率として)内部標
準から計算し、そして加水分解(%)=100%−残留ト
リグリセライド(%)として表1に示す。
素濃度でトリグリセライドの分解率を測定し、表2に示
した。
ィダ・シリンドラセア産生)を用い実施例1に記載した
方法に準じ各温度でトリグリセライドの分解率を測定し
た。その結果を表3に示す。なお、酵素量は、500gの4
%パルプスラリーに対し、184オリーブ油ユニットとし
た。
は失活し、パルプスラリー中で、本発明の酵素のような
耐熱性を示さなかった。
酵素の添加を行い、そしてピッチの抑制効果を観察し
た。46g/m2の重量を有する新聞紙を、GP:DIP:NKP:TMP=
30:45:10:15のパルプ原子組成を用いて、Bel−Barie II
製紙機(Beloit Co.米国)において、3,800mm幅及び100
0m/分の速度で製造した。この原料中のGPはグラインダ
ーで摩砕することにより剥皮した松材から製造されたも
のである。このグラインダーでの摩砕により製造された
パルプ原料をいわゆるカンソン(Joensson)スクリーン
に通し、そして清浄機中でほこりを除去した後、フィル
ター中で圧搾した。次にこれを30〜40℃の白水で希釈
し、後リファイニングによりフリーネス(Freeness)70
〜90に調整し、他の原料と混合して最終パルプを調整
し、そして製紙機に送った。この工程において、グライ
ンダーからフイルターへのパルプ原料の温度は60〜80℃
であり、そして保持時間は約30分間であった。パルプの
乾燥重量に関して1000ppmの量で酵素をグラインダー中
のシャワー水に加えた。連続添加を1ケ月間行い、そし
てトリグリセライド(TG)の量および中心ロールからの
付着したピッチの頻度を追跡してピッチ抑制効果をチェ
ックした。
有する、キャンデイダ・アンタルクチカからのリパーゼ
であった。一定比率の50%のシーブニングされた赤松及
び50%のシーズニングしなかった赤松を用いた。比率の
ため、酵素を添加することなく、TGの量及び中心ロール
からのピッチの除去の頻度を追跡した。
85%低下し、そしてピッチ除去の頻度は低下し、従っ
て、耐熱性リパーゼのピッチ抑制効果が明瞭に示され
た。
Claims (8)
- 【請求項1】機械パルプの製造工程または機械パルプを
用いる製紙工程においてピッチトラブルを防止する方法
において、パルプまたは白水に70℃より高温に耐えるこ
とができるリパーゼを添加し、そして70℃より高温に保
持してピッチ中のトリグリセライドを加水分解すること
を特徴とする方法。 - 【請求項2】前記耐熱性リパーゼが、カンディダ(Cand
ida)属またはシュードモナス(Pseudomonas)属の株に
由来するものである、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記リパーゼが、カンディダ・アンタルク
チカ(C.antarctica)、カンディダ・ツクバエンシス
(C.tsukubaensis)、カンディダ・オーリクラリアエ
(C.auriculariae)、カンディダ・フミコーラ(C.humi
cola)、カンディダ・ホリオルム(C.foliorum)、シュ
ードモナス・セパシア(P.cepacia)、シュードモナス
・フルオロエッセンス(P.fluorescens)またはシュー
ドモナス・フラギ(P.fragi)の株に由来するものであ
る、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】前記リパーゼがカンディダ・アンタルクチ
カ(C.antarctica)またはシュードモナス・セパシア
(P.cepacia)の株に由来するリパーゼであり、好まし
くは、C.アンタルクチカのリパーゼAである、請求項3
に記載の方法。 - 【請求項5】リパーゼの使用量が、パルプまたは白水中
の乾物g当り1〜50(好ましくは5〜25)オリーブ油ユ
ニットの範囲である、請求項1〜4のいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項6】保持温度が70〜90℃の範囲、好ましくは70
〜80℃の範囲にある、請求項1〜5のいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項7】前記保持中のpHが4.5〜8好ましくは4.5〜
7の範囲にある、請求項1〜6のいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項8】保持時間が10分〜5時間、好ましくは0.5
〜2時間の範囲にある、請求項1〜7のいずれか1項に
記載の方法。
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