JP4278470B2 - 木材の乾燥排出液を利用した消臭剤 - Google Patents

Description

本発明は、木材の乾燥工程で得られる排出液を利用した消臭剤に関するものである。

従来から、畜舎やし尿処理施設で発生するアンモニア等の塩基性ガスの悪臭を除去する消臭剤が多数開発され商品化されている。これらの消臭剤の中には、化学合成されたものもあるが、環境破壊や人体に対する安全性の問題、近年の自然物志向の高まりから、天然系薬剤の利用が求められている。
天然の消臭物質としては、木材の製炭工程で得られる木酢液が知られており、例えば、下記特許文献１及び特許文献２に開示されているような木酢液消臭剤が種々提案されている。

特開２００２−３４５９３５号公報 特開２００３−１３８２７４号公報

しかしながら、木酢液は、例えば１００ｋｇの自然木から５ｋｇ程度しか製造できず歩留まりが悪いこと、製造条件によってはベンズビレンなどの発癌性物質が含有されてしまうこと、畜舎の堆肥化施設などで発酵中の堆肥に直接散布して消臭を行なう際は、適切な濃度に希釈しなければ堆肥の発酵を阻害してしまうといった問題があった。

本発明の消臭剤は、木材の乾燥工程において、加熱温度９０℃〜１２０℃の蒸気式乾燥条件下で得られる揮発性有機物を含有する蒸気を冷却して液体として捕集してなり、テルペノイドを主成分とすることを特徴とする。

本発明の消臭剤は、ベンズビレンなどの発癌性物質が発生することもなく、また、畜舎の堆肥化施設などにおいては堆肥の発酵に影響を与えない酢酸濃度であるため希釈する必要が無く、しかも発酵阻害物質も含有していない。

建築用構造材などの乾燥工程ではテルペノイドなどの揮発成分が凝縮水と共に得られるが、その成分はほとんど利用されず、排気蒸気や廃水（以下、排出液という）に含まれたまま廃出されているのが現状である。今後、木材の人工乾燥はますます普及し、これに伴って発生する排出液は無視できない量になることが予測される。そこで、本発明者らは、木材の乾燥方法として導入が進む高温低湿乾燥法を取上げ、その条件下で得られる排出液の揮発成分について組成分析を行ない、有効利用の可能性を検討した。
本発明に係る木材の樹種としては、針葉樹、広葉樹等、特に種類を限定しないが、その中でもとくにスギ材が適している。

以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る木材の蒸気式乾燥装置を示す模式図である。

図１に示すように、木材Ｗが積層して載置される蒸気式乾燥装置の乾燥室１内には、スチームヘッダー（図示せず）から供給される水蒸気を噴出する蒸煮管２と、加熱管３が設けられており、木材の乾燥割れを防ぐために乾燥初期に湿度を高め、乾燥が進み、割れの危険が少なくなった頃から徐々に室内の湿度を下げ乾燥速度を上げて行く方法により木材の人工乾燥を行なう。

このような蒸気式乾燥装置を使用してスギの生材約１００ｋｇを加熱温度１２０℃の条件下で、含水率２０％以下になるように乾燥させた。乾燥開始後、木材由来の揮発成分を含む水蒸気が排気ダクト４を通過中に自然冷却されて得られる排出液Ｌをダクト端末で補集し、約４０ｋｇの排出液Ｌを得た。尚、排出液Ｌの補集は、液が盛んに排出される乾燥初期から中期にかけての乾燥開始後２４〜８４時間の間で実施した。尚、消臭剤としては、補集後の排出液Ｌの上部に浮遊した木材精油を除去して得られた下部水層のみを使用しても良い。また、自然冷却に代えて冷却器６を使用するものでも良い。尚、図中５は吸気ダクトである。

次に排出液の物性について調べた。ｐＨは、ガラス電極法により測定した。有機酸度は、１／１０Ｎ水酸化ナトリウム溶液で滴定を行ない、酢酸換算値として算出した。成分分析は、ヘキサン又はジエチルエーテルで抽出し、ＧＣ−ＭＳ分析を行なった。ＧＣ−ＭＳ条件は、カラム（ＤＢ−ＷＡＸ、３０ｍ×０．２５ｍｍΦ、０．２５μｍ）、４０℃（１ｍｉｎ ｈｏｌｄ）→２４０℃（１０℃／ｍｉｎ）昇温、スプリット比１／１０とした。尚、アラカシの製炭工程から得られた木酢液についても、これらの試験を行ない本発明の排出液と物性を比較した。その結果を表１に示す。また、乾燥に伴う木材中の揮発成分の変化を調べるために、乾燥工程前後の木材を粉砕機にて粉砕し、ヘキサン又はジエチルエーテルで抽出しＧＣ−ＭＳ分析を行なった。

排出液は、わずかに白濁し、ごく少量の有機層を含んでおり、種々のテルペノイドが検出された。排出液のｐＨは、乾燥温度や経過時間にかかわらず、ほぼ３と一定であった。このように低ｐＨとなる原因として有機酸が生成していることが考えられるため、排出液を塩析後ジエチルエーテルで抽出しＧＣ−ＭＳ分析を行なったところ、テルペノイド以外に主な有機酸として酢酸とプロピオン酸、アルデヒドとしてフルフラールが検出された。これら３種の化合物のピーク強度の経時変化を図２のグラフに示す。グラフから分かるように、酢酸及びプロプオン酸とも乾燥開始後６０〜７２時間程度で値がほぼ平衡に達し、表１に示す有機酸度の結果を反映していることが分かる。また、フルフラールは、７２時間で最大値を示した。これらの化合物の生成機構としては木材成分の熱分解によるものと推測できる。

また、排出液と木酢液の物性を比較した結果、６０時間以後の排出液が蒸留水で１００倍希釈した木酢液と同等のｐＨ、有機酸度を有することが分かった。

スギ材を蒸気式乾燥法（加熱温度１２０℃）により乾燥させた際に得られた排出液を用いて、以下の消臭試験を行なった。
悪臭低減性能（消臭）試験：
供試悪臭ガスとして、アンモニア及びトリメチルアミンを使用した。テフロン（登録商標）製ガス補集袋（テドラーバッグ、容量２リットル）に所定の濃度に調整した各ガスを充填し、室温（２５℃）で３０分間放置させ、これを初期濃度とした。これに、袋のコックから上記排出液をマイクロシリンジにて所定量注入し検知管を用いてガス濃度を測定した。また、コントロールとして蒸留水を用いて同様の試験を行なった。

本発明の排出液、木酢の１％水溶液、蒸留水の比較試験を行なった。結果を図３、図４及び図５のグラフに示す。各グラフから分かるように、本実施例の排出液は酸性のため、塩基性のアミン類と中和反応を起こし、効果的にガス濃度を低下させた。とくにＷｅｔ状態のとき著しい消臭効果が認められた。この結果より、排出液は、アンモニア、トリメリルアミンなどの塩基性ガスを発生する畜舎やし尿に対して効果的な消臭剤として活用し得ることが分かった。

本発明の排出液に含有される酢酸、フルフラールは木酢液の主成分であるので、畜産・農業用資材としての利用。また、排出液に含有されるテルペノイドは、抗菌・薬理活性剤あるいは芳香剤として利用を図ることができる。

本発明に係る木材の蒸気式乾燥装置を示す模式図である。 クロマトグラムピーク強度の経時変化を示すグラフである。 アンモニア消臭試験（Ｄｒｙ）結果を示すグラフである。 アンモニア消臭試験（Ｗｅｔ）結果を示すグラフである。 トリメチルアミン消臭試験（Ｗｅｔ）結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 乾燥室
２ 蒸煮管
３ 加熱管
４ 排気ダクト
５ 吸気ダクト
６ 冷却器
Ｌ 排出液
Ｗ 木材

Claims (3)

1. 木材の乾燥工程において、加熱温度９０℃〜１２０℃の蒸気式乾燥条件下で得られる揮発性有機物を含有する蒸気を冷却して液体として捕集してなり、テルペノイドを主成分とすることを特徴とする消臭剤。
2. 液体として捕集した後、上部に浮遊した木材精油を除去して得られた下部水層からなることを特徴とする請求項１記載の消臭剤。
3. 液体の捕集を乾燥開始後２４〜８４時間の間で行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の消臭剤。

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