JP5154067B2 - 自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物 - Google Patents

自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物 Download PDF

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本発明は、良好な酵素安定性と洗浄性能を兼ね備えた自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物に関する。
近年、自動食器洗浄機は急速に普及しており、また、省エネルギー、省資源の観点から使用する洗浄水の量を低減化し、且つ一回に洗浄する食器の量を増加させる洗浄機が主流を占めている。しかしながら、このような洗浄機で食器を詰め込んだ状態で粉末洗剤を用いて洗浄すると、食器や庫内の隙間などに洗剤が溶け残るという問題が度々起っており、この問題の解決が強く求められている。
この対策として、溶解性の高い液体洗剤を用いることが知られており、特許文献1には、非イオン界面活性剤、酵素及びアミノアルコールを応用する技術が、特許文献2には、ホウ素化合物、ポリヒドロキシ化合物、カルシウムイオン、水、酵素を応用する技術が開示されている。
特開平3−126798号公報 特開平7−505669号公報
上記の特許文献1には、酵素としてアミラーゼを配合し、且つアルカノールアミンを配合することにより、卵汚れの洗浄性能に優れた液状自動食器洗浄機用洗浄剤組成物が開示されている。しかしながら、卵汚れ等の蛋白質由来の汚れに対する洗浄力をさらに向上させるため、酵素としてプロテアーゼを配合する場合には、特に洗浄剤組成物のpHを高くした場合の酵素の保存安定性に課題があった。
一方、特許文献2には、ホウ素、ポリヒドロキシ化合物、カルシウムイオンを用いて、アミラーゼとプロテアーゼの共存する洗浄剤組成物において両酵素の保存安定性を保つ技術が開示されている。しかしながら、卵汚れ等の蛋白質由来の汚れに対する洗浄力をさらに向上させるために洗浄剤組成物のpHを高くする場合に両酵素の保存安定性を確保することは困難であった。
特許文献1、2には、高pHの液状洗浄剤組成物において、酵素の保存安定性を十分に保つ技術に関して何ら開示されていない。
従って、本発明の課題は、良好な酵素安定性と洗浄性能を兼ね備えた自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物を提供することにある。
本発明は、課題の解決手段として、
(a)酵素
(b)グリセリン、エチレングリコール、及びプロピレングリコールから選ばれる1種以上の水溶性溶剤を10〜50質量%
(c)水溶性カルシウム塩0.01〜1質量%
(d)アルカノールアミン化合物1〜30質量%
及び水を含有しており、25℃におけるpHが8.0〜11.0であり且つ界面活性剤含有量が10質量%以下である自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物を提供する。
本発明によれば、良好な酵素安定性と洗浄性能を兼ね備えた液状自動食器洗浄機用洗浄剤組成物が提供される。
<(a)酵素>
(a)成分の酵素としては、セルラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、エステラーゼ、ペクチナーゼ、ラクターゼ及びペルオキシダーゼを挙げることができ、特にプロテアーゼ、アミラーゼが好適である。
プロテアーゼとして使用できる市販の酵素としては、アルカラーゼ、サビナーゼ、エバラーゼ、カンナーゼ、エスペラーゼ、オボザイム(ノボザイムズジャパン(株))、プラフェクト、プロペラーゼ、プラフェクトOX(ジェネンコア・インターナショナル社)を挙げることができる。
アミラーゼとして使用できる市販の酵素としては、ラピダーゼ(ギスト−ブロカーズ)、及びターマミル、デュラミル、ステインザイム(ノボノルディスクバイオインダストリー(株))、プラスターST、プラスターOxAm(ジェネンコア・インターナショナル社)を挙げることができる。
本発明ではプロテアーゼとアミラーゼを併用することが好ましく、酵素タンパク量としてのアミラーゼ/プロテアーゼの質量比は、好ましくは1/99〜94/6、より好ましくは2/98〜90/10、特に好ましくは20/80〜80/20である。
本発明によると、本発明の液体洗浄剤組成物は、従来の液体の洗浄剤よりも、安定に酵素を配合することができるが、配合に供する酵素としては、液体中で比較的安定な酵素を用いることがより好ましい。本発明では、組成物中に(a)成分の酵素を酵素タンパク量として0.005〜1質量%、好ましくは0.01〜0.5質量%、より好ましくは0.03〜0.3質量%配合する。
<(b)水溶性溶剤>
(b)成分の水溶性溶剤は、アルカリ剤を含有する中性〜弱アルカリ性水溶液中での酵素失活を抑制するための成分であり、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール及びソルビトールから選ばれる1種以上のものである。
本発明では、組成物中に(b)成分の水溶性溶剤を10〜50質量%、好ましくは15〜50質量%、より好ましくは20〜40質量%配合する。
<(c)水溶性カルシウム塩>
(c)成分の水溶性カルシウム塩は、(b)成分と同様に、アルカリ剤を含有する中性〜弱アルカリ性洗剤溶液中での酵素失活を抑制するための成分であり、塩化カルシウムが好ましい。
本発明では、組成物中に(c)成分の水溶性カルシウム塩を0.01〜1質量%、好ましくは0.02〜0.5質量%、より好ましくは0.05〜0.3質量%配合する。
本発明では、酵素失活抑制の点から、(b)成分/(c)成分の質量比は、好ましくは10〜5000、好ましくは20〜2500、より好ましくは50〜1000が好適である。
<(d)アルカノールアミン>
本発明では、優れた洗浄性能発現させるために(d)成分としてアルカノールアミン化合物を含有し、アルカリ剤としては、アルカノールアミン化合物のみでもよく、アルカノールアミン化合物と他のアルカリ剤を併用することもできる。アルカノールアミン化合物としては、下記一般式(1)〜(4)で表されるアミン化合物が好適である。
Figure 0005154067
(式中、R、R、R、R、R10、R12、R13は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R、R、R、R、R、R11は、それぞれ水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数2〜4のヒドロキシアルキル基を示す)。
一般式(1)で表される化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルプロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール等を挙げることができ、
一般式(2)で表される化合物としては、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン等を挙げることができ、
一般式(3)で表される化合物としては、ジエチレントリアミン等を挙げることができ、
一般式(4)で表される化合物としては、モルホリン、N−エチルモルホリン等を挙げることができる。
これらの中でもモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、モルホリンが好ましく、特にモノエタノールアミンが好ましい。
本発明では(d)成分のアルカノールアミン化合物以外のアルカリ剤として、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のカリウム化合物、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム等のナトリウム化合物を併用することもできる。
本発明では(d)成分としてモノエタノールアミンと水酸化カリウムを併用することが好ましく、洗浄性能及び配合安定性の点から、モノエタノールアミン/水酸化カリウムの質量比は、好ましくは1/9〜9/1、より好ましくは3/7〜9/1、特に好ましくは5/5〜8/2が好適である。
本発明では、組成物中に(d)成分のアルカノールアミン化合物を1〜30質量%、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは2〜7質量%配合する。
<(e)低分子キレート剤と(f)高分子キレート剤>
本発明では、洗浄性能をさらに高めるために(e)低分子キレート剤及び/又は(f)高分子キレート剤を配合することができる。
(e)成分の低分子キレート剤としては、分子量が1000未満であり、好ましくは40〜400、より好ましくは90〜360、最も好ましくは100〜300の水溶性有機酸、特に分子中に2つ以上、好ましくは2〜6個のカルボン酸基を有する多価カルボン酸を配合することが好ましい。
具体的には、ギ酸、酢酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、クエン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸から選ばれるカルボン酸、エチレンジアミン4酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸、メチルグリシン2酢酸、グルタミン酸2酢酸、セリン2酢酸、アスパラギン酸2酢酸から選ばれるアミノカルボン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸から選ばれるホスホン酸が好適であり、特にクエン酸、メチルグリシン2酢酸、エチレンジアミン4酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸が好ましい。
本発明では、組成物中に(e)成分の低分子キレート剤を好ましくは0.1〜30質量%、より好ましくは0.5〜20質量%、特に好ましくは1〜10質量%配合する。
(f)成分の高分子キレート剤としては、分子量が1000以上であり、カルボン酸基を有するモノマー構成単位を含む高分子化合物を用いることが好ましく、高分子重合体がより好ましい。
具体的には、重合に用いる単量体(f1)として、アクリル酸又はその塩、メタクリル酸又はその塩、クロトン酸又はその塩、α−ヒドロキシアクリル酸又はその塩、マレイン酸又はその塩、無水マレイン酸の一種以上を挙げることができる。好ましくはアクリル酸又はその塩、マレイン酸又はその塩、無水マレイン酸から選ばれる1種以上である。
(f)成分として、上記以外の単量体(f1)以外に該単量体と重合可能な単量体(f2)を共重合させてもよい。具体的な単量体としては、アクリル酸(又はメタクリル酸)アルキル(炭素数1〜5)、アクリル酸(又はメタクリル酸)2−ヒドロキシエチル、アクリル酸(又はメタクリル酸)−N,N−ジメチルアミノアルキル(炭素数1〜5)、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、イソブチレン、ジイソブチレン、n−ペンテン、イソプレン、2−メチル−1−ブテン、N−ヘキセン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ブテン、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アリルアミン、N,N−ジアリルアミン、N,N−ジアリル−N−アルキル(炭素数1〜5)アミン、エチレンオキシド、プロピレンオキシドから選ばれる1種以上を挙げることができる。好ましくはイソブチレンまたはジイソブチレンである。
本発明では、アクリル酸系重合体またはその塩を用いることが好ましい。このうちアクリル酸またはその塩の構成比率は、全モノマー単位に対して50モル%以上のものが好ましい。共重合体の場合は、アクリル酸以外のモノマーとしては、マレイン酸、無水マレイン酸、イソブチレン、ジイソブチレンから選らばれる1種以上の単量体を共重合することが好ましい。
(f)高分子キレート剤の重量平均分子量は、1,000〜50,000、より好ましくは1,000〜500,000、さらに好ましくは1,000〜100,000、特に好ましくは10,000〜100,000であり、この重量平均分子量は、アセトニトリルと水の混合溶媒(リン酸緩衝液)を展開溶媒とし、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーでポリエチレングリコールを標準物質として求めたものである。
本発明では、組成物中に(f)成分の高分子キレート剤を好ましくは0.1〜30質量%、より好ましくは0.5〜20質量%、特に好ましくは1〜10質量%配合する。
本発明では、(e)低分子キレート剤と(f)高分子キレート剤を併用することが好ましく、(e)成分及び(f)成分の合計量が3〜10質量%、好ましくは5〜8質量%であり、洗浄性能及び酵素安定性の点から、(e)低分子キレート剤/(f)高分子キレート剤の質量比は、好ましくは0.1〜3、より好ましくは0.2〜3、特に好ましくは0.3〜2が好適である。
<その他の成分>
本発明の組成物は、必要に応じて、界面活性剤、増粘剤、ソルビトール、重量平均分子量が600〜20000、好ましくは2000〜10000のポリプロピレングリコール等の溶剤((b)成分を除く)、色素、香料、消泡剤、エタノールを配合することができる。なお、本発明の組成物では、酵素安定化剤として公知のホウ酸又はホウ酸を形成することが可能なホウ素化合物は0.5質量%以下、特には0.3質量%未満であることが好ましい。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤を配合することができるが、特に洗浄性能の点より非イオン界面活性剤を配合することが好ましい。
非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル類、ポリオキシブチレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル類、アルキレンオキシド付加モノアルキル基又はモノアルケニル基含有非イオン性界面活性剤混合物、蔗糖脂肪酸エステル類、脂肪族アルカノールアミド類、脂肪酸グリセリンモノエステル類、アミンオキサイド類、酸化エチレン縮合型界面活性剤及びアルキルグリコシド類の中から選ばれる一種以上が好ましい。かかる非イオン性界面活性剤を更に具体的に示すと以下の (1)〜(11)を挙げることができる。
(1) ポリオキシエチレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル類であって、アルキル基又はアルケニル基の平均炭素数が10〜20であり、エチレンオキサイド付加モル数が平均で1〜30モルであるもの。
(2) ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類であって、アルキル基の平均炭素数が6〜12であり、エチレンオキサイド付加モル数が平均で1〜25モルであるもの。
(3) ポリオキシプロピレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル類であって、アルキル基又はアルケニル基の平均炭素数が10〜20であり、プロピレンオキサイド付加モル数が平均で1〜20モルであるもの。
(4) ポリオキシブチレンモノアルキル又はモノアルケニルエーテル類であって、アルキル基又はアルケニル基の平均炭素数が10〜20であり、ブチレンオキサイド付加モル数が平均で1〜20モルであるもの。
(5) 片末端のみにアルキル基又はアルケニル基を有し、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイド(モル比: 0.1/9.9 〜 9.9/0.1 )あるいはエチレンオキサイドとブチレンオキサイド(モル比: 0.1/9.9 〜9.9 /0.1 )が付加されてなる非イオン性界面活性剤混合物であって、アルキル基又はアルケニル基の平均炭素数が10〜20であり、1分子当たりのアルキレンオキサイド付加モル数が平均で1〜30モルであるもの。
(6) 下記の一般式(A)で表わされる高級脂肪酸アルカノールアミド類又はそのアルキレンオキサイド付加物。
Figure 0005154067
〔式中、R21は炭素数10〜20のアルキル基又はアルケニル基であり、R22、R23は同一又は異なってH 又はCH3 であり、p は1〜3の数、q は0〜3の数である〕。
(7) 蔗糖脂肪酸エステル類であって、脂肪酸部分の平均炭素数が10〜20であるもの。
(8) 脂肪酸グリセリンモノエステル類であって、脂肪酸部分の平均炭素数が10〜20であるもの。
(9) アミンオキサイド類。例えば炭素数1〜24の直鎖又は分岐鎖アルキル基又はアルケニル基を有するアルキル又はアルケニルアミンオキサイドを挙げることができる。より好ましいアミンオキサイドとしては、下記の一般式(B)で表されるアルキルアミンオキサイドを挙げることができる。
Figure 0005154067
上記一般式(6)において、R24は炭素数8〜24のアルキル基又はアルケニル基であるが、特に炭素数12〜18のアルキル基が好ましい。R25、R26は炭素数1〜3のアルキル基であるが、特に炭素数1のメチル基が好ましい。
(10)アルキルグリコシド。例えば、下記の一般式(C)で表されるアルキルアルキルグリコシド。
R27(OR28G (C)
〔式中、R27は、直鎖又は分岐鎖の総炭素数8〜18のアルキル基又はアルケニル基又はアルキルフェニル基を表わし、R28は炭素数2〜4のアルキレン基を表わし、G は炭素数5〜6を有する還元糖に由来する残基であり、x(平均値)は0〜5であり、y(平均値)は1〜5である。〕
上記一般式(C)中の好ましいxの値は0〜2であり、特に好ましくは0である。
また、一般式(C)中のyの平均値は1〜5、好ましくは1〜1.5 、より好ましくは 1.1〜1.4 である。尚、yの測定値はプロトンNMR法によるものである。また、式中のR27は、溶解性及び洗浄性の点から炭素数10〜14のアルキル基が好ましい。更にG は単糖類若しくは2糖類以上の原料によってその構造が決定される。
好ましい原料は、それらの入手容易性及びコストの点から、単糖類ではグルコース及びフルクトースであり、2糖類以上ではマルトース及びスクロースである。この中でも特に入手容易性の点からグルコースが好ましい。
(11)炭素数5〜20の直鎖又は分岐鎖のモノアルキルグリセリルエーテル。
これらの非イオン界面活性剤の中でも(1) 、(5) 、(6) 、(9) 、(10)及び(11)が好ましく、更に(5) 、(9) 、(10)及び(11)が特に好ましい。
本発明において、界面活性剤の配合量は10質量%以下で、含有されていなくてもよく、洗浄性能の点から組成物中に0.005〜10質量%配合されることが好ましく、より好ましくは 0.05〜5質量%である。
<pH>
本発明の組成物は、(a)〜(d)成分等の成分に、バランス量の水を加えて得られるが、この際、洗浄性能、目や皮膚に対する刺激性、増粘性の点から、25℃におけるpHは8.0〜11.0が好ましく、より好ましくは9.0〜11.0、特には9.5〜10.8である。なおpHの測定は、JIS Z 8802の7.2(測定方法)の手順により行った。
<変性タンパク汚れ洗浄率>
使用洗浄機:松下電器産業株式会社製自動食器洗い機(機種NP−60SS6)を用い、下記食器、表1の洗浄剤組成物を入れて標準コースで運転した。この洗浄機は、2.2Lの水を20℃から60℃まで徐々に昇温して洗浄し、その後すすぎを3回(昇温しない)行い、最終すすぎ(20℃から70℃まで徐々に昇温)後、乾燥する形式のものである。なお、洗浄率は、調製直後と保存後の洗浄剤のそれぞれで測定した。
汚染皿:4枚(下記方法で調製されたもの)
使用水:3.5°DHの水
洗浄剤組成物添加量:6g
<汚染皿の調製>
卵黄2gを直径23cmの磁性皿にできるだけ均一に塗布し、90℃で1時間変性したものを洗浄に用いた。汚染前の皿の質量(A)、洗浄前の皿の質量(B)、洗浄前後の皿の質量(C)をそれぞれ測定し、次式により洗浄率を算出し、皿4枚の洗浄率の平均値を表1に示した。
洗浄率(%)=100×(B−C)/(B−A)
<洗浄剤組成物の保存試験>
表1の組成物をプラスティック製透明容器(花王株式会社製ファミリーフレッシュ容器)に入れ、40℃の恒温室に4週間保存し、保存前の組成物と保存後の組成物の酵素活性をそれぞれ次に示す方法で測定し、プロテアーゼ及びα−アミラーゼの酵素活性保持率を求めた。
<プロテアーゼ酵素活性保持率測定法>
カゼイン1%(w/v)を含む50mMホウ酸緩衝液(pH10.5)1.0mLを30℃で5分間保温した後、希釈した洗浄剤組成物0.1mLを加え、15分間反応を行う。反応停止液(0.11Mトリクロロ酢酸−0.22M酢酸ナトリウム−0.33M酢酸)を2.0mL加え、室温で30分間放置した後、濾過を行い、濾液中の酸可溶性タンパク質をLowryらの方法の変法により定量した。すなわち、0.5mLの濾液にアルカリ性銅溶液(1%酒石酸ナトリウム・カリウム:1%硫酸銅・5水和物:2%炭酸ナトリウム・0.1N水酸化ナトリウム=1:1:100)を2.5mL加え、室温で10分間放置後、フェノール溶液[フェノール試薬(関東化学)を蒸留水にて2倍希釈したもの]を0.25mL添加し、30℃で30分間保温した。その後、660nmにおける吸光度を測定し、次式によりプロテアーゼ酵素活性保持率を計算した。
プロテアーゼ酵素活性保持率(%)=100×保存後の吸光度/保存前の吸光度
<α-アミラーゼ酵素活性保持率測定法>
5mLの緩衝液〔Britton-Robinson Buffer、pH 8.5、50mM(阿南功一ら著. 基礎生化学実験法6. P277. 丸善株式会社)〕にネオ.アミラーゼテスト「第一」〔第一化学薬品(株)より入手、製品番号701501-005〕を1錠添加し、約10秒間攪拌した後、2mM塩化カルシウム水溶液で希釈した洗浄剤組成物(希釈時にプロテアーゼ阻害剤としてシグマアルドリッチジャパン社製フッ化α−トルエンスルホニルを1mMとなるように添加)を1mL添加して、50℃にて15分間反応させた。1mL の1N水酸化ナトリウム水溶液を添加、攪拌することで反応を停止させた後、遠心分離(400×g、5分間)にて不溶成分を沈殿させ、得られた遠心上澄の620nmにおける吸光度を測定測定し、次式によりα−アミラーゼ酵素活性保持率を計算した。
α−アミラーゼ酵素活性保持率=100×保存後の吸光度/保存前の吸光度
Figure 0005154067
1)デュラミル300L(ノボザイムズジャパン株式会社)
2)エバラーゼ16L(ノボザイムズジャパン株式会社)
3)ソカランCP45(B.A.S.F.社)(アクリル酸のモル数/マレイン酸のモル数=70/30,重量平均分子量:7万)
4)アルキル基の炭素数が12の第2級高級アルコールにオキシエチレン基が平均3モル付加した、ポリオキシエチレンアルキルエーテル。
5)アルキル基の炭素数が12の直鎖高級アルコールにオキシエチレン基が平均4モル付加した、ポリオキシエチレンアルキルエーテル。
6)アクペック501(住友精化(株)製)
7)重量平均分子量約3000、平均縮合度約50(ジオールタイプ、和光純薬工業株式会社)

Claims (3)

  1. (a)酵素
    (b)グリセリン10〜50質量%
    (c)水溶性カルシウム塩0.01〜1質量%
    (d)アルカノールアミン化合物1〜30質量%
    (e)低分子キレート剤と(f)高分子キレート剤
    及び水を含有しており、
    (e)成分及び(f)成分の合計量が3〜10質量%で、かつ(e)/(f)が質量比で0.1〜3である、25℃におけるpHが8.0〜11.0であり且つ界面活性剤含有量が10質量%以下である自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物。
  2. 前記(e)低分子キレート剤が、分子量が1000未満の、2〜6個のカルボン酸基を有する多価カルボン酸であり、前記(f)高分子キレート剤が、分子量が1000以上の、アクリル酸又はその塩とマレイン酸若しくはその塩又は無水マレイン酸との共重合体である請求項1記載の自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物。
  3. 25℃におけるpHが9.0〜11.0である請求項1又は2記載の自動食器洗浄機用の液状洗浄剤組成物。
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