JPH0258397B2

JPH0258397B2 -

Info

Publication number: JPH0258397B2
Application number: JP6428183A
Authority: JP
Inventors: Akio Onda
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1990-12-07
Also published as: JPS59192791A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、多汁質非木材植物資源からパルプ製
造原料として好適なパルプ原料を製造する方法に
関するものである。

〔従来技術〕

従来、日本ではパルプ原料の99％以上を木材に
頼つてきた。しかし、最近では世界的に木材資源
が不足してきたため、バナナの幹、雑草、農産廃
棄物等の非木材系の従来未利用植物資源が注目さ
れるようになつてきた。

しかし、竹、わら、バガス等を除く大部分の非
木質系の植物資源は水分を90％以上も保有する例
が多く、また表皮にはろう分等を含有するため、
収獲後も天日等では５〜10日掛けても容易に乾燥
し難いうえ、腐敗し易く、輸送も貯蔵も容易では
なかつた。

しかも、このような原料を、そのまま蒸解した
のでは、蒸解薬品を大量に消費することになる
上、パルプ収率は生の原料に対して0.5〜２％
（対固形分18〜30％）と極めて低い。また原料中
に大量のでん粉を含むバナナ等の幹を用いる場
合、パルプはのりで練つたような状態で得られる
ので、蒸解物は莫大量の水を用いて洗い出さなけ
ればならない。

また原料中に著量の表皮やピス等の不純物を含
む場合には、ごみだらけのパルプが得られるので
蒸解物から、これら不純物に由来する夾雑物を除
去しなければならないなど、工業化に際して解決
しなければならない困難な問題が多かつた。

一方、蒸解に先立ち、予め非水質系の生の植物
資源を化学的または機械的に処理し、不純物を除
去することにより、繊維原料として利用する研究
も多くなされてきた。例えば、化学処理法として
は蒸解に先立つて予め酸で熱分解処理する方法が
挙げられる。この方法によれば、でん粉は溶出
し、蒸解は著しく容易になる。しかし、ヘミセル
ロースと一部セルロースも損傷を受ける。これに
対し、リグニンの溶出はほとんど起らないため、
原料中のリグニンの含有率は相対的に増加するな
どの理由でパルプの収率の大幅な低下は避けられ
ない状態にあつた。また、植物資源を薄く切断し
たり、折り曲げたり、よじつたりして非繊維質を
破壊し、繊維質を長いひも状のパルプ原料として
取り出すなどの機械的な方法では、得られた繊維
質の貯蔵性は飛躍的に向上し、これら繊維質に対
するパルプの収率（対固形分得率）は一挙に45〜
60％にも向上すると共に、薬品の原単位を大きく
引下げることが可能である。しかし、この場合、
機械的に繊維質と非繊維質とを分離することは容
易ではなく、莫大なエネルギーを必要とし、しか
も、切断されて回収不能な繊維分が多く副性する
上、得られるパルプは繊維が長いか強くよじれて
いて、機械抄き紙の原料としては使用が極めて困
難なものが多い等改良されなければならない問題
点が多かつた。

〔目的〕

本発明は、従来利用困難な植物資源とされてい
た多汁質非木材植物資源から、化学パルプ製造用
原料として好適なパルプ原料を製造する方法を提
供することを目的とする。

〔構成〕

本発明によれば、多汁質非木材植物資源を切断
した後圧潰脱水するか又は圧潰脱水した後切断
し、得られた圧潰脱水物にアミラーゼを含む酵素
を添加混合し、加温することによつて、該植物資
源に含まれる非繊維分の中の少なくともでん粉成
分を分解溶出させた後、得られた反応生成物から
それに含まれる粗繊維分を分離し、さらに脱水す
ることを特徴とする多汁質非木材植物資源からの
パルプ原料の製造方法が提供される。

本発明において用いる植物資源は、多汁質非木
材系のものであり、このようなものとしては、例
えば、バナナの幹、バナナのズイ、バナナの葉の
他、糸ばしよう、パイナツプの葉、牧草等が挙げ
られる。このものは、未乾燥の状態では、通常、
80％以上もの水分を含むものであり、また組織的
には、繊維以外の表皮や柔細胞、ピス等を多く含
み、成分的には繊維素以外のでん粉、ペクチン、
蛋白質、リグニン等を大量に含む。このような植
物資源は、従来化学パルプ原料としては利用され
ていなかつたものであるし、また容易にパルプ原
料化し得るものとは考えられなかつたものであ
る。しかし、このような植物資源でも、本発明に
よれば、先ず、圧潰脱水して細胞を破壊すると共
に水分を除去した上で、対象となる植物資源に含
まれる非繊維物質に対応する解酵素を１種又は２
種以上添加し、また、非繊維物質と繊維素との結
合が強固で両者の分離が容易でない場合には、さ
らに少量の繊維素分解酵素を添加し、混合、攪
拌、加熱し、所望の温度に保持し、繊維素と非繊
維分との結合をゆるめることにより、両者の分離
が容易となり、簡単な分離機で繊維分の分離取得
が伝えるようになる。また、この場合に得られる
非繊維分とその分解物の中には、著量の糖が存在
し、その他、ヘミセルロース、ペクチン、蛋白資
及びアミノ酸等が存在するので、飼料、肥料及び
発酵原料としての供給が可能である。

なお、原料産地と工場が離れている場合には、
産地において原料を縦に裂いて圧潰脱水処理する
のが有利である。このようにすると、細胞膜が破
壊され、水分が除かれるため、２〜５時間風乾又
は日干ししただけで、迅速かつ簡単に水分８〜13
％度に乾燥することが可能で、軽く（重量が１／
７〜１／15）なり、腐敗が起らないため、輸送と
貯蔵が極めて容易になる。このようにして得られ
る原料は、酵素処理に先立つて、0.3〜15cm、好
ましくは１〜５cmの長さに切断するのがよく、こ
れによつて後の操作が容易になる。

本発明においては、前記したように、先ず、多
汁質非木材植物資源（以下、原料という）に、圧
潰、脱水（搾汁）、切断等の前処理を施す。この
場合、圧潰には２本以上の回転するロールを平行
かつ比較的狭い間隔すなわち0.1〜100mm、好まし
くは２〜20mmに並べた圧延機又はロール粉砕機と
類似装置を用いることが可能である。なおロール
の数が３本以上の場合は後段に行くに従つてその
間隔は狭くして、出来得ればロールの周速を大き
くするように配置されることが望ましく、出来得
ればロール数は偶数本あれば更に能率的に圧し潰
すことが可能である。

切断機としては繊維方向にほぼ直角方向に0.3
〜15cm間隔に好ましくは１〜５cm間隔に切断可能
な刃を有する押切り又は木材チツプ製造に用いる
チツパ類似の切断機が使用可能である。なお、バ
ナナ、アバカの幹等極めて太い原料を切断する場
合は、予め縦方向に0.3〜10cm間隔で、好ましく
は１〜５cm間隔で切断すること及びずいを取り除
くことが可能な機能をもつものであることが望ま
しい。

搾汁装置としては、圧潰時又はその後で搾り取
りが可能な脱水機で、遠心脱水機、圧濾機やベル
トフイルター、デフエーザー及びウオツシヤー類
似のものが使用可能である。

本発明においては、前記前処理によつて水分の
減少された圧潰脱水物を得るが、この圧潰脱水物
の水分量は、通常、40〜80％、好ましくは45〜65
％の範囲に調整するのがよい。

次に、前記のようにして得られた圧潰脱水物
に、非繊維分に対する分解酵素を添加混合し、反
応させる。この場合、酵素の添加量は、対固形分
比で、各酵素につき0.01〜２％、好ましくは0.03
〜0.5％である。処理温度は40〜85℃、好ましく
は60〜75℃である。処理時間は0.5〜24時間で好
ましくは３〜８時間である。なお酵素処理の途中
で１旦100℃まで加温煮沸し、再度処理すること
は、殺菌と、反応率の向上に役立ち、かつトータ
ルの処理時間の短縮と、酵素の総使用の節約に有
効である。

本発明で用いる酵素は、前記したように、非繊
維分に対する分解酵素である。前記した植物資源
の場合、非繊維分としてはでん粉が一般的に含ま
れ、しかもこのでん粉は、繊維分と非繊維分との
間の結合剤としての役割を果していることから、
本発明では、でん粉分解酵素としてのアミラーゼ
の使用が不可欠である。その他、補助的酵素とし
て、ペクチナーゼ等が用いられる。さらに、繊維
素の一部を分解し、繊維分と非繊維分との間の分
離を促進させるために、補助的酵素としてセルラ
ーゼの使用も有効である。また、アミラーゼに
は、種々のものがあるが、本発明の場合、でん粉
を糖化、液化するようなものを単独又は混合して
用いる。

酵素による処理装置は、添加する酵素と植物資
源の圧漬物の送入口と、反応物の取出口とを有
し、混合と内部攪拌が可能で、蒸気又は電熱等で
40〜100℃（少なくとも60〜75℃）に加熱し保温
しうる機能を有するものが用いられる。

前記酵素処理の終了後、得られた酵素反応生成
物から、繊維分を分離取得する。この分離処理用
装置としては、湿式の回転篩、フラツトスクリー
ン及びプレツシヤースクリーン等の装置が使用可
能で、２段以上、同種又は異種の篩を用いること
は、繊維分と非繊維分との分離をよくするのに有
効で、スクリーンの孔隙は縦長のものは幅が0.1
〜５mm、好ましくは0.3〜２mm、縦は５〜200mm、
好ましくは15〜100mmである。また丸い孔隙のも
のは、直径１〜20mm、好ましくは２〜５mmであ
る。なお、反応機中に分離機を組込み、酵素処理
で柔くなり、繊維との結合がゆるんだ非繊維分を
篩の外側に押し出す機構を有するものも使用可能
である。

本発明により得られる繊維分は、セルロース、
ヘミセルロース及びリグニン等を含むものである
が、非繊維分の大部分が除去されたものであり、
パルプ原料としてすぐれたもので蒸解処理により
良質の化学パルプとなし得るものである。

〔効果〕

本発明は、前記のように、従来パルプ原料とし
て利用されてこなかつた多汁質非木材植物資源か
ら、化学パルプ原料として好適なパルプ原料を効
率よく製造する方法であり、本発明で得られたパ
ルプ原料は、これをさらに蒸解処理し、その中に
含まれるリグニン成分等を除去することによつ
て、化学パルプに変換させることができる。ま
た、本発明は、多汁質非木材植物資源をパルプ原
料とするための固形分濃縮法として考慮し得るも
のであり、固形分約10％の原料を、固形分90％程
度の製品に変換させることができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。なお、以下に示す液化酵素としては、枯草菌
から得たでん粉液化アミラーゼを用い、また糖化
酵素としてはくもの巣から得たでん粉糖化アミラ
ーゼを用いた。

実施例１生のバナナの幹（水分92.8％）10Kgをロール粉
砕機に３段にわけて掛け（間隙は１段目10mm、２
段目４mm、３段目1.5mm）て、圧漬し、更に遠心
脱水して固形分含有量29.2％まで濃縮した。この
圧漬物にでん粉の液化酵素及び糖化酵素を各0.1
％加え、混合、攪拌し、75℃で１時間処理後100
℃まで加熱煮沸し、更に65℃で５時間酵素処理
（酵素各0.1％添加し）し糖化を行つた。糖の生成
量は対固形分23.5％に達した。

反応物は洗浄し、フラツトスクリーンで篩分け
し、対固形分で粗繊維65.1％、粕9.1％を収得し
た。粗繊維は水分45％まで搾り、２時間日干し
し、固形分91％のパルプ原料（パルプ収率55％）
を得た（これは原料植物資源に対し50倍以上の濃
縮）。

実施例２生のバナナの幹からずい（水分93.5％）1.2Kg
を取り出した実施例１と同様の処理を行つた。糖
の生成量は対固形分34.5％に達した。またパルプ
原料となる粗繊維の収得量51.0％、粕13.5％であ
つた。粗繊維は３時間日干しにし、固形分89％の
パルプ原料（パルプ収率49％、原料植物資源に対
し90倍の濃縮）を得た。

実施例３生のバナナの葉（水分78.2％）1.5Kgを用い実
施例１と同様にし、圧潰物を得た。この圧潰物
に、でん粉の糖化酵素、液化酵素、ペクチナーゼ
及びセルラーゼを各0.1％づつ添加して70℃で５
時間処理し、処理後は実施例１と同様分離精製
し、対固形分で、糖15.0％、粗繊維40.3％、粕
41.3％を得た。なお粗繊維のパルプ収率46％（原
料植物資源に対し50倍の濃縮）であつた。

実施例５生のパイナツプルの葉（水分88％）1.2Kgを用
い実施例３と同様に処理した。パルプ原料となる
粗繊維（パルプ収率48％で、原料対し80倍の濃
縮）40.5％、粕38.0％であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１多汁質非木材植物資源を切断した後圧潰脱水
するか又は圧潰脱水した後切断し、得られた圧潰
脱水物にアミラーゼを含む酵素を添加混合し、加
温することによつて、該植物資源に含まれる非繊
維分の中の少なくともでん粉成分を分解溶出させ
た後、得られた反応生成物からそれに含まれる粗
繊維分を分離し、さらに脱水することを特徴とす
る多汁質非木材植物資源からのパルプ原料の製造
方法。