JPH05505654A - 酵素的インク抜き方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 酵素的インク抜き方法 技術分野 本発明は、古紙を酵素的にインク抜きする方法に関する。

背景技術 古紙、例えば古い新聞紙および雑誌は、バルブおよび製紙産業に対し重要な原料 である。しかし、古紙の再利用は、一種々の紙に再合体させるための特別な処置 を必要とする。

第一に、分離した繊維を得るため、古紙を水中で、砕解しなければならない。こ の目的に対し、２種の一般的型の装置がバルブおよび製紙産業において周知であ る＝５％未満のコンシスチンシー（すなわち、乾＠Ｊ濃度）で作動する低コンシ スチンシーバルブ製造機および８％超のコンシスチンシー、典型的には１０〜２ ０％で作動する高コンシスチンシーバルブ製造機。分散した印刷インクの存在の ため、バルブは灰色であり、そしてこのバルブが灰色の原紙の製造のため殆ど用 いられている。

別のタイプの処理は、インクを除くため化学薬品の存在下、印刷された古紙をイ ンク抜きすることから成る。このいわゆるインク抜きは、繊維からインク粒子を 解放するため化学的作用によりブルプにすることを伴う。この処理は、アルカリ 条件下、バルブ製造機内で行われ、最も普通のインク抜き化学薬品は、水酸化ナ トリウム、ケイ酸ナトリウム、および過酸化水素であり；界面活性剤も又インク の除去を促進するのに添加される。インク抜きは、一般に３０〜５０゛Ｃで行な われる。ｐＨは一般に９超であり、そして高コンシスチンシー（８％超）でのイ ンク抜きの場合、１０超のｐＨが満足できるインク抜きには通常必要とされ、高 ｐＨは幾分バルブを黄色にし；これは過酸化水素の添加により減少される。

このインク抜き工程後、バルブを希釈し次いで精製して種々の異物を除去し次い でインク粒子を洗浄、浮選又はこれらの組合せから除去する。

低コンシンステンシーバルブ化中、インク抜きを改善するためアルカリセルラー ゼを用いることは公知である。すなわち、特開昭５９−９２９９　（花王）は、 ３〜６％のコンシスチンシーおよび４０〜４５°Ｃで、アルカリ性バシース　Ｂ ａｃｉｌｌｕｓ　セルラーゼの使用を開示する。このプロセスは、２０分のパル プ化後、６０〜９０分の離解を含んでなる。インク抜き用化学薬品をパルプ化の 初期に添加し、次いでセルラーゼおよび界面活性剤をバルブの初期又は離解の初 期に添加した。

特開昭６３−５９４９４　（本州製紙）は、５％のコンシスチンシーおよび５０ °Ｃでインク抜きを改善するため、フミコラインソレンス（Ｈｕｍｉｃｏｌａ　 １ｎｓｏｌｅｎｓ　由来のアルカリセルラーゼの使用を開示する。このプロセス は、３〜５分のパルプ化後、次いで１４０〜３６０分の離解を行う。インク抜き 化学薬品、界面活性剤およびセルラーゼは、離解前又は難解中に添加される。ｐ ｕは９．１であった。

ヨーロッパ［ｆ２６２．０４０　（セルロースドウピン）およびヨー口・ンバ特 許３５１，６５５　（カルドール）は、異なる目的（排水の改善）に対し、２〜 ５％のコンシスチンシーおよびｐＨ３〜７で、バルブ化中酸性セルラーゼおよび ヘミセルラーゼの使用を開示する。インク抜きは、行なわれていなかった。

ＴＡＰＰＩジャーナル（１９８９年、６月）には、セルラーゼのバルブに対する 効果は、３％のコンノステンーで最大でありそして３％から５％に減少すること が開示されている。

高コンシスチンシー（８％超）のバルブ化中、セルラーゼの使用は、記載されて いない。発明の目的は、アルカリセルラーゼを用い、古紙のインク抜きに対する 改善されたプロセスを提供することにある。

発明の開示 本発明者等は、驚くべきことに、良好なインク抜きが、高いｐＨで先ずパルプ化 し、次いでｐＨを下げ、アルカリセルラーゼを添加し次いで連続パルプ化および ／又は離解中、セルラーゼを作用せしめることにより、高コンシスチンシーで得 ることができることを見出した。改善されたインク抜きは、インク粒子の分離後 処理されたバルブから製造した紙においてより高い白色度およびより良い清澄さ くインク粒子が少ない）をもたらす。驚くべきことに、を発明者等は、又このセ ルラーゼ処理はシックナーの如きある種の装置のより良い操作および低いシンパ ーリーゲル（Ｓｃｈｐｐｅｒ−ＲｉｅｇＩｅｒ）数によって示される如く、製紙 中バルブのより良い排水をもたらすことを見出した。

従って、本発明は古紙のインク抜きの酵素的方法を提供するものであり、この方 法は次の連続的工程： ａ）インク抜き化学薬品の存在下、ＰＨ９，５超で、古紙を８％超のコンシスチ ンシーでパルプ化する工程、ｂ）酸性化剤を添加してｐＨ６〜９．５に低下させ 、次いでアルカリセルラーゼを添加する工程、 ｃ）８％超のコンシスチンシーでパルプ化および／又は離解を継続させ、 ｄ）バルブからインク粒子を分離する工程、を含んでなる。

発明の詳細 バルブ　および　” 工程ｄ）によってパルプ化の時間は、一般に５〜３０分である。

工程Ｃ）は、パルプ化（機械丙砕解）又は離解（撹拌と共に又は撹拌なしてのイ ンキュベーション）又はこれらの組合せを含むことができる。工程Ｃ）の全時間 は、一般に３０〜１２０分である。

工程ａ　−Ｃ）巾の高コンシスチンシー処理後、バルブは所望により２〜６％の コンシスチンシーに希釈され、次いで更に１５〜１２０分間離解される。

プロセス中の温度は１５〜６０゛Ｃ典型的には３０〜５０゛Ｃであってよい。

バｙ１■又ｌ 製紙産業で用いられる、通常の高コンシスチンシーパルプ製造機が、発明の実施 に用いることができる。ＥエトＭラーモルト、ブラッククラーソン、ボイスおよ び他のメーカ社のローター又はコニカルスクリューを備えたバルブ製造１１（ｒ ヘリココバルブ製造機）が、１８％までのコンシスチンシーで（バルブのタイプ に応じて）用いることができる。

１８％超のコンシスチンシーで、ディスクバルブ製造機が好ましい。

イ詠ン覧也薩 工程ａ　％　Ｃ）における処理（および所望により低コンシスチンシーで更に離 解）後、インク粒子は繊維から解放される。次いでインクを公知方法でバルブか ら分離する。好ましい方法は、浮選、洗浄又はこれらの組合せを含んでなる。

インク分Ｒ後は、脱インクバルブは、常法による製紙に通している。

アルカリセルラーゼ 本発明は、ｐＨ６〜９．５、特に７〜９．５の範囲で活性でかつ安定であるアル カリセルラーゼ、好ましくは該範囲に至適ｐＨを有するアルカリセルラーゼを用 いる。本発明は、ｐＨ１０！で減少した活性を有するセルラーゼ、例えばｐＨ９ に比較してｐＨｌ０１５で５０％未満の活性を有するセルラーゼを用いる場合に 、特に好都合である。

微生物セルラーゼは経済的理由から好ましい。

フミコラインソレンス　Ｈｕｍｉｃｏｌａ　１ｎｓｏｌｅｎｓ由来のセルラーゼ （米国特許４，４３５，３０７に記載）（ノボノルディスク社からＮｏｖｏｚｙ ｍ３４２として入手可能）を用いるのが好ましい。

他の例は、バシラス（ＵＳ３，８４４，８９０）アエロモナス（ＵＳ３，９８３ ，００２）又はプソイドモナス由来のアルカリセルラーゼである。

インク　−　０ 工程ａ）で用いられるインク抜き化学薬品の量は、一般に０．６〜１．５％の水 酸化ナトリウム、１〜３％のケイ酸ナトリウムおよび０．６〜１．５％の過酸化 水素（古紙乾燥物資の％）である、更に、界面活性剤、例えばモノイオン性界面 活性側が通常添加される。

工程ａ）中のｐＨは、通常９．５〜１２、−ａに１０超、典型的には１０〜１１ である。

鼓二上 工程ｂ〕で添加される酸性化剤は、鉱酸、例えば硫酸であってよい（希釈酸の形 態で添加）、又、強酸および弱塩基の塩例えば硫酸アルミニウムが使用でき、そ の性質は、製紙産業でそれを有用なものとしている。

強酸（グルコン酸又はクエン酸の如き）も又遊離カルシウムおよび封鎖されたカ ルシウム量のバランスを調製するため、浮選を改善するため必要なものとして部 分的に又は全体的に使用することができる。

工程ｂ）後のｐＨは、用いられるセルラーゼの性質に応じて、好ましくは７〜９ 、特に７．５〜８．５である。工程ｂ）において、ｐＨは通常少なくとも１単位 だけ低下されるであろう。

ｒｓｏ　に　った白　の゛ これは、４５７ｎ■で集められた紫〜青色帯（ハーフハイ）４４ｎ蹴での帯域） において、反射により測定された、完全な封体の拡散反射に対するバルブの拡散 反射の割合として％で表わされたものである。

遭］］四η１定 これは、ペーパーシートのサンプルの与えられた領域上の暗色点の数である。こ れは可視的に又は光学電子的に計数できる。

セルラーゼ　（ＣＥＶｔｌ　の ｎｓ９，０のＯ，ＩＭＩ−リス緩衝液中、３３．　３　ｇ／　４２　ＣＭＣ（ハ ーキニレス７ＬＦＤ）を含有する基ｆ溶液を調製する。分析すべき酵素サンプル を同緩衝液に溶解させる。ＩｏＩｄの基質溶液および０゜５ａｆの酵素溶液を混 合し、次いで４０℃に温度設定された粘度計（例えば、ハーグＶＴ１８１、ＮＶ センサー、１８１ｒｐｓ）に移す。

１セルラ一ゼ粘度単位（ＣＥＶＵ）は、これらの条件のもと粘度を１／２に減少 させる粘度の量として定義される。

バルブ　の　ショッパーリーゲル ソｑ　ンパーリーゲル（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ−Ｒ４ｅｇｌｅｒ）数（ＳＦ２）を、 ２ｇ／２のコンシスチンシーで均質バルブに関し、１５０１１１！＄５２６７　 （パートｌ）に従って測定する。公知量のバルブを金属篩を通じてロートに脱水 せしめる。このロートは輪状の穴と個人を有している個人を通過した口液の量を シヲノ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（対照） ２種の異なる方法によりインク抜きしたバルブの白色度を測定するための比較試 験において、古紙の３種の異なる均質サンプルを用いた。第一のインク抜き方法 は通常の化学的処理である。第二のインク抜き方法は、本発明方法によらない化 学的−酵素的処理（命名：「同時酵素処理」）である、後者は、ペーパーパルプ 化中、パルプ化の開始後、５分、セルラーゼ／ヘミセルラーゼ酵素調製品を添加 することを特徴とする。

実験は、ＥアンドＭラモートにより製造された２０２の実験層高コンシスチンシ ーバルブ製造機中で行つ、バルブを０．８％（Ｄ１７システンシーに希釈し次い で１７２の実験バッチ浮選セル中で浮選に委ねる。

古い新聞紙（１度読んだ新聞、ＣＥＰＡＣにより擺集されたヨーロッパ標準品質 リストにおける８１級）、高品質紙（着色）・ンドフリーシュビング、Ｃ２）お よび古雑誌（パンフレットと雑誌の混合、Ａ６）に対する試験結果をそれぞれ表 １ａ〜ＩＣに示す、同時的酵素作用は、化学的処理に比較して２〜３点のＩＳＯ 白色度を与える。

実施例２ この一連の実験において、３種のインク抜き方法を、インク抜きバルブの白色度 に基づき比較した：　（１）化学的処理により、（２）実施例１で記載した如く 同時的化学的−酵素的処理により、（３）を発明に係る「連続的酵素処理」によ り、後者はバルブへの酵素導入前に、バルブ化生ｐＨシフトにより特徴づけられ る。

：ｈらの実験において用いた古紙は、高品質紙（Ｃ２）５０％および新聞紙（Ｂ ｌ）５０％の十分に明らかにされた均質混合物である。パルプ化および浮選は、 実施例１におけると同し条件のもとで操作する。結果を表２ａ（化学薬品および 同時処理の比較）′８よび表２ｂ（化薬品と連続処理の比較） 実験２ａおよび２ｂにおいて、対照バルブ（化学的処理）は、インク抜きの後で 、６５〜６６．５の白色度を有している（６５と６６．５の差異は殆ど重要でな い）、同時処理における５　Ｉｔ　／　を酵素を用いると、白色度は、２〜３． ５点だけ増加する。これは、例１の結果を確認する（かく、連続的処理を用いる と（２ｂ）、白色度の増加は、対照実験に比較して５．２点である。連続的酵素 処理も又、２．５倍未満の酵素（５１／ｌの代りに２１　／　ｔ　）を用いた同 時処理よりもより高い白色度を与える。

実施例３ ２種のインク抜き実験を、原材料として印刷されたシェービング（Ｓｈａｖｉｎ ｇｏ）（Ｃ２）について行う、実験３ａ（対照）において、古紙をインク抜き化 学薬品の存在下、２０２のバルブ製造機中で１４％のコンシスチンシーでパルプ 化する８１％（乾燥バルブ基準）の水酸化ナトリウム、２．５％のケイ酸ナリト ウム、１％の過酸化水素、０．５％の石けん（Ｏｌｉｎｏｒ　４０１０．ヘンケ ルーナボコ）バルブ化条件は、ｐＨ１ｏ、６．４５℃／１２分である０次いで希 硫酸を用いてバルブのｐＨを８．５に移す、バルブを４％コンシスチンシーに希 釈し、５０℃で４５分間インキュベートする。この離解後、ＳＲ値を測定する０ 次いでバルブを０．８％コンシスチンシーに希釈し、１７１のバッチ浮選セル中 で浮選に委ねる。

実験３ｂにおいては、手順は同じである。但し、酵素調製品ノボザイム（Ｎｏｖ ｏｚｙｍ）（登録商標）　３４２　（５４５ＣＥＶＵ／ｇ）に、ｐＨソフト後、 古紙１トン当り４Ｎの用量でバルブに添加する。

表３ａおよび表す中の結果は、酵素が１３％のＳＲ増加および３点の白色度の増 加を与えることを示している。

実施例４ この例で記載した実験は、以下を含むパイロットインク抜きプラント（Ｅアンド Ｍラモルト）中で行った：高コンシスチンシーへりコブルブ製造機、大きい径の 不純物を除去するための選別機、離解タンク、マイクロ−ポルテックスＣＨクリ ーナー、一連のヒドロ−サイクロンクリーナー中の２種の浮選セルおよびＳＰク リーナー。

この装置からのインク抜きバルブは、湾曲−スクリーンサイプ（Ｓｉｖｅ）上で 洗浄できる。印刷シェービング（Ｃ２）の均質サンプルを用い、この装置内で５ 種の実験を行った。約２００ｋｇのこれらの古紙を用い各実験を行った。

胤１　・　：１％（乾燥バルブ基準）の水酸化ナトリウム、２．５％のケイ酸ナ トリウム、１％の過酸化水素、０．５％の石けん（Ｓｅｒｆａｘ　ＭＴ９０、ス テエフアンソンブロス社）を用いた化学的インク抜き。

阻２　・　：同時的化学的−酵素的インク抜き。１ｌｉｌｌと同じ同量の化学薬 品Ｎｏｖｏｚｙｍｅ　（登録商標）　３４２　（５４５ＣＥＶＩＩ／ｇ）を、化 学薬品後、４！／を古紙の用量で添加する。

階３　・＝　：ｈｌと同し化学的インク抜き、しかし５分間のバルブ化後、希硫 酸を用いてｐＨを８．５に移す。

実験Ｎ［１４（本発明）：連続的化学的−酵素的インク抜き。階１と同し用量の 化学薬品、麹３と同様にｐｉを８．５に移し、次いでＮｏｖｏｚｙｍｅ（登録商 標）　３４２　（５４５ＣＥＶＵ／ｇ）を、ｐＨシフト後４２／を古紙の用量で 添加した。

覧５［１：反復可能性を検査するため隨４に同し各実験において、バルブの白色 度（表４ｂ）をバルブ化工程後（各実験に対し５枚のシート）、浮選セルの出口 で（各実験に対し４枚のシート）、ＳＰクリーナーの出口で（各実験に対し４枚 のシート）および湾曲選別機の出口で（各実験に対し２枚のシート）測定した。

プラントが十分良好に作動していたことを確認するため、各実験中、幾つかの場 所で温度、ｐＨおよびコンシスチンシーを測定した。これらの値を表４ａに示す 。

連続的化学的−酵素インク抜きの使用によって得られる白色度は、各プロセス工 程で再現可能でありかつ秀れている。実験Ｎ［Ｌ３．４および５において、バル ブ製造機の出口のバルブの白色度は、実験患１および２におけるよりも低い。こ れは、ｐＨシフト中、インクの色の変化によるものである；浮選後の白色度の値 に見られるように、これは低い浮選効率には関係しない。

実験１および実験３を比較すると、バルブ化中ｐＨを下げると浮選はより良く行 なわれることが分かる。

浮選後の白色度は約５点であり、清浄後は３点であった。洗浄工程（湾曲選別ｉ ｉ）は、全ての実験において微細粒子の除去のため著るしい白色度の増加をもた らしていることが分かる。しかし、対照実験と連続的処理間のギャップは未だ存 在しく４点）、これは、このプロセスが浮選又は洗浄技術（又は２者の組合せ） のいずれかと匹敵することを示している。

表２ 丸字゛０、■、および′続ＬＦｉ肌Δ比較ａ）：化学薬品の用量、それぞれ乾燥 バルブに基づく％：水酸化ナトリウム／ケイ酸ナトリウム／過酸化水素／石けん （サーファックス　７Ｍ９０） ｂ）：パルプ化パラメーター、それぞれ：コンシステンシー（％）／温度（℃） ７時間（分） ｃ）：酵素＝Ｎｏｖｏｚｙｍｅ　（登録商標）３４２，１３１０ＣＩＥＬＵ／ｇ 　（１７トン古紙） ｄ）：Ｍ解パラメーター、それぞれ：コンシステンシー（％）／温度（°ｃ）７ 時間（分） ｅ）：インク抜きバルブの白色度、フィルターメートシートに対し４５７１■で 測定（ホトポルト５７７装置）表３ ＳＲおよび白−に・　るアルカ１セ火ラーゼの効且（ａ）；コンシスチン′シー （％）時間（％）（ｂ）：浮選後のＩＳＯ白色度 表４ａ ツマイロンドブラントパラメーター 表４ｂ 万コ」しムＬブラ身ニーＬｌｉ！ｉＪユ色１要約書 古紙の良好なインク抜きが、まず高ｐＨでパルプ化し、次いでｐＨを低下させ、 アルカリセルラーゼを添加し、次いで連続的バルブ化および／又は離解中にセル ラーゼ作用せしめることにより、高コンシスチンシーで得られる。改良されたイ ンク抜きは、インク粒子を分離後、処理されたバルブから製造した紙においてよ り高い白色度およびより良い清浄（インク粒子がより少ない）をもたらす。この セルラーゼの処理は、シックナーの如き装置のより良き操作および製紙中のバル ブのより良き排水をもたらす。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．古紙のインク抜きの酵素的方法であって、次の連続的工程：ａ）インク抜き 化学薬品の存在下、ｐＨ９．５超で、古紙を８％超のコンシステンシーでパルプ 化する工程、ｂ）酸性化剤を添加してｐＨ６〜９．５に低下させ、次いでアルカ リセルラーゼを添加する工程、 ｃ）８％超のコンシステンシーでバルブ化および／又は離解を継続する工程、 ｄ）パルプからインク粒子を分離する工程、を含んでなる、前記方法。
2. ２．工程ａ）におけるコンシステンシーが、１０％超、好ましくは１０〜２０％ である、請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．工程ａ）における期間が、５〜３０分である、請求の範囲第１又は２項記載 の方法。
4. ４．工程ａ）におけるｐＨが、９．５〜１２、好ましくは１０〜１１である、請 求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法。
5. ５．工程ｂ）後のｐＨが７〜９、好ましくは７．５〜８．５である、請求の範囲 第１〜４項のいずれかに記載の方法。
6. ６．工程ｂ）におけるｐＨ調節が、硫酸、硫酸アルミニウム又は有機酸（好まし くはクエン酸又はグルコン酸である）請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の 方法。
7. ７．工程ｂ）におけるセルラーゼの添加量が、乾燥古紙１ｋｇ当たり２５０〜５ ０００ＣＥＬＵ／ｋｇに相当する、請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の方 法。
8. ８．工程ｂ）において添加されるセルラーゼ調整品が又ヘミセルラーゼを含有す る、請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の方法。
9. ９．工程ｃ）におけるセルラーゼが、フミコＨｕｍｉｃｏｌａ（好ましくは、Ｈ ．インソレンス（ｉｎｓｏｌｅｎｓ）株から由来するものである、請求の範囲第 １〜８項のいずれかに記載の方法。
10. １０．工程ｃ）における期間が、３０〜１２０分である、請求の範囲第１〜９項 のいずれかに記載の方法。
11. １１．パルプを工程ｃ）の後に、２〜６％のコンシステンシーに希釈し次いで１ ５〜１２０分間離解する、請求の範囲第１〜１０項のいずれかに記載の方法。
12. １２．工程ｄ）における分離が、浮選、洗浄又はこれらの組合せを含んでなる、 請求の範囲第１〜１１項のいずれかに記載の方法。