JPS61230757A - 木質材料の粉砕処理方法 - Google Patents
木質材料の粉砕処理方法Info
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- JPS61230757A JPS61230757A JP7118385A JP7118385A JPS61230757A JP S61230757 A JPS61230757 A JP S61230757A JP 7118385 A JP7118385 A JP 7118385A JP 7118385 A JP7118385 A JP 7118385A JP S61230757 A JPS61230757 A JP S61230757A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wood
- wood material
- ball mill
- crushing
- vibrating ball
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- Crushing And Grinding (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は木質材料の粉砕処理方法に関し、更に詳細には
、本発明は木材糖化を容易ならしめるための木材処理に
係るものであって、木材糖化の前処理に係るものであり
、木材糖化の技術分野において重要な役割を有するもの
である。
、本発明は木材糖化を容易ならしめるための木材処理に
係るものであって、木材糖化の前処理に係るものであり
、木材糖化の技術分野において重要な役割を有するもの
である。
（背景技術）
木材はセルロース、ヘミセルロース、リグニンを主成分
とするものであり、これを加水分解して。
とするものであり、これを加水分解して。
セルロースからはＤ−グルコースを、そしてヘミセルロ
ースからはＤ−キシロース、Ｄ−マンノース、Ｄ−ガラ
クトースを得、必要ある場合には更に結晶グルコース、
エタノール、フルフラールを得る目的で木材糖化が行わ
れている。また木材糖化は、更にＳＣＰへの変換や各種
工業原料の製造に各種利用されており、未利用木質資源
の有効利用のための重要な手段の１つである。
ースからはＤ−キシロース、Ｄ−マンノース、Ｄ−ガラ
クトースを得、必要ある場合には更に結晶グルコース、
エタノール、フルフラールを得る目的で木材糖化が行わ
れている。また木材糖化は、更にＳＣＰへの変換や各種
工業原料の製造に各種利用されており、未利用木質資源
の有効利用のための重要な手段の１つである。
（従来技術）
従来、木材糖化、木材の加水分解には、硫酸や塩酸を用
いる酸分解法が専ら行われてきた。しかしながら、この
方法は高エネルギーを要することに加え、これらの酸の
取扱いが困難であるばかりでなく１歩留りが悪く、使用
によって装置の腐食が生じたり、これをそのまま河川に
流せば公害源ともなるので中和処理が更に必要となるし
、得られた糖化製品の品質も満足できるものではない。
いる酸分解法が専ら行われてきた。しかしながら、この
方法は高エネルギーを要することに加え、これらの酸の
取扱いが困難であるばかりでなく１歩留りが悪く、使用
によって装置の腐食が生じたり、これをそのまま河川に
流せば公害源ともなるので中和処理が更に必要となるし
、得られた糖化製品の品質も満足できるものではない。
そこで、セルラーゼ、ヘミセルラーゼといった酵素を用
いて加水分解する方法が開発されたが。
いて加水分解する方法が開発されたが。
セルロースはリグニンによって包み込まれているため、
従来方法によって処理した木質材料では糖化が不充分で
あり、かつ糖化に時間がかかりすぎるという欠陥は避け
られない、このように加水分解その他によって木材を化
学的に処理して各種方面に利用しようとするとき、木材
細胞壁を破壊して繊維質を酵素と接触させるための前処
理が必要なのである。
従来方法によって処理した木質材料では糖化が不充分で
あり、かつ糖化に時間がかかりすぎるという欠陥は避け
られない、このように加水分解その他によって木材を化
学的に処理して各種方面に利用しようとするとき、木材
細胞壁を破壊して繊維質を酵素と接触させるための前処
理が必要なのである。
このような前処理としては、化学的方法、微生物を利用
する方法、物理的ないしは機械的方法が考えられるが、
前２者の方法は、廃水の問題、処理に時間がかかりすぎ
るといった問題があるため。
する方法、物理的ないしは機械的方法が考えられるが、
前２者の方法は、廃水の問題、処理に時間がかかりすぎ
るといった問題があるため。
本発明者等は、物理的ないし機械的方法に着目するに至
った。そして更に実験、研究の結果、木材の機械的粉砕
については、針葉樹の場合は比較的問題はないが、広葉
樹の場合は非常に問題があることがわかった。そこで特
に広葉樹材の粉砕も有利に行うことのできる強力且つ有
効な機械的粉砕システムの確立を目的として各方面から
検討した結果、ボールミルによるシステム、中でも特に
振動式ボールミルによるシステムが比較的有効であると
の知見を得た。
った。そして更に実験、研究の結果、木材の機械的粉砕
については、針葉樹の場合は比較的問題はないが、広葉
樹の場合は非常に問題があることがわかった。そこで特
に広葉樹材の粉砕も有利に行うことのできる強力且つ有
効な機械的粉砕システムの確立を目的として各方面から
検討した結果、ボールミルによるシステム、中でも特に
振動式ボールミルによるシステムが比較的有効であると
の知見を得た。
しかしながら１段階処理では、どのような処理条件、各
諸元を変えても所期の目的を達成することができず、こ
こで、発想を完全に転換して木材の粉砕メカニズムを物
理的、化学的、生物学的な面から総合的に検討した結果
、最も効率よく木材を粉砕するには、先ず木材を構成す
る細胞組織を破壊して細胞の２次壁を表面に露出させ、
次に各細胞を構成するセルロース−リグニン−ヘミセル
ロース複合体組織を破壊することが必要であるという全
く新規な多段階処理システムを着想するに至った。そし
て、これらの各段階に最も適した装置、その運転条件と
いった具体的な処理条件を設定し、益に本発明の完成を
みたのである。振動ボールミルを使用する多段階粉砕処
理は、それ自体。
諸元を変えても所期の目的を達成することができず、こ
こで、発想を完全に転換して木材の粉砕メカニズムを物
理的、化学的、生物学的な面から総合的に検討した結果
、最も効率よく木材を粉砕するには、先ず木材を構成す
る細胞組織を破壊して細胞の２次壁を表面に露出させ、
次に各細胞を構成するセルロース−リグニン−ヘミセル
ロース複合体組織を破壊することが必要であるという全
く新規な多段階処理システムを着想するに至った。そし
て、これらの各段階に最も適した装置、その運転条件と
いった具体的な処理条件を設定し、益に本発明の完成を
みたのである。振動ボールミルを使用する多段階粉砕処
理は、それ自体。
文献未載の新規な有用技術なのである。
（発明の開示）
すなわち本発明は、振動式ボールミルによって木質材料
を粉砕するものであるが、木材の風乾物は１０〜２０％
の水分を含有し最も粉砕し戴い状態にあるため先ず、木
質材料の含有水分を蒸発させながら大径のボールを用い
て粗粉砕する段階、及びこのようにして得られた粗粉砕
木質材料を固定粉砕壁面積の大きな粉砕室で冷却しつつ
小径のボールを用いて微粉砕する段階を、基本的な構成
要件としてなるものである。したがって本発明において
は、これらの各階段を必要回数くり返したり、あるいは
その際にボールの径を変えたりする変法の採用も可能で
ある。
を粉砕するものであるが、木材の風乾物は１０〜２０％
の水分を含有し最も粉砕し戴い状態にあるため先ず、木
質材料の含有水分を蒸発させながら大径のボールを用い
て粗粉砕する段階、及びこのようにして得られた粗粉砕
木質材料を固定粉砕壁面積の大きな粉砕室で冷却しつつ
小径のボールを用いて微粉砕する段階を、基本的な構成
要件としてなるものである。したがって本発明において
は、これらの各階段を必要回数くり返したり、あるいは
その際にボールの径を変えたりする変法の採用も可能で
ある。
添付図面は、本発明に係る木質材料の粉砕処理方法を効
率よ〈実施することのできる新規な装置の例を図示した
ものであり、以下、この図面を参照しながら本発明の詳
細な説明していくことにする。
率よ〈実施することのできる新規な装置の例を図示した
ものであり、以下、この図面を参照しながら本発明の詳
細な説明していくことにする。
第１図において、上は粗粉砕部であって、原料投入口２
から原料を粗砕室３に導入する。粗砕室３内には硬球４
を挿填し、振動メカニズムＢ（モーターＭ及び伝導、振
動機構によって粗砕室３及び微砕部８を振動させる）の
振動によって木質原料を粗砕する。
から原料を粗砕室３に導入する。粗砕室３内には硬球４
を挿填し、振動メカニズムＢ（モーターＭ及び伝導、振
動機構によって粗砕室３及び微砕部８を振動させる）の
振動によって木質原料を粗砕する。
木材の細胞組織は比較的大きく且つ１０〜２０％の水分
を含有しており、これを破壊するには、ボイドの空間が
大きくて材料を喰み易く、衝突の際の衝撃力が大きい方
がよく、したがって大径のボールを使用するのは好適で
あり、５〜４０■謄、特に好ましくは１５〜３０ｍ−程
度の硬球を使用するのがよい。
を含有しており、これを破壊するには、ボイドの空間が
大きくて材料を喰み易く、衝突の際の衝撃力が大きい方
がよく、したがって大径のボールを使用するのは好適で
あり、５〜４０■謄、特に好ましくは１５〜３０ｍ−程
度の硬球を使用するのがよい。
振動中にボールの衝撃によって摩擦熱が発生する。そし
て細胞中に含まれる水分が衝撃によって表面に浸出する
と、ボールからの熱が与えられて水分は蒸発気散する。
て細胞中に含まれる水分が衝撃によって表面に浸出する
と、ボールからの熱が与えられて水分は蒸発気散する。
粉砕室３は開口部５を有して開放型となっているので、
この開口部５を通して水分、水蒸気は大気中に拡散し、
その結果、粉砕室３内では粉砕と同時に乾燥が進行し、
後に行う微細処理に適したものとなる。材料が、一定時
間、１０〜１２０分間、好ましくは３０〜６０分間粉砕
室内に滞留した後には細胞組織は完全に破壊されて数１
００μの細かい粉末となり、同時に水分も除去されて乾
燥される。
この開口部５を通して水分、水蒸気は大気中に拡散し、
その結果、粉砕室３内では粉砕と同時に乾燥が進行し、
後に行う微細処理に適したものとなる。材料が、一定時
間、１０〜１２０分間、好ましくは３０〜６０分間粉砕
室内に滞留した後には細胞組織は完全に破壊されて数１
００μの細かい粉末となり、同時に水分も除去されて乾
燥される。
つまり粗粉砕部上において、材料の破壊とともに摩擦熱
に応用して水分除去も行われるのである。
に応用して水分除去も行われるのである。
粗砕された木質材料は、一定時間滞留せしめた後、出口
６（これにはフィルターを装着しておくのが好ましい）
からパイプ７を通して、微粉砕部旦で更に処理する。先
ず入口９から粗砕原料を微砕室１０に導入し、その中に
挿填された小径の硬球１１と振動メカニズムＢとの共同
作用によって微粉砕処理を行う。
６（これにはフィルターを装着しておくのが好ましい）
からパイプ７を通して、微粉砕部旦で更に処理する。先
ず入口９から粗砕原料を微砕室１０に導入し、その中に
挿填された小径の硬球１１と振動メカニズムＢとの共同
作用によって微粉砕処理を行う。
微粉砕処理は、微細構造を有するセルロース−リグニン
−ヘミセルロース複合体において、セルロースを取り囲
むリグニンの壁を破壊することを主たる目的とするもの
である。前段の粗砕処理によって、細胞組織を既に破壊
されて微粉化しており、したがってこの段階では強力な
衝撃を更に加える必要はなく、微細室１０に装填する硬
球１１も小径のものでよい。その大きさは、処理する材
料等によっても異なるが、通常、２〜２０■、好ましく
は８〜１０＋ｓｍ程度である。
−ヘミセルロース複合体において、セルロースを取り囲
むリグニンの壁を破壊することを主たる目的とするもの
である。前段の粗砕処理によって、細胞組織を既に破壊
されて微粉化しており、したがってこの段階では強力な
衝撃を更に加える必要はなく、微細室１０に装填する硬
球１１も小径のものでよい。その大きさは、処理する材
料等によっても異なるが、通常、２〜２０■、好ましく
は８〜１０＋ｓｍ程度である。
微粉砕工程中にリグニンが一部破壊されるのであるが、
微粉砕された木質材料が摩擦熱等の熱によって過熱され
ると、糖が破壊されたり変質したりすることがあるので
、適正な温度範囲を維持するよう温度コントロールをし
なければならない。
微粉砕された木質材料が摩擦熱等の熱によって過熱され
ると、糖が破壊されたり変質したりすることがあるので
、適正な温度範囲を維持するよう温度コントロールをし
なければならない。
そのために１本実施例装置においては内部冷却水ジャケ
ット１２及び外部冷却水ジャケット１３を微細室１０の
内外部にそれぞれ設け、冷却水を循環せしめている。冷
却水ジャケットの配置は適宜室めることができ、内部ジ
ャケットの数を増加させたり、ジャケットの径の大きさ
を変えたりすることも可能である。また冷却水のほかに
、冷却した他の液体、気体といった各種流体も必要に応
じて使用することができる。このように温度コントロー
ルすることによって糖化度が飛躍的に向上する。
ット１２及び外部冷却水ジャケット１３を微細室１０の
内外部にそれぞれ設け、冷却水を循環せしめている。冷
却水ジャケットの配置は適宜室めることができ、内部ジ
ャケットの数を増加させたり、ジャケットの径の大きさ
を変えたりすることも可能である。また冷却水のほかに
、冷却した他の液体、気体といった各種流体も必要に応
じて使用することができる。このように温度コントロー
ルすることによって糖化度が飛躍的に向上する。
上記したように冷却水ジャケット、特に内部冷却水ジャ
ケット１２を設けた結果、ミル内の壁面が１０−１．１
０−４のみでなく１０−２，１０−３と大巾に増加し、
全体の固定粉砕壁面積が飛躍的に増大する（内部冷却水
ジャケットの設置本数を増加すれば、更に該面積は増大
する）、木質材料（木材チップ）が微粉砕されるメカニ
ズムは、ミルの壁面（固定壁面）とボールとの間隙には
さまれて圧迫されるときに最大となるので、本発明のよ
うに有効粉砕壁面積を大きくとることによって粉砕効率
が著しく向上し、ひいてはリグニンの破壊も著しく進展
する。そのうえ、ボール径が減少した分だけボールの挿
填数を増加せしめることが可能となり、その結果、ボー
ルから材料に加えられる衝撃回数は更に増加する。した
がって、既に前段階で微粉化された材料は、小径ボール
の衝撃で充分に破壊され、回数が増加した分だけ迅速に
破壊が進行して、糖化度が更に飛躍的に向上することに
なる。
ケット１２を設けた結果、ミル内の壁面が１０−１．１
０−４のみでなく１０−２，１０−３と大巾に増加し、
全体の固定粉砕壁面積が飛躍的に増大する（内部冷却水
ジャケットの設置本数を増加すれば、更に該面積は増大
する）、木質材料（木材チップ）が微粉砕されるメカニ
ズムは、ミルの壁面（固定壁面）とボールとの間隙には
さまれて圧迫されるときに最大となるので、本発明のよ
うに有効粉砕壁面積を大きくとることによって粉砕効率
が著しく向上し、ひいてはリグニンの破壊も著しく進展
する。そのうえ、ボール径が減少した分だけボールの挿
填数を増加せしめることが可能となり、その結果、ボー
ルから材料に加えられる衝撃回数は更に増加する。した
がって、既に前段階で微粉化された材料は、小径ボール
の衝撃で充分に破壊され、回数が増加した分だけ迅速に
破壊が進行して、糖化度が更に飛躍的に向上することに
なる。
このように、本発明は、粉砕処理を多段化したのみでな
く、硬球の径、水分除去、有効粉砕壁面積といった各フ
ァクターを総合的に有機的に結合することによって、木
材糖化の前処理として卓越した方法を提供するものであ
り、運転、操作にデリケートなものが要求されず、゛大
量処理、工業的処理に特に適している。
く、硬球の径、水分除去、有効粉砕壁面積といった各フ
ァクターを総合的に有機的に結合することによって、木
材糖化の前処理として卓越した方法を提供するものであ
り、運転、操作にデリケートなものが要求されず、゛大
量処理、工業的処理に特に適している。
前記と同様に、一定時間微細室１０に滞留せしめた後、
数ｌＯμに微粉砕された製品は製品出口１４から排出し
て、セルラーゼ処理といった既知の方法によって糖化し
て、有利に各種最終製品の製造に利用することができる
。
数ｌＯμに微粉砕された製品は製品出口１４から排出し
て、セルラーゼ処理といった既知の方法によって糖化し
て、有利に各種最終製品の製造に利用することができる
。
以上、第１図及び第２図のように、同一の振動機構によ
って加振（５００〜２０００．木材によって異なるけれ
ども好ましくは１０００〜１２００回／分）されるフレ
ームの上に粗粉砕室と微粉砕室とを重ねることによって
コンパクトに装置を形成することができ有利に連続式粉
砕に利用することができる。また１例えば第３図に図示
したように粗粉砕部上と微粉砕部旦とを直列に配置して
（加振装置は図示せず）、バッチ式に粉砕することも可
能である。
って加振（５００〜２０００．木材によって異なるけれ
ども好ましくは１０００〜１２００回／分）されるフレ
ームの上に粗粉砕室と微粉砕室とを重ねることによって
コンパクトに装置を形成することができ有利に連続式粉
砕に利用することができる。また１例えば第３図に図示
したように粗粉砕部上と微粉砕部旦とを直列に配置して
（加振装置は図示せず）、バッチ式に粉砕することも可
能である。
実施例
木材原料としてブナのチップを使用し、第１図に図示し
た装置を用い、次の諸元にてアカマツの連続粉砕処理を
行った。
た装置を用い、次の諸元にてアカマツの連続粉砕処理を
行った。
原料供給率： ５００ｇ／時間
粗粉砕部
滞留時間：６０分
ボール径： ２５．４ａ＋ｍ
振動数： １ 、２００回７分微粉砕部
滞留時間二６０分
ボール径： ９゜５ｍ鵬
温 度：２０℃
固定壁面積： １，４００ａ＃
製品排出率： ５００ｇ／時間
このようにして得られた微粉砕製品を基質とし酵素とし
ては近畿ヤクルト社と上田化学社製のセルラーゼを併用
して、酵素濃度０．３ ＋ ０．３％、基質濃度４％、
ｐＨ４，５，温度４０℃で、一定時間毎に糖濃度を測
定して次の結果を得た。対照として、１段階粉砕処理し
たものを使用して上記と同様に処理した。
ては近畿ヤクルト社と上田化学社製のセルラーゼを併用
して、酵素濃度０．３ ＋ ０．３％、基質濃度４％、
ｐＨ４，５，温度４０℃で、一定時間毎に糖濃度を測
定して次の結果を得た。対照として、１段階粉砕処理し
たものを使用して上記と同様に処理した。
この結果からも明らかなように１本法によれば格段にす
ぐれた糖化率が得られる。
ぐれた糖化率が得られる。
第１図は、本発明を実施するための装置の１実施例を図
したものであり、第２図はその断面図であり、第３図は
他の実施例装置を図示したものである。
したものであり、第２図はその断面図であり、第３図は
他の実施例装置を図示したものである。
Claims (2)
- （１）木質材料を振動ボールミルによって粉砕処理する
に際して、先ず第１段階で木質材料の含有水分を蒸発さ
せながら数１００μに粗粉砕し、次いで、このようにし
て第１段階で処理された木質材料を、第２段階で冷却し
つつ数１０μに微粉砕することを特徴とする振動ボール
ミルによる木質材料の粉砕処理方法。 - （２）木質材料を振動ボールミルによって粉砕処理する
に際して、大径の硬球を用いて第１段階の粗粉砕を行い
、次いで、第２段階における微粉砕が、中央部に冷却流
体用パイプを少なくとも１本以上配置するとともに小径
の硬球を挿填した破砕室で冷却しつつ数１０μに微粉砕
するものである特許請求の範囲第１項に記載の振動ボー
ルミルによる木質材料の粉砕処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7118385A JPS61230757A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 木質材料の粉砕処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7118385A JPS61230757A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 木質材料の粉砕処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230757A true JPS61230757A (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=13453284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7118385A Pending JPS61230757A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 木質材料の粉砕処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61230757A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05200319A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-10 | Ngk Insulators Ltd | 振動ミル及び電圧非直線抵抗体の製造方法 |
| JP2008093590A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Akita Prefectural Univ | 木質系バイオマス粉砕用高衝撃粉砕機と運用方法 |
| JP2012105570A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 家畜飼料の製造方法及び家畜飼料 |
| JP2017105918A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 花王株式会社 | 粉末セルロースの製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4879350A (ja) * | 1972-01-14 | 1973-10-24 | ||
| JPS559758A (en) * | 1978-07-06 | 1980-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Saccharification of wood |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7118385A patent/JPS61230757A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4879350A (ja) * | 1972-01-14 | 1973-10-24 | ||
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| JP2012105570A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 家畜飼料の製造方法及び家畜飼料 |
| JP2017105918A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 花王株式会社 | 粉末セルロースの製造方法 |
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