JPH06322683A - 微生物を利用するパルプの漂白方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微生物により、高収率で高白色度のパルプを
得ることのできるパルプの漂白方法を提供すること。 【構成】 パルプを、微生物又はその培養物を用いて処
理した後脱水乾燥し、次いで、得られたパルプを更に微
生物により処理することを特徴とする、微生物を利用す
るパルプの漂白方法。 【効果】 塩素系薬品を使用しないので環境破壊を起こ
さない上、ダイオキシン等の有害物質を含まないパルプ
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルプの漂白方法に関
し、特に微生物を用いるパルプの漂白方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材からパルプの製造に際しては
各種の化学薬液による木材チップの蒸解が行われてきた
が、蒸解により得られたパルプ中にはリグニンを中心と
する各種の着色物質が多く残存しているため、これらの
着色物質を除くために漂白という工程が必須となる。

【０００３】現在、この漂白工程においては塩素、二酸
化塩素あるいは次亜塩素酸ナトリウムといった塩素系薬
品が多量に用いられているが、これらの塩素系薬品を用
いた廃液には金属腐食の著しい塩素が含まれることか
ら、蒸解後の薬品回収工程での濃縮燃焼及び漂白工程で
の再循環利用が困難となっている。従って現在において
は、漂白廃液は活性汚泥や凝集沈澱などの排水処理を行
った後、系外に排出されている。

【０００４】しかしながら、このような排水中には、極
めて毒性の高いダイオキシンを初めとする塩素化フェノ
ール類（以下ダイオキシン等とする）が含まれているこ
とが近年明かとなり、その低減が求められている。そし
て、ダイオキシン等の含有量を低減させるためには、塩
素系薬品の使用量を減少させることが最も有効な手段と
されるため、無塩素漂白法の開発が大きな課題となって
いる。

【０００５】上記無塩素漂白法としては、オゾンや過酸
化水素等を用いる方法とともに、微生物や酵素を用いた
いわゆるバイオブリーチングも有効な方法と考えられて
いる。このバイオブリーチングは、酵素の基質特異性に
よる選択的反応を利用して、常温・常圧、中性領域で反
応をおこなうので設備に特殊な性能が要求されず、ま
た、省エネルギーであり、オゾンや過酸化水素を用いる
場合に比べ、その危険性が極めて低い等の利点がある。

【０００６】このようなバイオブリーチングにおいて
は、パルプ中の着色物質であるリグニンを分解すること
のできる菌が用いられており、具体的には、白色腐朽菌
と呼ばれる一連の微生物が用いられている。この様な微
生物を用いたパルプ漂白の報告としては、Phanerochaet
e chrysosporium を用いた例（Biotech, Left. I, 347
〜353(1979)）やカワラタケ（Coriolus versicolor）
を用いた例（May 1989 Tappi journal 217〜220）等が
挙げられる。

【０００７】しかしながら、これらの従来の菌はリグニ
ン分解活性が弱く、白色度をあまり上昇させることがで
きないという問題があった。そこで、よりリグニンを選
択的にかつ効率良く分解できる菌を自然界より新たに分
離し、その菌を用いてパルプの漂白を行った例が報告が
され（特開平3-220388, 平4-240287, Tappi J 74(11):1
23(1991)）、この場合には、従来の菌株を用いた場合に
比べ高白色度のパルプを得ることに成功している。

【０００８】しかしながら、これらの菌処理単独では、
白色度８５％以上のいわゆる『全晒』に近い高白色度を
有するパルプが得られないため、化学処理との併用が必
須である。また、本発明者らも、酸素漂白パルプの白色
度を８０％前後まで向上させることのできる高活性の菌
を、自然界より新たに分離することに成功しているが、
この場合でもいわゆる『全晒』に近い白色度のパルプを
得るには至っていない。更に、これらの菌を用いて長期
間微生物処理を行う場合は、リグニンのみならず共存す
る多糖類も分解されることから、パルプ収率の低下とと
もにパルプスラリーの粘度が低下するという品質的な問
題も起きていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は、
菌処理単独で、いわゆる『全晒』と同等の、高白色度で
収率及び品質の面でも満足できるパルプの漂白方法を提
供することを目的として、先ず、菌処理単独では高白色
度を有するパルプを得ることができないということの原
因を究明した。

【００１０】その結果、酸素漂白パルプを微生物処理し
たときの白色度の経時変化、即ち一定の処理時間におけ
る白色度の上昇速度が、培養初期では極めて大きいのに
対し中期以降ではその速度が遅くなり、最終的にはレベ
ルオフ（図１）するという知見を得、培養初期の状態を
維持させたままでパルプの漂白を行う方法について、種
々検討した結果、本発明を完成するに致った。従って本
発明の目的は、微生物を利用して、効率良く、パルプを
高白色度に漂白する方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
パルプを、微生物又はその培養物を用いて処理した後脱
水乾燥し、次いで、得られたパルプを更に微生物により
処理することを特徴とする、微生物を利用するパルプの
漂白方法により達成された。以下、本発明を詳細に説明
する。

【００１２】本発明に使用される微生物は、パルプの漂
白能力を有しており、パルプ中のリグニン等の着色物質
に選択的に作用し、分解あるいは脱色しうるものであれ
ば、特に限定されるものではない。具体的には、リグニ
ン分解菌として、従来から公知のカワラタケ属（Coriol
usversicolor IFO 30340等）、マクカワタケ属（Phaner
ochaete chrysosporium ATCC 34541等）、シロアミタケ
属（Trametes dickinsii IFO 6488等）、タマチョレイ
属（Polyporus mikadoi IFO 6517等）の他、特にリグニ
ン分解能力に優れた微生物として本発明者等が先に見い
出したＳＫＢ−０２０７株（微工研菌寄託第１３３５３
号）を、また、パルプ漂白能力を有する微生物として
は、同様に本発明者等が先に見い出したＳＫＢ−１１１
株（微工研菌寄託第１３３５４号）を挙げることができ
る。また、本発明で使用するパルプとしては、酸素漂白
パルプ、未晒クラフトパルプ等を挙げることができる。

【００１３】次に、本発明におけるパルプの微生物処理
は、基本的には微生物をパルプに接種した後、その微生
物に適した温度及びｐＨで所定期間の培養を少なくとも
２回以上繰り返せば良い。パルプ濃度・温度・ｐＨ等に
関しては、微生物が活性を有する範囲内で適宜選択する
ことができる。例えば、パルプ濃度に関しては、濃度が
２０％以下では、微生物の生育は認められるもののパル
プの漂白が十分でなく、他方、６０％以上では微生物の
生育が低下し十分な漂白が行われないことから、通常２
０〜６０％の範囲とすることが好ましい。

【００１４】また、温度・ｐＨ等に関しては、使用する
微生物の生理学的性質の範囲内であれば良く、必要によ
り微生物の生育を良好に維持するために栄養源を添加し
ても良い。なお、ＳＫＢ−２０７株の場合、温度は２０
〜４０℃、ｐＨは３〜８程度が好適である。脱水乾燥前
の微生物によるパルプの処理期間は、使用する微生物に
よる白色度の上昇速度が高い期間、即ち、パルプの白色
度が５０ないし７５％の範囲に到達する期間内であれば
特に限定されないが、ＳＫＢ−２０７株では２〜７日程
度が良い。

【００１５】本発明の実施に際して特に重要な点は、前
述した如く、白色度の上昇速度の高い培養初期の処理を
２回以上繰り返すことにより、一回のみの処理では得ら
れない高白色度を得る点にあるから、１回目のパルプの
白色度が５０ないし７５％の範囲にあることが特に重要
である。パルプの白色度が５０％以下では、高白色度を
有するパルプが得られず、他方７５％以上％ではパルプ
収率及び粘度が低下する。本発明においては、微生物処
理により得られたパルプを、常法により脱水乾燥した
後、得られたパルプを更に微生物により処理する。

【００１６】ここで、２回目以降に使用する微生物は、
必ずしも同一微生物である必要性はなく、異種の微生物
であっても良い。なお、微生物処理工程間で、可溶化さ
れたパルプ中の着色物質を除去する目的で、水又はアル
カリ等を使用してこれらの着色物質を抽出する工程を設
けることにより、更に高白色度のパルプを得ることがで
きる。

【００１７】この理由は必ずしも明らかではないが、前
述のように、微生物によるパルプの漂白処理期間が長期
にわたると、途中から漂白速度が減少することから、菌
の代謝生成物が、菌の生育あるいは酵素反応を阻害する
ことが考えられる。従って、一度漂白反応を中断し、水
洗あるいはアルカリ抽出などにより代謝生成物を除去す
れば、阻害原因が除かれるため、また反応速度も高くな
るものと推測される。

【００１８】この推論に従えば、微生物の代謝産物を順
次系外に除去することができる反応系で漂白を行うこと
により、同様の効果が得られるものと推定される。な
お、可溶化されたパルプ中の着色物質のアルカリ抽出条
件としては、アルカリ添加量１〜３％（対パルプ）、パ
ルプ濃度５〜１５％、温度６０〜８０℃、処理時間３０
〜６０分程度が好適である。

【００１９】本発明においては、微生物処理を常温・常
圧・中性領域で行うことから、耐圧・耐熱・耐アルカリ
性の特殊な設備や、オゾン発生装置のような特殊な機械
を必要とせず、且つ大量のエネルギーも必要とすること
なしにパルプの漂白を行うことができる。さらに、塩素
系薬品の使用量を減少させることにより、ダイオキシン
等の毒性の強い塩素有機化合物の生成量を減少させるこ
とが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の微生物を利用するパルプの漂白
方法によれば、微生物による短期間の処理を繰り返すた
め、従来、問題であったパルプ収率や粘度低下を起こさ
せることなく、パルプを高漂白することが容易である。
また、漂白活性の強い菌を用いることにより、塩素系漂
白薬品をまったく使用しないで全晒のパルプを得ること
も可能となり、この場合ダイオキシン等の有毒な塩素有
機化合物の生成を完全に抑えることもできる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれによって限定されるものではない。

【００２２】実施例１． （P.chrysosporium 菌体懸濁液の調製）P.chrysosporiu
mをポテトデキストロース寒天培地（ニッスイ社製）に
接種培養し、生育してできた菌糸をコルクボーラーで打
ち抜き、その１０ペレットを、あらかじめ１２０℃で１
５分間加熱滅菌したポテト・デキストロース・ブロース
培地（ＤＩＦＣＯ社製）１００ｍｌが入った、１０００
ｍｌの三角フラスコに植菌した。３０℃で、５日間静置
培養した後、得られた菌体を、培養液と共にワーリング
ブレンダーで破砕して、菌体懸濁液を調製した。

【００２３】（パルプの微生物処理）酸素漂白パルプ
（日本製紙（株）製）４０ｇ及び水８０ｇを２００ｍｌ
の三角フラスコに入れ、１２０℃で２０分間加熱滅菌し
て、放冷した後、先に調製した菌体懸濁液８０ｍｌを添
加・混含し、３０℃で３日間静置した。水５０００ｍｌ
を加えてパルプを解繊した後、更に遠心分離で脱水・風
乾することにより得られた白色度６１％のパルプを、同
一の操作により更に３日間微生物処理を行った。

【００２４】（微生物処理パルプの分析）上記の様にし
て微生物処理を行ったパルプについて、白色度（ＪＩＳ
Ｐ−８１２３）、パルプ収率、及びパルプ粘度（ＴＡ
ＰＰＩ Ｔ２３０ ｏｍ−８２）を測定した。その結果
を表１に示した。

【表１】

【００２５】比較例１ パルプの微生物処理において、途中で中断することなく
６日間連続して処理した他は実施例１と全く同様の操作
を行った。その結果を表１に示した。

【００２６】実施例２ 実施例１におけるP.chrysospoiumの代わりにＳＫＢ−２
０７株を用いると共に、脱水・風乾後に白色度６９％の
パルプを得た他は、実施例１と全く同様にしてパルプの
漂白処理を行い、得られた微生物漂白パルプを分析し
た。その結果を表２に示した。

【表２】

【００２７】比較例２ パルプの微生物処理において、途中で中断することなく
６日間連続して処理した他は、実施例２と全く同様の操
作を行った。その結果を表２に示した。

【００２８】実施例３ １回目の微生物処理を終了した後、以下の様な条件でパ
ルプのアルカリ抽出を行った他は実施例２と同様の操作
を行い、得られたパルプの分析を行った結果を表３に示
した。なお、アルカリ抽出条件は、対パルプで１．５％
ＮａＯＨ、パルプ濃度１０％、７０℃、４０分である。

【表３】

【００２９】比較例３ パルプの微生物処理において、途中で中断することなく
６日間連続して処理した他は実施例３と全く同様の操作
を行った。その結果を表３に示した。以上の結果は本発
明の有効性を実証するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】微生物による処理日数と、得られたパルプの白
色度の関係を表すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルプを、微生物又はその培養物を用いて
   処理した後脱水乾燥し、次いで、得られたパルプを更に
   微生物により処理することを特徴とする、微生物を利用
   するパルプの漂白方法。
2. 【請求項２】脱水乾燥前の処理が、パルプの白色度が５
   ０〜７５％となるまで行なわれる請求項１に記載の微生
   物を利用するパルプの漂白方法。
3. 【請求項３】脱水乾燥前に微生物による代謝生産物を洗
   浄除去する、請求項１又は２に記載の微生物を利用する
   パルプの漂白方法。
4. 【請求項４】微生物がリグニン分解菌である請求項第１
   乃至３の何れかに記載の微生物を利用するパルプの漂白
   方法。