JPH09505363A - デンプン分解酵素例えばアミラーゼで処理することによる古紙の脱インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 デンプン−被覆紙からパルプおよび紙の製造において、デンプン−分解酵素例えばアミラーゼ又は枝切り酵素による処理を含ましめることにより脱インキ効果を改善できる。プロセスは、パルプを製造するための紙の破解前、破解中又は破解後の酵素処理、その後のインキ粒子の分離を含んでなる。

Description

【発明の詳細な説明】 デンプン分解酵素例えばアミラーゼで処理することによる古紙の脱インク 技術分野 本発明は、製紙用パルプの製造方法および古いデンプン−被覆印刷紙から新し い紙の製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、パルプ又は紙の改善された 白色度をもたらす改善されたインクの除去を伴うそのような方法に関する。 背景技術 製紙において用いるための古い新聞および雑誌のような古いデンプン−被覆印 刷紙のリサイクルにおいて、高白色度の新しい紙を製造するため印刷インクを除 去することが通常好ましい。 従って、脱インキ化学薬品、例えば脱インキ界面活性剤、NaOHおよびケイ酸ナ トリウムと共に古紙を再パルプ化（又は破解）し、引き続き過酸化水素および脱 インキ化学薬品で漂白し次いでパルプからインキ粒子を分離することが通常であ る。 従来技術の多数の文献には、インキ除去を改善するため酵素の使用が述べられ ている。すなわち、日本の特開昭59−9299（花王）、日本の特開昭63−59494（ 本州製紙）、日本の特開平２−80683（王子製紙）およびWO 91／14819（ノボノ ルディスク）はセルラーゼ、すなわち紙のセルロース繊維に作用する酵素の使用 を開示する。特開平２−160984（ノボノルディスク）および日本の特開平２−80 684（ライオン）は、リパーゼすなわち印刷インク中のトリグリセリドに作用す る酵素の使用を記載する。 本発明の目的は、古いデンプン−被覆紙の再循環において使用するための印刷 インキの除去のための改善された方法を提供することにある。 発明の開示 驚くべきことに、本発明者等はデンプン−被覆紙からパルプおよび紙の製造に おいて、脱インキ効果がデンプン−分解酵素による処理を含ましめることによっ て改善され得ることを見出した。 従って、本発明はデンプン−被覆印刷紙から製紙用パルプを製造する方法を提 供し、この方法は次の工程： ａ）パルプを製造するために該紙を破解し、 ｂ）工程ａ）の前、中又は後に、デンプン−分解酵素で処理し、次いで ｃ）工程ａ）およびｂ）の後に、パルプからインキ粒子を分離することを含ん でなる。 本発明はまた、古いデンプン−被覆印刷紙を新しい紙に再循環する方法を提供 し、この方法は前記プロセスによりパルプを製造し、次いで製紙することを含ん でなる。 発明の詳細な記載 デンプン−被覆印刷紙 本発明は、あらゆる種類の印刷されたデンプン−被覆紙の再循環に適用できる 。典型的例は、古い新聞紙、雑誌および印刷物である。紙は、無機充填剤例えば 炭酸カルシウムおよび粘土を含有できる。 デンプンコーティングは、あらゆる起源のデンプンから成ることができそして 一般に20〜30％のアミロースおよびアミロペクチン残 部を含有する。典型的な例は、とうもろこしデンプン、小麦デンプン、じゃがい もデンプン、米デンプンおよびタピオカデンプンである。コーティング物質とし て使用されるべきデンプンは、一般に予備処理されアミラーゼ又は酸と共に煮沸 することにより制限された加水分解を達成できるであろう。 デンプンコーティングはまた化工デンプンから成ってもよい。ペーパーコーテ ィング用に有用な化工デンプンには、デキストリン（例えば白色デキストリン、 黄色デキストリン又は英国ガム）、酸−加工デンプン、酸化デンプン（塩素化デ ンプン）、ヒドロキシエチル化デンプンおよびカチオンデンプンが含まれる。 本発明によって除去されるべきインキには、制限されないが非接触レーザイン キ、電子写真式トナー、新聞用紙を印刷するのに一般に用いられる凸版印刷イン ク雑誌印刷、オフセット印刷インキ、紫外又は電子ビーム硬化インキが含まれる 。 破解 破解工程は、典型的には５〜30分間３〜30％のパルプコンシステンシーで、通 常のパルパー内で行うことができる。もしも酵素処理が破解前に完結するなら、 通常の脱インキ化学薬品が破解中に使用できる。 通常の脱インキ化学薬品は、典型的にはアルカリ試剤および界面活性剤を含ん でなる。界面活性剤は、例えば0.2〜0.6％の用量で使用できる。界面活性剤は、 好ましくは非イオン、例えばエトキシル化オクチル又はノニルフェノール又はパ ーク等、1992，Biotechnology and Bioengineering 39：117−120 に開示され た全ての非イオン界面活性剤である。アルカリ試剤はNaOH（例えば0.2〜５％） および／又はケイ酸ナトリウム（例えば0.4〜５％）であってよい。アルカリ試 剤は通常８〜12のpHまで添加される。脱インキ化学 薬品は、更に硫酸マグネシウム、有機溶剤例えばケロセンおよび亜硫酸ナトリウ ムを含むことができる。 もしも酵素処理が破解中又は破解後に行なわれる場合、酵素の作用に対して適 当な条件を得るため、そして特に酵素作用に適当であるpHを達成するためアルカ リ試剤の添加を減少するか又は避けるため、（更に以下に記載されるように）脱 インキ化学薬品の添加を修正することが好ましいであろう。 デンプン−分解酵素 デンプン−分解又はアミロース分解酵素は、好ましくはアミラーゼ、例えばα −アミラーゼ、グルコアミラーゼ又は枝切り酵素である。単一酵素又は組合せら れたもの、例えばグルコアミラーゼおよび／又は枝切り酵素と共にα−アミラー ゼが使用できる。 ６〜10、好ましくは８〜10の範囲内のアルカリ性pHで酵素処理を行うこと並び にアルカリ安定性でありそしてこの範囲内で活性でありそして好ましくはこの範 囲内で最適活性を有する酵素を用いることが好ましい。 好ましいα−アミラーゼの例は、バシラス（Bacillus）、例えばＢ．アミロリ クエファシエンス(amyloliquefaciens)、Ｂ．リケンホルミス(Iicheniformis)又 はＢ．ステアロサーモフィラス(stearothermophilus)の株からおよびアスペルギ ルス、例えばＡ．オリゼ（oryzae）の株から由来するα−アミラーゼである。商 業製品の例は、BAN（商標）、Termamyl（ターマミル）（商標）、Aquazyme UItr a（アクアザイム ウルトラ）（商標）およびファンガミル(Fungamyl)（商標） （ノボノルディスクＡ／Ｓの製品）である。 アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)の菌株から由来するグルコアミ ラーゼは、好ましく、例えば商業的製品 AMG（ノボノルディスクＡ／Ｓの製品） である。 枝切り酵素は、好ましくはプルラナーゼであり、特に、バシラスアシドプルリ ティカス（Bacillus acidopullulyticus）の菌株から由来する酵素であり、例え ば商業的製品Prozyme（プロザイム）（商標）（ノボノルディスクＡ／Ｓの製品 ）である。 プロセス条件は、脱インキ後のパルプの白色度および新しい紙の白色度を増加 するように選択される。バシラスアミラーゼの適当な条件は、pH４−10、20〜90 ℃であってよく、好ましくはpH６−10、40〜70℃であってよい。Ａ．オリゼアミ ラーゼに対する適当な条件は、pH３−８、20〜70℃であってよい。適当な反応時 間は、10分〜24時間、特に10分〜３時間の範囲内で、１ｇの乾燥物質当たり0.01 −10KNUg（１KNU＝1000NU、単位は米国特許4,933,279で定義される）、好ましく は乾燥物質１ｇ当たり0.03−３（又は0.06−６）KNU／ｇのアミラーゼ用量で見 出すことができる。 所望により、１種又はそれ以上の酵素、例えばリパーゼ、セルラーゼ、プロテ アーゼおよび／又はヘミセルラーゼが、デンプン分解酵素と共に使用され更に脱 インキ効果を改善することができる。 酵素処理中、所望により攪拌を用いることができる。 酵素処理 前記の如く、酵素処理は破解前、破解中又は破解後に行うことができ、そして これらの変法は以下に議論されるであろう。 破解前の酵素処理 デンプン−分解酵素による処理は、破解前に例えば紙をソーキングにより、そ のまゝで又はずたずたに裂いた後又は切断後、デンプン−分解酵素の水性溶液中 で行うことができる。浴比（すなわち、紙に対する酵素溶液の重量比）は、好ま しくは10超であり、そして酵素処理は界面活性剤の存在下で好ましく行なわれる 。バシラス由来のα−アミラーゼの場合には、適当なpH、例えばpH８−10（好ま しくは８−９）を達成するため、アルカリ試剤（典型的にはNaOHおよびケイ酸ナ トリウム）を添加することが好ましい。 好ましくは、酵素処理のあと、破解前インク粒子の追加の分離が行なわれる。 その後の破解を、脱インキ化学薬品の存在下、常法により行うことができる。 破解の後に、インキ分離前過酸化水素および脱インキ化学薬品を用い通常の漂 白を行うことができる。好ましくは、インキ粒子の分離は、漂白前又は後に行な われる。 破解中の酵素処理 択一的に、酵素処理は破解中に行うことができる。この場合、酵素処理は所望 により、破解後パルプを保つことによって継続され得る。 酵素処理は、界面活性剤の存在下で好ましく行うことができ、そしてバシラス 由来のプロテアーゼの場合には、適当なpH、例えばpH８−10（好ましくは８−９ ）を達成するためアルカリ試剤（典型的にはNaOHおよびケイ酸ナトリウム）を添 加することが好ましい。 破解および酵素処理の後に、脱インキ前過酸化水素および脱インキ化学薬品に よる通常の漂白を行うことができる。好ましくは、インキ粒子の分離は、漂白の 前又は後の双方で行なわれる。 破解後の酵素処理 酵素処理は、破解後酵素をパルプに添加することによって行うことができる。 好ましい態様において、これは好ましくは界面活性剤の存在下、過酸化水素漂白 と同時に行なわれる。漂白とバシラス由来のα−アミラーゼによる処理が同時に なされる場合において、0.５−２％H₂O₂並びにpH９−10を達成するためのアルカ リ試剤（典型的にはNaOHおよびケイ酸ナトリウム、例えば１−５％ケイ酸ナトリ ウムおよび 0.5−５％NaOH）を添加することが好ましい。組合わさ れた漂白および酵素処理は、好ましくは30〜60℃で１〜３時間行なわれる。 インキ粒子の分離 破解および酵素処理後、インキ粒子は常法で、例えば脱インキ、浮選、化学− 機械的脱インキ、アグロメレーション化学（例えば、McBridge，Pulp and Paper ，1994年４月，ミラー フリースマン出版社、サンフランシスコ、p.44参照）、 洗浄、希釈および濾過のサイクル、ハイドロサイクロンにおける処理により、又 はこれらの適当な組合せにより分離できる。 製紙 本発明に係る脱インキ後、製紙前、脱インキパルプは他のパルプ、例えばクラ フトパルプおよび機械的パルプ等と一般に混合される。最終製紙工程は通常の製 紙機で行うことができる。 実施例 例１ 脱インキ化学薬品による破解前の酵素処理 ２種の古紙を本発明方法により処理した：主にクラフトパルプを含有し、オフ セット印刷され、デンプン被覆され、８月暴露した印刷上品紙。脱インキされた パルプ、機械パルプ、クラフトパルプ等を含有し、オフセット印刷され、デンプ ン被覆され、室温で４時間暴露された日本の普通の新聞紙。 10ｇの古紙を、粉砕機により切断し、１％濃度、65℃、pH7.2で水中に懸濁さ せる。α−アミラーゼ（アクアザイム ウルトラ（Aquazyme Ultra)）を、紙１ ｇ当たり 0.4KNU の量で添加し、次いで混合物を攪拌することなく60分間保持し た。 ２ｌの水ですすぎを２回行った。 破解を、４％のパルプ濃度で、55℃10分間紙の破解用実験室ミキサー中、次の 脱インキ化学薬品：0.3％の界面活性剤（Liptool 160 Ｈ、日華化学（株）の製 品、日本）、0.5％NaOHおよび 0.8％ケイ酸ナトリウムと共に行った。 ２ｌの水で洗浄を２回行った。 ペーパーシートを、80メッシュワイヤー（直径16cm）で製造した。 対照実験を、酵素処理なしで、同様の手順により行なった。 ペーパーシートの白色度を、積分球を備えた分光光度計を用い 457nmで測定し た。結果は、本発明に係る実験および対照実験に対し、白色度（カッコ内は標準 偏差）として与えられそして白色度の増加が計算される。 例２ 脱インキ化学薬品なしで破解前の酵素処理 例１と同じ２種のタイプの古い新聞紙を酵素処理に委ね、次いで破解、浮選お よび洗浄を下記の如く行った： ａ）古い新聞紙を約３×３平方cmに切断し次いで100ｇ（乾燥物質）を秤量し た。紙を1800mlの温水（45℃）と混合し次いで酵素溶液を添加した。酵素は、pH ７の 100mlの緩衝液（ブリトン−ロビンソン，ユニバーサル緩衝液１）中、１ｇ の乾燥パルプ当たり）0.5KNU／ｇの用量のα−アミラーゼ（アクアザイム ウル トラ）であっ た。 ｂ）混合物を50℃の水浴中プラスチックバッグ内で30分間インキュベートし次 いで40−50℃で、pH７でそしてパルプコンシステンシー５％で、ディスインテグ レーター内で45,000回転で破解した。 ｃ）希釈（0.5％パルプコンシステンシーまで）後、パルプを浮選セルに戻し 次いでミキサーによって20分間攪拌した。浮選条件は、50℃、pH７、10分、空気 流に対し2000rpm であった。泡を伴って来るインクをかき集めた。 ｄ）洗浄は、浮選および各々50℃、pH７で80メッシュ篩上で洗浄１ｌおよび2. 5ｌまでに満たした後、４ｌのパルプを採ることによって行なわれた。 ｅ）ペーパーシートは、浮選後パルプからそして常法で洗浄後パルプから製造 した。ペーパーシートの白色度をブルフィルターを備えたパルプから製造した。 対照シートを同じ手順により製造したが、酵素は添加しなかった。結果を、本 発明に係る実施に対しそして対照実験に対し白色度として示し、そして白色度の 増加を計算する。 例３ 脱インキ化学薬品なしで破解中および破解後の酵素処理 古い新聞紙、工程ｂ）における方法を除き例２におけると同様の 方法で処理した；混合物を最初に破解し（同じ条件で）次いでプラスチッグ バ ッグ中でインキュベートした（同じ条件で）。結果は次の如くであった。 実施例の結果は、破解前、破解中および破解後の双方、脱インキ化学薬品と共 におよびそれらなしで並びに試験される両種類の古紙について酵素の明らかな効 果を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，Ｅ Ｅ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ， ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デンプン−被覆印刷紙から製紙用パルプを製造する方法であって、次の工 程： ａ）パルプを製造するために該紙を破解し、 ｂ）工程ａ）の前、中又は後に、デンプン−分解酵素で処理し、次いで ｃ）工程ａ）およびｂ）の後に、パルプからインキ粒子を分離することを含ん でなる、前記方法。 ２．酵素処理を、６〜10、好ましくは８〜10の範囲のpHで行ないそしてデンプ ン−分解酵素がアルカリ安定性である、請求の範囲第１項の方法。 ３．デンプン−分解酵素がα−アミラーゼである、請求の範囲第１又は２項記 載の方法。 ４．α−アミラーゼが、バシラス(Bacillus)、好ましくはＢ．アミロリクエフ ァシエンス(amyloliquefaciens)、Ｂ．リケニホルミス(licheniformis)又はＢ． ステアロサーモフィラス(stearothermophius)の菌株から由来する、請求の範囲 第１〜３項のいずれか１項に記載の方法。 ５．酵素処理が、乾燥物質１ｇ当たり0.01〜10KNU の範囲内のα−アミラーゼ の量で行なわれる、請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の方法。 ６．酵素処理が破解前に行なわれる、請求の範囲第１項記載の方法。 ７．酵素処理が界面活性剤の存在下で行なわれる、請求の範囲第１〜６項のい ずれか１項に記載の方法。 ８．酵素が、アルカリ安定性酵素、好ましくはバシラスα−アミ ラーゼであり、そして酵素処理が８〜10、好ましくは８〜９の範囲内のpHでアル カリ試剤の存在下で行なわれる、請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載の 方法。 ９．更に、酵素処理の前に、紙を破砕又は切断することを含んでなる、請求の 範囲第６〜８項のいずれか１項に記載の方法。 10．更に、破解後であるが、インキ分離前に漂白することを含んでなる、請求 の範囲第６〜９項のいずれか１項に記載の方法。 11．酵素処理後であるが、破解前にインキ粒子の分離を追加的に含んでなる、 請求の範囲第６〜10項のいずれか１項に記載の方法。 12．酵素処理が、破解と同時に行なわれる、請求の範囲第１項記載の方法。 13．酵素処理および破解が、界面活性剤の存在下で行なわれる、請求の範囲第 １〜12項のいずれか１項に記載の方法。 14．酵素がアルカリ安定酵素、好ましくはバシラスα−アミラーゼであり、そ して酵素処理が８〜10、好ましくは８〜９の範囲内のpHでアルカリ試剤の存在下 で行なわれる、請求の範囲第１〜13項のいずれか１項に記載の方法。 15．酵素処理が、破解後に継続される、請求の範囲第１〜14項のいずれか１項 に記載の方法。 16．破解および酵素処理後、次の工程： インク粒子の分離 漂白、および インク粒子の分離 を含んでなる、請求の範囲第12〜15項のいずれか１項に記載の方法。 17．酵素処理が、破解後に行なわれる、請求の範囲第１項記載の方法。 18．酵素処理が、漂白と同時に行なわれる、請求の範囲第１〜17項のいずれか １項に記載の方法。 19．酵素処理および漂白が、過酸化水素および界面活性剤の存在下で行なわれ る、請求の範囲第１〜18項のいずれか１項に記載の方法。 20．酵素がアルカリ安定酵素、好ましくはバシラスα−アミラーゼであり、そ して酵素処理が８〜10、好ましくは９〜10の範囲内のpHで、アルカリ試剤の存在 下で行なわれる、請求の範囲第１〜19項のいずれか１項に記載の方法。 21．デンプン−被覆印刷紙から新しい紙を製造する方法であって、請求の範囲 第１〜20項のいずれか１項に記載の方法によって製紙用パルプを製造し次いでそ のパルプから新しい紙を製造する、前記方法。