JPH02259180A - 微生物処理によるパルプの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は木質資源のパルプ製造方法に関するものである
。更に詳細には、木質資源のパルプ製造において原料木
材チップを予め単繊維化し、これを高リグニン分解活性
を有しかつ繊維分解活性の低い微生物、その微生物の培
養液もしくはその処理物で木材中のリグニンを分解し、
その分解率を変化させることにより各種用途のパルプを
製造する方法に関するものである。

本発明によれば、省エネルギー的に高収率でパルプを製
造することができるので、いわゆるリグノセルロース系
バイオマス利用の技術分解において重要な役割を果すも
のである。

（従来の技術） パルプは主として木材を原料として製造されており、大
別してほとんどセルロースから成るケミカルパルプ、セ
ルロースとヘミセルロースから成るセミケミカルパルプ
、さらには木材の組成とあまり変らない多量のリグニン
を含んだメカニカルパルプに分類される。ケミカルパル
プおよびセミケミカルパルプは木材中のリグニンを分解
し、繊維をほぐして製造されるが、微生物でリグニンを
分解することができればケミカルパルプおよびセミケミ
カルパルプに近いパルプが得られることになる。

しかしながら、これまで高リグニン分解活性を有し、か
つ繊維分解活性の低い微生物が探索されていなかったた
め、「リグニンを充分除いた化学（ケミカル）パルプの
ようなパルプを得ることは望めそうもない」　（石川久
雄二紙パルプ技術タイムス、５，１〜１０　（１９８３
））のが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） このように、リグニン分解菌を用いてパルプを製造する
という従来技術は、使用菌のリグニン分解能が極めて低
いために、実用に供されていない。

しかもその分解活性が低いこともあいまって木材チップ
の脱リグニン率は数ケ月の処理で僅か数％が限度であり
、ケミカルパルプレベルのパルプを製造することは到底
不可能なものであったのである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題点を一挙に解決して、省エネル
ギー的に且つ高収率でパルプを、しかも・目的に応じた
各種のパルプを工業的に製造するためになされたもので
ある。

そのために、従来の使用菌はリグニン分解能が極めて低
かったことに鑑み、先ずリグニン分解能の高い菌、リグ
ニン分解菌の系統的探索を行った。

すなわち、本発明者らは、広く内外の森林などよりリグ
ニン分解菌の分離源を採取し、本発明者らが先に発明し
た木材腐朽性担子菌の分離方法（木粉を唯一の栄養源と
して含有する寒天培地を利用する方法、特開昭６３−１
３７６７２号）を利用して、腐朽材などの試料から効率
的に木材腐朽菌を分離するとともに、同じく先に本発明
者らが発明したリグニン分解菌のみを高精度で且つ効率
的に検定する方法（特願昭６２−２］、０３１３号、特
願昭６２−２１０３１４号）を併せ利用して、上記によ
り分離した木材腐朽菌の中からリグニン分解菌のみを効
率よくスクリーニングした。これらの新規検定法を採用
し且つこれらを組合わせたことにより、膨大な数の分離
源についてごく短時間に効率よく検索を行うことが可能
となったのである。

そしてその結果、遂に、膨大な分離源の中から、リグニ
ン分解活性は極めて高いが繊維分解活性は低い新規リグ
ニン分解菌、つまり目的とするリグニン分解菌を新規に
分離することに成功した。このようにして新規に分離さ
れたこれら新規リグニン分解菌は、ＮＫ−１１４８株及
びＮＫ−７２９Ｗ株と命名され、それぞれ微工研菌寄第
９３８４号及び同９３８５号として微工研に寄託されて
いる。

このようにしてリグニン分解菌、つまり目的とする微生
物の検索には成功したけれども、前記本発明の目的を達
成するために更に研究を継続した結果、リグニン分解菌
を作用させる対象、及び。

リグニン分解菌によるリグニン分解率、の２つのファク
ターについても検討する必要があることを認めた。

そこで、新規に着目するに至った上記２つのファクター
について、更に鋭意検討を進めた結果、原料木材チップ
を前処理して単繊維化を図ること、さらには現在工業的
に生産されているケミカルパルプレベルのパルプを製造
するさいには微生物によるリグニン分解率が７５％以上
、セミケミカルパルプレベルの場合には３５〜７５％、
メカニカルパルプレベルの場合には２〜３５％であるこ
とが必須である点を確認し、本発明を完成するに至った
のである。

すなわち本発明は、従来のように木材チップ等の木材資
源をそのまま使用するのではなくこれを単繊維化したも
のを原料とし、新規に分離したリグニン分解菌を用い、
そのうえ更に微生物によるリグニン分解率を特定する、
という新規な構成を新たにそれぞれ案出採用しただけで
なくこれらの構成を有機的に結合した点にも特徴を有す
る新しいパルプ製造法に関するものである。

本発明においては木材が単繊維化されているため、リグ
ニン分解微生物、その培養物、及び／又はその処理物が
木材組織中へ浸入しやすくなり、木材チップを用いる場
合に比べ、リグニン分解に要す期間が大幅に短縮される
ことから、従来技術の有すリグニン分解に長期間を要す
るという問題点を解決できるのである。

しかも、本発明においてはリグニン分解力に優れ、しか
も選択的に分解しうる微生物を用いることから、従来技
術の有ず「化学パルプレベルのパルプを得ることか望め
そうもない」という欠点をも同時に解決できるものであ
る。

本発明においては木材チップなどの木質資源を単繊維化
するが、単繊維化に関しては現状の紙パルプ工業におい
て用いられるリファイナー等の解繊機を用い７０ＫＩＪ
Ｈ／木材（１）程度の消費動力で単繊維化すればよい。

なお、解繊機の種類および処理条件等によって単繊維化
に要す消費動力は変動するが、繊維の切断を生しない単
繊維化を行ない、そのさいの？ｌ’ｆ費動力伝動力最小
限にとどめるのが望ましい。

本発明でリグニン分解力に優れかつ選択的に分解する微
生物としてはＮＫ−１，１４８株が例示される。

Ｎ　Ｋ　−１，］、　４８株は、先に発明した方法（特
開昭６３１３７　ｆｉ　７２号）などにより、効率的か
つ選択的にリグニンを分解しつる微生物を探索した結果
得られた強力なリグニン分解菌である。

ＮＫ−１１４８株は次のような菌学的諸性質を有するも
のである。

（］）培地における生育状態 注−１培地ｐ　Ｉ（：　５　、０　（オー１〜りＩノー
ブ殺菌前）注−２培養条件：２８°ＣＸ７日間 注−３生育状態 微弱：＋ 中等：＋＋ 旺盛：＋＋＋ （２）生理的、生態的性質 ■生育のｐＨ範囲（ハレイショ・ブドウ糖寒天培地、２
８℃、４日間培養） ｐｎａ〜９付近で生育し、ｐ１１２および１０では生育
しない。最適ｐ＋＋は４〜６付近である。

■生育の温度範囲（ハレイショ・ブドウ糖寒天培地、ｐ
１１５．４日間培養） １０〜４５°Ｃ付近で生育し、５０℃では生育しない。

最適温度は２８〜３７℃付近である。

■フェノールオキシダーゼ反応（２８℃、４日間培養） 微弱または陰性を示す。

■菌叢の特徴（バレイシ玉・ブ１〜つ糖寒天培地、ｐ）
４５．２８°Ｃ１４日間培養） 白色でフェル１〜状である。

ＮＫ−１１４８株はリグニン分解菌として従来より特に
知られているコリオラス属菌及びファネロケーテ属菌よ
りもすぐれているのみてなくその選択性についても格段
のものが認められ、本菌株を新菌株として認定してＮＫ
−１１４８株と命名し、工業技術院微生物工業技術研究
所にＦＥＲＭ　Ｐ−９３８４として寄託されている。

リグニンの分解は単繊維化された木材を含有する培地に
リグニン分解微生物又はリグニン分解微生物の培養液又
はその処理物を添加し、温度２０〜３５℃付近で所定期
間処理すればよい。ケミカルパルプレベルのパルプを得
ようとする場合には脱すクニン率７５％以上、セミケミ
カルレベルのパルプを得ようとする場合には脱リグニン
＄３５％以」−７５％未満となるよう所定期間処理すれ
ばよい。なお、メカニカルパルプレベルのパルプを得よ
うとする場合には２％以上３５％未満の脱リグニン率で
よい。

リグニン分解菌の培養物とは、リグニン分解菌を培養し
て得た菌体及び培養液の混合物を広く指すが、本発明に
おいては、菌体培養物から分離した菌体、その残渣、及
び固体物をすべて除去した後の培養液も利用することが
できる。またその処理物とは、」二記したものを濃縮、
濃化、乾燥、又は希釈したものをすへて指すものである
。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１ ダブルデイスクリフアイナ−を用いて単繊維化（７０Ｋ
ＷＨ／木材（ｔ））　したブナ材１００ｇおよび単繊維
化を行なう前のブナチップ１００ｇに各々水２５０ｍｆ
ｌを加え、１２０℃で１５分間加熱殺菌した後、ＮＫ−
１１４８株（微工研菌寄第９３８４号）を接種し、２８
℃で１〜１２週間培養した。

培養前後のブナ木材およびチップについてクラーソンリ
グニン（ＪＩＳ　Ｐ４Ｏ１０−１９６１）を定量し、ク
ラーソンリグニンの減少率を測定した。

その結果を表１に示す。

表１．木材形状とリグニン減少率 上記表１の結果から、木材チップを単繊維化することに
よって脱リグニンが著しく向上することがわかる。

実施例２ ダブルディスクリファイナ−を用いて処理（７０ＫＷＨ
／木材（ｔ））　したブナ木材１００ｇに水２５０ｍｆ
ｌを加え、１２０℃で１５分間加熱殺菌した後、ＮＫ−
１１４８株（微工研菌寄第９３８４号）を接種し、２８
℃で１〜８週間培養した。

ＮＫ−１１４８株での培養前後の木材について実施例１
と同様にクラーソンリグニンを定量し、クラーソンリグ
ニンの減少率を測定した。また、木材を１０５℃で乾燥
した後の重量も測定し木材収率を求めた。

なお、対照として、ブナチップ１００ｇを用い収率８５
％程度のケミグランドパルプ（ＣＧＰ　；　Ｎａ０ＩＩ
添加量４％、液比：５．処理温度：室温、処理時間＝２
０時間）、収率７５％程度のセミケミカルパルプ（ｓｃ
ｐ　；　Ｎａ２５ｏ３添加量＝８％、　Ｎａ２ＧＯ，添
加量：３％。

液比：６，１２０℃で９０分間保持後、６０分間で１６
５℃に昇温、保持時間＝１２０分間）および収率５０％
程度のケミカルパルプ（ＣＰ　；　ＮａＯＨ添加量＝１
５％、硫化度２５％、液比：５．最適温度＝１７０℃、
昇温時間：９０分間、保持時間：１２０分）を調製し、
クラーソンリグニン減少率および木材（パルプ）収率を
測定した。

その結果を表２に示す。

ＮＫ−１，１４８株で処理した木材は薬品処理木材に比
へ、同一木材収率において脱リグニンが進んでいる４、
このため、ｊ＼ＩＫ−１１，４８株で２週間処理した木
材から調製したパルプの強度はＣＧＰよりも優れており
、同様に４週間処理水月から調製したパルプの強度もＳ
ＣＰより優れていた。また、８週間処理水月から調製し
たパルプの強度はＣＰと同レベルであった。

これらのことは微生物処理パルプは従来パルプと同一・
収率レベルで比較すると強度が高くなり、同−説すクニ
ン度で比較すると、ケミカルパルプレベルではケース４
から明らかな様に収率が２割程度向上し、セミケミカル
パルプレベルてもケース２及びケース３から明らかなよ
うに収率が向上し、更にメカニカルパルプレベルではケ
ース１のようにリクニン分解能が高いにも拘らず収率か
向上しており、総じてパルプ収率が高くなることを示し
ており、微生物パルプ化の優位性を示すものである。

（発明の効果） 本発明によれば、新規なリクニン分解菌を用い、更にそ
の他の処理条件を特定することにより、きわめて省エネ
ルギー的に且つ高収率でパルプを製造できるだけでなく
、１」的とする各種用途のパルプも自由に製ｊ告できる
という上動が奏されるのである。

しかも本発明によれば、リクニン含量を低下せしめるこ
とができるので、ケミカルパルプ及びセミケミカルパル
プに近い良質のパルプを得ることもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料木材チップを予じめ単繊維化した後、リグニン分解
   活性は高いけれども繊維分解活性は低い微生物、その培
   養物及び／又はその処理物を用いてこれを処理する際、
   リグニンの分解率が、（Ａ）ケミカルパルプ相当を対象
   とするパルプの製造では７５％以上、 （Ｂ）セミケミカルパルプ相当を対象とするパルプの製
   造では３５％以上７５％未満、 または （Ｃ）メカニカルパルプ相当を対象とするパルプの製造
   では２％以上３５％未満、 となるようにリグニンを分解することを特徴とするリグ
   ニン分解力を有する微生物を用いて木材よりパルプを製
   造する方法。