JPH03269188A - アルカリパルプの漂白方法 - 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］ 本発明は紙の原料であるアルカリパルプの白色度を向上
させるための漂白方法に関するものである。

さらに詳しくは、本発明は白色腐朽菌をアルカリパルプ
に作用させ、白色腐朽菌のリグニン分解能を利用して漂
白するいわゆるバイオロジカルブノーチングに関するも
のである。

［従来の技術］ 紙の原料であるクラフトパルプ、ソーダパルプ等のアル
カリパルプは木材チップをアルカリ性薬液で処理して不
要成分であるリグニンを流出させ除去することにより得
られる。

しかし、この段階のアルカリパルプ中にはリグニンの一
部がアルカリ縮合反応により変性した形で残存し、パル
プ着色の原因となっている６そのため、紙に加工する前
に漂白により着色成分を除去し、白色度を向上させる工
程が必要となる。

アルカリパルプの漂白工程は、現在、塩素系薬品による
処理とアルカリ薬品による処理とを組み合わせた連続漂
白方法が主流であるが、その他パルプの漂白法としては
、０２．Ｈ２０□　、０３　等の酸素化合物からなる非
塩素系薬品を用いた方法が実施、あるいは研究されてい
る。

塩素系薬品を用いる漂白方法についでは、環境保護の面
から、塩素量を減少させるか、あるいは全（使用しない
ような無公害漂白法の開発が望まれており、その一方法
として微生物や酵素を利用した漂白方法が検討されてい
る。

この方法は、微生物の能力を利用してパルプ中の着色成
分の原因となっているリグニンを分解除去、あるいは変
質させたリグニンを繊維中に保持している結合を切断す
ることでリグニンを溶出させ除去しようとするものであ
る。自然界では木材中の高分子リグニンは難分解性であ
り１分解できる微生物としては担子菌の中でも白色腐朽
菌と称される一群の微生物が知られているにすぎない。

従って、主にこの白色腐朽菌を用いてリグニン分解の研
究が行われているが、リグニンの化学構造が複雑である
ことなどから生分解機構の解明には至っていないのが現
状である。しかし、この白色腐朽菌のリグニン分解能力
を紙パルプ産業に応用しようとする試みは、１９７０年
代頃から続けられている。

微生物を用いたアルカリパルプの漂白については、先駆
的な研究として、Ｔ、　Ｋ、　Ｋｉｒｋらが数種類の白
色腐朽菌をパルプ濃度　１．５％の針葉樹クラフトパル
プ（以下、ＮＫＰ　　という）懸濁液（この場合絶乾パ
ルプ重量に対し、３３％のグルコース等の栄養源を添加
）で培養した報告がある（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ。

Ｌｅｔｔ、、Ｉ、Ｐ、３４７　　ｆｌ、９７９１）　、
これによると７日間の静置培養でカッパー価２８のパル
プが、ファネロケーテ・クリソスポリウム（Ｐｈａｎｅ
ｒｏｃｈａｅｔｅ　ｃｈｒｙｓ。

ｓｐｏｒｉｕｍ　　）を用いた場合にはカッパー価が１
１に、カワラタケ（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ　ｖｅｒｓｉｃｏ
ｌｏｒ　）ではカッパー価が１６に、エビウラタケ（Ｇ
ｌｏｅｏｐｏｒｕｓ　ｄｉｃｈｒｏｕｓｌではカッパー
価が２１に、シイタケ（Ｌｅｎｔｉｎｕｓ　ｅｄ。

ｄｅｓ　　）ではカッパー価が２４にそれぞれ減少して
いる。

Ａ、Ｖ、Ｔｒａｎらは、パルプ濃度　１．４％の広葉樹
クラフトパルプ（以下ＬＫＰという）懸濁液（この場合
絶乾パルプ重量に対し３３％のグルコース等の栄養源を
添加）に、ファネロケーテ・クリソスポリウム（Ｐｈａ
ｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ　ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ）
を作用させて静置培養し、ＩＯ日日間リグニン（タラソ
ンリグニン）が約３３％減少することを報告している（
Ａｐｐｌ。

Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ、　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ、　２５
　Ｐ、４８４　ｆ１９８７）　）Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃ
ｋ　　らは、パルプ濃度２％のＬＫＰ懸濁液（この場合
、絶乾パルプ重量に対し４０％のグルコース等の栄養源
を添加）にカワラタケ（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ　ｖｅｒｓｉ
ｃｏｌｏｒ　　）を接種し、振盪培養を行い、５日間で
白色度が３６２から５４，５に向上し、カッパ価が１２
．０から８．５　　に減少することを報告している　（
Ａｐｐｌ−Ｅｎｖｉｒｏｎ、　　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ、
、　　５５．、　　Ｐ、１１４７（１９８９１１゜ 又、Ｐａ１ｃｅ　　らは、４！容の容器にパルプ濃度１
５％１．、、　Ｋ　Ｐ懸濁液（この場合、絶乾パルプ重
量に対し約ｌＯ％のグルコース等の栄養源が植菌時に添
加されている）を２！とり２β／ｗｉｎの空気を培地中
に吹き込むと同時に振盪しながら、９種類の白色腐朽菌
をそれぞれ５日間培養し、最も効果のあった結果として
、カワラタケ（Ｃｏｒｉｏｌｕｓ　ｖｅｒｓｉｃｏｌｏ
ｒｌを用いた場合、白色度が３３．５から４８．０に向
上したことを報告している（Ｔａｐｐｉ　Ｊ、、７２．
５．　Ｐ、２１７．ｆ１９８９１１゜さらにＰａ１ｃｅ
　　らは米国特許４８３０７０８　号に２パルプ濃度５
０％以下のＬＫＰにカワラタケ（Ｃｏｒｉｏｌｕｓｖｅ
ｒｓｉｃｏｌｏｒ　　）を作用させ、パルプの漂白を行
うことを開示している。しかしながら、具体的には、パ
ルプ濃度が１．５　　％のパルプスラリーに栄養源を加
え、これにカワラタケを作用させ、パルブスラＪ−に空
気を吹き込みながら振盪培養して漂白を行う方法につい
てのみ開示されており、パルプ濃度が　１．５％以外の
場合については何ら開示されていない。さらに、本特許
の方法では、ＮＫＰの漂白には不適当であることが示さ
れている。

以上例示した如く、従来の白色腐朽菌を用いるパルプの
漂白方法は、いずれも濃度の低いパルプを用いた液体培
養の形態を採っており、そのため工業的に大量のパルプ
を処理しようとする場合。

大規模の設備が必要となるという欠点を有している。さ
らにこれを通気撹拌あるいは振盪培養する場合には、そ
れだけ設備コストの増加につながるものである。

また、前述の方法はいずれも、微生物の増殖を促すため
に絶乾パルプ重量当り１０〜４０％の栄養源を加える必
要があり、それだけ製造コストが高くなり、さらに雑菌
に汚染され易くなるという欠点を有している。

したがって、白色腐朽菌を用いるアルカリパルプの漂白
方法については、いかに小規模な設備で大量のパルプを
処理し、添加する栄養源を少なくして製造コストを低く
するかが課題であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前述の従来の白色腐朽菌を用いたアルカリパ
ルプの漂白方法の有する欠点を解消し、小規模の設備で
大量のアルカリパルプを効率良く漂白する方法を提供す
ることを目的とするものである。

さらに本発明のもう一つの目的は、広葉樹材および針葉
樹材のいずれのアルカリパルプであっても良好な漂白が
行われ、かつ、栄養源の添加量の少ない、製造コストの
安価な漂白方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記の課題を解決するために、白色腐朽
菌を用いたアルカリパルプの漂白方法について鋭意研究
を行った結果、パルプに含まれる水分量を減少した高濃
度のアルカリパルプを用いて、これに白色腐朽菌を接種
して培養するいわゆる固体培養を行うと、征来考えられ
ているような白色腐朽菌の生育の良否とは無関係にパル
プの漂白が起り、特にパルプ濃度が２０〜５０％の場合
において極めて良好な漂白が起ることを見出し１本発明
を完成した。

すなわち、本発明のアルカリパルプの漂白方法は、パル
プ濃度１５〜６０％のアルカリパルプに白色腐朽菌を接
種したのち固体培養することを特徴とするものである。

本発明に使用されるアルカリパルプとしでは、広葉樹材
、針葉樹材、あるいは両者の混合物等をアルカリ性薬液
で処理して製造されるパルプであればいずれも用いるこ
とができる。そのようなパルプとしては、クラフトパル
プ、ソーダパルプ、コールドソーダパルプ、アルカリ性
セミケミカルパルプ、アルカリサルファイドパルプ等が
例示される。

アルカリパルプの形状は、白色腐朽菌が生育し漂白され
やすい形状のものであればいずれでもよく、特に限定さ
れるものではないが、白色腐朽菌の菌糸が蔓延しやすい
ように通気性のある形状にすることが望ましい。

本発明におけるアルカリパルプの濃度は１５〜６０％で
あることが好ましく、より好ましくは２０〜５０％であ
り、パルプ濃度をこの範囲にすることにより、パルプ繊
維間の通気性が良好となり、かつ白色腐朽菌の生育も良
好となるため、空気の吹込みや撹拌を行うことなく、良
好なアルカリパルプの漂白が行われる。アルカリパルプ
の濃度が１５％未満の場合には、白色腐朽菌の生育は認
められるが、パルプの漂白が行われなくなる。また、ア
ルカリパルプの濃度が６０％を越えると、白色腐朽菌の
生育が悪くなり、またパルプの漂白も十分には行われな
くなる。

本発明において用いられる白色腐朽菌は、リグニンを分
解する能力を有するものであればよく、特に限定される
ものではないが、例えば、アラゲカワラタケ（Ｃｏｒｉ
ｏｌｕｓ　ｈｉｒｓｕｔｕｓ　）　、カイガラタケ（Ｌ
ｅｎｚｉｔｅｓ　ｂｅｔｕｌｉｎａ　）　、マスフケ（
Ｌａｅｔｉｐｏｒｕｓｓｕｌｐｈｕｒｅｕｓ）　、　ヒ
ラタケ（Ｐｌｅｕｒｏｔｕｓ　ｏｓｔｒｅａｔｕＳ）、
ファネロケーテクリソスポリウム（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈ
ａｅｔｅ　ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ　）　、ニジサ
ルノコシカケ（Ｃｒｙｐｊｏｄｅｒｍａ　ｙａｍａｎｏ
ｉ　　）　、キンイロアナタケ（１’。

ｒｉａ　５ｕｂａｃｉｄａ）等を挙げることができる。

本発明においては、アルカリパルプに栄養源を加えなく
ても充分漂白効果が得られるが、炭素源あるいは窒素源
等の栄養源を添加すると、漂白に要する時間を短縮でき
る場合がある。この場合、炭素源及び窒素源は用いる白
色腐朽菌が利用できるものであればいずれでもよく、特
に限定されるものではない。

炭素源としてはグルコース、シュークロース、ラクトー
ス、糖蜜等が例示される。

また、窒素源としではペプトン、モルトエキストラクト
、イーストエキストラクト、肉エキス、カゼイン加水分
解物、大豆粉、尿素、アンモニア塩、硝酸塩等を挙げる
ことができる。

添加する栄養源の濃度（対絶乾パルプ重量）は、炭素源
の場合は１０％未満であり、より好ましくは３％以下で
ある。また窒素源の場合は３％未満であり、より好まし
くは１％以下である。炭素源及び窒素源の添加濃度がそ
れぞれ１０％及び３％以上になると、白色腐朽菌の生育
は良好となるが、アルカリパルプの漂白効果は逆に低下
する。

培養開始時のアルカリパルプのｐＨ及び培養温度は培養
条件により異なるため、パルプで白色腐朽菌が生育し、
漂白しつるような条件であればよく、特に限定されるも
のではないが、通常ｐＨは４〜７の範囲であり、培養温
度は１５〜５０℃の範囲である。

また、白色腐朽菌接種時のアルカリパルプのｐＩ］が高
く、菌の生育に適したｐＨの範囲から外れていても、菌
の生育が認められ、パルプが漂白されるような場合は特
にｐＨを調整しなくてもよい。

さらに培養期間は、条件や目的とする白色度によって異
なるが、通常３日〜２ケ月程度である。

本発明に８１づるアルカリパルプへの白色腐朽菌の接種
は、従来より行われている方法を用いることができる。

例えば、寒天培地で生育させた菌叢断片や胞子、あるい
は液体培養で得られた菌体や菌体懸濁液を接種すること
ができる。また接種するときの菌体量は、菌がアルカリ
パルプで生育し、漂白しつる量であれば特に限定される
ものではないが、接種する時の菌体量が多くなるに従っ
て、漂白も速くなる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。

尚、各実施例および比較例において、パルプ白色度の測
定および白色腐朽菌の生育状態の評価は次の如く行った
。

パルプ白色度：培養を終ったパルプをそのまま用いて手
抄シートを作成し、これを用いて６０φ積分球装置（日
立製作所製、２１０−２１．０１形）付自記分光光度計
（日立製作所製、３３０　　形）により４５７　　ｎｍ
の反射率を測定し、白色度とした。

白色腐朽菌の生育状態：目視評価を行い菌の生育が認め
られるものを＋、生育が認められないもの−で表示した
。十の数が多いほど菌の生育状態が良好であることを示
す。

実施例１〜２、比較例］ パルプ濃度３０％の広葉樹クラフトパルプを１ｃｍ四方
の網目のスクリーンにかけてフレーク状にしたのち、こ
のパルプ１０重量部に対して第１表に示す組成の栄養培
地を１重量部添加したもの（条件Ａとする）、またパル
プ１０重量部に対して第１表に示した組成の栄養培地の
１０倍希釈液を１重量部添加したもの（条件Ｂとする）
、さらにパルプ１０重量部に対して水のみを１重量部添
加したもの（条件Ｃとする）の３種類のクラフトパルプ
を調製した。この時のパルプ濃度は約２７％となる。

第　　１　　表 Ｇｌｕｃｏｓｅ Ｐｅｐｔｏｎｅ Ｋｒ（２ＰＯ。

Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏ４・７　Ｈ２０ 塩酸チアミン ｐＦ（はリン酸で５に調整 次いでＡ、Ｂ、Ｃの条件で調製した各クラフトパルプを
それぞれ　５００ｍ　］容の三角フラスコに１００ｇと
り、ステリブラグで栓をし、１２０　　℃で１５分間蒸
気殺菌した。殺菌後、各クラフトパルプに予め、第１表
に示す栄養培地の１０倍希釈培地を３００　ｇ　／　Ｋ
１ １００ｇ／氾 １５ｇ／Ｉ２ ５ｇ／２ ２０ｍｇ／ｆｆ １００ｍ　ｌ用いて２８℃で】週間液体振尉培養したの
ち、無菌的操作により集菌、洗浄して作成したヒラタケ
（ＩＦＯ６５１５１の菌体懸濁液のうちの１７１Ｏの量
を加え、クラフトパルプに可能な限り均一に混合し、２
８℃にて固体培養を行った。一定時間培養を行ったのち
、得られたクラフトパルプの白色度を測定した。さらに
パルプのｐＨも経時的に測定した。結果を第２表に示す
。

第２表より明らかな如く、条件Ｂで培養したものは、白
色度の立ち上がりが早く、３日日で漂白が認められ、６
日間で１９ポイント以上の白色度の向上が認められた。

又、条件Ｃの如く、栄養源を加えなくてもアルカリパル
プが漂白され、９日間で白色度が２０ポイント以上向上
し、３０日日目は栄養を添加した条件Ｂより高い白色度
が得られた。

又、条件への如く、栄養源を多く加えた場合には、白色
腐朽菌の生育は良好であったが、条件Ｂおよび条件Ｃに
比して白色度の上昇は少なく、９日間の培養で白色度の
上昇は８ポイントであった。

ｐＨについては、特にＢ、Ｃの条件では初期ｐＨが８と
いう高いｐＨにもかかわらず、培養が進むにつれてｐＨ
が低下し、菌の至適生育ｐＨであるｐＨ５に収束した。

従って菌の生育の妨げにならない限りｐＨの調整を省く
ことができる。

実施例３〜９、比較例２〜４ 乾燥した広葉樹クラフトパルプを１ｃｍ四方の網目のス
クリーンにかけて、フレーク状にしたものに、第１表に
示す栄養培地の１０倍希釈液を絶乾パルプ１．　ｇ当り
０．３３ｍ１添加し、さらに水を加えてパルプ濃度がそ
れぞれ５．１０．１５．２０．２５．３０゜４０．５０
．６０．７０％のクラフトパルプを調製した。

次いで各濃度のクラフトパルプをそれぞれ５００ｍ１容
三角フラスコに１００ｇとり、実施例１の場合と同様に
して殺菌を行った。殺菌後、各クラフトパルプに、予め
ポテトデキストロース寒天培地を用いて２８℃で１週間
培養したヒラタケの菌叢断片を１白金耳接種し、２８℃
でＩＯ日間固体培養した。

培養後、各濃度のクラフトパルプの白色度を測定し、さ
らに白色腐朽菌の生育状態を観察した。結果を第３表に
示す。

第３表から明らかなように、パルプ濃度が１５〜６０％
の場合（実施例３〜９）に良好な白色度の上昇が認めら
れ、パルプ濃度が２０〜５０％の場合に特に良好であっ
た。これに対して、パルプ濃度が１５％未満の場合（比
較例２．３）ｉ３よびパルプ濃度が６０％を越える場合
（比較例４）では、白色度の上昇はわずかであるか、あ
るいは全く認められなかった。また菌の生育状態はパル
プ濃度が１０〜５０％の場合に良好であった。

実施例１Ｏ パルプ濃度３０％の広葉樹クラフトパルプおよび針葉樹
クラフトパルプを１ｃｍ四方の網目のスクリーンにかけ
それぞれフレーク状にした後、それぞれのクラフトパル
プに１０重量部に対して第１表に示す栄養培地の１０倍
希釈液を１重量部添加した。

次いで、各クラフトパルプをそれぞれ　５００ｍ　ｌ容
の三角フラスコに　１００ｇとり、実施例１の場合と同
様にして殺菌を行った。殺菌後、各クラフトパルプに、
予めポテトデキストロース寒天培地で培養した、第４表
に示す各種白色腐朽菌の菌叢断片をｌ白金耳接種し、２
８℃で、広葉樹クラフトパルプはＩＯ日日間また針葉樹
クラフトパルプは２０日間固体培養した。培養終了後、
各パルプの白色度を測定し、さらに菌の生育状態を観察
した。結果を第４表に示す。

第４表より明らかな如く、用いた白色腐朽菌はいずれも
クラフトパルプの漂白に有効であることを示しており、
広葉樹クラフトパルプ、針葉樹クラフトパルプのいずれ
においても漂白効果が認められた。

［発明の効果］ 本発明の高濃度パルプを用いた固体培養による漂白方法
は、従来社われていた低濃度パルプを用いた液体培養に
よる漂白方法に比して、パルプの漂白効率が良く、膜幅
面、コスト面でも有利であるため、バイオロジカルブリ
ーチング法として優れた方法である。

特許ｌｒＡ、友玉手策艮棟托会ネＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルプ濃度１５〜６０％のアルカリパルプに白色腐朽菌
   を接種したのち固体培養することを特徴とするアルカリ
   パルプの漂白方法。