(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙用パルプの製造工程において、スクリーン洗浄部分とストレージタンク部分からなる置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分で洗浄されたパルプを次工程に移送し、パルプに酵素及びｐＨ調整剤を混合した後、置換型洗浄機のストレージタンク部分に移送し、該タンク部分内で酵素反応処理を行うことを特徴とする製紙用パルプの酵素処理方法。
【請求項２】
製紙用パルプを酵素反応処理する工程から得られるパルプを、酸素漂白段、過酸化水素漂白段、過酸化物漂白段、オゾン漂白段、ハイポ漂白段、塩素漂白段、アルカリ抽出段、二酸化塩素漂白段及び酵素漂白段からなる群から選ばれる１つ以上の漂白段からなる漂白工程に付して漂白処理することを特徴とする請求項１記載の製紙用パルプの酵素処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙用パルプの酵素処理方法に関し、更に詳しくは、紙パルプ製造工程中で酵素を使用する場合に、パルプに酵素及びｐＨ調整剤を混合してパルプと酵素を反応させるパルプの酵素処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リグノセルロース材料から得られる製紙用パルプの製造工程中では、パルプの漂白、叩解動力の削減、ベッセルピック対策、ピッチトラブル対策等、種々の目的に応じてセルラーゼ、リパーゼ等による酵素処理が施されている。セルラーゼは、古紙の脱墨（特開平２−８０６８３号公報）、ベッセルピック対策、パルプ叩解動力の削減（特開昭６０−１２６３９５号公報）等、パルプの改質に有効であることが知られている。また、リパーゼはピッチトラブル対策（特開平２−１６０９９７号公報）に有効であることが知られている。
【０００３】
また、リグニン分解酵素もパルプの漂白に使用可能であることが知られている。パルプの漂白工程中においてキシラナーゼやリグニン分解酵素により処理を行うことは、漂白薬品のコスト低減のみならず、塩素を使用した漂白処理中に副生する難生分解性の有機塩素化合物の生成量を低減できる効果があり、自然環境下に長期間残留するこれらの化合物の蓄積を防止する上でも利点がある。
【０００４】
セルラーゼ、キシラナーゼ、リグニン分解酵素等の酵素で製紙用パルプを処理する場合、パルプと酵素を十分に撹拌して均一に混合した上で、それぞれの酵素に適した温度、ｐＨ、反応時間等の諸条件を管理、最適化し、酵素とパルプを反応させることによって酵素の効果を効率良く発揮させることが必要である。
【０００５】
従来の技術では、パルプを酵素処理する場合、酵素とパルプを一定期間保持するためのタンクが必要であった。そのため、新たにパルプの酵素処理工程を実施するためには、酵素処理タンクの新設を行うか、パルプ製造工程中に既設されているタンクを適宜改造して酵素処理タンクとして流用することが必要であった。
【０００６】
パルプ製造工程には、各工程間にチェストタンクが設置されている場合があり、パルプを酵素処理する際にこれらの既存タンクで酵素とパルプを反応させ、保持するストレージタンクとして流用することができるが、その場合は以下の点を考慮しなければならない。
【０００７】
１点目は、温度、ｐＨなど既設ストレージタンクにおける本来のパルプ保持条件が実施しようとする酵素処理条件と異なる場合、ｐＨ調整剤や温調のための冷水あるいは温水を添加しなければならないことである。更に、化学パルプ製造工程は、蒸解、酸素漂白段、塩素漂白段、過酸化水素漂白段、過酸化物漂白段、オゾン漂白段、ハイポ漂白段、アルカリ抽出段、二酸化塩素漂白段、酵素漂白段などの工程が連続しているため、酵素処理工程の条件を次工程処理条件に合わせる必要がある。従って、前後の処理工程の条件とその中に組み込む酵素処理条件が調整できうる範囲内でなければならない。
【０００８】
２点目は、酵素反応に阻害的な化学物質や、酵素タンパクを変性させ酵素活性を失活させるような物質が含まれていてはならないことである。例えば蒸解直後の硫黄化合物、例えば硫化水素、メルカプタン、ジメチルサルファイドなどを含むパルプ、また塩素、二酸化塩素、ハイポクロライト、過酸化水素などで漂白した直後の工程のパルプなど、酵素の反応性に影響する物質を含む場合は、酵素処理前に十分な洗浄を行う必要がある。
【０００９】
３点目は、必要なタンク容量である。前述したように酵素処理のためには滞留時間保持のため相当量のタンク容量が必要である。例えば、日産１０００トンのパルプ製造工場でパルプの酵素処理を行うためには保持時間が２時間必要であり、その時のパルプ濃度が１０％、タンクのストレージレベルが８０％である場合、約１０００ｍ3 のパルプ酵素処理タンクが必要となる。
【００１０】
パルプ製造工程での洗浄は、パルプと共存する可溶性物質をできるだけ効率よく除去、回収することを目的とする。洗浄方法としては置換型洗浄と希釈脱水型洗浄がある。置換型洗浄機としてはデフューザー、プレッシャーデフューザー、ドラムディスプレーサーウオッシャーなどが有り、希釈脱水型としてはプレス型洗浄機がある。それらの中間的位置付けの洗浄機としてドラムウオッシャー、置換洗浄型プレスがある。典型的な置換型洗浄機としてディフューザーがあるが、バッチ釜に対して使用するもので洗浄もバッチ式で行われるため、近年新設されることはほとんどない。
【００１１】
これに対する連続式の洗浄機としてドラム型真空洗浄機がある。この洗浄機は、希釈脱水と置換の両方式によって洗浄を行うものである。実際は並列に３〜４基設置され、希釈−抽出−置換を繰り返して洗浄が進められる。タイプとしては真空バルブ付きフィルターとバルブレスフィルターがある。ドラム型真空洗浄機がドラム表面のパルプシートの下側に真空を発生させて液の抽出を行うのに対し、シートの上側を加圧状態として液の抽出を行うドラム型加圧洗浄機がある。ディフュージョンウオッシャーは希釈を行わずに置換洗浄のみを行う洗浄機であり、蒸解釜出口と同じ約１０％の中濃度で洗浄することができる。ドラム洗浄機で必要な種付けやシートの脱落などもないため操業性も良い。プラントの大型化にも対応できるとともに１０〜１５％の濃度で原料を移送できるという、近年発展してきた酸素晒など中濃度操業に対応できる洗浄機であり、ＫＰ新設備の洗浄機として多く採用されるようになってきた。この洗浄機では、原料が下部から入ってコーン部を上昇する間にディフューザー全体に均等に分散され、上部スクリーン部分（ユニット）の同心円に均等な間隔で置かれたスクリーン間を移動していき、一方洗浄液はスクリーンリング間に位置しスクレーパー装置の一部として回転する洗浄ノズルから流下し、スクリーン部分（ユニット）表面のスクリーン液が抽出され、置換洗浄が行われる。
【００１２】
洗浄を終わった原料は、頂部スクレーパーでかき落とされて下部のストレージタンク部分（ユニット）に落下する。ストレージタンク部分（ユニット）は数千ｍ3 の容量に対応でき、レベルコントロールにより数時間のリテンションが可能となるとともに原料の払い出し量が調節できる。従って、ストレージタンク部分（ユニット）において酵素反応を行うために十分なリテンションをとることができる。最近の連続蒸解釜洗浄フロー例としては、浸透タワー−連続蒸解釜−プレッシャーディフューザー−ディフュージョンウオッシャー−スクリーン−ドラムウオッシャー−酸素晒−ディフュージョンウオッシャー−置換洗浄型プレスがある。詳しいパルプの洗浄方法については、紙パルプ技術協会編集発行の「パルプ処理および漂白（増追補版昭和６１年１月１日、平成元年７月２５日第２刷、第382頁、及び補1〜２６）」、「紙パルプ製造技術シリーズクラフトパルプ1996年4月25日、第１４２〜１４５頁」」に説明されている。
【００１３】
ディフュージョンウオッシャーのストレージ部分（ユニット）にて酵素反応を行う場合は以下のような問題点がある。ディフュージョンウオッシャーは、スクリーン部分（ユニット）からパルプが落下してストレージタンクに移動するシステムであるため、ユニット間にパルプ移送のための配管が無い。また、ストレージタンク部分（ユニット）にはパルプを撹拌する設備は通常設置されていない。従って、該タンクにて酵素反応を行う場合は、事前に酵素をパルプと効率的に、均一に混合することを行わなければならない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、リグノセルロース材料から得られる製紙用パルプをパルプ製造工程中で酵素処理する場合に、置換型洗浄機の洗浄スクリーン部分（ユニット）を通ったパルプと酵素及びｐＨ調整剤を混合し、パルプと酵素を反応させるというパルプの酵素処理方法であって、既存設備の流用によって設備費の低減、新設備用地の節約を図る方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することができる本発明は、次のとおりのものである。
（１）製紙用パルプの製造工程において、置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分とストレージタンク部分からなる置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分で洗浄されたパルプを次工程に移送し、パルプに酵素及びｐＨ調整剤を混合した後、置換型洗浄機のストレージタンク部分に移送し、該タンク部分で酵素処理反応を行うことを特徴とする製紙用パルプの酵素処理方法。
【００１６】
（２）製紙用パルプを酵素反応処理する工程から得られる酵素処理パルプを、酸素漂白段、過酸化水素漂白段、過酸化物漂白段、オゾン漂白段、ハイポ漂白段、塩素漂白段、アルカリ抽出段、二酸化塩素漂白段及び酵素漂白段からなる群から選ばれる１つ以上の漂白段からなる漂白工程に付して漂白処理するすることを特徴とする、（１）項記載の製紙用パルプの酵素処理方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〈酵素の種類〉
本発明の方法に使用できる酵素としては、パルプを処理した場合に漂白性向上、脱リグニン、紙質向上などの効果を示すものであれば特に限定されるものではなく、セルラーゼ、セロビオヒドラーゼ、エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ、セロビオースオキシダーゼなどの他、フェノールオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ等のリグニン分解酵素、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ヘミセルラーゼなどが使用できる。
【００１８】
酵素の由来としては、セルラーゼを生産する微生物としてトリコデルマ（Trichoderma ）属、アスペルギルス（Aspergillus ）属、ペニシリウム（Penicillium ）属、アクレモニウム（Acremonium）属、イルペックス（Irpex ）属、クロストリディウム（Clostridium ）属、セルロモナス（Cellulomonas）属、シュードモナス（Pseudomona）属、アエロモナス（Aeromonas）属などを代表とする多種の微生物が挙げられ、キシラナーゼを生産する微生物としてバチルス（Bacillus）属、シュードモナス（Pseudomonas ）属、ルミノコッカス（Ruminococcus）属、ストレプトミセス（Streptomyces）属、カイニア（Chainia）属、アウレオバシジウム（Aureobasidium）属、アスペルギルス（Aspergillus）属、トリコデルマ（Trichoderma）属などの微生物、特開平８−２２４０８１号公報記載のバチルスsp.2113株、特開平２−２１００８５号公報記載のスエヒロタケなどが挙げられる。
【００１９】
フェノールオキシダーゼ、特開平７−２７４９５８号公報記載のマンガンパーオキシダーゼなどのリグニン分解酵素を生産するアラゲカワラタケや、ファネロケーテ（Phanerochaete）属、ヤケイロタケ、ヒラタケ、シイタケなどの白色腐朽菌及びその他のリグニン分解酵素生産微生物が挙げられる。
以上に例示したように、パルプに対して漂白向上、脱リグニン、紙質向上などの効果を示す酵素であれば、その由来については特に限定されるものではない。
【００２０】
〈酵素により処理するパルプ〉
製紙用パルプの酵素処理段は、目的に応じて製紙用パルプの製造工程中の好適な工程に設けるが、用途によっては漂白工程より前の工程が好ましく、例えばオゾン漂白（Ｚ）、酸素漂白（Ｏ）、過酸化水素漂白（Ｐ）、アルカリ抽出（Ｅ）、塩素漂白（Ｃ）、二酸化塩素漂白（Ｄ）、ハイポクロライト漂白（Ｈ）、過酸化物漂白などの少なくとも１つ以上の工程より前に酵素処理段を設けることが好ましい。
【００２１】
〈パルプに酵素処理を行うための洗浄機及びストレージタンクの利用〉
製紙用パルプを酵素処理するために既設のタンクを流用する場合、従来の技術の項で述べたように、（１）前後工程の反応条件と酵素反応条件、（２）酵素反応及び酵素タンパクへの影響、（３）タンク容量等について考慮することが必要である。パルプ製造工程で、比較的容量の大きいタンクとしてはディフュージョンウオッシャーのストレージ部分（ユニット）がある。ディフュージョンウオッシャーは、製紙用パルプの製造工程で蒸解工程後、及び酸素漂白後に設置されていることが多く、以下に示すような改良を行うことでこれを酵素処理タンクとして利用することができる。
【００２２】
ディフュージョンウオッシャーのスクリーン洗浄部分（ユニット）で置換洗浄されたパルプを配管によりユニット外に誘導し、そこで、ｐＨ調整剤及び酵素をパルプへ添加し、混合する。混合のためには各種ミキサーが使用できるが、例えば薬品混合用の中濃度ミキサー（例えば、クヴァナ社  ＭＣミキサー）、希釈スクリューがある。ｐＨ調整及び酵素反応が効率良く行われるように、ｐＨ調整剤及び酵素を添加する前にパルプを洗浄、希釈、脱水しても良い。洗浄機としては、ディフューザー、ドラム型サクションフィルター洗浄機、バルブレスフィルター洗浄機、ドラム型加圧洗浄機（例えば、スンズ社のプロフィードウオッシャー、インプコ社のロータリーコンパクションバッフルフィルター、アールストローム社のドラムディスプレーサーウオッシャー）、ベルトタイプ洗浄機（例えば、ブラックローソン社のケミウオッシャー、スンズ社のウルトラウオッシャー）、ディフュージョンウオッシャー、加圧型ディフュージョンウオッシャー、プレス洗浄機（カミヤ社のウオッシュプレス、スンズ社のディスプレースメントプレス）がある。
【００２３】
パルプのｐＨと酵素反応のｐＨが一致しない場合は、適当なｐＨ調整剤をパルプに添加し、酵素処理に適したｐＨに調整する。ｐＨ調整は酵素のｐＨによる失活を防ぐため、酵素処理の前に行うことが好ましい。ｐＨ調整及び酵素の添加は、均一な混合が可能であればよく、例えば、ドラム型、ベルト型ウオッシャーのパルプマットの上からシャワーで添加する方法、あるいはプレス型洗浄機処理後の希釈水に添加する方法、あるいは中濃度ミキサー処理工程中に添加する方法にて実施することができる。
【００２４】
ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、リン酸、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、水酸化カリウム、尿素、アンモニア水など各種の酸、アルカリが使用できる。また酵素によっては、酵素反応に必要な基質、補酵素あるいは酵素反応を効率よく実施するためのメディエーター、界面活性剤、キレート剤等を添加しても良い。
【００２５】
ｐＨ調整及び酵素添加が完了したパルプは、配管にてディフュージョンウオッシャーのスクリーン部分（ユニット）下に位置されるストレージタンク部分（ユニット）に移送し、酵素処理を行う。酵素処理が完了したパルプは次工程に移送されるが、次工程の条件に応じて、洗浄、希釈、脱水、及びｐＨ調整を行う。
【００２６】
製紙パルプ製造工程で酵素処理工程を新たに設置する場合、ｐＨ、温度、保持時間などの酵素とパルプの反応条件によっては、酵素処理タンクを設置しなければならない。場合によっては、数千ｍ3 の酵素処理タンクが必要であり、その場所の確保も必要である。一般的にディフュージョンウオッシャー下部に設置されるパルプストレージタンク部分（ユニット）を改造し、酵素処理タンクとして流用している例は知られていない。
【００２７】
図１に、本発明を実施するための系統図の例を示し、該図に基いて本発明の方法を説明する。
図１に示した系統図において、未晒パルプは、未晒パルプ導管（１）によって第１酸素漂白塔（２）の底部に導入され、上昇する間に酸素漂白され、頂部より排出されたパルプは、導管（３）によって第２酸素漂白塔（４）（例えば、特公平８−90631号公報記載の装置）の底部に導入され、上昇する間に酸素漂白され、頂部より排出されたパルプは導管（５）によってブロータンク（６）に送給される。ブロータンクからのパルプは導管（７）によって置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分（８）を通過することで置換洗浄され、硫黄化合物等の除去により後段の酵素とパルプの反応をより良好に行うことができる。その後、パルプは導管（９）を通してストックチェスト（１０）に送給される。
【００２８】
ストックチェストでのパルプは、導管（１１）によって第１ディスプレイスメントプレス（ＤＰ）（１２）に導入され洗浄・脱水される。ＤＰプレス後、中濃度に希釈したパルプは導管にて希釈スクリュー（１６）に移送される。希釈スクリュー（１６）に導入管（１３）、（１４）、（１５）等にてｐＨ調整剤（１３）、酵素（１４）、その他必要に応じて過酸化水素、界面活性剤、キレート剤などが導入（１５）され、混合後導管（１７）によって置換型洗浄機のストレージタンク部分（１８）に送給され、酵素反応が行われる。酵素反応後のパルプは導管（１９）によって第２ディスプレイスメントプレス（２０）に導入して洗浄・脱水する。第２ＤＰプレス後のパルプは導管２１によって次工程に送給される。
【００２９】
図２に改造前の系統図を示す。図２では、未晒パルプは、未晒パルプ導管（１’）によって第１酸素漂白塔（２’）の底部に導入され、上昇する間に酸素漂白され、頂部より排出されたパルプは導管（３’）によって第２酸素漂白塔（４’）の底部に導入され、上昇する間に酸素漂白され、頂部より排出されたパルプは導管（５’）によってブロータンク（６’）に送給される。ブロータンクからのパルプは導管（７’）によって置換型洗浄機のスクリーン型洗浄部分（８’）を通過することで置換洗浄され、オーバーフローしたパルプがストレージタンク（９’）に入る。その後パルプは導管（１０’）によりＤＰプレス（１１’）で洗浄・脱水されて導管（１２’）により次工程に移送される。
【００３０】
【実施例】
以下に具体例を挙げて説明する。特に断りのない限り％は重量％を意味し、パルプ漂白薬品添加率は対絶乾パルプ当たりの重量で示した。
【００３１】
実施例１
広葉樹クラフトパルプ製造工程中の２段の酸素漂白段後に設置されているアールストローム・マシナリー社製の大気型ディフュージョンウオッシャーのスクリーン洗浄部分（ユニット）から出たパルプを、配管によりスンズ社のディスプレースメントプレス（ＤＰプレス）に導入して洗浄・脱水した。ＤＰプレス後、３２％程度に脱水されたパルプを希釈スクリューにて１１％程度に希釈した。その工程中に、ｐＨ調整剤である濃硫酸とアラゲカワラタケ（工業技術院生命工学工業技術研究所菌寄託番号ＦＥＲＭ  Ｐ-14046）由来のマンガンパーオキシダーゼ及び過酸化水素を添加して混合した。ｐＨは３．５とした。パルプを配管にて、ディフュージョンウオッシャーの容量２０００ｍ3のストレージタンク部分（ユニット）に移送して１時間反応させた。反応後のパルプは次いで常法に従い、目標白色度をＩＳＯ８５％としてアルカリ抽出（Ｅ）、二酸化塩素漂白（Ｄ）の処理工程を経て完成パルプとした。同一白色度対比で、酵素処理した場合は、酵素処理を行わない場合に比べて二酸化塩素の使用量を３０％削減できた。
【００３２】
実施例２
広葉樹クラフトパルプの製造工程中の酸素漂白段後に既設されているアールストローム・マシナリー社製の大気型ディフュージョンウオッシャーのフィルター部分（ユニット）から出たパルプを、配管によりスンズ社のディスプレースメントプレス（ＤＰプレス）に導入して洗浄・脱水した。ＤＰプレス後のパルプを希釈スクリューにて１１％程度に希釈した。その工程中に、ｐＨ調整剤である濃硫酸とキシラナーゼ（通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所、菌寄託番号ＦＥＲＭ  ＢＰ-5264号  バチルスsp.2113株由来）を添加して混合した。ｐＨは７とし、キシラナーゼは対パルプ添加率１．５％（ｗ／ｗ）となるように添加した。パルプを配管にて、ディフュージョンウオッシャーのストレージタンクユニットに移送して６０℃、１時間保持した。引き続き、通常の製紙用パルプの製造工程に従って目標白色度をＩＳＯ８７％としてＣ段−Ｅ段−Ｄ段のシーケンスで漂白し、パルプを製造した。
同一白色度対比で、酵素処理した場合は、酵素処理を行わない場合に比べて塩素の使用量を３０％削減できた。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、製紙用パルプの製造工程において、置換型洗浄機のスクリーン型洗浄部分（ユニット）とストレージタンク（ユニット）からなる洗浄機のスクリーン部分（ユニット）を通ったパルプを、配管にて移送し、パルプと酵素及びｐＨ調整剤を混合せしめた後、配管にて同置換型洗浄機のストレージタンク部分（ユニット）に移送し、該タンク部分（ユニット）内で酵素反応させるという、本発明のパルプの酵素処理方法は、既存設備を流用し、その有効利用をはかることができる方法であり、設備費の低減、新設備用地の節約を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための系統図である。
【図２】図１の系統図への改造前の系統図である。
【符号の説明】
１：未晒パルプ導管、２：第１酸素漂白塔、３：導管、４：第２酸素漂白塔、５：導管、６：ブロータンク、７：導管、８：置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分、９：導管、１０：ストックチェスト、１１：導管、１２：第１ディスプレイスメントプレス、１３：ｐＨ調製剤導入菅、１４：酵素導入菅、１５：その他薬剤導入菅、１６：希釈スクリュー、１７：導管、１８：ストレージタンク部分、１９：導管、２０：第２ディスプレイスメントプレス、２１：導管、１’：パルプ導管、２’：第１酸素漂白塔、３’：導管、４’：第２酸素漂白塔、５’：導管、６’：ブロータンク、７’：導管、８’：置換型洗浄機のスクリーン洗浄部分、９’：ストレージタンク、１０’：導管、１１’：ディスプレイスメントプレス、１２’：導管
【図１】
0004038935.tif 000002
【図２】
0004038935.tif 000003