CN109312377B - 由使用过的吸收性物品生产糖化液的方法 - Google Patents

Abstract

提供由使用过的尿布等使用过的吸收性物品生产糖化液的简便方法。为了由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的、使用过的吸收性物品生产糖化液，将使用过的吸收性物品不分解而直接浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液。使用过的吸收性物品中的浆粕纤维通过纤维素酶而糖化、生成糖化液。所生成的糖化液通过透液性的表面材料浸出到使用过的吸收性物品之外，因此可以由仍然维持外形的使用过的吸收性物品容易地分离、回收糖化液。

Description

由使用过的吸收性物品生产糖化液的方法

技术领域

本发明涉及由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的使用过的吸收性物品生产糖化液的方法。更具体而言，本发明涉及将纸尿布等使用过的吸收性物品中含有的浆粕纤维进行糖化、得到含有葡萄糖的糖化液的方法。

背景技术

纸尿布等吸收性物品通常包含：含有浆粕纤维和高吸水性聚合物的吸收体；和包裹其的无纺布、塑料薄膜等外包体。这些吸收性物品使用后被废弃、焚烧处置，但是近年考虑到环境方面，研究将构成吸收性物品的原材料回收、再资源化。例如存在想要将使用过的吸收性物品中含有的浆粕纤维用酶进行糖化而得到含有葡萄糖的糖化液的尝试。但是，吸收性物品中含有浆粕纤维的同时含有高吸水性聚合物，而高吸水性聚合物的分离去除并非容易，利用使用过的吸收性物品作为糖化原料时存在问题。

为了解决这种问题，例如日本特开2013-202021号公报公开了一种含有纤维素的废弃物的糖化方法，其具有：将含有高吸水性聚合物的含有纤维素的废弃物浸解的工序；用至少含有纤维素酶的酶来处理含有纤维素的废弃物而得到含有葡萄糖的糖化液的工序；向糖化液添加氯化钙进行搅拌、使高吸水性聚合物盐析的工序；将所盐析的高吸水性聚合物去除的工序。根据该方法，可以便于由糖化液中去除高吸水性聚合物和其它异物(塑料薄膜、无纺布)，特别是在将如纸尿布等含有高吸水性聚合物的、使用过的吸收性物品作为原料的情况下，可以便于由糖化液中去除高吸水性聚合物，能够提高异物分离时的效率、并减少作为纤维素酶进行糖化的原料的纤维素的损失。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-202021号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，日本特开2013-202021号公报的方法是为了由含有纤维素的废弃物得到糖化液，而具有将一次性尿布等含有高吸水性聚合物的含有纤维素的废弃物浸解的工序；将纤维素进行糖化的工序；向糖液添加氯化钙使高吸水性聚合物进行盐析的工序；将所盐析的高吸水性聚合物去除的工序，为了将糖化后难以分离的高吸水性聚合物进行盐析来去除，必须添加大量的氯化钙，另外，由于含有纤维素的废弃物也浸解，因此纤维素以外的被细分化的异物(塑料薄膜、无纺布)也必须由糖化液适当回收，需要用于进行分离的设备、要求复杂条件设定的工序。

用于解决问题的方案

本发明人等发现，通过将用表面材料(表面片材)和防漏材料(背面片材)封入含有高吸水性聚合物的含有纤维素的吸收体的结构的使用过的吸收性物品，不分解而直接浸渍到将纤维素进行糖化的酶溶液，由此仅糖化液通过表面材料、源自含有高吸水性聚合物的制品的非糖化物残留于表面材料和防漏材料之间，因此能够有效地分离糖化液和除此之外的异物，从而完成了本发明。

本发明的特征在于，其为由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的使用过的吸收性物品生产糖化液的方法，该方法包括将使用过的吸收性物品浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液而生成糖化液的工序。

本发明包括以下的方式。

[1]一种由使用过的吸收性物品生产糖化液的方法，其特征在于，其为由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的使用过的吸收性物品生产糖化液的方法，该方法包括将使用过的吸收性物品浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液而生成糖化液的工序。

[2]根据[1]所述的方法，其在浸渍于糖化酶溶液的工序之前还包括利用水蒸气对于使用过的吸收性物品进行处理的工序。

[3]根据[1]或[2]所述的方法，其特征在于，糖化酶溶液的pH为3～6。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的方法，其特征在于，糖化酶溶液含有水溶性镁盐。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的方法，其特征在于，在浸渍于糖化酶溶液的工序中，将使用过的吸收性物品加压至少1次使其收缩后、停止加压使体积恢复。

[6]根据[1]～[5]中任一项所述的方法，其还包括将通过浸渍于糖化酶溶液的工序得到的生成混合物分离为糖化液和使用过的吸收性物品的残渣的工序。

[7]根据[6]所述的方法，其还包括将使用过的吸收性物品的残渣干燥的工序。

[8]根据[7]所述的方法，其特征在于，使用过的吸收性物品包含塑料薄膜，并且前述方法还包括由经过干燥的使用过的吸收性物品的残渣分离塑料薄膜的工序。

[9]根据[8]所述的方法，其还包括由分离了塑料薄膜后的使用过的吸收性物品的残渣回收使用过的吸收性物品的剩余的构成原材料的工序。

[10]根据[1]～[9]中任一项所述的方法，其特征在于，吸收性物品为选自由纸尿布、吸尿垫、褥单、生理用卫生巾和宠物垫组成的组中的至少一种。

发明的效果

本发明的方法是将使用过的吸收性物品不分解而直接浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液。使用过的吸收性物品中的浆粕纤维通过纤维素酶而糖化、生成糖化液。所生成的糖化液通过透液性的表面材料浸出到使用过的吸收性物品之外，因此可以由仍然维持外形的使用过的吸收性物品容易地分离、回收糖化液。

具体实施方式

本发明为由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的使用过的吸收性物品生产糖化液的方法。

作为吸收性物品，若具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体则没有特别限定，可例示出纸尿布、吸尿垫、褥单、生理用卫生巾、宠物垫等。这些吸收性物品通常包含透液性的表面材料、防漏材料(非透液性的背面片材)、配置于表面材料与防漏材料之间的吸收体，吸收体包含浆粕纤维和高吸水性聚合物。

作为浆粕纤维，没有特别限定，可例示出绒毛状浆粕纤维、化学浆粕纤维等。

作为透液性的表面材料，可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚酯等合成纤维的无纺布、由合成纤维和纤维素系纤维形成的无纺布、具有开孔的塑料薄膜(例如聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜)等。透液性的表面材料需要为非纤维素系。在此，非纤维素系的表面材料指的是构成表面材料的原材料的超过50质量％为非纤维素系的原材料的表面材料。即，非纤维素系的表面材料可以含有不足50质量％的纤维素系的原材料。例如由70质量％的合成纤维和30质量％的纤维素纤维形成的无纺布为非纤维素系的表面材料，仅由纤维素纤维形成的无纺布并非非纤维素系的表面材料。若表面材料中的纤维素系的原材料的含量过多，则将使用过的吸收性物品浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液时，表面材料也溶解，使用过的吸收性物品的内容物流出到糖化酶溶液，有可能不能发挥容易分离糖化液和非糖化异物等本发明的效果。

作为防漏材料，可列举出由聚乙烯、聚丙烯、聚酯等形成的塑料薄膜、由合成纤维形成的不透水性无纺布等。

高吸水性聚合物也被称为SAP，具有水溶性高分子适当地交联而成的三维网眼结构，吸收数百倍～千倍的水，但是本质上是水不溶性，暂且吸收的水即使稍微施加压力也不会脱水，可例示出例如丙烯酸系、淀粉系、氨基酸系的颗粒状或纤维状的聚合物。

本发明的方法包括将使用过的吸收性物品浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液而生成糖化液的工序(以下也仅称为“糖化工序”)。

作为糖化酶，使用至少含有纤维素酶的糖化酶。对于纤维素酶没有特别限定，例如优选使用木霉属、曲霉属、顶孢霉属等微生物所生产的水解能力高的纤维素酶。其中，源自顶孢霉属的纤维素酶发现即使在木质素存在下也具有非常高的水解能力的纤维素酶，因此特别优选使用该源自顶孢霉属的纤维素酶。另外，纤维素酶存在将纤维素链随机断裂的内切葡聚糖酶、由纤维素链的末端游离纤维二糖的外切葡聚糖酶(Exoglucanase)(纤维二糖水解酶(cellobiohydrolase))、和将纤维二糖分解为葡萄糖的β-糖苷酶，可以将这些分解方式不同的纤维素酶组合来使用。

对于糖化时纤维素酶的用量没有特别限定，可以根据糖化槽的容量、处理对象物的量、所使用的纤维素酶的活性等适当设定。更具体而言，纤维素酶的用量相对于浆粕纤维的量优选为0.1～30质量％。若纤维素酶的添加量相对于浆粕纤维的量过少，则酶处理需要长时间，在能力上存在问题。若相反地过多，则酶的用量增多，但是糖化率不升高相应程度，因此从费用的观点考虑是不利的。

糖化酶溶液的pH根据所使用的纤维素酶的种类等适当设定即可，但是优选为3.0～6.0。若pH为3.0～6.0，则高吸水性聚合物失活，可以抑制高吸水性聚合物吸收糖化酶溶液。因此，优选使用最适pH为3.0～6.0的纤维素酶。

需要说明的是，所使用的纤维素酶的最适pH为6.0～11.0的情况下，优选将水溶性镁盐添加到糖化酶溶液。通过添加水溶性镁盐，将高吸水性聚合物失活，可以抑制高吸水性聚合物吸收糖化酶溶液。作为水溶性镁盐，可列举出硫酸镁、氯化镁等。

糖化工序中，优选将使用过的吸收性物品加压至少1次使其收缩后、停止加压使体积恢复。通过将使用过的吸收性物品加压使其收缩后、停止加压使体积恢复，由此可以使酶溶液进一步浸渗到使用过的吸收性物品的内部，能够提高糖化效率。这种加压和释放优选重复数次。例如通过重复0.01～0.1kg/cm²左右的加压和释放，使用过的吸收性物品的表面材料、防漏材料不会破损，可以在维持吸收体被表面材料和防漏材料封入的状态下促进糖化酶液的浸渗。

对于糖化工序中的温度，根据所使用的纤维素酶的种类等适当设定即可，需要在纤维素酶充分发挥功能并且不会失活的范围内设定。例如对于温度优选在10～70℃的范围内设定。处理时间优选为5～72小时左右。

本发明的方法在浸渍于糖化酶溶液的工序之前，可以还包括利用水蒸气对于使用过的吸收性物品进行处理的工序(以下也仅称为“水蒸气处理工序”)。通过用水蒸气进行处理，将使用过的吸收性物品的吸收体的浆粕纤维中含有的源自排泄物的水分干燥、而制作糖化酶溶液容易浸渗到吸收体的环境，由此吸收体中含有的纤维素与糖化酶容易接触，可以提高糖化效率。需要说明的是，也可以通过进行减压干燥来替代水蒸气处理，来将使用过的吸收性物品的吸收体的浆粕纤维中含有的源自排泄物的水分干燥。另外通过使用水蒸气，也能够将使用过的吸收性物品中含有的源自排泄物的微生物杀菌，处理后的活菌数为1×10³以下，由此可以由所得到的糖化液有效利用微生物等容易生成乙醇等化学产品。

对于水蒸气处理的方法没有特别限定，例如将使用过的吸收性物品与水一起装入到高压釜，加热到超过100℃的温度，由此可以进行水蒸气处理。使用了高压釜的水蒸气处理时的温度优选为105～126℃、更优选115～126℃。若处于这种范围内则不会产生吸收性物品的分解等。

本发明的方法可以还包括将通过浸渍于糖化酶溶液的工序得到的生成混合物分离为糖化液和使用过的吸收性物品的残渣的工序(以下也仅称为“分离工序”)。

糖化完成后，将使用过的吸收性物品由糖化酶溶液取出，由此能够去除源自含有高吸水性聚合物的吸收性物品的非糖化物。对于高吸水性聚合物，根据糖化时的条件，存在吸收液体而溶胀的状态、未吸收液体而未溶胀、保留原样的情况，但是由含有高吸水性聚合物的含有纤维素的吸收体、封入该吸收体的表面材料和防漏材料构成的吸收性物品为无论未使用还是使用后，吸收体的构成成分都不会释放到表面材料、防漏材料的外侧的设计，因此可以容易地分离糖化液。另外，对于附着于含有高吸水性聚合物的塑料薄膜、无纺布等未糖化异物的糖化液，利用自然过滤、加压过滤、离心分离等手段，进一步分离糖化液，由此能够回收更多的糖化液。若为过滤则异物保持吸收性物品的形状，因此若为吸收性物品不会透过范围的网眼即可，可以选定考虑了过滤效率的网眼尺寸，即使进行加压的情况下，若为0.01～0.1kg/cm²左右则吸收性物品也几乎不会破损。

本发明的方法可以还包括将使用过的吸收性物品的残渣干燥的工序(以下也仅称为“干燥工序”)。该工序中，将由糖化液分离的异物(塑料薄膜、无纺布、高吸水性聚合物)干燥。对于干燥的方法没有特别限定，例如可以装入到干燥机来进行干燥。经过干燥的使用过的吸收性物品的残渣可以作为RPF再利用。

本发明的方法在使用过的吸收性物品包含塑料薄膜的情况下，可以还包括由经过干燥的使用过的吸收性物品的残渣分离塑料薄膜的工序(以下也仅称为“薄膜分离工序”)。对于分离塑料薄膜的方法没有特别限定，例如可以利用手工作业分离。所分离的塑料薄膜通过粒料化，可以再次作为塑料袋、薄膜再生。

本发明的方法可以还包括由分离了塑料薄膜后的使用过的吸收性物品的残渣回收使用过的吸收性物品的剩余的构成原材料的工序(以下也仅称为“回收工序”)。所回收的剩余的构成原材料可以作为RPF再利用。

通过本发明的方法得到的糖化液中含有葡萄糖。可以使该葡萄糖发酵而生产乙醇或乳酸。为了生产乙醇或乳酸，在糖化工序之后实施发酵工序。

为了生产乙醇，利用酵母使通过本发明的方法得到的葡萄糖发酵即可。更具体而言，可以向通过本发明的方法得到的含有葡萄糖的糖化液添加酵母使其发酵，也可以由通过本发明的方法得到的含有葡萄糖的糖化液分离葡萄糖之后、利用酵母使所分离的葡萄糖发酵。对于为了乙醇发酵而使用的酵母没有特别限定，无论天然酵母、基因重组酵母都可以使用。作为代表性的酵母，可列举出例如酵母属的酵母等。对于乙醇发酵时的酵母的用量没有特别限制，可以根据发酵槽的容量、糖液的量、所使用的酵母的活性等适当设定。对于乙醇发酵工序中的温度、pH没有特别限定，可以根据供于乙醇发酵的糖的量、酵母的种类适当设定。

另外，通过使用乳酸产生菌等来替代酵母，也可以得到乳酸等化学产品。

本发明为由含有高吸水性聚合物的含有纤维素的吸收体、主要是非纤维素成分的透水性的表面材料(无纺布、开孔塑料薄膜等)和防漏材料(塑料薄膜等)构成，吸收体被表面材料和防漏材料封入的结构的使用过的吸收性物品的糖化处理方法，且将使用过的吸收性物品浸渍于至少含有纤维素酶的糖化酶液，由吸收体中含有的纤维素生成含有葡萄糖的糖化液，仅糖化液由使用过的吸收性物品的表面材料透过，将作为源自制品的非纤维素成分的无纺布、塑料薄膜、高吸水性聚合物等非糖化异物在仍然一体化的状态下由糖化液分离，因此不仅能够将难以由糖化液去除的高吸水性聚合物容易地由糖化液分离、而且能够将作为非糖化异物的无纺布、塑料薄膜容易地由糖化液分离。

实施例

以下基于实施例对于本发明进行更详细说明，但是本发明不被以下的实施例所限定。

实施例1

将柠檬酸一水合物48.2g和柠檬酸3钠二水合物127.3g溶解于水2648.6g，制造250mM的柠檬酸盐缓冲液2824.1g。柠檬酸盐缓冲液的pH为5。向该柠檬酸盐缓冲液添加酶液(Genencor International Inc.制Optimase CX15-L)24.7g，制造糖化酶溶液2848.8g。

准备干燥纸尿布。干燥纸尿布的质量为527.0g，干燥纸尿布中的吸收体的质量为282.4g，其中247.1g为浆粕纤维、35.3g为SAP。干燥纸尿布中的非糖化物质(无纺布、塑料薄膜等)的质量为244.6g。使该干燥纸尿布吸收人工尿(通过在离子交换水10L中溶解尿素200g、氯化钠80g、硫酸镁8g、氯化钙3g和色素：蓝色1号约1g来制造)1500.0g。

将吸收了人工尿的纸尿布2027.0g不分解而直接浸渍于糖化酶溶液2848.8g，在50℃下处理96小时。

将处理结束后的生成混合物倒到笊篱，每直径30cm的圆的面积施加10kg的负荷，分离为糖化液和残渣。所得到的糖化液为1935.6g、残渣为2820.0g。糖化液和残渣的总质量为4755.6g，因此回收率为97.5质量％。糖化液中的葡萄糖的浓度为4.46质量％。每1g浆粕纤维的葡萄糖回收量为1935.6×0.0446÷247.1＝0.349g。

产业上的可利用性

本发明的方法可以合适地用于由使用过的尿布等使用过的吸收性物品生产糖化液。

Claims (9)

1.一种由使用过的吸收性物品生产糖化液的方法，其特征在于，其为由具有非纤维素系的透液性的表面材料和含有浆粕纤维的吸收体的使用过的吸收性物品生产糖化液的方法，该方法包括：将所述使用过的吸收性物品浸渍于含有纤维素酶的糖化酶溶液而生成所述糖化液的工序、以及将通过浸渍于所述糖化酶溶液的工序得到的生成混合物分离为所述糖化液和仍然维持外形的所述使用过的吸收性物品的残渣的工序，

在将所述使用过的吸收性物品浸渍于所述糖化酶溶液而生成所述糖化液的工序中，以用所述表面材料和防漏材料封入含有所述使用过的吸收性物品的高吸水性聚合物的含有纤维素的吸收体的状态，直接将所述使用过的吸收性物品浸渍于糖化酶溶液中，

所述表面材料选自由合成纤维的无纺布、由合成纤维和纤维素系纤维形成的无纺布以及具有开孔的塑料薄膜组成的组中的1种以上，

所述防漏材料选自由塑料薄膜和由合成纤维形成的不透水性无纺布组成的组中的1种以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其在浸渍于所述糖化酶溶液的工序之前还包括利用水蒸气对于所述使用过的吸收性物品进行处理的工序。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述糖化酶溶液的pH为3～6。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖化酶溶液含有水溶性镁盐。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在浸渍于所述糖化酶溶液的工序中，将所述使用过的吸收性物品加压至少1次使其收缩后、停止加压使体积恢复。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述使用过的吸收性物品的残渣干燥的工序。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用过的吸收性物品包含塑料薄膜，并且所述方法还包括由经过干燥的所述使用过的吸收性物品的残渣分离所述塑料薄膜的工序。

8.根据权利要求7所述的方法，其还包括由分离了所述塑料薄膜后的所述使用过的吸收性物品的残渣回收所述使用过的吸收性物品的剩余的构成原材料的工序。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收性物品为选自由纸尿布、吸尿垫、褥单、生理用卫生巾和宠物垫组成的组中的至少一种。