CN1046300C - 干的水分散性复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种包含50-98%细小纤维素颗粒和2-50%水溶性胶和/或亲水材料(按固体组分重量比计算)的水分散性复合物。这种复合物的一种水分散体包括颗粒大小至少为10微米的颗粒，它在颗粒大小分布中不大于40%。当在颗粒大小分布中颗粒大小至少为10微米的颗粒比例为5-40%时，颗粒大小至少为10微米的颗粒的长宽比不高于3.0，并且其胶粒比值至少为65%。

Description

干的水分散性复合物及其制备方法

本发明涉及一种可获得纤维素胶体的水分散性复合物及其制备方法。尤其涉及可用作稳定剂的水分散性复合物，例如悬浮液稳定剂，乳液稳定剂，增稠稳定剂，以及结构提供剂，浑浊剂，磨料，营养纤维，脂肪和油的替代物等，广泛应用于诸如食品、医药、化妆品、涂料、陶瓷、树脂、催化剂等工业品中。本发明也涉及该水分散性复合物的制备方法。

纤维素细颗粒以胶体状存在于水中，表现出各种各样稳定剂和增稠剂的性能，如Industrial And Engineering Chemistry,Vol.54,PP20-29(1962)中所述。也就是说，纤维素细颗粒在其表面上有许多羟基基团，该羟基基团提供了水合物结构使得它分散于水中时获得了稳定的胶体纤维素。

一种使用纤维素这种性能的水分散性复合物的例子叙述于JP-B-40-1217-4中(此处的“JP-B”意指审定公开的日本专利申请)。这里，通过将一种干扰剂加入到纤维素结晶的晶胞体中而获得一种水溶性胶体分散体。JP-B-56-31094和JP-B-57-14771也叙述了一种由细小结晶纤维素与分散剂或分解剂的混合物组成的水分散性复合物。根据这些传统的工艺技术，可以通过在水的存在下将纤维素颗粒与水溶性聚合物、多糖等进行混合，然后将混合物捣碎，接着将捣碎的混合物进行干燥和研磨，便得到水分散性复合物。

然而，由这样制得的复合物所获得的纤维素分散体具有很多的砂质结构。因而，当这种复合物用作食品等的稳定剂时，需要增大添加量才能得到满意的胶体性能。其结果，因水溶性聚合物而增加了它的粘度，并且失去了食品原来的味道。另外，该复合物或者添加了该复合物的食品可用具有假强分散能力的均化剂进行处理。但是在这种情况下，对所用的分散方法有严格限制，并且限制了胶体性能的提高。

再有，由该复合物获得的分散体由于纤维素颗粒没有充分的分散而含有少量的胶体部分和粗颗粒，因而，当分散体用于很低粘度的物料中(例如饮料)，就存在着产生粗颗粒沉淀的问题。在食品添加剂中产生含砂的感觉，在其中对于食品的味道是很重要的。再有，在需要很好的回味和表面质地的材料中的使用受到了限制。另外，在输送浆料期间存在有阻塞细管道和筛孔的问题。

因而，人们努力去开发一种足够细的纤维素颗粒，以解决这些问题。例如，EP-0415193A2披露了一种平均颗粒大小不大于6μm的纤维素水分散体；WO-9102461和US5,011,701披露了一种用于低卡路里奶酪的细纤维素颗粒的方法；以及JP-B-62-30220披露了一种制备均匀的细纤维素结晶的悬浮液的方法。

然而，在这些技术中，细的纤维素颗粒以含水浆料的形式贮存和使用，因而极大地限制了它的应用。也就是说，在贮存期间存在产生微生物的问题。以含水浆料的形式运输是困难的。再者，含水浆料不能在高浓度下使用。因而，在上述专利中披露的技术是不令人满意的。当这些细纤维素颗粒和上述的干扰剂等一起干燥时，所获得的复合物当其重新分散于水中时不能得到充分的水分散体。

本发明的目的在于提供一种主要由纤维素组成的水分散性复合物，已经知道它作为食品味道改进剂给人以独特的新鲜感。该复合物应该是一种干燥的产品，便于运送和贮存。当它分散于水中时，应获得均匀的结构和形成胶态分散体，而没有含砂的感觉。

根据本发明人的研究，当纤维素浆料干燥时，在细纤维素颗粒的表面之间产生了很强的氢键，使材料结构稳定而不能重新分散在水中。另外，已经证实由于细的纤维素颗粒在干燥期间易于流动，并具有大的表面积，因而纤维素颗粒越细，所得材料的结构越稳定。另外，已经证实了在上述的传统的复合物中胶体部分少于80％，颗粒大小至少10μm的颗粒至少占全部颗粒的30％，其长宽比(颗粒的长直径与短直径之比值)至少为3.8(相对于颗粒大小至少10μm(长直径)的纤维素颗粒而言)。

作为上述的研究结果，已经发现通过均匀地分散(1)其大小，形状和胶体部分落在特定范围之内的纤维素颗粒和(2)水溶性胶和/或亲水材料，然后干燥该分散体，便可达到上述的目的。该方法甚至在不使用很细颗粒的情况下也是有效的，它需要相当努力地去制备。

因此，本发明为包含50-98％(重量)细纤维素颗粒和2-50％(重量)水溶性胶和/或亲水材料(按固体组分重量比)的水分散性复合物。该复合物的组成是这样的：该复合物的一种分散体粒度分布为颗粒大小至少为10μm的颗粒不多于40％；当颗粒大小至少为10μm的颗粒为5-40％时，颗粒大小至少为10μm的颗粒的长宽比不大于3.0；以及分散体的胶体比值至少为65％。

图1为实施例2中获得的水溶性分散体的显微镜观察结果的示意图，其中最小标尺为10μm。

图2为对比例1中获得的水溶性分散体的显微镜观察结果的示意图，其中最小标尺为10μm 。

图3-5是通过扫描型电子显微镜获得的照片，分别表示实施例4中获得的薄膜的横截面，表面和横截面。图3中“A”指薄膜的上表面而“B”指薄膜的下表面。图5中“C”薄膜的上表面。

图6-8是通过扫描型电子显微镜获得的照片，分别表示对比例3中获得的粉末的形状，表面和截面。图8中“D”表示粉末的中心部分。

有两个影响重新分散的复合体味道的因素，即“平滑感”和砂质感”。术语“平滑感”意指均匀分散的样品具有很细小的结构，因而溶化在舌头上只有一个如奶油味的感觉，与之相反的是“粗糙度”。另一方面，术语“砂质感”意指在分散体样品中感觉到颗粒的存在、并在舌头上保留有额外的感觉作为回味。

在纤维素颗粒分散体中引起砂质感的主要因素是粗颗粒数量及其形状。也就是说，当颗粒大小至少为10μm的颗粒含量超过5％时有特别强的砂质感。再有，即使当颗粒大小至少为10μm的纤维素颗粒的比率超过5％时，如果颗粒大小至少为10μm的颗粒的长宽比不大于3.0，也不会有砂质感。另外，即使当颗粒大小至少为10μm的颗粒的长宽比不高于3.0，而颗粒大小至少为10μm的颗粒的比率高于40％时，在舌头上也会有额外的砂质感。

另一方面，平滑感取决于胶粒比值，它是测量胶体纤维素惯用的特征。

也就上说，为了获得平滑的结构，本发明的水分散性复合物的水中，纤维素分散体的胶体比值至少为65％。为了在本发明的复合物水溶性分散体中除去砂质感，在颗粒大小分布中颗粒大小至少为10μm的颗粒的比例不大于40％(体积)，当颗粒大小至少为10μm的颗粒的比例为5-40％时，颗粒大小至少为10μm的颗粒长宽比不大于3.0。在这种情况下，纤维素颗粒的平均颗粒大小不大于大约8μm。另外，为了有效地达到本发明的目的，优选的是颗粒大小至少为10μm的颗粒的比例不大于5％，并且胶体比值至少为80％。在这种情况下，纤维素颗粒的平均颗粒大小不大于约4μm。

术语“胶粒比值”是固体组份在分散相中的重量比(％)，其中的固体组分即使在纤维素复合物的水分散体上施加一确定的离心力时也是标浮的分散的，不产生沉淀。也就是说胶粒比值是胶体部分的比例，它可稳定地分散在水分散体中，并表现出对实际应用的分散性和稳定性的能力。再有，平均颗粒大小是通过激光方法测得的整个体积的50％的颗粒大小，并且颗粒大小至少为10μm的颗粒的比例表示在体积分布中的比值(％)。这些量方法将在下述的实施例中详细叙述。

本发明中所用的纤维素颗粒的胶粒比值至少为50％，其中颗粒大小至少为10μm的颗粒的比值不大于40％，优选不大于5％，当颗粒大小至少为10μm的颗粒比值为5-40％时，颗粒大小至少为10μm的颗粒的长宽比不大于3.0。该纤维素颗粒的平均颗粒大小通常不大于约8μm，优选为4μm。

通过将纤维素材料(如木浆和纯化的棉绒)经过解聚处理(如酸解，碱性氧化分解，酶分解或蒸汽爆炸分解)，而提供平均聚合度为30-375的纤维素，并且通过对其施以机械剪切而湿研磨该纤维素，从而获得了细小纤维素颗粒。该湿研磨的纤维素可进一步进行分馏处理，通过离心沉淀而收集胶体部分。

适用于本发明中的湿研磨机器包括介质磨，例如，湿振动磨，湿的行星式振动磨，湿球磨，湿辊磨，湿的共球磨，湿珠粒磨和湿涂料摇动器，高压均化器等等。在高压均化器中，浆料被导入细孔中，在高的流速和高压下相互作用而形成胶粒，优选的高压至少为500Kg/cm²。

根据最终产品所需的物理性能，从上述的传统的湿研磨机中可选择适用的机器。例如，介质磨就适于充分地捣碎纤维素。另一方面，如果使用一种高压均化器，那么所获得的纤维素细颗粒分散体的胶粒比值增大，可提供平滑的结构。例如，当使用湿珠粒磨时，通过最初降低平均颗粒大小小于6μm，可获得在水溶性分散体中至少为50％的胶粒比值；而使用高压均化器，在平均颗粒大小为8μm时，才能获得同样的比值。

再有，颗粒的形状和细纤维素的粘度可通过适当地选择粉碎机加以控制。例如，颗粒大小至少为10μm的颗粒的长宽比(它是产生砂质感的主要因素)，使用高压均化器比使用湿的珠粒磨要低些。至于粘度，使用高压均化器比使用湿珠粒磨要高些。

上述的研磨机可以单独使用，也可以两种或多种组合使用。

在使用这些磨进行粉碎期间的最佳浓度取决于磨的种类，但通常为2-25％(以其固体组分的浓度)，对于介质磨优选为5-15％，而对于高压均化器为5-20％。

在本发明中使用水溶性胶和/或亲水材料，以防止干燥期间细纤维素颗粒通过形成氢键而重新凝聚。这样，本发明的水分散性复合物很容易地恢复到原来胶粒而分散在水中，也就是说，可以很容易地重新分散到水中。

本发明中使用的水溶性胶具有很高的水溶胀性能和很好的与纤维 素在水中的相溶性。其例子包括：刺槐豆胶，瓜耳胶，枸子胶，榅桲子胶，刺梧桐胶，阿拉伯胶，黄蓍胶，茄替胶，阿拉伯半乳聚糖，琼脂，角叉菜胶，藻酸及其盐类，红藻胶，果胶，苍耳烷胶，柯德兰(curdlan)，布留兰(pullulan)，葡聚糖、凝胶，明胶，纤维素衍生物，例如纤维素甘醇酸钠等。

在这些物料中，纤维素甘醇酸钠可以单独使用，因它既具有溶胀性又具有亲水性。然而，它需要用其它的水溶胶和亲水材料一起使用，因为它需要大的添加量，其结果整个系统的粘度增大了很多。据上所述，复合物中水溶胶的含量可不大于45％，最好2-25％(重量)。另外，水溶胶含量对亲水材料之比可为1/9到9/1。

本发明中使用的亲水材料在冷水中具有优良的溶解性，并且几乎不增加分散系统的粘度。其例子包括：水解的谷物类颗粒；糊精；水溶性单糖，如葡萄糖，果糖和木糖；水溶性低聚糖，如蔗糖，乳糖，麦芽糖，高果糖玉米糖桨，偶糖，巴糖，甘露糖醇，氢化淀粉水解产物，麦芽糖，乳果糖，聚右旋糖，低聚果糖和低聚半乳糖；糖醇，如麦芽糖醇，木糖醇，甘露糖醇和山梨糖醇；山梨糖等等。

水溶性胶加快了细纤维素在水中的分散作用，改善了纤维素的分散稳定性，以及改善了作为保护性胶体的胶粒比值。另外，亲水性材料加快了纤维素在水中的分散作用，当它与水溶性胶结合使用时，可改善其促进的效果。

为了提高复合体的水分散体中的胶粒比值和显著地改善其分散性和稳定性，优选的水溶性胶和/或亲水材料的总量为复合物总重量的2-50％，最好为3-30％。如水溶性胶和/或亲水材料的量少于2％，它难以防止干燥步骤期间因氢键引起的纤维素颗粒的重聚集作用。如果其量超过50％，那么复合物分散体的粘度增加，其结果水溶性胶降低了食品的味道。再者，由于纤维素相对含量的降低，导致作为稳定剂的能力不希望地降低了。

细纤维素颗粒的胶粒比值表示纤维素本身的成胶能力(当单独测量时)，而复合物的胶粒比值在一定程度上受到水溶性胶和/或亲水材料的粘度和含量的影响。一般地说，水分散性复合体的胶粒比值比以细纤维素为主要成分的胶粒比值要高些。也就是说，复合体重新分散的质地的平滑度等于或者大于细纤维素作为原料的平滑度。

复合体是否已形成，可通过将干燥的复合体重新分散在水中以制备与原纤维素具有相同颗粒大小的分散体，并测量分散体的表现粘度来确定。

与形成复合体之前的简单混合物进行比较，浆料粘度的增加可认为是随着复合物供给体的形成颗粒稳定性增加的结果。

水分散性复合物的水分散体的胶粒比值和粘度，通常与作为原料的纤维素成正比，但是它可以通过改变水溶性胶和/或亲水材料加以控制。在本发明中，复合物的水溶性分散体的这些性能可以根据最终产品的用途而确定。例如，在食品中添加复合体的情况下，高的粘度可导致味重。

为了确保水分散性复合体在水中的重新分散作用，最好是复合体的干燥产品具有水可渗透的孔结构，它具有无数的网状结构，细裂缝和中空的结构。可渗透水的孔的开孔宽度大约至少0.05-0.5μm，并且最好孔间距为3μm可更小些。

因如下的原因，本发明的复合物最好具有上述的孔结构。在传统的含有未粉碎颗粒的复合物中，存在于干燥的复合物表面的未粉碎的颗粒通过未粉碎颗粒本身的毛细管将水引入复合物的内部。另外，因重新分散期间的搅拌作用，未粉碎颗粒本身缩小而形成孔，该孔的作用是进一步让水进入干燥颗粒的内部。

另一方面，在本发明的含有极少量的这种未粉碎颗粒的水分散性复合体中，上述的通过未粉碎颗粒的水渗透作用不能预料，因而，最好干燥的产品具有如上所述的特殊的可渗水结构。

本发明的水分数性复合体的水含量为2-20％，最好为3-10％(基于复合体的总重量)。如果在干燥产品中的水含量高于20％，就会产生低劣的处理性能，发粘，腐烂，以及在干燥，粉碎，颗粒大小控制阶段中因剪切而导致孔结构的破坏等问题。

本发明的水分散性复合物可通过如下的处理纤维素进行制备：胶粒比值至少为50％，将纤维素和水溶性胶和/或亲水材料在水中混合制成浆料，然后干燥浆料。另外，解聚处理之后的纤维素可与水溶性胶和/或亲水材料混合，该混合物用湿型介质磨或高压均化器粉碎，并分散生成浆料，然后通过干燥浆料而获得复合物。

在任何情况下，在混合纤维素颗粒和水溶性胶和/或亲水材料及分散该混合物期间，应该特别注意要充分的溶解并均匀地混合水溶性胶。为此，最好将水溶性组分在至少为浆料总重量的75％的水中经充分搅拌而混合。可以是先在少量的水中分散水溶性组分之后，再将该分散液加入到其余的水中，并在其中混合。在大约40-90℃下进行加热处理，可能是加快溶解和加速复合体生成的有效方法。尤其在使用苍耳烷胶或角叉菜胶的情况下，必须在干燥浆料之前或在干燥期间将所获得的浆料在60℃或更高的温度(高达约200℃)下进 行加热处理至少一分钟(最高达大约100小时)。

在本明中所用的干燥方法，包括升华干燥，喷雾干燥和以薄膜形式干燥，优选的是以薄膜形式干燥，它能有效地提供上述的孔结构。当使用喷雾干燥时，最好要控制小的的喷雾颗粒的颗粒大小，并且尽可能快地加快干燥速度，以便稳定干燥产品的再分散性。例如，优选的喷雾条件是这样的，其干燥产品的颗粒，当它放在JIS(日本工业标准)100目的筛子上时，留在筛子上的颗粒不多于总颗粒数的5％。在优选的喷雾条件下，热气流入口的温度和它的出口温度之差至少为100℃，并且干燥用气流的量与蒸发的水的量之比大约为150NM³/T。

以薄膜形式干燥浆料的过程，可通过将均匀混合的细纤维素颗粒和水溶性胶和/或亲水材料敷在基材上(例如玻璃板，不锈钢板，铝板及镀铢镍-铬的钢板)，接着进行干燥。

以薄膜形式干燥复合物时，涂敷浆的过程，例如可这样地进行，即将浆料从细长窄缝挤出，用辊筒或刷子涂敷，吹射浆料，将基材沉没于浆料中然后再取出来，将过量的浆料敷在基材上然后在其上吹空气或使用传送辊筒将浆料传送到基材上。

在以薄膜形式干燥时，涂敷浆料的基材可以先预热。另外，涂敷浆料之后，可以用红外线，热风，高频等加热涂敷的浆料薄膜。干燥温度优选约15-200℃，更优选40-150℃。在体系中添加苍耳烷胶或角叉菜胶的情况下，优选的干燥温度至少60℃，因为该系统的热处理可以省略。

以薄膜形式干燥的浆料，其浓度为能使浆料以薄膜形式展开的浓度，对其没有特别的限制。然而，考虑到便于提供优良的干燥产品，浆料的固体组分浓度通常约1-30％，优选5-20％。涂敷薄膜的厚度可以是浆料厚度约0.1-10mm，优选0.5-7mm。

对于工业上实施过程，可以使用钢带干燥器，转鼓干燥器和盘式干燥来干燥以薄膜形式的浆料。

然后将这样以薄膜形式干燥的产品小心地剥离，以便不损坏薄膜的孔结构。因而干燥条件最好是因干燥期间薄膜的上表面与下表面之间收缩不同而自行剥落。为此，最好基材具有光滑的表面，使薄膜易于削离，或者在基材的表面上涂敷脱模剂，特氟伦涂料等。应适当选择可提供干燥薄膜优良的剥离能力的干燥条件，例如它取决于复合物体系，浆料的浓度，浆料的粘度，基材的性能，以及干燥的方法。一般说来，薄膜越厚其剥离性能越好。

以薄膜形式干燥的产品包括所谓的薄膜型产品，以及箔片型，薄片、鳞片型、线型、粉末型的产品等等。

用薄膜型干燥法获得的干燥产品可以直接作为产品使用。当干燥的产品因各组分的组合，浆料，干燥系统等而成为松散的薄膜时，该产品可进行压碎处理，它最好以适度的方式进行处理以保持孔结构。对于压榨机，可以使用冲击型压榨机，例如锤式磨、针式磨、射流磨，但是这些压碎机倾向于降低产品的再分散性。因此，低转速(例如300-10,000转/分)切割型压碎机，特别是一种带有尖锐切割器，它可在相当低的转数下进行处理的压碎机被优选使用。

本发明的水分散性复合物可在食品，医药，化妆品等工业领域中以各种的功能作为添加剂而有效地使用。在使用中，本发明复合物的含量，当用作悬浮液稳定剂时为0.1-3％，作为助乳化剂时为0.1-5％，作为脂肪取代物时为1-10％，作为悬浮剂时为0.1-3％，作 为软膏基时为1-20％，作为分解助剂时为0.5-50％，作为释放控制剂时为0.5-80％，以及作为挤出改进剂时为0.5-10％。

根据本发明的水分散性复合物，一种至少65％的高胶粒比值，即使在低粘度复合物体系中(在3％水分散液中表现粘度700CPS或更低些)也可以达到。另外，一种至少80％的非常高的胶粒比值在高粘度复合物体系中(在3％水分散液中，其表现粘度为700CPS或更高些)可以达到，该比值即使在表现粘度达2,000CPS的任何传统的复合物也不能达到。

由上述的定义可明显看出，胶粒比值表示在水分散液中能稳定分散而不会引起沉淀的一种性能。也就是说，具有上述胶粒比值的本发明的水分散性复合物在长时间内要求均匀的分散性的稳定性的领域中具有很好的效果，例如用作悬浮液稳定剂，乳液稳定剂，增稠剂稳定剂，浑浊剂等。另外，当该复合物用作结构提供剂、营养纤维等时，复合物给出平滑和优良的结构。

再有，在本发明中，纤维素颗粒是细小的，大颗粒比率减少了，并且颗粒的形状为略园形的颗粒形状。也就是说，砂质感的问题已被解决，所获得产品具有优良的表观结构。另外，本发明的水分散性复合物不使用特殊的分散方法，可产生大量的胶体颗粒，尤其是作为稳定剂的性能得到显著的改善，其使用领域扩大了。

本发明通过下述的实施例作更详细的叙述。在实施例和对比例中使用的测量方法叙述如下。胶粒比值

(1)将样品(0.75g固体组分)和蒸馏水加入一个第一流的均化器中(AM-T型，Nippon Seiki K.K.制)，并将总量调节至300克；

(2)在15,000转/分下使样品分散2分钟；

(3)在称量瓶中加入10毫升分散剂，并测量其重量；

(4)将其余的分散液加入离心分离管中、并在2000转/分下离心15分钟(H-300型)，由Kokusan Enshinki k.k.制)，将10毫升的上层清液移入称量瓶中，测量其重量；

(5)将称量瓶(3)和(4)放在105℃的烘箱中蒸发干燥10小时；

(6)测量(3)的固体组分的重量，得到A值；

(7)精确测量(4)的固体组分的重量，得到B值；以及

(8)校正水溶性组分(水溶性胶和亲水材料的总量)。

当水溶性组分的重量为S％时，

胶粒比值(％)=(B-AS/100)/A(1-S/100)×100。聚集体

(1)将样品(3.0克固体组分)和蒸馏水加入一个第一流的均化器中(AM-T,Nippon Seiki K.K.制)，将其总量重量调节至300克；

(2)在15,000转/分下，使样品分散5分钟；和

(3)通过光学显微镜(Nikon Qptiphoto-pol)在50放大倍数下观察分散体。平均颗粒大小，至少为10微米的颗粒比例

(1)将样品(3.0克固体组分)和蒸馏水加入到一个第一流的均化器中(AM-T,Nippon Seiki K.K.制)将其总重量调节至300克；

(2)在15,000转/分下，使样品分散5分钟；和

(3)使用Horiba激光衍射型颗粒大小分布测量装置(LA-500)测量颗粒大小的分布。

平均颗粒大小是50％整个体积的颗粒大小，而至少颗粒大小10μm的颗粒比例用体积分布比(％)表示。

长度至少为10微米的颗粒的长宽比

在使用光学显微镜或电子显微镜对平均颗粒大小相同的条件下制得的样品进行拍照所得的照片中，测量其长至少为10μm的颗粒的长直径和短直径，由至少20个颗粒的测量值的平均值得到该比值。实施例1

在细切商业上可售的可溶性浆料之后，在105℃下将浆料于10％盐酸中水解20分钟，将所获得酸不溶性残留物过滤和水洗，得到水含量60％的滤饼材料。将滤饼材料用星式磨进行研磨处理一个小时。将水加入粉碎的滤饼材料中，接着通过分散和均匀混合，得到固体组分比7％的纤维素分散体。在2,000G下，分散体经离心分离5分钟，这样得到的上层清液部分为固体组分比为4.6％的分散体。这样经分馏离心处理而得到的纤维素的胶粒比值为65％，其整个体积50％的颗粒大小为4.2μm。

然后，将由分馏离心处理而获得的具有胶粒比值65％的纤维素，苍耳烷胶(商品名Bistop,Sanei Kagaku Kogyo K.K制)和麦芽糖糊精(商品名Foodtex,Matsutani Kagaku kogyo K.K.制)，按75/5/20为混合比(固体组分比)混合，制得具有总固体组分浓度为3.5％的水分散体。在80℃搅拌下，将分散体热处理60分钟，然后进行喷雾干燥(干热风的温度230℃，出口空气温度：80℃，浆料加入的速度：6公斤/小时)，得到水分散性复合物的干粉末。

所得的水分散性复合物的水含量为5.1％，当该复合物重新分散于水中时，其胶粒比值为93％，整个体积50％的颗粒大小为4.2μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为4.5％。实施例2

切细商业上可售的可溶性浆料之后，在105℃下将浆料于10％盐酸中水解20分钟，将所获得的酸不溶性残留物过滤并水解，得到固体组分比为10％的纤维素分散体。将所获得的纤维素分散体两次通过适度搅拌的湿型粉碎装置(商品名Apex Mill Type Am-1.Kotobuki Giken kogyo K.K.制)进行粉碎处理，该装置并使用氧化锆珠(其直径为1mm)，并在搅拌叶转速为1,800转/分和纤维素分散体的供给量为0.4升/分的条件下进行，获得了糊状纤维素纤维素的胶粒比值为73％，整个体积50％的颗粒大小为3.1μm。

然后，将这样获得的胶粒比值为73％的纤维素，苍耳烷胶(商品名Bistop,Sanei Kagaku,Kogyo K.K.制)和葡萄糖，以75/5/20混合比(按固体组分含量比)混合，制得总固体组分浓度为3.5％的分散体。在80℃搅拌下，将分散体热处理60分钟，然后进行喷雾干燥(干热风温度230℃，出口空气温度：80℃，浆料进料速度：6公斤/小时)，得到水分散性复合物的干粉末。

所得的水分散性复合物的水含量5.3％，当该复合物重新分散在水中时胶粒比值为97％，整个体积50％的颗粒大小为3.3μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为1.5％。

另外，当水溶性分散体用显微镜观察，纤维素颗粒均匀分散，并且没有观察到颗粒的聚集体。由显微镜观察到的分散体的略图示于图1中，其中最小标尺为10μm。实施例3

将实施例2中获得的胶粒比值为73％的纤维素和CMC-Na(羧甲基纤维素钠，商品名Celogen,Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd制)，以89/11混合比(按固体组分含量比)混合，制得总固体组分浓度为5.0％的分散体。在80℃搅拌下，将分散体热处理30分钟，并进行喷雾干燥(干热风的温度：230℃，出口空气温度：80℃，浆液进料速度：6公斤/小时)，得到水分散性复合物的干燥粉末。

所获得的水分散性复合物的水含量为4.8％，复合物重新分散在水中的胶粒比值为92％，整个体积50％颗粒大小为3.1μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为1.5％。实施例4

将实施例2中获得的胶粒比值为73％的纤维素和CMC-Na(羧甲基纤维素钠，商品名Gelogen,Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd制)，以95/5混合比(按固体组分含量比)混合，制得总固体组分浓度为10.5％的分散体。用涂敷机涂敷的方法将分散体涂在铝平板上，厚度为3mm，用烘箱干燥器在80℃下干燥60分钟，生成厚度约70微米的干薄膜。

用电子显微镜观察该干薄膜，细小纤维素颗粒露在它的表面上，并观察到无数的通道。另外，在整个系统网络形状中，在横截面上分布着0.05-0.5微米宽的细孔，期间距约1微米或更小些。

由扫描型电子显微镜拍照的薄膜表面和横截面而得的结果示于表3、表4、和表5中。

另外，通过转鼓或干燥器(KDD-1型，K.K.Kusuki KikaiSeisakusho制)，在1.8Kg/cm²蒸汽压和1.5转/分转速下，将总固体组分浓度为10.5％的分散体以薄膜形式干燥成50μm厚，得到水分散性复合物的干燥粉末。

所获得的水分散性复合物的水含量为5.3％，并且为薄片型和鳞片型粉末。用电子显微镜观察该粉末，在其表面上观察到细小纤维素颗粒，并在细小纤维素颗粒之间观察到无数的通道。另外，在整个系体中，在横截面上分布着0.05-0.5微米宽的细孔，间距约为0.5-2微米。当该复合物重新分散于水中时，胶粒比值为85％，整个体积50％的颗粒大小为3.1μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为1.5％，其中5％的水分散体对于食品具有平滑的感觉，而没有砂质感。实施例5

将实施例2中获得的胶粒比值73％的纤维素，苍耳烷胶(商品名Bistop,Kagaku Kogyo K.K.制)和水解的谷物颗粒(商品名Paindex,Matsutani Kagakn Kogyo K.K.制)，以75/5/20的混合比(按固体组分含量比)混合，制得总固体组分浓度为8.0％的分散体。在转鼓式干燥器(KDD-1型，K.K.Kusuki KikaiSeisakusho制)的表面用食品用的硅酮脱模剂处理之后，将上述步骤中制得的糊状组合物在1.2Kg/cm²蒸汽压和1.0转/分转速下用转鼓式干燥器干燥，得到薄膜型复合物。

所获得复合物的水含量为5.3％，并且用电子显微镜观察该膜，该复合物几乎与实施例4中的复合物具有相同的结构。另外，该复合物重新分散于水中时，其胶粒比值为97％，整个体积50％的颗粒比例为1.0％，该复合物的5％水分散体对于食物有平滑的感觉，而没有砂质感。实施例6

将实施例2中获得的胶粒比值为73％的纤维素，λ-角叉菜胶(商品名es-67,Sanei Kagaku Kogyo K.K.制)和山梨糖醇，以80/10/10的混合比(按固体组分含量比)混合，制得固体组分浓度为8.0％的分散体。利用涂敷机将分散体涂在铝平板上，厚度为3mm，并在80℃下在烘箱干燥器60分钟，获得薄膜形复合体。然后，用家庭食物切割器将复合物切成大小为1,000微米或更小些，得到薄片型或鳞片型粉末。

所获得复合物的水含量为4.5％，并且用电子显微镜观察该粉末，该复合物几乎与实施例4中的复合物具有相同的结构。另外，当把该复合物重新分散于水中，胶粒比例为82％，整个体积的50％的颗粒大小为2.8微米，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为1.5％，并且复合物的5％水分散液对于食品具有平滑的感觉，而没有表现出砂质感。实施例7

细切商业上有售的可溶性浆料之后，在105℃下，将浆料于10％盐酸中水解20分钟，将所获得酸不溶性残留物进行过滤和水洗，得到固体组分含量为10％的纤维素分散体。纤维素颗粒的平均颗粒大小为17μm。将分散体在1.300Kg/cm²下两次通过高压粉醉设备(商品名Nanomizer Type LA-31,Nanomizer K.K.制)使纤维素分散体进行粉砰处理，得到糊状纤维素。

纤维素的胶粒比值为80％，其整个体积的50％的颗粒大小为6.5μm。

然后，将这样获得的胶粒比值为80％的纤维素，苍耳烷胶(商品名Bistop,Sanei Kagaru Kogyo K.K.制)和水解的谷物固体(商品名Paindex,Matsutani Kagakn Kogyo k.k.制)以75/5/20的混合比(按固体组分含量比)混合，制得固体组分浓度为7.0％的分散体。使用食品用的硅酮胶脱模剂处理转鼓式干燥器(商品名KDD-1型，K.k.Kusuki Kikai Seisakusho制)的表面之后，使用转鼓式干燥器。在1.5Kg/cm²蒸汽压和1.0转/分转数下将所获得的糊状组合物进行干燥，得到薄膜型复合物。然后，使用带有刀型边的切割型粉碎机将复合物粉碎成大小为1,000μm或更小些，得到薄片型和鳞片型粉末。

所获得复合物的水含量为5.7％，并且用电子显微镜观察该粉末时，该复合物几乎与实施例4中的复合物具有相同的结构。当该复合物重新分散于水中时，其胶粒比值为75％，整个体积50％的颗粒为6.5μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为22％，颗粒长度至少为10μm的颗粒的长宽比为2.0。其5％的水分散液对于食品具有平滑感觉，而没有砂质感。实施例8

使用通过水解实施例7中的商业上有售的可溶性浆料而获得的固体组分为10％的纤维素分散体和CMC-Na(羧甲基纤维素钠，商品名Celogen,Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.Ltd.制)并以纤维素分散体和CMC-Na的混合比为95/5(按固体组分含量比)进行混合，制得总固体组分浓度为10.0％的分散体。将该分散体5次通过高压粉碎机(商品名Microfluidizer Type M-610,Mierof-ludics Co.制)，使之同时进行混合，分散和粉碎处理，获得糊状组合物。

然后，用水调节该糊状组合物使总固体组分浓度为8.0％。用食品用硅酮脱模剂处理转鼓型干燥器(KDD-1型，K.K.KusukiKikai Seisakusho制)的表面之后，使用转鼓式干燥器在1.8Kg/cm²的蒸汽压和1.5转/分的转速下，将组合物进行干燥，得到薄膜型复合物。然后，用带有刀型边切割型粉碎机，将该复合物粉碎至大小为1,000微米或更小些，得到薄片型和鳞片型粉末。

所获得的复合物的水含量为5.2％，并且使用电子显微镜观察该粉末时，该复合物几乎与实施例4的复合物具有相同的结构。另外，当该复合物重新分散于水中时，其胶粒比值为90％，整个体积的50％的颗粒大小为3.5μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为2.0％。其5％水分散液对于食品具有平滑的感觉，而没有表现出砂质感。对比例1

按照实施例2相同的工序，只是用10℃时进行60分钟的分散处理来替代80℃下的60分钟的热处理，得到复合物干燥粉末。

所获得的复合物的水含量为5.5％。当该粉末重新分散在水中时，其胶粒比值为88％，整个体积50％的颗粒大小为22.0μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为59％。另外，使用显微镜观察其水分散体时，观察到几乎呈球形的粗聚集体。其示意图如图2所示，其中最小标尺为10μm。对比例2

细切商业上有售的可溶性浆料之后，在105℃下，将浆料于10％盐酸中水解20分钟，将所获得的酸不溶性残留物进行过滤和洗涤，得到固体组分比为10％的纤维素分散体。将所获得的纤维素分散体一次通过适度搅拌的湿型粉碎机(商品名Apex Mill Type AM-1Kotobuki Giken Kogyo K.K.制)进行粉碎处理，该机器使用直径为1毫米的氧化锆珠作为介质并在搅拌叶转数为1,800转/分和纤维素分散体的供料量为0.4升/分的条件下进行，得到了糊状纤维素。纤维素的胶粒比值为47％，整个体积50％的颗粒大小为6.5μm。

将这样获得的胶粒比值为47％的纤维素和CMC-Na(羧甲基纤维素，商品名Celogen,Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co,Ltd.制)以95/5混合比(按固体组分含量比)进行混合，制得了总固体组分浓度为10.5％的分散体。使用涂敷机将分散体涂在铝平板上3mm厚，它在80℃下在烘箱干燥器中干燥60分钟，得到厚度约70微米的干燥薄膜。

所获得的干燥薄膜的水含量为4.0％，并且当该薄膜重新分散于水中时，其胶粒比值为60％，整个体积50％的颗粒大小为6.7μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为26％，并且其长度至少为10μm的颗粒的长宽比为6.5。其5％水分散液具有粗糙结构，它表现出砂质感。对比例3

通过实施例4中的涂敷方法所获得的约70微米厚的干燥薄膜，用冲击型粉碎机将其粉碎，得到直径不大于150微米的粉末。使用扫描型电子显微镜拍照的粉末的表面和横截面的结果示于图6、图7和图8中。如照片所示，其表面上没有见到纤维素的网状分散体，在横截面上有一些通道，但是在粉碎前见到的无数的细裂缝和通道消失了。另外，使用光学显微镜观察粉末的水分散体时，看到了粗的聚集体，其平均颗粒大小为1.5微米，颗粒大小至少为10微米的颗粒比例为45％。对比例4

按照实施例8相同的工序，只是将分散体一次通过高压粉醉机(商品名Microfluidizer Type M-610,Microfluidics Co.制)在1,000Kg/cm²下进行混合，分散和粉碎处理，得到了复合体。

该复合体的胶粒比值为55％，平均颗粒大小为10μm，颗粒大小至少为10μm的颗粒比例为51％。复合物的5％水分散液具有粗结构，它表现出砂质感。

然后，将实施例和对比例所获得的产品进行质地试验。

质地试验由15名无抽烟习惯的年青妇女来进行。将每一种干燥的复合物重新分散在水中，制得每种复合物的5％(重量)水分散体，并通过任意的试验体系进行质地试验。

询问每个评审员的问题是1，你是否感觉到“平滑”，2，你是否感觉到“砂质”，收集各自的答案。其结果汇集在如下表1中。

                                                       表1

                                  实施例                          对比例

                1     2     3     4     5     6     7     8      1    2      3    4平均颗粒大小(μm)  4.2   3.3   3.1   3.1   2.8   2.8   6.5   3.5    22   6.7    15   10+10μm(％)         4.5   1.5   1.5   1.5    1    1.5    22    2     59    26    45   51+10μm的L/D         -     -     -     -     -     -     2     -     -    6.5    -    -复合物的胶粒比值    93    97    92    85    97    82    75    90    88    60    -    55(wt％)妇女感觉平滑度的    15    15    15    12    15    13    10    11    10     3     2    2数    ^*1妇女感到砂质感的    1     0      0     0     0     3     3     1    12    15    11   12数^*2妇女回答差别的数    0     0      0     3     0     0     3     4     3     0     4    3^*1,2，回答可以一致。对比例5

重复JP-B-57-14771中所述的方法，使用按实施例1中相同的方法进行水解的纤维素颗粒(颗粒大小：17.0μm，胶粒比值：12％)。

也就是说，湿结晶纤维素/刺梧桐胶/糊精以7/1/2的混合比(按固体组分重量比)的混合物，其水含量控制在50％，使用捏合机进行捏合和研磨2小时。然后，将粉碎了的混合物用烘箱干燥器干燥，并进一步细粉碎，得到胶粒比值为54％的复合物粉末。另外甚至再附加3小时连续捏合粉碎时，其胶粒比值也没有得以改进。

如上所述，在发明的胶粒可分散复合物是干的产品，便于运输和贮存，当复合物分散于水中时，所得到的胶粒分散体质地有平滑感，而没有砂质感。该性能适于作脂肪替代品，近年来因健康原因对脂肪需求量减少了，同时给于很好的感觉，这种需要已有多年了。

另外，在本发明的胶粒分散性复合物极大地改善了胶粒比值，并且在食品，医药，化妆品，涂料，陶瓷，树脂及其它工业产品中，它有效地适合于长时间周期内要求均匀分散性和稳定性的需求，例如作为悬浮液稳定剂，乳液稳定剂，增稠稳定剂，浊度稳定剂等。另外，本发明的胶粒分散体复合物可产生大量的胶质颗粒而不需使用特别的分散方式，因而其作为稳定剂的性能大大地得以改善，同时也扩大了其使用范围。

例如，在食品领域，本发明的水分散性复合物可用作悬浮液稳定剂，乳液稳定剂，增稠稳定剂，发泡稳定剂，浊度剂，结构提供剂，流动改进剂，成型剂，释放水抑制剂，揉面改进剂，如下各种饮料中的粉化基料，即常见饮料，如可可饮料，浆汁饮料，粉化绿茶饮料，shiruko(赤豆汤)等；奶类饮料，如牛奶可可，牛奶咖啡，嗜酸性饮料，豆奶等；冰饮料，如冰激淋，软奶酪，果汁冻等；胶凝状食品，如乳蛋糕布丁，冻胶，果子酱，软的赤豆冻胶等；milk shake，咖啡增白剂，起泡奶酪，蛋黄酱，调味品，涂沫食品，调味酱油，汤混合芥未，花浆料，罐头食品，可入口营养品，面包和糕点用的填充料和表面上的料，赤豆果酱饼，软糖料，加工的海产品，面包，糕点，日本糕点，面条，pasta，冷冻面，粉化脂肪，粉化香料，粉化汤料，粉化调味品，奶粉等。

另外，本发明的复合物可用作上述所有食品中的低卡路里基料，如营养纤维基料，脂肪和油代替物等。

对本发明作详细说明的同时，参照其特殊的实施例，对于本技术领域的熟练人员来说，可在不脱离其精神和范围内作各种的变化和改进。

Claims (15)

1．一种干的水分散性复合物，它包含50-98％重量的细小纤维素颗粒和2-50％重量的水溶性胶和/或亲水性材料，其中水溶性胶选自刺槐豆胶、瓜耳胶、枸子胶、榅桲子胶、刺梧桐胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、茄替胶、阿拉伯半乳聚糖、琼脂、角叉菜胶、藻酸及其盐类、红藻胶、果胶、苍耳烷胶、柯德兰、布留兰、葡聚糖、凝胶、明胶和纤维素衍生物，亲水性材料选自水解的谷物类颗粒、糊精、水溶性单糖、水溶性低聚糖、糖醇和山梨糖，按固体组分比，其中复合物的组成使得复合物的水分散体包括(ⅰ)在粒径分布中粒径至少为10微米的纤维素颗粒不大于5％体积和(ⅱ)胶粒比值至少为65％。

2．一种干的水分散性复合物，它包含50-98％重量的细小纤维素颗粒和2-50％重量的水溶性胶和/或亲水性材料，其中水溶性胶选自刺槐豆胶、瓜耳胶、枸子胶、榅桲子胶、刺梧桐胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、茄替胶、阿拉伯半乳聚糖、琼脂、角叉菜胶、藻酸及其盐类、红藻胶、果胶、苍耳烷胶、柯德兰、布留兰、葡聚糖、凝胶、明胶和纤维素衍生物，亲水性材料选自水解的谷物类固体、糊精、水溶性单糖、水溶性低聚糖、糖醇和山梨糖，按固体组分比，其中复合物的组成使得复合物的水分散体包括(ⅰ)在粒径分布中粒径至少为10微米的纤维素颗粒不大于40％体积，所述的粒径至少为10微米的颗粒的长宽比不大于3.0和(ⅱ)胶粒比值至少为65％。

3．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所说的胶粒比值至少为80％。

4．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所说的复合物具有空洞结构，在整个体系的网状结构中可渗水孔的开口宽度为0.05-0.5微米，孔间距为3微米或更小。

5．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所说的水溶性胶选自：纤维素甘糖酸钠，苍耳烷胶，角叉菜胶，果胶和刺梧酮胶，而所说的亲水材料选自：水解的谷物颗粒，水溶性糖类和糖醇类。

6．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所述的水溶性单糖选自葡萄糖、果糖和木糖。

7．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所述的水溶性低聚糖选自蔗糖、乳糖、麦芽糖、高果糖玉米糖浆。偶糖、巴糖、甘露糖醇、氢化淀粉水解产物、麦芽糖、乳果糖、聚右旋糖、低聚果糖和低聚半乳糖。

8．权利要求1或2所述的干的水分散性复合物，其中所述的糖醇选自麦芽糖醇、木糖醇、甘露糖醇和山梨糖醇。

9．一种制备干的水分散性复合物的方法，它包括将50-98％重量的胶粒比值至少50％和粒径至少10微米的颗粒不大于5％重量的细小纤维素颗粒和2-50％重量的水溶性胶和/或亲水性材料按固体组分比计算，均匀地分散在至少75％重量的水中形成一种桨料，然后干燥该桨料，其中水溶性胶选自刺槐豆胶、瓜耳胶、枸子胶、榅桲子胶、刺梧桐胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、茄替胶、阿拉伯半乳聚糖、琼脂、角叉菜胶、藻酸及其盐类、红藻胶、果胶、苍耳烷胶、柯德兰、布留兰、葡聚糖、凝胶、明胶和纤维素衍生物，亲水性材料选自水解的谷物类固体、糊精、水溶性单糖、水溶性低聚糖、糖醇和山梨糖。

10．一种制备干的水分散性复合物的方法，它包括将50-98％重量的胶粒比值至少为50％和粒径至少10微米的颗粒不大于5％重量且该粒径至少为10微米的颗粒的长宽比不大于3.0的细小纤维素颗粒和2-50％重量的水溶性胶和/或亲水性材料按固体组分比计算，均匀地分散在至少75％重量的水中形成一种浆料，然后干燥该浆料。其中水溶性胶选自刺槐豆胶、瓜耳胶、枸子胶、榅桲子胶、刺梧桐胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、茄替胶、阿拉伯半乳聚糖、琼脂、角叉菜胶、藻酸及其盐类、红藻胶、果胶、苍耳烷胶、柯德兰、布留兰、葡聚糖、凝胶、明胶和纤维素衍生物，亲水性材料选自水解的谷物类固体、糊精、水溶性单糖、水溶性低聚糖、糖醇和山梨糖。

11．权利要求9或10的方法，其中所述的水溶性单糖选自葡萄糖、果糖和木糖。

12．权利要求9或10的方法，其中所述的水溶性低聚糖选自蔗糖、乳糖、麦芽糖、高果糖玉米糖浆。偶糖、巴糖、甘露糖醇、氢化淀粉水解产物、麦芽糖、乳果糖、聚右旋糖、低聚果糖和低聚半乳糖。

13．权利要求9或10的方法，其中所述的糖醇选自麦芽糖醇、木糖醇、甘露糖醇和山梨糖醇。

14．权利要求9或10的方法，其中的浆料是以厚度为10毫米或更薄些的薄膜形式干燥的。

15．权利要求9或10的方法，其中的水溶性胶是苍耳烷胶或角叉菜胶，并且浆料在至少60℃的温度下进行热处理。

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