EA006722B1

EA006722B1 - Диспергирующийся и быстро гидратирующийся биополимер

Info

Publication number: EA006722B1
Application number: EA200200866A
Authority: EA
Inventors: Софи Васлэн; Арно Лиотье
Original assignee: Родиа Шими
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2006-04-28
Also published as: AU3569001A; EP1263846A1; FR2805267B1; MXPA02007821A; TWI293967B; EP1263846B1; KR100510573B1; DE60102806T2; FR2805267A1; ES2219506T3; DE60102806D1; JP3642482B2; AU2001235690B2; CA2400070A1; CN1175032C; BR0108458B1; US20030113353A1; WO2001062831A1; KR20020076307A; ZA200205786B

Abstract

Объектом настоящего изобретения является диспергирующийся и быстро гидратирующийся биополимер в сухом виде, отличающийся тем, что по меньшей мере 75% по весу частиц указанного биополимера имеют диаметр от 60 до 250 мкм и средний диаметр (d) от 100 до 250 мкм. Объектом настоящего изобретения является также применение биополимера вышеуказанного типа в качестве загустителя или тиксотропной добавки, эмульгатора и/или стабилизатора в промышленных, пищевых, косметических и фармацевтических смесях.

Description

Объектом настоящего изобретения являются диспергирующиеся и быстро гидратирующиеся полимеры в сухом виде и их использование в качестве загустителей, эмульгаторов и/или стабилизаторов для производства промышленных смесей (например, в строительстве, в производстве красок, бумаги, текстиля, фитосанитарных средств, в водоочистительных системах, в нефтяной промышленности), в пищевой промышленности, в производстве косметических средств, в агрохимии и фармакологии.

Биополимеры с повышенным атомным весом, являющиеся в рамках настоящего изобретения полисахаридами, находят все большее применение в различных промышленных областях благодаря своим загустительным, вязкостным, эмульгирующим и/или стабилизирующим свойствам, в частности, в водной среде. Так, ксантановую смолу, благодаря ее реологическим свойствам, применяют в таких различных областях, как строительство, производство красок, бумаги, текстиля, косметических средств, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, в водоочистительных системах, в бурении и нефтедобыче.

В многочисленных случаях применения, когда биополимер представлен в сухом виде, его необходимо трансформировать в водный раствор. Однако основным недостатком таких порошкообразных веществ является то, что они тяжело диспергируются и гидратируются в данной водной среде. Зачастую при диспергировании и/или гидратации этих биополимеров образуются сгустки, мешающие функциональному действию среды.

В случае биополимера-загустителя, такого как ксантан, улучшение диспергирования и гидратации без образования сгустков позволяет лучше контролировать вязкость реакционной среды.

Поэтому стремятся разрабатывать биополимер в сухом виде, в частности, типа ксантановой смолы, который может легко диспергироваться и быстро гидратироваться в водной среде, образуя сгустки лишь в незначительном количестве и даже не образуя их совсем.

На практике одним из решений, позволяющих избежать образования сгустков при сохранении хорошего диспергирования и гидратации порошков, является видоизменение полимерного порошка способом, называемым «гранулированием». Этот способ заключается в агломерации биополимерного порошка в увлажненной среде (технология «сжиженного слоя») для получения гранул со средним размером от 300 до 1000 мкм. Основным недостатком этого способа является повышенная стоимость его реализации.

Другое решение состоит в добавлении к биополимеру поверхностно-активного соединения. Однако добавление таких соединений не соответствует современной тенденции к сокращению количества добавок в данную смесь, в частности, в области пищевой промышленности.

Задачей настоящего изобретения является предложение биополимерного порошка, который, без применения добавок и/или средств интенсивного перемешивания, характеризуется улучшенным диспергированием и быстрой гидратацией при уменьшении количества и даже устранении образования сгустков.

В связи с этим объектом настоящего изобретения является диспергирующийся и быстро гидратирующийся биополимер в сухом виде, в котором по меньшей мере 75% по весу частиц имеют диаметр от 60 до 250 мкм и средний диаметр (б₅₀) от 100 до 250 мкм.

Предпочтительно по меньшей мере 75% по весу частиц биополимера имеют диаметр от 100 до 200 мкм и средний диаметр (б₅₀) от 100 до 200 мкм.

Особый выбор гранулометрического состава биополимеров в соответствии с настоящим изобретением позволяет одновременно лучше контролировать диспергирование порошка и способствует его гидратации и практически сокращать и даже полностью избегать образования сгустков.

Преимуществом биополимеров в соответствии с настоящим изобретением является то, что в них отсутствует пыль и они легко поддаются формовке.

Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения более понятно будут представлены в нижеследующем описании с прилагаемыми фигурами и примерами.

В настоящем изобретении обозначение б₅₀ является распределением размера частиц, при котором 50% по объему частиц имеют размер, меньший или равный указанному размеру. Например, б₅₀ в 100 мкм означает, что 50% по объему частиц имеют размер, меньший или равный 100 мкм.

Гранулометрический состав определяют путем лазерной спектроскопии при помощи прибора типа «СоиЙег ЬБ 230» с конфигурацией для измерения сухим способом.

В рамках настоящего изобретения термин «биополимер» обозначает, в частности, полисахариды с повышенным молекулярным весом, чаще всего превышающим 1-10⁶ г/моль (измеренным при помощи гель-фильтрации), состоящие из единиц глюкозы, маннозы, галактозы, рамнозы, глюкуроновой кислоты, маннуровой кислоты и, возможно, ацетатных и пируватных производных. Их особенная структура и свойства описаны, например, в публикации «1пбик1па1 Оитк», ^Ык11ег, 2-е изд., гл. ΧΧΙ-ΧΧΙΙΙ (1973 г.).

Эти биополимеры предпочтительно производят путем выращивания аэробных микроорганизмов в питательной водной среде.

Многочисленные микроорганизмы, такие как бактерии, дрожжи, грибы, водоросли обладают свойством производить биополимеры. Среди прочих можно упомянуть *бактерии, относящиеся к роду Хапйютопак и, в частности, к видам, описанным в «Вегдеу'к Мапиа1 о£ Вас1егю1о§у» (8 изд., 1974, Уильяме Н., Уилкинз Ко., Балтимор), таким как Хап1йотопак Ьедошае, ХаШйотопак сатрек!пк, Хап1йотопак саго!ае, Хап1йотопак йебегае, Хап1йотопак тсапае, Хап1йотопак

- 1 006722 такасеагцщ. ХаиШотоиак рарауепсо1а. ХапШотоиак рНакеоН. ХаиШотоиак ры. ХаиШотоиак уакси1огит. ХапЛотоиак уекюаЮпа. ХапЛотоиак уфаик. ХапЛотоиак ре1агдопи;

*бактерии. относящиеся к роду Аг(НгоЬас1ег. и. в частности. виды Аг(НгоЬас1ег к(аЫНк. Аг(НгоЬас1ег У1ксокик;

*бактерии. относящиеся к роду ЕгЮшиа;

*бактерии. относящиеся к роду Ахо1оЬас1ег. и. в частности. вид Ахо1оЬас1ег щфсик;

*бактерии. относящиеся к роду АдгоЬас1егшт. и. в частности. виды АдгоЬас1егшт гаФоЬасГег. АдгоЬасЮгшт гЫходепек. АдгоЬас1егшт 1игпеГас1епк;

*бактерии. относящиеся к роду А1са11депек и. в частности. А1са11депеке ГаесаНк;

* бактерии. относящиеся к роду Ркеиботопак. и. в частности. Ркеиботопак теФашса;

*бактерии. относящиеся к роду СогупеЬасЮпит;

*бактерии. относящиеся к роду ВасШик. и. в частности. ВасШик ро1утухе;

*грибы. относящиеся к роду 8с1егоДит. и. в частности. к видам 8с1етойит д1исашсит. 8с1его0ит го1Гкп или Р1ес1аша оссШегИаНк;

*грибы. относящиеся к роду АкрегдШик. и. в частности. к видам АкрегдШик йасошсик. АкрегдШик Гетгеик;

* дрожжи. относящиеся к роду Напкепи1а как вид Напкепи1а сарки1а1а.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения микроорганизмом является бактерия рода ХапШотоиак. в частности. вида ХапШотоиак сатрекйгк. а биополимером является ксантановая смола.

Биополимеры в соответствии с настоящим изобретением можно получать любым способом. позволяющим контролировать гранулометрический состав порошка. В качестве примера можно указать просеивание.

Как было указано выше. биополимеры в соответствии с настоящим изобретением легко диспергируются в водной среде и не требуют сложных средств для измельчения. Диспергируемость биополимерного порошка оценивается путем подсчета сгустков. образующихся при растворении биополимера в воде. Чем больше образуется сгустков. тем хуже диспергируемость.

Скорость гидратации определяют. например. путем измерения вязкости. развивающейся в течение времени в условиях медленного перемешивания. В качестве примера. медленное перемешивание может соответствовать перемешиванию при помощи дефлокуляционной лопасти со скоростью. примерно равной 400-600 об/мин.

Благодаря этим отличительным признакам биополимеры в соответствии с настоящим изобретением можно вводить в многочисленные смеси в качестве загустителя или тиксотропной добавки. эмульгатора и/или стабилизатора.

Кроме того. настоящее изобретение касается использования биополимера. определенного выше. в качестве загустителя или тиксотропной добавки. эмульгатора и/или стабилизатора в смесях:

для бурения. нефтедобычи. очистки вод;

для производства бумаги. стройматериалов. текстиля;

пищевых. косметических. агрохимических. фармацевтических;

для промышленной и бытовой чистки;

а также указанных смесей. содержащих такой биополимер.

Ниже приведены примеры. носящие неограничительный и иллюстративный характер.

Описание фигур

Фиг. 1 - гранулометрический состав образцов - веществ А. В и С. полученный при помощи гранулометра «Сои11ег Б8230» с конфигурацией для измерения сухим способом.

Фиг. 2 - скорость гидратации образцов А. В и С в дистиллированной воде. Эту скорость определяют путем измерения вязкости. развивающейся в течение времени в условиях примера 1 - Тест на гидратацию в дистиллированной воде.

Фиг. 3 - скорость гидратации образцов А. В и С в среде с 40% содержанием сахарозы. Эту скорость определяют путем измерения вязкости. развивающейся в течение времени в условиях примера 2.

Примеры

Пример 1. Приготовление образцов.

Вещество А: вещество А является стандартной ксантановой смолой. продаваемой под маркой «РНоШдеГ''» компанией «Родья».

Вещество В: вещество в соответствии с настоящим изобретением.

Речь идет о ксантановой смоле. размер частиц которой составляет от 180 мкм и превышает 125 мкм. Это вещество получают двумя одновременными просеиваниями: просеиванием через сетку с размером ячейки 180 мкм и просеиванием через сетку с размером ячейки 125 мм.

Вещество С: вещество С является порошком ксантановой смолы. подвергнутым грануляции при помощи так называемой технологии «сжиженного слоя» согласно примеру 1. описанному в патенте ЕР 2600267.

- 2 006722

Таблица 1

Образец	Вещество А	Вещество В	Вещество С
Частиц от 60 до 250 микрон	68	98	38
% частиц от 100 до 200 микрон	48	79	18
ϋ₅ο микрон	149, 6	180, 8	177,1

На фиг. 1 показан гранулометрический состав образцов А, В и С.

Тест на диспергируемость.

Дисперсные свойства гидроколлоида можно оценить при помощи теста, позволяющего подсчитать количество сгустков, присутствующих в растворе после диспергирования.

Готовят 0,3% растворы ксантановой смолы в дистиллированной воде. Такой раствор осуществляют в 500 мл дистиллированной воды в низком химическом стакане емкостью 1000 мл при помощи дефлокуляционной лопасти диаметром 65 мм в течение 15 мин со скоростью 400 об/мин.

Указанный раствор фильтруют на сетке с размером ячейки 1 мм и подсчитывают количество сгустков, оставшихся после фильтрования.

Результаты приведены в табл. 2.

Таблица 2

Вещество	Количество сгустков
Вещество А	55
Вещество В	0
Вещество С	0

Вещество считается

- «ОЧЕНЬ ХОРОШИМ», если количество сгустков меньше 5;

- «ХОРОШИМ», если количество сгустков меньше 10;

- «ПЛОХИМ», если количество сгустков больше 10.

Тест на гидратацию.

Этот тест позволяет оценить скорость гидратации биополимерного порошка в водных средах.

Растворяют 0,3% порошка ксантановой смолы (вещества А, В, С) в дистиллированной воде. Такой раствор осуществляют в 500 мл дистиллированной воды в низком химическом стакане емкостью 1000 мл при помощи дефлокуляционной лопасти диаметром 65 мм в течение 15 мин со скоростью 400 об/мин. Измеряют вязкость указанного раствора за четыре различных промежутка времени при помощи вискозиметра Брукфилда модели БУТ со шпинделем № 2 со скоростью 12 об/мин. Промежутки времени - 1, 2, 5 и 15 мин.

Значения вязкости приведены в табл. 3.

Таблица 3

Вещество	Вязкость за 1 мин.	Вязкость за 2 мин.	Вязкость за 5 мин.	Вязкость за 15 мин.
Вещество А	20 мПа.с	100 мПа.с	332 мПа.с	605 мПа.с
Вещество В	238 мПа.с	692 мПа.с	747 мПа.с	742 мПа.с
Вещество С	137 мПа.с	712 мПа.с	687 мПа.с	675 мПа.с

На фиг. 2 показана скорость гидратации образцов А, В и С в дистиллированной воде. Эту скорость определяют путем измерения вязкости, развивающейся в течение времени.

Пример 2. Тест на гидратацию в 40% растворе сахарозы.

Этот тест позволяет оценить скорость гидратации биополимерного порошка в подслащенной водной среде.

Растворяют 0,3% биополимерного порошка ксантановой смолы (вещества А, В, С) в 40% растворе сахарозы. Этот раствор осуществляют в 500 г 40% раствора сахара в низком химическом стакане емкостью 1000 мл при помощи дефлокуляционной лопасти в течение 30 мин со скоростью 400 об/мин. Вязкость указанного раствора измеряют за четыре различных промежутка времени при помощи вискозимет

- 3 006722 ра Брукфилда, шпиндель № 2, со скоростью 12 об/мин. Промежутки времени - 5, 15 и 30 мин. Значения вязкости приведены в табл. 4.

Таблица 4

Вещество	Вязкость за 5 мин.	Вязкость за 15 мин.	Вязкость за 30 мин.
Вещество А	870 мПа.с	1140 мПа.с	1280 мПа.с
Вещество В	970 мПа.с	1470 мПа.с	1480 мПа.с
Вещество С	1075 мПа.с	1430 мПа.с	1410 мПа.с

На фиг. 3 показана скорость гидратации образцов А, В и С в среде с 40% сахарозы. Эту скорость определяют путем измерения вязкости, развивающейся в течение времени.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Диспергирующийся и быстро гидратирующийся биополимер в сухом виде, отличающийся тем, что по меньшей мере 75% по весу частиц указанного биополимера имеют диаметр от 60 до 250 мкм и средний диаметр (б₅₀) от 100 до 250 мкм, причем указанный биополимер является ксантановой смолой.
2. Биополимер по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере 75% по весу частиц указанного биополимера имеют диаметр от 100 до 200 мкм и средний диаметр (б₅₀) от 100 до 200 мкм.
3. Применение биополимера по одному из пп.1 или 2 в качестве загустителя.
4. Применение биополимера по одному из пп.1 или 2 в качестве модификатора вязкости.
5. Применение биополимера по одному из пп.1 или 2 в качестве эмульгатора.
6. Применение биополимера по одному из пп.1 или 2 в качестве стабилизатора.
7. Применение по любому из пп.3, 4, 5 или 6 в составах для бурения, сопутствующего извлечения нефти, очистки вод.
8. Применение по любому из пп.3 ,4, 5 или 6 в пищевых, косметических, фармацевтических и агрохимических составах.
9. Применение по любому из пп.3, 4, 5 или 6 в составах для промышленной и бытовой чистки.
10. Применение по любому из пп.3, 4, 5 или 6 в составах для производства бумаги, стройматериалов, текстиля.
11. Дисперсия, содержащая биополимер по п.1 или 2 в водной среде без добавления добавок.