JP2003213037A - セルロース複合体とその製造方法 - Google Patents
セルロース複合体とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 医薬品、食品、化粧品、工業用添加剤として
有用なセルロースと水溶性物質との新規な複合体とその
製造方法を提供する。 【解決手段】 平均重合度１３以上１００以下であり、
セルロースＩ型分率０．１以下、かつセルロースII型分
率０．５以上であるセルロースと、水溶性物質からなる
複合体、及び、平均重合度1 ００以上のセルロースと、
温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４
５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒
以上〜５秒以下接触反応させてセルロースを加水分解し
て溶解し、溶解状態で、水溶性物質を添加するセルロー
ス複合体の製造方法。
有用なセルロースと水溶性物質との新規な複合体とその
製造方法を提供する。 【解決手段】 平均重合度１３以上１００以下であり、
セルロースＩ型分率０．１以下、かつセルロースII型分
率０．５以上であるセルロースと、水溶性物質からなる
複合体、及び、平均重合度1 ００以上のセルロースと、
温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４
５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒
以上〜５秒以下接触反応させてセルロースを加水分解し
て溶解し、溶解状態で、水溶性物質を添加するセルロー
ス複合体の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医薬品、食品、化
粧品、工業用添加剤として有用なセルロースと水溶性物
質との新規な複合体とその製造方法に関するものであ
る。
粧品、工業用添加剤として有用なセルロースと水溶性物
質との新規な複合体とその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、セルロース単体の機能を高
め、取り扱い性を向上させ、種々の用途に応用する目的
で、セルロースと水溶性物質との複合体が開発され、種
々の提案がなされている。特公昭４０−１２１７４号公
報では、水に容易に分散する結晶セルロースが提案され
ている。このセルロース分散体は、１００μｍ以上の粗
大粒子が含まれるため、飲料や化粧品に使用したとき、
ざらつきを感じるという問題点を有していた。これを改
善するため、特開平７−２６８１２９号公報では、微細
セルロース５０〜９８重量％と水溶性ガム類および親水
性物質５０〜２重量％からなる組成物を水に再分散した
とき、１０μｍ以上の長さの粒子のアスペクト比が３．
０以下であり、コロイド分画が６５％以上である水分散
性の複合体が開示されている。しかし、セルロース原料
は、パルプ等の酸加水分解、洗浄、水への再分散、摩砕
と製造工程が長く煩雑であるため、なお改善が望まれて
いた。
め、取り扱い性を向上させ、種々の用途に応用する目的
で、セルロースと水溶性物質との複合体が開発され、種
々の提案がなされている。特公昭４０−１２１７４号公
報では、水に容易に分散する結晶セルロースが提案され
ている。このセルロース分散体は、１００μｍ以上の粗
大粒子が含まれるため、飲料や化粧品に使用したとき、
ざらつきを感じるという問題点を有していた。これを改
善するため、特開平７−２６８１２９号公報では、微細
セルロース５０〜９８重量％と水溶性ガム類および親水
性物質５０〜２重量％からなる組成物を水に再分散した
とき、１０μｍ以上の長さの粒子のアスペクト比が３．
０以下であり、コロイド分画が６５％以上である水分散
性の複合体が開示されている。しかし、セルロース原料
は、パルプ等の酸加水分解、洗浄、水への再分散、摩砕
と製造工程が長く煩雑であるため、なお改善が望まれて
いた。
【０００３】また、特許第３００７３６３号公報には、
微生物セルロース産生菌を培養する培地中に高分子物質
を添加し微生物セルロースと高分子物質の複合体および
複合体を含有する食材が開示されている。この方法で
は、生産性が極めて悪いため、実用化の障害になってい
た。また、これらのセルロースはいずれもセルロースＩ
型結晶系であり、セルロースII型結晶形態をもつセルロ
ースと水溶性物質との複合体は知られていない。
微生物セルロース産生菌を培養する培地中に高分子物質
を添加し微生物セルロースと高分子物質の複合体および
複合体を含有する食材が開示されている。この方法で
は、生産性が極めて悪いため、実用化の障害になってい
た。また、これらのセルロースはいずれもセルロースＩ
型結晶系であり、セルロースII型結晶形態をもつセルロ
ースと水溶性物質との複合体は知られていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、医薬品、食
品、化粧品、工業用添加剤として有用なセルロースと水
溶性物質との複合体、及びその製造方法を提供するもの
である。
品、化粧品、工業用添加剤として有用なセルロースと水
溶性物質との複合体、及びその製造方法を提供するもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、セルロースを超臨界水または亜臨界水で分解し
てセルロースを可溶化し、その後、水溶性物質を添加す
ることにより、一定の重合度と結晶性をもつセルロース
と水溶性物質との複合体が容易に形成されることを見出
し、本発明を完成した。
の結果、セルロースを超臨界水または亜臨界水で分解し
てセルロースを可溶化し、その後、水溶性物質を添加す
ることにより、一定の重合度と結晶性をもつセルロース
と水溶性物質との複合体が容易に形成されることを見出
し、本発明を完成した。
【０００６】すなわち、本発明は、
１．平均重合度１３以上１００以下であり、セルロース
Ｉ型分率０．１以下、かつセルロースII型分率０．５以
上であるセルロースと、水溶性物質とからなる複合体、 ２．平均重合度１３以上１００以下であり、かつセルロ
ースII型分率０．７以上であるセルロースと、水溶性物
質とからなる１．記載の複合体、 ３．平均重合度１００以上のセルロースと、温度２５０
℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４５０ＭＰａ
以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒以上５秒以
下接触反応させてセルロースを加水分解して溶解し、溶
解状態で、水溶性物質を添加することを特徴とする１．
または２．記載のセルロース組成物の製造方法、 ４．平均重合度１００以上のセルロースと、温度２５０
℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４５０ＭＰａ
以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒以上５秒以
下接触反応させ、その後冷却して、温度２５０℃以上３
５０℃以下の亜臨界水と１分以上１０分以下接触反応さ
せてセルロースを加水分解して溶解し、溶解状態で、水
溶性物質を添加することを特徴とする１．または２．記
載のセルロース複合体の製造方法、である。
Ｉ型分率０．１以下、かつセルロースII型分率０．５以
上であるセルロースと、水溶性物質とからなる複合体、 ２．平均重合度１３以上１００以下であり、かつセルロ
ースII型分率０．７以上であるセルロースと、水溶性物
質とからなる１．記載の複合体、 ３．平均重合度１００以上のセルロースと、温度２５０
℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４５０ＭＰａ
以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒以上５秒以
下接触反応させてセルロースを加水分解して溶解し、溶
解状態で、水溶性物質を添加することを特徴とする１．
または２．記載のセルロース組成物の製造方法、 ４．平均重合度１００以上のセルロースと、温度２５０
℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４５０ＭＰａ
以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒以上５秒以
下接触反応させ、その後冷却して、温度２５０℃以上３
５０℃以下の亜臨界水と１分以上１０分以下接触反応さ
せてセルロースを加水分解して溶解し、溶解状態で、水
溶性物質を添加することを特徴とする１．または２．記
載のセルロース複合体の製造方法、である。
【０００７】一般的にセルロースとはβ−１，４−グリ
コシド結合した直鎖状の結晶体のことを指すが、本発明
のセルロースは、結晶体のみならず、結晶体でない直鎖
状の高分子やオリゴマーをも含める。本発明のセルロー
スの平均重合度（ＤＰ）、セルロースＩ及びセルロース
II型結晶成分の分率（χI およびχII）は、下記手順で
算出した。セルロースＩ型結晶成分の分率（χI ）は、
セルロース分散体を乾燥して得られた乾燥セルロース試
料を粉状に粉砕し錠剤に成形し、線源Ｃｕ−Ｋαで反射
法で得た広角Ｘ線回折図において、セルロースＩ型結晶
の（１１０）面ピークに帰属される２θ＝１５．０゜に
おける絶対ピーク強度ｈ0 と、この面間隔におけるベー
スラインからのピーク強度ｈ1 から、下記（１）式によ
って求められる値を用いた。
コシド結合した直鎖状の結晶体のことを指すが、本発明
のセルロースは、結晶体のみならず、結晶体でない直鎖
状の高分子やオリゴマーをも含める。本発明のセルロー
スの平均重合度（ＤＰ）、セルロースＩ及びセルロース
II型結晶成分の分率（χI およびχII）は、下記手順で
算出した。セルロースＩ型結晶成分の分率（χI ）は、
セルロース分散体を乾燥して得られた乾燥セルロース試
料を粉状に粉砕し錠剤に成形し、線源Ｃｕ−Ｋαで反射
法で得た広角Ｘ線回折図において、セルロースＩ型結晶
の（１１０）面ピークに帰属される２θ＝１５．０゜に
おける絶対ピーク強度ｈ0 と、この面間隔におけるベー
スラインからのピーク強度ｈ1 から、下記（１）式によ
って求められる値を用いた。
【０００８】同様に、セルロースII型結晶成分の分率
（χII）は、乾燥セルロース試料を粉状に粉砕し錠剤に
成形し、線源Ｃｕ−Ｋαで反射法で得た広角Ｘ線回折図
において、セルロースII型結晶の（１１０）面ピークに
帰属される２θ＝１２．６゜における絶対ピーク強度ｈ
0 ＊とこの面間隔におけるベースラインからのピーク強
度ｈ1 ＊から、下記（２）式によって求められる値を用
いた。 χI ＝ｈ1 ／ｈ0 （１） χII＝ｈ1 ＊／ｈ0 ＊ （２） 図１に、χI およびχIIを求める模式図を示す。なお、
セルロース試料は、減圧乾燥法等の手段で乾燥して、乾
燥セルロース試料とした。
（χII）は、乾燥セルロース試料を粉状に粉砕し錠剤に
成形し、線源Ｃｕ−Ｋαで反射法で得た広角Ｘ線回折図
において、セルロースII型結晶の（１１０）面ピークに
帰属される２θ＝１２．６゜における絶対ピーク強度ｈ
0 ＊とこの面間隔におけるベースラインからのピーク強
度ｈ1 ＊から、下記（２）式によって求められる値を用
いた。 χI ＝ｈ1 ／ｈ0 （１） χII＝ｈ1 ＊／ｈ0 ＊ （２） 図１に、χI およびχIIを求める模式図を示す。なお、
セルロース試料は、減圧乾燥法等の手段で乾燥して、乾
燥セルロース試料とした。
【０００９】本発明で規定するセルロースの平均重合度
（ＤＰ）は、上述の乾燥セルロース試料をカドキセン
（CdO/NH2CH2CH2NH2/NaOH/H20 = 5/28/1.4/65.6,w/w/w/
w) に溶解した希薄セルロース溶液の比粘度をウベロー
デ型粘度計で測定し（２５℃）、その極限粘度数［η］
から下記粘度式（３）および換算式（４）により算出し
た値を採用した。 ［η］＝３．８５×１０-2×ＭＷ0.76 （３） ＤＰ＝ＭＷ／１６２ （４）
（ＤＰ）は、上述の乾燥セルロース試料をカドキセン
（CdO/NH2CH2CH2NH2/NaOH/H20 = 5/28/1.4/65.6,w/w/w/
w) に溶解した希薄セルロース溶液の比粘度をウベロー
デ型粘度計で測定し（２５℃）、その極限粘度数［η］
から下記粘度式（３）および換算式（４）により算出し
た値を採用した。 ［η］＝３．８５×１０-2×ＭＷ0.76 （３） ＤＰ＝ＭＷ／１６２ （４）
【００１０】通常、医薬添加剤、食品添加剤、化粧品添
加剤、工業添加剤に使用されるセルロ−スは、天然由来
のセルロースＩ型結晶系である。セルロースＩ型結晶系
は、セルロースが高度に配向、凝集した形態であるの
で、摩砕等の機械的加工がきわめて難しいのが通常であ
る。木材、古紙等、地球上に豊富に存在するバイオマス
資源を、粉体等産業上利用しやすい形態にするため、一
般に塩酸や硫酸等による加水分解が行われる。しかし、
この方法でも、非結晶部分から選択的に加水分解し、緻
密な構造であるセルロースＩ型高結晶部分は反応せず、
結果として加水分解生成物は原料のセルロースＩ型結晶
系を保っている。
加剤、工業添加剤に使用されるセルロ−スは、天然由来
のセルロースＩ型結晶系である。セルロースＩ型結晶系
は、セルロースが高度に配向、凝集した形態であるの
で、摩砕等の機械的加工がきわめて難しいのが通常であ
る。木材、古紙等、地球上に豊富に存在するバイオマス
資源を、粉体等産業上利用しやすい形態にするため、一
般に塩酸や硫酸等による加水分解が行われる。しかし、
この方法でも、非結晶部分から選択的に加水分解し、緻
密な構造であるセルロースＩ型高結晶部分は反応せず、
結果として加水分解生成物は原料のセルロースＩ型結晶
系を保っている。
【００１１】本発明のセルロースは、セルロースＩ型と
は異なり、結晶形態がII型であり、かつ平均重合度が比
較的低いため、二次加工（粉砕、摩砕）がきわめて容易
にできるという特徴がある。構成するセルロ−スは固体
であることが必須条件である。構成するセルロースの平
均重合度が１３未満の場合、水溶性になるため、本発明
の効果は得られない。また、平均重合度が１００を越え
ると、複合体の水中での摩砕等のセルロ−ス粒度コント
ロールが難しくなる。
は異なり、結晶形態がII型であり、かつ平均重合度が比
較的低いため、二次加工（粉砕、摩砕）がきわめて容易
にできるという特徴がある。構成するセルロ−スは固体
であることが必須条件である。構成するセルロースの平
均重合度が１３未満の場合、水溶性になるため、本発明
の効果は得られない。また、平均重合度が１００を越え
ると、複合体の水中での摩砕等のセルロ−ス粒度コント
ロールが難しくなる。
【００１２】本発明においては、特定の平均重合度と結
晶形態を有するセルロースと水溶性物質と複合化するこ
とにより、種々の機能、例えば分散安定性、乳化安定
性、乾燥皮膜物性、バインダー機能、食材としての口あ
たり、種々のゲル化、粘度コントロール等の応用物性制
御が無限に可能になる。特に、複合体を水中で分散させ
る場合、用途に応じて水溶性物質、複合体濃度、分散機
を選んで攪拌力を制御することにより種々の物性の分散
液やゲル状態を自由自在に作り出すことも可能である。
このことから、本セルロース複合体は産業応用上きわめ
て有用である。
晶形態を有するセルロースと水溶性物質と複合化するこ
とにより、種々の機能、例えば分散安定性、乳化安定
性、乾燥皮膜物性、バインダー機能、食材としての口あ
たり、種々のゲル化、粘度コントロール等の応用物性制
御が無限に可能になる。特に、複合体を水中で分散させ
る場合、用途に応じて水溶性物質、複合体濃度、分散機
を選んで攪拌力を制御することにより種々の物性の分散
液やゲル状態を自由自在に作り出すことも可能である。
このことから、本セルロース複合体は産業応用上きわめ
て有用である。
【００１３】本発明でいう水溶性物質とは、常温で水に
容易に溶解する有機物質であり、セルロースとの相溶性
が良好な物質であれば種類を問わない。例えば、グリセ
リン、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類、
グルコース、マルトース、フラクトース、トレハロー
ス、水溶性デキストリン、セルロースオリゴマー等の糖
類、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール等の
糖アルコール類、ローカストビーンガム、グアガム、タ
マリンドガム、クイストシードガム、カラヤガム、アラ
ビアガム、トラガントガム、ガティガム、アラビノガラ
クタン、寒天、カラギーナン、ペクチン、キサンタンガ
ム、ジェランガム等の天然産水溶性ガム類、アルギン酸
およびその塩、アルギン酸プロピレングリコールエステ
ル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー等
の水溶性合成高分子類、カルボキシメチルセルロースお
よびそのナトリウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性セルロー
ス誘導体類、脂肪酸アルキロールアミド、アルキルアミ
ンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
（ＡＥ）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコー
ル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル
エーテル、多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオ
キシエチレン多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキ
シエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪
酸部分エステルなどの非イオン性界面活性剤、可溶性デ
ンプン、カルボキシメチルデンプン、メチルデンプン、
部分アルファー化デンプン等のデンプン類が挙げられ
る。このうち、保護コロイド性を有し、水分散状態での
分散安定性を増す機能を有する水溶性ガム類、セルロー
ス誘導体類が好ましい。
容易に溶解する有機物質であり、セルロースとの相溶性
が良好な物質であれば種類を問わない。例えば、グリセ
リン、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類、
グルコース、マルトース、フラクトース、トレハロー
ス、水溶性デキストリン、セルロースオリゴマー等の糖
類、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール等の
糖アルコール類、ローカストビーンガム、グアガム、タ
マリンドガム、クイストシードガム、カラヤガム、アラ
ビアガム、トラガントガム、ガティガム、アラビノガラ
クタン、寒天、カラギーナン、ペクチン、キサンタンガ
ム、ジェランガム等の天然産水溶性ガム類、アルギン酸
およびその塩、アルギン酸プロピレングリコールエステ
ル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー等
の水溶性合成高分子類、カルボキシメチルセルロースお
よびそのナトリウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性セルロー
ス誘導体類、脂肪酸アルキロールアミド、アルキルアミ
ンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
（ＡＥ）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコー
ル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキル
エーテル、多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオ
キシエチレン多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキ
シエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪
酸部分エステルなどの非イオン性界面活性剤、可溶性デ
ンプン、カルボキシメチルデンプン、メチルデンプン、
部分アルファー化デンプン等のデンプン類が挙げられ
る。このうち、保護コロイド性を有し、水分散状態での
分散安定性を増す機能を有する水溶性ガム類、セルロー
ス誘導体類が好ましい。
【００１４】次に、本発明のセルロース複合体の製造方
法を説明する。本発明における超臨界水とは、３７４℃
以上、２２．１ＭＰａ（臨界点）以上の状態にある水と
定義する。亜臨界水とは、臨界点近傍の状態にある熱水
のことであり、２５０℃以上３７５℃以下、１５ＭＰａ
以上２２．１ＭＰａ以下の水と定義する。木材パルプ、
精製リンター、結晶セルロース、粉末セルロ−ス、古
紙、麦わら、稲わら、再生セルロース繊維等のセルロ−
ス素材を、温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５Ｍ
Ｐａ以上４５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と
０.０１秒以上〜５秒以下接触させて、セルロース素材
を加水分解して溶解し、冷却する。
法を説明する。本発明における超臨界水とは、３７４℃
以上、２２．１ＭＰａ（臨界点）以上の状態にある水と
定義する。亜臨界水とは、臨界点近傍の状態にある熱水
のことであり、２５０℃以上３７５℃以下、１５ＭＰａ
以上２２．１ＭＰａ以下の水と定義する。木材パルプ、
精製リンター、結晶セルロース、粉末セルロ−ス、古
紙、麦わら、稲わら、再生セルロース繊維等のセルロ−
ス素材を、温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５Ｍ
Ｐａ以上４５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と
０.０１秒以上〜５秒以下接触させて、セルロース素材
を加水分解して溶解し、冷却する。
【００１５】温度条件は、セルロースの収率および物性
に大きく影響する。２５０℃未満の場合、生成物中に原
料セルロースＩ型が大部分残存するため本発明のセルロ
ースは得られない。４５０℃を越えると、加水分解およ
び熱分解が過度に進行し、グルコース等の水溶性物質が
ほとんどになり、本発明のセルロースは得られない。好
ましくは温度３５０℃以上４００℃以下、圧力２５ＭＰ
ａ以上である。最も好ましくは温度３７０℃以上３９０
℃以下、圧力３５ＭＰａ以上である。
に大きく影響する。２５０℃未満の場合、生成物中に原
料セルロースＩ型が大部分残存するため本発明のセルロ
ースは得られない。４５０℃を越えると、加水分解およ
び熱分解が過度に進行し、グルコース等の水溶性物質が
ほとんどになり、本発明のセルロースは得られない。好
ましくは温度３５０℃以上４００℃以下、圧力２５ＭＰ
ａ以上である。最も好ましくは温度３７０℃以上３９０
℃以下、圧力３５ＭＰａ以上である。
【００１６】さらに、セルロースと超臨界水または亜臨
界水との接触反応時間はセルロースの収率に大きく影響
する。０. ０１秒未満の場合、反応が充分進行せず、生
成物中に原料セルロースＩ型が大部分残存し、本発明の
セルロースは得られない。５秒を越えると加水分解およ
び熱分解が過度に進行し、グルコース等の水溶性物質が
ほとんどになり、本発明のセルロースは得られない。好
ましくは０. ０５秒以上１秒以下である。超臨界水また
は亜臨界水との反応に用いる装置は特に限定されない
が、反応時間を自由に制御できる流通式のものが好まし
い。例えば図２に示す装置が好ましく使用できる。昇温
した水と原料セルロースの水スラリーを混合し、所定温
度にした後反応管を通し、直後に常温の水を混合して急
冷する。このように処理することにより反応時間を１秒
以下に制御することが可能となる。
界水との接触反応時間はセルロースの収率に大きく影響
する。０. ０１秒未満の場合、反応が充分進行せず、生
成物中に原料セルロースＩ型が大部分残存し、本発明の
セルロースは得られない。５秒を越えると加水分解およ
び熱分解が過度に進行し、グルコース等の水溶性物質が
ほとんどになり、本発明のセルロースは得られない。好
ましくは０. ０５秒以上１秒以下である。超臨界水また
は亜臨界水との反応に用いる装置は特に限定されない
が、反応時間を自由に制御できる流通式のものが好まし
い。例えば図２に示す装置が好ましく使用できる。昇温
した水と原料セルロースの水スラリーを混合し、所定温
度にした後反応管を通し、直後に常温の水を混合して急
冷する。このように処理することにより反応時間を１秒
以下に制御することが可能となる。
【００１７】図２に本発明で好ましく用いられる反応装
置の一例を概略系統図で示す。水容器１中の水を水ポン
プ２で所定の圧力に昇圧する。その後、ヒーター３で加
熱し、所定の温度に昇温させる。これを加熱水Ａとす
る。一方、原料セルロースは水と混合してスラリー状態
として容器４に入れる。スラリーポンプ５で昇圧する。
これを原料スラリーＢとする。加熱水Ａと原料スラリー
Ｂは混合して超臨界水反応管６を通し第一段階の反応を
させる。その後、冷却水Ｃを混合して第二段階の反応温
度にまで冷却し、亜臨界水反応管９で第二段階の反応を
させる。第二段階の反応を行なわせない場合には亜臨界
水反応管９を通さず、直接冷却器１０に通してもよい。
その後、冷却器１０で５０℃以下まで冷却し、フィルタ
ー１１で未溶解固形分を除去し、背圧弁１２を通して処
理水を容器１３に集める。
置の一例を概略系統図で示す。水容器１中の水を水ポン
プ２で所定の圧力に昇圧する。その後、ヒーター３で加
熱し、所定の温度に昇温させる。これを加熱水Ａとす
る。一方、原料セルロースは水と混合してスラリー状態
として容器４に入れる。スラリーポンプ５で昇圧する。
これを原料スラリーＢとする。加熱水Ａと原料スラリー
Ｂは混合して超臨界水反応管６を通し第一段階の反応を
させる。その後、冷却水Ｃを混合して第二段階の反応温
度にまで冷却し、亜臨界水反応管９で第二段階の反応を
させる。第二段階の反応を行なわせない場合には亜臨界
水反応管９を通さず、直接冷却器１０に通してもよい。
その後、冷却器１０で５０℃以下まで冷却し、フィルタ
ー１１で未溶解固形分を除去し、背圧弁１２を通して処
理水を容器１３に集める。
【００１８】反応直後の水溶液には、低分子量のグルコ
ースや水溶性オリゴマーとともに本発明の平均重合度１
０以上１００以下であり、セルロースＩ型分率０．１以
下、かつセルロースII型分率０．５以上であるセルロー
スが溶解している。ここに、水溶性物質を添加し、濃縮
することにより、本発明のセルロース複合体が沈殿もし
くはゲル状化し、分離可能となる。ろ過等により分離を
した後、乾燥、粉砕することにより、複合体を得る。こ
のとき、水中で共存する水溶性物質を除去せず、濃縮、
乾燥してもかまわない。また、超臨界水または亜臨界水
での反応直後の溶解状態のまま静置し、析出したセルロ
ースをろ過等で分離し、湿ケークの状態にし、該湿度ケ
ーク状態にセルロースに水溶性物質を粉体で配合し、混
練機で混合し、乾燥、粉砕してもよい。
ースや水溶性オリゴマーとともに本発明の平均重合度１
０以上１００以下であり、セルロースＩ型分率０．１以
下、かつセルロースII型分率０．５以上であるセルロー
スが溶解している。ここに、水溶性物質を添加し、濃縮
することにより、本発明のセルロース複合体が沈殿もし
くはゲル状化し、分離可能となる。ろ過等により分離を
した後、乾燥、粉砕することにより、複合体を得る。こ
のとき、水中で共存する水溶性物質を除去せず、濃縮、
乾燥してもかまわない。また、超臨界水または亜臨界水
での反応直後の溶解状態のまま静置し、析出したセルロ
ースをろ過等で分離し、湿ケークの状態にし、該湿度ケ
ーク状態にセルロースに水溶性物質を粉体で配合し、混
練機で混合し、乾燥、粉砕してもよい。
【００１９】本発明で使用する混練機器としては種類を
問わないが、たとえば、バッチニーダー、エキストルー
ダー、プラネタリーミキサー等が挙げられる。乾燥機と
しては、スプレードライヤー、真空乾燥機、ベルトドラ
イヤー、ドラムドライヤー、流動層乾燥機等が挙げられ
る。従来技術では、セルロースII型にするには、いった
ん化学薬品、例えば、ビスコース、銅アンモニア、カド
キセン、高濃度アルカリ等にセルロースを溶解した後、
水中で再生することにより得られるが、これらはいずれ
も、危険で有害な化学薬品であり、人体かかわる医薬、
食品、化粧品用途には不向きである。本発明では、無害
で豊富にある水を使用して反応させて、結晶形態、重合
度を制御したセルロースを生成させるものである。した
がって、化学合成品、化学処理再生品と比較して、微量
有害物の発生懸念は低いため、安全性は高い。
問わないが、たとえば、バッチニーダー、エキストルー
ダー、プラネタリーミキサー等が挙げられる。乾燥機と
しては、スプレードライヤー、真空乾燥機、ベルトドラ
イヤー、ドラムドライヤー、流動層乾燥機等が挙げられ
る。従来技術では、セルロースII型にするには、いった
ん化学薬品、例えば、ビスコース、銅アンモニア、カド
キセン、高濃度アルカリ等にセルロースを溶解した後、
水中で再生することにより得られるが、これらはいずれ
も、危険で有害な化学薬品であり、人体かかわる医薬、
食品、化粧品用途には不向きである。本発明では、無害
で豊富にある水を使用して反応させて、結晶形態、重合
度を制御したセルロースを生成させるものである。した
がって、化学合成品、化学処理再生品と比較して、微量
有害物の発生懸念は低いため、安全性は高い。
【００２０】本発明の複合体は、種々の用途に使用でき
る。すなわち、医薬用途では、例えば錠剤の賦形剤、造
粒用バインダー、コーティング剤、検査試薬担体、クロ
マト担体等に使用できる。食品用途では、低カロリーの
機能性食材、ゲル状食材のほか、分散安定剤、乳化安定
剤、形状安定剤、離水防止剤等の食品添加剤等として使
用できる。また、化粧品では、パック剤、スクラブ剤、
ファンデ−ション基材、感触改良剤等に使用できる。ま
た、工業用途では、種々の工業薬品、製剤の分散安定
剤、セラミックス製造プロセスのバインダー、造粒用バ
インダー、コーティング剤等に使用できる。
る。すなわち、医薬用途では、例えば錠剤の賦形剤、造
粒用バインダー、コーティング剤、検査試薬担体、クロ
マト担体等に使用できる。食品用途では、低カロリーの
機能性食材、ゲル状食材のほか、分散安定剤、乳化安定
剤、形状安定剤、離水防止剤等の食品添加剤等として使
用できる。また、化粧品では、パック剤、スクラブ剤、
ファンデ−ション基材、感触改良剤等に使用できる。ま
た、工業用途では、種々の工業薬品、製剤の分散安定
剤、セラミックス製造プロセスのバインダー、造粒用バ
インダー、コーティング剤等に使用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限
定されるものではない。
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限
定されるものではない。
【実施例１】結晶セルロース（旭化成株式会社製、アビ
セル（登録商標）ＰＨ１０１）を水に分散し、固形分４
重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水反
応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじめ
加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得られ
た０．６７重量％原料の原料スラリーを３８０℃、３０
ＭＰａの条件で超臨界水反応管に０. １２秒間滞留させ
た。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、急
冷した。フィルターで固形分をろ過して除去した後、背
圧弁で常圧に戻し、セルロース溶解水を容器に集めた。
１２時間静置後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の
取得物を乾燥して結晶化度と平均分子量を測定したとこ
ろ、セルロースＩ型分率は０、セルロースII型分率は
０. ７、平均重合度は４５であった。析出物収率は、乾
燥重量換算で、原料に対して３１重量％であった。
セル（登録商標）ＰＨ１０１）を水に分散し、固形分４
重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水反
応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじめ
加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得られ
た０．６７重量％原料の原料スラリーを３８０℃、３０
ＭＰａの条件で超臨界水反応管に０. １２秒間滞留させ
た。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、急
冷した。フィルターで固形分をろ過して除去した後、背
圧弁で常圧に戻し、セルロース溶解水を容器に集めた。
１２時間静置後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の
取得物を乾燥して結晶化度と平均分子量を測定したとこ
ろ、セルロースＩ型分率は０、セルロースII型分率は
０. ７、平均重合度は４５であった。析出物収率は、乾
燥重量換算で、原料に対して３１重量％であった。
【００２２】一方、反応直後のセルロース溶解液に、乾
燥重量換算で、セルロース１０部に対し、１部のカルボ
キシメチルセルロースナトリウム塩（Nacalai tesque）
を加え、このまま、１２時間静置後、真空エバポレータ
ーで全体量の約１／１０まで水を留去し、濃縮した。そ
の結果析出した固体をろ過し、減圧乾燥機で乾燥し、衝
撃式粉砕機で粉砕し、セルロース複合体の乾燥粉体を得
た。この取得物を水に対して２重量％量を水に投入し、
プロペラ攪拌機で５分間攪拌したとこと、全体が均一に
分散した粘調な分散液となった。また取得物を水に対し
て１０重量％量を水に投入し、特殊機化（株）製ＴＫホ
モジナーザーで１００００ｒｐｍ、１０分間攪拌したと
ころ、全体が均一に分散したゲル状物を得た。
燥重量換算で、セルロース１０部に対し、１部のカルボ
キシメチルセルロースナトリウム塩（Nacalai tesque）
を加え、このまま、１２時間静置後、真空エバポレータ
ーで全体量の約１／１０まで水を留去し、濃縮した。そ
の結果析出した固体をろ過し、減圧乾燥機で乾燥し、衝
撃式粉砕機で粉砕し、セルロース複合体の乾燥粉体を得
た。この取得物を水に対して２重量％量を水に投入し、
プロペラ攪拌機で５分間攪拌したとこと、全体が均一に
分散した粘調な分散液となった。また取得物を水に対し
て１０重量％量を水に投入し、特殊機化（株）製ＴＫホ
モジナーザーで１００００ｒｐｍ、１０分間攪拌したと
ころ、全体が均一に分散したゲル状物を得た。
【００２３】
【実施例２】結晶セルロース（旭化成株式会社製、アビ
セル（登録商標）ＰＨ１０１）を水に分散し、固形分４
重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水反
応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじめ
加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得られ
た０．６７重量％原料の原料スラリーを４００℃、４０
ＭＰａの条件で超臨界水反応管の０. １０秒間滞留させ
た。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、急
冷した。フィルターで固形分をろ過、除去した後、背圧
弁で常圧に戻し、セルロース溶解水を容器に集めた。１
２時間静置後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の取
得物はケーク状含水物であり、ＫＥＴＴ社製水分計で測
定したところ、水分は５８重量％であった。このセルロ
−スのセルロースＩ型分率は０、セルロースII型分率は
０. ７５、平均重合度は３８であった。析出物収率は、
乾燥重量換算で、原料に対して４２重量％であった。
セル（登録商標）ＰＨ１０１）を水に分散し、固形分４
重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水反
応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじめ
加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得られ
た０．６７重量％原料の原料スラリーを４００℃、４０
ＭＰａの条件で超臨界水反応管の０. １０秒間滞留させ
た。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、急
冷した。フィルターで固形分をろ過、除去した後、背圧
弁で常圧に戻し、セルロース溶解水を容器に集めた。１
２時間静置後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の取
得物はケーク状含水物であり、ＫＥＴＴ社製水分計で測
定したところ、水分は５８重量％であった。このセルロ
−スのセルロースＩ型分率は０、セルロースII型分率は
０. ７５、平均重合度は３８であった。析出物収率は、
乾燥重量換算で、原料に対して４２重量％であった。
【００２４】ろ過取得後の含水ケークに、乾燥重量換算
で、セルロース１０部に対し、１部のキサンタンガム、
２部の水溶性デキストリンを加え、プラネタリーミキサ
ーにて３０分間混練した。その後、湿混練物をエックペ
レッターで１ｍｍスクリーンを通じて押し出し、湿ペレ
ットとした。この湿ペレットを４０℃の棚段乾燥機で１
２時間乾燥した。乾燥ペレットを衝撃式粉砕機で粉砕
し、乾燥粉体生成物を得た。この取得物を水に対して１
重量％量を水に投入し、プロペラ攪拌機で５分間攪拌し
たところ、全体が均一に分散した粘調な分散液となっ
た。
で、セルロース１０部に対し、１部のキサンタンガム、
２部の水溶性デキストリンを加え、プラネタリーミキサ
ーにて３０分間混練した。その後、湿混練物をエックペ
レッターで１ｍｍスクリーンを通じて押し出し、湿ペレ
ットとした。この湿ペレットを４０℃の棚段乾燥機で１
２時間乾燥した。乾燥ペレットを衝撃式粉砕機で粉砕
し、乾燥粉体生成物を得た。この取得物を水に対して１
重量％量を水に投入し、プロペラ攪拌機で５分間攪拌し
たところ、全体が均一に分散した粘調な分散液となっ
た。
【００２５】
【実施例３】製紙用クラフトパルプをあらかじめ家庭用
ミキサーで解砕し、綿状にした後、水に分散し、固形分
４重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水
反応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじ
め加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得ら
れた０．６７重量％原料の原料スラリーを４００℃、４
０ＭＰａの条件で超臨界水反応管に０. １０秒間滞留さ
せた。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、
２８０℃に冷却し、そのまま１５分間滞留させた。フィ
ルターで固形分をろ過、除去した後背圧弁で、常圧に戻
し、セルロース溶解水を容器に集めた。１２時間静置
後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の取得物を乾燥
して結晶化度と平均分子量を測定したところ、セルロー
スＩ型分率は０、セルロースII型分率は０．７、平均重
合度は６０であった。析出物収率は、乾燥重量換算で、
原料に対して２５重量％であった。
ミキサーで解砕し、綿状にした後、水に分散し、固形分
４重量％のスラリーとした。図２に示す流通式超臨界水
反応装置を用い、原料スラリー１部に対して、あらかじ
め加熱・加圧しておいた超臨界水５部を混合した。得ら
れた０．６７重量％原料の原料スラリーを４００℃、４
０ＭＰａの条件で超臨界水反応管に０. １０秒間滞留さ
せた。その後、室温の水を反応後のスラリーに混合し、
２８０℃に冷却し、そのまま１５分間滞留させた。フィ
ルターで固形分をろ過、除去した後背圧弁で、常圧に戻
し、セルロース溶解水を容器に集めた。１２時間静置
後、生成した析出物をろ過した。ろ過後の取得物を乾燥
して結晶化度と平均分子量を測定したところ、セルロー
スＩ型分率は０、セルロースII型分率は０．７、平均重
合度は６０であった。析出物収率は、乾燥重量換算で、
原料に対して２５重量％であった。
【００２６】一方、反応直後のセルロース溶解液に、乾
燥重量換算で、セルロース１０部に対し、１部のポリエ
チレングルコール（分子量４０００）を加え、真空エバ
ポレーターで全体量の約１／４まで水を留去し、濃縮し
た。このまま、１２時間静置後、析出した固体をろ過
し、減圧乾燥機で乾燥し、衝撃式粉砕機で粉砕し、セル
ロース複合体の乾燥粉体を得た。この取得物を水に対し
て２重量％量を水に投入し、プロペラ攪拌機で５分間攪
拌したとこと、全体が均一に分散した粘調な分散液とな
った。また取得物を水に対して１０重量％量を水に投入
し、特殊機化製ＴＫホモジナーザーで５０００ｒｐｍ、
５分間攪拌したところ、全体が均一に分散したゲル状物
を得た。
燥重量換算で、セルロース１０部に対し、１部のポリエ
チレングルコール（分子量４０００）を加え、真空エバ
ポレーターで全体量の約１／４まで水を留去し、濃縮し
た。このまま、１２時間静置後、析出した固体をろ過
し、減圧乾燥機で乾燥し、衝撃式粉砕機で粉砕し、セル
ロース複合体の乾燥粉体を得た。この取得物を水に対し
て２重量％量を水に投入し、プロペラ攪拌機で５分間攪
拌したとこと、全体が均一に分散した粘調な分散液とな
った。また取得物を水に対して１０重量％量を水に投入
し、特殊機化製ＴＫホモジナーザーで５０００ｒｐｍ、
５分間攪拌したところ、全体が均一に分散したゲル状物
を得た。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、医薬品、食品、化粧品、
工業用添加剤として有用なセルロースと水溶性物質との
複合体、及びその製造方法を提供することができた。
工業用添加剤として有用なセルロースと水溶性物質との
複合体、及びその製造方法を提供することができた。
【図１】セルロース乾燥サンプルの広角Ｘ線結晶回折パ
ターンであり、χI およびχIIを求める模式図である。
ターンであり、χI およびχIIを求める模式図である。
【図２】本発明に使用する超臨界水または亜臨界水反応
装置の概略フロシートである。
装置の概略フロシートである。
１ 水容器
２ 水ポンプ
３ ヒーター
４ セルローススラリー容器
５ セルローススラリーポンプ
６ 超臨界水反応管
７ 水容器
８ 水ポンプ
９ 冷却器
１０ フィルター
１１ 背圧弁
１２ 処理水容器
Ａ 加熱水
Ｂ 原料スラリー
Ｃ 冷却水
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ａ６１Ｋ 47/14 Ａ６１Ｋ 47/18
47/18 47/26
47/26 47/32
47/32 47/34
47/34 47/36
47/36 47/38
47/38 Ａ２３Ｌ 1/04
(72)発明者 松江 雄二
宮崎県延岡市旭町６丁目4100番地 旭化成
株式会社内
Ｆターム(参考） 4B041 LC03 LD03 LH11
4C076 DD38 DD39 DD46 DD49 DD50
DD52 DD66 EE02 EE06 EE15
EE16 EE30 EE31 EE32 EE38
4C083 AA121 AC111 AC131 AC351
AD041 AD042 AD072 AD091
AD111 AD191 AD241 AD242
AD261 AD262 AD272 AD351
AD352 BB04 DD39 DD41
4J002 AB01W AB02X AB03X AB04X
AB05X AF03X BE02X BJ00X
CH02X CH05X GB00 GT00
Claims (4)
- 【請求項１】 平均重合度１３以上１００以下であり、
セルロースＩ型分率０．１以下、かつセルロースII型分
率０．５以上であるセルロースと、水溶性物質とからな
る複合体。 - 【請求項２】 平均重合度１３以上１００以下であり、
かつセルロースII型分率０．７以上であるセルロース
と、水溶性物質とからなる請求項１記載の複合体。 - 【請求項３】 平均重合度１００以上のセルロースと、
温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４
５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒
以上５秒以下接触反応させてセルロースを加水分解して
溶解し、溶解状態で、水溶性物質を添加することを特徴
とする請求項１または２記載のセルロース複合体の製造
方法。 - 【請求項４】 平均重合度１００以上のセルロースと、
温度２５０℃以上４５０℃以下、圧力１５ＭＰａ以上４
５０ＭＰａ以下の超臨界水または亜臨界水と０．０１秒
以上５秒以下接触反応させ、その後冷却して、温度２５
０℃以上３５０℃以下の亜臨界水と１分以上１０分以下
接触反応させてセルロースを加水分解して溶解し、溶解
状態で、水溶性物質を添加することを特徴とする請求項
１または２記載のセルロース複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009751A JP3998477B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | セルロース複合体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009751A JP3998477B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | セルロース複合体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003213037A true JP2003213037A (ja) | 2003-07-30 |
| JP3998477B2 JP3998477B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=27647674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002009751A Expired - Lifetime JP3998477B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | セルロース複合体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3998477B2 (ja) |
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| WO2016049567A1 (en) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Renmatix, Inc. | Cellulose-containing compositions and methods of making same |
| JP2018512109A (ja) * | 2014-12-23 | 2018-05-17 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 酵素により製造されるセルロース |
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-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002009751A patent/JP3998477B2/ja not_active Expired - Lifetime
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