JP2008050386A - 澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウム - Google Patents
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Abstract
【課題】増粘効果の高い澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａを提供する。
【解決手段】１％水溶液粘度が５０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、エーテル化度が０．４〜１．３および１％水溶液のｐＨが６．０〜７．１である澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウムである。
【選択図】なし
【解決手段】１％水溶液粘度が５０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、エーテル化度が０．４〜１．３および１％水溶液のｐＨが６．０〜７．１である澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウムである。
【選択図】なし
Description
本発明は、澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウム（以下、ＣＭＣ−Ｎａという）および澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａを含む澱粉配合製剤に関する。
澱粉は、食品や接着剤等の糊剤などに広く用いられている。この澱粉の増粘効果を高めるために、ＣＭＣ−Ｎａなどの増粘多糖類を用いることが広く一般的に行われている。
例えば、特許文献１では、パンの主原料である小麦粉に含まれるたんぱく質、塩分、リンおよびカリウムを低減させるために、小麦粉の５０％以上を、澱粉やエーテル化澱粉に置換し、さらに、澱粉含量を多くしたパンに特有の蒸しパンのようなもたつく食感を改善するために、増粘多糖類と食物繊維を添加して、発酵および焼成中に発生するガスを生地中に保持してソフトな食感のパンを製造することが記載されている。しかしながら、該パンの原料に配合されるＣＭＣ−Ｎａは増粘多糖類として例示されてはいるが、澱粉配合製剤としてＣＭＣ−Ｎａと澱粉を予め製剤化したものを用いるものではないため、充分な増粘効果が得られるものではなかった。
また、特許文献２では、ＣＭＣ−Ｎａを添加させた肉製品について記載されているが、特許文献２で用いられるＣＭＣ−Ｎａはゲル形成したものであり、澱粉配合製剤用として使用した場合、充分な増粘効果を得ることができない。
本発明は、より増粘効果の高い澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａを提供することを目的とする。
本発明は、１％水溶液粘度が５０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、エーテル化度が０．４〜１．３および１％水溶液のｐＨが６．０〜７．１である澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａに関する。
また、本発明は、前記澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａおよび澱粉粉末を含む澱粉配合製剤に関する。
澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウムを澱粉配合製剤中に２０〜８０重量％含有することが好ましい。
本発明の澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａは、澱粉配合製剤の粘度を大幅に増大させることができるので、澱粉配合製剤を添加した対象物の粘度を増大させることができる。
本発明は、１％水溶液粘度が５０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、エーテル化度が０．４〜１．３および１％水溶液のｐＨが６．０〜７．１である澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａに関する。
ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液粘度は５０〜１５０００ｍＰａ・ｓであり、５００〜３０００ｍＰａ・ｓが好ましく、１０００〜２０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液粘度が５０ｍｐａ・ｓより小さいと、増粘効果が得にくい。一方、ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液粘度が１５０００ｍｐａ・ｓより大きいと、本発明の目的である増粘効果に対しては特に支障はないが、高粘度による固着化が進み水溶液を使用するうえで取り扱いにくさが生じる。
ＣＭＣ−Ｎａのエーテル化度は０．４〜１．３であり、０．５〜１．０が好ましく、０．６〜０．８がより好ましい。ＣＭＣ−Ｎａのエーテル化度が０．４より小さいと、ＣＭＣ−Ｎａを充分に水溶液化させることができない傾向がある。一方、ＣＭＣ−Ｎａのエーテル化度が１．３より大きいと、特に問題はないが、高価なエーテル化剤であるモノクロル酢酸等を多く使用するため好ましくない。
ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液のｐＨは、６．０〜７．１であり、６．０〜７．０が好ましく、６．３〜６．７がより好ましい。ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液のｐＨが６．０より小さいと、ＣＭＣ−Ｎａ中に共存される遊離酸が、ＣＭＣ−Ｎａの保存中にＣＭＣ−Ｈへと変換されるため、水溶液性を妨げる。一方、ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液のｐＨが７．１より大きいと、遊離アルカリによるＣＭＣ−Ｎａの解重合が生じるため、粘度を低下させる。
ＣＭＣ−Ｎａの製造方法としては、原料パルプにアルカリを添加してアルカリセルロースを製造し、該アルカリセルロースにさらにカルボキシメチルエーテル化剤を添加して反応させることによって得られる。
原料パルプは、リンターパルプ、針葉樹材を主としたＮ材パルプ、広葉樹材を主としたＬ材パルプが用いられる。原料パルプは、チップ状、綿状に粉砕するか、あるいはシート状のまま用いることができるが、アルカリセルロース化およびエーテル化するときに用いる薬剤との反応を促進させるために、原料パルプは粉砕して用いることが好ましい。
アルカリセルロース化に用いるアルカリとしては、通常アルカリ金属水酸化物が好ましく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等の１価の金属の水酸化物が挙げられる。これらの中で、価格および得られるＣＭＣ塩の特性の点から水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリの配合量は、原料パルプ中のセルロースのグルコース単位量に対して、モル比で１．５〜６．０倍が好ましく、２．０〜４．０倍がより好ましい。アルカリの配合量が１．５倍より小さいと、アルカリセルロースを充分に生成させることができず、エーテル化が不充分となる傾向がある。一方、アルカリの配合量が６．０倍より大きいと、特に支障はないがアルカリを浪費することになり、また、得られるＣＭＣ塩の水溶液の粘度が低下する傾向がある。
アルカリセルロース化を行うときの溶媒は、アルカリとの相溶性をもたせるため、含水有機溶媒が使用される。有機溶媒としては、エタノール、メタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコールなどの炭素数１〜４のアルコール類、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジオキサン、ジエチルエーテルなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。とくに入手の手軽さ、低価格、取り扱いやすさの点で、ＩＰＡ、エタノール、メタノールが好ましい。さらに、エタノール−ベンゼン、エタノール−トルエン、ＩＰＡ−ベンゼンなどの混合溶媒も使用できる。
含水有機溶媒中の水と有機溶媒の重量比としては、反応系中のアルカリ濃度を充分に高濃度に保つことができるという観点から、水：有機溶媒が１０：９０〜４０：６０が好ましく、１５：８５〜３０：７０がより好ましい。水と有機溶媒との重量比が１０：９０を外れて水の量が少なくなると、水によるセルロース分子へのアタックが減少し、結晶化領域の破壊が少なくなるため、水溶液としたときに透明性が高いＣＭＣ塩を得ることが困難になる。一方、水と有機溶媒との重量比が４０：６０をはずれて水の量が多くなると、水とカルボキシメチルエーテル化剤とのあいだでの副反応が進み、カルボキシメチルエーテル化剤の有効利用率が低下する。
含水有機溶媒の配合量は、原料パルプに対して、重量比で２．５〜１０倍が好ましく、３〜８倍がより好ましい。含水有機溶媒の配合量が２．５倍より小さいと、含水有機溶媒と原料パルプ中のセルロースとが充分に撹拌混合されなくなるため、撹拌時の反応機に対する負荷が大きくなり、また均一反応に支障をきたす傾向がある。一方、含水有機溶媒の配合量が１０倍より大きいと、原料経費が高くなる傾向がある。
次に、得られたアルカリセルロースにエーテル化剤を反応させてエーテル化する。エーテル化は、通常アルカリ過剰下で進行させる。エーテル化剤としては、例えばモノクロル酢酸、モノクロル酢酸ナトリウム、モノクロル酢酸メチル、モノクロル酢酸エチル等が使用される。エーテル化剤の配合量は、目的とするＣＭＣ塩のエーテル化度によって決定されるため、特に制限はないが、通常原料パルプ中のグルコース単位量に対して、モル比で０．５〜６倍が好ましく、２〜４倍がより好ましい。エーテル化剤の配合量が、０．５倍より小さいと、ＣＭＣ塩のエーテル化度が低く、目的とするエーテル化度が得にくい傾向がある。一方、エーテル化剤の配合量が６倍より大きいと、特に支障はないが、高価なエーテル化剤を無駄に使用する傾向がある。
また、本発明は、前記澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａおよび澱粉粉末を含む澱粉配合製剤にも関する。
ＣＭＣ−Ｎａの配合量は、澱粉配合製剤中に２０〜８０重量％であることが好ましく、３０〜７０重量％がより好ましく、４０〜６０重量％がさらに好ましい。ＣＭＣ−Ｎａの配合量が２０重量％より小さいと、ＣＭＣ−Ｎａによる増粘効果が少ない傾向がある。一方、ＣＭＣ−Ｎａの配合量が８０重量％より大きいと、澱粉の配合量が少ないので、澱粉配合製剤としての効果が小さくなる傾向がある。
ここで、澱粉配合製剤としての効果とは、ＣＭＣ−Ｎａと澱粉粉末の配合によって得られるものであり、澱粉配合製剤の粘度増加は、ＣＭＣ−Ｎａと澱粉粉末の相互作用によるものであるが、水溶液とすることで膨潤状態の澱粉粒子の間隙にＣＭＣ−Ｎａが連続相として介在する分散系となり、澱粉粒壁にＣＭＣ−Ｎａが吸着され、解離したイオンによるイオン反発が密集した澱粉粒子間にはたらくためであると考えられる。
本発明のＣＭＣ−Ｎａは、ＣＭＣ−Ｎａ単独で対象物に配合するよりも、澱粉を配合した澱粉配合製剤として対象物に添加することにより、粘度を大幅に増大させることができるが、これは、ＣＭＣ−Ｎａ分子に澱粉分子が絡みつき、抵抗力が増すことによるためである。
澱粉粉末の種類としては、例えば、小麦澱粉、米澱粉、タピオカ澱粉、馬鈴薯澱粉、コーン澱粉、ワキシコーンスターチなどが挙げられる。これらの中で、入手のしやすさから小麦澱粉、コーン澱粉が好ましい。
本発明の澱粉配合製剤には、前記成分のほかに、さらにキサンタンガム、ペクチン、グアガムなどの天然糊剤などを添加することができる。
本発明の澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａまたは澱粉配合製剤を使用することにより、添加された試料の粘度を１．２〜２．５倍へ増大させる増粘効果を得ることができる。
本発明の澱粉配合製剤用ＣＭＣ−Ｎａを配合した澱粉配合製剤は、グレービー飼料用増粘剤、うなぎ練飼料用増粘剤、食料用トロミ付けなどの用途に、好ましく利用できる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１および２
＜ＣＭＣ−Ｎａの製造＞
２軸の撹拌翼を備えた容量３Ｌのニーダー型反応機器に、家庭用ミキサーなどで粉砕したパルプ（日本製紙株式会社製、ＮＤｓｐ）１００ｇを仕込んだ。重量比でＩＰＡ：水を８０：２０に調整した反応溶媒４００ｇに、表１に示した所定量（原料パルプ中のセルロースのグルコース単位量に対するモル量）の水酸化ナトリウムを溶解させた溶液を３０℃に調整し、反応機内に添加したのち、４０分間撹拌し、アルカリセルロースを生成させた。
＜ＣＭＣ−Ｎａの製造＞
２軸の撹拌翼を備えた容量３Ｌのニーダー型反応機器に、家庭用ミキサーなどで粉砕したパルプ（日本製紙株式会社製、ＮＤｓｐ）１００ｇを仕込んだ。重量比でＩＰＡ：水を８０：２０に調整した反応溶媒４００ｇに、表１に示した所定量（原料パルプ中のセルロースのグルコース単位量に対するモル量）の水酸化ナトリウムを溶解させた溶液を３０℃に調整し、反応機内に添加したのち、４０分間撹拌し、アルカリセルロースを生成させた。
そののち、表１に示した所定量（原料パルプ中のセルロースのグルコース単位量に対するモル量）のモノクロル酢酸を等重量のＩＰＡに溶解させた溶液を３０〜５０℃で３０分間かけて反応熱を抑えながら仕込んだ。仕込み後、３０分間かけて８５℃に昇温し７５〜９０℃でエーテル化反応を６０分間行った。反応機には冷却管を設置して、ＩＰＡの気化発散を防止した。こののち、過剰の水酸化ナトリウムを酢酸で中和することによりｐＨを調整し、スラリー状の中和物を反応機より取り出し、遠心分離によりＩＰＡを除去した。
得られた粗ＣＭＣ−Ｎａを７０％のメタノール水溶液で洗浄し、副生物の食塩、グリコール酸ナトリウム、酢酸ナトリウムを除去した。この洗浄操作を２回繰り返した。洗浄したＣＭＣ−Ｎａを９０〜１０５℃で４時間乾燥し、粉砕して試料（ＣＭＣ−Ｎａ）を得た。
＜ＣＭＣ−Ｎａの分析方法＞
得られたＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液粘度、エーテル化度、ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液のｐＨを下記の方法により測定し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
得られたＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液粘度、エーテル化度、ＣＭＣ−Ｎａの１％水溶液のｐＨを下記の方法により測定し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
（１）１％水溶液粘度
３００ｍｌのトールビーカーに、約２．５ｇの試料を精秤し、次式を用いて求めた１％水溶液を得るために必要な溶解水量の水を加え、ガラス棒にて分散させた。
溶解水量（ｇ）＝試料（ｇ）×（９９−水分（％））
３００ｍｌのトールビーカーに、約２．５ｇの試料を精秤し、次式を用いて求めた１％水溶液を得るために必要な溶解水量の水を加え、ガラス棒にて分散させた。
溶解水量（ｇ）＝試料（ｇ）×（９９−水分（％））
なお、水分（％）は、試料１〜２ｇを秤量ビンに精秤し、１０４．８〜１０５．２℃の乾燥機中において、２時間乾燥し、減量より以下の式を用いて水分を求めた。
水分（％）＝減量（ｇ）÷試料（ｇ）×１００
水分（％）＝減量（ｇ）÷試料（ｇ）×１００
得られた水溶液を一昼夜放置したのち、マグネチックスターラーで約５分間撹拌して完全な溶液としたのち、３０分間、２５℃の恒温水槽に入れて、溶液を２５℃としたのち、ガラス棒でゆるやかにかき混ぜ、ＢＭ型粘度計の適当なローターおよびガードを取り付け、回転数６０ｒｐｍで３分後の目盛りを読み取った。読み取り目盛りから以下の式を用いて粘度を求めた。式中、ｋは、ローターと回転数によって決まる換算乗数である。
粘度（ｍＰａ・ｓ）＝読み取り目盛り×ｋ
粘度（ｍＰａ・ｓ）＝読み取り目盛り×ｋ
（２）エーテル化度
試料約１ｇ精秤し、濾紙に包んで磁性ルツボの中に入れ、６００℃で灰化し、生成したナトリウム化合物を０．１Ｎ硫酸によりフェノールフタレインを指示薬として滴定し、以下の式を用いてエーテル化度を計算した。以下の式中、Ａは中和に要した０．１Ｎ硫酸の量（ｍｌ）、ｆは０．１Ｎ硫酸の力価を示す。
エーテル化度＝（１６２×Ａ×ｆ）÷（１００００−８０×Ａ×ｆ）
試料約１ｇ精秤し、濾紙に包んで磁性ルツボの中に入れ、６００℃で灰化し、生成したナトリウム化合物を０．１Ｎ硫酸によりフェノールフタレインを指示薬として滴定し、以下の式を用いてエーテル化度を計算した。以下の式中、Ａは中和に要した０．１Ｎ硫酸の量（ｍｌ）、ｆは０．１Ｎ硫酸の力価を示す。
エーテル化度＝（１６２×Ａ×ｆ）÷（１００００−８０×Ａ×ｆ）
（３）ｐＨ
前記で調製した試料の１％水溶液をｐＨメーターで測定し、ｐＨを求めた。
前記で調製した試料の１％水溶液をｐＨメーターで測定し、ｐＨを求めた。
＜澱粉配合製剤の製造＞
前記の製法によって得られたＣＭＣ−Ｎａと、表１に示す澱粉を７０：３０となる様に混合し、澱粉配合製剤を製造した。得られた澱粉配合製剤の粘度を下記の方法により測定し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
前記の製法によって得られたＣＭＣ−Ｎａと、表１に示す澱粉を７０：３０となる様に混合し、澱粉配合製剤を製造した。得られた澱粉配合製剤の粘度を下記の方法により測定し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
・澱粉／ＣＭＣ配合の粘度
澱粉配合製剤の１０ｇを水１９０ｇに溶解、スターラーで完全に溶解した。
澱粉配合製剤の１０ｇを水１９０ｇに溶解、スターラーで完全に溶解した。
そののち、密閉容器中で９０℃、２時間加熱冷却後、容器より取り出して２５℃でＢＨ型粘度計を用いて６０〜２０ｒｐｍで粘度を測定した。
比較例１〜１０
ＣＭＣ−Ｎａのエーテル化度、１％水溶液粘度および１％水溶液のｐＨを表１に示す値とした以外は、実施例１と同様の方法で製造し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
ＣＭＣ−Ｎａのエーテル化度、１％水溶液粘度および１％水溶液のｐＨを表１に示す値とした以外は、実施例１と同様の方法で製造し、物性を評価した。得られた結果を表１に示す。
Claims (3)
- １％水溶液粘度が５０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、エーテル化度が０．４〜１．３および１％水溶液のｐＨが６．０〜７．１である澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウム。
- 請求項１記載の澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウムおよび澱粉粉末を含む澱粉配合製剤。
- 澱粉配合製剤用カルボキシメチルセルロースナトリウムを澱粉配合製剤中に２０〜８０重量％含有する請求項２記載の澱粉配合製剤。
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|---|---|---|---|---|
| JP2011213698A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Nippon Menaade Keshohin Kk | 液状組成物 |
| WO2018062250A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日本製紙株式会社 | カルボキシメチルセルロース又はその塩、及び、電極組成物 |
-
2006
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| KR20190045256A (ko) * | 2016-09-30 | 2019-05-02 | 닛뽄세이시가부시끼가이샤 | 카복시메틸 셀룰로오스 또는 그 염 및 전극 조성물 |
| CN109790227A (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-21 | 日本制纸株式会社 | 羧甲基纤维素或其盐以及电极组合物 |
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