JP2016535116A5

JP2016535116A5 - アルファ化部分加水分解デンプンの調製方法及びボードの作製方法

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Publication number: JP2016535116A5
Application number: JP2016518449A
Authority: JP
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2034-09-29

Description

図１は、時間（ｘ軸）に対して粘度（左ｙ軸）と温度（右ｙ軸）とをプロットしたアミログラムである。この図は、実施例２において記載のように、試験スラリーの固体含有量１０重量％で、１６重量％の含水率で押出しされたデンプンのペースト化曲線を示している。図２は、時間（ｘ軸）に対して粘度（左ｙ軸）と温度（右ｙ軸）とをプロットしたアミログラムである。この図は、実施例２において記載のように、試験スラリーの固体含有量１０重量％で、１３重量％の含水率で押出しされたデンプンのペースト化曲線を示している。図３は、時間に対し温度をプロットしたグラフであり、実施例３において記載のように、３重量％の量のアルムと、それぞれ０．０５重量％及び０．０６２５重量％の量の遅延剤とで処理したアルファ化部分加水分解デンプンを含む２つのスラリーと、７７３センチポアズの粘度を有し、０．０５重量％の量の遅延剤を有する従来のアルファ化トウモロコシデンプンを含む３番目のスラリーの温度上昇硬化（ＴＲＳ）水和速度を示している。

さらには、押出条件（例えば高温及び高圧）が、デンプンの酸加水分解速度を有意に増加させ得ることが見出されている。驚くべき且つ予想外なことに、この１工程プロセスは、デンプンの酸変性に対し、アルム（ａｌｕｍ）等の弱酸、及び／又はより少量の強酸を使用することを可能にする。どちらの酸形態も、酸からのプロトンがデンプンの加水分解を触媒する機構を提供する。従来の酸変性プロセスは、精製及び中和工程を含む。弱酸（例えばアルム）及び／又は少量の強酸を使用することにより、本発明のいくつかの実施形態に従って、中和工程及びそれに続く精製工程の必要性が除かれる。精製工程は、従来のシステムでは、中和工程で生じる塩のデンプンを精製するのに必要とされる。

カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸は、例えばカルシウムイオンに結合する傾向がある複数のカルボキシル官能基（ＣＯＯ‐）のような複数の結合部位がないことによって特徴づけられる。いくつかの実施形態においては、例えばキレート化が最小限となる（すなわち実質的にない）ように、又は弱酸の非存在下での石膏結晶生成と比較して、石膏結晶生成が実質的に影響されないように、弱酸は、複数の‐ＣＯＯ‐基等の複数の結合部位を最小限の量で有するか、又は複数の‐ＣＯＯ‐基等の複数の結合部位を実質的に有しない。いくつかの実施形態においては、例えば硫酸アルミニウム（アルム）は、カルシウムイオンを実質的にキレート化しないので、湿性デンプンの調製で使用するのに好適な弱酸である。アルムは、複数の結合部位を有しない。

いくつかの実施形態においては、アルムは、好適な任意の形態で湿性デンプン前駆体に加え、例えば所望の固体含有率のアルム含有液体として加える。例えばアルム液（ｌｉｑｕｉｄａｌｕｍ）は、好適な任意量でアルムが存在する水溶液中に含まれることができる。他の弱酸を同様に加えることができる。

湿性デンプン前駆体は、任意に、酒石酸等のカルシウムイオンをキレート化することができる２番目の酸をさらに含むよう調製することができる。したがって、いくつかの実施形態においては、酒石酸等の２番目の酸を、カルシウムイオンをキレート化しない好適な任意の弱酸と組み合わせることができる。酒石酸は石膏結晶化を遅らせることが知られている。しかしながら、酸変性による加水分解反応が最適化されるように、キレート化しない弱酸と組み合わせることで、酒石酸は石膏結晶化を実質的に遅らせない。アルムの加速効果を超えないのであれば、酒石酸のほかに、コハク酸又はリンゴ酸等の他の２番目の酸が有利であってもよい。いくつかの実施形態においては、湿性デンプン前駆体はアルムと酒石酸の両方を含む。

酸には異なる等級（＞９５％、９８％、９９．９９％）があることが理解されるであろう。これらの差異は、デンプン前駆体中の強酸の量に関し、「約」という用語によって包含される。当業者は、異なる等級を含むよう、本明細書において記載される重量％を容易に決定することができるであろう。本発明のいくつかの実施形態に従って使用される強酸の量は、従来の系で含まれた強酸の量よりもかなり少なく、従来の系では、例えば３５ｇのデンプンに対し、約２ｇ以上の硫酸を使用した。いくつかの実施形態においては、上記のような少量の強酸は、本明細書において記載されるように、アルム等のカルシウムイオンをキレート化しない弱酸と組み合わせて使用することができる。

別の実施形態においては、カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸は、アルムを含む。

アルファ化部分加水分解デンプンを調製する本発明の方法に従って、湿性デンプン前駆体は、ＢｕｎｇｅＮｏｒｔｈＡｍｅｒｉｃａ（ミズーリ州セントルイス）からＣＣＭ２６０黄色コーンミールとして市販されている１００ｋｇの量の胚芽除去コーンフラワーと、異なる量の硫酸アルミニウム（アルム）、カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸及び／又は酒石酸（全弱酸の２０重量％未満）と、異なる量の水とを混合することによって調製した。湿性デンプン前駆体は、ＡｍｅｒｉｃａｎＥｘｔｒｕｓｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（イリノイ州サウス・ベロイト）からＡｄｖａｎｔａｇｅ５０として市販されている単軸スクリュー押出機に供給した。押出機において、湿性デンプン前駆体は、アルファ化と酸変性が同時に起こるよう１工程でアルファ化し酸変性した。

以下の表５は、組成物１Ｄ〜１Ｌの、押出しでの様々な含水率と、押出し中の酸含有率を詳述する。組成物１Ｄ〜１Ｈ及び１Ｌは、１６重量％の含水率で調製し、組成物１Ｉ、１Ｋは、１３重量％の含水率で調製した。組成物１Ｄ〜１Ｇ及び組成物１Ｉ〜１Ｌは、１重量％〜４重量％の量のアルム液を用いて調製し、組成物１Ｈはアルム液及び酒石酸を含んだ。組成物１Ｆ及び１Ｌは、同じ含水率と同じ量の酸とを使用して調製したが、実施例３においては異なる量の遅延剤を有する。

実施例２
この実施例は、本発明の実施形態に従って押出機で調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの粘度を例示する。組成物１Ｄ〜１Ｋを、押出しした市販の酸変性デンプン（組成物１Ｂ〜１Ｃ）と比較して、特に酸（例えばアルム）の量及び含水率に基づき粘度がどのように変化するかに関して試験した。含水率は、押出機を通して供給される湿性デンプンの水分レベルによって規定される。

本発明の組成物１Ｄ〜１Ｈを考察すると、アルムが１重量％から４重量％へ増加するに従い、初期粘度は７０ブラベンダー単位（ＢＵ）から１０ＢＵへ減少し、分子量も減少した。組成物１Ｄ〜１Ｈの初期粘度及び９３℃の粘度は、組成物１Ｂ及び１Ｃの初期粘度及び９３℃の粘度と同じ程度まで減少した。組成物１Ｂ及び１Ｃは、低水必要量デンプンの従来の粘度限度を表す。

アルムが１重量％から３重量％へ増加すると、初期粘度は７５ＢＵから１４ＢＵへ減少し、分子量も減少した。組成物１Ｉ〜１Ｋの初期粘度及び９３℃の粘度は、組成物１Ｂ及び１Ｃの初期粘度及び９３℃の粘度と同じ程度まで減少した。

２重量％のアルムと、０．３重量％の酒石酸とを用いて調製された組成物１Ｈは、低粘度になるまで効果的にデンプンを加水分解し、水和速度に与える影響は少なかった。これは、酒石酸とアルムは水和速度に対する反対の影響を有するからである。

本発明の好ましい実施形態は本明細書において記載されており、発明者らの知る、本発明を実施する最良の形態を含んでいる。それらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の記載を読むことで当業者に明らかとなってもよい。発明者らは当業者が必要に応じてそのような変形形態を使用することを予想し、且つ発明者らは本発明が本明細書において具体的に述べられている以外の方法で実施されることを意図する。したがって本発明は、適用法令が許すように、本明細書に添付される特許請求の範囲において記載される対象の全改造物及び全等価物を含む。さらに、その可能な全変形形態における上記の要素の任意の組合せが、本明細書において別段の定めがないかぎり、又は文脈で明らかに矛盾しないかぎり、本開示によって包含される。
［付記］
［付記１］
アルファ化部分加水分解デンプンの作製方法であって、前記方法が
（ａ）少なくとも水と、非アルファ化デンプンと、カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸とを混合して、約８重量％〜約２５重量％の含水率を有する湿性デンプン前駆体を作製すること；
（ｂ）前記湿性デンプン前駆体を押出機に供給すること；ならびに
（ｃ）前記湿性デンプンを、約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイ温度で、前記押出機においてアルファ化すること及び酸変性すること
を含む方法。
［付記２］
前記カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸がアルムを含む付記１記載の方法。
［付記３］
前記湿性デンプン前駆体を作製する前記混合に酒石酸が含まれる付記１又は２に記載の方法。
［付記４］
前記方法が、前記アルファ化部分加水分解デンプンの精製工程と中和工程とを含まない付記１〜３のいずれか１つに記載の方法。
［付記５］
アルファ化部分加水分解デンプンの作製方法であって、前記方法が
（ａ）少なくとも水と、非アルファ化デンプンと、強酸とを混合して、約８重量％〜約２５重量％の含水率を有する湿性デンプン前駆体を作製することであって、前記強酸は、前記デンプンの重量の約０．０５重量％以下の量である作製すること；
（ｂ）前記湿性デンプン前駆体を押出機に供給すること；ならびに
（ｃ）前記湿性デンプンを、約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイ温度で、前記押出機においてアルファ化すること及び酸変性すること
を含む方法。
［付記６］
前記強酸が、約−１．７以下のｐＫａを有する付記５記載の方法。
［付記７］
前記強酸が、硫酸、硝酸、塩酸、又はそれらの任意の組合せである付記５又は６に記載の方法。
［付記８］
（ａ）（ｉ）少なくとも水と、非アルファ化デンプンと、酸とを混合して、約８重量％〜約２５重量％の含水率を有する湿性デンプン前駆体を形成させることであって、前記酸は、
（１）カルシウムイオンを実質的にキレート化しない弱酸、
（２）前記デンプンの重量の約０．０５重量％以下の量である強酸、又は
（３）それらの任意の組合せ
から成る群より選択される形成させること；
（ｉｉ）前記湿性デンプン前駆体を押出機に供給すること；ならびに（ｉｉｉ）前記湿性デンプンを、約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）の温度のダイを有する前記押出機においてアルファ化すること及び酸変性することによってアルファ化部分加水分解デンプンを形成させること；
（ｂ）前記アルファ化部分加水分解デンプンを、少なくとも水及びスタッコと混合してスラリーを形成させること；
（ｃ）前記スラリーを、第１カバーシートと第２カバーシートの間に配置して、湿性組立体を形成させること；
（ｄ）前記湿性組立体をボードに切断すること；ならびに
（ｅ）前記ボードを乾燥すること
を含むボードの作製方法。
［付記９］
前記スラリーがトリメタリン酸ナトリウムをさらに含む付記８記載の方法。
［付記１０］
前記アルファ化部分加水分解デンプンを有しないスラリーと同じレベルで前記スラリーの流動性を維持するのに加える必要がある水の量が、異なる方法に従って調製されるアルファ化部分加水分解デンプンを使用した場合に必要とされる水の量の増分よりも少ない付記８又は９記載の方法。

Claims

アルファ化部分加水分解デンプンの作製方法であって、前記方法が
（ａ）少なくとも水と、非アルファ化デンプンと、カルシウムイオンを実質的にキレート化しない、３〜６のｐＫａ値を有する酸とを混合して、８重量％〜２５重量％の含水率を有する湿性デンプン前駆体を作製すること；
（ｂ）前記湿性デンプン前駆体を押出機に供給すること；ならびに
（ｃ）前記湿性デンプンを、１５０℃（約３００°Ｆ）〜２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイ温度で、前記押出機においてアルファ化すること及び酸変性すること
を含み、
前記アルファ化部分加水分解デンプンが、１０〜１２０ＢＵ（ブラベンダーユニット）の冷水粘度（１０％個体、２５℃）（但し、冷水粘度はデンプンの１０重量％溶液について２５℃で求める）を有する、方法。
前記酸が硫酸アルミニウムを含む請求項１記載の方法。
前記湿性デンプン前駆体を作製する前記混合に酒石酸が含まれる請求項１又は２に記載の方法。
前記方法が、前記アルファ化部分加水分解デンプンの精製工程と中和工程とを含まない請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
（ａ）
（ｉ）少なくとも水と、非アルファ化デンプンと、カルシウムイオンを実質的にキレート化しない、３〜６のｐＫａ値を有する酸とを混合して、８重量％〜２５重量％の含水率を有する湿性デンプン前駆体を形成させること；
（ｉｉ）前記湿性デンプン前駆体を押出機に供給すること；ならびに
（ｉｉｉ）前記湿性デンプンを、１５０℃（約３００°Ｆ）〜２１０℃（約４１０°Ｆ）の温度のダイを有する前記押出機においてアルファ化すること及び酸変性すること；
によってアルファ化部分加水分解デンプンを形成させることであって、前記アルファ化部分加水分解デンプンが、１０〜１２０ＢＵ（ブラベンダーユニット）の冷水粘度（１０％個体、２５℃）（但し、冷水粘度はデンプンの１０重量％溶液について２５℃で求める）を有する、形成させること；
（ｂ）前記アルファ化部分加水分解デンプンを、少なくとも水及びスタッコと混合してスラリーを形成させること；
（ｃ）前記スラリーを、第１カバーシートと第２カバーシートの間に配置して、湿性組立体を形成させること；
（ｄ）前記湿性組立体をボードに切断すること；ならびに
（ｅ）前記ボードを乾燥すること
を含むボードの作製方法。
前記スラリーがトリメタリン酸ナトリウムをさらに含む請求項５記載の方法。
前記アルファ化部分加水分解デンプンを有しないスラリーと同じレベルで前記スラリーの流動性を維持するのに加える必要がある水の量が、異なる方法に従って調製されるアルファ化部分加水分解デンプンを使用した場合に必要とされる水の量の増分よりも少ない請求項５又は６記載の方法。