JP2017165832A - 高い熱ゲル強度を有するヒドロキシプロピルメチルセルロース及びその製造方法並びにこれを含む食品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】20℃における2質量%水溶液の粘度が300〜2,000mPa・sであり、85℃における貯蔵弾性率が2,000〜4,500mPaであるヒドロキシプロピルメチルセルロースを提供する。また、前記ヒドロキシプロピルメチルセルロースを含む食品を提供する。20℃における2質量%水溶液の粘度が70,000〜100,000mPa・sである高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースに、酸による解重合を行い前記ヒドロキシプロピルメチルセルロースを得る工程を少なくとも含むヒドロキシプロピルメチルセルロースの製造方法を提供する。
【選択図】なし
Description
しかし、メチルセルロースはヒドロキシプロピルメチルセルロースよりも熱ゲル強度は優れているが、熱ゲル化温度(2質量%水溶液)がおよそ50〜60℃と低いため、食する際の食品の品温(50〜70℃)においてはゲル化したままとなり、固い食感を与える恐れがある。また、メチルセルロースは、その溶液調製において、一度15℃以下に冷却しなければ完全に溶解することができないため、調整に手間がかかる。
ここで、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを食品に添加する場合は、操作性の面から低粘度の方が好まれる。しかし、その熱ゲル強度は粘度に大きく依存するため、高い保形性を得ようとすると粘度が高くなってしまい、操作性が悪くなる。したがって、低粘度でも高い熱ゲル強度を有するヒドロキシプロピルメチルセルロースが求められていた。
本発明は、低粘度でも高い熱ゲル強度を有するヒドロキシプロピルメチルセルロースを提供し利用することを目的とする。
本発明の一つの様態では、20℃における2質量%水溶液の粘度が300〜2,000mPa・sであり、85℃における貯蔵弾性率が2,000〜4,500mPaであるヒドロキシプロピルメチルセルロースを提供する。また、本発明の別の様態では、前記ヒドロキシプロピルメチルセルロースを含む食品を提供する。更に、本発明の別の様態では、20℃における2質量%水溶液の粘度が70,000〜100,000mPa・sである高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースに、酸による解重合を行い前記ヒドロキシプロピルメチルセルロースを得る工程を少なくとも含むヒドロキシプロピルメチルセルロースの製造方法を提供する。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースの20℃における2質量%水溶液の粘度は、300〜2000mPa・s、好ましくは500〜2000mPa・sである。2質量%水溶液の粘度が300mPa・s未満だと十分な熱ゲル強度にならず、2000mPa・sを超えると水溶液の粘性が高すぎて操作性が悪くなる。
粘度測定にはB型粘度計を用い、第16改正日本薬局方のヒドロキシプロピルメチルセルロースに関する分析方法によって測定することができる。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースの85℃における2質量%水溶液の貯蔵弾性率G’ (85℃)は、例えばAnton Paar社のレオメータであるMCR500を用いて測定することができる。
レオメータの試料測定部を予め50℃に温調しておき、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの2質量%水溶液をCC27測定カップに(直径30mm及び高さ80mmのアルミ製円筒状容器)の標線(25ml)まで注ぎ入れ、周波数を1Hzとし、振幅5%のひずみをかけ測定を開始する。試料測定部は、毎分1℃ずつ85℃まで昇温させる。データは毎分1点収集する。この測定で得られる貯蔵弾性率G’(50→85℃)は一般的に溶液の弾性特性を表す。一方、損失弾性率G”(50→85℃)とは一般的に溶液の粘性特性、つまり流体の運動にともなって、流体が変形され抵抗を生じる性質の成分を表し、ゲル化温度の指標となる。ここで、85℃に到達した時の貯蔵弾性率G’(85℃)を85℃における2質量%水溶液の貯蔵弾性率とした。
これらのメトキシ基の平均置換度及びヒドロキシプロポキシ基の平均モル数は、第16改正日本薬局方のメチルセルロースに関する分析方法によって測定できる。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースを含む食品としては、その熱ゲル化温度よりも高い温度での加熱を必要とし、加熱時にヒドロキシプロピルメチルセルロースがゲル化して形状を維持することが好ましい食品が挙げられる。具体的には、成型ポテト、オニオンリング、コロッケ、ドーナッツ、パン等の加熱加工食品、加熱を必要とするフィリング、バッター等の冷凍食品を含む食品加工用材料が挙げられる。
本明細書では、高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、特に明記されない限り、解重合前のヒドロキシプロピルメチルセルロースを意味する。原料の高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースの20℃における2質量%水溶液の粘度は、70,000〜100,000mPa・s、好ましくは80,000〜100,000mPa・s、更に好ましくは90,000〜100,000mPa・sである。粘度が70,000mPa・s未満の場合、解重合して得られるヒドロキシプロピルメチルセルロースの熱ゲル強度が十分ではない。一方、100,000mPa・sを超えると、使用できるパルプが限定されるほか、解重合をより過激な条件で行う必要があり、工業生産において経済性が悪くなる。
粘度測定にはB型粘度計を用い、第16改正日本薬局方のヒドロキシプロピルメチルセルロースに関する分析方法によって測定することができる。
解重合に供されるヒドロキシプロピルメチルセルロースは、上記粘度を満たすものであれば特に製造方法は制限されず、パルプとアルカリ金属水酸化物を接触させて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ることにより得られる。このとき使用する原料セルロースとなるパルプ種については、ウッドパルプ、リンターパルプのいずれも使用できる。
酸としては、水溶液とした際にプロトンを供与するものであれば、気体、液体の他、溶液の状態、及び種類を問わないが、一般には塩化水素ガス、その水溶液又はそのアルコール溶液が用いられる。酸で加水分解した場合は、好ましくは、反応後に酸を脱気により取り除くことを行う。
実施例1
<ヒドロキシプロピルメチルセルロースをパルプから製造する工程>
重合度5500のウッドパルプを粉砕機で粉砕し、粉末セルロースパルプを得た。この粉末セルロースパルプのうち、セルロース分3000gに相当するセルロースパルプを、ジャケット付内部撹拌式の50L耐圧反応機に入れて、真空窒素置換(−95kPaまで機内を減圧し、窒素で0kPaにする)の操作を3回実施した。
次に、反応機内温を60℃に保持した状態で、ジメチルエーテル1200gと49質量%水酸化ナトリウム水溶液3930gを添加し、20分間撹拌した。
続いて、反応機内温を90分かけて60℃から90℃に昇温し、昇温中に塩化メチル3405g、酸化プロピレン798gを添加した。昇温後、30分間90℃で反応させ、エーテル化反応を完了させた。
得られた反応混合物を95℃の熱水にて洗浄し、80℃で乾燥して小型ウィリーミルにて粉砕した。得られた高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースについて、DS=1.49、MS=0.25であって、20℃における2質量%水溶液の粘度が92900mPa・sであった。
<高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースを解重合する工程>
この高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロース1kgを容積20Lのヘンシェルミキサーに入れ、200rpmで撹拌混合しながら14質量%塩酸4gを噴霧した。得られた塩酸混合物のうち、50gを500mlのガラス製反応器に移し入れ、反応器を80℃の水浴中で加熱しながら回転させ、60分間、解重合反応を実施した。そして、この温度を保持したまま、反応器を60mmHgの減圧状態とし、60分かけて塩化水素と水を揮発させた。
得られたHPMCの20℃における2質量%水溶液の粘度は、表1に示すように1980mPa・sであり、粘度低下率は(1−1980/92900)×100=97.9%だった。
また、85℃における貯蔵弾性率G’(85℃)は3414mPaであり、熱ゲル化温度は77℃であった。
解重合反応時間を60分間から90分間に変更した以外は実施例1と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
解重合反応時間を60分間から120分間に変更した以外は実施例11と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
重合度4500のウッドパルプに変更した以外は実施例1と同様にヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースについて、DS=1.49、MS=0.25であって、20℃における2質量%水溶液の粘度が70200mPa・sであった。このヒドロキシプロピルメチルセルロースを解重合反応に供した以外は実施例1と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
70℃の水浴中で加熱しながら回転させ、60分間解重合反応を実施した以外は実施例4と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
解重合反応時間を60分間から240分間に変更した以外は実施例1と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
重合度4300のウッドパルプに変更した以外は実施例1と同様にヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースについて、DS=1.47、MS=0.26であって、20℃における2質量%水溶液の粘度が66400mPa・sであった。このヒドロキシプロピルメチルセルロースを解重合反応に供した以外は実施例1と同様に解重合反応を行った。その結果を表1に示す。
重合度1500のウッドパルプに変更し、真空窒素置換の操作を3回から1回に変更した以外は実施例1と同様にヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースについて、DS=1.45、MS=0.24であって、20℃における2質量%水溶液の粘度が1254mPa・sであった。このヒドロキシプロピルメチルセルロースについては解重合を行わず、そのまま、レオメータで貯蔵弾性率等を測定した。その結果を表1に示す。
特表2013−539815号公報に記載されているように、セルロースのアルカリ化を2段階に分けて行う方法で、ウッドパルプからヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。
具体的には、重合度1500のウッドパルプを粉砕機で粉砕し、粉末セルロースパルプを得た。この粉末セルロースパルプのうち、セルロース分3000gに相当するセルロースパルプを、ジャケット付内部撹拌式の50L耐圧反応機に入れて、真空窒素置換(−95kPaまで機内を減圧し、窒素で0kPaにする)の操作を1回実施した。
次に、反応機内温を40℃に保持した状態で、ジメチルエーテル1200gと49質量%水酸化ナトリウム水溶液1889gを添加し、30分間撹拌した。
続いて、反応機内温を40℃に保持した状態で、塩化メチル3273gと酸化プロピレン657gを10分かけて添加し、その後、反応機内温を60分かけて40℃から80℃まで昇温した。昇温後、30分間80℃で反応させたら、そのままの温度で、49質量%水酸化ナトリウム水溶液1511gを90分かけて添加した。添加終了後、反応機内温を20分かけて80℃から90℃に昇温し、昇温後、40分間90℃で反応させ、エーテル化反応を完了させた。
得られた反応混合物を95℃の熱水にて洗浄し、80℃で乾燥して小型ウィリーミルにて粉砕した。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースについて、DS=1.49、MS=0.28であって、20℃における2質量%水溶液の粘度が1069mPa・sであった。このヒドロキシプロピルメチルセルロースについては解重合を行わず、そのまま、レオメータで貯蔵弾性率等を測定した。その結果を表1に示す。
実施例1で製造されたヒドロキシプロピルメチルセルロース5.0g、食塩6.0gコショウ6.0gをよく混合した。
一方、皮をむき、茹でて潰した品温80℃のジャガイモ1.0kgに前記の塩・コショウと混合したヒドロキシプロピルメチルセルロースを添加し、滑らかに、かつ均一に混ざるまでよく混合した。
混合後、20g/個に分割し、星型の金属製の型を用いて成型ポテトを50個作成した。この成型ポテトを180℃の調理油で3分間油調した。調理後、成型ポテト(品温60℃)を食したところ、ポテトのホクホクした食感が得られた。また、星型を維持できて、かつ表面にクラックを生じなかった成型ポテトは50個中48個であった。
比較例3で製造されたヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて、実施例6と同様にして成型ポテトを油調した。調理後、成型ポテト(品温60℃)を食したところ、ポテトのホクホクした食感が得られた。しかしながら、星型を維持できて、かつ表面にクラックを生じなかった成型ポテトは50個中35個であった。特に、星型を維持できない成型ポテトが多かった。
比較例4で製造されたヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて、実施例6と同様にして成型ポテトを油調した。調理後、成型ポテト(品温60℃)を食したところ、実施例6や比較例5よりも固い食感となり、ポテトのホクホクした食感は得られなかった。また、星型を維持できて、かつ表面にクラックを生じなかった成型ポテトは50個中41個であった。特に、表面にクラックを生じる成型ポテトが多かった。
Claims (6)
- 20℃における2質量%水溶液の粘度が300〜2,000mPa・sであり、85℃における2質量%水溶液の貯蔵弾性率が2,000〜4,500mPaであるヒドロキシプロピルメチルセルロース。
- 熱ゲル化温度が、70℃以上である請求項1に記載のヒドロキシプロピルメチルセルロース。
- グルコース単位あたりのメトキシ基の平均置換度(DS)が1.0〜2.0であり、ヒドロキシプロポキシ基の平均モル数(MS)が0.05〜0.4である請求項1又は請求項2に記載のヒドロキシプロピルメチルセルロース。
- 前記請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒドロキシプロピルメチルセルロースを含む食品。
- 20℃における2質量%水溶液の粘度が70,000〜100,000mPa・sである高粘度ヒドロキシプロピルメチルセルロースに、酸による解重合を行い請求項1に記載のヒドロキシプロピルメチルセルロースを得る工程を少なくとも含むヒドロキシプロピルメチルセルロースの製造方法。
- 前記解重合による粘度低下率が、97%以上である請求項5に記載のヒドロキシプロピルメチルセルロースの製造方法。
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