JP2017532226A - 大型褐藻類の粉末の混練による調製方法および前記粉末から生産される剛性物体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、前記大型褐藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するようにせん断撹拌された大型褐藻類から生産される粉末から生産される剛性物体の製造方法に関しており、前記粉末は、直径が１．５ミリメートル以下に相当する粒子から成り残留水分率が４５％以下である。本発明によると、このような方法は、成形型における前記粉末の熱圧縮工程を含み、前記粉末は、５０℃〜１００℃の温度に上げられ、また５０秒〜４５分の間１５０〜４０００バールの圧力を受ける。本発明はまた、前記粉末の調製方法にも関している。【選択図】なし
Description
本発明の分野は、リサイクル可能かつ生分解性の材料の分野である。
より詳細には、本発明は、大型藻類から生産される粉末の調製方法、およびこの粉末から生産される剛性物体の製造方法に関している。
本発明はとりわけ、インターネットゲートウェイケース、ねじプラグ、植木鉢または骨壺のような加工製品の生産において用途を見出す。
褐藻類とも呼ばれる大型褐藻類は、地球の冷水または温水において最も豊富な分類の藻類である。
にもかかわらず、該藻類は、十分に開発されていない植物資源にとどまっている。
大型褐藻類を、例えば農産物加工業、薬品工業または化粧品工業向けの、該藻類の細胞壁の中に含まれる特定の硫酸化フカン、またはマンニトール、アルギナートを抽出する目的で処理することが公知である。
ラミナリンのような、大型褐藻類の中に含まれる、農薬として作用する有効成分の抽出方法も同様に公知である。
また、大型褐藻類から、これらの藻類の細胞壁の中に存在する特定の糖の細菌発酵によってバイオエタノールを生産することも考えられた。
また、例えば米国特許出願公開第２０１０／０２７２９４０号明細書中で、プラスチック加工品において、合成樹脂材料の一部を藻類由来材料に置き換えることも提案された。
しかしながら、藻類によるプラスチックのこの公知の置き換え技術では、大型藻類に比べてセルロースがとりわけ豊富な微細藻類の利用が優先される。それらはさらに、部分的にしか合成樹脂材料を藻類由来材料に取り替えることを可能にしないという不都合を有する。
より最近では、本特許出願の出願人が、国際公開第２０１４／１２８４１１号中で、アルギナートまたはラミナリン抽出産業由来の廃棄物から生産される加工物体を生産することを提案した。
しかしながら、アルギナートおよび／またはラミナリンの工場から生ずる廃棄物の量は限られたままであり、大型褐藻類から生産される剛性物体を極めて大規模に生産することを検討することは可能ではない。
したがって本発明は、上に挙げられる現状技術の不都合を克服することを特に目的とする。
より詳細には、本発明は、完全にまたは少なくとも大部分が大型褐藻類から生産される、剛性加工物体を製造するために使用することができる原料を提供することを目的とする。
本発明はとりわけ、一定の質および均質特性を有する粉末の形でこの原料を提案することを、本発明の特定の一実施形態における特定の目的とする。
本発明の目的はまた、使用が容易で信頼できる、大型褐藻類から生産される加工物体の製造技術を提供することでもある。
本発明の別の目的は、少ない事業費用でそのような製造技術を提供することにある。
本発明の目的はさらに、沖合で採取される、またはフローティングロープ上で養殖される藻類に由来する原料に、より高い価値を生じさせることである。
これらの目的、並びに後に明らかになるであろう他の目的は、剛性加工物体の製造を目的とした、大型褐藻類の粉末の調製方法により達成される。
本発明の範囲において、語句「剛性物体」とは、折り曲がらない、変形応力に抵抗する、したがって柔らかい物体またはしなやかな物体とは異なる物体を意味する。
本発明によると、そのような調製方法は、以下の工程をこの順番で含む：
−前記大型褐藻類を収穫する工程、
−前記大型藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するために、６〜２４時間の間、１分間につき少なくとも４回転の速度で槽内で前記大型藻類をせん断攪拌する工程、
−残留水分率が４５％以下である攪拌および乾燥された大型藻類を得るために、３０℃〜５０℃、好ましくは３０℃〜４５℃の温度で攪拌された前記大型藻類を乾燥する工程、
−１．５ミリメートル以下に相当する直径を有する粒子である大型藻類の粉末を得るために、攪拌および乾燥された前記大型藻類を粉砕する工程。
−前記大型褐藻類を収穫する工程、
−前記大型藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するために、６〜２４時間の間、１分間につき少なくとも４回転の速度で槽内で前記大型藻類をせん断攪拌する工程、
−残留水分率が４５％以下である攪拌および乾燥された大型藻類を得るために、３０℃〜５０℃、好ましくは３０℃〜４５℃の温度で攪拌された前記大型藻類を乾燥する工程、
−１．５ミリメートル以下に相当する直径を有する粒子である大型藻類の粉末を得るために、攪拌および乾燥された前記大型藻類を粉砕する工程。
このように新規の方法で、本発明は、沖合または前浜で採取される、さらにはフローティングロープ上で養殖される、資源が非常に豊富な未処理の大型褐藻類から主に生産される粉末状の原料を調製することを提案する。
さらに、本発明による粉末の調製方法が、とりわけ単純で経済的であることに注目すべきである。
また、撹拌中の藻類由来材料の移動距離が、大型藻類内に含まれるタンパク質を適切にかつ適量抽出することが可能となるのに十分となるように、撹拌の継続時間と速度が互いに適合され得ることが容易に理解される。
撹拌された大型藻類の乾燥は、例えば回転炉のような炉内、乾燥機内または定温器内で、大気圧下または真空下で実現され得る。撹拌された大型藻類の温度を乾燥工程の間３０〜５０℃に維持することは、そのようにして大型藻類の特性が損なわれないために特に有利である。乾燥工程はさらに、撹拌工程の際に始まる生化学反応の熟成を可能にすることが注目されるであろう。
また、撹拌された大型藻類の水分率を乾燥により４５以下に下げることにより、粉砕後に得られる粉末を数週間から数か月間保存することが可能となり、水分を再吸収した場合でも粉末は崩壊しない。
好ましくは前記乾燥工程は、前記大型藻類を、体積が０．１〜１ｃｍ3の複数の顆粒形状に圧縮する工程を含む。
圧縮は、撹拌された大型藻類内に含まれる水の一部分を排出することを可能にする。
本発明の特定の一実施形態によると、前記圧縮工程は、酢酸またはクエン酸のような弱酸を用いて、および／または水で希釈した酸を用いて処理された大型藻類を、前記大型藻類へ添加する工程を含む。
本発明の範囲において、弱酸という用語はその一般的な意味において理解される。したがって、それは部分的に水に溶けない酸である。
弱酸を用いておよび／または水で希釈した酸を用いて処理された大型藻類は、有利には、アルギナートおよび／またはラミナリンの抽出に由来する産業廃棄物であり得る。
有利には、せん断撹拌する前記工程は、少なくとも部分的に真空下で行われる。
このように、タンパク質の移動、および添加剤がある場合にはこれらの添加剤の大型藻類中への拡散が、促進される。
撹拌工程は特に、大気圧での撹拌工程と真空下での撹拌工程を交互に含み得る。
本発明の特定の一実施形態において、せん断撹拌する前記工程は、その全継続時間中、真空下で行われる。
本発明のとりわけ有利な一実施形態において、前記撹拌工程は、少なくとも
−水、
−染料、
−有色顔料、
−活性炭粒子、沸石粒子、または多孔質シリカ粒子のような、脱臭剤、
−バニリンのような、香料、
−アルブミン、
を含む群に属する添加剤を、前記大型藻類へ添加する工程を含む。
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−アルブミン、
を含む群に属する添加剤を、前記大型藻類へ添加する工程を含む。
こうして、大型藻類を全体において着色すること、頭をふらふらさせ得るまたは不快であり得る大型藻類の強いヨード臭を除去またはマスキングすること、またアルブミンにより粉末の凝集性および剛性を高めて、６５〜７３のショアＤ硬度値を得ることが可能となる。
本発明の他の実施形態において、撹拌工程の際に、例えば次亜塩素酸ナトリウムおよび／または酵素を、また必要があれば大型藻類の天然の着色成分または葉緑体を分散させることを目的とした界面活性剤を添加することによって、大型藻類を漂白することもまた可能である。
好ましい方法では、前記染料または前記有色顔料、前記脱臭剤、およびアルブミンは、それぞれ０．０５〜０．１％、１〜３．５％、および／または０．２〜１％の割合で添加される。
本発明の特定の一実施形態において、前記撹拌速度は、１分間につき４〜６回転である。
好ましくは、前記撹拌工程の際に、前記大型藻類の中に含まれるアクチンの少なくとも２％、好ましくは少なくとも５％が抽出される。
こうして、大型藻類を互いに凝集させることを可能にするのに十分な量のゲル化アクチンの形成が可能となる。実際には、抽出されるアクチンの量が大型藻類を互いに凝集させるのに十分であるとき、大型藻類は、表面が疎水性である材料に密着したままであることが確認されている。
有利には、前記大型藻類は、コンブ目またはヒバマタ目の褐藻類の中から選択される。
特定の場合において、それはコンブ目および／またはヒバマタ目の混合物であり得る。
好ましくは、前記大型藻類は、ラミナリアディギタータ（ｌａｍｉｎａｒｉａ ｄｉｇｉｔａｔａ）種、アスコフィルムノドスム（ａｓｃｏｐｈｙｌｌｕｍ ｎｏｄｏｓｕｍ）種、およびヒバマタ属（ｆｕｃｕｓ ｇｅｎｕｓ）の種の中から選択される。
本発明の変形例において、前記大型藻類は、ラミナリアサッカリーナ（ｌａｍｉｎａｒｉａ ｓａｃｃｈｏｒｉｚａ）種、またはラミナリアハイパーボリー（ｌａｍｉｎａｒｉａ ｈｙｐｅｒｂｏｒｅａ）種、またはレソニア属（ｌｅｓｓｏｎｉａ ｇｅｎｕｓ）の種であり得る。
本発明の特定の一局面によると、粉末の残留水分率は、７％以上である。
本発明者らは実際、少なくとも７％の残留水分率が粉末の構成物質に流動性を与え、これによりその成形性が改善されることを確認した。
本発明の特定の一実施形態において、前記粉末の残留水分率は２６％〜４５％である。
本発明の少なくとも一つの特定の実施形態において、前記粉末の密度は０．４〜０．８である。
このようにして、軽い材料が得られる。
本発明はまた、前記大型褐藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するようにせん断撹拌された大型褐藻類から生産される粉末から生産される剛性物体の製造方法にも関しており、前記粉末は、直径が１．５ミリメートル以下に相当する粒子から成り、また残留水分率は４５％以下である。
本発明によると、大型褐藻類から生産される粉末から生産される剛性物体のこのような製造方法は、成形型における前記粉末の熱圧縮工程を含み、前記粉末は、５０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜１００℃の温度に上げられ、また５０秒〜４５分の間１５０〜４０００バールの圧力を受ける。
本発明はこのように、創意に富んだ方法で、圧縮された藻類の粉末から生産される剛性物体を成形することを提案するが、これは特に容易かつ有効である。中でも、粉末内に存在する水分により、粉末の粒子は流動的かつ均質に凝集し得、また互いにしっかりと結びつけられ得る。
温度、圧力および圧力の適用継続時間は、製造される物体の厚みおよび大きさに応じて最適化され得ることに注目すべきである。
本発明の少なくとも一つの有利な実施形態において、上に記述される製造方法は、熱圧縮された粉末の表面へ少なくとも部分的に防水塗料を塗布する工程を含む。
こうして、物体の本体は、水分の再吸収から保護される。
本発明の他の特徴および利点は、例示的かつ非制限的な単なる例として与えられる、本発明の一実施形態の後続の説明、および以下の添付の図面を読むことで、より明確に明らかになるであろう。
図１にブロック図の形で、黒褐藻類（ｇｏｅｍｏｎ ｎｏｉｒ）とも呼ばれるアスコフィルムノドスムとラミナリアディギタータの混合物から生産される、本発明に係る剛性加工物体の製造を目的とした粉末の調製方法の一例の工程が示される。
本発明の他の実施形態において、ラミナリアディギタータだけまたはアスコフィルムノドスムだけから生産される粉末、または他のあらゆる属の褐藻類から単独または混合で生産される粉末を調製することが検討され得る。
ラミナリアディギタータおよびアスコフィルムノドスムは、沖合で収穫された後、粉末調製工場の生産ライン上で加工されるが、そこでそれらは第一の工程において、藻類の葉状体の中に絡まった砂および貝殻を取り除くために洗浄される（工程１１）。
次に、およそ７０重量％のラミナリアディギタータおよび３０重量％のアスコフィルムノドスムが混練槽の中に入れられ、その中でそれらは一分間につき６回転の速度で、１４時間の間連続的真空下でせん断撹拌される（工程１２）。この撹拌工程１２の際、工程１２１のときに、大型藻類の全質量に対して０．０３質量％の天然色素、および大型藻類が発する香りをマスキングするために大型藻類の全質量に対して１．２質量％の活性炭の微粉が、徐々に添加される。
工程１２のあと、大型藻類がアクチンゲルによって互いに凝集していることを示す外観である大型藻類の塊が得られる。
次に、混練槽から取り出された大型藻類に、アルギナートの生産工場から得られる、アルギナートが抽出された、弱酸で処理された大型褐藻類の残留物から成る廃棄物が８質量％添加される（工程１３）。
工程１４において、混練槽から取り出された大型藻類と弱酸で処理された大型藻類はウォームを使って混合され（工程１４１）、そしてこの混合物は、環状金型の顆粒プレス機において、およそ６ミリメートルで高さが１０〜２０ミリメートルのほぼ円筒形の顆粒の形状に圧縮される（工程１４２）。
本発明のこの特定の実施形態の一変形例において、混練槽から取り出された大型藻類は、弱酸で処理された大型藻類が添加されることなく、直接顆粒の形状に圧縮されることができる。
このようにして得られた顆粒は、次に誘導加熱式乾燥トンネルの中で、または冷却液によって、４６℃の温度下で６時間乾燥される（工程１５）。
本発明のこの特定の実施形態の変形例において、静的乾燥形態が利用されるか動的乾燥形態が利用されるかに応じて、１〜１５時間、顆粒を乾燥することができる。
乾燥した顆粒は、乾燥トンネルから出されるとベルトコンベヤによってハンマーミルの方に運ばれ、その中で顆粒は１±０．３ｍｍに等しい粒度の粉末の形状に粉砕される（工程１６）。図２は、本発明による調製方法によって得られた粉末２１が入っている小袋が広げられた上面写真である。
工場の各生産ラインは、このように、魅力的な費用で、一時間につきおよそ３トンの粉末を連続して調製することを可能にする。
本発明のこの特定の実施形態において、粉末の残留水分率が、およそ３９％であることが注目される。
このようにして得られた粉末は、加工物体を製造するために直接使用することができる。
大型褐藻類の粉末から生産される、直径１８０ｍｍのほぼ半球形の骨壺の半殻を製造することが可能な、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を放つ熱圧縮プレス機３１を図３に示した。
図３に見ることができるように、プレス機３１は、誘導によって９８℃に加熱される押し型を備えるピストン頭部を有する。製造過程を制御するために、ピストンの押し型の温度は調節される。
粉末は、最大調節温度の９８℃に上げられた下方成形型３２における吸引流量によって、自動的に分量が決められる。
この例では、成形型の中に粉末５００ｇが量られ、１２．５トンの力が４５分の一サイクル時間の間ピストン頭部を用いて粉末にかけられ、粉末の温度がおよそ７０℃に上げられる。
図４に投影図において概略的に示される、質量約４９０ｇ、密度が１．５８の骨壺の半分４１が得られる。
そのあと、骨壺の半分の表面に防水塗料を噴霧し、そこが水分の影響を受けないようにする。
次の工程において、パッド印刷またはデジタル印刷によって、骨壺の表面に装飾が施される。
押し型付き機械設備を使用する際、有利には押し型の温度が７５〜１１０℃の間で選択されることが注目される。
大型褐藻類と大型紅藻類の混合物の粉末、または大型紅藻類の粉末を調製するために、次のような連続する工程を、本発明の範囲を逸脱することなく適用することを検討することもまた可能である：
−大型藻類を収穫する工程、
−前記大型藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するために、６〜２４時間の間、１分間につき少なくとも４回転の速度で槽内で大型藻類をせん断撹拌する工程、
−残留水分率が４５％以下である撹拌および乾燥された大型藻類を得るために、３０℃〜５０℃、好ましくは３０℃〜４５℃の温度で撹拌された前記大型藻類を乾燥する工程、
−１．５ミリメートル以下に相当する直径を有する粒子である大型藻類の粉末を得るために、撹拌および乾燥された前記大型藻類を粉砕する工程。
−大型藻類を収穫する工程、
−前記大型藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するために、６〜２４時間の間、１分間につき少なくとも４回転の速度で槽内で大型藻類をせん断撹拌する工程、
−残留水分率が４５％以下である撹拌および乾燥された大型藻類を得るために、３０℃〜５０℃、好ましくは３０℃〜４５℃の温度で撹拌された前記大型藻類を乾燥する工程、
−１．５ミリメートル以下に相当する直径を有する粒子である大型藻類の粉末を得るために、撹拌および乾燥された前記大型藻類を粉砕する工程。
２１ 粉末
３１ 熱圧縮プレス機
３２ 下方成形型
４１ 骨壺の半分
３１ 熱圧縮プレス機
３２ 下方成形型
４１ 骨壺の半分
Claims (14)
- 剛性物体の製造を目的とした大型褐藻類の粉末の調製方法であって、以下の工程をこの順番で含むことを特徴とする調製方法：
−前記大型褐藻類を収穫する工程、
−前記大型藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するために、６〜２４時間の間、１分間につき少なくとも４回転の速度で槽内で前記大型藻類をせん断撹拌する工程、
−残留水分率が４５％以下である撹拌および乾燥された大型藻類を得るために、３０℃〜５０℃、好ましくは３０℃〜４５℃の温度で撹拌された前記大型藻類を乾燥する工程、
−１．５ミリメートル以下に相当する直径を有する粒子である大型藻類の粉末を得るために、撹拌および乾燥された前記大型藻類を粉砕する工程。 - 前記乾燥工程が、前記大型藻類を体積が０．１〜１ｃｍ3の複数の顆粒形状に圧縮する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記圧縮工程が、前記大型藻類へ、弱酸および／または水で希釈した酸を用いて処理された大型藻類を添加する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- せん断攪拌する前記工程が、少なくとも部分的に真空下で行われることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- せん断撹拌する前記工程が、その全継続時間中真空下で行われることを特徴とする、請求項４に記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記撹拌工程が、少なくとも
−水、
−染料、
−有色顔料、
−活性炭のような、脱臭剤、
−香料、
−アルブミン、
を含む群に属する添加剤を、前記大型藻類へ添加する工程を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。 - 前記染料または前記有色顔料、前記脱臭剤およびアルブミンが、それぞれ０．０５〜０．１％、１〜３．５％、および／または０．２〜１％の割合で添加されることを特徴とする、請求項６に記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記撹拌速度が、１分間につき４〜６回転であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記撹拌工程の際に、前記大型藻類の中に含まれるアクチンの少なくとも２％、好ましくは少なくとも５％が抽出されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記大型藻類が、コンブ目またはヒバマタ目の褐藻類の中から選択されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記大型藻類が、ラミナリアディギタータ種、アスコフィルムノドスム種、およびヒバマタ属の種の中から選択されることを特徴とする、請求項１０に記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 前記粉末の残留水分率が７％以上であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一つに記載の大型褐藻類の粉末の調製方法。
- 大型褐藻類からアクチンのようなタンパク質を抽出するようにせん断撹拌された大型褐藻類から少なくとも部分的に生産される粉末から生産される、前記粉末が直径が１．５ミリメートル以下に相当する粒子から成り残留水分率が４５％以下である、剛性物体の製造方法であって、成形型における前記粉末の熱圧縮工程を含むこと、前記粉末が５０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜１００℃の温度に上げられ、また５０秒〜４５分の間１５０〜４０００バールの圧力を受けることを特徴とする、剛性物体の製造方法。
- 熱圧縮された粉末の表面へ少なくとも部分的に防水塗料を塗布する工程を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の剛性物体の製造方法。
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