JP4813039B2

JP4813039B2 - リン酸三マグネシウム・五水和物粒子及びその製造方法

Info

Publication number: JP4813039B2
Application number: JP2004295056A
Authority: JP
Inventors: 修三隅; 豊隆内田
Original assignee: Ube Material Industries Ltd
Current assignee: Ube Material Industries Ltd
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: JP2006104031A

Description

本発明は、リン酸三マグネシウム・五水和物粒子に関するものであり、さらに詳しくは飲食料品用のマグネシウム補強剤として有用なリン酸三マグネシウム・五水和物粒子に関するものである。

リン酸三マグネシウム（Ｍｇ₃（ＰＯ₄）₂）は、飲食料品のマグネシウム補強剤として利用されている。リン酸三マグネシウムには、天然の鉱石（ボビーライト、化学式：Ｍｇ₃（ＰＯ₄）₂・８Ｈ₂Ｏ）と化学的に合成された化学合成リン酸三マグネシウムとが知られている。

特許文献１には、高比重のリン酸マグネシウムを飲食料品に安定して分散させるためには、平均粒子径が２μｍ以下であることが望ましいと記載されている。そして、平均粒子径が２μｍ以下のリン酸マグネシウムを製造するための方法としては、極めて特殊で高価な装置を必要とする物理的破砕法と比べ、安価でかつ粒子径の調整の容易な中和造塩法が好ましいと記載されている。

特許文献１には、中和造塩法として、リン酸と水酸化マグネシウムとの中和反応を用いるものとリン酸水素アンモニウムと酢酸マグネシウムとの中和反応を用いるものが知られており、一次粒子として０．０１〜０．１μｍの超微粒子のリン酸マグネシウムが生成すると記載されている。さらに、この特許文献１には、中和造塩法により合成された超微粒子のリン酸マグネシウムを、酵素分解レシチン、ポリグリセリン脂肪酸エステル及び増粘多糖類で処理することにより、リン酸マグネシウムの二次凝集が抑制され、分散安定性が向上する旨の記載がある。
しかしながら、酵素分解レシチンなどの凝集防止剤でリン酸三マグネシウムを処理すると、製造コストが高くなり、製造工程が煩雑になる。
特開２０００−１８４８６４号公報

本発明の課題は、飲食料品に安定して分散させることができるリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を安価に提供することにある。本発明はまた、飲食料品に安定して分散させることができるリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を工業的に容易に製造することができる方法を提供することも、その課題とする。

本発明は、独立した一次粒子と一次粒子の凝集粒子とからなり、該独立した一次粒子を全粒子１００個当たりの個数に換算して６０個以上含み、該独立した一次粒子の平均粒子径が０．２〜２．０μｍの範囲にあり、粒子径が０．１μｍ以下の粒子の含有量が該独立した一次粒子１００個当たりの個数に換算して３０個以下であるリン酸三マグネシウム・五水和物粒子にある。

本発明は、塩基性炭酸マグネシウム粒子が水性液に懸濁されてなる塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸を加えることからなる上記本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法にもある。

上記リン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法の好ましい態様は下記の通りである。
（１）塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子の平均粒子径が２〜２０μｍの範囲にある。
（２）塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子の濃度が１〜１０質量％の範囲にある。
（３）塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液の液温が３０〜９０℃の範囲にある。

本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子には、一次粒子が独立した状態（すなわち、凝集していない状態）で全粒子１００個当たりの個数に換算して６０個以上含まれており、さらにその独立した一次粒子は、凝集粒子を形成し易い粒子径が０．１μｍ以下の微粒子の含有量が独立した一次粒子１００個当たりの個数に換算して３０個以下と少ないので凝集しにくい。このため本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、凝集防止剤で処理しなくとも飲食料品に安定して分散させることが可能となる。
また、本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法を利用することにより、凝集が起こりにくく、分散性の高いリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を、工業的に容易に製造することが可能となる。

本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、独立した一次粒子（すなわち、凝集粒子を形成していない粒子）と一次粒子の凝集により形成された凝集粒子（二次粒子ともいう）とからなる。独立した一次粒子は、独立した一次粒子と凝集粒子とからなる全粒子１００個当たりの個数に換算して６０個以上、好ましくは７０個以上含まれる。独立した一次粒子の平均粒子径は０．２〜２．０μｍの範囲にあり、好ましくは０．２〜１．０μｍの範囲にある。また、独立した一次粒子に含まれる粒子径が０．１μｍ以下の粒子の含有量は、その独立した一次粒子１００個当たりの個数に換算して３０個以下、好ましくは２０個以下である。独立した一次粒子と凝集粒子の含有割合及びその粒子径は、電子顕微鏡を用いて計測することができる。なお、本発明において、一次粒子の粒子径とは、粒子の最長径の長さを意味する。

本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、粒子径が１０．０μｍを超える粒子（一次粒子及び凝集粒子を含む）の含有量が、全粒子１００個当たりの個数に換算して５個以下であることが好ましく、特に２個以下であることが好ましい。粒子径が１０．０μｍを超える粒子を多く含むと飲食料品への分散性が低下するばかりでなく、リン酸三マグネシウム・五水和物粒子を添加した飲食料品（特に飲料品）の食感を損なう要因となる。

本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、塩基性炭酸マグネシウム粒子（４ＭｇＣＯ₃・Ｍｇ（ＯＨ）₂・４Ｈ₂Ｏ）が水性液に懸濁されてなる塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を加えることにより化学的に合成することができる。

塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸を加えると、塩基性炭酸マグネシウム粒子とリン酸とが反応して、リン酸三マグネシウム・五水和物粒子が生成する。この塩基性炭酸マグネシウム粒子とリン酸との反応の際に、塩基性炭酸マグネシウムの炭酸基、水酸基及び結晶水が粒子内から離脱し、塩基性炭酸マグネシウム粒子の形骸が崩壊して、塩基性炭酸マグネシウム粒子よりも粒子径の小さいリン酸三マグネシウム・五水和物粒子が生成する。従って、塩基性炭酸マグネシウム粒子は、一次粒子の平均粒子径が２．０μｍ以上であってもかまわないが、粒子径０．１μｍ以下の一次粒子を実質的に含まないことが好ましい。ここで、粒子径０．１μｍ以下の一次粒子を実質的に含まないとは、粒子径０．１μｍ以下の一次粒子の含有量が一次粒子１００個当たりの個数に換算して５個以下であることを意味する。

塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液は、塩基性炭酸マグネシウム粒子を水性液に分散させることにより調製することができる。また、炭酸マグネシウム粒子を水性液に分散させた炭酸マグネシウム水性懸濁液を調製し、この懸濁液を５０〜９０℃の温度にて加熱することより、炭酸マグネシウム粒子を塩基性炭酸マグネシウム粒子に変化させて塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液としてもよい。

水性液とは、水、あるいは水と有機溶媒との混合液を意味する。有機溶媒としては、エタノールなどのアルコールが挙げられる。水と有機溶媒との混合液は、水１００質量部に対して有機溶媒を１〜９０部の範囲にて含むことが好ましい。水性液は、水であることが好ましい。
水性液は、分散剤を含んでいてもよい。分散剤としては、酢酸マグネシウムなどの有機酢酸塩を挙げることができる。水性液中の分散剤の濃度は、０．１〜１０質量％の範囲であることが好ましい。

塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子は、一次粒子が独立して分散していてもよいし、凝集粒子を形成して分散していてもよい。塩基性炭酸マグネシウム粒子の一次粒子と凝集粒子とを含む全粒子の平均粒子径は、２〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、特に５〜１５μｍの範囲にあることが好ましい。
塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子の濃度は、１〜１０質量％の範囲にあることが好ましい。

塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸を加える際の、塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液の液温は、３０〜９０℃の範囲にあることが好ましく、特に、５０〜９０℃の範囲にあることが好ましい。

上記のようにして生成したリン酸三マグネシウム・五水和物粒子をろ過し、乾燥することにより、前記のようなリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を製造することができる。
なお、上記の製造方法により得られるリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、天然鉱石（ボビーライト）のような八水和物と比べて、質量当たりのマグネシウム含有量が多いので飲食料品用のマグネシウム補強剤として有利である。

本発明のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子は、飲料類（例、茶、コーヒー、果汁飲料、アルコール飲料）、食品類（例、麺、パン）、乳製品類（例、牛乳、チーズ）、液体調味料類（ソース）、香辛料（カレー粉）などの各種飲食料品のマグネシウム補強剤として有利に利用することができる。

［実施例１］
ジャケット付き反応槽中に水３０ｋｇを入れ、反応槽のジャケット内に７０℃の温水を供給して、反応槽内の水の水温を７０℃に加温した後、平均粒子径１０μｍの塩基性炭酸マグネシウム粒子（粒子径０．１μｍ以下の一次粒子を実質的に含まない）１．５ｋｇを入れ十分攪拌混合して、塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液を調製した。次に、塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸水溶液（濃度：８５質量％）１．２ｋｇを３０分かけて滴下して、リン酸三マグネシウム粒子を生成させた。

懸濁液をろ過して、リン酸三マグネシウム粒子を１３０℃の温度で乾燥した。得られたリン酸三マグネシウム粒子をＸ線回折にて同定した結果、リン酸三マグネシウム・五水和物であることが確認された。さらに、このリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を電子顕微鏡で観察した結果、独立した板状の一次粒子と一次粒子の凝集粒子とからなり、独立した一次粒子の含有量は、全粒子１００個当たりの個数に換算して８５個であることが確認された。また、粒子径が１０μｍを超える粒子は確認されなかった。さらに、独立した一次粒子を電子顕微鏡で詳細に観察した結果、その平均粒子径は０．３μｍであり、０．１μｍ以下の粒子の含有量は、独立した一次粒子１００個当たりの個数に換算して１５個であることが確認された。

得られたリン酸三マグネシウム・五水和物粒子０．５ｇを、水５０ｇに分散させて、リン酸三マグネシウム・五水和物水性懸濁液を得た。この懸濁液中のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の粒度分布をレーザ回折式粒度分布測定機にて測定した結果、一次粒子と凝集粒子とを含む全粒子の平均粒子径は０．４μｍであった。

Claims

独立した一次粒子と一次粒子の凝集粒子とからなり、該独立した一次粒子を全粒子１００個当たりの個数に換算して６０個以上含み、該独立した一次粒子の平均粒子径が０．２〜２．０μｍの範囲にあり、粒子径が０．１μｍ以下の粒子の含有量が該独立した一次粒子１００個当たりの個数に換算して３０個以下であるリン酸三マグネシウム・五水和物粒子。
請求項１に記載のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子を含む飲食料品。
塩基性炭酸マグネシウム粒子が水性液に懸濁されてなる塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液にリン酸を加えることからなる請求項１に記載のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法。
塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子の平均粒子径が２〜２０μｍの範囲にある請求項３に記載のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法。
塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液中の塩基性炭酸マグネシウム粒子の濃度が１〜１０質量％の範囲にある請求項３もしくは４に記載のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法。
塩基性炭酸マグネシウム水性懸濁液の液温が３０〜９０℃の範囲にある請求項３乃至５のうちのいずれかの項に記載のリン酸三マグネシウム・五水和物粒子の製造方法。