JP6004331B2 - Processed cellulose airgel and method for producing the same, and method for producing regenerated cellulose hydrogel - Google Patents

Processed cellulose airgel and method for producing the same, and method for producing regenerated cellulose hydrogel Download PDF

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Description

本発明は、加工セルロースエアロゲルおよびその製造方法、ならびに復元セルロースハイドロゲルの製造方法に関する。   The present invention relates to a processed cellulose aerogel, a method for producing the same, and a method for producing a regenerated cellulose hydrogel.

セルロース繊維を含むエアロゲルおよびハイドロゲル(以下「セルロースエアロゲル」および「セルロースハイドロゲル」ともいう)は、工業材料、医療用材料、食用材料として注目を集めている。セルロースハイドロゲルはセルロース繊維の三次元ネットワーク構造中のポア(空孔)に水を保持してなるゲルであり、この水を空気で置換することによりセルロースエアロゲルが得られる。さらに、当該エアロゲル中の空気を再び水で置換すると、セルロースハイドロゲルとなる。   Airgels and hydrogels containing cellulose fibers (hereinafter also referred to as “cellulose aerogels” and “cellulose hydrogels”) are attracting attention as industrial materials, medical materials, and edible materials. Cellulose hydrogel is a gel in which water is retained in pores (holes) in a three-dimensional network structure of cellulose fibers, and cellulose airgel is obtained by replacing this water with air. Furthermore, when the air in the airgel is replaced with water again, a cellulose hydrogel is obtained.

例えば特許文献1には、バクテリアから産生されるセルロースからなるバクテリアセルロースのハイドロゲルを乾燥して得たエアロゲルを用いた成形材料が開示されている。また、特許文献2にはバクテリアセルロースハイドロゲルを用いた複合材料が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a molding material using an airgel obtained by drying a hydrogel of bacterial cellulose made of cellulose produced from bacteria. Patent Document 2 discloses a composite material using bacterial cellulose hydrogel.

特開昭62−36467号公報JP-A-62-36467 特開2006−241450号公報JP 2006-241450 A

前述のとおりセルロースハイドロゲルは水を含んでいるため重く、輸送する際のコストが嵩む。そこでコストを低減させるために、セルロースハイドロゲルを乾燥してセルロースエアロゲルとして輸送し、使用する場所でセルロースハイドロゲルに復元することが提案されている。しかしながら、従来のセルロースエアロゲルでは、セルロースハイドロゲルへの復元性が十分ではなく、復元に労力や時間がかかるという作業上の問題や、水が浸透しない白残り部分が生じる等の外観上の問題が生じていた。上記を鑑み、本発明は、復元性に優れるセルロースエアロゲルを提供することを課題とする。   As described above, since the cellulose hydrogel contains water, it is heavy, and the cost for transportation increases. In order to reduce the cost, it has been proposed to dry the cellulose hydrogel, transport it as a cellulose aerogel, and restore it to the cellulose hydrogel where it is used. However, conventional cellulose aerogels are not sufficiently reconstituted into cellulose hydrogel, and there are work problems such as labor and time required for restoration, and appearance problems such as the occurrence of white remaining portions that do not allow water to penetrate. It was happening. In view of the above, it is an object of the present invention to provide a cellulose airgel that is excellent in resilience.

発明者らは課題解決について検討を重ねた結果、セルロースエアロゲルには繊維密度が高い部分があり、当該部分に水が浸透しにくいことが原因であるとの知見を得た。そして、当該箇所に特殊な加工を施すことで前記課題を解決できることを見出した。   As a result of repeated studies on solving the problems, the inventors have found that cellulose aerogel has a portion with high fiber density, and that the cause is that water hardly penetrates into the portion. And it discovered that the said subject could be solved by giving a special process to the said location.

すなわち、前記課題は以下の本発明により解決される。
[1](A)セルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、
前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ最外層の一つが前記第2エアロゲル層である、セルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B)前記最外層を構成する第2エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
[2](A1)セルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されているセルロースエアロゲルを加工して、
前記第2エアロゲル層からなる1層セルロースエアロゲル、または前記第2エアロゲル層が最外層である2層以上のセルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B1)1層セルロースエアロゲル表面、または2層以上のセルロースエアロゲルの前記最外層を構成する第2エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
[3](A2)空気相に存在する空気相培地部分を備える培地にてセルロース産生菌を培養して得たセルロースハイドロゲルから製造され、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する略立方体または略直方体の1層セルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B2)前記表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
[4] (A3)セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造される略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、
空気相培地部分由来のセルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層、および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い、液相培地部分由来の第2エアロゲル層を備え、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ
最外層の一つが、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する前記第1エアロゲル層であるセルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B3)前記最外層を構成する第1エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
[5]前記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法で得られる、加工セルロースエアロゲル。
[6]前記[5]に記載のセルロースエアロゲルを、0〜100℃において吸水させることを含む、復元セルロースハイドロゲルの製造方法。
That is, the said subject is solved by the following this invention.
[1] (A) A cellulose airgel having a substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped shape, comprising a first airgel layer having a low cellulose fiber density and a second airgel layer having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer,
A step of preparing a cellulose airgel, wherein each layer is laminated so that a main surface of the layer is substantially parallel to a bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped, and one of the outermost layers is the second airgel layer; and (B) Depth x defined by the following formula on the surface of the second airgel layer constituting the outermost layer:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
[2] (A1) An approximately cubic or substantially cuboid cellulose airgel comprising a first airgel layer having a low cellulose fiber density and a second airgel layer having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer, Processing the cellulose airgel in which each layer is laminated so that the main surface is substantially parallel to the bottom surface of the substantially cubic or rectangular parallelepiped,
A step of preparing a one-layer cellulose airgel composed of the second airgel layer, or two or more cellulose airgels in which the second airgel layer is an outermost layer; and (B1) a one-layer cellulose airgel surface or two or more layers of cellulose. Depth x defined by the following formula on the surface of the second airgel layer constituting the outermost layer of the airgel:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
[3] (A2) A substantially cube having a surface that is produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing cellulose-producing bacteria in a medium having an air-phase medium portion present in the air phase, and is exposed to air during the culture. Or a step of preparing a substantially rectangular parallelepiped single-layer cellulose airgel, and (B2) depth x defined by the following formula on the surface:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
[4] (A3) A substantially cubic body produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium comprising an air phase medium part present in the air phase and a liquid phase medium part present in the liquid phase. Or a substantially rectangular parallelepiped cellulose airgel,
A first airgel layer having a low cellulose fiber density derived from an air phase medium part, and a second airgel layer derived from a liquid phase medium part having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer, the main surface of the layer being the Each layer is laminated so as to be substantially parallel to the bottom surface of a substantially cube or a substantially rectangular parallelepiped, and one of the outermost layers is a cellulose airgel that is the first airgel layer having a surface exposed to air during the culture. A step of preparing, and (B3) depth x defined by the following formula on the surface of the first airgel layer constituting the outermost layer:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
[5] A processed cellulose aerogel obtained by the method according to any one of [1] to [4].
[6] A method for producing a regenerated cellulose hydrogel, comprising absorbing the cellulose airgel according to [5] at 0 to 100 ° C.

本発明により復元性に優れるエアロゲルが提供できる。   According to the present invention, an airgel excellent in resilience can be provided.

セルロースエアロゲルの概要図Overview of cellulose airgel 加工方法を示す図Diagram showing processing method 加工方法を示す図Diagram showing processing method セルロースエアロゲルのSEM像SEM image of cellulose airgel 実施例1と比較例1の結果を示す図The figure which shows the result of Example 1 and Comparative Example 1 実施例2と比較例2の結果を示す図The figure which shows the result of Example 2 and Comparative Example 2 実施例3と比較例3の結果を示す図The figure which shows the result of Example 3 and Comparative Example 3 実施例4で得た多層セルロースエアロゲル表面のSEM像SEM image of the surface of the multilayer cellulose airgel obtained in Example 4 実施例4で得た多層セルロースエアロゲル切断面のSEM像SEM image of cut surface of multilayer cellulose airgel obtained in Example 4

以下、本発明を詳細に説明する。本発明には、セルロースエアロゲルの第2エアロゲル層に加工を施す場合(「第1の方法」ともいう)と、セルロース産生菌を培養して得たセルロースエアロゲルの気相培地由来の層に加工を施す場合(「第2の方法」ともいう)が存在する。以下、説明を簡略にするため両者を分けて説明する。本発明において「〜」はその両端の値を含む。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, when the second airgel layer of the cellulose airgel is processed (also referred to as “first method”), the layer derived from the gas phase medium of the cellulose airgel obtained by culturing the cellulose-producing bacteria is processed. There are cases where it is applied (also referred to as “second method”). Hereinafter, the two will be described separately for the sake of simplicity. In the present invention, “to” includes values at both ends thereof.

I.第1の方法
1.加工エアロゲルの製造方法
1−1.工程A
工程Aでは、セルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、各層は、主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように積層されており、かつ最外層の一つが前記第2エアロゲル層であるセルロースエアロゲルを準備する。
I. First method 1. Manufacturing method of processed airgel 1-1. Process A
In step A, the cellulose airgel is a substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped comprising a first airgel layer having a low cellulose fiber density and a second airgel layer having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer. Is prepared so as to be substantially parallel to the bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped, and one of the outermost layers is the second airgel layer.

(1)セルロースエアロゲル
セルロースエアロゲルはセルロース繊維の三次元ネットワーク構造中のポア(空孔)に空気を保持してなるゲルである。本発明で使用するセルロースエアロゲルの例を図1に示す。図1(a)は2層セルロースエアロゲル、図1(b)多層セルロースエアロゲルであり、10は第1エアロゲル層、20は第2エアロゲル層である。本発明においては、3層以上を多層という。図に示すとおり、各層の主面は、略立方体または略直方体の底面に略平行である。略平行とは、平行または平行に準ずる状態をいう。主面とは、各層の主たる面であり、他の層が積層される面である。
(1) Cellulose aerogel Cellulose aerogel is a gel formed by holding air in pores (holes) in a three-dimensional network structure of cellulose fibers. An example of the cellulose airgel used in the present invention is shown in FIG. FIG. 1A is a two-layer cellulose airgel, and FIG. 1B is a multilayer cellulose airgel. 10 is a first airgel layer, and 20 is a second airgel layer. In the present invention, three or more layers are referred to as a multilayer. As shown in the figure, the main surface of each layer is substantially parallel to the bottom surface of a substantially cubic or rectangular parallelepiped. “Substantially parallel” means a state according to parallel or parallel. The main surface is a main surface of each layer and is a surface on which other layers are laminated.

1)第1エアロゲル層、第2エアロゲル層
第1エアロゲル層は、第2エアロゲル層に比べて繊維密度が低い層である。層の特定は、セルロースエアロゲルを電子顕微鏡等で観察してポア径を測定することにより可能である。ポア径が大きい層が第1エアロゲル層、ポア径の小さい層が第2エアロゲル層である。あるいは、セルロースエアロゲルに水を吸収させてセルロースハイドロゲルとした場合に生じる透明度の違いによって層を特定できる。この場合、透明度の高い層が第1エアロゲル層由来の層であり、透明度の低い層が第2エアロゲル層由来の層である。
1) First airgel layer and second airgel layer The first airgel layer is a layer having a lower fiber density than the second airgel layer. The layer can be specified by observing the cellulose airgel with an electron microscope or the like and measuring the pore diameter. A layer having a large pore diameter is a first airgel layer, and a layer having a small pore diameter is a second airgel layer. Alternatively, the layer can be identified by the difference in transparency that occurs when the cellulose aerogel absorbs water to form a cellulose hydrogel. In this case, the layer with high transparency is a layer derived from the first airgel layer, and the layer with low transparency is a layer derived from the second airgel layer.

第1エアロゲル層と第2エアロゲル層とは、相対的に繊維密度に差があればよく、その程度は特に限定されない。しかしながら、第1エアロゲル層の平均ポア径:第2エアロゲル層の平均ポア径の組合せは、i)0.6〜1.0μm:0.1〜0.6μm、ii)0.2〜0.5μm:0.1〜0.3μm、iii)0.9〜5μm:0.3〜0.9μmが好ましい。i)のようなセルロースエアロゲルは、市販の2層セルロースハイドロゲルから入手でき、ii)のようなセルロースエアロゲルは市販の多層セルロースハイドロゲルから入手できる。また、iii)のようなセルロースエアロゲルは、後述するような特定の温度範囲でセルロース産生バクテリアを培養することにより得られるセルロースハイドロゲルから入手できる。iii)における前記組合せは、0.9〜5μm:0.6〜0.9μmがより好ましい。   The first airgel layer and the second airgel layer may be relatively different in fiber density, and the degree is not particularly limited. However, the combination of the average pore diameter of the first airgel layer: the average pore diameter of the second airgel layer is i) 0.6 to 1.0 μm: 0.1 to 0.6 μm, ii) 0.2 to 0.5 μm : 0.1 to 0.3 μm, iii) 0.9 to 5 μm: 0.3 to 0.9 μm is preferable. Cellulose aerogels such as i) can be obtained from commercially available two-layer cellulose hydrogels, and cellulose aerogels such as ii) can be obtained from commercially available multilayer cellulose hydrogels. Moreover, the cellulose airgel like iii) can be obtained from the cellulose hydrogel obtained by culture | cultivating a cellulose production bacteria in the specific temperature range which is mentioned later. The combination in iii) is more preferably 0.9 to 5 μm: 0.6 to 0.9 μm.

上記組合せにおいて、例えばi)0.6〜1.0μm:0.1〜0.6μmのように、表記上は0.6μmが重複する。しかし、第1エアロゲル層の平均ポア径は常に第2エアロゲル層の平均ポア径よりも大きく、前記表記は、両者の値が同じになることは意味しない。以下の平均繊維束間距離についても同様である。   In the above combination, for example, i) 0.6 to 1.0 μm: 0.1 to 0.6 μm, 0.6 μm overlaps on the notation. However, the average pore diameter of the first airgel layer is always larger than the average pore diameter of the second airgel layer, and the above description does not mean that both values are the same. The same applies to the following average fiber bundle distance.

平均ポア径は、次のようにして測定される。1)セルロースエアロゲルの表面を電子顕微鏡等で観察した際に認められるポア(空孔)の径を測定する。ポアが円でない場合は、長径と短径を測定し、その平均をポア径とする。2)複数のポアについてポア径を測定し、平均する。   The average pore diameter is measured as follows. 1) The diameter of pores (holes) observed when the surface of the cellulose airgel is observed with an electron microscope or the like is measured. When the pore is not a circle, the major axis and the minor axis are measured, and the average is taken as the pore diameter. 2) The pore diameter is measured for a plurality of pores and averaged.

また、エアロゲル層における繊維密度は、以下のように測定される平均繊維束間距離によっても影響を受ける。通常セルロースハイドロゲルは、まず薄いシート状のセルロースハイドロゲルが産生され、次いで当該シート状のゲルが積層されてある程度の大きさのセルロースハイドロゲルが形成される。前述のとおりセルロース産生バクテリアを用いてセルロースハイドロゲルを製造する場合、通常、前記シート状のゲルは液面に平行に液相側に積層される。よって、セルロースハイドロゲル中にはセルロースの繊維が寄り集まった繊維束が層状に存在する。当該繊維束同士の最短距離を繊維束間距離といい、複数の繊維束について繊維束間距離を測定し平均したものを平均繊維束間距離という。平均繊維束間距離は繊維密度の指標となり、平均繊維束間距離が大きいほど繊維密度は小さくなる。第1エアロゲル層と第2エアロゲル層とにおける平均繊維束間距離は、前記i)の場合は、5〜10μm:3〜5μm、ii)の場合は3.5〜5μm:3〜4μm、iii)の場合は3.5〜5μm:0.1μm以上3μm未満が好ましい。平均繊維束間距離は、次のようにして測定される。1)カッター等を用いてセルロースエアロゲルを積層面に垂直に切断する。2)切断面を電子顕微鏡等で観察して、層状に存在する繊維束同士の層間の最短距離を測定する。3)複数の繊維束について前記距離を測定し平均する。   The fiber density in the airgel layer is also affected by the average distance between fiber bundles measured as follows. Usually, a cellulose hydrogel is produced in the form of a thin sheet-like cellulose hydrogel, and then the sheet-like gel is laminated to form a cellulose hydrogel having a certain size. As described above, when a cellulose hydrogel is produced using cellulose-producing bacteria, the sheet-like gel is usually laminated on the liquid phase side in parallel to the liquid surface. Therefore, in the cellulose hydrogel, fiber bundles in which cellulose fibers are gathered are present in layers. The shortest distance between the fiber bundles is referred to as an inter-fiber bundle distance, and an average of the inter-fiber bundle distances obtained by measuring and averaging the inter-fiber bundle distances for a plurality of fiber bundles. The average fiber bundle distance is an index of fiber density, and the fiber density decreases as the average fiber bundle distance increases. The average distance between fiber bundles in the first airgel layer and the second airgel layer is 5 to 10 μm: 3 to 5 μm in the case of i), and 3.5 to 5 μm: 3 to 4 μm in the case of ii). In this case, 3.5 to 5 μm: 0.1 μm or more and less than 3 μm is preferable. The average fiber bundle distance is measured as follows. 1) A cellulose airgel is cut | disconnected perpendicularly | vertically to a lamination surface using a cutter etc. 2) The cut surface is observed with an electron microscope or the like, and the shortest distance between the fiber bundles existing in layers is measured. 3) The distance is measured and averaged for a plurality of fiber bundles.

この他、繊維密度はセルロースハイドロゲル単位質量あたりの乾燥質量Rを算出する、乾燥質量法でも評価できる。具体的にR(%)はD/W×100で定義される。Dはハイドロゲル乾燥時の質量であり、Wはハイドロゲルの飽和吸水時の質量である。ハイドロゲル乾燥時とは、ハイドロゲルが完全に乾燥されエアロゲルになっている状態である。飽和吸水時とは、常態(室温、大気圧下)でゲルを吸水させた際に吸水量が飽和する時点である。Dを第1エアロゲル層の乾燥時の質量D1とし、Wを第1エアロゲル層を飽和吸水させた質量W1とすれば、第1エアロゲル層のR、すなわちR1が求められる。同様に、第2エアロゲル層のR、すなわちR2も求められる。   In addition, the fiber density can also be evaluated by a dry mass method in which a dry mass R per unit mass of cellulose hydrogel is calculated. Specifically, R (%) is defined by D / W × 100. D is the mass when the hydrogel is dried, and W is the mass when the hydrogel is saturated with water. The hydrogel drying is a state in which the hydrogel is completely dried to become an airgel. Saturated water absorption is the time when water absorption is saturated when gel is absorbed in a normal state (room temperature and atmospheric pressure). If D is a mass D1 when the first airgel layer is dried and W is a mass W1 obtained by saturated water absorption of the first airgel layer, R of the first airgel layer, that is, R1 is obtained. Similarly, R of the second airgel layer, that is, R2 is also obtained.

具体的なWおよびDの求め方について、W1およびD1を求める場合を例に説明する。
1)前述の方法により第1エアロゲル層および第2エアロゲル層を特定する。
2)第1エアロゲル層から試料を採取する。
3)当該試料を室温にて水に1晩侵漬した後、質量を秤量し飽和吸水時質量W1を求める。
4)前記3)で得た試料を乾燥した後、質量を秤量して乾燥時質量D1を求める。
A specific method for obtaining W and D will be described by taking the case of obtaining W1 and D1 as an example.
1) The first airgel layer and the second airgel layer are specified by the method described above.
2) A sample is taken from the first airgel layer.
3) After soaking the sample in water at room temperature overnight, the mass is weighed to determine the saturated water absorption mass W1.
4) After drying the sample obtained in 3), the mass is weighed to determine the dry mass D1.

秤量は、精密天秤を用いて、0.1mgのオーダーまで測定することが好ましい。乾燥は、熱風乾燥、凍結乾燥、または自然乾燥等により行なってよいが、乾燥効率を考慮すると熱風乾燥が好ましい。第1エアロゲル層と第2エアロゲル層を分割する場合には、ゲルをつぶさないようにカッター等を用いて切断することが好ましい。   The weighing is preferably measured to the order of 0.1 mg using a precision balance. Drying may be performed by hot air drying, freeze drying, natural drying, or the like, but hot air drying is preferable in consideration of drying efficiency. When dividing a 1st airgel layer and a 2nd airgel layer, it is preferable to cut | disconnect using a cutter etc. so that a gel may not be crushed.

Rが大きい方が第2エアロゲル層(高密度層)であり、小さい方が第1エアロゲル層(低密度層)である。
好ましいR1:R2は、
前記i)の場合、「0.1以上0.42未満」:「0.42〜1.5」
前記ii)の場合、「0.34以上0.50未満」:「0.50〜1.5」
前記iii)の場合、「0.05以上0.50未満」:「0.50〜1.2」
である。
The larger R is the second airgel layer (high density layer), and the smaller R is the first airgel layer (low density layer).
Preferred R1: R2 is
In the case of i), “0.1 or more and less than 0.42”: “0.42 to 1.5”
In the case of the above ii), “0.34 or more and less than 0.50”: “0.50 to 1.5”
In the case of iii), “0.05 or more and less than 0.50”: “0.50 to 1.2”
It is.

本発明で用いる多層セルロースエアロゲルは、最外層のうち1つが第2エアロゲル層である。最外層の1つを繊維密度の高い第2エアロゲル層とすることで、セルロースエアロゲルの強度を高めることができ、また、復元セルロースハイドロゲルとした時の形状安定性も高められる。   In the multilayer cellulose airgel used in the present invention, one of the outermost layers is a second airgel layer. By making one of the outermost layers a second airgel layer having a high fiber density, the strength of the cellulose airgel can be increased, and the shape stability of the restored cellulose hydrogel can also be improved.

2)形状、寸法
本発明で用いるセルロースエアロゲルは略立方体または略直方体である。略立方体とは立方体に準じる形状である。例えば、略立方体は、面と面とがなす角度が直角からややずれている、または丸みを帯びている形状や、各辺が略平行であるような形状を含む。略直方体についても同様である。略直方体とは、一辺の長さが他の辺よりも短い板状の形状も含む。板状とはバクテリアを培養して得られる前述のシートより厚く、当該シートとは異なる。
2) Shape and dimension The cellulose airgel used in the present invention is substantially cubic or rectangular parallelepiped. A substantially cube is a shape that conforms to a cube. For example, the substantially cube includes a shape in which the angle formed between the surfaces is slightly deviated from a right angle or rounded, and a shape in which each side is substantially parallel. The same applies to a substantially rectangular parallelepiped. The substantially rectangular parallelepiped includes a plate-like shape in which the length of one side is shorter than the other side. The plate shape is thicker than the aforementioned sheet obtained by culturing bacteria and is different from the sheet.

本発明で用いるセルロースエアロゲルの寸法は、特に限定されないが、取扱性等を考慮すると、一辺の長さが0.5〜2.0cmであることが好ましく、1.0〜1.8cmであることがより好ましい。   Although the dimension of the cellulose airgel used by this invention is not specifically limited, When handling property etc. are considered, it is preferable that the length of one side is 0.5-2.0 cm, and it is 1.0-1.8 cm. Is more preferable.

(2)セルロースエアロゲルの調製
セルロースエアロゲルは、セルロースハイドロゲルを準備して、これを乾燥させることで調製することが好ましい。以下、調製方法について説明する。
(2) Preparation of cellulose aerogel It is preferable to prepare a cellulose aerogel by preparing a cellulose hydrogel and drying it. Hereinafter, the preparation method will be described.

1)セルロースハイドロゲル
セルロースハイドロゲルはセルロース繊維の三次元ネットワーク構造中のポアに水を保持してなるゲルである。セルロースハイドロゲルとして、図1に示す構造と同様の構造を有するものを選択すればよい。図1(a)と同じ構造を有するセルロースハイドロゲルは、セルロース産生菌を、液相中に存在する液相培地部分と空気相に存在する空気相培地部分とを備える培地にて培養して、液相培地部分由来の繊維密度の低い第1ハイドロゲル層および空気相培地由来の繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を形成して製造できる。酢酸菌は好気性菌であるので、空気相培地においてセルロースを盛んに産生する。このため空気相培地においては繊維密度の高い層が得られる。通常、ゲルは鉛直下方向(液相培地方向)へ伸長して厚みが増していくが、液相培地においては、酸素濃度が低い、培養するにつれて老廃物がたまり栄養分が乏しくなる等の理由から菌の活性および増殖が低下する。よって液相培地においては繊維密度の低い層が得られる。さらに、空気相培地は水分が乏しいので産生されたセルロース繊維同士間に水があまり存在しない。このためセルロース繊維同士間の距離が短くなり、結果として得られる層の繊維密度はより高くなる。逆に、水分に富む液相培地では、繊維密度のより低い層が形成される。セルロース産生菌としては、公知のものを使用できるが、例えば、ATCC23769、ATCC10245、ATCC35959、ATCC10821、ATCC700178、Acetobacter xylinum FF-88 (FERM BP-4407)の菌株を使用できる。培地も公知のもの、例えば、寒天状の固体培地や液体培地(培養液)等を使用できる。培養液としては、コーンスティープリカーおよび果糖を主成分とし、pHを5程度に調整した培養液等が挙げられる。また、培養は静置培養であることが好ましい。
1) Cellulose hydrogel Cellulose hydrogel is a gel formed by holding water in pores in a three-dimensional network structure of cellulose fibers. A cellulose hydrogel having the same structure as that shown in FIG. 1 may be selected. Cellulose hydrogel having the same structure as FIG. 1 (a) is obtained by culturing cellulose-producing bacteria in a medium comprising a liquid phase medium part present in the liquid phase and an air phase medium part present in the air phase, It can be produced by forming a first hydrogel layer having a low fiber density derived from the liquid phase medium portion and a second hydrogel layer having a high fiber density derived from the air phase medium. Since acetic acid bacteria are aerobic bacteria, they actively produce cellulose in the air phase medium. For this reason, a layer with high fiber density is obtained in an air phase culture medium. Normally, the gel stretches vertically downward (in the direction of the liquid phase medium) and increases in thickness. However, in the liquid phase medium, the oxygen concentration is low, and because of the accumulation of waste products and the lack of nutrients as they are cultured, etc. Fungus activity and growth is reduced. Therefore, a layer with low fiber density is obtained in the liquid phase medium. In addition, since the air phase medium is poor in water, there is not much water between the produced cellulose fibers. This reduces the distance between the cellulose fibers and results in a higher fiber density in the resulting layer. Conversely, in a liquid phase medium rich in moisture, a lower fiber density layer is formed. Known cellulose-producing bacteria can be used. For example, strains of ATCC 23769, ATCC 10245, ATCC 35959, ATCC 10821, ATCC 7000017, Acetobacter xylinum FF-88 (FERM BP-4407) can be used. A well-known thing can also be used for a culture medium, for example, agar-like solid culture medium, a liquid culture medium (culture solution), etc. Examples of the culture solution include a culture solution containing corn steep liquor and fructose as main components and having a pH adjusted to about 5. The culture is preferably stationary culture.

培養後の培地に公知の後処理を施すことでセルロースハイドロゲルとできる。例えば、産生物を培地から取り出した後、水洗、アルカリ処理によりバクテリアを除去することにより、セルロースハイドロゲルを得ることができる。このようにして製造されたセルロースハイドロゲルとしては、株式会社フジッコ製「フジッコナタデココ」、株式会社たらみ製「おいしい果汁のゼロカロリーゼリー」、和歌山産業株式会社製「生菓子(ナタデココ)」等が挙げられる。このセルロースハイドロゲルからは、前記i)の平均ポア径、切断面平均層間距離、およびRの組合せを有するセルロースエアロゲルが調製できる。   A cellulose hydrogel can be obtained by subjecting the cultured medium to a known post-treatment. For example, a cellulose hydrogel can be obtained by taking out the product from the medium and then removing the bacteria by washing with water and alkali treatment. Examples of the cellulose hydrogel produced in this manner include “Fujikko Natadokoco” manufactured by Fujikko Co., Ltd., “Zero Calorie Jelly of Delicious Fruit Juice” manufactured by Tarami Co., Ltd., “Namakokko” manufactured by Wakayama Sangyo Co., Ltd., etc. It is done. From this cellulose hydrogel, a cellulose airgel having a combination of i) average pore diameter, cut surface average interlayer distance, and R can be prepared.

また、図1(b)と同じ構造を有するセルロースハイドロゲルは、セルロース産生菌を、23〜40℃で培養して繊維密度の低い第1ハイドロゲル層を形成する高温培養、セルロース産生菌を10℃以上23℃未満で培養して繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を形成する低温培養を交互に繰り返して製造できる。高温(23〜40℃)で培養することにより、セルロース産生菌がセルロースハイドロゲルを産生する。温度設定の容易さ、コスト等を考慮すると、当該培養温度は、23〜33℃が好ましく、25〜32℃がより好ましく、26〜31℃がさらに好ましい。また培養時間は所望の層の厚さを得るために適宜調整してよいが、12時間〜60日が好ましく、3日〜22日が好ましく、4日〜10日がより好ましい。この際、培養は静置培養であることが好ましい。   Moreover, the cellulose hydrogel which has the same structure as FIG.1 (b) is a high-temperature culture | cultivation which cultivates a cellulose producing microbe at 23-40 degreeC, and forms the 1st hydrogel layer with low fiber density, and 10 a cellulose producing microbe. The low-temperature culture in which the second hydrogel layer having a high fiber density is formed by culturing at a temperature of not lower than 23 ° C. and lower than 23 ° C. can be produced alternately. Cellulose-producing bacteria produce cellulose hydrogel by culturing at high temperature (23 to 40 ° C.). Considering easiness of temperature setting, cost and the like, the culture temperature is preferably 23 to 33 ° C, more preferably 25 to 32 ° C, and further preferably 26 to 31 ° C. Moreover, although culture | cultivation time may be suitably adjusted in order to obtain the thickness of a desired layer, 12 to 60 days are preferable, 3 to 22 days are preferable and 4 to 10 days are more preferable. At this time, the culture is preferably stationary culture.

低温(10℃以上23℃未満)でセルロース産生菌を培養することで前記第1ハイドロゲル層よりも繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を形成する。一般に、温度が高い方がバクテリアの活性が高くなるので、得られる層の繊維密度も高くなると考えられるが、この方法においては、低い温度で培養することにより、繊維密度の低い層を得る。この理由は限定されないが、次のように考えられる。一般に、セルロース産生菌を培養すると、菌はセルロースを吐き出しながらランダムに運動する。培養温度が適温の場合には菌は活発に運動し、かつ増殖する。このため、産生されるセルロース繊維の量は多いが、菌の移動距離も大きいので単位体積あたりの繊維密度が低くなり低繊維密度層が得られる。しかし培養温度が低い場合には菌の運動性が低下するため、菌の行動範囲が狭まり、菌は位置をあまり変えずに増殖する。このため、一定の限られた場所で菌が増殖し、かつセルロースを産生するので、単位体積あたりの繊維密度が高くなり高繊維密度層が得られる。   A second hydrogel layer having a fiber density higher than that of the first hydrogel layer is formed by culturing cellulose-producing bacteria at a low temperature (10 ° C. or more and less than 23 ° C.). In general, the higher the temperature, the higher the activity of the bacteria, so that the fiber density of the resulting layer is also considered to be high. In this method, a layer having a low fiber density is obtained by culturing at a low temperature. Although this reason is not limited, it thinks as follows. Generally, when cellulose-producing bacteria are cultured, the bacteria move randomly while exhaling cellulose. When the culture temperature is appropriate, the bacteria actively move and grow. For this reason, although the quantity of the cellulose fiber produced is large, since the movement distance of bacteria is also large, the fiber density per unit volume becomes low and a low fiber density layer is obtained. However, when the culture temperature is low, the motility of the bacterium is reduced, so that the range of the bacterium's behavior is narrowed, and the bacterium grows without changing its position so much. For this reason, bacteria grow in a certain limited place and produce cellulose, so that the fiber density per unit volume is increased and a high fiber density layer is obtained.

また、10℃以上23℃未満という低温で培養することにより、酢酸菌の活性は低下しないが他の菌の活性が低下するので、ゲル中の不純物を少なくできる、または培地が腐食しにくくなる等の利点がある。   In addition, by culturing at a low temperature of 10 ° C. or more and less than 23 ° C., the activity of acetic acid bacteria is not lowered, but the activity of other bacteria is lowered, so that impurities in the gel can be reduced or the medium is less likely to corrode. There are advantages.

これらの効果をより効率よく発現するために、低温培養における培養温度は15〜20℃が好ましく、17〜19℃がより好ましい。培養時間は高温培養で述べたとおりである。   In order to express these effects more efficiently, the culture temperature in the low temperature culture is preferably 15 to 20 ° C, more preferably 17 to 19 ° C. The culture time is as described in the high temperature culture.

高温培養と低温培養を交互に行なうことで、第1ハイドロゲル層と第2ハイドロゲル層が交互に積層された構造となる。効率よく製造するために高温培養と低温培養とは、連続して行うことが好ましい。また、得られるセルロースハイドロゲルの最外層が繊維密度の高い第2ハイドロゲル層であると、ゲルの強度、形状安定性が良好となるので、低温培養を最初に行ない、その後、両方の培養を繰り返し、最後に低温培養を実施することがより好ましい。   By alternately performing the high temperature culture and the low temperature culture, the first hydrogel layer and the second hydrogel layer are alternately stacked. In order to produce efficiently, high temperature culture and low temperature culture are preferably performed continuously. In addition, if the outermost layer of the obtained cellulose hydrogel is a second hydrogel layer having a high fiber density, the strength and shape stability of the gel will be good, so low temperature culture is performed first, and then both cultures are performed. It is more preferable to repeat and finally carry out the low temperature culture.

この方法においては、第1ハイドロゲル層および第2ハイドロゲル層の厚みを所望のとおりに制御できる。一般に、各層の厚みは、1〜8mmが好ましく、2〜4mmがより好ましい。このセルロースハイドロゲルからは、前記iii)の平均ポア径、切断面平均層間距離、およびRの組合せを有するセルロースエアロゲルが調製できる。   In this method, the thicknesses of the first hydrogel layer and the second hydrogel layer can be controlled as desired. Generally, the thickness of each layer is preferably 1 to 8 mm, and more preferably 2 to 4 mm. From this cellulose hydrogel, a cellulose aerogel having a combination of the average pore diameter of iii), the average distance between the cut surfaces, and R can be prepared.

また、図1(b)と同じ構造を有するセルロースハイドロゲルは、ミニストップ株式会社製「ハロハロ」に含まれるナタデココ、株式会社ドール「ナタデココシラップづけ(ライト)」として入手できる。これらの市販のセルロースハイドロゲルは、異なる温度での培養を繰り返すことで製造できるが、前述の方法とは培養温度の点で異なる。すなわち、これらの市販の多層セルロースハイドロゲルは、タイやフィリピン等の東南アジア地域において自然環境下において製造される。この際、昼間の高温(29〜32℃)培養においてバクテリアが高活性となり繊維密度の高い層が産生され、夜間(24〜25℃)の低温培養においてバクテリアが低活性となり繊維密度の低い層が産生される。このセルロースハイドロゲルからは、前記ii)の平均ポア径、切断面平均層間距離、およびRの組合せを有するセルロースエアロゲルが調製できる。   Moreover, the cellulose hydrogel which has the same structure as FIG.1 (b) can be obtained as Nata de Coco contained in "Halohalo" by Ministop Co., Ltd., Dole Co., Ltd. "Nata de Coco wrapping (light)". These commercially available cellulose hydrogels can be produced by repeating culture at different temperatures, but differ from the above-described method in terms of culture temperature. That is, these commercially available multilayer cellulose hydrogels are produced in a natural environment in Southeast Asian regions such as Thailand and the Philippines. In this case, bacteria are highly active in high temperature (29-32 ° C.) culture during the day and a layer with high fiber density is produced, and in low temperature culture at night (24-25 ° C.), bacteria are low in activity and low in fiber density. Produced. From this cellulose hydrogel, a cellulose aerogel having a combination of the above average pore diameter, the cut surface average interlayer distance, and R of ii) can be prepared.

このような多層セルロースハイドロゲルは、層間または層中を切断して最外層が第2ハイドロゲル層となるように成形してもよい。   Such a multilayer cellulose hydrogel may be formed such that the outermost layer becomes the second hydrogel layer by cutting between layers or layers.

2)乾燥前処理
前述のとおり、セルロースハイドロゲルを乾燥するとセルロースエアロゲルが得られるが、単に乾燥させると、セルロースハイドロゲルにヒビが入る等の不具合が生じることがある。この理由は、乾燥中にセルロースハイドロゲル内部に存在する水が体積膨張を起こすことがあり、これによって生じたひずみにより、既に乾燥して強度が低下しているセルロースハイドロゲル表面が破壊されるためと考えられる。発明者らは、この不具合を解消するために、乾燥前にセルロースハイドロゲル表面を水で被覆する方法を開発している(特願2010−020455参照)。従って、本発明においても同様にして乾燥を行なうことが好ましい。
2) Pre-drying treatment As described above, when the cellulose hydrogel is dried, a cellulose aerogel is obtained. However, when the cellulose hydrogel is simply dried, problems such as cracking of the cellulose hydrogel may occur. The reason for this is that the water present inside the cellulose hydrogel may undergo volume expansion during drying, and the strain generated thereby destroys the surface of the cellulose hydrogel that has already been dried and reduced in strength. it is conceivable that. In order to solve this problem, the inventors have developed a method of coating the surface of cellulose hydrogel with water before drying (see Japanese Patent Application No. 2010-020455). Therefore, it is preferable to perform drying in the same manner in the present invention.

また、本発明においては、セルロースハイドロゲル表面を水で被覆する代わりに、セルロースハイドロゲルをマルトース(麦芽糖)等の二糖類を含む水溶液に浸漬してもよい。このような水溶液を用いると、乾燥時のセルロースハイドロゲルの破損を防止するだけでなく、復元セルロースハイドロゲルを得る際の復元率および食感が向上する。マルトースとは、2つのα−グルコースが、α1−4グリコシド結合で結合した二糖である。この他、二糖類としては、スクロース(ショ糖)またはラクトース(乳糖)を用いてもよい。濃度範囲は0.001〜1質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましく、0.1〜0.5質量%がさらに好ましく、0.2〜0.3質量%がよりさらに好ましく、0.22〜0.27質量%が特に好ましい。   In the present invention, instead of coating the surface of the cellulose hydrogel with water, the cellulose hydrogel may be immersed in an aqueous solution containing a disaccharide such as maltose (maltose). When such an aqueous solution is used, not only the breakage of the cellulose hydrogel during drying is prevented, but also the restoration rate and texture when obtaining the restored cellulose hydrogel are improved. Maltose is a disaccharide in which two α-glucoses are linked by α1-4 glycosidic bonds. In addition, sucrose (sucrose) or lactose (lactose) may be used as the disaccharide. The concentration range is preferably 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.01 to 0.5% by mass, further preferably 0.1 to 0.5% by mass, and more preferably 0.2 to 0.3% by mass. Further preferred is 0.22 to 0.27% by mass.

マルトースは、水あめに主成分として含まれているので、本発明においては、マルトースを含む水溶液として、水あめを含む水溶液を用いることが好ましい。水あめとは、主成分のマルトースの他に、ブドウ糖およびデキストリンを含む食用の甘味料である。水あめを用いると表面のつやを向上できる。水あめ水溶液の濃度は、当該水溶液に含まれるマルトースの濃度が前記範囲となるように調製される。しかしながら水あめには他の成分が含まれているので水あめの濃度が高くなるとゲル内に浸透しにくくなる。よって、この観点からは、水あめ濃度は0.01〜0.25質量%が好ましい。   Since maltose is contained as a main component in the starch syrup, in the present invention, it is preferable to use an aqueous solution containing starch syrup as the aqueous solution containing maltose. Mizuame is an edible sweetener containing glucose and dextrin in addition to the main component maltose. Using water candy can improve the surface gloss. The concentration of the syrup aqueous solution is adjusted so that the concentration of maltose contained in the aqueous solution falls within the above range. However, since other components are contained in the starch candy, it becomes difficult to penetrate into the gel when the concentration of the starch candy increases. Therefore, from this viewpoint, the starch candy concentration is preferably 0.01 to 0.25% by mass.

また、マルトースを含む水溶液として、水あめ2〜10gとゼラチン10〜20mLを30mLの水に溶解して得た水溶液を、さらに10〜1000倍に希釈して得た水溶液を用いてもよい。ゼラチンとは、コラーゲンを水で煮沸して得られる誘導たんぱく質である。   Moreover, as an aqueous solution containing maltose, an aqueous solution obtained by further diluting 10 to 1000 times an aqueous solution obtained by dissolving 2 to 10 g of starch syrup and 10 to 20 mL of gelatin in 30 mL of water may be used. Gelatin is an induced protein obtained by boiling collagen in water.

セルロースハイドロゲルを前記水溶液に1〜24時間浸漬することで、前記水溶液がセルロースハイドロゲル中に浸透する。浸漬時の温度は室温が好ましい。
このような水溶液を用いることで復元セルロースハイドロゲルの食感および外観が向上する理由は限定されないが以下のように推察される。マルトース等の二糖類は、セルロース類似の化学構造を有し、かつ分子量も低いので、セルロースハイドロゲル内に浸透しやすい。そして二糖類は、セルロース繊維と親和性がよいので、乾燥時にもセルロース繊維間に存在する。このため、マルトースがなければ乾燥によってセルロース繊維同士が強固に結びついてしまうところ、二糖類により、セルロース繊維同士が強固に結びつくことが低減される。その結果、再び吸水させて復元セルロースハイドロゲルを得る際に、元のセルロース繊維によるネットワーク構造が再現されやすくなる。さらに二糖類をセルロースハイドロゲル中に浸透させる際に、本発明では比較的低い濃度の水溶液を用いる。濃度が低いので毛細管現象が生じやすく二糖類をセルロースハイドロゲル内により一層浸透させやすくなる。
By immersing the cellulose hydrogel in the aqueous solution for 1 to 24 hours, the aqueous solution penetrates into the cellulose hydrogel. The temperature during immersion is preferably room temperature.
The reason why the texture and appearance of the regenerated cellulose hydrogel are improved by using such an aqueous solution is not limited, but is presumed as follows. Since disaccharides such as maltose have a chemical structure similar to cellulose and have a low molecular weight, they easily penetrate into the cellulose hydrogel. And since disaccharide has good affinity with a cellulose fiber, it exists between cellulose fibers also at the time of drying. For this reason, if there is no maltose, the cellulose fibers are strongly bound to each other by drying, but the fact that the cellulose fibers are strongly bound to each other by the disaccharide is reduced. As a result, when the water is absorbed again to obtain the restored cellulose hydrogel, the network structure of the original cellulose fiber is easily reproduced. Further, when the disaccharide is infiltrated into the cellulose hydrogel, an aqueous solution having a relatively low concentration is used in the present invention. Since the concentration is low, capillary action is likely to occur and the disaccharide is more easily penetrated into the cellulose hydrogel.

また、二糖類と併用されるゼラチンは、分子量が高いのでセルロースハイドロゲルの外郭を補強するように作用していると考えられる。しかしながら、ゼラチンも前記同様に比較的低い濃度の水溶液として用いるため、セルロースハイドロゲルを完全被膜することはないので、食感を低下させないと考えられる。   In addition, gelatin used in combination with disaccharides is considered to act to reinforce the outer shell of cellulose hydrogel because of its high molecular weight. However, since gelatin is also used as an aqueous solution having a relatively low concentration as described above, the cellulose hydrogel is not completely coated, so that it is considered that the texture is not lowered.

この他、二糖類を含む水溶液の代わりに寒天を含む水溶液を用いてもよい。寒天とは、紅藻類の粘液質を凍結および乾燥して得たものである。   In addition, an aqueous solution containing agar may be used instead of the aqueous solution containing disaccharides. Agar is obtained by freezing and drying mucus from red algae.

3)乾燥
乾燥方法としては、凍結乾燥、減圧乾燥、超臨界液体乾燥、亜臨界液体乾燥が挙げられる。凍結乾燥は、水を凍結して昇華して行なう乾燥である。本発明においては、ゲルの劣化を避けるため、減圧下、50℃以下の低温において凍結乾燥することが好ましい。具体的には、15〜25Paの圧力下、−50〜−40℃の温度にて凍結乾燥することが好ましい。
3) Drying Examples of the drying method include freeze drying, vacuum drying, supercritical liquid drying, and subcritical liquid drying. Freeze-drying is drying performed by freezing water and sublimating. In the present invention, it is preferable to freeze-dry at a low temperature of 50 ° C. or lower under reduced pressure in order to avoid gel degradation. Specifically, it is preferable to freeze-dry at a temperature of −50 to −40 ° C. under a pressure of 15 to 25 Pa.

減圧乾燥は、減圧下において水を除去する乾燥である。本発明においては、25Pa〜0.1MPaの圧力下、−40〜100℃の温度にて乾燥することが好ましい。
超臨界液体乾燥は、溶媒溶液を超臨界以上に加熱した後、穏やかに溶媒蒸気を系外に排出することにより乾燥させる方法である。亜臨界液体乾燥とは、溶媒溶液を、超臨界よりも温度および圧力がやや低い状態の亜臨界状態にし、溶媒蒸気を系外に排出することにより乾燥させる方法である。
Vacuum drying is a drying that removes water under reduced pressure. In this invention, it is preferable to dry at the temperature of -40-100 degreeC under the pressure of 25 Pa-0.1 MPa.
Supercritical liquid drying is a method in which a solvent solution is heated by being supercritical or higher and then dried by gently discharging solvent vapor out of the system. Subcritical liquid drying is a method in which a solvent solution is brought into a subcritical state where the temperature and pressure are slightly lower than those of the supercritical state, and the solvent vapor is discharged out of the system.

本発明においては、セルロースハイドロゲル中の水をそのまま、またはエタノール、メタノール、二酸化炭素等で置換し、水またはエタノール等を超臨界液体乾燥または亜臨界液体乾燥することが好ましい。臨界温度および圧力は以下に示すとおりである。例えば、エタノールを用いる場合、6.38MPa、243℃で超臨界液体乾燥することができる。   In the present invention, it is preferable to replace water in the cellulose hydrogel as it is or with ethanol, methanol, carbon dioxide or the like, and dry water or ethanol with supercritical liquid drying or subcritical liquid drying. The critical temperature and pressure are as shown below. For example, when ethanol is used, supercritical liquid drying can be performed at 6.38 MPa and 243 ° C.

水を置換せずにそのまま乾燥させる場合は、超臨界状態で行なうとセルロースが分解する場合があるので、亜臨界状態で行なうことが好ましい。例えば、大気圧で100℃以上、かつ22.12MPaで温度374.15℃(647.30K)以下とすることが好ましい。
二酸化炭素:304.1(K)、7.38(MPa)
水 :647.3(K)、22.12(MPa)
メタノール:512.6(K)、8.09(MPa)
エタノール:513.9(K)、6.14(MPa)
アセトン :508.1(K)、4.70(MPa)
乾燥時間は、乾燥状態により適宜調整できるが、24〜72時間程度行なうことが好ましい。
In the case of drying as it is without replacing water, it is preferable to carry out in a subcritical state because cellulose may be decomposed in a supercritical state. For example, it is preferable to set the temperature to 100 ° C. or higher at atmospheric pressure and to a temperature of 374.15 ° C. (647.30 K) or lower at 22.12 MPa.
Carbon dioxide: 304.1 (K), 7.38 (MPa)
Water: 647.3 (K), 22.12 (MPa)
Methanol: 512.6 (K), 8.09 (MPa)
Ethanol: 513.9 (K), 6.14 (MPa)
Acetone: 508.1 (K), 4.70 (MPa)
Although drying time can be suitably adjusted with a dry state, it is preferable to carry out for about 24 to 72 hours.

この他、セルロースハイドロゲルを被覆する代わりに、セルロースハイドロゲルの30〜50体積%を水または前記水溶液に浸漬した状態で乾燥に供してもよい。   In addition, instead of coating the cellulose hydrogel, 30 to 50% by volume of the cellulose hydrogel may be subjected to drying in a state of being immersed in water or the aqueous solution.

1−2.工程A1
本発明においては、上記の他、後述する方法で調製した第2エアロゲル層からなる1層セルロースエアロゲル、あるいは第2エアロゲル層が最外層となる2層以上のセルロースエアロゲルを、次工程で行なう加工の対象として用いてもよい。
1-2. Process A1
In the present invention, in addition to the above, a one-layer cellulose airgel composed of a second airgel layer prepared by the method described later, or two or more cellulose airgels in which the second airgel layer is the outermost layer is processed in the next step. It may be used as a target.

これらのセルロースエアロゲルは、2層以上のセルロースエアロゲルを調製し、当該セルロースエアロゲルを加工して製造できる。この場合の加工としては、研磨、切削、裁断等が挙げられる。第2エアロゲル層のみからなるセルロースエアロゲルを例にすると、2層セルロースエアロゲルを調製し、第1エアロゲル層と第2エアロゲル層の界面を切断する、あるいは第2エアロゲル層内を積層面と略平行に切断すれば、第2エアロゲル層からなる1層セルロースエアロゲルが得られる。また、2層以上のセルロースハイドロゲルを調製し、当該セルロースハイドロゲルをカッター等で切断して第2ハイドロゲル層(乾燥すると第2エアロゲル層となる)からなる1層セルロースハイドロゲルを調製し、当該セルロースハイドロゲルを前述の方法で乾燥すれば、第2エアロゲル層からなる1層セルロースエアロゲルが得られる。第2エアロゲル層が最外層となるセルロースエアロゲルについても同様である。   These cellulose airgels can be produced by preparing two or more layers of cellulose airgel and processing the cellulose airgel. Examples of processing in this case include polishing, cutting, and cutting. Taking a cellulose airgel consisting only of the second airgel layer as an example, a two-layer cellulose airgel is prepared, and the interface between the first airgel layer and the second airgel layer is cut, or the inside of the second airgel layer is substantially parallel to the laminated surface. If it cut | disconnects, the 1 layer cellulose airgel which consists of a 2nd airgel layer will be obtained. Moreover, the cellulose hydrogel of two or more layers is prepared, the said cellulose hydrogel is cut | disconnected with a cutter etc., and the 1 layer cellulose hydrogel which consists of a 2nd hydrogel layer (it becomes a 2nd airgel layer when dried), If the said cellulose hydrogel is dried by the above-mentioned method, the 1 layer cellulose airgel which consists of a 2nd airgel layer will be obtained. The same applies to the cellulose airgel in which the second airgel layer is the outermost layer.

1−3.工程Bおよび工程B1
(1)切込加工
工程Bおよび工程B1では、前記1層セルロースエアロゲルの表面、または前記最外層を構成する第2エアロゲル層表面に、i)深さxの切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、またはii)深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行して深さxの切込2を複数設ける。i)の加工を「平行カット」、ii)の加工を「クロスカット」ともいう。図2は、このような加工が施されたセルロースエアロゲルを示す。図2(a)は平行カットを施したセルロースエアロゲルを、図2(b)はクロスカットを施したセルロースエアロゲルを示す。図2中、30は切込1であり、s1は切込1に平行な辺1(長さはL1)である。32は切込2であり、s2は切込2に平行な辺2(長さはL2)である。図2中、第1エアロゲル層および第2エアロゲル層の表示は省略してある。
1-3. Process B and process B1
(1) Incision processing In step B and step B1, i) the notch 1 having a depth x on the surface of the single-layer cellulose airgel or the second airgel layer constituting the outermost layer, the long side and the short side Or ii) a plurality of cuts 1 with a depth x parallel to either one of the long side or the short side, and a cut with a depth x parallel to the other side A plurality of inserts 2 are provided. The process of i) is also called “parallel cut”, and the process of ii) is also called “cross cut”. FIG. 2 shows a cellulose airgel subjected to such processing. FIG. 2A shows a cellulose aerogel subjected to parallel cut, and FIG. 2B shows a cellulose aerogel subjected to cross cut. In FIG. 2, reference numeral 30 denotes a cut 1, and s <b> 1 is a side 1 (length is L <b> 1) parallel to the cut 1. Reference numeral 32 denotes a cut 2, and s 2 denotes a side 2 (length is L 2) parallel to the cut 2. In FIG. 2, the display of the first airgel layer and the second airgel layer is omitted.

切込の深さxは、前記略立方体または略直方体(以下「略立方体等」ともいう)の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さをL(=(長辺+短辺)/2)としたときに、0.02L〜0.1Lとなる長さである。具体的には、0.5〜1mm程度が好ましい。   The depth x of the cut is the average length of the long side and the short side of the surface where the cut of the substantially cube or the substantially rectangular parallelepiped (hereinafter also referred to as “substantially cube” or the like) is provided. When the short side) / 2), the length is 0.02L to 0.1L. Specifically, about 0.5-1 mm is preferable.

また、切込の深さ方向と切込を設ける面とのなす最小角度は、15〜90°であることが好ましい。当該角度が15〜30°程度であると、セルロースエアロゲルを損傷することなく切込を設けることができる場合がある。   Moreover, it is preferable that the minimum angle made by the depth direction of a notch and the surface which provides a notch is 15-90 degrees. If the angle is about 15 to 30 °, the cut may be provided without damaging the cellulose airgel.

このように、最外層を構成する第2エアロゲル層表面に加工を施すことにより、復元性に優れたセルロースエアロゲルが得られる。この理由は限定されないが、第2エアロゲル層は繊維密度が高いので、ポア径が小さく水が浸透しにくいが、前記加工を施すことにより、水が浸透しやすくなるためと推察される。この効果をより十分に発揮するために、切込1の長さは、当該切込に平行な辺1の長さL1の70〜100%が好ましい。また、隣接する切込1同士の間隔は、L1/5〜L1/100が好ましい。具体的には、1つの面に5〜100本程度設けることが好ましい。この場合、切込1はできるだけ非等間隔で設けられることが好ましい。切込2に関しても同様である。切込を、周期性を有するように等間隔に設けると、いわゆるハスの葉効果により表面が濡れ難くなって水が浸透しにくくなる場合がある。   Thus, the cellulose airgel excellent in the recoverability is obtained by processing the surface of the second airgel layer constituting the outermost layer. The reason for this is not limited, but the second airgel layer has a high fiber density, so the pore diameter is small and water does not easily permeate. However, it is presumed that the above-described processing facilitates water permeation. In order to exhibit this effect more fully, the length of the cut 1 is preferably 70 to 100% of the length L1 of the side 1 parallel to the cut. Moreover, as for the space | interval of the adjacent notches 1, L1 / 5-L1 / 100 are preferable. Specifically, about 5 to 100 are preferably provided on one surface. In this case, it is preferable that the notches 1 are provided at unequal intervals as much as possible. The same applies to the cut 2. When the cuts are provided at regular intervals so as to have periodicity, the surface may be difficult to wet due to the so-called lotus leaf effect, and water may not easily penetrate.

切込を設ける手段は限定されない。例えば、カッターやカミソリを用いて切込を設けてよい。さらにこの切込加工は、略立方体等の他の5面に対して施してもよい。   The means for providing the cut is not limited. For example, a notch may be provided using a cutter or a razor. Further, this cutting process may be performed on other five surfaces such as a substantially cube.

(2)貫通穿孔加工
セルロースエアロゲルには、前記切込加工に加えて、貫通穿孔加工を施してもよい。貫通穿孔加工とは、略立方体等の面の中心を通り、対向する面の中心へ貫通する孔を設けることである。この孔により、水がセルロースエアロゲル中により浸透しやすくなる。図3(a)は貫通穿孔加工されたセルロースエアロゲルを示す。図3(a)中、40が貫通孔である。
(2) Through perforation processing In addition to the above-described cutting processing, the cellulose airgel may be subjected to through perforation processing. The through drilling process is to provide a hole that passes through the center of a surface such as a substantially cube and penetrates to the center of the opposing surface. This hole makes it easier for water to penetrate into the cellulose airgel. FIG. 3 (a) shows a cellulose airgel that has been perforated. In FIG. 3A, reference numeral 40 denotes a through hole.

穿孔には公知の材料を用いてよいが、例えば、直径が0.3〜1mmの針を用いることが好ましい。さらに、貫通穿孔加工は、略立方体等の6面に対して施してもよい。   For the perforation, a known material may be used. For example, it is preferable to use a needle having a diameter of 0.3 to 1 mm. Further, the through drilling process may be performed on six surfaces such as a substantially cube.

(3)非貫通穿孔加工
セルロースエアロゲルには、前記切込加工に加えて、非貫通穿孔加工を施してもよい。非貫通穿孔加工とは、略立方体等の面から対向する面へ向けて、貫通しない孔を設けることである。図3(b)は貫通穿孔加工されたセルロースエアロゲルを示す。図3(b)中、42が非貫通孔である。非貫通孔42の深さ方向と、非貫通孔42が設けられる面とのなす最小角度は75〜90°が好ましい。
(3) Non-penetrating perforation processing In addition to the above-described cutting process, the cellulose airgel may be subjected to non-penetrating perforation processing. The non-penetrating drilling process is to provide a hole that does not penetrate from a surface such as a substantially cubic body to a facing surface. FIG. 3 (b) shows a cellulose airgel that has been perforated. In FIG. 3B, reference numeral 42 denotes a non-through hole. The minimum angle formed by the depth direction of the non-through hole 42 and the surface where the non-through hole 42 is provided is preferably 75 to 90 °.

孔の深さは対向する面間の距離Mの10〜70%が好ましい。貫通しない孔の数は、2〜20個程度が好ましい。非貫通穿孔加工は、例えば、直径が0.3〜1mmの針を用いて行なうことが好ましい。さらに、非貫通穿孔加工は、略立方体等の6面に対して施してもよい。   The depth of the hole is preferably 10 to 70% of the distance M between the facing surfaces. The number of holes not penetrating is preferably about 2 to 20. The non-through drilling process is preferably performed using, for example, a needle having a diameter of 0.3 to 1 mm. Further, the non-penetrating drilling process may be performed on six surfaces such as a substantially cube.

(4)深切込加工
セルロースエアロゲルには、前記切込加工に加えて、深切込加工を施してもよい。深切込加工とは、略立方体等の対向する2面に、0.5M〜0.7M(ただしMは、前記対向する面間の距離)の深さの深切込を、双方の深切込がセルロースエアロゲル中で結合しないように1つずつ設けることである。この深切込により、水がセルロースエアロゲル中により浸透しやすくなる。図3(c)は深切込加工されたセルロースエアロゲルを示す。図3(c)中、44が深切込である。この場合、深切込の深さ方向と深切込を設ける面とのなす最小角度は75〜90°が好ましく、85〜90°がより好ましい。また、深切込を設けるz軸上の位置は、図3(c)のz軸方向の辺(s3)の長さをZとした場合、0.25Z〜0.33Zが好ましい。
(4) Deep cutting process In addition to the said cutting process, you may give a deep cutting process to a cellulose airgel. Deep cutting is a deep cutting with a depth of 0.5M to 0.7M (where M is the distance between the opposing surfaces) on two opposing faces such as a substantially cube, where both deep cuttings are cellulose. It is to provide one by one so as not to bond in the airgel. This deep cutting makes it easier for water to penetrate into the cellulose airgel. FIG. 3C shows a cellulose airgel that has been deep-cut. In FIG. 3C, 44 is a deep cut. In this case, the minimum angle formed by the depth direction of the deep cut and the surface on which the deep cut is provided is preferably 75 to 90 °, and more preferably 85 to 90 °. Further, the position on the z-axis at which the deep cut is provided is preferably 0.25Z to 0.33Z, where Z is the length of the side (s3) in the z-axis direction in FIG.

深切込の幅(図3(c)におけるy軸方向の長さ)が過度に長いと、セルロースエアロゲルの強度が低下することがあるので、切込の幅は当該切込を設ける面の短辺と長辺の平均長さLの50〜70%が好ましい。深切込を設ける手段は、切込加工で述べたとおりである。   If the width of the deep cut (the length in the y-axis direction in FIG. 3 (c)) is excessively long, the strength of the cellulose airgel may be reduced, so the width of the cut is the short side of the surface on which the cut is provided. And 50 to 70% of the average length L of the long side is preferable. The means for providing the deep cutting is as described in the cutting process.

(5)前記加工の組合せ
前記(1)〜(4)で説明した加工は、任意に組合せてよい。特に、(1)〜(3)の加工を略立方体等の6面に対して施し、(4)の加工を対向する2面に対して施すと、極めて復元性に優れたセルロースエアロゲルが得られるので好ましい。この加工を特に「S加工」ということがある。
(5) Combination of the processing The processing described in (1) to (4) may be arbitrarily combined. In particular, when the processes of (1) to (3) are performed on six surfaces such as a substantially cubic body and the process of (4) is performed on two opposing surfaces, a cellulose aerogel having extremely excellent recoverability can be obtained. Therefore, it is preferable. This processing is sometimes referred to as “S processing”.

(6)セルロースエアロゲルに加工を施すことの意義
本発明では、セルロースエアロゲル、すなわち乾燥状態のゲルに対して加工を行なう。セルロースハイドロゲルに対して加工を行ない、これを乾燥すると、乾燥時に加工部近傍のセルロース繊維が過度に密着してしまう。密着したセルロース繊維は、吸水時には容易にほぐれないので、加工による吸水速度の向上効果が相殺されてしまい、満足の行く復元性が得られない。しかし、乾燥後のセルロースゲルに対して加工を行なうと、加工部近傍のセルロース繊維の過度な密着が生じないので優れた復元性を達成できる。
(6) Significance of processing cellulose aerogel In the present invention, cellulose aerogel, that is, a gel in a dry state is processed. When the cellulose hydrogel is processed and dried, the cellulose fibers in the vicinity of the processed part are excessively adhered during drying. Adhering cellulose fibers are not easily loosened at the time of water absorption, so that the effect of improving the water absorption rate by processing is offset, and satisfactory recoverability cannot be obtained. However, when the cellulose gel after drying is processed, the cellulose fibers in the vicinity of the processed portion do not excessively adhere to each other, so that excellent resilience can be achieved.

2.加工セルロースエアロゲル
本発明の製造方法により、第1エアロゲル層および第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ最外層の一つが前記第2エアロゲル層であり、前記第2エアロゲル層が特定の切込等を有する、加工セルロースエアロゲルが得られる。
2. Processed Cellulose Airgel According to the production method of the present invention, a cellulose airgel having a substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped shape having a first airgel layer and a second airgel layer, wherein the main surface of the layer is substantially the bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped. Each layer is laminated so as to be parallel, and one of the outermost layers is the second airgel layer, and a processed cellulose airgel having a specific notch or the like is obtained.

3.復元ハイドロゲルの製造方法
(1)復元方法
本発明の加工セルロースエアロゲルは、吸水させることにより復元ハイドロゲルとすることができる。この時の温度は0〜100℃が好ましい。吸水は、前記温度の水または水溶液に本発明の加工セルロースエアロゲルを浸漬することで行なえる。水溶液としては、糖水溶液、無機イオン(ミネラル成分)を含む水溶液、炭酸水、だし汁等が挙げられる。
3. Method for Producing Restored Hydrogel (1) Restored Method The processed cellulose aerogel of the present invention can be made into a restored hydrogel by absorbing water. The temperature at this time is preferably 0 to 100 ° C. Water absorption can be performed by immersing the processed cellulose airgel of the present invention in water or an aqueous solution at the above temperature. Examples of the aqueous solution include an aqueous sugar solution, an aqueous solution containing inorganic ions (mineral components), carbonated water, and broth.

従来のセルロースエアロゲルでは、速やかに復元ハイドロゲルとするためには、熱水に浸漬する必要があったが、本発明の加工セルロースエアロゲルは、冷水(好ましくは4〜30℃、より好ましくは10〜30℃)でも容易に復元できる。   In the conventional cellulose airgel, it was necessary to immerse in hot water in order to quickly restore the hydrogel. However, the processed cellulose airgel of the present invention is cold water (preferably 4 to 30 ° C., more preferably 10 to 10 ° C.). 30 ° C) can be easily restored.

浸漬する時間は、1分〜24時間で選択できるが、本発明の加工セルロースエアロゲルは、特に3分程度の浸漬においても高い復元率を達成できる。   The soaking time can be selected from 1 minute to 24 hours, but the processed cellulose airgel of the present invention can achieve a high recovery rate even in the case of soaking for about 3 minutes.

(2)復元性
復元性は、復元性は復元セルロースハイドロゲルの形状および性状が、元のセルロースハイドロゲルにどの程度近いかを表す指標である。復元性は、復元率を用いて評価できる。復元率は、復元セルロースハイドロゲルの質量/セルロースエアロゲルの質量で定義される。本発明の加工セルロースエアロゲルは、3分間水に浸漬した時点での復元率(「3分復元率」ともいう)が60%以上であることが好ましい。
(2) Restorability Restorability is an index representing how close the shape and properties of the restored cellulose hydrogel are to the original cellulose hydrogel. Restorability can be evaluated using the restoration rate. The restoration rate is defined by the mass of the restored cellulose hydrogel / the mass of the cellulose airgel. The processed cellulose airgel of the present invention preferably has a recovery rate (also referred to as “3-minute recovery rate”) of 60% or more when immersed in water for 3 minutes.

また、復元性は復元セルロースハイドロゲルの白残りを目視で観察することによっても評価できる。「白残り」とは水が浸透しないため白く見える部分である。   The restorability can also be evaluated by visually observing the white residue of the restored cellulose hydrogel. The “white residue” is a portion that appears white because water does not penetrate.

II.第2の方法
第2の方法は、セルロース産生菌を培養して得たセルロースエアロゲルの気相培地由来の層に加工を施すことを特徴とする。
II. Second Method The second method is characterized in that a layer derived from a gas phase medium of cellulose aerogel obtained by culturing cellulose-producing bacteria is processed.

1.加工エアロゲルの製造方法
1−1.工程A2
工程A2は、セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分を備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造され、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する略立方体または略直方体の1層セルロースエアロゲルを準備する。このようなセルロースエアロゲルは、例えば、前記Iの1−1.で説明したとおり、まず、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にてセルロース産生菌を培養して、空気相培地由来の層と、液相培地由来の層を有するセルロースハイドロゲルを準備する。次に当該セルロースハイドロゲルを前述の方法で乾燥し、セルロースエアロゲルを製造し、空気相培地由来の層と液相培地由来の層との界面、または空気相培地由来の層中を切断する等により、1層セルロースエアロゲルを製造する。この場合、当該セルロースエアロゲルが培養時に空気に晒されていた表面を有するように加工する。
1. 1. Manufacturing method of processed airgel 1-1. Process A2
Step A2 is produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium having an air phase medium portion present in the air phase, and has a substantially cubic shape having a surface exposed to air during the culturing or An approximately rectangular parallelepiped single-layer cellulose airgel is prepared. Such a cellulose aerogel is, for example, the above-mentioned I 1-1. As described in, first, cellulose-producing bacteria are cultured in a medium comprising an air phase medium part present in the air phase and a liquid phase medium part present in the liquid phase, and a layer derived from the air phase medium, A cellulose hydrogel having a medium-derived layer is prepared. Next, the cellulose hydrogel is dried by the above-described method to produce a cellulose aerogel, and the interface between the layer derived from the air phase medium and the layer derived from the liquid phase medium, or the layer derived from the air phase medium is cut. A one-layer cellulose airgel is produced. In this case, it processes so that the said cellulose airgel may have the surface exposed to the air at the time of culture | cultivation.

本方法では、セルロースエアロゲルは液相面に向けて伸長して行くので、最初に産生されたセルロースエアロゲル部分は、通常、空気に晒されている。よって、培養時に空気に晒されていた表面とは、最初に産生され空気に晒されていたセルロースハイドロゲルの表面を乾燥して得た面である。   In this method, since the cellulose airgel stretches toward the liquid phase surface, the cellulose airgel portion produced first is usually exposed to air. Therefore, the surface exposed to air at the time of culture is a surface obtained by drying the surface of the cellulose hydrogel that was first produced and exposed to air.

空気相培地由来の層は、前述の第1エアロゲル層または第2エアロゲル層のいずれであってもよい。   The layer derived from the air phase medium may be either the first airgel layer or the second airgel layer described above.

1−2.工程A3
工程A3では、セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造される略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、気相培地部分由来の第1エアロゲル層、および液相培地部分由来の第2エアロゲル層を備え、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ最外層の一つが前記培養時に空気に晒されていた表面を含む前記第1エアロゲル層である、セルロースエアロゲルを準備する。
1-2. Process A3
In step A3, the cellulose-producing bacterium is produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium comprising an air phase medium part present in the air phase and a liquid phase medium part present in the liquid phase. A cuboid cellulose airgel, comprising a first airgel layer derived from a gas phase culture medium part and a second airgel layer derived from a liquid phase culture medium part, wherein a main surface of the layer is substantially parallel to a bottom surface of the substantially cubic or substantially cuboid. The cellulose airgel is prepared, in which the layers are laminated so that one of the outermost layers is the first airgel layer including the surface exposed to air during the culture.

このようなセルロースエアロゲルは、前記Iの1−1.で説明したように、セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にて培養して調製できる。ただし、液相培地に由来する第2エアロゲル層(高密度層)と空気相培地に由来する第1エアロゲル層(低密度層)を得るためには、培養温度を初めは高温(23℃以上40℃未満)とし、後に低温(10℃以上23℃未満)とすることが必要である。前述のとおり、低温(10℃以上23℃未満)の培養により高密度層が生産されるので、液相培地に由来する第2エアロゲル層と空気相培地に由来する第1エアロゲル層を有するセルロースハイドロゲルが得られる。   Such a cellulose aerogel is the same as in 1-1 of the above I. As described above, the cellulose-producing bacterium can be prepared by culturing in a medium comprising an air phase medium part existing in the air phase and a liquid phase medium part existing in the liquid phase. However, in order to obtain the second airgel layer (high density layer) derived from the liquid phase medium and the first airgel layer (low density layer) derived from the air phase medium, the culture temperature is initially set to a high temperature (23 ° C. to 40 ° C.). It is necessary that the temperature be lower than 10 ° C. and lower than 23 ° C. later. As described above, since a high-density layer is produced by culturing at a low temperature (10 ° C. or more and less than 23 ° C.), cellulose hydro having a second airgel layer derived from a liquid phase medium and a first airgel layer derived from an air phase medium. A gel is obtained.

このようにして得たセルロースハイドロゲルを、前記Iで説明したように乾燥することで、セルロースエアロゲルを調製できる。   Cellulose aerogel can be prepared by drying the cellulose hydrogel thus obtained as described in I above.

1−3.工程B2
工程B2では、工程A2で得たセルロースエアロゲルの培養時に空気に晒されていた表面にIの1−3.で述べたとおりの加工を施す。培養時に空気に晒されていた表面は、セルロースハイドロゲル製造時点からずっと空気に晒されているのでその表層部には局部的に繊維が密着している部分が存在する。当該部分には水が浸透しにくく、このようなセルロースエアロゲルは復元性が低い。そこで本発明では、当該部分に前記加工を施すことで、復元性に優れた復元セルロースハイドロゲルを得る。
1-3. Process B2
In the step B2, the surface exposed to the air during the cultivation of the cellulose airgel obtained in the step A2 has a 1-3. Apply the processing as described in. Since the surface exposed to air at the time of culturing has been exposed to air from the time of cellulose hydrogel production, there are portions where the fibers are locally adhered to the surface layer portion. Water does not easily penetrate into the portion, and such a cellulose airgel has low restorability. Therefore, in the present invention, a restored cellulose hydrogel having excellent restoration properties is obtained by performing the above-described processing on the portion.

1−4.工程B3
工程B3では、工程A3で得たセルロースエアロゲルの、最外層に存在し、培養時に空気に晒されていた表面を備える第1エアロゲル層(低密度層)に、Iの1−3.で述べたとおりの加工を施す。一般に第1エアロゲル層は、第2エアロゲル層よりも水の浸透性は良好である。しかし、空気相培地に由来する第1エアロゲル層は、セルロースハイドロゲル製造時点からずっと空気に晒されているのでその表層部には局部的に繊維が密着している部分が存在する。従って、当該部分には水が浸透しにくく、このようなセルロースエアロゲルは復元性が低い。そこで本発明では、空気相培地に由来する第1エアロゲル層に加工を施すことにより復元性に優れた復元セルロースハイドロゲルを得る。
1-4. Process B3
In the step B3, the first airgel layer (low density layer) that is present in the outermost layer of the cellulose aerogel obtained in the step A3 and exposed to air during the culture is added to the 1-3. Apply the processing as described in. In general, the first airgel layer has better water permeability than the second airgel layer. However, since the first airgel layer derived from the air phase medium has been exposed to air from the time of cellulose hydrogel production, there is a portion where the fibers are locally adhered to the surface layer portion. Accordingly, water hardly penetrates into the portion, and such a cellulose airgel has low restorability. Therefore, in the present invention, a regenerated cellulose hydrogel having excellent recoverability is obtained by processing the first airgel layer derived from the air phase medium.

2.加工セルロースエアロゲル
本発明により、空気相に存在する空気相培地部分を備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造され、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する略立方体または略直方体の1層セルロースエアロゲルであって、前記表面に特定の切込等を備える加工セルロースエアロゲルが製造できる。
2. Processed cellulose aerogel According to the present invention, a substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped having a surface that is produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing in a medium having an air phase medium portion present in the air phase and exposed to air during the culturing. It is a 1 layer cellulose airgel, Comprising: The process cellulose aerogel provided with the specific cut etc. in the said surface can be manufactured.

また、本発明により、セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造される略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、気相培地部分由来の第1エアロゲル層、および液相培地部分由来の第2エアロゲル層を備え、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ最外層の一つが培養時に空気に晒されていた表面を備える前記第1エアロゲル層であり、前記第1エアロゲル層に特定の切込等を備える加工セルロースエアロゲルが製造できる。通常、この加工セルロースエアロゲルは2層のセルロースエアロゲルである。   Further, according to the present invention, a substantially cubic body produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium comprising an air phase medium part present in the air phase and a liquid phase medium part present in the liquid phase. Or a substantially rectangular parallelepiped cellulose airgel, comprising a first airgel layer derived from a gas phase culture medium part and a second airgel layer derived from a liquid phase culture medium part, the main surface of the layer being on the bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped Each layer is laminated so as to be substantially parallel, and one of the outermost layers is the first airgel layer having a surface that has been exposed to air during culture, and a specific notch or the like is provided in the first airgel layer. A processed cellulose aerogel can be produced. Typically, this processed cellulose aerogel is a two-layer cellulose aerogel.

Iの2.で述べた方法において、当該セルロースエアロゲルを用いれば、復元セルロースハイドロゲルを製造できる。   I-2. In the method described in the above item, if the cellulose airgel is used, a regenerated cellulose hydrogel can be produced.

[実施例1]2層セルロースエアロゲルの復元性
<実施例1−1>
図1(a)に示す構造と同じ構造を有する、1辺が1.4cmの立方体セルロースハイドロゲル(株式会社たらみ製ナタデココ)を準備し、十分に水洗した後、100℃の熱水で10回洗浄した。当該セルロースハイドロゲルは、セルロース産生菌を、液相培地部分と空気相培地部分とを備える培地にて培養して得られたセルロースハイドロゲルであり、液相培地部分由来の繊維密度の低い第1ハイドロゲル層および空気相培地由来の繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を備えていた。次いで当該セルロースハイドロゲルを水に室温で一晩浸漬した。浸漬後のセルロースハイドロゲルを凍結乾燥機(東京理科器械株式会社製、FDU−1200)を用いて、−50〜−40℃、15〜25Paにて48時間凍結乾燥し、図1(a)に示すセルロースエアロゲルを得た。
[Example 1] Restorability of two-layer cellulose airgel <Example 1-1>
A cubic cellulose hydrogel (Natadecoko manufactured by Tarami Co., Ltd.) having the same structure as that shown in FIG. 1A and having a side of 1.4 cm is prepared, thoroughly washed with water, and then heated with hot water at 100 ° C. Washed twice. The cellulose hydrogel is a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium comprising a liquid phase medium part and an air phase medium part, and has a low fiber density derived from the liquid phase medium part. The second hydrogel layer having a high fiber density derived from the hydrogel layer and the air phase medium was provided. Next, the cellulose hydrogel was immersed in water at room temperature overnight. The cellulose hydrogel after immersion was freeze-dried at −50 to −40 ° C. and 15 to 25 Pa for 48 hours using a freeze dryer (Tokyo Science Instruments Co., Ltd., FDU-1200). The cellulose aerogel shown was obtained.

当該セルロースエアロゲルの第1エアロゲル層および第2エアロゲル層の厚みはともに70mmであった。各層について、前述の方法で平均ポア径と平均繊維束間距離とを測定した。その結果、第1エアロゲル層の平均ポア径と平均繊維束間距離は1μm、8μmであり、第2エアロゲル層の平均ポア径と平均繊維束間距離は0.2μm、5μmであった。また、R1は0.29%、R2は0.52%であった。   The thickness of both the first airgel layer and the second airgel layer of the cellulose airgel was 70 mm. About each layer, the average pore diameter and the average interfiber bundle distance were measured by the above-mentioned method. As a result, the average pore diameter and average fiber bundle distance of the first airgel layer were 1 μm and 8 μm, and the average pore diameter and average fiber bundle distance of the second airgel layer were 0.2 μm and 5 μm. R1 was 0.29% and R2 was 0.52%.

当該セルロースエアロゲルの第1エアロゲル層および第2エアロゲル層の走査型電子顕微鏡像(日本電子株式会社製JSM−5200)を図4に示す。
第2エアロゲル層の表面に、カミソリ(貝印カミソリ株式会社製、長柄ゴールドアルファ)を用いて前述のクロスカット加工を施した。切込深さは0.5〜1mmとし、切込の数は、1面あたり100本(切込1が50本、切込2が50本)とした。切込1および切込2の深さ方向と、当該切込が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。
FIG. 4 shows scanning electron microscope images (JSM-5200, manufactured by JEOL Ltd.) of the first airgel layer and the second airgel layer of the cellulose airgel.
The surface of the second airgel layer was subjected to the above-described cross-cut processing using a razor (manufactured by Kaiken Razor Co., Ltd., long pattern gold alpha). The depth of cut was 0.5 to 1 mm, and the number of cuts was 100 per side (50 cuts 1 and 50 cuts 2). The minimum angle formed by the depth direction of the cuts 1 and 2 and the surface provided with the cuts was about 90 °.

当該加工セルロースエアロゲルを、25℃の水に全浸漬して、一定時間毎に復元率を測定し、かつ目視で白残り状態を観察した。復元率は前述のとおり、復元セルロースハイドロゲルの質量/セルロースエアロゲルの質量から求めた。質量は化学天秤(カルツァイス社製)を用いて測定した。   The processed cellulose aerogel was fully immersed in water at 25 ° C., the restoration rate was measured every fixed time, and the remaining white state was visually observed. As described above, the restoration rate was obtained from the mass of the restored cellulose hydrogel / the mass of the cellulose airgel. The mass was measured using a chemical balance (Cal Zeiss).

白残りは、ゲルの表面と内部について観察し、以下の基準
A:白残りほぼなし
B:白残りややあり
C:白残り多い
D:白残りかなり多い
E:大部分が白残り
にて評価した。
The white residue was observed on the surface and inside of the gel, and the following criteria A: almost no white residue B: little white residue C: much white residue D: much white residue E: most of the white residue was evaluated .

<実施例1−2>
同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、実施例1−1と同様にして、6面にクロスカット加工を施したセルロースエアロゲルを準備し復元性を評価した。
<Example 1-2>
Using the same lot of cellulose hydrogel, in the same manner as in Example 1-1, a cellulose airgel having six surfaces subjected to cross-cut processing was prepared, and the restorability was evaluated.

[比較例1]2層セルロースエアロゲルの復元性
<比較例1−1>
同じロットのセルロースハイドロゲルに加工を施さなかった以外は、実施例1−1と同様にしてセルロースエアロゲルを調製し、復元性を評価した。
[Comparative Example 1] Restorability of two-layer cellulose airgel <Comparative Example 1-1>
A cellulose airgel was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the same lot of cellulose hydrogel was not processed, and the restorability was evaluated.

<比較例1−2>
同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、第2エアロゲル層の代わりに第1エアロゲル層にクロスカット加工を施した以外は、実施例1−1と同様にしてセルロースエアロゲルを調製し、復元性を評価した。
<Comparative Example 1-2>
A cellulose aerogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the cellulose aerogel of the same lot was used, and the first aerogel layer was subjected to crosscut processing instead of the second aerogel layer, and restorability was evaluated. .

<比較例1−3>
実施例1−1と同じロットのセルロースハイドロゲルを準備した。当該セルロースハイドロゲルの全面に、実施例1−1と同じクロスカット加工を施した。当該加工セルロースハイドロゲルを水に室温で一晩浸漬した。浸漬後の加工セルロースハイドロゲルを実施例1−1と同様に凍結乾燥し、セルロースエアロゲルを調製し、復元性を評価した。
<Comparative Example 1-3>
A cellulose hydrogel of the same lot as that of Example 1-1 was prepared. The entire cross-section of Example 1-1 was applied to the entire surface of the cellulose hydrogel. The processed cellulose hydrogel was immersed in water overnight at room temperature. The processed cellulose hydrogel after immersion was freeze-dried in the same manner as in Example 1-1 to prepare a cellulose airgel, and the restorability was evaluated.

これらの結果を表1および図5に示す。   These results are shown in Table 1 and FIG.

表1に示すとおり、最外層を構成する第2エアロゲル層(高繊維密度層)の表面に、切込加工を施した実施例1−1〜1−2のセルロースエアロゲルは、復元率が高く、かつ白残りが少なかった。   As shown in Table 1, the cellulose aerogels of Examples 1-1 to 1-2 in which the cutting process was performed on the surface of the second airgel layer (high fiber density layer) constituting the outermost layer had a high restoration rate, And there was little white residue.

最外層を構成する第2ハイドロゲル層(ハイドロゲルにおける高繊維密度層)の表面に加工を施した後、乾燥して得た比較例1−3のセルロースエアロゲルの復元性は、実施例1−1〜1−2のセルロースエアロゲルの復元性には及ばなかった。   The restorability of the cellulose airgel of Comparative Example 1-3 obtained by processing the surface of the second hydrogel layer (the high fiber density layer in the hydrogel) constituting the outermost layer and then drying it is shown in Example 1- It did not reach the recoverability of the cellulose airgel of 1-2.

[実施例2]2層セルロースエアロゲルの復元性
<実施例2−1>
実施例1とは別のロットのセルロースハイドロゲル(株式会社たらみ製ナタデココ)を準備し、実施例1−1と同様にしてセルロースエアロゲルを得た。当該セルロースエアロゲルの6面に、実施例1−1と同様にしてクロスカット加工を施し、加工セルロースエアロゲルを得て評価した。R1は0.29%、R2は0.52%であった。
[Example 2] Restorability of two-layer cellulose airgel <Example 2-1>
A cellulose hydrogel of a different lot from that of Example 1 (Natadecoko, manufactured by Tarami Co., Ltd.) was prepared, and a cellulose airgel was obtained in the same manner as Example 1-1. The six surfaces of the cellulose airgel were subjected to a cross-cut process in the same manner as in Example 1-1, and a processed cellulose airgel was obtained and evaluated. R1 was 0.29% and R2 was 0.52%.

<実施例2−2>
実施例2−1と同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、同様にして6面にクロスカット加工を施したセルロースエアロゲルを準備した。当該セルロースエアロゲルの6面に、裁縫用針(直径0.71mm)を用いて前述の貫通穿孔加工を施し、さらに、裁縫用針(直径0.53mm)を用いて前述の非貫通穿孔加工を施した。非貫通孔の数は1面あたり20個とし、深さは1〜5mmとした。非貫通孔の深さ方向と、当該孔が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。実施例2−1と同様にして、当該加工セルロースエアロゲルの復元性を評価した。
<Example 2-2>
A cellulose aerogel having the same lot as that of Example 2-1 and crosscut processing on six surfaces was prepared in the same manner. On the six surfaces of the cellulose airgel, the above-mentioned through-hole drilling process is performed using a sewing needle (diameter 0.71 mm), and further, the above-mentioned non-through-hole drilling process is performed using a sewing needle (diameter 0.53 mm). did. The number of non-through holes was 20 per surface, and the depth was 1 to 5 mm. The minimum angle formed by the depth direction of the non-through hole and the surface provided with the hole was about 90 °. In the same manner as in Example 2-1, the restorability of the processed cellulose airgel was evaluated.

<実施例2−3>
実施例2−1と同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、実施例2−2と同様にして、6面に、クロスカット加工、貫通穿孔加工、および非貫通穿孔加工を施したセルロースエアロゲルを準備した。図3(c)に示すように、当該セルロースエアロゲルの側面の対向する2面にメス(アズワン株式会社製、ディスポメスNo.10)を用いて深さ8mm、長さ14mmの深切込を1本ずつ、当該面に垂直に設け、「S加工」セルロースエアロゲルを得た。深切込の主面と、当該主面に平行なセルロースエアロゲル面との最短距離は、0.3mmであった。実施例2−1と同様にして、当該加工セルロースエアロゲルの復元性を評価した。
<Example 2-3>
Using the same lot of cellulose hydrogel as in Example 2-1, a cellulose aerogel having six surfaces subjected to cross-cut processing, through-hole drilling, and non-through-hole drilling was prepared in the same manner as in Example 2-2. . As shown in FIG. 3 (c), using a scalpel (Disposmes No. 10 manufactured by AS ONE Corporation) on the two opposing surfaces of the cellulose airgel, one deep cut having a depth of 8 mm and a length of 14 mm is provided. The “S-processed” cellulose airgel was obtained perpendicular to the surface. The shortest distance between the deep-cut main surface and the cellulose airgel surface parallel to the main surface was 0.3 mm. In the same manner as in Example 2-1, the restorability of the processed cellulose airgel was evaluated.

[比較例2]2層構造のセルロースエアロゲルの復元性
<比較例2−1>
実施例2−1と同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、セルロースエアロゲルに加工を施さなかった以外は、実施例2−1と同様にして復元性を評価した。
[Comparative Example 2] Restorability of a two-layer cellulose airgel <Comparative Example 2-1>
Restorability was evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that cellulose hydrogel of the same lot as in Example 2-1 was used and the cellulose aerogel was not processed.

<比較例2−2>
実施例2−1と同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、クロスカット加工を施さなかった以外は、実施例2−2と同様にして加工セルロースエアロゲル(6面に、貫通穿孔加工および非貫通穿孔加工を施したセルロースエアロゲル)を準備し、復元性を評価した。
<Comparative Example 2-2>
A cellulose aerogel processed in the same manner as in Example 2-2 except that the cellulose hydrogel of the same lot as in Example 2-1 was used and cross-cut processing was not performed. The cellulose aerogel) was prepared and the restorability was evaluated.

これらの結果を表2および図6に示す。   These results are shown in Table 2 and FIG.

表1に示すとおり、最外層を構成する第2エアロゲル層(高繊維密度層)の表面に、切込加工を施した実施例2−1〜2−3のセルロースエアロゲルは、復元率が高く、かつ白残りが少なかった。   As shown in Table 1, the cellulose aerogels of Examples 2-1 to 2-3 in which cutting was performed on the surface of the second airgel layer (high fiber density layer) constituting the outermost layer had a high restoration rate, And there was little white residue.

[実施例3]多層構造のセルロースエアロゲルの復元性
図1(b)に示すような多層構造を有する、縦、横の1辺が1.4cm、高さが1.7cmの直方体セルロースハイドロゲル(ミニストップ株式会社製「ハロハロ」に含まれるナタデココ)を準備した。当該ナタデココから不純物を除去し、十分な水洗を行なった後、100℃の熱水で10回洗浄した。実施例1と同様にして当該ナタデココを乾燥し、セルロースエアロゲルを得た。
[Example 3] Restorability of a cellulose aerogel having a multilayer structure A cuboid cellulose hydrogel having a multilayer structure as shown in Fig. 1 (b) and having a vertical and horizontal side of 1.4 cm and a height of 1.7 cm. Nata de Coco included in “Halohalo” manufactured by Ministop Co., Ltd.) was prepared. Impurities were removed from the Nata de Coco, and after sufficient washing with water, it was washed 10 times with hot water at 100 ° C. The nata de coco was dried in the same manner as in Example 1 to obtain a cellulose airgel.

当該セルロースエアロゲルは、2層の第1エアロゲル層と3層の第2エアロゲル層から形成されており、各層の厚みは第1エアロゲル層が約3.1mm、第2エアロゲル層が約3.6mmであった。当該セルロースエアロゲルについて、前述の方法で平均ポア径と平均繊維束間距離とを測定した。その結果、第1エアロゲル層の平均ポア径と平均繊維束間距離は0.4μm、4μmであり、第2エアロゲル層の平均ポア径と平均繊維束間距離は0.2μm、3.5μmであった。また、R1は0.45%、R2は1.0%であった。   The cellulose airgel is formed of two first airgel layers and three second airgel layers. Each layer has a thickness of about 3.1 mm for the first airgel layer and about 3.6 mm for the second airgel layer. there were. About the said cellulose airgel, the average pore diameter and the average distance between fiber bundles were measured by the above-mentioned method. As a result, the average pore diameter and average fiber bundle distance of the first airgel layer were 0.4 μm and 4 μm, and the average pore diameter and average fiber bundle distance of the second airgel layer were 0.2 μm and 3.5 μm. It was. R1 was 0.45% and R2 was 1.0%.

当該セルロースハイドロゲルの6面に、実施例1−1と同様にしてクロスカット加工を施した。当該加工セルロースエアロゲルの復元率を、実施例1−1と同様にして評価した。   The six surfaces of the cellulose hydrogel were subjected to cross-cut processing in the same manner as in Example 1-1. The restoration rate of the processed cellulose airgel was evaluated in the same manner as in Example 1-1.

[比較例3]多層構造のセルロースエアロゲルの復元性
実施例3と同じロットのセルロースハイドロゲルを用い、クロスカット加工を行なわなかった以外は実施例3と同様にしてセルロースエアロゲルを調製し、復元率を評価した。
[Comparative Example 3] Restorability of Cellulose Airgel with Multilayer Structure Cellulose aerogel was prepared in the same manner as in Example 3 except that the same lot of cellulose hydrogel as in Example 3 was not used and cross-cut processing was performed. Evaluated.

これらの結果を図7に示す。図7から、最外層を構成する第2エアロゲル層(高繊維密度層)の表面に、切込加工を施した実施例3のセルロースエアロゲルは、復元率が高いことが分かる。当該セルロースエアロゲルの3分復元率はおよそ0.57であり、この値は実施例2−1の2層セルロースエアロゲルの3分復元率である0.54よりも高い。   These results are shown in FIG. From FIG. 7, it can be seen that the cellulose airgel of Example 3 in which the surface of the second airgel layer (high fiber density layer) constituting the outermost layer has been cut has a high restoration rate. The 3-minute recovery rate of the cellulose airgel is approximately 0.57, and this value is higher than 0.54, which is the 3-minute recovery rate of the two-layer cellulose airgel of Example 2-1.

多層セルロースエアロゲルにおいて優れた復元率が得られる理由は、多層セルロースエアロゲルは水を浸透させやすい第1エアロゲル層(低繊維密度層)を複数備えるためと推察される。すなわち本発明は、多層セルロースエアロゲルにおいてより優れた効果を奏する。   The reason why an excellent restoration rate is obtained in the multilayer cellulose airgel is presumed to be because the multilayer cellulose airgel includes a plurality of first airgel layers (low fiber density layers) that are easy to permeate water. That is, the present invention has more excellent effects in the multilayer cellulose airgel.

[実施例4]多層構造のセルロースエアロゲルの復元性
(1)セルロースハイドロゲルおよびセルロースエアロゲルの調製
セルロース産生菌として、酢酸菌(菌株ATCC23769)を準備した。液体培地用に、コーンスティープリカー(シグマーアルドリッチ社製、商品名 Corn Steep Liquor)10mL、果糖20g、(NHSO 1,65g、KHPO 0.5g、MgSO・7HO 125.0mg、ビタミンミクスチャー5.0mL、ソルトミクスチャー5.0mLを準備した。
[Example 4] Restorability of cellulose airgel having a multilayer structure (1) Preparation of cellulose hydrogel and cellulose airgel Acetic acid bacteria (strain ATCC 23769) were prepared as cellulose-producing bacteria. For liquid medium, corn steep liquor (manufactured by Sigma Aldrich, trade name Corn Step Liquid) 10 mL, fructose 20 g, (NH 4 ) 2 SO 4 1,65 g, KH 2 PO 4 0.5 g, MgSO 4 .7H 2 O 125.0 mg, vitamin mixture 5.0 mL, and salt mixture 5.0 mL were prepared.

ビタミンミクスチャーは、イノシトール 2.0mg/L、D−Chiroニコチン酸 0.4mg/L、ピリドキシン塩酸塩 0.4mg/L、チアミン塩酸塩 0.4mg/L、 パントテン酸カルシウム 0.2mg/L、リボフラビン 0.2mg/L、p−アミノ安息香酸 0.2mg/L、葉酸 0.002mg/L、ビオチン 0.002mg/L の混合溶液であり、各試薬は和光純薬株式会社製であった。   The vitamin mixture is inositol 2.0 mg / L, D-Chiro nicotinic acid 0.4 mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.4 mg / L, thiamine hydrochloride 0.4 mg / L, calcium pantothenate 0.2 mg / L, riboflavin It was a mixed solution of 0.2 mg / L, p-aminobenzoic acid 0.2 mg / L, folic acid 0.002 mg / L, and biotin 0.002 mg / L. Each reagent was manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

ソルトミクスチャーは、CaCl・2HO 14.7mg/L、FeSO・7HO 3.6mg/L、NaMoO・2HO 2.42mg/L、ZnSO・7HO 1.73mg/L、MnSO・5HO 1.39mg/L、CuSO・5HO 0.05mg/Lの混合液であり、各試薬は和光純薬株式会社製であった。 The salt mixture was CaCl 2 · 2H 2 O 14.7 mg / L, FeSO 4 · 7H 2 O 3.6 mg / L, Na 2 MoO 4 · 2H 2 O 2.42 mg / L, ZnSO 4 · 7H 2 O 1. It was a mixed solution of 73 mg / L, MnSO 4 · 5H 2 O 1.39 mg / L, CuSO 4 · 5H 2 O 0.05 mg / L, and each reagent was manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

ビタミンミクスチャー以外の成分を蒸留水に溶解し500mLの水溶液を調製した。当該水溶液にNaOHを添加してpHを5に調整し、オートクレーブ滅菌(121℃で20分)処理を行なった。続いて、当該水溶液を室温まで冷却した後に、ろ過滅菌(フィルターとしてSartorius stedim Biotech社製、商品名 Minisart RC15、孔径0.20μmを使用)処理したビタミンミクスチャーを加えた。   Ingredients other than the vitamin mixture were dissolved in distilled water to prepare a 500 mL aqueous solution. NaOH was added to the aqueous solution to adjust the pH to 5, followed by autoclave sterilization (at 121 ° C. for 20 minutes). Subsequently, the aqueous solution was cooled to room temperature, and then a vitamin mixture treated by filtration sterilization (manufactured by Sartorius steady Biotech, trade name Minisart RC15, pore size 0.20 μm was used as a filter) was added.

15mLファルコンチューブにて培養を行なった。培養温度は、5日ごとに18℃と29℃に切り替えながら、合計で30日間実施した。これにより1cmの厚さのゲルを得た。   Culturing was performed in a 15 mL falcon tube. The culture temperature was changed to 18 ° C. and 29 ° C. every 5 days for a total of 30 days. This gave a 1 cm thick gel.

ゲルを水に浸漬し、105℃で20分間オートクレーブで処理した。次いで、水の代わりに0.1NのNaOHを用いて105℃で20分の条件でオートクレーブ処理を10回行なった。さらに水を用いて、105℃で20分の条件でオートクレーブ処理を行ない、十分洗浄してアルカリを除去した。   The gel was immersed in water and treated with an autoclave at 105 ° C. for 20 minutes. Next, autoclave treatment was performed 10 times at 105 ° C. for 20 minutes using 0.1 N NaOH instead of water. Further, using water, autoclaving was performed at 105 ° C. for 20 minutes, and washing was sufficiently performed to remove alkali.

10mLビーカーに、得られたセルロースハイドロゲルを、培養時の気相面が下に、層が水平になるように入れた。当該ビーカーに、ゲルの半分が水に浸かるように蒸留水を入れ、このまま48時間凍結乾燥(東京理科器械株式会社製、FDU−1200使用、−40〜50℃、15〜25Pa)を行なった。   The obtained cellulose hydrogel was put into a 10 mL beaker so that the gas phase at the time of culture was below and the layer was horizontal. Distilled water was put into the beaker so that half of the gel was immersed in water, and freeze-drying was performed for 48 hours (Fukuoka, manufactured by Tokyo Science Instruments Co., Ltd., −40 to 50 ° C., 15 to 25 Pa).

こうして得られたゲルは、29℃培養で産生された透明な層(第1ハイドロゲル層)3層と、18℃培養で産生された白濁した層(第2ハイドロゲル層)3層との計6層からなる多層構造を有していた。   The gel thus obtained was a total of three transparent layers (first hydrogel layer) produced by 29 ° C. culture and three cloudy layers (second hydrogel layer) produced by 18 ° C. culture. It had a multilayer structure consisting of 6 layers.

このようにして得たセルロースハイドロゲルを、室温で、水に一晩浸漬した。浸漬後のセルロースハイドロゲルを凍結乾燥機で48時間凍結乾燥し、セルロースエアロゲルを得た。セルロースエアロゲルの第1ハイドロゲル層および第2ハイドロゲル層表面を、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM−5200)で観察した(図8)。電子顕微鏡像からポア径を観察した。具体的には図8において矢印で示す部分をポア径と認定し、複数のポアについてポア径を測定した。第1ハイドロゲル層および第2ハイドロゲル層の平均ポア径は、それぞれ1.0μmおよび0.90μmであった。また、R1は0.28%、R2は0.9%であった。   The cellulose hydrogel thus obtained was immersed in water overnight at room temperature. The cellulose hydrogel after immersion was freeze-dried with a freeze dryer for 48 hours to obtain a cellulose airgel. The surfaces of the first hydrogel layer and the second hydrogel layer of the cellulose airgel were observed with a scanning electron microscope (JSM-5200, manufactured by JEOL Ltd.) (FIG. 8). The pore diameter was observed from an electron microscope image. Specifically, the portion indicated by the arrow in FIG. 8 was recognized as the pore diameter, and the pore diameter was measured for a plurality of pores. The average pore diameters of the first hydrogel layer and the second hydrogel layer were 1.0 μm and 0.90 μm, respectively. R1 was 0.28% and R2 was 0.9%.

さらに、カミソリ(貝印カミソリ株式会社製、長柄ゴールドアルファ)を用いてセルロースエアロゲルを積層面に垂直な面で切断した。当該破断面を走査型電子顕微鏡で観察した(図9)。電子顕微鏡像から平均繊維束間距離を測定した。具体的には図9において矢印で示す部分を繊維束間距離と認定し、複数の繊維束について層間距離を測定した。第1ハイドロゲル層および第2ハイドロゲル層の平均繊維束間距離は、それぞれ3.78μmおよび1.15μmであった。   Furthermore, the cellulose airgel was cut | disconnected in the surface perpendicular | vertical to the lamination | stacking surface using the razor (Kaishin razor Co., Ltd. product, long pattern gold alpha). The fracture surface was observed with a scanning electron microscope (FIG. 9). The average distance between fiber bundles was measured from an electron microscope image. Specifically, the portion indicated by the arrow in FIG. 9 was recognized as the distance between the fiber bundles, and the interlayer distance was measured for a plurality of fiber bundles. The average fiber bundle distances of the first hydrogel layer and the second hydrogel layer were 3.78 μm and 1.15 μm, respectively.

(2)加工セルロースエアロゲルの復元
前記(1)で厚さ1.7mmに調製したセルロースエアロゲルを、カミソリを用いて切断し、縦横の一辺が約1.4cmの直方体状とした。この際、積層面が底面と平行となるようにした。当該セルロースエアロゲルの6面の表面に、カミソリ(貝印カミソリ株式会社製、長柄ゴールドアルファ)を用いて前述のクロスカット加工を施した。切込深さは0.5〜1mmとし、切込の数は、1面あたり100本(切込1が50本、切込2が50本)とした。切込1および切込2の深さ方向と、当該切込が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。
(2) Restoration of processed cellulose aerogel The cellulose aerogel prepared to a thickness of 1.7 mm in the above (1) was cut with a razor to form a rectangular parallelepiped having a side of about 1.4 cm in length and width. At this time, the laminated surface was made parallel to the bottom surface. The above-described cross-cut processing was performed on the surface of the six surfaces of the cellulose airgel using a razor (manufactured by Kai Razor Co., Ltd., long pattern gold alpha). The depth of cut was 0.5 to 1 mm, and the number of cuts was 100 per side (50 cuts 1 and 50 cuts 2). The minimum angle formed by the depth direction of the cuts 1 and 2 and the surface provided with the cuts was about 90 °.

次に、当該セルロースエアロゲルの6面に、裁縫用針(直径0.71mm)を用いて前述の貫通穿孔加工を施し、さらに、裁縫用針(直径0.53mm)を用いて前述の非貫通穿孔加工を施した。非貫通孔の数は1面あたり20個とし、深さは1〜5mmとした。非貫通孔の深さ方向と、当該孔が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。   Next, the 6th surface of the cellulose airgel is subjected to the above-described through-piercing process using a sewing needle (diameter 0.71 mm), and further, the above-described non-through-hole drilling is performed using a sewing needle (diameter 0.53 mm). Processed. The number of non-through holes was 20 per surface, and the depth was 1 to 5 mm. The minimum angle formed by the depth direction of the non-through hole and the surface provided with the hole was about 90 °.

さらに図3(c)に示すように、当該セルロースエアロゲルの側面の対向する2面にメス(アズワン株式会社製、ディスポメスNo.10)を用いて深さ8mm、長さ14mmの深切込を1本ずつ、当該面に垂直に設けた。深切込の主面と、当該主面に平行なセルロースエアロゲル面との最短距離は、0.3mmであった。   Further, as shown in FIG. 3 (c), one deep cut having a depth of 8 mm and a length of 14 mm is made by using a scalpel (Dispomes No. 10 manufactured by ASONE CORPORATION) on two opposing surfaces of the cellulose airgel. Each was provided perpendicular to the surface. The shortest distance between the deep-cut main surface and the cellulose airgel surface parallel to the main surface was 0.3 mm.

このように加工したセルロースエアロゲルを、25℃の水に全浸漬して、3分後の復元率を測定した。その結果、復元率(3分時復元率)は、0.7であった。   The cellulose airgel processed in this manner was fully immersed in water at 25 ° C., and the restoration rate after 3 minutes was measured. As a result, the recovery rate (restoration rate at 3 minutes) was 0.7.

[実施例5]水溶液の効果
<調製例5−1>
(1)マルトースを含む水容液の調製
マルトース(ソントン食品工業株式会社製、麦芽糖水あめ)を水に溶解し、0.25質量%の水溶液S1を調製した。水溶液S1中のマルトース濃度は0.175質量%であった。
[Example 5] Effect of aqueous solution <Preparation Example 5-1>
(1) Preparation of aqueous solution containing maltose Maltose (Songton Food Industry Co., Ltd., maltose syrup) was dissolved in water to prepare 0.25 mass% aqueous solution S1. The maltose concentration in the aqueous solution S1 was 0.175% by mass.

(2)セルロースハイドロゲルの調製
図1(b)に示す構造を有する、縦横の1辺が1cm、高さが1.5cmの立方体セルロースハイドロゲル(ミニストップ株式会社製「ハロハロ」に含まれるナタデココ)を準備した。当該ナタデココからは不純物を除去し、十分な水洗を行なった後、100℃の熱水で10回洗浄した。以下の実施例において同じロットのセルロースハイドロゲルを使用した。
(2) Preparation of Cellulose Hydrogel A cubic cellulose hydrogel having the structure shown in FIG. 1 (b) and having a vertical and horizontal side of 1 cm and a height of 1.5 cm (Natadecoko included in “Halohalo” manufactured by Ministop Co., Ltd.) Prepared. Impurities were removed from the Nata de Coco, and after sufficient washing with water, it was washed 10 times with hot water at 100 ° C. The same lot of cellulose hydrogel was used in the following examples.

(3)浸漬、乾燥
25℃において、前記加工セルロースハイドロゲルを前記水溶液に一晩浸漬した。水溶液S1を満たした容器に前記浸漬後のセルロースハイドロゲルを入れ、当該セルロースハイドロゲルの半分が水溶液S1に浸漬するようにした。この容器を凍結乾燥機(東京理科器械株式会社製、FDU−1200)に装填し、−50〜−40℃、15〜25Paにて48時間凍結乾燥し、セルロースエアロゲルを得た。
(3) Immersion and drying At 25 ° C., the processed cellulose hydrogel was immersed in the aqueous solution overnight. The cellulose hydrogel after the immersion was placed in a container filled with the aqueous solution S1, and half of the cellulose hydrogel was immersed in the aqueous solution S1. This container was loaded into a freeze-dryer (Tokyo Science Instruments Co., Ltd., FDU-1200) and freeze-dried at −50 to −40 ° C. and 15 to 25 Pa for 48 hours to obtain a cellulose airgel.

<実施例5−2>
(1)加工セルロースエアロゲルの調製
調製例5−1で得たセルロースエアロゲルの6面の表面に、カミソリ(貝印カミソリ株式会社製、長柄ゴールドアルファ)を用いて前述のクロスカット加工を施した。切込深さは0.5〜1mmとし、切込の数は、1面あたり100本(切込1が50本、切込2が50本)とした。切込1および切込2の深さ方向と、当該切込が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。
<Example 5-2>
(1) Preparation of processed cellulose aerogel The above-described cross-cut processing was performed on the surface of 6 surfaces of the cellulose aerogel obtained in Preparation Example 5-1, using a razor (manufactured by Kaiken Razor Co., Ltd., long pattern gold alpha). The depth of cut was 0.5 to 1 mm, and the number of cuts was 100 per side (50 cuts 1 and 50 cuts 2). The minimum angle formed by the depth direction of the cuts 1 and 2 and the surface provided with the cuts was about 90 °.

当該セルロースエアロゲルの6面に、裁縫用針(直径0.71mm)を用いて前述の貫通穿孔加工を施し、さらに、裁縫用針(直径0.53mm)を用いて前述の非貫通穿孔加工を施した。非貫通孔の数は1面あたり20個とし、深さは1〜5mmとした。非貫通孔の深さ方向と、当該孔が設けられた面とのなす最小角度は約90°であった。   On the six surfaces of the cellulose airgel, the above-mentioned through-hole drilling process is performed using a sewing needle (diameter 0.71 mm), and further, the above-mentioned non-through-hole drilling process is performed using a sewing needle (diameter 0.53 mm). did. The number of non-through holes was 20 per surface, and the depth was 1 to 5 mm. The minimum angle formed by the depth direction of the non-through hole and the surface provided with the hole was about 90 °.

続いて、図3(c)に示すように、当該セルロースエアロゲルの側面の対向する2面にメス(アズワン株式会社製、ディスポメスNo.10)を用いて深さ8mm、長さ14mmの深切込を1本ずつ、当該面に垂直に設けた。深切込の主面と、当該主面に平行なセルロースエアロゲル面との最短距離は、0.3mmであった。   Subsequently, as shown in FIG. 3 (c), a depth notch of 8 mm in depth and 14 mm in length is formed using a scalpel (Disposmes No. 10 manufactured by ASONE Corporation) on the two opposing surfaces of the cellulose airgel. One by one was provided perpendicular to the surface. The shortest distance between the deep-cut main surface and the cellulose airgel surface parallel to the main surface was 0.3 mm.

(2)復元
前記(1)で得た加工セルロースエアロゲルを25℃の水に5分間全浸漬して復元セルロースハイドロゲルを得た。当該復元セルロースハイドロゲルについて、復元率、外観、食感を評価した。復元率は前述のとおり、復元セルロースハイドロゲルの質量/セルロースエアロゲルの質量から求めた。質量は化学天秤(カルツァイス社製)を用いて測定した。
(2) Restoration The processed cellulose aerogel obtained in (1) above was fully immersed in water at 25 ° C. for 5 minutes to obtain a restored cellulose hydrogel. The restoration cellulose hydrogel was evaluated for restoration rate, appearance, and texture. As described above, the restoration rate was obtained from the mass of the restored cellulose hydrogel / the mass of the cellulose airgel. The mass was measured using a chemical balance (Cal Zeiss).

外観は、ゲルを目視で観察し、以下の基準
a:全体的に透明
b:aほど透明でないが白濁あり
c:全体的に白残りはないが白濁色
d:局部的に白残りあり
e:全体的に白残りあり
にて評価した。
Appearance of the gel was observed visually, and the following criteria: a: totally transparent b: not as transparent as a but white turbid c: no white residue but white turbid d: locally white residue e: Evaluation was made with white remaining as a whole.

食感は、次の手順で評価した。
1)食用セルロースハイドロゲルの開発に従事しているパネラーに、本例の原料としたセルロースハイドロゲルを試食させ、みずみずしさ、歯ごたえ、弾力(こりこり感)を理解させた。
2)次いで、本例で得たセルロースハイドロゲルを試食させ、みずみずしさ、歯ごたえ、弾力(こりこり感)を、元のセルロースハイドロゲルと比べて、同等か、低下しているかを評価させた。
3)上記評価を5人のパネラーに対して行ない、各食感についての平均値を得た。すなわち、例えば弾力について5人中、3人以上が低下したと判断した場合、「弾力は低下した」と判断した。
4)平均値を次の基準
A:みずみずしさ、歯ごたえ、こりこり感とも、元のセルロースハイドロゲルと同等であった
B:上記3つの食感のうち、1つが低下した
C:上記3つの食感のうち、2つが低下した
D:上記3つの食感のうち、3つが低下した
にて評価した。
The texture was evaluated by the following procedure.
1) A panelist engaged in the development of an edible cellulose hydrogel was given a sample of the cellulose hydrogel used as a raw material in this example, and the freshness, crunchiness, and elasticity (feeling of lump) were understood.
2) Next, the cellulose hydrogel obtained in this example was sampled, and it was evaluated whether the freshness, crunchiness, and elasticity (feeling of lump) were equal to or lower than the original cellulose hydrogel.
3) The above evaluation was performed on five panelists to obtain an average value for each texture. That is, for example, when it is determined that 3 or more out of 5 people have decreased in elasticity, it is determined that “elasticity has decreased”.
4) Based on the following average values: A: Freshness, crunchiness, and lumpiness were the same as the original cellulose hydrogel. B: One of the above three textures decreased. C: The above three textures. Among them, two were decreased. D: Of the above three textures, three were evaluated.

<実施例5−3>
水溶液S1の代わりに濃度が0.025質量%の水溶液S2を用いた以外は、実施例5−2と同様にして、復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-3>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the aqueous solution S2 having a concentration of 0.025% by mass was used instead of the aqueous solution S1.

<実施例5−4>
水溶液S1の代わりに濃度が0.0025質量%の水溶液S3を用いた以外は、実施例5−2と同様にして、復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-4>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the aqueous solution S3 having a concentration of 0.0025% by mass was used instead of the aqueous solution S1.

<実施例5−5>
マルトースを含む水容液として、マルトース(ソントン食品工業株式会社製、麦芽糖水あめ)15mL、ゼラチン(森永製菓株式会社製、クックゼラチン)5gを水30mLに溶解し、原液を得た。当該原液を水で10倍希釈して、水溶液G1を調製した。水溶液G1中のマルトースの濃度は2.3質量%であった。当該水溶液G1を、水溶液S1の代わりに用いた以外は、実施例5−2と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-5>
As an aqueous solution containing maltose, 15 mL of maltose (Morning Sugar Mame, manufactured by Sonton Foods Industries Co., Ltd.) and 5 g of gelatin (Morinaga Seika Co., Ltd., Cook Gelatin) were dissolved in 30 mL of water to obtain a stock solution. The stock solution was diluted 10 times with water to prepare an aqueous solution G1. The maltose concentration in the aqueous solution G1 was 2.3% by mass. A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the aqueous solution G1 was used instead of the aqueous solution S1.

<実施例5−6>
前記原液を水で1000倍希釈して得た水溶液G2を用いた以外は、実施例5−5と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-6>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-5 except that the aqueous solution G2 obtained by diluting the stock solution 1000 times with water was used.

<実施例5−7>
マルトースを含む水溶液にセルロースハイドロゲルを浸漬しなかったこと以外は、実施例5−2と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-7>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the cellulose hydrogel was not immersed in an aqueous solution containing maltose.

<実施例5−8>
ゼラチン(森永製菓株式会社製、クックゼラチン)を水に溶解し、0.2質量%の水溶液を得た。当該水溶液を、水溶液S1の代わりに用いた以外は、実施例5−2と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-8>
Gelatin (Morinaga Seika Co., Ltd., Cook gelatin) was dissolved in water to obtain a 0.2% by mass aqueous solution. A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the aqueous solution was used instead of the aqueous solution S1.

<実施例5−9>
0.002質量%のゼラチン水溶液を用いた以外は、実施例5−8と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-9>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-8, except that a 0.002% by mass gelatin aqueous solution was used.

<実施例5−10>
寒天(伊勢食品工業株式会社製、パパ寒天)を水に溶解し、0.066質量%の水溶液を得た。当該水溶液を、水溶液S1の代わりに用いた以外は、実施例5−2と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-10>
Agar (Ise Foods Co., Ltd., Daddy Agar) was dissolved in water to obtain a 0.066 mass% aqueous solution. A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-2 except that the aqueous solution was used instead of the aqueous solution S1.

<実施例5−11>
0.00066質量%の寒天水溶液を用いた以外は、実施例5−10と同様にして復元セルロースハイドロゲルを調製し、評価した。
<Example 5-11>
A regenerated cellulose hydrogel was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-10 except that a 0.00066 mass% agar aqueous solution was used.

これらの結果を表3に示す。   These results are shown in Table 3.

表3より、二糖類を含む水溶液を用いた本発明のセルロースエアロゲルは、復元率に優れ、外観および食感により優れた復元セルロースハイドロゲルを与えることが明らかである。   From Table 3, it is clear that the cellulose airgel of the present invention using an aqueous solution containing a disaccharide is excellent in the restoration rate and gives a restored cellulose hydrogel excellent in appearance and texture.

10 第1エアロゲル層
20 第2エアロゲル層
30 切込1
s1 切込1に平行な辺1
32 切込2
s2 切込2に平行な辺2
40 貫通孔
42 非貫通孔
44 深切込
s3 辺
10 1st airgel layer 20 2nd airgel layer 30 Notch 1
s1 Side 1 parallel to notch 1
32 depth of cut 2
s2 Side 2 parallel to notch 2
40 through hole 42 non-through hole 44 deep cut s3 side

Claims (10)

(A)セルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、
前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ最外層の一つが前記第2エアロゲル層である、セルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B)前記最外層を構成する第2エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
(A) A cellulose airgel having a substantially cubic or rectangular parallelepiped shape, comprising a first airgel layer having a low cellulose fiber density and a second airgel layer having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer,
A step of preparing a cellulose airgel, wherein each layer is laminated so that a main surface of the layer is substantially parallel to a bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped, and one of the outermost layers is the second airgel layer; and (B) Depth x defined by the following formula on the surface of the second airgel layer constituting the outermost layer:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
(A1)セルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い第2エアロゲル層を備える、略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されているセルロースエアロゲルを加工して、
前記第2エアロゲル層からなる1層セルロースエアロゲル、または前記第2エアロゲル層が最外層である2層以上のセルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B1)1層セルロースエアロゲル表面、または2層以上のセルロースエアロゲルの前記最外層を構成する第2エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
(A1) A cellulose airgel having a substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped shape, comprising a first airgel layer having a low cellulose fiber density and a second airgel layer having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer, wherein the main surface of the layer is Processing the cellulose airgel in which each layer is laminated so as to be substantially parallel to the bottom surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped,
A step of preparing a one-layer cellulose airgel composed of the second airgel layer, or two or more cellulose airgels in which the second airgel layer is an outermost layer; and (B1) a one-layer cellulose airgel surface or two or more layers of cellulose. Depth x defined by the following formula on the surface of the second airgel layer constituting the outermost layer of the airgel:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
前記工程(A)または(A1)が、
(a1)セルロース産生菌を培養することによってセルロースハイドロゲルを製造する工程、および
(a2)当該セルロースハイドロゲルを乾燥してセルロースエアロゲルを得る工程を含む、請求項1または2に記載の製造方法。
The step (A) or (A1)
(A1) The manufacturing method of Claim 1 or 2 including the process of manufacturing a cellulose hydrogel by culture | cultivating a cellulose producing microbe, and (a2) drying the said cellulose hydrogel and obtaining the cellulose airgel.
前記工程(A)または(A1)が、
(a3)セルロース産生菌を、液相に存在する液相培地部分と空気相に存在する空気相培地部分とを備える培地にて培養して、液相培地部分由来の繊維密度の低い第1ハイドロゲル層および空気相培地由来の繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を形成して、2層セルロースハイドロゲルを得る工程、ならびに
(a4)当該2層セルロースハイドロゲルを乾燥して、第1ハイドロゲル層由来の前記第1エアロゲル層と、第2ハイドロゲル層由来の前記第2エアロゲル層とを有する、セルロースエアロゲルを得る工程を含む、請求項1または2に記載の製造方法。
The step (A) or (A1)
(A3) Cellulose-producing bacteria are cultured in a medium comprising a liquid phase medium part present in the liquid phase and an air phase medium part present in the air phase, and the first hydro having a low fiber density derived from the liquid phase medium part Forming a gel layer and a second hydrogel layer having a high fiber density derived from an air phase medium to obtain a two-layer cellulose hydrogel; and (a4) drying the two-layer cellulose hydrogel to obtain a first hydrogel The manufacturing method of Claim 1 or 2 including the process of obtaining the cellulose airgel which has the said 1st airgel layer derived from a layer, and the said 2nd airgel layer derived from a 2nd hydrogel layer.
前記工程(A)または(A1)が、
(a5)セルロース産生菌を23〜40℃で培養して繊維密度の低い第1ハイドロゲル層を形成する高温培養、およびセルロース産生菌を10℃以上23℃未満で培養して繊維密度の高い第2ハイドロゲル層を形成する低温培養を、交互に繰り返して前記第1ハイドロゲル層および第2ハイドロゲル層が交互に3層以上積層された多層セルロースハイドロゲルを得る工程、ならびに
(a6)当該多層セルロースハイドロゲルを乾燥して、第1ハイドロゲル層由来の前記第1エアロゲル層と、第2ハイドロゲル層由来の前記第2エアロゲル層とが交互に3層以上積層された多層セルロースエアロゲルを得る工程を含む、請求項1または2に記載の製造方法。
The step (A) or (A1)
(A5) High temperature culture in which cellulose-producing bacteria are cultured at 23 to 40 ° C. to form a first hydrogel layer having low fiber density, and cellulose-producing bacteria are cultured at 10 to 23 ° C. A step of obtaining a multilayer cellulose hydrogel in which three or more layers of the first hydrogel layer and the second hydrogel layer are alternately laminated by repeating low temperature culture to form two hydrogel layers, and (a6) the multilayer A step of drying a cellulose hydrogel to obtain a multilayer cellulose airgel in which three or more layers of the first airgel layer derived from the first hydrogel layer and the second airgel layer derived from the second hydrogel layer are alternately laminated. The manufacturing method of Claim 1 or 2 containing this.
(A2)空気相に存在する空気相培地部分を備える培地にてセルロース産生菌を培養して得たセルロースハイドロゲルから製造され、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する略立方体または略直方体の1層セルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B2)前記表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
(A2) A substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped having a surface which is produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing cellulose-producing bacteria in a medium having an air phase medium portion present in the air phase and which has been exposed to air during the culture. (B2) depth x defined by the following formula on the surface:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
(A3)セルロース産生菌を、空気相に存在する空気相培地部分と液相に存在する液相培地部分とを備える培地にて培養して得たセルロースハイドロゲルから製造される略立方体または略直方体のセルロースエアロゲルであって、
空気相培地部分由来のセルロース繊維密度の低い第1エアロゲル層、および当該第1エアロゲル層よりもセルロース繊維密度の高い、液相培地部分由来の第2エアロゲル層を備え、前記層の主面が前記略立方体または略直方体の底面に略平行になるように各層が積層されており、かつ
最外層の一つが、前記培養時に空気に晒されていた表面を有する前記第1エアロゲル層であるセルロースエアロゲルを準備する工程、ならびに
(B3)前記最外層を構成する第1エアロゲル層表面に、下記式で定義される深さx:
0.02L≦x≦0.1L(ただしLは前記略立方体または略直方体の切込が設けられる面の長辺と短辺の平均の長さ)
の切込1を長辺と短辺のいずれかに平行に複数設ける、または
深さxの切込1を長辺と短辺のいずれか一方の辺に平行に複数設け、さらに他方の辺に平行に深さxの切込2を複数設ける工程、
を含む、加工セルロースエアロゲルの製造方法。
(A3) A substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped produced from a cellulose hydrogel obtained by culturing a cellulose-producing bacterium in a medium comprising an air-phase medium part present in the air phase and a liquid-phase medium part present in the liquid phase A cellulose airgel of
A first airgel layer having a low cellulose fiber density derived from an air phase medium part, and a second airgel layer derived from a liquid phase medium part having a cellulose fiber density higher than that of the first airgel layer, the main surface of the layer being the Each layer is laminated so as to be substantially parallel to the bottom surface of a substantially cube or a substantially rectangular parallelepiped, and one of the outermost layers is a cellulose airgel that is the first airgel layer having a surface exposed to air during the culture. A step of preparing, and (B3) depth x defined by the following formula on the surface of the first airgel layer constituting the outermost layer:
0.02L ≦ x ≦ 0.1L (where L is the average length of the long side and the short side of the surface on which the substantially cubic or rectangular parallelepiped cut is provided)
A plurality of cuts 1 are provided in parallel with either the long side or the short side, or a plurality of cuts 1 with a depth x are provided in parallel with either the long side or the short side, and further on the other side. Providing a plurality of incisions 2 having a depth x in parallel;
A process for producing a processed cellulose aerogel.
前記工程(B)〜(B3)における切込1の長さが、0.7L1〜L1(ただしL1は切込1に平行な辺1の長さ)であり、
切込2の長さが、0.7L2〜L2(ただしL2は切込2に平行な辺2の長さ)である、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
The length of the cut 1 in the steps (B) to (B3) is 0.7L1 to L1 (where L1 is the length of the side 1 parallel to the cut 1),
The manufacturing method in any one of Claims 1-7 whose length of the notch 2 is 0.7L2-L2 (however, L2 is the length of the side 2 parallel to the notch 2).
前記工程(B)〜(B3)における隣接する切込1同士の間隔が、L1/5〜L1/100(ただしL1は切込1に平行な辺1の長さ)であり、
隣接する切込2同士の間隔が、L2/5〜L2/100(ただしL2は切込2に平行な辺2の長さ)である、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
The interval between adjacent cuts 1 in the steps (B) to (B3) is L1 / 5 to L1 / 100 (where L1 is the length of the side 1 parallel to the cut 1),
The manufacturing method in any one of Claims 1-8 whose space | interval of adjacent notches 2 is L2 / 5-L2 / 100 (however, L2 is the length of the side 2 parallel to the notches 2).
前記工程(B)〜(B3)が、
(b1)前記切込1、または前記切込1と切込2とを、前記略立方体または略直方体における他の5面に設ける工程、
(b2)前記略立方体または略直方体の各面に、当該面の中心から対向する面の中心へ貫通する穿刺孔を設ける工程、
(b3)前記略立方体または略直方体の各面に、対向する面へ向けて非貫通の穿刺孔を複数設ける工程、および
(b4)前記略立方体または略直方体の対向する2面に、0.5M〜0.7M(ただしMは、前記対向する面間の距離)の深さの深切込を、双方の深切込がセルロースエアロゲル中で結合しないように1つずつ設ける工程、
をさらに含む、請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
The steps (B) to (B3)
(B1) The step of providing the cut 1 or the cut 1 and the cut 2 on the other five surfaces of the substantially cube or the substantially rectangular parallelepiped,
(B2) providing a puncture hole penetrating from the center of the surface to the center of the opposite surface on each surface of the substantially cubic or substantially rectangular parallelepiped;
(B3) a step of providing a plurality of non-penetrating puncture holes on each surface of the substantially cube or cuboid toward the opposite surface; and (b4) 0.5 M on two opposite surfaces of the substantially cube or cuboid. A step of providing one deep cut at a depth of ˜0.7M (where M is the distance between the opposing surfaces) one by one so that both deep cuts do not bond in the cellulose airgel;
The manufacturing method in any one of Claims 1-9 which further contains.
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