JPH04348144A - 低重合度微小セルロース懸濁液とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低重合度微小セルロース
懸濁液とその製造方法に関する。さらに詳しくは食品の
賦型・粘度調節剤、化粧品基材・保水材、押出成形用増
粘剤、セルロース誘導体原料、酸加水分解原料、糖化原
料などに用いられる微小セルロース懸濁液及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来セルロース繊維を粉砕して表面積の
大きい微小寸法のセルロースを製造する方法は幾つか知
られている。

【０００３】たとえば、ボールミルやジェットミルを用
いる機械粉砕法、酸加水分解による化学的処理法、水中
叩解法、爆砕法などである。

【０００４】しかしながら、分子量５００　以下のもの
では水保持力が２００　以下のものしか得られていない
。

【０００５】又、分子量５００　以上のもので水保持力
１０００％以上のものも得られているが、粉砕を１０数
回にもわたって繰り返し行わなければならず、粉砕工程
における大量のエネルギー消費で、工程上高コストであ
る他、セルロースの変質のおそれもあった。

【０００６】これはセルロースには高結晶部分を多く含
有しているため、粉砕の効果があがらないためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、分子量５０
０　以下で水保持率の高いセルロース粒子及び粉砕によ
って容易に製造できる方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は平均重合度が２
０〜５００　であり、かつ水保持力が６００　％以上、
かつ平均粒子径が１〜３０μである低重合度微小セルロ
ース粒子を懸濁させたセルロース懸濁液、及び平均重合
度が２０〜５００　であるアルカリセルロースのアルカ
リ水溶液懸濁液を調整し、これを高圧ホモジナイザーに
通して微粉砕し、大量の水を用いて再生し、中和、洗浄
して、次いで得られた再生セルロースを水に懸濁したこ
とを特徴とする低重合度微小セルロース懸濁液の製造方
法である。

【０００９】又、平均重合度が２０〜５００　であるア
ルカリセルロースをアルカリ水溶液に懸濁し、高圧ホモ
ジナイザーで微粉砕した後、大量の水を用いて再生し、
中和、洗浄し、次いで得られた再生セルロースの水性懸
濁液を調整し、これをさらに高圧ホモジナイザーに通し
て微粉砕したことを特徴とする低重合度微小セルロース
懸濁液の製造方法である。

【００１０】又、平均重合度が２０〜５００　のアルカ
リセルロースを大量の水を用いて再生し、中和、洗浄し
、得られた再生セルロースを塩化亜鉛水溶液に溶解した
後、大量の水を用いて再生し、洗浄し、次いでこれの水
性懸濁液を調整し、これを高圧ホモジナイザーに通して
微粉砕したことを特徴とする低重合度微小セルロース懸
濁液の製造方法である。

【００１１】以下詳細に説明する。

【００１２】まず本発明は出発原料として粘度平均重合
度（以下平均重合度という）（ＪＩＳ―Ｌ１０１５　法
）が２０〜５００　のアルカリセルロースを調整する。

【００１３】このアルカリセルロースとしては木材パル
プ、綿、麻等の天然セルロースをアルカリ加水分解して
、重合度を任意の値に調整したものを用いることができ
る。

【００１４】アルカリセルロースは、セルロース原料を
ＮａＯＨ水溶液に浸漬後、圧縮して得られ、たとえば木
材パルプ３０％、ＮａＯＨ　１５　％、水５５％の混合
物を６０〜８０℃で２〜６日間老成して得られる。この
ようにして得られたアルカリセルロースの平均重合度は
２０〜５００である。

【００１５】平均重合度が２０未満のものはアルカリ水
溶液に溶け易く、良好な懸濁液とならず５００　超のも
のは懸濁液の調整が困難であるため、平均重合度２０〜
５００　と限定した。

【００１６】第１の発明ではまずこのアルカリセルロー
スをアルカリ水溶液にセルロース濃度１〜１０％で懸濁
させて懸濁液とする。

【００１７】アルカリ水溶液はアルカリ金属水酸化物の
５〜２５重量％が適当で、アルカリ金属水酸化物として
は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化セシウムなどが挙げられる。

【００１８】アルカリ金属水酸化物の濃度５〜２５重量
％は、セルロースを膨潤させるために、薄すぎても濃す
ぎても膨潤の程度は小さく、この範囲で膨潤度は最大と
なる。

【００１９】次にこのアルカリセルロース懸濁液を高圧
ホモジナイザーに２〜３回通すことによってセルロース
を微粉砕した後再生する。

【００２０】再生には、たとえば３倍量以上の水中へ投
入する。中和はたとえば塩酸又は硫酸を用いる。

【００２１】洗浄は、中和したものをフィルタープレス
、遠心脱水機等で固形分を分離、中和で生じる中性塩を
水洗浄する。

【００２２】このようにして得られた再生セルロースは
水に１〜１０％の濃度で懸濁させることによって低重合
度微小セルロース粒子の懸濁液として得ることができる
。

【００２３】第２の発明では第１の発明で得られたセル
ロース濃度１〜１０％の懸濁液を単に高圧ホモジナイザ
ーに２〜３回通す方法である。

【００２４】これによりセルロース粒子がより安定に懸
濁したクリーム状の懸濁液として得ることができる。

【００２５】第３の発明では前記アルカリセルロースを
中和、洗浄して再生セルロースとし、この再生セルロー
スを塩化亜鉛溶液に溶解した後、大量の水に入れて再度
再生し、洗浄した再生セルロースを使用する。

【００２６】塩化亜鉛水溶液中の塩化亜鉛の濃度は６０
〜７０重量％が適当である。セルロースを溶解するのに
６０％以上の濃度が必要で、濃すぎると溶液表面に塩化
亜鉛が析出、また溶液の粘度が高くなり作業性が悪くな
る。

【００２７】この再生セルロースをセルロース濃度１〜
１０％の水懸濁液として調整し、高圧ホモジナイザーに
２〜３回通過させる。これにより低重合度微小セルロー
ス粒子の懸濁液が得られる。

【００２８】この方法ではアルカリセルロースより得ら
れた再生セルロースを一旦完全に塩化亜鉛溶液に溶解さ
せてから再度再生した再生セルロースを使用するので、
得られた微小セルロースの懸濁液はきわめて安定なもの
として得ることができる。

【００２９】本発明で言う高圧ホモジナイザーとは従来
各種の文献から周知のものであり、原理的には例えばＣ
ｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｍａｙ　
１３，　１９７４中の第８６〜９２頁にも記載されてい
る。

【００３０】たとえば、ナノマイザー（コスモ計装（株
）製）、やマイクロフルイダイザー（マイクロフルイデ
ィックス社製）の商品名で市販されており、図１に示す
ごとく原料を数百・ｋｇ／ｃｍ２以上の超高圧でいった
ん２手に分かれた細管に通し、次いで２手に分かれた原
料を合流、衝突させるライン式乳化装置の１種である。

【００３１】原料の微粉砕、懸濁液の実質的な均質化は
、粉砕圧力と高圧ホモジナイザーに通す回数に依存し、
原料によって上限が異なる。上記２機種は１０００ｋｇ
／ｃｍ２以上の高圧処理ができる。

【００３２】本発明においては、懸濁液を高圧ホモジナ
イザーに通すことで、懸濁液に２００〜１６００ｋｇ／
ｃｍ２の圧力差が加わり、懸濁物であるセルロースが剪
断、切断される。

【００３３】高圧ホモジナイザーに通す懸濁液中の再生
セルロース濃度は、低すぎると微粉砕しずらく、高すぎ
ても装置に入りずらく、１〜１０重量％、好ましくは３
〜５％である。

【００３４】上記第１〜３の発明において高圧ホモジナ
イザーに通す回数は２〜３回が適当である。１回では微
粉砕化が不充分であり、４回以上では効果があまりかわ
らない。

【００３５】このようにして得られたセルロース懸濁液
は、平均重合度が２０〜５００　であり、水保持力が６
００　％以上、かつ粒子径はサブミクロン〜２００μｍ
、平均粒径１〜３０μｍのものである。

【００３６】以下実施例に基づき説明する。

【００３７】

【実施例１】重合度８０のアルカリセルロース２５０ｇ
を１５重量％のカセイソーダ水溶液３ｌに懸濁し、高圧
ホモジナイザー（コスモ計装（株）製、ナノマイザーＬ
Ａ―２０）に仕込み、８６０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２回
通した。

【００３８】得られた半透明の粘稠物を３倍量の水中へ
入れ、１０％塩酸で中和後、遠心脱水機で固形分を分離
し、水で洗浄して再生セルロースを得た。この再生セル
ロースを水に懸濁させてセルロース濃度５％の懸濁液を
得た。

【００３９】

【実施例２】重合度８０のアルカリセルロース２５０ｇ
を１５重量％のカセイソーダ水溶液３ｌに懸濁し、高圧
ホモジナイザー（コスモ計装（株）製、ナノマイザーＬ
Ａ―２０）に仕込み、８６０　ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２
回通した。

【００４０】得られた半透明の粘稠物を３倍量の水中へ
入れ、１０％塩酸で中和後、遠心脱水機で再生セルロー
スを分離し、水で洗浄した。

【００４１】得られた再生セルロースを５重量％の水懸
濁液に調整し、再び高圧ホモジナイザーに仕込み、８６
０　ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２回通してクリーム状の懸濁
液を得た。 懸濁液の物性は実施例３、４と併せて示す。

【００４２】

【実施例３】重合度１２０　のアルカリセルロースを実
施例２と同様にしてクリーム状の懸濁液を得た。

【００４３】

【実施例４】重合度１００　のアルカリセルロースから
再生して得た再生セルロース５０ｇが６重量％、塩化亜
鉛が６０重量％になるように塩化亜鉛と水を加え、６５
℃に加温してセルロースの塩化亜鉛溶液を得た。これを
５倍量の水中へ入れて再生し、遠心脱水機で再生セルロ
ースを分離し、水で洗浄した。

【００４４】得られた再生セルロースを５重量％の水懸
濁液に調整し、再び高圧ホモジナイザーに仕込み、９０
０　ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２回通してクリーム状の懸濁
液を得た。

【００４５】

【表１】

【００４６】実施例中の物性の測定は次の方法によって
行った。 ■　　粘度：Ｂ型粘度計を用い、２５℃、ローター回転
数６０　ｒｐｍで測定した。 ■　　水保持力：セルロース懸濁液を１μｍナイロンメ
ッシュに包み、３６００　ｒｐｍ、１０分遠心後の試料
重量をＷ１　、この遠心後の試料を１０５　℃、４時間
乾燥した重量をＷ２　とし、以下の式１から算出した。

【００４７】

【式１】

【００４８】■　　平均粒子径：ＳＹＭＰＡＴＥＣ　Ｈ
ＥＬＯＳ粒度分析装置を用いた。

【００４９】

【発明の効果】本発明の製造方法によって、簡易に低重
合度微小セルロース懸濁液を製造でき、このものは比較
的低濃度でも増粘作用を有し、粒子が滑らかであり、水
保持力が大きく、食品、塗料、押出成形などの添加物と
して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ライン式乳化装置の１種を示す説明図。

【符号の説明】

１　　試料 ２　　ポンプ ３　　圧力計 ４　　相互作用の部屋 ５　　製品出口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平均重合度が２０〜５００　であり、
   かつ水保持力が６００　％以上、かつ平均粒子径が１〜
   ３０μである低重合度微小セルロース粒子を懸濁させた
   セルロース懸濁液。
2. 【請求項２】　　平均重合度が２０〜５００　であるア
   ルカリセルロースのアルカリ水溶液懸濁液を調整し、こ
   れを高圧ホモジナイザーに通して微粉砕し、大量の水を
   用いて再生し、中和、洗浄して、次いで得られた再生セ
   ルロースを水に懸濁したことを特徴とする低重合度微小
   セルロース懸濁液の製造方法。
3. 【請求項３】　　平均重合度が２０〜５００　であるア
   ルカリセルロースをアルカリ水溶液に懸濁し、高圧ホモ
   ジナイザーで微粉砕した後、大量の水を用いて再生し、
   中和、洗浄し、次いで得られた再生セルロースの水性懸
   濁液を調整し、これをさらに高圧ホモジナイザーに通し
   て微粉砕したことを特徴とする低重合度微小セルロース
   懸濁液の製造方法。
4. 【請求項４】　　平均重合度が２０〜５００　のアルカ
   リセルロースを大量の水を用いて再生し、中和、洗浄し
   、得られた再生セルロースを塩化亜鉛水溶液に溶解した
   後、大量の水を用いて再生し、洗浄し、次いでこれの水
   性懸濁液を調整し、これを高圧ホモジナイザーに通して
   微粉砕したことを特徴とする低重合度微小セルロース懸
   濁液の製造方法。
5. 【請求項５】　　懸濁液を高圧ホモジナイザーに通すこ
   とで、懸濁液に２００　〜１６００ｋｇ／ｃｍ２の圧力
   差が加わり、懸濁物であるセルロースが剪断、切断され
   ることを特徴とする請求項２、３又は４記載の方法。
6. 【請求項６】　　微小セルロースの懸濁液のセルロース
   濃度が１〜１０重量％の範囲であることを特徴とする請
   求項２、３又は４記載の方法。