JPH089680B2 - 高固形分、低粘度の多糖組成物 - Google Patents

高固形分、低粘度の多糖組成物

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JPH089680B2
JPH089680B2 JP3161867A JP16186791A JPH089680B2 JP H089680 B2 JPH089680 B2 JP H089680B2 JP 3161867 A JP3161867 A JP 3161867A JP 16186791 A JP16186791 A JP 16186791A JP H089680 B2 JPH089680 B2 JP H089680B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は水溶性ポリマーに関する。特に、
本発明は流体添加剤として有用な酸化分解多糖類に関す
る。
【0002】例えばセルロースエーテル、グアールガム
等のような多糖類は、食品、コスメチックス、医薬品、
石油掘削、塗料、建設、グラフィックアート等の広範囲
な用途に周知である。これらの天然に発生するポリマー
は高分子量を有するので、ポリマーを分解するために酸
化処理を用いることがしばしば望ましい。多糖の分解処
理と低粘度ポリマーはカナダ特許第839,258号、
英国特許明細書第1,139,637号、並びに米国特
許第4,316,982号、第4,838,944号、
第4,874,854号及び第4,894,448号に
述べられている。
【0003】技術上公知である先行技術にもかかわら
ず、新しく、有用な水性多糖組成物が依然として必要と
されており、本発明がこのような新規な組成物をこれら
の組成物を製造するための新規な方法と共に提供する必
要性が残されていた。
【0004】水性多糖組成物は、5重量%より大きい固
形分と9500mPa.s未満の25℃における粘度を
有し、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロ
キシプロピルセルロース(HPC)、水溶性エチルヒド
ロキシエチルセルロース(EHEC)、カルボキシメチ
ルヒドロキシエチルセルロース(CMHEC)、ヒドロ
キシプロピルヒドロキシエチルセルロース(HPHE
C)、メチルセルロース(MC)、メチルヒドロキシプ
ロピルセルロース(MHPC)、メチルヒドロキシエチ
ルセルロース(MHEC)、カルボキシメチルメチルセ
ルロース(CMMC)、グアール、カルボキシメチルグ
アール(CM guar)、ヒドロキシエチルグアール
(HE guar)、メチルヒドロキシプロピルグアー
ル(MHPguar)、ヒドロキシプロピルグアール
(HP guar)、カルボキシメチルヒドロキシプロ
ピルグアール(CMHP guar)、カチオン性グア
ール、疎水性改質ヒドロキシエチルセルロース(HMH
EC)、疎水性改質ヒドロキシプロピルセルロース(H
MHPC)、疎水性改質エチルヒドロキシエチルセルロ
ース(HMEHEC)、疎水性改質カルボキシメチルヒ
ドロキシエチルセルロース(HMCMHEC)、疎水性
改質ヒドロキシプロピルヒドロキシエチルセルロース
(HMHPHEC)、疎水性改質メチルセルロース(H
MMC)、疎水性改質メチルヒドロキシプロピルルセル
ロース(HMMHPC)、疎水性改質メチルヒドロキシ
エチルセルロース(HMMHEC)、疎水性改質カルボ
キシメチルメチルセルロース(HMCMMC)、疎水性
改質グアール(HM guar)、疎水性改質カルボキ
シメチルグアール(HMCM guar)、疎水性改質
ヒドロキシエチルグアール(HMHE guar)、疎
水性改質ヒドロキシプロピルグアール(HMHP gu
ar)、疎水性改質カルボキシメチルヒドロキシプロピ
ルグアール(HMCMHP guar)、疎水性改質カ
チオン性グアール(HM cationic gua
r)、澱粉、キサンタンガム、カチオン性ヒドロキシエ
チルセルロース、カチオン性MHPC、カチオン性HP
C及びカチオン性HMHECから成る群から選択された
少なくとも1種の多糖を含むことを特徴とする。
【0005】本発明は、5%を越える固形分と9500
mPa.s未満の25℃におけるブルックフィールド粘
度(Brookfield viscosity)を有
する、高固形分、低粘度の水性多糖製品の簡単で、効果
的な製造方法であって、次の工程: (1)5〜50%固形分の水性多糖組成物と、多糖を解
重合しうる酸化剤との混合物を形成する工程;及び (2)多糖と酸化剤を徐々に増加して又は連続的に反応
させて、製品を製造する工程を含む方法を提供する。
【0006】高固形物、低粘度の水性多糖組成物の好ま
しい製造方法は次の工程: (1)固形分5〜15%の多糖水溶液を酸化剤と反応さ
せる工程; (2)追加の酸化剤と多糖とを加え、固形分10〜20
重量%において酸化剤と反応させる工程; (3)追加の酸化剤と多糖とを加え、固形分15〜25
重量%において酸化剤と反応させる工程; (4)追加の酸化剤と多糖とを加え、固形分20〜30
重量%において酸化剤と反応させる工程; (5)反応を停止させ、30重量%を越える固形分と2
5℃において9500mPa.s未満の粘度とを有する
水性多糖組成物を回収する工程を含む。
【0007】好ましい水性多糖はカルボキシメチルセル
ロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HE
C)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、水溶
性エチルヒドロキシエチルセルロース(EHEC)、カ
ルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース(CMHE
C)、ヒドロキシプロピルヒドロキシエチルセルロース
(HPHEC)、メチルセルロース(MC)、メチルヒ
ドロキシプロピルセルロース(MHPC)、メチルヒド
ロキシエチルセルロース(MHEC)、カルボキシメチ
ルメチルセルロース(CMMC)、グアール、カルボキ
シメチルグアール(CM guar)、ヒドロキシエチ
ルグアール(HE guar)、メチルヒドロキシプロ
ピルグアール(MHP guar)、ヒドロキシプロピ
ルグアール(HP guar)、カルボキシメチルヒド
ロキシプロピルグアール(CMHP guar)、カチ
オン性グアール、疎水性改質ヒドロキシエチルセルロー
ス(HMHEC)又は疎水性改質エチルヒドロキシエチ
ルセルロース(HMEHEC)である。好ましい酸化剤
は30〜50%過酸化水素である。
【0008】本発明の実施に有用なグアール及び改質多
糖類は技術上周知であり、固体、溶液及び懸濁液として
商業的に入手可能である。しかし、通常の酸化分解多糖
類では満たされないニーズ(need)が存在するた
め、このニーズを満たすことが本発明に残されていた。
【0009】過酸化水素が好ましい酸化剤であるが、改
質多糖を同じ固形分と粘度レベルに同様に分解できる、
等価の酸化剤を代わりに用いることもできる。金属触媒
なしに用いられる過酸化水素が提供する利点は、食品等
級及び医薬品等級物質が高粘度の食品等級及び医薬品等
級の多糖から製造されることである。30〜50%以外
の過酸化水素を用いて多糖を分解することも確かに可能
であるが、最終的に本発明の高固形分、低粘度組成物が
得られるように、水の添加を調節しなければならない。
解重合に必要な過酸化水素量は多糖によって変化するこ
とが判明した。粘度を減ずるために、例えばCMC、H
EC及びHPCのようなセルロース物質を有機希釈剤中
で6〜10%過酸化水素溶液と不均一に(hetero
geneously)反応させることは今までに公知で
あるが、水中の現場で新規で、有用な組成物が得られる
ことが今回判明した。本発明の方法は通常の実験室規模
又はプラント規模装置又は多糖製品の製造業者が熟知の
装置で実施可能である。この他の詳細は本発明の実施を
非限定的に説明する実施例に含まれる。
【0010】本発明による方法では、水中で改質多糖を
酸化剤と反応させると、溶解と粘度低下が同時に生ず
る。酸化剤を水中に加えた後に多糖を加える場合に、反
応が最も良く行われることが判明している。他の場合に
は、「ゲル ブロッキング(gel blockin
g)」として知られる現象が生じ、ポリマーの大きな凝
集塊の外側にゲル層が形成され、これは非常に緩慢にの
み溶解する。このために、プロセスの次の工程では、追
加の過酸化水素を完全に混入してから、追加の多糖を加
える。本発明の方法は粘度測定を利用して自動化して、
酸化剤添加とその後の多糖添加を制御することができ、
それによって漸増(incremental)方法又は
バッチ式方法よりむしろ連続方法が可能になると考えら
れる。ある場合には、一段階方法で充分であるように、
充分な酸化剤と多糖を最初に加えることもできる。高固
形分、低密度水性多糖組成物の一般化方法は次の工程: (1)固形分5〜15%の多糖水溶液を酸化剤と反応さ
せる工程; (2)追加の多糖を加え、固形分10〜20重量%にお
いて酸化剤と反応させる工程; (3)追加の多糖を加え、固形分15〜25重量%にお
いて酸化剤と反応させる工程; (4)反応を停止させ、20重量%を越える固形分と2
5℃において9500mPa.s未満の粘度とを有する
水性多糖組成物を回収する工程を含む。
【0011】この一般化方法の特に有用な用途は多糖と
してCMC、HPC又はグアールを含み、工程(1)に
おいて50%過酸化水素を用いる。この方法は連続的、
漸増的又はバッチ式のいずれでも可能である。
【0012】発明の要約に述べるよりもさらに詳しい、
好ましい方法は次のとおりである。30重量%より大き
い固形分と9500mPa.s未満の25℃における粘
度を有し、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒ
ドロキシエチルセルロース(HEC)、疎水性改質ヒド
ロキシエチルセルロース(HMHEC)、ヒドロキシプ
ロピルセルロース(HPC)、メチルヒドロキシプロピ
ルセルロース(MHPC)、疎水性改質水溶性エチルヒ
ドロキシエチルセルロース(HMEHEC)、ヒドロキ
シプロピルグアール(HP Guar)、カルボキシメ
チルヒドロキシエチルセルロース(CMHEC)及びカ
ルボキシメチルヒドロキシプロピルグアール(CMHP
Guar)から成る群から選択される少なくとも1種
の改質多糖を含む水性多糖組成物の製造方法は次の工
程: (1)多糖を1種以上の改質剤と反応させて、改質多糖
を得る工程; (2)水−溶剤混合物を用いて改質多糖を反応不純物か
ら分離する工程; (3)撹拌容器内で改質多糖を過酸化水素と固形分5〜
15重量%において反応させる工程; (4)追加の過酸化水素と改質多糖とを加え、固形分1
0〜20重量%において反応させる工程; (5)追加の過酸化水素と改質多糖とを加え、固形分1
5〜25重量%において反応させる工程; (6)追加の過酸化水素と改質多糖とを加え、25重量
%を越える固形分において反応させる工程;及び (7)反応を停止させ、水性多糖組成物を回収する工程
を含む。
【0013】この好ましい方法において、改質多糖が必
ずしも単一物質ではないこと、又は各工程において必ず
しも同一でないことに注意すべきである。従って、例え
ば工程(3)と(4)ではCMCを加え、工程(5)と
(6)ではHECを加えて、CMCとHECとの高固形
分、低粘度混合物を製造することができる。
【0014】過酸化水素は本発明の実施のために好まし
い酸化剤であるが、他の酸化剤も、好ましくない副生成
物を生ずることなく同様に多糖を解重合するかぎり、使
用可能である。商業的に入手可能な50%過酸化水素
は、水添加量をできるかぎり低く維持する必要がある場
合に、特に適する。
【0015】下記例は、食品、医薬品、塗料、印刷、
紙、建設、コスメチックス及び石油掘削に産業的に適用
可能である本発明の実施を説明する。
【0016】例1 カルボキシメチルセルロース(CMC)を水性イソプロ
パノール中で製造し、水性メタノールで精製した。これ
を次に乾燥し、顆粒化した。
【0017】第1工程 反応器を浄化し、乾燥し、水 545kgを加え、80
℃に加熱した。撹拌を130rpmに設定した。次に、
50%過酸化水素3.5kgを加え、次にCMC68k
gを約45分間に加えた。CMC添加の終了後に反応を
75分間進行させた。
【0018】第2、第3及び第4工程 各工程で、50%過酸化水素3.5kgを加え、次にC
MC68kgを加えた。CMC添加に30〜60分間を
かけ、この工程は2時間後に終了した。反応混合物を定
期的に、粘度及び残留過酸化水素を測定した。溶液粘度
が2000mPa.s未満に低下した時に追加のCMC
を加え、追加の過酸化水素は、100ppm未満である
ことが検出された時に加えた。
【0019】第5工程 第4工程の終了時に、メチルパラセプト(methyl
parasept)1.25kgを保存剤として加え
た。反応混合物を50℃に冷却し、40ミクロンフィル
ターを通して貯蔵ドラムに濾過した。ブルックフィール
ド粘度25℃において1050mPa.sと固形分3
1.1%を有する生成物が得られた。残留過酸化水素は
20ppm未満であった。3種の商業的に入手可能なア
ラビアゴム溶液との色の比較は匹敵する結果を示した、
すなわち黄色度指数はCMC製品281対アラビアゴム
350、347、280であった。
【0020】例2 例1の方法を繰り返したが、この場合には0.2〜1.
2範囲内の種々な置換レベルを有するCMCを出発物質
として用いた。全ての場合に、9400mPa.s未満
の25℃ブルックフィールド粘度と共に約50%までの
固形分を有する製品が得られた。
【0021】例3 50%過酸化水素703g部を水23.5kgに常に撹
拌しながら加えた。80℃に加熱した後に、ヒドロキシ
エチルセルロース(HEC)10.9gを30分間にわ
たって加えた。反応は90〜95℃において約7時間実
施した。反応混合物を70℃に冷却し、メチルパラセプ
ト52gを保存剤として加えた。固形分30%と100
0mPa.sの25℃ブルックフィールド粘度を有する
組成物が得られた。強力な撹拌を必要とするような、非
常に高い中間粘度1〜2MM mPa.sが観察され
た。
【0022】なお、例1の方法を繰り返して、出発物質
はグアール、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロ
ース(CMHEC)、疎水性改質ヒドロキシエチルセル
ロース(HMHEC)[アクアロン カンパニー(Aq
ualon Company)からナトロゾル(Nat
rosol)Plusとして入手可能]、メチルヒドロ
キシプロピルセルロース(MHPC)、ヒドロキシエチ
ルセルロース(HEC)、カルボキシメチルグアール
(CM guar)、ヒドロキシプロピルグアール(H
P guar)及びカルボキシメチルヒドロキシプロピ
ルグアール(CMHP guar)から成るから選択し
て、過酸化水素と多糖の量は10〜50%の範囲内の固
形分を生ずるように変化させると、44〜7800の対
応粘度が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08B 15/00 7433−4C 31/00 7433−4C C08L 3/02 LAV 5/00 LAW (72)発明者 ロバート・シー・ザフランスキ アメリカ合衆国ヴァージニア州23860,ホ ープウェル,ウィルミントン・アベニュー 3502 (56)参考文献 特開 平4−25501(JP,A) 特開 平4−25502(JP,A) 特開 昭62−116603(JP,A) 特開 昭55−145701(JP,A) 特公 昭64−7601(JP,B2) 特公 昭48−19232(JP,B2)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 20重量%より大きい固形分と9500
    mPa.s未満の25℃における粘度を有し、ヒドロキ
    シエチルセルロース(HEC)、疎水性改質(hydr
    ophobically modified)ヒドロキ
    シエチルセルロース(HMHEC)、メチルヒドロキシ
    プロピルセルロース(MHPC)、グアール(gua
    r)、キサンタンガム、澱粉、カルボキシメチルヒドロ
    キシエチルセルロース(CMHEC)、ヒドロキシプロ
    ピルグアール(HP Guar)及びカルボキシメチル
    ヒドロキシプロピルグアール(CMHP Guar)か
    ら成る群から選択される少なくとも1種の多糖を含むこ
    とを特徴とする水性多糖組成物。
  2. 【請求項2】 30重量%より大きい固形分を有する請
    求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 次の工程: (1)5〜50%固形分の水性多糖組成物と、多糖を解
    重合しうる酸化剤との混合物を形成する工程;及び (2)多糖と酸化剤とを漸増的に(increment
    ally)又は連続的に反応させて、製品を製造する工
    程を含む高固形分、低粘度の水性多糖製品の製造方法。
  4. 【請求項4】 多糖添加の前に酸化剤を加える請求項3
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 酸化剤が過酸化水素である請求項4記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 多糖組成物が、ヒドロキシエチルセルロ
    ース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HP
    C)、水溶性エチルヒドロキシエチルセルロース(EH
    EC)、ナトリウムカルボキシメチルセルロース(CM
    C)、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース
    (CMHEC)、ヒドロキシプロピルヒドロキシエチル
    セルロース(HPHEC)、メチルセルロース(M
    C)、メチルヒドロキシプロピルセルロース(MHP
    C)、メチルヒドロキシエチルセルロース(MHE
    C)、カルボキシメチルメチルセルロース(CMMC
    guar)、カルボキシメチルグアール(CM gua
    r)、ヒドロキシエチルグアール(HE guar)、
    ヒドロキシプロピルグアール(HP guar)、カル
    ボキシメチルヒドロキシプロピルグアール(CMHP
    guar)、カチオン性グアール、疎水性改質カルボキ
    シメチルセルロース(HMCMC)、疎水性改質ヒドロ
    キシエチルセルロース(HMHEC)、疎水性改質ヒド
    ロキシプロピルセルロース(HMHPC)、疎水性改質
    エチルヒドロキシエチルセルロース(HMEHEC)、
    疎水性改質カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロー
    ス(HMCMHEC)、疎水性改質ヒドロキシプロピル
    ヒドロキシエチルセルロース(HMHPHEC)、疎水
    性改質メチルセルロース(HMMC)、疎水性改質メチ
    ルヒドロキシプロピルセルロース(HMMHPC)、疎
    水性改質メチルヒドロキシエチルセルロース(HMMH
    EC)、疎水性改質カルボキシメチルメチルセルロース
    (HMCMMC)、疎水性改質グアール(HM gua
    r)、疎水性改質カルボキシメチルグアール(HMCM
    guar)、疎水性改質ヒドロキシエチルグアール
    (HMHE guar)、疎水性改質ヒドロキシプロピ
    ルグアール(HMHPgaur)、疎水性改質カルボキ
    シメチルヒドロキシプロピルグアール(HMCMHP
    guar)、疎水性改質カチオン性グアール(HM c
    ationicguar)、グアール、澱粉、キサンタ
    ンガム及びカチオン性ヒドロキシエチルセルロースから
    成る群から選択された少なくとも1種の多糖を含む請求
    項3記載の方法。
  7. 【請求項7】 次の工程: (1)固形分5〜15%の多糖水溶液を酸化剤と反応さ
    せる工程; (2)追加の酸化剤と多糖とを加え、固形分10〜20
    重量%において酸化剤と反応させる工程; (3)追加の酸化剤と多糖とを加え、固形分15〜25
    重量%において酸化剤と反応させる工程; (4)追加の酸化剤と多糖とを加え、20重量%を越え
    る固形分において酸化剤と反応させる工程; (5)反応を停止させ、20重量%を越える固形分と2
    5℃において9500mPa.s未満の粘度とを有する
    水性多糖組成物を回収する工程を含む、高固形分、低粘
    度の水性多糖組成物の製造方法。
  8. 【請求項8】 多糖が、ヒドロキシエチルセルロース
    (HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HP
    C)、水溶性エチルヒドロキシエチルセルロース(EH
    EC)、ナトリウムカルボキシメチルセルロース(CM
    C)、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース
    (CMHEC)、ヒドロキシプロピルヒドロキシエチル
    セルロース(HPHEC)、メチルセルロース(M
    C)、メチルヒドロキシプロピルセルロース(MHP
    C)、メチルヒドロキシエチルセルロース(MHE
    C)、カルボキシメチルメチルセルロース(CMMC
    guar)、カルボキシメチルグアール(CM gua
    r)、ヒドロキシエチルグアール(HE guar)、
    ヒドロキシプロピルグアール(HP guar)、カル
    ボキシメチルヒドロキシプロピルグアール(CMHP
    guar)、カチオン性グアール、疎水性改質カルボキ
    シメチルセルロース(HMCMC)、疎水性改質ヒドロ
    キシエチルセルロース(HMHEC)、疎水性改質ヒド
    ロキシプロピルセルロース(HMHPC)、疎水性改質
    エチルヒドロキシエチルセルロース(HMEHEC)、
    疎水性改質カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロー
    ス(HMCMHEC)、疎水性改質ヒドロキシプロピル
    ヒドロキシエチルセルロース(HMHPHEC)、疎水
    性改質メチルセルロース(HMMC)、疎水性改質メチ
    ルヒドロキシプロピルセルロース(HMMHPC)、疎
    水性改質メチルヒドロキシエチルセルロース(HMMH
    EC)、疎水性改質カルボキシメチルメチルセルロース
    (HMCMMC)、疎水性改質グアール(HM gua
    r)、疎水性改質カルボキシメチルグアール(HMCM
    guar)、疎水性改質ヒドロキシエチルグアール
    (HMHE guar)、疎水性改質ヒドロキシプロピ
    ルグアール(HMHP gaur)、疎水性改質カルボ
    キシメチルヒドロキシプロピルグアール(HMCMHP
    guar)、疎水性改質カチオン性グアール(HM c
    ationic guar)、グアール、澱粉、キサン
    タンガム及びカチオン性ヒドロキシエチルセルロースか
    ら成る群から選択された1種以上の多糖である請求項7
    記載の方法。
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