JPH09505207A - セルロース組成物、その製法及び脂質におけるその使用 - Google Patents
セルロース組成物、その製法及び脂質におけるその使用Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は(1)微細化したセルロース成分と(2)少なくとも1の界面活性剤からなる界面活性剤成分の安定化有効量の組合せからなる粉末凝集形の可食性脂質用の増粘剤/安定剤/ゲル化剤及び同剤の可食性脂質を安定化させるための使用及び同剤の製造法に関する。本発明はまたLDLを増加させHLDを減少するという望ましくない効果をもつ脂肪等の安定剤を用いたときだけ従来得ることができた粘度と軟度特性をもつ、生成安定化脂質に関する。
Description
【発明の詳細な説明】
セルロース組成物、その製法及び脂質におけるその使用
本発明は増粘剤/安定剤/ゲル化剤及びその製法に関する。特に本発明は可食
性脂質用の増粘剤/安定剤/ゲル化剤であって、これらの剤が微粉状セルロース
と選択された界面活性剤からなるものに関する。
多くの食品が特に香り特性と味特性を付与するのに有用な油を含有している。
カノラ油やヒマワリ油のような望ましいヘルシーな油のほとんどは室温で液状だ
が、ショートニングやラードのような望ましくない「アンヘルシー」油のほとん
どはプラスチック状の軟度をもっている。これらの油の粘度及び軟度は微細化し
た固体、たとえば高分散シリカ又は工業用のシリカゲル又は高融点の脂肪結晶を
可食性食品に加えることによって増加することが知られている。たとえば米国特
許4,605,653;4,652,458及び4,375,483号参照。こ
れらを参考に加える。
天然植物油中に存在しトリグリセロールエステルを形成している不飽和脂肪酸
はシス−脂肪酸配置を有する。シス−脂肪油化合物の直線性に由来し、植物油は
液状である。水素化プロセスによってシス二重結合に水素を付加して直鎖飽和脂
肪酸を生成する。このプロセスは、選択的に行えば、脂肪酸のシス配置をトラン
ス異性剤に変換するのに用いうる。これは炭化水素鎖の飽和度をかえずに脂肪酸
鎖の直線性(リニアリティ)を増加しその融点を増加する。この選択性プロセス
を通して飽和を最小化しまた脂肪酸(部分水素化)の配置変換の生起を最小にす
ることができる。飽和の又は部分的に水素化した、高融点脂肪は極めて多くの食
品にとって重要な機能を有している。これらの脂肪結晶は、ある形の応力が付与
されるまで油
の流れを制限する多くの小さい脂肪結晶の相互作用により構造/テクスチャー及
び可塑性を付与するために、液体油に加えられる。また脂肪のこのレオロジー的
性質はショートニングやマーガリン等の特性である通常の軟度を生ずるようにす
ることもできる。固体脂肪を液体油に加えるさらなる利点としては液体油の酸化
安定性の増加がある。可塑性のある脂肪はまたベーカリー分野でフレーク性や容
量をもたらしたりエアレーション特性を付与するために有用である。脂肪タイプ
、飽和脂肪はトランス脂肪酸をもつものと同様、低密度リポ蛋白(LDL)コレ
ステロール濃度を上げ、良質コレステロールである高密度リポ蛋白(HDL)を
低下し、それから心臓動脈病の原因となるということが判った。それ故高級脂肪
又は部分水素化油と同様の軟度と機能をもつがよりヘルシーな液体脂肪を変質す
るよう成分をかえる要求が出ている。
米国特許3,539,365には増粘度/ゲル化剤として通常のナトリウムカ
ルボキシメチルセルロース(CMC)含有微細化セルロースを用いることが開示
されており、そこでは得られる組成物の活性化に水を必要としている。CMCは
乾燥中コロイド状のセルロース粒子の結合を妨害するバリヤとして機能するバリ
ヤ分散体として働き、また圧縮したセルロース粒子を再構成する間に水系に分散
させる働きをする。
上記米国特許3,539,365に開示されている組成物は水系食品に広く用
いられているが、ナトリウムCMC部分を活性化するのにこれが必要なため非水
系では十分に作用しない。
本発明は脂質系、特に可食性脂質系で使用する新規増粘剤/安定剤/ゲル化剤
を提供する。
本発明は液体を構成させるため、特に脂質を構造化するために用いうる組成物
を提供する。また同組成物の製造法及び脂質への使用も提供する。
この組成物は微細化セルロースを界面活性剤と混合した凝集物である。この凝
集物は微細化セルロース粒子と界面活性剤を同一容器に入れ、十分な剪断をかけ
て両者を混合してセルロースと界面活性剤の均一混合物をつくり、これを乾燥す
ることによってつくられる。脂質はこの組成物を添加するものである。この組成
物は脂質と混合し次いで凝縮物に剪断をかけてそれを脂質中に分散させることに
よって脂質中に混入させうる。
図1は共処理した微細化微結晶質セルロース(MCC)とソルビタンモノステ
アレート(SMS)とを85:15の比で液体油中に固体含有物成分として加え
たものの粘度の関係を示すグラフである。
図2は共処理した85:15比のMCC/SMSを種々の植物油に固体含有物
成分として加えたものの粘度の関係を示すグラフである。
図3は本発明の比と付与する剪断力の関係をかえた場合のMCC/SMSの粘
度を示すグラフである。
本発明によれば、脂質系に有用な乾燥形の増粘剤/安定剤/ゲル化剤からなる
組成物が提供される。特に、この組成物は微細化した実質上コロイド状のセルロ
ース、好ましくは微結晶質セルロース、と1以上の界面活性剤からなる凝集物で
ある共乾燥した、好ましくは油性の、粉末組成物であり、この凝集物は、油に混
合すると、剪断力の付与によって解凝集して界面活性剤と実質上コロイド状のセ
ルロースの分散体を形成し、好ましくは実質上コロイド状のセルロースが界面活
性剤で被覆される。この被覆された実質上コロイド状の分散体は増粘し、ゲル化
し、油に他の有用なレオロジー的性質を付与する。
本発明のセルロース/界面活性剤組成物で構造化した脂質は高度に飽和の脂肪
又は水素化油の軟度と機能性をもち、高度に飽和の脂肪又は部分水素化油の機能
性を付与することによるヘルシー食品の
調合に有用である。得られるコロイド状の網目が高温での熱安定形の保持を可能
とし、脂質中に懸濁している塩分やフレーバー又は着色剤等の粒子を保持するよ
う作用する。
本発明の安定化/ゲル化組成物は、Horiba Coppa700粒子サイ
ズ分析計で測定して、約0.1〜8.0μ、好ましくは0.1〜<1.0ミクロ
ン、より好ましくは0.1〜0.9ミクロン、最も好ましくは0.1〜0.6ミ
クロンの範囲の平均粒子サイズをもつ微細化した実質上コロイド状のセルロース
粒子約90〜50、好ましくは約85〜60重量%と、1以上の界面活性剤約1
0〜50、好ましくは約15〜40、最も好ましくは約10〜30重量%(但し
粉末の全重量当たり)とからなる粉末からなる。通常は、平均粒子サイズが上記
範囲にあるかぎり粒径分布は特に制限されないが、粒子の35〜80重量%が0
.2ミクロンより小さい粒子径をもち、特に0.2ミクロンより小さい粒子径を
もつ粒子が60〜80重量%であるものがより好ましい。
界面活性剤成分は実質上コロイド状のセルロース粒子上に吸着されて乾燥工程
中に微細化セルロース粒子間でセルロース結合が形成するのを防ぐバリヤとして
作用する。また粉末凝集物を液体油に分散したときに、界面活性剤は分散剤とし
て作用して微細化セルロースの再構成と均一分散をもたらし、液体油中に微細化
した実質上コロイド状のセルロースの3次元網目構造を形成するのを助ける。液
体油中でのある濃度の微細化セルロース/界面活性剤粒子は安定なゲルを形成す
る。このゲルの形成はセルロースと界面活性剤の組合せによって促進され、油中
に用いられている実際の化学品とは独立に作用する。本発明はまた微細化セルロ
ースを特定の界面活性剤と共処理してセルロースの表面特性を物理的に改質した
ものを含有する安定剤/ゲル化剤の製法に関する。セルロースの表面に界面活性
剤を吸着させることによって微細化セルロースの表面特性を親水性
からより親油性にかえることによって、脂質環境中にほぼもとの微細化サイズに
まで容易に分散しまた十分な濃度で液体油を構造化する3次元網目構造を形成す
る乾燥状の再構成できる粉末凝集物の製造が促進される。
ここで用いる用語「セルロース」はデュランド等の米国特許3,539,36
5及びバチスタの米国特許2,978,446に記載される加水分解製造法に従
ってつくった微結晶質セルロース(MCC)等の微細化したセルロースを包含す
る。これらのセルロースの有効な機能性は分散したコロイド状物質の表面積に依
存し、表面積が大きいほど分散しているこの物質は有効である。
他の有用なセルロース物質には小麦茎、オート麦外皮、コーン茎等の非木質植
物源から得られる粉末状セルロースが包含される。これらはセルロース粒子のサ
イズが適切に減少する限りにおいて微細化セルロース源となりうる。これは湿式
又は乾式機械剪断、化学的分解処理又はそれらの組合せを用いて有効に行いうる
。粒子の形は処理方法やセルロース物質によって棒状、丸状、球状、平板状又は
不定形状等でありうるが、3次元網状構造を十分な濃度で十分に分散させて安定
な網状構造をうるには棒状が特に好ましい。
用語「界面活性剤」は測定可能なHLB(親水性/親油性バランス)が1〜約
40の範囲にある化学的部分(モイエテイ)を示す。界面活性剤は親水性部分と
親油性部分という少なくとも2つのタイプの部分をもっている。HLBは油と水
を含むエマルジョンを形成する傾向に従って乳化剤を分類する手段として用いら
れたが、HLB系はここでは表面活性剤、乳化剤、湿潤剤及び分散剤を包含する
界面活性剤に適用される。通常、HLBが低いほど界面活性剤が油中に溶解する
傾向が大きく、HLBが高いほど水中に溶解する傾向が大きい。約2〜8という
低いHLBの界面活性剤は通常油溶性であり13以上の高いHLBの界面活性剤
は通常水溶性であり、中間
的なHLBの界面活性剤は中間的な傾向をもつ。[C]アメリカでグリフィンが
開発したこのシステムは今日では広く受入れられている実験的に誘導された基準
となっており、用いるべき界面活性剤のHLBに基づき界面活性剤を選択するた
めに用いられる。正味のHLBが所定の範囲にある一群の界面活性剤を選択する
ことは、その群のものが個々には所定のHLBをもっていない場合でも、用いう
る。
用語「界面活性剤」は脂質系を構造化するのに有用な前記の2以上の混合物で
HLBが1〜40の範囲の食品級乳化剤を包含することを意味する。この界面活
性剤は得られる構造化脂質系が少なくとも約10,000cps、好ましくは少
なくとも約15,000cps、最も好ましくは少なくとも約18,000cp
sの粘度を最小固体含量においてもつことを特徴としている。本発明による有効
な乳化剤には食品級のレクチン、モノグリセリド、アセチル化モノグリセリド、
エトキシ化モノグリセリド、ソルビタンエステル、モノステアレート、モノ−又
はジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル、ポリソルベート及びナトリウムス
テアロイルラクチレートが包含される。これらの2以上の混合物も有用である。
用語「界面活性剤」はヒドロコロイドは包含しないものとして用いる。ヒドロ
コロイドは天然産のコロイド状生成物であり、典型的にはナトリウムカルボキシ
メチルセルロース(CMC)、カラギーナン、ペクチン、寒天、グアー及びロー
カストビーンガム等の親水性部分をもつが疎水性部分はもたないガム類である。
ヒドロコロイドは水に分散してコロイド系を形成しうる。これらはしばしば保護
コロイドとして又はエマルジョン及び懸濁体の安定剤として用いうる。これらの
あるものもセルロースと共に処理されうる。
本発明の界面活性剤は1〜40、好ましくは1〜25、より好ましくは2〜1
3、最も好ましくは5〜9の範囲のHLBをもつ。
共処理はいくつかの物理的方法のいずれかで行われる。これらには界面活性剤
のエマルジョン、懸濁体又は溶液とセルロースとの共処理がある。単独又は組合
せて用いうる好ましい方法にはセルロースと界面活性剤の強力湿潤共粉砕、ヘン
シェル、リトル−フォードデイ又は他の適宜のミキサーを用いる高強力混合、多
くの市販の押出機の1つを用いるセルロースと界面活性剤の共押出し、及びその
後のスプレードライヤーでの乾燥、流動床ドライヤーその他の適当なドライヤー
を用いるバルク共乾燥、空気乾燥、凍結乾燥又は適宜のスプレー冷却器を用いる
共乳化又は共懸濁セルロース−界面活性剤のスプレー冷却等が包含される。湿潤
処理の場合液体は通常水、アルコール等の非水系溶媒又はその混合物である。成
分の相溶性を改良する試薬を上記方法で併用しうる。好ましい方法は水溶液中で
の高強力混合とその後の共乾燥である。
共処理生成物は実質上コロイド状のセルロース、好ましくは微結晶質セルロー
ス、と界面活性剤との凝集物である。凝集物のサイズは製造法によって異なるが
通常5〜180ミクロンである。好ましくは凝集物は10〜60ミクロン、より
好ましくは20〜50ミクロン、最も好ましくは20〜40ミクロンの平均サイ
ズをもつ。また凝集物の湿分含量は通常低く、典型的には1〜7%の範囲である
。ただしこれをはずれる湿分含量は予知されない。
微細化セルロースの親水性表面を親水性からより親油性をもつものにかえる処
理方法には、(1)水に高分散した微細化セルロースの緊密コロイド状混合物を
つくり、(2)同じ水性混合物中で界面活性剤を高剪断力乳化し、そして(3)
微細化セルロース粒子と微細な界面活性剤滴の緊密で均一な混合物を得るために
十分な剪断力をかけるか又は混合することを包含する。次に水又は存在する他の
溶媒を蒸発、好ましくは一時に蒸発させると界面活性剤がセルロース粒子の表面
に付着する。セルロースの好適な被覆を得るため及び
再構成後にもとの粒子表面積のほとんどを得るためには、成分の微細混合物が必
要である。
共処理した微細化セルロース凝集物と、たとえばソルビタンモノステアレート
等の界面活性剤との粉末サンプルは容易に再構成(再分散)して、液体植物油等
の脂質にて剪断力をかけるともとの粒子サイズに近づけることができ有効セルロ
ース表面をほぼ完全に被覆していることがわかる。好ましい方法ではビーズミル
が用いられ、水平化したビーズミルが最も有効な剪断を与える。水平ビーズミル
を用いて液体植物油中でのMCC1界面活性剤粉末の処理によりスプレー乾燥し
た凝集物の最も好ましい分散体が得られる。この粉末化した凝集物/脂質混合物
を好ましくは市販のブレンダー中で混合して粉末凝集物の均一分散体とするとビ
ーズミル等の分散装置をより有効に利用できることになる。
本発明はさらにゲル化剤/脂質が受ける剪断力の程度及びゲル化剤/脂質の固
体含量に関する。スプレー乾燥等の共処理により得られる凝集物は粒子を解凝集
するためにビーズミルその他の機械的装置での機械的剪断に供する必要がある。
ビーズミル等の剪断装置に通す回数は脂質中に粉末凝集物を分散させて所望の構
造をうるのに重要であり、これは粘度の増加で示される。ゲル化剤/脂質をビー
ズミル等の剪断装置に1回以上、好ましくは1〜5回通すことが油中の構造改良
を示す粘度、たとえば約10,000cps以上、を達成するのに要求される。
テストでゲル化剤/脂質成分の全重量当たり、ゲル化剤の少なくとも10%の固
体含量が所望の粘度と軟度値をうるのに必要であることが判った。しかし本発明
によるある種のゲル化剤は10%より低い固体含量でも有効である。通常5〜2
5%で満足な結果が得られ特に10〜15%用いることが好ましい。
液体油中に分散した微細化セルロースのもとの粒子サイズ(分布及び表面積を
維持することによりゲル化した形の液体油が得られる。
ゲルは安定であり、ゲルマトリックスからの油の分離は認められない。軟質の変
形性のゲルは分離容易な可塑性の軟度(コンシステンシー)をもち、ラードや植
物性ショートニングに似ている。また油中のコロイド状網目が、液体油中に懸濁
している塩分、フレーバー、着色剤等のある種の粒子を保持する機能を示す。微
細化セルロース構造はまた高温での熱安定形体の維持を可能にする。これは食品
にとって極めて有効な性質の一つである。3次元のセルロース網目が油を固定化
し油のレオロジーと流動特性を制御する。
次に本発明を実施例で例証するがこれは本発明を制限するものではない。特に
断らない限り、実施例、明細書を通しすべての部及び%は重量に基づくものであ
り、温度はセッシの温度で示してある。実施例1
a.微細化した微結晶セルロースの製造
2〜3%の水分含量を持つ微結晶セルロース(FD−100、FMC Cor
porationから入手)を〜50V出力で操作する加減抵抗器を備えた分散
体混合器(プロペラーミックスチャー、Premier Mill Corp.
から入手)を用いて蒸留水の12103g中に分散させ、11%固体スラリーを
作った。この分散体を1.5cc/ストローク(1.7gal/hr.)の振動
エアーポンプを用いて1.4リットルの実験室規模のビードミル(bead m
ill)(Dyno−Mill;型KDLパイロット、Will A.Bach
ofenによって作製された)中にポンプ注入し、ジルコニア粉砕媒体(直径0
.6〜0.9mm)を90%容量で充填し、処理の間10メーター/秒の速度で
回転する攪拌シャフトで運転した。生じた生成物はせまい粒子サイズ分布を有す
る微細化したセルロースを含有する粘性ゲルであった。ホリバカッパー700粒
子サイズ分析器(Horiba Cappa 700 Particle Si
ze Analyzer)による測定
での粒子サイズ分析は、ミルの一回の通過がセルロースの粒子サイズを20μm
の最初の平均値から0.7μmに減少させることを明らかにした。ここで粒子の
20%は0.25μm以下の粒子サイズを持った。
ビードミル摩擦によって微細化したMCCを製造する別の方法として、そのよ
うな微細化したセルロースはダーランド(Durand)他の米国特許第3,5
39,365号明細書に記載されている加水分解セルロースの高固体摩擦等の化
学的/機械的処理によってまた得ることができる。
b.粉末の製造
ビードミル摩擦で作った11.2%固体を含有する微細化したM
を用いて10004.5gの蒸留水で4.28%固体に希釈し、スチームケトル
中で93.3℃(200°F)に加熱した。スプレー乾燥方法を通して保護(バ
リヤー)分散剤として微細化したMCCに組み込まれるソルビタンモノステアレ
ート(Polycon S60K,Wito Corporationから入手
)の122.4gをコーニング(Corning)PC−100ホットプレート
上のステンレススチールビーカー中で融解(53℃)させた。全量のセルロース
スラリーを100ボルトの出力(62.5Hzの振動数)で操作するコロイドミ
ル(W250・V−B Mill,Greerco Corporationか
ら入手)に加え、10ミルのギャップクリアランス(gap clearanc
e)にセットした。ライトニンミックスチャーアタッチメントをコロイドミル保
持タンク上に固定し、混合物のデッドエーリア(dead areas)を排除
した。ソルビタンモノステアレートをゆっくりセルローススラリーに加え、そし
て混合物を10分間粉砕した。生じたスラリーを二段階ホモジェナイザー(AP
V Gaulin Inc.
)を用いて3000psi/20684kPa(1段階 2500psi/17
237kPa、2段階 500psi/3447kPa)で一回通過させて均等
化し、入口及び出口でそれぞれ185℃及び105℃の温度でスプレーノズル噴
霧装置(空気圧 90psi/620.5kPa)を装える3’ストーク・バウ
エン(Stork−Bowen)スプレー乾燥器を用いてスプレー乾燥させ、3
.3%の水分含量の微細化した自由流動粉末の357gを得た。
c.液体油(オイル)中での粉末の再構成
液体大豆油中の浸潤セルロース凝集体(アグリゲーター)が再構成に向けられ
る第一工程であった。実施例1bで作った粉末の300gを、中間速度にセット
した5リットルの10分間50ボルトの出力で操作する加減抵抗器を備えたCo
mmercial Hea
豆油(A&P ブランド)の1700g中に分散させた。そて15%固体含有量
の得られた混合物を次いで実施例1aに記載したのと同じ型/製粉媒介物の量及
び処理条件でビードミルに付した。1回の通過の後に油型の粘度は最初の210
cps(薄い流体)から、ここで粉末はワーリングブレンダーによって油中に常
に分散した、8.25×103cps(濃いそしてわずかにゲル化)に増加した
。最大粘度増強(27.5×103cps)はブルークフィード粘度計(スピン
ドル#6;20rpm;1分;25℃)で測定したときに2回の通過後に得られ
た。10%固体含量に希釈され且つ3回の通過の間のビードミルを通過したサン
プルは粘度を17.4×103cps(センチポイズ)まで減少させた。これに
対して10%固体含有量でのさらなる4回の通過は粘度を22.4×103cp
sにまで増加させる結果を得た。5%固体含有量に減少させたさらなる希釈及び
5回の通過を通しての処理は粘度(2.7×103cps)を著しく減少させる
結果を得た。この固体レベルでの複数の
通過は型の粘度を変化させなかった。
5%、10%、及び15%のそれぞれの固体含有量で達成された最大粘度をグ
ラフで表わした図解を図1に示す。実施例2
a.界面活性剤の型
実施例1cは微細化したMCC及びソルビタンモノステアレートからなる生成
物の液体油組織化(テクスチーライジング)能力を記載する。種々の化学構造及
びHLB値を持つ他の界面活性剤が液体油を構成するそれらの能力についてソル
ビタンモノステアレートと同じ方法で選択された。次の記載はパノダン(Pan
odan)150(Grinstead Brabrandから入手し得るモノ
ジグリセリド及び他のモノ−及びジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル)と
微細化したMCCとの共処理、及び固有の油構成特性の特徴を開示する。
b.粉末調製
11.2%固体からなる微細化したMCCゲルの6193.1gをライトニン
ミックスチャーを用いて10,004.5gの蒸留水で4.28%固体に希釈し
た。生じたスラリーをスチームケトル中で93.3℃(200°F)に加熱した
。パノダン150をコーニングPC−100ホットプレート上のステンレススチ
ールビーカー中で溶解(56℃)した。セルローススラリーの全量を100ボル
ト出力(振動数62.5Hz)で操作し且つ10ミルでギップクリアランスにセ
ットしたコロイドミル(W250・V−B Mill)に加えた。ライトニング
ミックスチーアタッチメントを混合のデッドエーリアを排除するためにコロイド
ミル保持タンクに固定した。パノダン150をセルローススラリーにゆっくり加
え、この混合物を10分間粉砕した。16320gのバッチサイズを持つ最終組
成物は微細化MCC/パノダン150の85/15の比からなる
5%固体含有物であった。得られたスラリーを、二段階ホモジェナイザー(AP
V Gaulin Inc.)を用いる3000psi/20684kPa(2
500psi/17237kPa 1段階、500psi/3447kPa 2
段階)での1回通過で均質化し、スプレーノズル噴霧器(空気圧 90psi/
620.5kPa)を備えた、3’ストーク−バウエンスプレードライヤーを用
いてそれぞれ185℃及び105℃の入口及び出口温度でスプレー乾燥し、3.
3%の水分含有量の微細化した自由流動粉末の441gを得た。
c.液体オイル中の粉末の再構成
実施例1bからの微細化したMCC/パノダン150粉末の300gを、10
分間50ボルト出力で操作する加減抵抗器を備える中間の速度にセットされた5
リットルのCommercial Heavy Duty WARING Bl
endorを用いて精製された大豆オイル(A&P ブランド)の1700g中
に分散させ、生じたスラリーを次いで90%ジルコリア粉砕媒介物を充填したビ
ードミルに付した。このオイルスラリーを1.7ガロン/時の供結速度で製粉機
を介してポンプで注入した。
1回の通過の後、油型(システム)の粘度は最初210cps(薄い流体)か
ら6.55×103cps(濃い且つわずかにゲル化)に増加した。最大粘度増
強(22.×103cps)はブルークフィールド粘度計(スピンドル#6;2
0rpm;1分;25℃)を用いて測定した時に2回の通過後に得られた。10
%固体含有量に希釈され且つ3回の通過のために通過したサンプルは12.6×
103cpsの粘度に減少した。これに対して10%の固体含有量でさらに5回
の通過は粘度を14.8×103cpsにまで増加させた。5%固体含有量に減
少されたさらなる希釈及び5回の通過の処理は粘度(2.2×103cps)を
著しく減少させた。こ
の固体レベルでの複数の通過はこの型の粘度を変化させなかった。実施例3 界面活性剤の配合
a.粉末の調製
実施例1aに記載した方法と同じ方法で製造した11.2%固体からなるコロ
イド状MCCゲルの6193.1gをライトニングミックスチャーを用いて10
,004.5gの蒸留水で4.28%固体に希釈した。生じたスラリーをスチー
ムケトル中で93.3℃(200°F)に加熱した。タルファクス(DURFA
X)60(ポリソルベート60、Van den Berg Foods Co
mpanyから入手)をステンレススチームビーカー中のソルビタンモノステア
レートの97.9gに加えた。界面活性剤配合物をコーニングPC−100ホッ
トプレート上で融解(53℃)させ、手でかきまぜて均質の混合物とした。セル
ローススラリーの全量を、100ボルト出力(振動数62.5Hz)で操作し、
且つ10ミルでギャプクリアランスにセットされたコロイドミル(W250・V
−B Mill,Greecoから入手)に加えた。ライトニングミックスチャ
ーアタッチメントを混合のデッドエーリアを排除するためにコロイドミル保持タ
ンクに固定した。界面活性剤配合物をセルローススラリーにゆっくり加え、この
混合物を10分間粉砕した。16320gのバッチサイズを持つ最大組成物はコ
ロイド状MCC/ソルビタンモノステアレート/ポリソルベート60の85/1
2/3の比で構成された5%固体であった。得られたスラリーを、二段階ホモジ
ェナイザー(APV Gaulin Inc.)を用いる3000psi/20
684kPa(2500psi/17237kPa 1段階、500psi/3
447kPa 2段階)での1回通過で均質化し、スプレーノズル噴霧器(空気
圧 90psi/620.5kPa)を備えた、3’ストーク−バウエンスプレ
ー
ドライヤーを用いて、それぞれ185℃及び105℃の入口及び出口温度でスプ
レー乾燥し、3.3%の水分含有量の微細化した自由流動粉末の355gを得た
。
b.液体油中の粉末の再構成
コロイド状MCC/ソルビタンモノステアレート/ポリソルベート60粉末(
85/12/3)の300gを、10分間50ボルト出力で操作する加減抵抗器
を備える中間速度にセットされた5リットルのCommercial Heav
y Duty WARING Blendorを用いて精製された大豆オイル(
A&P ブランド)の1700g中に分散させ、生じたスラリーを次いで90%
ジルコリア粉砕媒介物を充填したビードミルに付した。このオイルスラリーを1
.7ガロン/時の供結速度で製粉機を介してポンプで注入した。
1回の通過後、油型の粘度は最初の230cps(薄い流体)から24.0×
103cps(濃い且つわずかにゲル化)に増加した。最大粘度増強(36.5
×103cps)はブルークフィールド粘度計(スピンドル#6;200rpm
s;1分;25℃)を用いて測定した時に2回の通過後に得られた。10%固体
含有量に希釈され且つ3回の通過のために通過したサンプルは11.4×103
cpsの粘度に減少した。これに対して10%の固体含有量でさらに5回の通過
は粘度を16.8×103cpsにまで増加させた。5%固体含有量に減少され
たさらなる希釈及び5回の通過の処理は粘度(3.6×103cps)を著しく
減少させた。この固体レベルでの複数の通過はこの型の粘度を変化させなかった
。
他の界面活性剤を微細化したMCCと共処理することができ、ポリコンS60
K及びパノダン150に関して上記の方法と同じ方法を用いて油中に再構成する
ことができる。得られた結果を下記の表に記載する。ここで「MP」は界面活性
剤の融点を表し、「剪断
(シャー)」は、最適粘度によって決定される、油中に粉末の凝集体(アリゲー
ト)の完全な分散体を達成するために必要なビードミルを介して通過(パス)の
数を表す。
実施例4 セルロース型
セルロース物質の他の品位(グレード)/型を界面活性剤による機能に対する
それらの能力について及びゲル状液体油に対する能力について試験した。4.8
%の水分を持つペーパー品位の木製パルプから製造した実験用加水分解セルロー
スの1,002.7gを、〜50V出力で操作する加減抵抗器を備える分散体混
合器(プロペラー混合器、Premier Mill Corp.Temple
から入手)を用いて蒸留水の12634.3g中に分散させた。この分散体を、
ジルコニア粉砕媒介物(直径0.6〜0.9mm)の90%容量で充填した1.
4リットルの実験室規模のビードミル(Dyno−Mill;型KDLパイロッ
ト)中に1.5cc/ストローク(1.7gal/hr.)で振動エアーポンプ
を用いてポンプ注入し、処理中、10メーター/秒の速度で回転する攪拌シャフ
トで運転した。生じた生成物は微細化したセルロース粒子からなる濃いゲルであ
った。同様の方法を用いて、Fiber Sales & Developme
nt Corporationから入手した非加水分解品位のセルロース、So
lka−floc 200FCCを5%固体濃度でビードミル中で摩擦した。
この両者の物質を、実験用加水分解セルロースに特異的な下記に記載する方法
を用いてソルビタンモノステアレートと別々に処理して再構成可能な粉末を得た
。6.8%からなる実験用加水分解セルロースのビードミル摩擦によって得た微
細化したMCCゲルの10,000.0gをライトニン混合器を用いて蒸留水5
880gによって4.28%固体まで希釈し、スチームケトル中で93.3℃(
200°F)に加熱した。ソルビタンモノステアレート(Polycon S6
0K)の120gをコーニングPC−100ホットプレート上のステンレススチ
ールビーカー中で融解(53℃)させた。
セルローススラリーを、100ボルト出力(62.5Hzの振動)で操作し、1
0ミルでギャプクリアランスでセットされたコロイドミル(W250 V−B
Mill)に加えた。ライトニンミックスチャーアタッチメントを混合のデッド
エーリアを排除するためにコロイドミル保持タンク上に備えた。ソルビタンモノ
ステアレートをセルローススラリーに除々に加え、生じた混合物を10分間粉砕
した。16,000gのバッチサイズを持つ最終組成物は実験用微細化したMC
C/ソルビタンモノステアレートの85/15の比割合からなる5%固体であっ
た。得られたスラリーを2段階ホモジェナイザー(APC Gaulin In
c.)を用いて3000psi/20684kPa(1段階 2500psi/
17237kPa、2段階 500psi/3447kPa)で一回通過させ均
質化し、それぞれ185℃及び105℃の入口及び出口温度でスプレーノズル噴
霧装置(空気圧 90psi/620.5kPa)を装える3’ストーク・バウ
エンスプレー乾燥を用いてスプレー乾燥した。3%の全固体濃度でスプレー乾燥
したことを除き、Solka−flocを含有するサンプルを正確に同じ方法で
処理した。
ビードミルによって液体中にサンプルを再構成した後に、セルロースの両品位
はソルビタンモノステアレート(SMS)と全く同様に機能し、脂質型をゲル化
した。各粉末の300gを、10分間50ボルトの出力で操作する加減抵抗器を
備える5リットルのCommercial Heavy Duty WARIN
G Blendorを用いて精製した大豆油(A&P ブランド)の1700g
中に別々に分散させ、そして生じた混合物を次いでビードミルに付した。この分
散物を、ジルコニア粉砕媒介物(直径0.6〜0.9mm)の90%容量で充填
した1.4リットルの実験室規模のビードミル(Dyno−Mill;型KDL
パイロット)中に1.5cc/ストローク(1.7gal/hr.)で振動エア
ーポンプを用
いてポンプ注入した。油でSolka−floc/SMSを粉砕することによっ
て、4回の通過の合計はブルークフィルド粘度計(スピンドル#6;20rpm
s;1分;25℃)を用いて大豆油を最初の230cpsから21.2×103
cpsに粘稠化した。実験用に加水分解されたセルロース/SMSからなる粉末
はSolka−floc/SMSと同じ特性を示した。後者の実験は、他の品位
のセルロースが濃化/ゲル液体油に対する成分として機能するためにFD−10
0セルロースとして比較し得る結果を提供することができる。実施例5 他の脂肪型中の組織化(テックスチーライズ)能力
油中で微細化したMCC/界面活性剤粉末を再構成する先の実施例は油の一つ
の型、即ち100%大豆油、に全て集中されたものである。三つのさらなる脂肪
、即ち大豆油より程度の低い胞和脂肪を持つカノーラ油(ハリウッド ブランド
)、大豆油とほぼ同じ程度の胞和を持つオリーブ油(Cento ブランド)、
及び部分的に水素化された植物油(Van den Berg Foods C
o.から入手;綿実油及び大豆油)であるカノメール(Kaomel)を試験に
使用し、実施例1cに記載の方法と同じ技術に従って、微細化したMCC/SM
S粉末を再構成させることによって組織化される彼らの能力を試験した。大豆油
、カノーラ油及びオリーブ油に関して得られた結果のグラフでの表現を図2に示
す。
カノーラ油及び15%微細化MCC/SMS粉末を含有する例では、粘度は2
回の通過の合計で250cpsから26.5×103cpsに増加している。1
5%固体濃度でオリーブ油は同じ程度にまで構成された。2回の通過の合計でこ
の粘度は270cpsから27.2×103cpsまで増加した。実施例1cか
ら明らかな如く、大豆油の粘度は27.5×103cpsであるほど高い。この
結果は液体油型に関係なく、微細化MCC/SMS粉末はこれらの油型を構成す
るために全く等しく機能することを示している。
わずかな方法の変更がカオメル(Kaomel)等の高融点中の粉末凝集体(
アグリゲート)を再構成するために要求された。次の記載はカオメル中に15%
コロイド状MCC/SMS末粉凝集体を再構成するために使用される方法である
。1700gのカオメルを400mlステンレスチール容器中のコーニングPC
−100ホットプレート(70℃)上で融解した。コロイド状MCC/SMS(
85/15)の300gを10分間1300rpmで操作するライトニン混合器
を用いて融解脂肪相中に分散させた。そのスラリーに対して加熱を維持するため
にビードミルへの供給タンクに電熱型を用いて加熱した。この分散体を、ジルコ
ニア粉砕媒介物(直径0.6〜0.9mm)の90%容量で充填した1.4リッ
トルの実験室規模のビードミル(Dyno−Mill;型DKLパイロット、W
illy A.Bachofenによる製造)中に1.5cc/ストローク(1
.7gal/hr.)で振動エアーポンプを用いて注入し、処理中10メートル
/秒の速度で回転する攪拌シャフトで運転した。二つの連続的な通過を脂肪相が
固化し、従ってさらなる通過を阻害し始める前に達成した。スラリー温度をカオ
メルの融点よりも高く維持して適切な粉砕操作を保証することが重要である。
融解した形態のカオメルはビードミル中で微細化MCC/SMS粉末集合体を
再構成することによって構成化され/ゲル化された。冷却した時、この物質は純
粋なカオメルになった。しかしながら、融解すると、この脂肪型の外観は著しく
異なった。
純粋なカオメルは透明な液体に融解するけれども、微細化MCC/SMSを含
有するサンプルは融解してゲルを形成した。カオメルの融点より実質的に高い温
度で、このゲル構造は安定を保つ。実施例6 界面活性剤レベル
MCCに対する界面活性剤の比率は微細化したセルロースのための保護分散剤
として効果的に機能するのに必要な界面活性剤の最低量を決定するために調べら
れた。コロイド状MCC及びソルビタンモノステアレートの3つの比率が考慮さ
れた、すなわち、85/15、90/10、95/5。試料中の界面活性剤レベ
ルを変えることを除いて、液体油中でのパウダー調製および再構成は実施例1と
同じ方法で成された。各々の試料の粘度計のプロフィールは図3に示される粘度
対加えられたせん断力(通過の回数)のグラフに描かれている。
バリヤーとして機能し、個々のセルロース結晶が結合することを妨げるために
、微細化したセルロースが、セルロースの質量に基づいて10%と5%の間の界
面活性剤を必要とすることは図3グラフにプロットされたプロフィールから明ら
かである。図3のグラフではっきりと観察される5%界面活性剤は、凝集したセ
ルロース粒子が6回続けてビードミルを通過した後分散されなかったことを示し
、これに反して10%の界面活性剤は、保護分散剤の特徴を示しながら2回及び
3回の通過の間に分散し始める。いっそう効果的なバリヤーは1回及び2回の通
過の間に分散する15%の界面活性剤で描かれている。図3では85/15及び
90/10の試料のための最後の粘度点が25000cps及び30000cp
sの間で平らになっていることが注目されるべきである。その試料がポンピング
が困難になる点まで増粘し、更なる通過を妨げているため、これらの最後の粘度
点は点線によって表される推定値である。
現実に、粘度は図3のグラフにおいて描かれているように平らになるよりむし
ろ追加の通過で高くなるであろう。実施例7
実施例2に述べられている乾燥プロセスの間微細化したMCC粒子に保護分散
剤として単独で機能することを除いて、界面活性剤はまた液体油を組織するため
にセルロースとともに相互依存的な成分として機能する。この特性は90/10
の比率でソルビタンモノステアレートと共処理され、液体油の中で水を加えて戻
された、より大きなサイズのMCC粒子(6μ)で行われる実験によって示され
た。より大きいサイズのMCC粒子が、微細化したセルロースより好ましく用い
られた理由は、用いられたその6μの粒子サイズのパウダーセルロースは、この
テストで使用できる最も小さな粒子サイズの乾燥セルロースパウダーであったか
らである。
a.パウダー調製
2.5%の水分を含有した1846.2gのFD−006微結晶質セルロース
(6μ、ペンシルバニア州フィラデルフィアのエフエムシー コーポレーション
から入手可能)がスチームやかんによって93.3℃(200°F)に熱せられ
た11287.2gの蒸留水中でLIGHTNINミキサーで分散された。20
0gのソルビタンモノステアレートがComing PC−100ホットプレー
ト上のステンレススチールビーカー中で溶かされた(53℃)。総量のセルロー
ススラリーが100ボルトの出力(62.5Hzの周波数)で動くコロイドミル
に加えられ、10milのギャップクリアランスでセットされた。LIGHTN
INミキサーのアタッチメントが混合のデッドエリアを除去するためのタンクを
保持しているコロイドミルに固定された。ソルビタンモノステアレートはセルロ
ーススラリーにゆっくりと加えられ、そしてその結果生じた混合物が10分間粉
砕された。1333.3gのバッチサイズを持つ最終混合物が90/10の比率
のFD−006/ソルビタンモノステアレートを含む15%の固体であった。そ
の結果生じたスラリーは2
段階ホモジェナイザー(APV ガウリン インコーポレーテッド)で3000
psi/20684kPa(第1段階 2500psi/17237kPa、第
2段階 500psi/3447kPa)でホモジュネートされ、それぞれ16
0℃及び85℃の入り及び出し温度でノズル噴霧器(空気圧 90psi/62
0.5kPa)でスプレードライされ、1160gの4.5%の水分を含むフリ
ーフローイング(FREE FLOWING POWDER)なパウダーを生じ
た。
b.液体油中での再構成
300gのFD−006/SM(85/15)パウダーが1700gの純大豆
油(A&P ブランド)中で50ボルトの出力で動く加減抵抗器で固定された中
位のスピードにセットされた5リットルのCommercial Heavy
Duty WARNING Blenderで10分間分散され、続いてその結
果生じた混合物が実施例1aに述べられているのと同じタイプ/量の粉砕媒体及
び処理コンディションを負ったビードミルにかけられた。1回の通過の後、その
オイルシステムの粘度は初期値200cps(薄い流体)から1.79×103
cpsまで増加した。最大の粘度増強(13.0×103cps)はBrook
field Viscometer(spindle #6;20rpm;1分
間;25℃)によって測定された7回に通過後に得られた。共処理パウダーにお
いて見いだされたのと同じ濃度で大豆油中で別々に粉砕された、FD−006も
界面活性剤も液体油中での重要な粘度増強を生じなかった。ビードミル中で15
%固体で粉砕されたセルロース試料についての記録された粘度は660cpsで
あり、1.5%固体で粉砕された界面活性剤の粘度は130cpsで測定されて
おり、これはMCCとソルビタンモノステアレートとが液体油中でお互いに相互
依存的である証拠である。実施例8 オイルゲルの懸濁液特性
実施例1cに述べられている手段を用いて、種々の固体含有量(15%、10
%、5%、3.5%及び2.5%)で、コロイド状MCC/ソルビタンモノステ
アレート(85/15)パウダーで構成/ゲル化された5つの大豆油50mlが
50mlの目盛り付きシリンダーにおかれた。粒状化された糖結晶で着色された
1gの食品がその油系に手による攪拌で混合され、糖粒子の沈殿させるために室
温で2週間にわたって観察された。2週間の終わりで、15%、10%、5%、
3.5%の固体濃度を含有する脂質系は糖結晶の沈殿のいかなる兆候も示さなか
った。2.5%の固体を含有する試料は糖結晶の懸濁液を維持するのに十分強い
ゲルマトリックスを示さなかった。糖結晶がこの特殊な試料に混合された後数秒
で、粒子が沈降するのが観察された。実施例9 熱安定性
実施例1cに述べられている手段に従って調製された、15%のコロイド状M
CC/ソルビタンモノステアレート(85/15)パウダーで構成/ゲル化され
た液体大豆油200mlが、そのゲルの熱安定性を測定するために、フライパン
の上におかれComing PC−100ホットプレート上でゆっくり熱せられ
た。温度はFluke 52K/J温度計で記録され、そのゲル化オイルの不変
性と変化が10°F間隔で250°Fまで記録された。160°Fまでの温度で
は、そのきめ細かい(texturized)脂質系は最初の形態から変化を現
さなかった。165°Fで、そのゲル系は、目立って、実際に上昇する温度で厚
くなりながら、より粘りけのあるようになり、そして(250°Fまでの)加熱
サイクルの間を通してその不変性を残した。その脂質系は、上昇する温度で不変
性における不安定あるいは変化のいかなる兆候も現さなかった。レオロジー的に
制御された液体油はトースター製品、押し出して作られるスナックおよびバター
コーティングに有用であった。
前述の特定の態様は、発明の実施を説明するものである。しかしながら、当業
者に知られ、あるいは、ここに開示された他の手段は、発明の精神あるいは添付
の請求の範囲から逸脱しない限り使用されることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C
H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB
,GE,HU,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,
LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,MN,M
W,MX,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU
,SD,SE,SI,SK,TJ,TT,UA,UZ,
VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.(1)微細化したセルロース成分及び(2)1以上の界面活性剤からなる界 面活性剤成分を有する粉末凝集物からなることを特徴とする可食性脂質用添加剤 。 2.微細化したセルロース成分90〜50重量%と界面活性剤成分10〜50重 量%からなる請求項1の剤。 3.微細化したセルロース成分が85〜60重量%をしめる請求項2の剤。 4.界面活性剤成分が15〜40重量%をしめる請求項2の剤。 5.微細化したセルロース成分が平均粒子サイズ0.1〜1.0μの微結晶質セ ルロース粒子からなり、界面活性剤成分がこの微細化したセルロース成分の表面 上に吸着されている請求項2の剤。 6.微細化したセルロース成分がセルロース生成物の全重量当り1〜7重量%の 水を有する請求項2の剤。 7.界面活性剤成分がレクチンモノグリセリド、アセチル化モノグリセリド、エ トキシ化モノグリセリド、ソルビタンエステル、モノステアレート、モノ−又は ジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル、ポリソルベート及びナトリウムステ アロイルラクチレートからなる群から選ばれた1以上の界面活性剤からなる請求 項1の剤。 8.界面活性剤成分がソルビタンモノステアレートからなる請求項7の剤。 9.(a)可食性脂質をゲル化剤と脂質の全重量当り5〜25重量%の請求項1 の剤と混合して混合物をつくり、次いで (b)この凝集物をせん断して分散させることによって脂質を安定化、増粘又 はゲル化することを特徴とする可食性脂質の改質方法。 10.工程(a)で10〜15重量%の該剤を混合する請求項9の方法。 11.工程(b)を1回以上繰返す請求項9の方法。 12.工程(b)を1〜3回繰返す請求項10の方法。 13.請求項9の方法で製造した安定化した可食性脂質組成物。 14.セルロース粒子と界面活性剤を混合し、該混合物が均一となるまで混合を 続け、次いで混合物を乾燥することを特徴とする請求項1の凝集物の製造法。
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