KR101234471B1

KR101234471B1 - 박테리아 셀룰로오스-함유 제형 및 효과적인 박테리아셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법

Info

Publication number: KR101234471B1
Application number: KR1020077029842A
Authority: KR
Inventors: 지파 양
Original assignee: 지파 양
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2013-02-18
Also published as: AU2006250004B2; WO2006127810A3; BRPI0613298B1; JP2008541728A; RU2007146111A; NO20076536L; RU2428482C2; WO2006127810A2; BRPI0613298A2; JP5808309B2; JP2013078326A; AU2006250004A1; KR20080018900A; PL214692B1; CA2609677A1; MX2007014697A; WO2006127810A8

Abstract

박테리아 셀룰로오스의 새로운 제형들 및 특히 낮은 에너지를 가하여 점도 변화를 일으키는 향상된 점도-수정 특성을 보이는 박테리아 셀룰로오스의 제형을 생산하는 새로운 방법이 개시된다. 그러한 방법은 고에너지 혼합을 도입할 필요 없이 증점제(thickener) 또는 현탁 조제(suspension aid)로서 사용될 수 있는 불용성 섬유를 형성하기 위해 과량 알코올이 존재할 때 침전이 일어나도록 하는 수용성 공통 제제(co-agent)에 의한 새로운 공침(co-precipitation)을 포함한다. 그러한 박테리아 셀룰로오스 특성은 과거에는 이용 가능해 왔지만, 고도의 노동과 에너지 집약적인 공정들을 통해서만 그러하였다. 따라서 지금 제안되는 독창적인 방법은 종래의 박테리아 셀룰로오스들과 같은 효과적인 성질을 제공할 뿐만 아니라, 여러 가지 점에서, 그러한 종래 유형들에 대한 개선점들을 제공하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형을 제공한다. 이러한 새로운 박테리아 셀룰로오스-함유 제형들을 포함하는 특정 최종-사용 조성물들 및 응용들도 본 발명에 포함된다.

박테리아 셀룰로오스 함유 제형, 점도-수정 특성, 공통 제제, 증점제, 현탁 조제, 공침법

Description

박테리아 셀룰로오스-함유 제형 및 효과적인 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법{BACTERIAL CELLULOSE-CONTAINING FORMULATIONS AND METHOD OF PRODUCING EFFECTIVE BACTERIAL CELLULOSE-CONTAINING FORMULATIONS}

본 발명은 일반적으로, 특히 낮은 에너지를 가하여 점도 변화를 일으키는 향상된 점도-수정 특성을 보이는 박테리아 셀룰로오스의 제형을 생산하는 새로운 방법에 관한 것이다. 그러한 방법은 고에너지 혼합을 도입할 필요 없이 증점제(thickener) 또는 현탁 조제(suspension aid)로서 사용될 수 있는 불용성 섬유를 형성하기 위해 과량 알코올이 존재할 때 침전이 일어나도록 하는 수용성 공통 제제(co-agent)에 의한 새로운 공침(co-precipitation)을 포함한다. 그러한 박테리아 셀룰로오스 특성은 과거에 사용되어 왔지만, 고도의 노동과 에너지 집약적인 공정들을 통해서만 사용되어 왔었다. 따라서 지금 제안되는 독창적인 방법은 종래의 박테리아 셀룰로오스들과 같은 효과적인 성질을 제공할 뿐만 아니라, 여러 가지 점에서, 그러한 종래 유형들에 대한 개선점들을 제공하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형을 제공한다. 이러한 새로운 박테리아 셀룰로오스-함유 제형들을 포함하는 특정 최종-사용 조성물들 및 응용들도 본 발명에 포함된다.

박테리아 셀룰로오스는, 비록 그러한 화합물들이 식물 물질로부터 유도되는 셀룰로오스와 본질적으로 동일한 화학 구조로 되어있지만, 매우 바람직한 특성을 보이는 다당류의 광범위한 범주이다. 그러나, 그 이름이 뜻하는 바와 같이, 이러한 다당류의 원천은 그 발효, 정제 및 회수(recovery)의 결과로서 사실상 박테리아성(일반적으로 아세토박터(Acetobacter) 속의 미생물들에 의해 생산되는)이다. 그러한 박테리아 셀룰로오스 화합물들은 묶음 형태(bundle form)(평균 0.1 내지 0.2 마이크로미터의 지름)로 된 매우 독특한 크기와 종횡비(aspect ratio)(각각 약 40 내지 100 ㎚의 지름과 0.1 내지 15 마이크로미터의 길이)를 지닌 매우 미세한 셀룰로오스 섬유들로 구성되어 있다. 그러한 뒤엉킨 묶음 구조는 수용액 내에서 부풀림을 용이하게 하는 망상(reticulated) 네크워크 구조를 형성하여, 뛰어난 3차원 네트워크를 제공한다. 상기 3차원 구조는 뛰어난 총괄 점도(bulk viscosity)는 물론이고 타겟(target) 액체 내에서의 항복 응력(yield stress) 시스템의 구축을 통한 현탁 성능(suspension capabilities) 및 적절하고 바람직한 점도 수정을 이루어 낸다. 따라서, 그러한 결과는 용액, 특히 수용액으로부터 시간에 따라 침전되는 경향을 가지는 물질들(예를 들어, 식품류)의 매우 효과적인 현탁을 가능하게 한다. 또한, 그러한 박테리아 셀룰로오스 제형들은, 비록 원하는 수준의 현탁에 최초로 도달하기 위해 혼합이나 가열을 통해 비교적 많은 양의 에너지를 소모할 필요가 있기는 하지만, 급속-조리 액체 식품류(예컨대, 스프, 초콜렛 음료, 요거트, 주스류, 낙농제품, 코코아 등) 의 침전 및 분리를 방지하는 데 도움이 된다.

그 결과로 생긴 섬유들(따라서 묶음들)은 물에 불용성이고, 상기 언급된 성능들로, 다가 알코올(polyol-) 및 물-증점(water-thickening) 특성들을 보인다. 박 테리아 셀룰로오스의 특이한 한 유형인 초미세 셀룰로오스(microfibrillated cellulose)는 주로 미대전 상태로 제공되고 아무런 부가된 작용 없이 결합하는 능력을 보인다. 그러나, 증점 또는 기타 유형의 점도 수정을 달성하기 위한 별도의 첨가제 없이, 상기 결과로 나온 시스템들은 그 자체가 높은 수준의 불안정성, 특히, 식품류의 전형적인 사용기간 조건들과 관련된 기간에 걸쳐 높은 수준의 불안정성을 보이는 것으로 나타났다. 따라서, 일명 셀룰로오스 검(cellulose gum)으로도 알려진 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose: CMC)와 같은 특정 공통 제제들이 박테리아 셀룰로오스 생성물의 섬유들에 대한 흡착을 통해 박테리아 셀룰로오스 생성물에 도입되고, 안정화 및 분산 향상을 제공하기 위해 스프레이 건조(공침 단계없이)가 이어지는데, 이는 박테리아 셀룰로오스 섬유 그 자체에 전달되는 상기 CMC 상의 음전하의 존재를 통해 이루어질 가능성이 크다. 따라서 그러한 전하는 섬유 묶음들이 형성된 네트워크가 풀어지지 않도록 방지하는 반발 능력을 제공하는 것으로 보인다. 심지어 그러한 가능성을 가지고, 적당한 CMC의 선택은 특정 CMC 생성물들의 염 및 산 민감도로 인하여 타겟 박테리아 셀룰로오스의 결과적인 유동학적(rheological) 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그것으로, 비록 과거에 그러한 CMC의 포함에 의해 박테리아 셀룰로오스 이용에 개선이 이루어졌다 하더라도, 적절한 수준의 pH 및 염 조건들이 전체 제형에 적절하도록 보증하기 위해 많은 주의를 기울여야 한다. 이런 이유로 인하여, 수 많은 응용들에서 박테리아 셀룰로오스의 사용에 더 큰 신뢰성을 부여하기 위한 더 많은 개선들이 관련 업계의 큰 관심거리이다.

또한, 그러한 박테리아 셀룰로오스가 액체-계 식품류 내에서의 효과적인 유동학적 수정의 제공에 큰 관심과 중요성을 가지지만, 상기에서 언급된 이유로 인하여, 그러한 셀룰로오스 물질의 생산에 관련된 비용이 매우 높고, 특히, 필수적 노동 및 그로 인한 폐기물 문제에 대한 비용이 높은 것으로 나타났다. 그러한 물질들의 발효는 초기에 아주 낮은 양을 산출한다. 일반적으로, 그러한 박테리아 셀룰로오스 물질의 정제 및 회수의 생산 방법은 최초 발효로부터 효율성 면에서 충분한 양의 박테리아 셀룰로오스 생성물을 가진 젖은 케이크(wet cake)의 생산을 위하여 발효가 완료된 후에 일련의 성가신 공정들을 수반한다. 추가적인 스프레이 건조도 또한 분말 생산 도중에 박테리아 셀룰로오스의 최종 회수 수율에 영향을 줄 수 있다.

그러한 과다한 단계들은 노동 및 에너지 집약적일 뿐만 아니라 처리 및 조작을 필요로 하는 폐수 및 폐기물의 양을 증가키기도 한다. 그것으로, 박테리아 셀룰로오스(특히 초미세섬유 셀룰로오스)의 생산에 드는 비용은 다른 검에 비해 상대적으로 과도하게 높은 것으로 나타났고, 몇몇 바람직한 최종 용도들에서 그러한 생성물의 사용을 제한하게 된다. 지금까지, 상기 언급된 기존의 생산 방법을 통해 생산된 물질들과 비교하여 타겟 응용들 내에서 몇몇 향상된 특성을 보이는 박테리아 셀룰로오스 물질을 최종적으로 제공하는 방법은 말할 것도 없고, 이러한 문제점들을 치유한 효과적인 방법이 개발되지 않았다.

따라서, 본 발명은 이하의 단계를 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산을 위한 방법을 포함한다: a) 발효를 통한 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계; b) 그 결과로 생긴 박테리아 셀룰로오스 생성물으로부터 박테리아 세포를 선택적으로 용해시키는 단계; c) 적어도 하나의 대전된 셀룰로오스 에테르, 적어도 하나의 침전제 및 그 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 고분자 점증제와 상기 "a" 단계 또는 상기 "b" 단계의 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물을 혼합시키는 단계; 및 d) 물과 섞일 수 있는 비수성(nonaqueous) 액체(비한정 예로서, 즉 알코올)와 상기 "c" 단계의 상기 혼합물을 공침(co-precipitating)시키는 단계. 상기 "c"단계의 이용 가능한 대전된 셀룰로오스 에테르는 그러한 박테리아 셀룰로오스-함유 제형이 첨가되는 최종 사용 조성물에서의 망상 네트워크를 분산시키고 안정화 시키는데 이용되는 화합물이다. 상기에서 언급된 바와 같이, 상기 대전된 화합물들은 개별 섬유들간의 반발을 통해 필요한 섬유들의 네트워크를 형성하는 능력을 용이하게 한다. 상기 "c" 단계의 이용 가능한 침전제는 건조 및 밀링(milling) 도중에 망상 박테리아 셀룰로오스의 기능적 특성(functionality)의 보존에 이용되는 화합물이다. 그러한 대전된 셀룰로오스 에테르류의 예들은 전체적으로 양성 또는 음성 중 어느 하나를 보이는 그러한 셀룰로오스-기반 화합물들을 포함하고, 제한 없이 임의의 소듐 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose: CMC), 양이온성 하이드록시에틸셀룰로오스(cationic hydroxyethylcellulose) 등을 포함한다. 침전(건조)제는 제한 없이 잔탄 제품류, 펙틴, 알긴산류, 젤란검(gellan gum), 웰란검(wellan gum), 디우탄검(diutan gum), 람산검(rhamsan gum), 카라기난(carrageenan), 구아검(guar gum), 한천(agar), 아라비아검(gum arabic), 검 게티(gum ghatti), 카라야검(karaya gum), 트라가칸트검(gum tragacanth), 타마린드검(tamarind gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum) 등을 포함하는 천연 및/또는 합성 생성물들의 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 비록 반드시 그러한 것은 아니라 할지라도, 스프레이 건조 후 그리고 유동학적으로 변화되는 타겟 액체 내에서 융합(incorporation) 되기 이전에 박테리아 셀룰로오스를 재활성 시키는 능력과 관련된 이유들로 인하여, 침전(건조)제가 포함된다. 따라서, 본 발명 내에 포함되는 하나 이상의 특정한 방법은 하기의 단계를 포함한다: a) 발효를 통한 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계; b) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물으로부터 박테리아 세포를 선택적으로 용해시키는 단계; c) 상기 "a" 단계 또는 상기 "b" 단계의 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물을 바이오검(biogum)과 혼합(바이오검은 발효액(fermentation broth)으로 융합되면 박테리아 세포들을 거기에서부터 바람직하게는 용해시킨다)시키는 단계; 및 d) 물과 섞일 수 있는 비수성 액체와 상기 "c" 단계의 상기 혼합물을 공침시키는 단계. 또한, 그러한 특정한 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다: a) 발효를 통한 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계; b) 상기 박테리아 생성물을 바이오검과 혼합시키는 단계; c) 상기 "b" 단계의 혼합물을 공통 용해시켜 거기서부터 박테리아 세포들을 제거하는 단계; 및 d) 상기 "c" 단계의 혼합물을 물과 섞일 수 있는 비수성 액체와 공침시키는 단계. 그 결과로 나온 공침된 생성물은 건조될 수 있는 프레스케이크(presscake) 형태일 것이고 그렇게 얻어진 입자들은 원하는 입자 크기로 밀링될 수 있다. 또한, 몇몇 응용을 위해, 상기 입자들은 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 다른 하이드로콜로이드(hydrocolloid)와 혼합되어 몇몇 특성을 제공할 수 있다. 또한, 이렇게 개발된 독창적인 생성물은 적어도 하나의 박테리아 셀룰로오스 물질 및 적어도 하나의 대전된 셀룰로오스 에테르로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 증점제, 잔탄 제품류, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 웰란검, 디우탄검, 람산검, 카라기난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 등 및 그들의 임의의 혼합물을 구성하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 침전제를 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형으로 정의되며, 상기 제형은 물 500 mL 표본의 중량비로 최대 0.36 %의 양으로 도입 시에 그리고 확장 균질화기(homogenizer)내에서 1500 psi로 최대 2 회(passes)의 적용 후 적어도 300 cps의 점도 능력(viscosity capability) 및 1.0 dyne/㎠의 항복 응력을 보인다.

잠재적으로 바람직한 일 실시예로서, 그렇게 생산된 박테리아 셀룰로오스 및 잔탄의 상기 제형은 필요한 임의의 노동 또는 에너지-집약적인 활성화 없이 활성화를 용이하게 하는 뚜렷한 장점을 가진다. 이러한 전체적인 방법의 다른 뚜렷한 장점은 대전된 셀룰로오스 에테르 또는 그 안에 존재하는 침전(건조)제 중 어느 하나이든 이소프로필 알코올과의 침전을 통해 그 결과로 생긴 박테리아 셀룰로오스-함유 제형을 수집하는 능력이다. 따라서, 상기 박테리아 셀룰로오스는 상기에서 설명된 방식으로 공통 침전되기 때문에, 상기 알코올-불용성 고분자 증점제(잔탄 또는 소듐 CMC와 같은)는 임의의 특정한 과학적 이론에 구속될 의도 없이 박테리아 셀룰로오스의 결과적으로 형성된 섬유들 중 적어도 일 부분에 걸쳐 코팅을 제공함으로써 상기 박테리아 셀룰로오스에 보호를 제공하는 듯 하다. 그러한 방법으로, 상기 고분자 증점제는 비수성 액체(바람직하게는 저가 알킬 알코올)의 첨가 시에 실질적으로 셀룰로오스 섬유의 결합 및 탈수에 도움이 되고, 그러한 공침 단계 중에 실질적인 양의 저-수율 다당류를 수집하게 되는 듯 하다. 따라서 정제 및 회수 단계 중에 실질적인 양의 수분을 회피하게 되면 궁극적으로 더 많은 양의 박테리아 셀룰로오스가 허용하게 된다. 이러한 새로운 공정으로, 최대량의 발효된 박테리아 셀룰로오스를 수집할 수 있어서, 상기에서 언급된 바와 같이 그러한 결과적인 생성물을 얻기에 일반적으로 필요한 폐수 및 다중 횟수의 탈수 및 재슬러리(reslurrying)를 회피하고 원하는 생산에 고효율을 제공한다. 또한, 상기에서 언급된 바와 같이, 건조제의 존재는 특히, 비한정 예로서, 잔탄 제품은 박테리아 셀룰로오스 섬유 묶음들 중 적어도 일 부분에 걸쳐서 코팅함으로써, 타겟 최종 사용 조성물 내에 도입 시에 활성화 요구조건에 개선점을 제공하는 듯하다. 놀랍게도, 유사한 형태의 기존에 실시된 생성물들과 비교하여 본 발명의 박테리아 셀룰로오스-함유 제형에 의한 원하는 유동학적 변형 장점의 실현에 필요한 에너지에서의 주목할 만한 감소가 있다. 또한, 박테리아 셀룰로오스(즉, 초미세섬유 셀룰로오스, 이하 "MFC"로 칭함)는 가용성 고분자 점증제만 비교해 볼 때 독특한 기능성(functionality) 및 유동학을 제공하기 때문에, 재활성화 요구조건에서 개선점들을 지닌 일반적인 공정들에 더 낮은 비용 대안을 허용하는 본 발명의 방법을 통하여 제조된 결과적인 생성물, 고온 식품 처리 동안에 점도 변화에 대한 저항 및 장기간의 저장 도중에 개선된 현탁 특성을 제공한다.

본 발명의 목적을 위해, "박테리아 셀룰로오스-함유 제형"이라는 용어는 본 발명의 방법에 의해 생산된 것과 같은 박테리아 셀룰로오스 생성물을 포함하는 것을 의미하고 적어도 그 결과로 생긴 박테리아 셀룰로오스 섬유 묶음들의 부분을 코팅하는 잔탄 제품을 포함한다. 따라서 "제형"이라는 용어는 그로부터 제조된 상기 생성물이 그러한 방식으로 생산되고 그러한 결과적 구조 및 구성을 보이는 박테리아 셀룰로오스 및 잔탄의 결합이라는 것을 전달하는 의미이다. "박테리아 셀룰로오스"라는 용어는 아세토박터 속 박테리아의 발효를 통하여 생산된 임의의 유형의 셀룰로오스를 포함하는 것을 의미하고 통상적으로 초미세섬유 셀룰로오스, 망상 박테리아 셀룰로오스 등으로 칭해지는 물질들을 포함한다.

상기에서 언급된 바와 같이, 박테리아 셀룰로오스는 다양한 조성물들에서 효과적인 유동학적 조절제(rheological modifier)로서 사용될 수 있다. 그러한 물질들은, 유체 내에서 분산되면, 높은 항복 응력을 소유한 높은 점도의 의액성(thixotropic) 혼합물들을 생산한다. 항복 응력은 젤-유사 시스템에서 유동을 촉발시키는 데 필요한 힘의 척도이다. 항복 응력은 수직 표면에 가한 후 그대로 유지되는 유체의 능력을 나타내며, 유체의 현탁 성능도 나타낸다.

일반적으로, 그러한 유동학적 변형 거동은 물, 다가 알코올(예컨대, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜 등) 또는 그 혼합물과 같은 친수성 용매에서의 박테리아 셀룰로오스 혼합물에 대한 어느 정도의 처리를 통해 제공된다. 이러한 처리를 "활성화"라고 하며, 일반적으로 고압 균질화 및/또는 고전단 혼합(high-shear mixing)을 포함한다. 그러나, 본 발명의 독창적인 박테리아 셀룰로오스-함유 제형은 저에너지 혼합에서 활성화하는 것으로 밝혀졌다. 활성화는 활성화가 발생하는 염기성 용매 또는 용매 혼합물, 또는 활성화된 셀룰로오스가 첨가되는 조성물에 상기 셀룰로오스가 기능성을 제공하도록 상기 셀룰로오스의 3차원 구조가 조절되는 공정이다. 기능성은 점증, 항복 응력, 열 안정성, 현탁 특성, 동결-용융 안정성, 유량 제어, 거품 안정화(foam stabilization), 코팅 및 필름 형성 등과 같은 특성 제공을 포함한다. 상기 활성화 공정 도중에 이어지는 공정은 염기성 용매에 셀룰로오스를 단지 분산시키는 것보다 상당히 더 많은 역할을 한다. 그러한 공정은 상기 셀룰로오스를 "살며시 분리하여(teases apart)" 셀룰로오스 섬유들을 팽창시킨다. 박테리아 셀룰로오스-함유 제형은 젖은 슬러리(분산) 형태로 또는 스프레이-건조 또는 동결-건조와 같은 타겟 유체 조성물에 원하는 유동학적 장점을 부여할 수 있는 공지된 건조 기술을 이용하여 상기 분산을 건조시켜 생산되는 건조된 생성물으로서 사용될 수 있다. 박테리아 셀룰로오스(MFC 또는 망상 박테리아 셀룰로오스)의 활성화는 상기 셀룰로오스 부분을 팽창시켜 표면적이 매우 큰 고도로 잘 짜맞춰진(intermeshed) 섬유들의 망상 구조를 생산한다. 상기 활성화된 망상 박테리아 셀룰로오스는 기존의 미정질 셀룰로오스(즉, 식물 원천으로부터 제공되는 셀룰로오스)보다 적어도 200 배 더 높다고 생각되는 극도로 높은 표면적을 소유하고 있다.

여기에 사용된 상기 박테리아 셀룰로오스는 아세토박터 속 미생물의 발효 생성물과 연관된 임의의 유형일 수 있고, 일례로, CELLULON? 이라는 상표명으로 CPKelco U.S. 사로부터 예전에 구입 가능했다. 그러한 호기성 배양 생성물은 물에 불용성인 섬유의 높은 망상형의 가지 친 상호 연결된 네트워크에 의해 특징 지워진다.

그러한 박테리아 셀룰로오스 생성물들의 제제는 공지되어 있다. 일례로 여기에 참조로 포함된 미합중국 특허 5,079,162호 및 미합중국 특허 5,144,021호는 Acetobacter aceti var. xylium의 박테리아 균주를 이용하여 교반된 배양 환경 하에서, 호기성으로 망상 박테리아 셀룰로오스를 생산하는 방법 및 표본배지(media)를 개시한다. 교반된 배양 조건을 이용하면 평균 70 시간에 걸쳐, 원하는 셀룰로오스를 시간당 적어도 0.1 g/liter로 지속적으로 생산하게 된다. 약 80-85 %의 수분을 함유하는 젖은 케익 망상 셀룰로오스는 상기 언급된 특허들에서 개시된 방법과 조건들을 이용하여 생산될 수 있다. 건조한 망상 박테리아 셀룰로오스는 공지된 스프레이-건조 또는 동결-건조와 같은 건조 기술을 이용하여 생산될 수 있다.

아세토박터(Acetobacter)는 특징적으로 0.6-0.8 마이크로미터 x 1.0-4 마이크로미터의 막대 형태를 지닌 그람-음성(gram-negative) 세균(bacterium)이다. 엄밀히 말해서 호기성 유기체이다; 즉, 물질대사(metabolism)는 호흡에 의하며, 발효성이 아니다. 본 세균은 셀룰로오스와 화학적으로 동일한 다중 폴리 β-1,4-글루칸 사슬들을 생산하는 능력에 의해 더 구별된다. 망상 박테리아 셀룰로오스의 마이크로셀룰로오스 사슬, 또는 미세섬유는 상기 세포막의 외부 사이트인 박테리아 표면에서 합성된다. 이러한 미세섬유들은 일반적으로 약 1.6 ㎚ x 5.8 ㎚의 단면 치수를 가진다. 이에 비하여, 정적(static) 또는 정치(standing) 배양 조건에서는, 상기 박테리아 표면에서의 미세섬유는 결합하여 일반적으로 약 3.2 ㎚ x 133 ㎚의 단면 치수를 지닌 원섬유(fibril)를 형성한다. 부수적으로 셀룰로오스의 큰 표면과 고유한 친수성과 함께, 이러한 아세토박터 생산 원섬유들의 작은 단면적 크기는 수용액을 흡수하는 능력이 비정상적으로 큰 셀룰로오스 생성물을 제공한다. 첨가제들은 안정되고 점성을 지닌 분산의 형성에 도움이 되는 망상 박테리아 셀룰로오스와 결합하여 자주 사용된다.

그러한 박테리아 셀룰로오스의 정제 및 수집과 관련하여 고유한 상기 문제는 여기에서 사용된 방법이 원하는 정도로 뛰어난 결과를 제공한다는 결정에 이르게 되었다. 전체 공정에서의 제1 단계는 타겟 박테리아 셀룰로오스의 임의의 양을 발효된 형태로 제공하는 것이다. 본 단계를 위한 생산 방법은 상기에 설명되어 있다. 그러한 생성물에 대한 수율은 일관 되게 높은 수준으로 발생시키기가 대단히 어려운 것으로 나타났기 때문에, 수집된 생성물을 최저의 비용으로 궁극적으로 공급하기 위하여 상기 타겟 생성물을 보유해야 할 필요성이 있다.

그러한 물질들에 대한 정제는 공지되어 있다. 예컨대 수산화 나트륨과 같은 부식성, 또는 임의의 유사 고 pH (바람직하게는, 약 12.5 pH 이상) 첨가제를 상기 셀룰로오스 생성물으로부터 가능한 한 많은 소멸 박테리아 세포들을 적절하게 제거할 정도의 양으로 도입함으로써 박테리아 셀룰로오스 생성물으로부터의 박테리아 세포들을 용해시킨다. 필요하다면 하나 이상의 단계에서 본 과정이 뒤따를 수 있다. 그 후 산으로의 중화가 일반적으로 이어진다. 충분히 낮은 pH와 몰농도를 지닌 임의의 적절한 산(그래서 상기 생성물의 pH수준을 가능하면 7.0에 가깝게 효과적으로 중화 시키거나 감소시킨다)이 이용될 수 있다. 황산, 염산 및 질산은 모두 그러한 단계를 위한 적절한 예이다. 당업자는 그러한 목적을 위하여 그러한 시약의 적절한 선택과 적절한 양을 용이하게 결정할 것이다. 대안적으로, 세포는 효소적인 방법(적절한 pH에서 리소자임 및 프로테아제로의 처리)을 통해 용해되고 소화될 수 있다.

그 후 상기 용해된 생성물은 상기 박테리아 셀룰로오스의 타겟 섬유 및 묶음을 효과적으로 코팅하기 위하여 고분자 증점제와 함께 혼합을 거치게 된다. 상기 고분자 증점제는 알코올(특히, 이소프로필 알코올)에 불용성이어야 한다. 그러한 증점제는 타겟 유체 조성물 내에서 상기 섬유의 분산 또는 현탁에 잠재적으로 도움이 되고 타겟 유체 조성물 내에서 상기 박테리아 셀룰로오스의 분산을 위한 보조제 또는 상기 박테리아 셀룰로오스를 건조시켜 수분을 좀 더 용이하게 제거하는데 쓰이는 보조제이다. 적절한 분산 보조제(작용제)는 제한 없이 CMC(다양한 유형), 양이온성 HEC 등 본래 천연적으로 고분자성이고 타겟 액체 용액 내에 도입 시에 상기 박테리아 셀룰로오스 섬유에 대해 필요한 분산 능력을 보이는 임의의 화합물을 포함한다. 바람직하게는 그러한 분산 보조제는 CP Kelco사의 CEKOL?과 같은 CMC이다. 상기에서 언급된 바와 같이, 적절한 침전 보조제(작용제)는 잔탄 제품류(CP Kelco 사의 KELTROL? KELTROL T? 및 기타 유형), 젤란검, 웰란검, 디우탄검, 람산검, 한천, 로커스트 빈 검 등 및 비한정 예로서, 펙틴과 같은 다른 유형의 천연 고분자 증점제를 포함한다. 바람직하게는, 상기 폴리머 증점제는 잔탄 제품이고 액체 배지 형태로 도입되고 상기 박테리아 셀룰로오스와 혼합된다. 기본적으로, 액체 배지 내에서 분말 또는 재수화된(rehydrated) 분말 형태로 상기 2가지 생성물의 액체 배지에서의 혼합은 상기 박테리아 셀룰로오스의 섬유 및/또는 묶음의 적어도 일부분 상에 원하는 잔탄 코팅을 발생하게 한다. 일 실시예에서, 박테리아 셀룰로오스 및 잔탄의 액체 배지는 혼합되어 잔여 박테리아 세포들의 제거를 위하여 이어서 박테리아 셀룰로오스와 잔탄의 정제(용해)를 거치게 된다. 다른 실시예에서, 상기 액체 배지들은 최초에 용해되지 않고 함께 혼합되지만, 그러한 정제가 일어나기 위하여 혼합되는 동안에 공동 용해(co-lysed)될 수 있다.

상기 방법 내에서 각각의 구성요소의 양들은 크게 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 박테리아 셀룰로오스는 일반적으로 첨가되는 고분자 증점제의 중량으로 약 0.1 % 내지 약 5 %의 양으로 존재하고, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3.0 %로 존재하는 반면에 상기 고분자 증점제는 상기 박테리아 셀룰로오스의 중량으로 10 내지 약 900 %의 양으로 존재할 수 있다.

상기 고분자 증점제에 의하여 상기 박테리아 셀룰로오스를 혼합하고 코팅을 한 후에, 그 후 상기 결과로 나온 생성물을 물과 섞일 수 있는 비수성 액체와의 공침을 통해 수집한다. 바람직하게는, 독성, 가용성 및 비용상의 이유로 인하여, 그러한 액체는 알코올이며 가장 바람직하게는 이소프로필 알코올이다. 아세톤, 에틸 아세테이트 및 그들의 임의의 혼합물과 같은 물과 섞일 수 있는 다른 비수성 액체뿐만 아니라, 에탄올, 메탄올, 부탄올 등과 같은 다른 유형의 알코올도 사용될 수 있다. 그러한 비수성 액체의 임의의 혼합물은 또한 그러한 공침 단계를 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 공침된 생성물은 고체-액체 분리 장치를 통해 처리되어 알코올-용해성 구성 요소들이 제거되어 거기에 상기 원하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형을 남기게 된다.

거기서부터, 젖은 케이크 형태의 생성물이 수집되고 그 후 건조 기구에 옮겨지고, 이어서 적당한 입자 크기 생산을 위해 밀링된다(milled). 특성 및/또는 장점을 더 제공하기 위하여 상기 젖은 케이크 또는 건조한 물질들에 공통 제제가 더 첨가될 수 있다. 그러한 공통 제제들은 설탕(sucrose), 포도당(glucose), 말토덱스트린(maltodextrin) 등과 같은 저 분자량 탄수화물과 함께 식물, 조류 및 박테리아 다당류 및 그 유도체를 포함한다. 상기 박테리아 셀룰로오스-함유 제형 내에서 존재할 수 있는 기타 첨가제들은 제한 없이 하이드로콜로이드, 폴리아크릴아미드류(및 동족체들), 폴리아크릴산류(및 동족체들), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐 알코올, 폴리비닐피롤리돈류(polyvinylpyrrolidones), 전분(및 설탕-베이스 분자들), 변성 전분, 동물-유도 젤라틴 및 비-전하성 셀룰로오스 에테르류(카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스 등)를 포함한다.

그 후, 본 발명의 상기 박테리아 셀룰로오스-함유 제형들은 음료수, 냉동 생성물, 발효 유제품 등을 포함하는 과량의 적절한 식품 조성물들; 제지 및 비직물 응용, 생물의학적인 응용, 약학적 부형제 및 오일 시추 유체 등과 가정용 세제, 섬유 유연제, 헤어 컨디셔너, 헤어 스타일링 제품 또는 아스팔트 유제를 위한 안정제 또는 제형 제제, 살충제류, 금속 가공에서의 부식 억제제, 라텍스 가공과 같은 비-식품 조성물들로 도입될 수 있다. 상기에서 설명된 제법으로 본 발명의 제형을 포함하는 상기 유체 조성물들은 그 총 중량의 중량비 약 0.01 % 내지 약 1 % 및 바람직하게는 약 0.03 % 내지 약 0.5 %의 양으로 그러한 박테리아 셀룰로오스-함유 제형을 포함할 수 있다. 최종적으로 생산된 박테리아 셀룰로오스-함유 제형은 500 mL의 물 표본에(그 중량비로 겨우 0.36 %의 양으로 첨가 시에) 적어도 300 cps의 점도 변화와 동일한 시험 표본 내에서 적어도 1.0 dynes/㎠의 항복 응력 측정을 주어야 한다.

하기의 비-한정적 예들은 본 발명 내에 포함된 다양한 방법들에 대한 설명을 제공한다.

예 1

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염(hypochlorite)으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임(lysozyme) 및 194 ppm의 프로테아제(protease)로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분을 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=2/1, 건량 기준)와 혼합하였고 그 후 그 결과로 나온 혼합물을 이소프로필 알코올(85 %)로 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 그 후, 상기 프레스케이크의 일부분을 70 ℃ 오븐에서 2 시간 동안 건조시켰고 Brinkmann Mill에서 60 메쉬(mesh)에서 밀링하였다. 그 후, 상기 분말 제형은 기준 수돗물(standard tap water: STW, 2.782 g의 염화칼슘 2수화물(CaCl₂·2H₂O)과 18.927 g의 염화나트륨을 5 gal의 탈이온수에 용해시킨다) 용액(500 mL)에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)가 중량비 20 %로 첨가되었고(MFC/Xanthan 0.288 % 및 CMC 0.072 %의 양이 되었다) 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 10 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도(Brookfield 점도계, 61 Spindle을 통해 5 rpm에서 1 분 동안 측정되었다)와 항복 응력은 각각 1176 cp 및 4.91 dynes/㎠ 였다.

이어서, 상기 결과로 나온 활성화된 MFC 용액(0.36 %) 210 mL를 비이커에서 15.5 그램의 선별 모래(graded sand)(60 메시 관통, 80 메시 미관통)와 함께 1 분 동안 혼합시켰다. 비이커를 분리하기 위해, 상기 결과로 나온 활성화된 MFC 용액의 다른 210 mL 표본을 또한 15.5 그램의 고운 탄산칼슘과 1 분 동안 혼합시켰다. 각각의 비이커의 상기 양을 분리된 100 mL 눈금 실린더에 붓고 각각의 실린더에서 100 mL 표지까지 희석시켰다. 각각의 경우에, 상기 용액들은 뛰어난 분산 특성을 보였고 상기 고체들(모래 또는 탄산칼슘 둘 중 하나)은 타겟 용액으로부터 아무런 침전도 보이지 않았다. 그 후, 상기 눈금 실린더들을 각각 상온(22 - 25 ℃)에서 24 시간 동안 저장하여 그 기간 동안 침전 발생 여부를 결정하였다. 각각의 표본에서, 상기 24 시간이 지난 후, 상기 상부 또는 하부로부터 표본들의 상 분리는 10 % (육안 측정을 통함) 미만이었으며, 이는 뛰어난 장기 분산 특성을 나타낸다.

예 2

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 높은 전단 응력(shear) 하에서 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=3/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물을 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 10 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 709 cp 및 1.96 dynes/㎠ 였다.

예 3

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 높은 전단 응력 하에서 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=4/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 분쇄하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 10 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 635 cp 및 1.54 dynes/㎠ 였다.

예 4

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=3/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 10 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 10 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 1242 cp 및 4.5 dynes/㎠ 였다.

예 5

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=3/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 10 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 1242 cp 및 4.5 dynes/㎠ 였다.

예 6

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.49 % 중량비로 생산되었다. 상기 액 체 배지는 350 ppm의 차아염소산염(hypochlorite)으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임(lysozyme) 및 194 ppm의 프로테아제(protease)로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=3/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 1010 cp 및 1.76 dynes/㎠ 였다.

예 7

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.93 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG=3/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 5 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 690 cp 및 2.19 dynes/㎠ 였다.

예 8

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.93 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지와 CMC 용액(MFC/XG/CMC=3/1/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 5 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 1057 cp 및 3.65 dynes/㎠ 였다.

예 9

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.93 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 펙틴 용액(MFC/펙틴=6/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 분쇄하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 20 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 5 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 377 cp 및 1.06 dynes/㎠ 였다.

예 10

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.93 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 CMC 용액(MFC/CMC=3/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 5 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 432 cp 및 1.39 dynes/㎠ 였다.

예 11

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.93 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 194 ppm의 프로테아제로 처리되었다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 펙틴 및 CMC 용액(MFC/펙틴/CMC=6/1/2, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 그 결과로 나온 혼합물은 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시켜 프레스케이크를 형성하였다. 상기 프레스케이크는 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 표본에 중량비 약 0.36 %의 양으로 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 Silverson 혼합기로 8000 rpm에서 5 분 동안 혼합되었다. 상기 생성물 점도와 항복 응력은 각각 552 cp 및 1.74 dynes/㎠ 였다.

예12

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.51 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG =2/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 용액에 중량비 약 0.2 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 10 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화되었다. 6 rpm에서의 상기 생성물 점도는 377 cp였다.

예 13

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.6 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG =2/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 탈이온수 용액, 기준 수돗물 용액 및 0.25 % 염화칼슘 용액에 각각 중량비 약 0.2 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 10 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화시켰다. 상기 생성물 점도는 탈 이온수, 기준 수돗물 및 0.25 % 염화칼슘 용액에서 각각 512 cp, 372 cp 및 358 cp였다.

이러한 표본으로 예 1에서 실시된 상기 시험과 유사하게도, 20개의 약 3.2 ㎜ 지름의 나일론 구슬들(각각 약 1.14 g/mL의 밀도를 보임)을 상기 용액 각각에(탈이온수, 기준 수돗물 또는 0.25 % 염화칼슘 용액) 담그고 상기 용액들을 상온에서 24 시간 동안 두었다. 시간이 만료된 후에 상기 구슬들 중 어느 것도 비이커의 바닥까지 가라앉지 않았으며, 이는 뛰어난 장기 분산 특성을 나타낸다.

예 14

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.51 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지(MFC/XG =2/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 분쇄하였다. 그 후 상기 분말 제형은 탈이온수 표본에 중량비 약 0.2 %의 양으로 도입되었고, 동시에 CMC가 중량비 10 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 프로펠러 믹서(propeller mixer)로 2500 rpm에서 10 분 동안 활성화시켰다. 상기 생성물 점도는 185 cp였다.

예 15

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.4 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 잔탄검 액체 배지와 사전 수화된(pre-hydrated) CMC 용액(MFC/XG/CMC=6/3/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 용액과 0.25 % 염화칼슘 용액에 중량비 약 0.2 %의 양으로 각각 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화시켰다. 6 rpm에서의 상기 생성물 점도는 기준 수돗물 및 0.25 % 염화칼슘 용액에서 각각, 343 cp 및 334 cp였다. 20 개의 약 3.2 ㎜ 지름의 나일론 구슬들(1.14 g/mL)을 상기 용액 각각(기준 수돗물 또는 0.25 % 염화칼슘 용액)에 담그고 상기 용액들을 상온에서 24 시간 동안 둔다. 24 시간 후에 상기 구슬들 중 어느 것도 비이커의 바닥까지 가라앉지 않았다.

예 16

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.6 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 사전 수화된 펙틴과 CMC 용액(MFC/펙틴/CMC=6/3/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 용액과 0.25 % 염화칼슘 용액에 중량비 약 0.2 %의 양으로 각각 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동 안 활성화시켰다. 6 rpm에서의 상기 생성물 점도는 기준 수돗물 및 0.25 % 염화칼슘 용액에서 각각, 306 cp 및 293 cp였다. 20 개의 약 3.2 ㎜ 지름의 나일론 구슬들(1.14 g/mL)을 상기 용액 각각(기준 수돗물 또는 0.25 % 염화칼슘 용액)에 담그고 상기 용액들을 상온에서 24 시간 동안 두었다. 24 시간 후에 상기 구슬들 중 어느 것도 비이커의 바닥까지 가라앉지 않았다.

예 17

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.6 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 사전 수화된 CMC 용액(MFC/CMC=3/1, 건량 기준)과 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 밀링하였다. 그 후 상기 분말 제형은 기준 수돗물 용액과 0.25 % 염화칼슘 용액에 중량비 약 0.2 %의 양으로 각각 도입되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화시켰다. 6 rpm에서의 상기 생성물 점도는 기준 수돗물 및 0.25 % 염화칼슘 용액에서 각각, 206 cp 및 202 cp였다. 20 개의 약 3.2 ㎜ 지름의 나일론 구슬들(1.14 g/mL)을 상기 용액 각각(기준 수돗물 또는 0.25 % 염화칼슘 용액)에 담그고 상기 용액들을 상온에서 24 시간 동안 두었다. 24 시간 후에 상기 구슬들 중 어느 것도 비이커의 바닥까지 가라앉지 않았다.

예 18

MFC는 1200 gal 발효기에서 최종 수율 1.6 % 중량비로 생산되었다. 상기 액체 배지는 350 ppm의 차아염소산염으로 처리되고 이어서 70 ppm의 리소자임 및 350 ppm의 프로테아제로 처리되고 다시 350 ppm의 차아염소산염의 처리가 뒤따랐다. 상기 처리된 MFC 액체 배지의 일 부분은 주어진 양의 디우탄 액체 배지(MFC/디우탄=2/1, 건량 기준)와 혼합되었고, 그 후 이소프로필 알코올(85 %)과 침전시키고, 예 1에서와 같이 건조시켜 분쇄하였다. 그 후 상기 분말 제형은 탈이온수 용액에 중량비 약 0.2 %의 양으로 도입되었고 동시에 CMC가 중량비 10 %로 첨가되었고, 그 후 상기 조성물은 확장된 균질화기(homogenizer)로 1500 psi에서 2 회 동안 활성화시켰다. 6 rpm에서의 상기 생성물 점도는 214 cp였다.

각각의 표본은 뛰어나며 고도로 원하는 점도 변형 및 항복 응력 결과들을 보였다. 박테리아 셀룰로오스 생성물들에 관하여, 지금까지는 그러한 결과들을 박테리아 셀룰로오스 물질만으로 그리고/또는 여기에 이어지는 덜 복잡한 방법들로는 얻을 수 없었다.

본 발명이 몇몇 바람직한 실시예들 및 실행들과 관련하여 설명되고 개시되지만, 본 발명을 그러한 특정한 실시예들에 한정하려는 의도는 결코 아니며, 오히려 첨부된 청구항들과 그 균등물의 범위가 정의할 수 있는 균등 구조들과 모든 대체적 실시예들 및 변형례들을 포함하려는 의도이다.

Claims

a) 망상형 구조를 형성하는 박테리아 셀룰로오스 섬유들을 포함하는 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계;

b) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물으로부터 박테리아 세포를 선택적으로 용해시키는 단계;

c) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물의 적어도 일부 표면을 고분자 증점제로 코팅하기 위하여, 적어도 하나의 대전된 셀룰로오스 에테르, 적어도 하나의 침전제 및 그 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 고분자 증점제와 상기 "a" 단계 또는 상기 "b" 단계의 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물을 혼합시키는 단계; 및

d) 코팅된 박테리아 셀룰로오스 생성물을 회수하기 위하여, 물과 섞일 수 있는 비수성(non-aqueous) 액체와 상기 "c" 단계의 상기 혼합물을 공침시키는 단계

를 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 "c" 단계의 상기 고분자 증점제는 대전된 셀룰로오스 에테르인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 대전된 셀룰로오스 에테르는 소듐 카르복시메틸셀룰로오스(sodium carboxymethylcellulose: CMC), 양이온성 하이드록시에틸셀룰로오스(cationic hydroxyethylcellulose), 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택 되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 "c" 단계의 상기 고분자 증점제는 침전제인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 침전제는 잔탄 제품(xanthan product), 펙틴(pectin), 알긴산류(alginates), 젤란검(gellan gum), 웰란검(wellan gum), 디우탄검(diutan gum), 람산검(rhamsan gum), 카라기난(carrageenan), 구아검(guar gum), 한천(agar), 아라비아검(gum arabic), 검 게티(gum ghatti), 카라야검(karaya gum), 트라가칸트검(gum tragacanth), 타마린드검(tamarind gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum) 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 박테리아 셀룰로오스 생성물은 미세섬유 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 "c" 단계의 상기 고분자 증점제는 대전된 셀룰로오스 에테르인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 대전된 셀룰로오스 에테르는 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 양이온성 하이드록시에틸셀룰로오스, 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 "c" 단계의 상기 고분자 증점제는 침전제인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 침전제는 잔탄 제품, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 디우탄검, 웰란검, 람산검, 카라기난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 침전제는 잔탄, 펙틴, 디우탄검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
a) 망상형 구조를 형성하는 박테리아 셀룰로오스 섬유들을 포함하는 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계;

b) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물로부터 상기 박테리아 세포를 선택적으로 용해시키는 단계;

c) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물의 적어도 일부 표면을 고분자 증점제로 코팅하기 위하여, 잔탄 제품, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 웰란검, 디우탄검, 람산검, 카라기난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 침전제와 상기 "a" 단계 또는 상기 "b" 단계의 상기 결과적 박테리아 셀룰로오스 생성물을 혼합시키는 단계; 및

d) 코팅된 박테리아 셀룰로오스 생성물을 회수하기 위해, 물과 섞일 수 있는 비수성 액체와 상기 단계 "c"의 상기 혼합물을 공침시키는 단계

를 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 침전제는 잔탄, 펙틴, 디우탄검, 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
a) 망상형 구조를 형성하는 박테리아 셀룰로오스 섬유들을 포함하는 박테리아 셀룰로오스 생성물을 제공하는 단계;

b) 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물의 적어도 일부 표면을 고분자 증점제로 코팅하기 위하여, 잔탄 제품, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 웰란검, 디우탄검, 람산검, 카라기난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 침전제와 상기 박테리아 셀룰로오스 생성물을 혼합시키는 단계;

c) 상기 "b" 단계의 상기 혼합물을 공통 용해시켜 거기서부터 박테리아 세포들을 제거하는 단계; 및

d) 코팅된 박테리아 셀룰로오스 생성물을 회수하기 위하여, 물과 섞일 수 있는 비수성 액체와 상기 "c" 단계의 상기 혼합물을 공침시키는 단계

를 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 침전제는 잔탄, 펙틴, 디우탄검, 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형의 생산 방법.
적어도 하나의 대전된 셀룰로오스 에테르, 적어도 하나의 침전제, 또는 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 증점제로 적어도 부분적으로 코팅되고 적어도 하나의 망상형 구조를 형성하는 박테리아 셀룰로오스 섬유들

을 포함하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형에 있어서, 상기 제형은 물 500 mL 표본의 중량비로 최대 0.36 %의 양으로 도입 시에 그리고 확장 균질화기(homogenizer)내에서 1500 psi로 최대 2 회(passes)의 적용 후 적어도 300 cps의 점도 능력(viscosity capability) 및 1.0 dyne/㎠의 항복 응력 측정을 보이는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 16에 있어서,

상기 고분자 증점제는 적어도 하나의 대전된 셀룰로오스 에테르인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 17에 있어서,

상기 대전된 셀룰로오스 에테르는 적어도 하나의 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 적어도 하나의 양이온성 하이드록시에틸셀룰로오스, 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 16에 있어서,

상기 고분자 증점제는 침전제인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 19에 있어서,

상기 침전제는 잔탄 제품, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 웰란검, 람산검, 카라기 난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 16에 있어서,

상기 박테리아 셀룰로오스 생성물은 미세섬유 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 21에 있어서,

상기 대전된 셀룰로오스 에테르 및 상기 침전제 양쪽 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 22에 있어서,

상기 침전제는 잔탄 제품, 펙틴, 알긴산류, 젤란검, 웰란검, 디우탄검, 람산검, 카라기난, 구아검, 한천, 아라비아검, 검 게티, 카라야검, 트라가칸트검, 타마린드검, 로커스트 빈 검 및 그들의 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 23에 있어서,

상기 대전된 셀룰로오스 에테르는 소듐 카르복시메틸셀룰로오스인 것을 특징 으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 24에 있어서,

상기 침전제는 잔탄, 펙틴, 디우탄검, 및 임의의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 25에 있어서,

상기 침전제는 잔탄인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 25에 있어서,

상기 침전제는 펙틴인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 25에 있어서,

상기 침전제는 디우탄검인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 20에 있어서,

상기 침전제는 잔탄인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 20에 있어서,

상기 침전제는 펙틴인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.
청구항 20에 있어서,

상기 침전제는 디우탄검인 것을 특징으로 하는 박테리아 셀룰로오스-함유 제형.