JP2003512539A - 植物種子由来繊維およびその使用方法 - Google Patents
植物種子由来繊維およびその使用方法Info
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Abstract
Description
る。USSN09/419,438の完全な開示は、参考文献によってここに組込んでいる。
る繊維の加工方法に関し、好ましくはEFA、およびその使用に関する。
維のような有用な成分を分離するために加工される。前記デンプンは、一般的に
、食品や産業への適用に使用される生産物を作るために変性される。前記油は、
一般的に、精製され、料理用および/またはベーキングオイルとして使用される
。トウモロコシグルテンタンパク質は、一般的に、養鶏業において飼料成分とし
て使用される。前記種子繊維は、一般的に、多くのペット用飼料およびウシの飼
料に試料成分として使用される。しかしながら、例えば、製紙および/または人
が消費する食品添加物として、他の用途にも適している加工種子繊維を得ること
が望まれている。
工についての方法を提供する。主用途において、前記方法は、希酸溶液と共に、
種子原料繊維を処理することを含む。一般的な希酸溶液は、強酸または弱酸、お
よび水溶液または水を含む。前記酸としては、塩酸や硫酸のような強酸が特に好
ましい。前記種子原料繊維は、前記種子原料繊維のリグニン含有量を減少するた
めに十分な量の前記希酸溶液と共に処理されることが好ましい。結果として得ら
れる繊維は、時々この明細書において酸処理された繊維と呼ぶ。前記酸処理繊維
を、残存する酸と不純物を除くために洗浄し、乾燥させることによって改良型繊
維添加物を形成できる。ここにおいて、“改良型繊維添加物”という単語は、他
の改良を行うか否かにかかわらず、この明細書において特徴付けられた手法にお
いて、改良された種子原料繊維を言う。
を含むことが好ましい。前記変性剤は、酸性亜塩素酸溶液または過酸化水素溶液
を含むことが好ましい。一般的に酸性亜塩素酸溶液は、水溶液、硫酸および塩酸
および亜塩素酸塩からなる群から選択された強酸を含むことが好ましい。前記亜
塩素酸としては、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム、亜塩素酸マグネシウ
ムおよび亜塩素酸カルシウムからなる群から選択されたものがあげられる。一般
的な過酸化水素溶液としては、少なくとも一つの過酸化水素および水溶液または
水を含むことが好ましい。前記酸処理繊維は、一般的に、前記繊維の白色度(br
ightness)を向上するために十分な時間、前記変性剤と共に処理する。その結果
得られる白色度が向上した繊維もまた、改良型繊維添加物として、または変性型
繊維として言及する。前記変性された繊維は、一般に、残存化学薬品や不純物を
除去するために洗浄し、乾燥することによって、好ましい明るい改良型繊維添加
物が形成される。また、他の例において、前記処理は、リグニン含有量(%)の
減少も導く。
を作るために木材を加工し、変性型パルプを形成するために前記木材パルプに前
記改良型繊維添加物を結合させ、前記変性型パルプをスクリーンに配置し、前記
変性型パルプの水を除去し、前記変性型パルプをプレスし、前記変性型パルプを
乾燥させることによって行われる。前記木材パルプは、化学パルプ化または機械
パルプ化のいずれかによって調製できる。この明細書は、また、木材パルプおよ
び改良型繊維添加物を含む製紙製品を提供する。木材由来の代替繊維を含む代替
紙は、前記EFAと共に製造することもできる。
前記食品産物は、一種の原料(多種の原料)を前記改良型繊維添加物と結合させ
ることによって形成できる。
、大豆およびコメのような穀物から得られた繊維を加工する方法を提供する。前
記改良型繊維添加物は、製紙添加物として、または食品添加物としての利用等、
これらには限定されないが、様々な用途に適している。
ら得られた非木材繊維を示す。種子を原料とする繊維は、セルロース、ヘミセル
ロースやリグニンを含む様々なポリマーを含有する。「セルロース」は、繊維の
骨格構造を形成するグルコースの直鎖ポリマーである。セルロースポリマー間の
水素結合は、セルロース繊維に高い強度を与える。「ヘミセルロース」は、六炭
糖マンノース、ガラクトース、グルコース、および4-O-メチル-D-グルクロン酸
および五炭糖キシロースおよびアラビノースを含む糖のポリマーの種類をいう。
ヘミセルロースポリマーは、本質的に、単糖の側鎖やアセチル置換基を除いて、
直鎖状である。ヘミセルロースポリマーは、セルロースに比べて、より可溶性で
あって変化し易く、また、水酸化ナトリウムのようなアルカリを用いて、植物細
胞壁から溶解できる。「ホロセルロース」は、全セルロースおよび繊維のヘミセル
ロース含有量を示す。「リグニン」は、アモルファスを有する、フェノキシプロ
パノールをユニットとする三次元構造の複合体ポリマーである。リグニンは、繊
維同士を保持する粘着剤またはバインダーである。
ス(高ヘミセルロース含量、商業用パルプにとって良いサプリメント)、11−
30%セルロース(低セルロース含量、製紙にとって良くない)、3−6%のリ
グニン(低い、良い)、<1%灰分(低い、良い)、22−23%デンプン、3
−4%脂肪、および10−12%タンパク質を含む(重量%)。
る繊維材料(SBF)を加工する方法を提供する。この工程は、酸処理された繊
維または変性された種子を原料とする繊維を形成するために、前記SBFを酸で
処理することを含む(酸処理工程)。この内容において「変性された」とは、前
記SBFはもはや未処理形状ではないことを意味する。前記酸処理繊維は、洗浄
し、改良型繊維添加物として使用できる。この工程において、変性型繊維を形成
するために、前記酸処理繊維は、変性剤で処理することが好ましい(表面変性工
程)。前記変性型繊維は、それから洗浄し、より好ましい改良型繊維添加物(E
FA)として使用できる。好ましい過程と、いくつかの選択されたバリエーショ
ンのフローチャートを図1に示す。一般的に、前記SBFは、前記酸処理工程に
先立って、洗浄やその他の処理を行う事が好ましい。ここで、「SBF」という
用語は、前述のような洗浄やその他の処理を行う否かに拘わらず、通常、酸処理
より前の前記繊維原料を意味する。
より、前記繊維を軟らかく、ばらばらにすることが観察される。前記酸処理工程
において、前記SBFは、酸スラリーを形成するために、希酸溶液と混合される
。前記酸スラリーは、前記繊維を軟らかく、ばらばらにするために十分な時間反
応させておく。好ましくは、前記反応は、例えば、80℃以上、一般に100℃
から140℃の高い温度で行う。
う。前記水と結合した酸の量は、酸強度、処理された前記繊維、および改良型繊
維添加物の所望の特性に依存して変化できる。前記酸の量は、前記SBFの乾燥
重量の重量%を基礎として計算できる。前記希酸溶液は、強酸または弱酸と水と
の結合によって調製できる。通常、弱酸を用いて調製された希酸溶液は、強酸を
用いて調製された希酸溶液よりも、より多くのモル量の弱酸を含む傾向にある。
一般的に利用し易い希酸溶液は、塩酸、硫酸、酢酸、過塩素酸およびリン酸組成
である。通常、希酸溶液の酸は、乾燥SBFの重量に対し約0.001%〜5%
の量で含まれ(例えば、繊維の乾燥重量100g当たり約0.001〜5グラム
の酸はが使用される)、より好ましくは乾燥SBFの重量当たり約1%〜約4%
であり、特に好ましくは乾燥SBF当たり約2%〜約3%である。好ましくは、
希酸溶液は、前記SBFと10:1の割合で結合することが好ましく、より好ま
しくは約6:1であり、特に好ましくは約3:1である。
3の範囲内であり、好ましくは約1〜3であり、特に好ましくは約1〜約2であ
る。
めに必要な時間を減少させるために、高い温度(21℃以上、一般的に80℃よ
り高い)、かつ、大気圧から500psiの圧力範囲以上で行うことが好ましく
、一般的に10psi〜30psiである。反応温度が高すぎると、収率の面で
望ましくない減少がおきるおそれがある。そのため、反応は、約100℃〜約1
40の範囲内で行うことが好ましく、より好ましくは約110℃〜約130℃で
あり、最も好ましくは約115℃〜約120℃である。前記酸処理工程は、10
0℃より高い温度で、観察可能な密封した圧力容器内で行うことが好ましい。好
ましい圧力容器の例は、循環反応器(例えば、マサチューセッツ州ダンヴァーズ
のM/K Systems製のDigester(圧力釜))やカバーした混合反応器(
ニューハンプシャー州ナシュアのBeloit Corporation製Pandia digester)を含
む。反応器の一般的な圧力は、10−50psiである。前記反応器は、空気を
清浄する必要がない。
分に軟らかく緩くなるのを観察できるのに十分な時間である。一般に。前記酸処
理反応は、2.5時間未満で実施され、例えば、約0.5時間〜約2時間が一般
的に十分である。一般に好ましい処理は、約1時間〜約2時間であり、例えば、
約1時間〜約1.25時間である。前記反応を所望の時間続けた後、前記反応容
器を室温に冷却し、気圧を抜く。代りに、熱い廃酸溶液を、圧力下でコンデンサ
ーを介して吹き出すこともでき、固定物を冷水で冷却する。それから、前記酸処
理された繊維を反応容器から除去する。
、「廃酸溶液」とは、酸処理工程後の希酸溶液を言う。前記廃酸溶液は、一般的
に前記希酸溶液には見られない、抽出されたリグニン、デンプン、残存化学薬剤
やその他の不純物を含む。前記酸処理された繊維は、水で洗浄することが好まし
い。もじ前記酸処理繊維が、改良型繊維添加物として使用されるならば、前記洗
浄工程は、ろ液が中性pH(例えば、pH約6.0〜8.0、好ましくはpH約
7.0)になるまで行うことがより好ましい。一般的に、中性pHのろ液は、前
記廃酸溶液の3〜4倍の水と交換することによって得ることができる。それから
、前記洗浄された酸処理繊維は、改良型繊維添加物として使用できる。任意で前
記洗浄された酸処理繊維は乾燥してもよい。
工程において変性されることが好ましい。前記酸処理された繊維は、さらに表面
変性工程において変性することになっている場合、前記表面変性工程の間、酸性
pHを維持するために、前記酸処理工程からの残存酸が、前記酸処理繊維に残っ
ていることが好ましい。このように前記酸処理繊維がさらに表面変性工程で変性
されることになっている場合、前記洗浄は、抽出されたリグニン、デンプンおよ
びその他の微粒子物質の大部分を除去するが、廃酸溶液の少量が残ることが好ま
しい。これは、一般的に、約1〜2倍量の水と前記酸溶液を交換することによっ
て達成することができる。前記表面変性工程がマイルドな酸性亜塩素酸処理を含
む場合、前記酸処理工程からの残存酸は、前記酸処理繊維に残ることが特に望ま
れている。
。前記表面変性工程の目的は、結果として得られた改良型繊維添加物の白色度を
向上させること、および、EFAの親水性を向上させることである。表面変性工
程の例としては、漂白工程がある。SBFは、先に酸処理工程を行うことなしに
、表面処理工程において処理してもよいが、前記表面変性工程は、SBFに酸処
理工程を施した後に行うことが好ましい。
形成するために、変性剤を接触させてもよい。ここで使用する「変性剤」は、繊
維の疎水性、親水性、および/または白色度を変化することのできる組成または
溶液を言う。前記変性剤は、より多くの親水性基(少ない疎水基)が曝露するよ
うに、繊維の親水性を増加(または疎水性を減少)することが好ましく、これは
、例えば、親水性基を添加し、または繊維から疎水性基を除去することによって
、または繊維の表面箇所を変化させることによって行うことができる。前記表面
変性剤は、前記繊維の白色度を増加してもよく、これは、例えば、リグニンを除
去することによって行われる。表面変性剤としては、例えば、漂白剤があげられ
る。漂白剤としては、木材パルプ化産業において使用されるものが使用できる。
マイルドな酸性亜塩素酸溶液は、漂白剤として好ましい。他にも、過酸化物(一
般に過酸化水素)は、有効な漂白剤である。酸処理繊維は、マイルドな酸性亜塩
素酸溶液、過酸化物溶液、またはこれらの組合わせを使用することによって処理
することができる。漂白剤として、過酸化物と組合わせた酸性亜塩素酸溶液の使
用は(分離した工程)、好ましい。両方の処理を行った場合、繊維の白色度およ
び親水性は、一般的に改良される。
熱する。ここで使用する「酸性亜塩素酸溶液」という用語は、亜塩素酸塩、強酸
または弱酸、および任意で水性キャリアーを含む。前記酸性亜塩素酸溶液は、p
H5以下であることが好ましく、一般的に、pH約2〜約5の範囲内であり、好
ましくは約2〜約4であり、特に好ましくは約2.5〜約3である。
。水は、結果として得られる繊維スラリーが約1重量%〜約20重量%の固形分
を含むように、より好ましくは約1重量%〜約10重量%の固形分を含むように
、一般的に酸性亜塩素酸溶液に添加すればよい。一般的に、前記スラリーは、重
量当たり約1%〜約5%の亜塩素酸を含み、より好ましくは重量あたり約1%〜
約2%である。これらの重量%は、乾燥繊維の重量に関係する。例えば、前記ス
ラリーは、繊維100グラム(乾燥重量)当たり約1〜2グラムの亜塩素酸を含
んでもよい。
(>21℃)で行うことが好ましい。温度が高すぎると、収率の望ましくない減
少が観察される。一般的に、漂白工程は、約50℃〜約80℃の範囲内で行われ
、より好ましくは約55℃〜約75℃であり、特に好ましくは約65℃〜約75
℃である。前記反応は、一般的に密封された容器内で、空気雰囲気下、成分を不
連続に混合することによって行う。前記反応は、約0.5時間〜約2時間で行い
、好ましくは約1時間〜約2時間、特に好ましくは約1時間〜約1.5時間であ
る。
と過剰な化学薬剤を除去するために水で洗浄してもよく、それからさらに処理を
行うことなく改良型繊維添加物(EFA)として使用することもできる。
は、過酸化物は過酸化水素であり、また乾燥繊維の重量当たり約1%〜約10%
の量で繊維と化合させ、好ましくは、重量当たり約2%〜約7%であり、特に好
ましくは重量当たり約3%〜約6%である。好ましくは、前記過酸化物が、過酸
化物および水のような水性溶媒を含む溶液に含まれていることが好ましい。一般
的に、過酸化物溶液は少なくともpH9であり、例えば、9〜11.5の間、好
ましくはpH約9.5〜11の間、特に好ましくは約10〜10.5の間である
。前記過酸化物は、所望のpHを得るために、漂白溶液に塩基を添加することに
より、マイルドなアルカリ溶液として調製される。
、反応速度を増加させ、反応時間を減少させるために、高い温度(>21℃)で
反応を行うことが望まれる。しかしながら、温度が高すぎると、反応が長時間か
かったり、または収率が望ましくない減少を示す。前記過酸化物処理工程は、一
般的に約50℃〜80℃の温度、しばしば55℃〜75℃、好ましくは約55℃
〜約65℃、約0.5〜約2時間、一般的に1〜2時間、好ましくは約1〜約1
.5時間で行う。過酸化物処理後、繊維は、一般的に過剰の化学薬剤および残存
抽出物を除去するために約7.0のpHまで水で洗浄し、改良型繊維添加物(E
FA)として使用することができる。
記酸性亜塩素酸処理は過酸化物処理に先立ち行うことが好ましい。これはpHの
調整を最小限にするためである。
ーを形成するためにひいてもよい。EFAは乾燥時間を短縮するために高い温度
で乾燥することが好ましい。しかしながら、温度が高すぎると、明るさが減少す
る。通常、加工されたEFAは、少なくとも35℃の温度に繊維を曝すことによ
って、一般に40℃〜70℃の間、好ましくは45℃〜65℃の間、最も好まし
くは約55℃〜60℃で、8時間まで、または繊維の水分含量が6重量%より小
さくなるまで、乾燥させる。乾燥EFAは、所望の使用に応じて、適当なサイズ
の粉にすることができる。例えば、デンプン様パウダー添加物を提供するために
、100−メッシュ(U.S.基準)にひいてもよい(100メッシュにひくこ
とによって、材料がひかれることを意味し、100メッシュU.S.基準スクリ
ーンを通った分画が使用される)。製粉機(Retsch mill)または他のタイプの
砕解機が使用できる。製粉の間、焦げたり焼けないように注意するべきである。
酸および硫酸を含む。酢酸(CH3COOH)、クエン酸、亜硫酸および炭酸(
H2CO3)は、適した弱酸の例である。前記酸としては強酸が好ましい。前記酸
は、硫酸または塩酸が最も好ましい。
「Handbook for Pulp&Paper Technologists,」では、多種の漂白プロトコー
ルの件等を提供しており、これらは有用であって、ここで述べた参考文献によっ
て組込まれている。適した漂白処理の例としては、酸性媒体中において繊維に単
体塩素を反応させること、水酸化ナトリウムによる反応生産物のアルカリ抽出、
酸性媒体中において繊維に二酸化塩素を反応させること、アルカリ媒体中におい
て高圧で単体酸素を反応させること、および繊維にオゾンを反応させることを含
む。
ては、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カルシウム、亜塩素酸マグネシウムおよび
亜塩素酸カリウム等が含まれる。好ましい亜塩素酸塩は亜塩素酸ナトリウムであ
る。前記亜塩素酸塩は、塩酸または硫酸のような強酸および水のような水性キャ
リアーと化合することが好ましい。例えば、酸性亜塩素酸溶液は、亜塩素酸ナト
リウムと塩酸とをモル比1:1の割合で含む。また、酸性亜塩素酸溶液は、亜塩
素酸カリウムと硫酸とをモル比2:1で含んでもよい。
過酸化物の一例である。前記過酸化物は、過酸化物を水性キャリアー(水)およ
び塩基性材料と化合することによってマイルドなアルカリ溶液として調製される
。水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムは、適した塩基性材料の例である。
ては公知のものが使用できる。適したキレート剤の例としては、メタケイ酸ナト
リウムがあげられる。キレート剤は、システムにおいて様々な金属イオンと結合
する。
添加物(EFA)という。EFAは、漂白によって変性されていない場合、一般
に出発原料と同じ白色度を有している。好ましいEFAは、概して白色から淡い
黄褐色であり、一般に、約50ISO以上、好ましくは約70ISO以上の白色
度を有し、ライトニングの結果、最も好ましくは約80ISO以上となる。繊維
の白色度(brightness)または白色度(whiteness)は、酸化マグネシウムの既
知基準と比較した、特定の波長および反射角における青色光の反射能によって、
評価することができる(TAPPT試験法T 452 オム−87(TAPPI Test M
ethods T 452 om-87))。
Chemists)メソッド56−20の変形により測定される、有効な保水力および
保油力によって、その特性を表すことができる。この方法は、実施例7に記載す
る。EFAは、一般に200質量%以上、通常は約300質量%以上の保水力(
water holding capacity)を有し、ここに記載した好ましい加工によって調製さ
れた場合は約500質量%の保水力を有する。EFAの保油力(oil holding ca
pacity)は、一般に150質量%以上、通常は200質量%以上であり、ここに
記載した好ましい加工によって調製された場合は約300質量%である。
性(viscosity building character)を示す。1.5質量%のEFAを含む均質
水溶液は、ブルックフィールド粘度計を用いて、一般に10cP以上、通常は1
00cP以上の粘度を示し、ここに記載した好ましい加工によって調製された場
合は約400cPの粘度を有する。
量%、更に一般的には約80質量%〜約95質量%、ある場合には約85質量%
〜約95質量%が炭水化物(セルロースおよびヘミセルロースを含む。)である
。炭水化物分の大部分、約75質量%〜約95質量%は不溶性の食物繊維である
。更に一般的には、トウモロコシから調製された場合、EFAは約85質量%〜
約90質量%が食物繊維である。
80質量%〜90質量%、ある場合には約85質量%〜95質量%が炭水化物(
セルロースおよびヘミセルロースを含む。)である。大豆由来のEFAは、一般
に70質量%〜100質量%、更に一般的には約80質量%〜95質量%、ある
場合には約80質量%〜85質量%が炭水化物(セルロースおよびヘミセルロー
スを含む。)である。
およびセルロースの性質に変化をもたらす化学変性の結果として生じるものと考
えらる。これは、後のセクションVIIIに記述する。概して前記加工は、(加工前
後の繊維物質を比較した場合)繊維物質においてヘミセルロース特性に対して大
きなセルロース特性をもたらすと認められる。更に、構造、色およびセルロース
特性の露出に関する多くの観察が、物理的および化学的変性の結果としての、少
なくとも表面のリグニン変性に関すると考えられる。
碾いたトウモロコシ繊維(SBF−C)のような未加工の繊維と比較したとき、
増大した表面積を有する傾向がある。SBF−Cは、一般に、構造化された鋸歯
のような岩石状の外観を有するが、EFAは、軽い羽毛のような乳白化された外
観を有する傾向がある。増大した表面は、EFAの多くの所望の特性に部分的に
応えるものと思われる。
ことができる。例えば、EFAは、紙塗工剤および塗料に使用できる。EFAは
、食品調製品にも使用できる。更に、EFAは、紙の強度的性質を増強するのに
適している。
例えば、ウエットエンドデンプンは、内部サイジングのために添加され、無機フ
ィラー(例えば、炭酸カルシウム、二酸化チタン、白土)は、視覚上の特性増強
のために、また繊維代替物質として添加される。その他の合成強度増強添加物も
知られている。
。EFAは天然物であり、灰分が低く、軽量である。無機フィラーに比べて、E
FAは、紙シートの重量を大きく増加させることなく、使用することができる。
実際に、ここに記載されたようにして作製されたEFAは、紙の坪量を10%か
ら例えば33%まで減少させるような適用で、紙の強度的特性を維持または増大
させることが分かった。付随した坪量増大のない適用で、紙の強度を増大させる
というEFAの能力は、製紙設備および買手の両方にとって魅力的である。製紙
業者は、低い材料費および運転費を達成するような適用により利益を得ることが
でき、一方、紙の買手は、低い輸送費および郵送料を達成するような適用から利
益を得ることができる。特に、新聞用紙およびLWC(低重量コート)紙は、E
FAの使用による紙の坪量の低減によって大きな恩恵を受け得る。
度増強には大きな関心がよせられる。EFAは、触媒的な添加レベルであっても
、紙の強度的特性を増強させることが分かった。ここで、「触媒的な添加レベル
」という用語は、EFAが、紙に副成分としての量で添加されることを意味し、
製紙パルプ含有量を基準にして、一般に10質量%以下の濃度、通常は0.1質
量%〜10質量%の濃度で添加されることを意味し、更に一般的には約0.5質
量%〜30質量%、好ましくは約0.5質量%〜20質量%で添加されることを
意味する。強度増強により恩恵を受ける市場は、液体パッケージ、漂白板紙、上
質紙、ライナーボードおよび段ボールを含む。
使用すると、木材繊維の使用を5%〜33%(質量%)削減することができる。
木材繊維消費の削減は、木材繊維の供給を維持するだけでなく、パルプ化および
/または漂白用化学薬品の量、下水のB.O.D.(生物学的酸素要求量)、エネ
ルギー消費量(例えば、電力および/または化石燃料力)および製品輸送/運送
費を実質的に削減する。
維状の原料であり、通常は植物由来である。しかしながら、動物、鉱物または合
成繊維を含んでいてもよい。製紙に使用されるパルプは、最も一般的には木材原
料から得られる。穀物の藁またはリンネル/亜麻、***などの材料および合成繊
維(例えば、ポリエチレン繊維)などの、粗い混合物に使用し得る非木材原料を
用いることも可能である。紙の製造における、これらの原料の結果物を、ここで
は「紙繊維」という。一般に、このような非木材原料は、かなり少ない量で使用
される。パルプはまた、二次または再生繊維から得てもよい。
を通して漉し、乾燥させて形成される。製紙業者は、一般に、木材チップ、板、
藁、ジュート、布または再生紙などの原料から、前記原料を濡らし、叩解して紙
繊維を分離し、繊維スラリーを形成することによって、パルプを得る。そして、
繊維スラリーを精製装置で精製し、繊維表面を更に粗くする。
よび機械すき紙のいずれであっても同じ基本工程を含む:(1)形成;パルプス
ラリーをスクリーンに塗布する;(2)水切り;水柱により発現した圧力差また
は重力などの力によって水を切る;(3)圧縮;シートから水をしぼり、更に脱
水する;(4)乾燥;シートを高温面上で乾燥または風乾する。重要なことに、
繊維の均一な分布および紙の均質性を得るため、パルプは、低い濃度(consiste
ncy)(例えば、約0.1%〜1.0%の固体分)でスクリーンに塗布されるべ
きである(G.A.Smook; 2nd Edition Handbook for Pulp and Paper Technologis
ts; Angus Wild Publications Inc. 1994)。
的であっても、化学機械的(chemi-mechanical)であってもよい。化学的手段を
用いて製造されたパルプは、一般に強く、容易に漂白されて白色度を増す。一方
、メカニカルパルプは、より多くのリグニンを保有している傾向がある。そのた
めメカニカルパルプは弱く、漂白がより困難な傾向がある。ケミメカニカルパル
プは、一般に、ケミカルパルプとメカニカルパルプの中間の強度特性を有してい
る。様々なグレードの紙が、様々な種類のパルプで作製される。例えば、新聞用
紙グレードには、一般に、メカニカルパルプが使用される。上質筆記用紙および
印刷用紙クレードには、一般に、漂白ケミカルパルプが使用される。
品が添加される。しかしながら、前記化学薬品はまた、繊維からヘミセルロース
を除去する傾向がある。ヘミセルロースは天然のバインダーであり、紙パルプに
更なる引張強さおよび破裂強さを付与するため、一般に、幾らかのヘミセルロー
ス分を保有していることが望ましい。それゆえ、ここに記載された加工により作
製されたEFA(改良型繊維添加物)などのヘミセルロース含有添加物で、損失
したヘミセルロースを補充することが望ましい。
ルロースを含めてホロセルロース分が高いことが好ましい。ヘミセルロースは親
水性であり、個々の紙繊維間の水素結合を促進する。よって、ヘミセルロースは
バインダーとして機能し、紙の強度を増大させる。リグニンは疎水性であり、得
られる紙に黄色がかった色を付与するため、一般に、製紙用添加物におけるリグ
ニン量は最小限とすることが望ましい。リグニンはのりとして機能し、個々の繊
維を拘束する。これに対して、個々の繊維は容易に分散し得ることが好ましい。 他の繊維(より高いリグニン含有量を有する。)を強度添加物として使用する
こともできるが、トウモロコシ繊維は十分なヘミセルロース含有量と、比較的低
いリグニン含有量および灰分とを有しているため、トウモロコシ繊維は特に製紙
用添加物として興味深い。例えば、トウモロコシ繊維は約3〜6%のリグニンを
有するのに対して、軟質木材は約25〜30%のリグニンを含み、硬質木材は約
16〜24%のリグニンを含む。
その材料であるSBF原料に対して、ホロセルロース特性、ヘミセルロース特性
およびセルロース特性に関する特性の特に望ましい変化を有する、変性または改
良型繊維添加物を導くよう実施することができる。比較的高いセルロース特性は
、その繊維物質が、紙における分散性およびアライメントに関して、木材繊維と
同様に振る舞うことを意味する。特定のヘミセルロース特性は、部分的に、望ま
しい強度増強を起こすことを意味する。総体的な全ホロセルロース含有量は、そ
の他の望ましくない作用を許容できるレベルに低減させることを意味する。更に
、表面特性およびリグニン特性の変性は、製紙用添加物である物質の効力を促進
すると考えられる。
ラリーに添加することができる(図8)。EFAと製紙パルプ繊維との間の接触
および混合を増強させるため、EFAは製紙パルプスラリーと一緒に精製される
ことが好ましい。EFAは、得られる紙の特性を増強するのに十分な量ではある
が、製紙パルプの流れを望ましくなく阻止したり、逆に装置の運転に影響を及ぼ
す程には多くない量で添加されることが好ましい。EFAは、製紙パルプに、製
紙パルプ量を基準として約0.1質量%〜約10質量%の濃度で添加されること
が好ましく、更に好ましくは約0.5質量%〜約3.0質量%、最も好ましくは
約0.5質量%〜約2.0質量%の濃度で添加される。
随意、EFAに加えて、紙スラリーシステムにカチオン性デンプンを添加しても
よい。カチオン性デンプンは、アミノ基、イミノ基、アンモニウム基、スルホニ
ウム基またはホスホニウム基(全て正電荷を帯び得る。)を含む試薬とデンプン
との化学反応により製造される。現在、市販の重要な誘導体は、第三級アミノお
よび第四級アンモニウムデンプンエーテルである。これらの物質の有用性のかぎ
となる要素は、負電荷を帯びた物質に対する親和性である(O.B.Wurzburg; Modi
fied Starches: Properties and Uses; CRC Press Inc.,1986)。
33%までの任意の削減をもたらす。更に、EFAは、湿潤強度および製紙工程
中の運転性を向上させ、マシンスピードを増大させ、軽量紙グレードのウェブ破
壊を低減させることができる。
うな装置を用いて、マシンスピード6fmp〜150fmpでの製造を達成し、
坪量18lbs〜400lbsの紙を1時間当たり75lbs〜200lbs製
造することができる。
チェストは3、バックチェストは4に示す。トレイウォーターボックスは5、p
hコントロールは6、テーブルロールは7、ダンディロールは8、第1のプレス
は9、第2のプレスは10、サイズプレスは11、第1のドライヤーは12、第
2のドライヤーは13、巻取りロールは14に示す。吸収カウチは15に示す。
である。
、スコット結合(Scott bond)、引張などの紙の内部結合強度、並びに、かさ密
度などのバルキング/パッケージング特性を改善するために、EFAを使用する
ことができる。これらの紙の特性はすべて、公知のTAPPI試験法を用いて測
定できる。
、ティッシュ、袋、タオル、ナプキンなど)または板紙(ライナーボード、波形
中心原紙(corrugated media)、チューブ、ドラム、牛乳パック、靴およびシリ
アルの箱に使用される再生ボール紙、ルーフィング原紙、繊維板など)に分類さ
れる。産業では、一般に、紙に使用される繊維の種類および紙の質量に基づいて
、紙を大まかなカテゴリーに分類する。EFAは、紙の全ての類への使用に適し
ている。しかしながら、これは、一般に、ボンド紙などの高品質紙、上質紙、ラ
イナーボードまたは波形中心原紙などの板紙の特性を増強するために使用される
。
す。これらは、漂白されたケミカルパルプおよび綿繊維から作製され、抄き入れ
さている。上質紙は、筆記、タイピングおよび印刷目的を意図している。これら
は白色または着色されており、漂白されたクラフトまたは亜硫酸塩軟質木材パル
プで作製され、平滑度および不透明度のために硬質木材パルプを含んでいてもよ
い。ライナーボードは、様々な質量で作製された、サザンパイン材またはダグラ
スファー材の無漂白クラフト軟質木材シートである。ライナーボードはしばしば
二重シートである。ライナーボードの圧縮強度および破裂強度は重要である。波
形中心原紙は、無漂白セミケミカルパルプから作製される。これは、波状構造(
wavy structure)に形成され、ライナーボードの層間に挟まれて、波形構造(co
rrugated structure)を形成する。波形中心原紙は、通常、箱の作製に使用され
る。
て良好な特性を有するためには、前記物質は、 (A)ヘミセルロースの良好な親水性 (B)セルロースに類似の繊維特性、および (C)紙においてミクロフィブリルの橋架けの形成し得るような繊維構造 を与えるべきである。
質の分散性を助長する。セルロースに類似の繊維特性は、パルプ中の他のセルロ
ース繊維との良好な混ぜ合わせのためである。適当な微小繊維構造は、パルプ(
セルロース)繊維間の橋架けネットワークの形成により、総体的な紙強度を加え
得る、ミクロフィブリルの形成のためである。
維添加物(EFA)は、このような物質を提供する。一般に、変性の結果として
、(a)全繊維物質におけるセルロース特性パーセントが、一般に、処理前に比
べて高い;(b)ヘミセルロース特性に対するセルロース特性の比率が、一般に
、出発繊維と比較して増大する;(c)ホロセルロース特性が一般に増大する。
後述の実施例に示され、図19と図20との比較に示されるように、前記物質は
独特で観察可能なミクロ構造を有し、紙製品においてミクロフィブリル構造を形
成させる。実施例に関連して後述するように、観察可能なセルロース類似の構造
は、前記物質をセルロースパルプ物質と相結ばせる。
つ。また、食物繊維は、血清コレステロール濃度を下げると考えられ、これは、
心臓疾患の防止において重要なことである。「食物繊維」は、ヒトの消化管の内
因性(非細菌性)酵素によって消化されない、植物細胞壁の可溶性および不溶性
成分を含む。食物繊維は、小腸で吸収されず、そのため大腸(結腸)に入る。「
不溶性繊維」は、セルロースおよびヘミセルロースなどのオリゴ糖および多糖を
含む。「可溶性繊維」は、L.Prosky et al.,J.Assoc.Off.Anal.Chem.,71,1017-1
023(1988)に記載の方法により、少なくとも50%溶解し得る繊維を示すものと
して使用される。可溶性繊維の例には、ペクチン、β−グルカン(小セルロース
型分枝グルコースポリマー)、キサンタンガムなどのガムが含まれる。食品にお
ける繊維添加物の使用は、1990年の栄養表示教育法令(Nutrition Labeling
and Education Act(NLEA))下において、食物繊維として報告される。
合わせて使用することはよく知られている。不溶性繊維製品は主として強化のた
めに使用され、可溶性繊維製品は機能性のために使用される。機能性には、外観
、粘性ビルディング能、保水力および保油力が含まれる。
ち、親油特性)の両方を有するため、乳化剤、粘性ビルダーとして使用できるだ
けでなく、同様の理由から、他の物質で増強または強化されて、例えばニュート
ラシューティカルを輸送する、デリバリーベヒクルの一部として使用され得る。
よって、食品製品に入れられる前または直接摂取される前に、様々な栄養素、ダ
イエタリーサプリメントなどで強化され得る。
入手可能な繊維添加物とは異なり、EFAは、強化および機能性の両方を付与す
る。更に詳しくは、その吸収性のため、テクスチャー、稠度および口当たり(mo
uthfeel)が改善される。
、例えば約1質量%の量で使用される。加工前の食品調製混合物は、固体または
液体であり、これから食品が調製されるものである。焼成食品においては、粉末
成分を基準として、少なくとも0.5質量%、例えば1質量%以上、一般に少な
くとも3質量%が有用である。
れられた従来のあらゆる食品調製品に使用でき、その粘性ビルディング特性のた
め、従来の食品調製品において可溶性繊維製品を、全部または部分的に、置換し
てもよい。
ィング特性のため、栄養飲料において、濃密でクリーミーな口当たりを付与し、
ココアパウダーおよびミネラルのような微細固体の懸濁を助け、乳濁液の安定化
を助けるための使用に好適である。ジュースにおける曇り剤(clouding agent)
として使用することもできる。EFAは、その粘性ビルディング特性のため、サ
ラダドレッシングまたは同様のドレッシング、ソースおよびフィリングにおいて
、所望のテクスチャーおよび密着性を達成するための使用にも好適である。
のを防止する添加物としての使用に好適なものとする。有利なことに、EFAは
、一般に繊維強化のために消費される焼成製品およびパン製品への使用に好適で
ある。更に、EFAの保水力は、EFAを、冷凍食品に冷凍/解凍安定性を付与
し、牛挽肉のような食肉における調理収量を上げるための成分としての使用に好
適なものとする。
できる。例えば、粉末成分の少なくとも0.5質量%以上である。概して飲料お
よび固体食品混合物を含む食品調製品において、EFAは一般にあらゆる許容量
で使用でき、例えば、あらゆる調理などの加工前の全成分量を基準として、少な
くとも0.5質量%で使用できる。
用することもできる。EFAは、VOC(揮発性有機化合物)の寄与なしに、塗
料調製品のレオロジー特性を改善するために使用することができる。紙塗工調製
品は、しばしば、塗工剤の保水力を変えるための化合物(例えば、CMC(カル
ボキシメチルセルロース))を含む。EFAは、その高い保水力のため、紙塗工
適用に有用である。
用して調整することができる。トウモロコシ繊維(SBF−C)は、Cargill Co
rn Milling(Cedar Rapids、Iowa)から得た。微粉繊維およびフリーなデンプン
やタンパク質を取り除くため、70-meshスクリーン上で微細な霧状にした水を使
用してトウモロコシ繊維(SBF−C)を洗浄した。洗浄後の繊維の水分含有量
は50%であると測定された。次に、約1200g(乾燥時600g)の繊維を
、ふるい付きバスケット(底に100-meshスクリーンがはってある)に詰め込み、
M/Kダイジェスターの圧力容器の中にいれた。
性溶液とSBFの重量比10:1の割合で混合した。希釈酸性溶液は100%の
硫酸を12g(濃度96%のものを購入した場合は12.5g)含み、水を53
87.5g含む。希釈酸性溶液中の硫酸と水の量は以下のように決められた。 希釈酸性溶液の全体重量:600g×10=6000g 必要な水の量: 6000−600g(ウェット繊維から)−12.5 gのH2SO4 =5387.5gの水
環ポンプをオンにした。リアクター内で希釈酸性溶液が循環しているのを確認し
た後、リアクターの蓋を密閉した。反応温度は120℃に設定した。設定温度に
到達するまで45分かかり、それから1時間温度を維持した。反応容器のヒータ
ーはオンにした。目標温度120℃に到達したあと、反応を1時間続けた。1時
間後、リアクターの中身を冷やすため、リアクターに供給される冷却水の栓を開
けた。使用後の希釈酸性溶液はリアクターにある排水弁を開けてリアクターから
排水した。リアクターバスケットの繊維を注意深く移動させ、それぞれ水が6L
ある2つの洗浄用バッチで洗浄した。洗浄は洗浄水が中性のpH(例えば、6.
0から8.0の間。典型的には約7.0)を示すまでさらに行った。
酸性亜塩素酸塩水溶液とを混合し、繊維が10%であり酸性亜塩素酸水溶液が9
0%である繊維の懸濁液を形成させた。酸性亜塩素酸水溶液は乾燥繊維重量を基
準として1.5%の亜塩素酸ナトリウムと0.6%の塩酸を含んでいた。反応は
、温度が65℃から75℃、時間が1時間、pHが約2から3という条件で、密
閉したプラスチック製バッグの中で行った。酸性亜塩素酸塩水溶液の処理の後、
繊維懸濁液を2Lの水で希釈し、ブフナー型ろうとでろ過した。この処理はろ液
が透明になり、そのpHが中性(例えば、6.0から8.0の間。典型的には約
7.0)になるまで繰り返した。
で処理した。繊維と、繊維の乾燥重量に対して3%から8%の過酸化水素および
繊維の乾燥重量を基準にして2%の水酸化ナトリウムとを混合し、pHを約10
から10.5の間にして、また固形濃度を10%から20%にした。繊維の乾燥
重量を基準として3%のメタケイ酸ナトリウムをキレート剤として加えた。過酸
化物処理のステップは密閉したプラスチック製バッグの中、60℃から65℃の
温度で1時間行われた。反応の後、繊維懸濁液を2Lの水で希釈し、ブフナー型
ろうとでろ過した。この処理はろ液が透明になり、そのpHが中性になるまで繰
り返した。漂白加工された繊維を空気循環型のオーブン中、35℃から60℃の
温度で乾燥させた後、Retsch millを使用して100-mesh(例えば、150μmか
ら250μm)の大きさまでグラインドした。
の構造と、実施例3で得た、グラウンド強化繊維添加剤(enhanced fiber additi
ve)(EFA−C)の構造を、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して100倍
の倍率で調べた。試料は乾燥させ、標準的なSEM試料の調整技術を使用して調
整した。図2および図3はそれぞれグラウンドトウモロコシ繊維(SBF−C)
と強化繊維添加剤(EFA−C)の走査型電子顕微鏡写真を示す。グラウンドト
ウモロコシ繊維(SBF−C)はギザギザしてゴツゴツしている。加工されてい
ない繊維はとても(塊になって)組織化されている。グラウンド強化繊維添加剤
の構造はSBF−Cと比べると本質的に異なっている。SBF−Cがギザギザ・
ゴツゴツであるのに対して、EFA−Cは明るくよりほっそりしていて、羽毛の
ようなまたはコーティングしてあるかのようである。結果として、EFA−Cは
処理していない繊維に比べると表面積に増加が見られた。
の構造、すなわち、図3で(図2と比較して)例示される構造を、羽毛のような
コーティングされた構造と呼ぶ。上記のような特徴のある実験に従って見てみる
と、粒子の少なくとも一部にそのような様子が顕著であることが、本発明による
典型的な強化繊維添加剤の特徴である。概して、試料が大きな粒子であるほど、
特にSEMにおいて粒子の寸法が100μmかそれより大きいと、その様子がも
っとも顕著になる。
の繊維について、フーリエ変換したラマンスペクトルを比較している。最も顕著
な違いは、1600cm-1と1630cm-1に位置する、リグニンに由来するバ
ンドが消えたことである(U.P. Agarwal and Sally A. Ralph, Appl. Spectrosc,
51,1648, 1997)。
た方法(Tappi Test method T236 cm-85, Tappi;ここに参照とする)で測定し
た。その結果を表1に示す。修飾工程によってSBF−Cからほぼ90%のリグ
ニンが取り除かれたことが表1からわかる。このことは、実施例5におけるFT-R
aman反射率解析のデータを確証するものである。
よび亜塩化物処理・過酸化物処理により調製された。
Act)法に合致する食物繊維解析をMedallion Labs(Minneapolis, MN)に委託した
。漂白加工繊維の工業化学解析と栄養学解析の結果を表2にまとめる。また、AO
AC Internationalが公表している公式手法への引用も表2に含めた。
ドラインに従うとその大部分が食物繊維である。強化繊維添加剤は繊維食物添加
剤として望ましい成分である。
ereal Chemists) Method 56-20の方法を一部変改して使用し測定した。水分保持
容量テストは、あらかじめ重さを量った50mlの遠心チューブの中で、1.2
5gの繊維を過剰の水(12.5ml)と混ぜた。混合液のpHを7.0に調整
し、室温で60分間、断続的に混合しながら水和させた。その後、試料を600
0×gで25分遠心した。チューブを30秒間、45度の角度で逆さにすること
で過剰の水を取り除いた。WHCパーセントは最終的なチューブ内の重さを最初
の繊維の重さで割り、100倍して決定した。WHCパーセントは1グラムの繊
維が低速度の遠心下で維持できる水の最大量を表す。
モロコシオイルを使用する点を除いて、水分保持容量とおなじアプローチで測定
した。
y available market pulp)を、Georgia Pacificから入手した。硬木製50%と
軟木製50%のブレンドを、5ガロン(19リットル)コンテナ中、蒸留水とと
もに、1.2重量%濃度(consistency)となるまでスラリー化させた。0.5重
量%のEFA−C(トウモロコシ繊維製改良型繊維添加物、Enhanced Fiber Add
itive made from Corn Fiber)を、1.2%濃度の硬木/軟木製紙スラリーに加
えた。
プ叩解(beating)のために用いる工程について記述している。前記EFA−Cを
含む硬木/軟木製紙用パルプ完成紙料を、バレービーターを用いて精製した。前
記完成紙料は、450mL CSF(Canadian Standard Freeness)まで精製し
た。前記パルプの濾水度(freeness)は、TAPPI試験法T-227を用いて決定した。い
ったん450mL CSFを得た後、前記完成紙料を、蒸留水で0.3%濃度ま
で希釈し、ライトニングミキサー(Lightning mixer)で穏やかに攪拌し、前記製
紙用完成紙料中の繊維を懸濁状態に保った。
1.2グラムのハンドシート(40lbシートまたは40lb/3300ft2
または60g/m2)および1.8グラムのハンドシート(60lbシートまた
は60lb/3300ft2または90g/m2)を比較した。いくつかの例では
、排水性(drainage)および保持性(retention)を助けるため、20lb/トン(
0.9重量%)のカチオン性デントコーンスターチ(dent corn starch、カーギ
ル(Cargill)より入手、Charge+110)をハンドシート型に加えた。
州アップルトン)に付託した。前記紙のハンドシートは、TAPPI試験法T-220によ
るパルプハンドシート物理試験に従い、条件を整えて試験した。使用した機器は
、キャリパ(Caliper)についてはEmveco Electronic Microguage 200A、バースト
(断裂)についてはMullen Burst Test Model "C"、ティアー(裂け)について
はElmendorf Tear Tester、テンシル(引張)についてはSin Techである。
示す。
st strength)を、図5に示す。この図もまた、20lb/トン(0.9重量%)
のカチオン性デンプン添加によりバースト力が向上したことを表している。EF
A−Cを含まない60lb(90g/m2)シート(コントロール)は、0.5
%EFA−Cを含む40lb(60g/m2)シートと同等のバースト力を有す
ることにご注目いただきたい。
力(tensile strength)を、図6に示す。この図もまた、20lb/トン(0.9
重量%)のカチオン性デンプン添加によりテンシル力が向上したことを表してい
る。EFA−Cを含まない60lb(90g/m2)シート(コントロール)は
、0.5%EFA−Cを含む40lb(60g/m2)シートと少なくとも同等
のテンシル力を有することにご注目いただきたい。
ートは、EFA−Cを含まない60lb(90g/m2)シートと同等のバース
トおよびテンシル力を保有する。触媒量のEFA−C(0.5%)は、バースト
およびテンシル力を犠牲にすることなく、標準60lb(90g/m2)中のク
ラフト紙用木質繊維(Kraft wood fiber)の33%を代替した。20lb/トン(
0.9重量%)のカチオン性デンプンの添加もまた、バーストおよびテンシル特
性を向上させた。
研究室実験 製紙用完成紙料(furnish)の調製: 硬木製および軟木製の漂白済みクラフト紙用(Kraft)市販パルプ(commerciall
y available market pulp)を、Georgia Pacificから入手した。硬木製50%と
軟木製50%のブレンドを、5ガロン(19リットル)コンテナ中、蒸留水とと
もに、1.2重量%濃度(consistency)となるまでスラリー化させた。0.5重
量%のEFA−S(大豆繊維製改良型繊維添加物、Enhanced Fiber Additive ma
de from Soy Hulls)を、前記硬木/軟木製紙スラリーに加えた。0.5重量%
のEFA−W(小麦繊維製改良型繊維添加物、Enhanced Fiber Additive made f
rom wheat midds)を用い、上記と同様にして、さらに別の硬木/軟木ブレンド
を調製した。
プ叩解(beating)のために用いる工程について記述している。前記EFA−Sお
よびEFA−Wを含む硬木/軟木製紙用パルプ完成紙料を、バレービーターを用
いて精製した。前記完成紙料は、450mL CSF(Canadian Standard Freen
ess)まで精製した。前記パルプの濾水度(freeness)は、TAPPI試験法T-227を用
いて決定した。いったん450mL CSFを得た後、前記完成紙料を、蒸留水
で0.3%濃度まで希釈し、ライトニングミキサー(Lightning mixer)で穏やか
に攪拌し、前記製紙用完成紙料中の繊維を懸濁状態に保った。
1.2グラムのハンドシート(40lbシートまたは40lb/3300ft2
または60g/m2)および1.8グラムのハンドシート(60lbシートまた
は60lb/3300ft2または90g/m2)を、比較のために選択した。い
くつかの例では、排水性(drainage)および保持性(retention)を助けるため、2
0lb/トン(0.9重量%)のカチオン性ウェットエンドスターチ(wet end
starch、カーギル(Cargill)より入手、Altra Charge+130)をハンドシート型に
加えた。
州アップルトン)に付託した。前記紙のハンドシートは、TAPPI試験法T-220によ
るパルプハンドシート物理試験に従い、条件を整えて試験した。使用した機器は
、キャリパ(Caliper)についてはEmveco Electronic Microguage 200A、バースト
(断裂)についてはMullen Burst Test Model "C"、ティアー(裂け)について
はElmendorf Tear Tester、テンシル(引張)についてはSin Techである。
評価結果を記録する。
ト(断裂)力(burst strength)を、図7に示す。EFA−SまたはEFA−Wを
含まない60lb(90g/m2)シート(コントロール)は、0.5%EFA
−SまたはEFA−Wを含む40lb(60g/m2)シートと同等のバースト
力を有することにご注目いただきたい。
60g/m2)シートは、EFA−SまたはEFA−Wを含まない60lb(9
0g/m2)シートと同等のバースト力を保有する。研究室内では、上記EFA
−Cで見られたようなテンシルの向上は、EFA−SおよびEFA−Wでは測定
されなかった。
ジニアリング学科(Western Michigan University in the Paper Science & Engi
neering Department)で行った。生産能力は以下の通りであった。すなわち、生
産速度は75lb/hrから200lb/hr(34kg/hrから90kg/
hr)であり、取幅坪量(trim basis weight)は18lb/3300ft2から4
00lb/3300ft2(27g/m2から600g/m2)であり、送り速度(
machine speed)は6fpmから150fpm(1.8m/分から45m/分)で
あった。図8Aに、そのパイロット製紙プラントの概略図を示す。
坪量コントロールバルブは31であり、混合および添加槽は32および33であ
り、ヘットボックスシステム(head box system)は35であり、ダンディーロー
ルは36であり、クーチロール37は排水槽38とともに存在し、下水管への排
水は39である。この装置は、約160lbs毎時(約72kg毎時)の生産物
を得るために使用することができる。
y available market pulp)は、西部ミシガン大学から供給された。研究のために
、硬木製60%と軟木製40%による完成紙料のバッチを二つ、別々に調製した
。一つのバッチはEFA−Cを含まず、「コントロール」と名づけた。他のバッ
チは0.5%EFA−Cを含み、「EFA−C」バッチと名づけた。各バッチは
以下のようにして調製した。すなわち、まず、5重量%濃度の60%硬木および
40%軟木をブレンドし、オランダビーター(Hollander Beater)中で共に混合し
た。5%濃度を達成するために、水道水を使用した。いったん前記パルプをブレ
ンドし、水で再水和させると、そのパルプスラリーをバックチェスト(Back Ches
t)に移し、そして、水道水で1.5重量%濃度まで希釈した。そのスラリーのp
Hを、H2SO4の添加により7.5に調製した。前記バックチェストから前記ス
ラリーを送り出し、シングルディスクジョルダンリファイナ(single disc Jorda
n refiner)を通して、450mL CSFの濾水度を達成した。前記濾水度は、T
APPI試験法T-227により決定した。装填重量(load weight)40lbs(18kg
)および流速60gpmを、前記ジョルダンリファイナの操作パラメータとした
。各バッチの精製時間は、一定(12分間)に保った。EFA−C原料は、精製
前に、前記バックチェストに、0.5重量%の用量レベルで加えた。いったん精
製が完了すると、前記パルプスラリーをマシンチェスト(Machine Chest)に移し
、0.5重量%濃度まで希釈した。
び73lb/3300ft2(109g/m2)の紙を目標とした。坪量は、送り
速度をコントロールすることにより達成した。実験中、必要であれば、10lb
/トン(0.5重量%)のカチオン性デンプン(Charge+110)をスタッフボック
ス(Stuffbox)に加えた。前記0.5重量%のスラリーを、前記マシンチェストか
らヘッドボックス(Headbox)に移した。前記スラリーを、前記ヘッドボックスか
ら長網抄紙機(Fourdrinier)に移し、そこで脱水の第一段階を行った。ウェット
状態のペーパーウェブは、前記ダンディーロールおよびサクションボックス(suc
tion boxes)を通過させ、そこで前記ウェブからさらに水を除去した。そのウェ
ブを前記クーチロールへと進め、そこでフェルトおよび第一のプレスセクション
内へと移した。前記ウェブを、前記第一のプレスセクションから、第二のプレス
セクション内における他のフェルトのセットへと移し、そこから第一のドライヤ
セクション内へと移した。サイズプレスおよび第二のドライヤセクションは省略
した。前記ウェブの最終段階は、カレンダ(Calender Stack)を通過させ、リール
上へと移した。
た。表5は、参照したTAPPI試験手順および各試験において行った再現実験の回
数を表す。
バースト力を示す。36lb(54g/m2)のシートでは、統計学上顕著な向
上が観測されたが、73lb(109g/m2)のシートではそれがなかった。
のテンシル力を示す。送り方向(machine direction)では、36lb(54g/
m2)および73lb(109g/m2)の両方のシートで、統計学上顕著なテン
シル力の向上が観測されたが、送り方向と垂直方向(cross-machine direction)
では、73lb(109g/m2)のシートでのみ観測された。
のティアー(裂け)力を示す。36lb(54g/m2)および73lb(10
9g/m2)の両方のシートで、統計学上顕著なティアー力の向上が観測された
。
のスコットボンド(Scott Bond)力を表す。36lb(54g/m2)および73
lb(109g/m2)の両方のシートで、統計学上顕著なスコットボンド力の
向上が起こった。
の空孔率を示す。36lb(54g/m2)および73lb(109g/m2)の
両方のシートで、統計学上顕著な空孔率の向上が起こった。
のかさ密度を示す。36lb(54g/m2)および73lb(109g/m2)
の両方のシートで、統計学上顕著なかさ密度の向上が起こった。
の折り畳み耐久力(fold endurance strength)を示す。73lb(109g/m2 )シートにおける送り方向と垂直方向を除き、36lb(54g/m2)および
73lb(109g/m2)の両方のシートで、統計学上顕著な向上が起こった
。
抄紙機による試験は、研究室での観測において、0.5%のEFA−Cが紙質の
バーストおよびテンシル力を統計的に向上させたことを統計的に確認した。それ
に加え、このパイロットスタディは、標準の硬木軟木混合漂白済製紙用完成紙料
に0.5%のEFA−Cを加えた場合、下記の紙質が向上したことをも統計的に
確認した。それは、すなわちスコットボンド、ティアー(裂け)、折り畳み、空
孔率およびかさ高さである。
nvestigation) パイロット抄紙機による試験(trial)は、西部ミシガン大学紙科学およびエン
ジニアリング学科(Western Michigan University in the Paper Science & Engi
neering Department)で行った。この試験の目的は、EFA−Cにおける紙の強
度特性の向上が、カチオン性デンプンの添加により変化するかどうかを確認する
ことであった。
y available market pulp)は、西部ミシガン大学から供給された。研究のために
、硬木製60%と軟木製40%による完成紙料のバッチを二つ、別々に調製した
。一つのバッチはEFA−Cを含まず、「コントロール」と名づけた。他のバッ
チは2.0%EFA−Cを含み、「EFA−C」バッチと名づけた。各バッチは
以下のようにして調製した。すなわち、まず、5重量%濃度の60%硬木および
40%軟木をブレンドし、オランダビーター(Hollander Beater)中で共に混合し
た。5%濃度を達成するために、水道水を使用した。いったん前記パルプをブレ
ンドし、水で再水和させると、そのパルプスラリーをバックチェスト(Back Ches
t)に移し、そして、水道水で1.5重量%濃度まで希釈した。そのスラリーのp
Hを、H2SO4の添加により7.5に調製した。前記バックチェストから前記ス
ラリーを送り出し、シングルディスクジョルダンリファイナ(single disc Jorda
n refiner)を通して、450mL CSFの濾水度を達成した。前記濾水度は、T
APPI試験法T-227により決定した。装填重量(load weight)40lbs(18kg
)および流速60gpmを、前記ジョルダンリファイナの操作パラメータとした
。各バッチの精製時間は、一定(12分間)に保った。EFA−C原料は、精製
前に、前記バックチェストに、2.0重量%の用量レベルで加えた。いったん精
製が完了すると、前記パルプスラリーをマシンチェスト(Machine Chest)に移し
、0.5%濃度まで希釈した。
び73lb/3300ft2(109g/m2)の紙を目標とした。坪量は、送り
速度をコントロールすることにより達成した。実験中、必要であれば、10lb
/トン(0.5重量%)のカチオン性デンプン(Charge+110)をスタッフボック
ス(Stuffbox)に加えた。前記0.5%のスラリーを、前記マシンチェストからヘ
ッドボックス(Headbox)に移した。前記スラリーを、前記ヘッドボックスから長
網抄紙機(Fourdrinier)に移し、前述と同様のことを行った。サイズプレスおよ
び第二のドライヤセクションは省略した。前記ウェブの最終段階は、カレンダ(C
alender Stack)を通過させ、リール上へと移した。
た。表7は、参照したTAPPI試験手順および各試験において行った再現実験の回
数を表す。
Bond internal paper strength)の向上を示す。10lb/トンのカチオン性デ
ンプンを添加した場合は、さらなる増加が観測された。
なわちTAPPI試験法により測定するガーレイ空孔率(Gurley Porosity)は、シート
の一定面積を100mLの空気が通過するのにかかる時間により測定した。空気
がシートを通過するのにかかる時間が長いほどシートの空孔率は低い。ガーレイ
空孔率が高いほどコーティング抵抗性(coating holdout)が大きい。
示す。
る紙の内部結合力(internal bond strength)が上昇した。2.0%EFA−Cを
紙内部に組み込んだ場合、そのシートの空孔率は小さくなった。2.0%EFA
−Cの添加により、紙のかさ密度は上昇した。2.0%EFA−Cとともにカチ
オン性デンプンを紙中に組み込むと、上述の特性が向上した。パイロット抄紙機
を用いたこの研究は、EFAとカチオン性デンプンとを同時に使用すると、排水
性(drainage)と保持性(retention)のマシン操業性パラメータ(machine runnabil
ity parameter)に関して相乗効果があることをも示した。
めの試験法を、顕微鏡的(microscopic)および/または分光学的(spectroscopic)
技術の使用により開発することができるかどうかを確認することであった。紙は
、種々のEFA−C濃度で、パイロット抄紙機を用い、西部ミシガン大学紙科学
およびエンジニアリング学科(Western Michigan University in the Paper Scie
nce & Engineering Department)で作製した。
y available market pulp)は、西部ミシガン大学から供給された。研究のために
、硬木製60%と軟木製40%による完成紙料のバッチを、別々に調製した。そ
れぞれのバッチは、下記のうち一つのレベルのEFA−Cを含んでいた。すなわ
ち、0%、0.5%、1.0%および2.0%である。各バッチは以下のように
して調製した。すなわち、まず、5重量%濃度の60%硬木および40%軟木を
ブレンドし、オランダビーター(Hollander Beater)中で共に混合した。5%濃度
を達成するために、水道水を使用した。いったん前記パルプをブレンドし、水で
再水和させると、そのパルプスラリーをバックチェスト(Back Chest)に移し、そ
して、水道水で1.5%まで希釈した。そのスラリーのpHを、H2SO4の添加
により7.5に調製した。前記バックチェストから前記スラリーを送り出し、シ
ングルディスクジョルダンリファイナ(single disc Jordan refiner)を3回通し
た。480mL CSFの濾水度(TAPPI試験法T-227)が観測された。装填重量(
load weight)20lbs(9kg)および流速60gpmを、前記ジョルダンリ
ファイナの操作パラメータとした。各バッチの精製時間は、一定に保った。完成
紙料は、バックチェストから引き出し、シングルディスクジョルダンリファイナ
を通過させ、そして、マシンチェスト上に移した。いったんバックチェストの内
容物を引き出して空にすると、前記ジョルダンリファイナを停止した。つぎに、
前記バッチを、マシンチェストから移動させ、バックチェストに戻した。異なる
レベルのEFA−Cを含む各バッチについて、このプロセスを3回ずつ繰り返し
た。いったん精製が完了すると、前記パルプスラリーを前記マシンチェストに移
し、0.5%濃度に希釈した。
30、60および90g/m2)の紙を目標とした。坪量は、送り速度をコント
ロールすることにより達成した。操業性(runability)の目的のために、10lb
/トン(0.5重量%)のカチオン性デンプン(Charge+110)をスタッフボック
ス(Stuffbox)に加えた。前記0.5%のスラリーを、前記マシンチェストからヘ
ッドボックス(Headbox)に移した。前記スラリーを、前記ヘッドボックスから長
網抄紙機(Fourdrinier)に移し、前述と同様のことを行った。サイズプレスおよ
び第二のドライヤセクションは前記と同様に省略した。前記ウェブの最終段階は
、カレンダ(Calender Stack)を通過させ、リール上へと移した。
いるかどうか確認するために、実施例12による紙のサンプルを標準の走査電子
顕微鏡(Scanning Electron Microscopy)試験にかけた。図19に、上述の方法で
作製した40lb(60g/m2)シートの800倍SEM画像を示す。繊維を
結合する微少なミクロフィブリルが、前記繊維間の隙間(void space)とともに紙
表面を覆っていることにご注目いただきたい。ミクロフィブリルの存在は、紙シ
ートの強度を上昇させることが知られている(T.E. Conners および S. Banerjee
、 Surface Analysis of Paper, CRC Press, 1995)。図20に、精製ステップ前
に1%EFAを添加して作製した40lb(60g/m2)シートの800倍S
EM画像を示す。この試料中でミクロフィブリルの生成量が増加していることに
ご注目いただきたい。さらに、図19で観測された隙間が減少しており、より良
好な紙シート形成を示している。
された。計算は、EFAを加えない紙の20SEMフィールド画像および1%E
FA−Cを添加した紙の20SEMフィールド画像に基づいて行った。EFAを
含まない紙は、顕微鏡写真図の1領域(micrograph field)当たり平均13のミク
ロフィブリルを有し、1%EFA−Cを含む紙は、顕微鏡写真図の1領域当たり
平均16.5のミクロフィブリルを有するので、したがって、EFAなしの紙と
比較して23%の増加となる。
が開発できるかどうか確認するために行った。EFA−C無添加の40lb(6
0g/m2)シートおよび1%EFA−C添加の40lb(60g/m2)シート
について、フーリエ変換赤外反射スペクトル(Fourier transform infrared refl
ectance spectra)を調べた。図21にその試験結果を示す。上段のスペクトルは
EFA−C無添加紙からのものであり、中段のスペクトルは1%添加紙のもので
あり、そして、下段のスペクトルは、1:1比係数(ratio factor)を用いたスペ
クトル引き算後の結果である。前記二つのスペクトルの最も相違する領域を、図
中に円で示す。
または変化しやすい試料に対してはさほど好適ではない。FTIR分析により相違す
る領域の存在することが示されたが、近赤外反射分析は、定量的研究のために使
用した。
ハンドシートのセットを使用した。すなわち、EFA−C無添加の20lb、4
0lbおよび60lb(30、60および90g/m2)シート、ならびに1%
EFA−C添加の20lb、40lbおよび60lb(30、60および90g
/m2)シートである。複数のハンドシートから代表試料(representative sampl
es)を切り出し、近赤外反射スペクトルを測定した。それぞれの紙において三つ
の領域を使用し、全体で18個の試料を分析した。
関解析を使用して作成した。各波長における単純相関係数(直線性の程度)を求
めた。このことは、どの波長が定量測定モデルを開発するのにより好適であるか
決定するために有用である。
回帰アルゴリズム(multiple linear regression algorithm)を適用すれば、これ
ら二つの波長を使用することにより、直線関係が開発できる。このデータから開
発された直線関係は、0.96の相関係数と、95%確率で0.14の標準誤差
を有する。これは、紙中のEFA含有量が独立の分析により決定できるという確
実な証拠である。
フロック(solka floc)、微結晶セルロース、オート麦繊維、トウモロコシ外皮(c
orn bran)および小麦外皮(wheat bran)を含む。表9に比較結果を示す。
皮が38〜50%TDFしか含んでいないことを除けば、約81から100%の
範囲であった。これらの生産物の全ては、高濃度食物繊維源として、食物の栄養
強化に使用される。実施例7で記述した近似分析によれば、EFA−Cは、その
他の市販の繊維生産物と比肩し得る約87.2%の不溶性食物繊維を含むことが
確かめられた。
の繊維を組み合せて使用することは一般的である。不溶性繊維生産物は主として
強化のために、そして、可溶性繊維生産物は機能性のために使用される。基本的
(basic)な機能性試験を、種々の生産物の粘性発現力(viscosity building)、保
水力(water holding capacity)および保油力(oil holding capacity)を評価する
ために行った。試験計画(test protocol)は、実施例7で記述した通りである。
ルロース、ソルカフロック、およびトウモロコシ外皮を含むいくつかの他の市販
の不溶性繊維生産物よりも大きい粘性発現力、保水力および保油力を有すること
が明らかになった。前記により観測されたEFAの機能性は、それが、進歩した
官能特性(organoleptic properties)を示すことができることを支持する。前記
官能特性とは、例えば、口当たり(mouthfeel)と、それに加え、望ましい製品特
性、例えばエマルジョン安定化(emulsion stabilization)、粘着性(cling)、曇
り(clouding)、アンチステーリング(anti-staling)、凍結/融解安定性(freeze/
thaw stability)、および食物中の可食率(cook yield)等である。表10に、前
記機能性試験の結果を要約する。
試料を調製し、下記の三つの工程のうち一つに使用した。 1. マグネチックスターラプレート上で1分間攪拌 (「攪拌(stirred)」) 2. ウォーリングブレンダー(Warring blender)で1分間剪断(shearing) (「剪断(sheared)」) 3. ガウリンホモジナイザー(Gaulin Homogenizer)により5000psi (3.4×107Pa)でシングルパスホモジナイゼーション(single p
ass homogenization) (「ホモジナイズ(homogenized)」)
viscometer, Spindle #2を用いて、20rpmで測定した。
で最も大きい粘性発現能力を示した。Avicel RC581Fは1000cP以上に達し
、そして、Avicel CL-611Fは、高剪断力(high shear)で130cPに達した。し
かしながら、これらの生産物は、59%のカルボキシメチルセルロース(CMC
)をさらに含んでいる。カルボキシメチルセルロースは可溶性繊維であり、粘性
発現力の原因となり得る。これらの試料は、乳白色不透明の懸濁状態を呈し、2
4時間後までに徐々に沈殿を生じた。Avicel FD-100、ソルカフロックおよびト
ウモロコシ外皮は、可溶性繊維を含まず、攪拌/剪断のいずれの条件下でも粘度
を発現せず、そして、ビーカーの底に急速に沈殿した。
して、白色で半透明(translucent)で懸濁および凝集状態(suspended flocked)の
外観を呈し、沈殿により溶液と分離しなかった。このことは、完全に不溶性(pur
ely insoluble)の繊維生産物のためには良好な機能性である。EFAは、粘性発
現力特性により、栄養飲料に対するとろみおよびクリーミーな口当たりの付与、
ココアパウダーおよびミネラル(mineral)等の微細固体の懸濁補助、およびエマ
ルション安定化補助への使用に好適である。前記添加物の凝集状態の外観は、フ
ルーツパルプに似る。したがって、前記添加物は、ジュースドリンクまたはスポ
ーツ飲料中の曇り剤(clouding agent)として使用することができる。
保存寿命(shelf life)の顕著な向上、およびそのような製品の不溶性繊維を低い
レベルから適度なレベルへと強化する機会につながる。
した。 パン用小麦粉 40.8 水 23.1 全粒小麦粉 13.0 卵 8.9 蜂蜜 7.9 脱脂粉乳 1.9 無塩バター 1.4 食塩 1.2 レモンジュース 0.9 活性ドライイースト 0.9 100%
分に加え、ホバートミキサー(Hobart mixer)および生パンフック(dough hook)を
用いて1分間混合した。生地(dough)は、焼く前に二度発酵させ(allowed to ris
e)、375°F(190℃)で50分間焼いた。
。試料B、CおよびDは、3%、5%および7%のEFA(小麦粉に対し)をそ
れぞれ含んでいた。5番目の試料は、EFAを含まず、これをコントロールとし
て供した。これらの製品(formulation)には、追加の水もその他の成分も加えず
、さらに、どのパンにも工程変更は加えなかった。最終生産物は、メダリオンラ
ボラトリー(Medallion Laboratories)で含水パーセンテージ(percent moisture)
ならびに可溶性、不溶性および総食物繊維量を分析した。結果は下記の通りであ
る。
り高かった。このデータは、比較的少量のEFAを加えることにより、パンの不
溶性繊維含有率を適度に増加させることが可能であることをも示している。同様
の観測は、イエローケーキ(yellow cake)およびソフトタイプのオートミールク
ッキーにおいても見られた。
atter)を調製した。 ミルク 52.3 小麦粉 35.2 卵 11.4 ベーキングパウダー 0.9 塩 0.2 100%
EFAを含み、そして試料Cは2%のEFAを含んでいた。それぞれのバターは
スムースになるまで混合し、10分間休ませた。タマネギ、マッシュルーム、ズ
ッキーニおよびチキンをバターで包み、液状植物油を用いて375°F(190
℃)で4分間揚げた。揚げた生産物を熱した油から引き上げ、ペーパータオル上
に置いて冷ました。つぎに、揚げたバターを除去し、脂質のパーセンテージ(酸
による加水分解)および水分のパーセンテージ(バキュームオーブン)を分析し
た。図29および30に、マッシュルームおよびズッキーニの結果を示す。
は、脂質含有量の減少が見られた。その上、EFAの添加は、その繊維としての
性質ゆえに、揚げた生産物にさらなる力を与える。すなわち、結果として、揚げ
て泳がせて(shipping)いる最中に、より壊れにくい。
ことができるので、加工肉製品にEFAを、混ぜた肉全体の重さを基準にして1
%から3%存在するように添加すると調理収率が直接増加し、そのような製品の
水分と脂肪含有量も向上する。
防腐剤が加えられていない4つの試料を本実施例のテストを行ううえでの基礎と
して用いた。試料Aには500グラムのグラウンドチャックに対してちょうど1
重量%のグラウンドEFAを添加した。同様に、2重量%と3重量%のグラウン
ドEFAをグラウンドチャックに添加したものがそれぞれ試料B・試料Cである
。4番目の試料にはEFAを加えず、コントロールとして使用した。Hobartミキ
サーとその付属パドルですべての混合試料を低速で10分間ブレンドし、各試料
を確実によく混ぜた。いっさいの水もその他の材料もその混合試料には加えなか
った。そして、その混合肉で125グラムのパティを作った。すべての試料を調
理するときの最初の温度を同じにするためパティは冷蔵した。それぞれの種類の
4つの肉パティの両面を華氏350度(約177℃)で6分間炒めた。炒めたパ
ティは金網台で室温まで冷まし、その後それぞれのパティを計量し、調理収率の
変化を決定した。また、試料の水分(AOAC method 960.39)および脂肪分(AOAC me
thod 950.46)についても分析した。分析結果を下に示す。
理収率が向上した。EFAの添加はまた、パティの脂質および水分の含有量を増
加した。さらに、EFAを含むすべてのパティはコントロールに比べてよりジュ
ーシーであり魅力的に思われた。
g/m2、40#)ハンドシートは60ポンド(90g/m2、60#)ハンドシートと
同じ引っ張り強度と破裂強度を持つ。そして、0.5%の強化トウモロコシ繊維
は、おなじCSFを使用する場合、強度を失うことなく、標準の60#シートに
おける木繊維33%分の替わりとなる潜在能力がある。このようにEFAマテリ
アルには、付加価値の高い紙用添加剤として重要な将来性がもつ。この節では、
強度強化特性についてEFAマテリアルが持つだろう作用形態と、EFAマテリ
アルの考えられる紙繊維との相互作用について解析をした。
M)による像を示す。この研究で使用したすべの紙は、上記の実施例10にある
ように、Western Michigan Universityにおける行われた予備的な製紙機による
テストでできたものである。倍率100倍では一見、表面形態には顕著な違いは
ない。
じたように、図19と図20の比較からそれは明らかである。図19はEFAを
含まない紙を倍率800倍でみたSEMの像を示す。微小繊維がいっしょになっ
て大きな繊維を形成していることが観察された。このような繊維はよく知られ、
製紙工程においても詳細に記録される。また、この繊維が強度特性を与えている
ものとされる。これらの微小繊維はシート形成中に形成され、水素結合の効果を
高めている。
いることが観察される。この形成が一貫した効果であるか調べるため、多数のS
EM像を多数の紙から撮り、微小繊維を数えた。EFAマテリアルとともに作ら
れた紙は、EFAを含まない紙に比べて、微小繊維の産出が10%よりおおく(
典型的には15%よりおおく、例えば23%)の増加があった。この微小繊維産
出における増加が、主により大きなパルプ(セルロース)繊維間を架橋する微小
繊維のネットワークを提供することで、EFAの強度強化特性において重要な役
割を担っている、と結論してもよい。
ない構造の詳細を決定する能力に関して制限がある。もうひとつの紙の解析技術
にレーザー共焦点走査顕微鏡(CLSMまたはLCSM)がある。この技術では
、表面を見ることができるのみならず、物質のZ方向にスキャンすることができ
、構造の3次元表示を再構築することができる。
。2つの励起波長を使用した。一つ目は542nmレーザーで、2つ目は488
nmレーザーである。二つの像をあわせて、合成像を作った。異なるナノメート
ル波長で得られた像を表すため異なる色を使用した。20までのZ方向連続スラ
イス像をとり、合成像に加え、深みを強化した。
む紙も含まない紙も、おなじような構造的特徴および繊維のパッキングと密度が
観察された。つまり、この種類の観察法では差異が検出できないほど、EFAを
含む紙と含まない紙の全体的な形態が似ているのだ。このことは、多くの紙の応
用法にとって重要である。なぜなら、上記のように微小繊維の効果に影響を与え
るけれど、EFAの添加は、紙の全体的な構造の変化を大きくは引き起こさない
ことを示しているからである。実際、次の節の記述であきらかであるが、形態変
化の差異が観察されないのは、EFAが部分的にセルロース繊維をコーティング
し(つまり、よりおおきなセルロース繊維と整列する)、そして、EFAに含ま
れるヘミセルロースが微小繊維の架橋を形成するからである。
ない、という形態の特徴が決定的な観察結果であった。一方で、紙の中のEFA
を化学的に検出することは、EFAの存在や位置を測定するための機構を提供す
るのみならず、EFAの化学的相互作用を理解する上で重要である。
び相似点を測定する手段である。実施例14の記述のように図21は(a)EFA
が添加された紙;(b)EFAが添加されていない紙のFTIRの反射スペクトル
および図の一番下に二つのスペクトルの差を示す。一番下の線で示された一つの
領域で2本のスペクトルがかなり異なっている。これは、1200cm-1から1
300cm-1の領域である。この差異は単なる全体的な反射の差異ではなく、化
学的な差異によるものだと思われる。
137cm-1と1220cm-1である。これらの差異はいろいろな方法に使うこ
とができる。例えば、 1. これらの波長と化学イメージングシステムとをあわせて使用する ことで、紙上でEFA分布の化学マッピングができる。また、 2. 製造された紙のEFA含有量を直接測定する定量分析法を開発する ことができる。
れる技術である。ラマンと赤外線の両イメージングシステムがある。紙の試料は
高い蛍光バックグラウンドを持つ(それ故、CLSMができるのである)ため、
ラマンイメージングは実用的ではない。しかし、赤外線イメージングは表面の化
学的形態に関するとても詳細なマップを作ることができる。
を含む紙の化学的赤外線イメージを示す。画像は主成分分析(PCA)と呼ばれ
るケモメトリクス技術を利用して得られた。この技術は、試料中にある主成分の
なかで変化があるものの化学的差異をさらに広げる技術である。図24、25の
画像は紙の第三主成分についての画像である。化学イメージングでは、画像中の
コントラストは形態というよりむしろ化学的な差異によって生じる。使用した測
定法や画像解析はChemIcon, Inc.社 (Pittsburgh, PA)で、同社の設備とソフト
ウェア−を使用し、本願書の出願人(assignee)であるCargill, Inc.の監督の下
、行われた。
がないことに注目する。これは、きわめて均一な化学的構成であることを示唆す
る。しかし、EFAを含む紙の画像(図25)では著しいコントラストがある。
つまり、画像中に、局在による化学的な差異があるのである。実際、EFA画像
について精密な検査と行うと、EFAマテリアルの存在により起こった化学的変
化が、個々の紙(本例ではパルプまたはセルロース)の繊維ストランドに従うよ
うに(または繊維ストランドに限定的に整列するように)局在していることまた
は整っていることがわかる。つまり、EFAが様々な紙繊維(本例ではセルロー
スまたはパルプ繊維)を覆うように、または少なくとも部分的には覆うように配
置されている。EFAマテリアルはホロセルロースの性質を多く持つため、EA
Fは容易に木(セルロース)の繊維と相互作用する。また、ヘミセルロースの性
質ため、EFAは紙の製造において‘のり’として働く。よって、以下のように
結論することができる。EFA添加剤は、ヘミセルロースの‘のり’でできた薄
いフィルムで、それぞれの紙(ホロセルロース)繊維を(またはその一部を)効
率よくコートし、このようにして、紙に全体的な強度を付与している。
ため、小さくグラインドしたEFAを紙の上におき、主成分スペースで画像化し
た。
でプロットされ、画像中の差異のコントラストが強められた。本図のなかに白黒
の図を備えている。
いなや、定量的なスペクトルモデルが開発可能であるという結論になった。その
ようなモデルでEFAがその紙の中に存在しているかどうかわかるだけでなく、
どれぐらいEFAが存在しているか測定できるのである。
物についての較正データのセットが統合された。各紙試料の近赤外スペクトルの
反射率が記録され、スペクトル相関プロットができた。
領域でEFAと高い相関を見せる。これら二つの波長は、図21のFTIRスペ
クトルサブトラクションで異なる基音バンドの3倍音とまさに関係している。
を使用した一次関係を発見した。図26はこの計算により得られた直線プロット
を示す。
れられた; 1.EFAによる紙の強化の際、EFAを含む紙と含まない紙のバルク構造
は視覚的(SEMで800倍)にはほとんど変化がない。 2.統計学的に有効な関連が、微小繊維の産出とEFA含有量との間に存在
する。この効果は少なくとも部分的には強度付与というEFAの特性に寄与して
いる。 3.赤外スペクトルに違いが観察たれた。このことは、EFAとセルロース
とで、化学的に差異があることを示す。 4.FTIRスペクトルにおける差異は本当である。なぜなら、これらのバ
ンドの倍音がNIR相関検定でも存在するからである。 5.NIRイメージングは、EFAが形成された化学的差異として紙(セル
ロース)繊維をコーティングする様に局在していることを写実的に示した。この
効果は強度付与というEFAの特性に寄与している。 6.スペクトルの差異が十分に大きく、NIRを使用して紙中のEFAの分
析をする方法を開発できた。
ニティープローブもある。特に、透過型電子顕微鏡(TEM)イメージングと共
に使用する酵素アフィニティープローブがある。
ープローブを使用することができる。とりわけ、セルロース−金アフィニティー
プローブは選択的にセルロース性の物質に結合し、クチンなどの疎水性物質には
結合しない。
ニティー金プローブの結合がその壁の親水性によって影響されることである。こ
のことは、スベリンやクチンを含む壁には、これらはセルロースを含むにも関わ
らず、セルロース−金プローブによって標識されないという観察事実によって裏
付けられている。一方、木質部の成分のような木質化した壁はセルロース−金プ
ローブによって標識される。SBFからEFAへの実施例に挙げた変換処理がリ
グニンの存在を取り除きまたは修正したり、繊維の親水性に影響をおよぼしたり
するという情報から、セルロース−金プローブを使用してその結合による差が検
出できるかどうかを調べる実験をした。
SBF−コーン試料のデジタルイメージを示している。図28はEFA−コーン
試料に対して同様の処置をしたデジタルイメージを示している。図28のほうが
標識の密度が高いということは、EFAはより標識を受けやすいように修飾され
ていることを示す。これは、その物質がより多くより接触可能なセルロースおよ
びホロセルロースの特性を持つように修飾されたと理論付けできる。これは8節
における分析で裏付けされる。
−PAD)によるリグノセルロースマテリアル(つまり、SBFおよびEFA)
に含まれる単糖の測定 この節では、植物のリグノセルロース成分に通常含まれる単糖類を分離し定量
することができるアプローチについてその特性を記述する。これらの成分にはア
ラビナンおよびガラクタン・グルカン・キシラン・マンナンが含まれるが、これ
らに限られるわけではない。この方法は、硫酸でリグノセルロースマテリアルを
加水分解して、できた単糖類を高性能陰イオン交換クロマトグラフィーとパルス
電流滴定検出(HPAE−PAD)によって直接分析することを含む。この方法
は以前に文献で公表された手順を適合させたものである(参照;K.A. Garlab, L
.D. Bourquin, G.C. Fahey, Jr., J. Agric. Food Chem., 37.........)。これ
らの文献の完全な明細はここに引用して取り込まれる。
た。脱イオン水(>18MΩ−cm)はBarnstead/Thermolyne NANOpure Infini
ty water purification systemから得た。D−アラビノースおよびD−ガラクト
ース・D−グルコース・D−キシロース・D−マンノースはSigma Chemical Co.
から購入した。すべての炭水化物の純度は99%を越えていた。
。それぞれの試料の水分はNIR水分バランスセットを使用して130℃で測定
した。試料の加水分解はTAPPI method T249 cm-85 (Tappi Test Methods, Tappi
Press, Atlanta, Ga, 1985)に従って行った。(この完全な明細はここに参照し
て取り込まれる。)まとめると、40mgから60mgの試料をガラスの試験管
に量り取った。試験管の中の試料に、ちょうど1mlの72%硫酸を加えた。試
料を30℃の水槽で1時間維持した。このとき、試料の溶解を助けるためガラス
のかき混ぜ棒で随時攪拌した。加水分解物を脱イオン水で4重量%の硫酸になる
まで希釈し、103±7kPaで1時間オートクレーブ中に置いた。加水分解の
後、試料を容量測定用フラスコで1000mlまで希釈し、インジェクションの
前に、0.45μmナイロンシリンジフィルターでろ過した。スタンダード水溶
液も試料と同じ方法で加水分解した。
AE−PAD)を使用して分離、定量した。グラディエントポンプ(model GP50)
およびRheodyneインジェクションバルブが装備されたオートサンプラー(model A
S-50)・pH-Ag/AgClコンビネーションリファレンス電極を装備したパルス電流滴
定検出をする電気化学検出器(model ED-40)が、DX-500クロマトグラフィーシス
テム(Dionex Corporation, Sunnyvale, CA)を構成した。CarboPac PA-1分析カラ
ム(250 mm x 4 mm i.d.)およびガードカラム(50 mm x 4 mm i.d.)を炭水化物分
離のために使用した。パルス電流の波形設定は、E1およびE2・E3・E4を
+0.1および-0.2・+0.6・-0.1Vに、持続時間は合計500 msecを400および10・30
・60 msecにそれぞれ設定した。設定は公表されているDionex Technical Note 2
1に従って行い、ここに参照する。溶離剤は、ろ過および脱気・脱イオンした高
純度の水をもちいて調製し、加圧ヘリウム下で保存した。カラムを洗浄するため
に100 mM NaOHを1 ml/minで10分間注入し、カラムを再平衡化するために脱イ
オン水を1 ml/minで10分間注入した。また、炭水化物の溶出のために脱イオン
水を1 ml/minで40分間注入した。ベースラインを安定させ、検出器の感度を最
適化するため、カラム後に300 mM NaOHを0.6 ml/minで注入した。この作業はDio
nex Technical Note20に従い、ここに参照する。サンプルあたりの合計運転時間
は60分であった。
アをそれぞれ対応する濃度で割ることで決定する。目的物質の濃度は試料の乾燥
重量に基づき、外部計算技術を使用し2つの測定値の平均として0.1%までの
数値で表した。すべての濃度は各炭水化物の無水物当量に基づいている。例えば
、アラビノースおよびキシロースは0.88であり、ガラクトースおよびグルコ
ース・マンノースは0.90である。%の値は試料全体の炭水化物にしての%で
ある。
EFAマテリアルと単なるSBFマテリアルとを同定し区別することに使用する
ことができる。特に、アラビナン・ガラクタン・グルカン・キシラン・マンナン
のパーセントの値を記述および要約の方法で査定を行った場合、それは試料の‘
ホロセルロースファクター’または‘ホロセルロース特性’と一致するものとみ
なされる。このファクターはおおむね、試料中のヘミセルロースとセルロースの
存在量に相関する全試料中の全炭水化物の量に関係する。なぜなら、示された単
糖類の値はセルロースおよびヘミセルロールの構成成分を反映するからである。
たは‘セルロース特性’として特徴付けられる。グルコース単糖はセルロースの
存在ともっとも親密な相関関係があるからである。
ミセルロースファクター’または‘ヘミセルロース特性’として言及される。示
した単糖類は一般に試料中のヘミセルロースの存在と相関関係にあるからである
。
正確な百分率が特に計測値と相関しているということを意味するものではない。
むしろ、これらのファクターは主に、互いに対して、および試料中の他の炭水化
物に対して、これらの物質の存在相対値を表している。
亜塩素酸塩処理・過酸化物処理を施したものと施してないものの間で比較ができ
る。とりわけ、シート由来繊維−トウモロコシ(SBF−C)は一般的に酸処理
も酸性亜塩素酸塩処理・過酸化物処理もされていないものである。強化繊維添加
剤−トウモロコシ(EFA−C)は同じ物質であるが、ここに記した原理、つま
り実施例1から3に従って処理を行ったものである。本実験と同様にして、SB
F−SoyとEFA−Soyとを比較をし、SBF−OatsとEFA−Oat
sとを比較した。
スファクターを上昇させる。 2. SBFマテリアルは一般に45%以上のトータルセルロースファクター
を示さない。典型的には20%から40%である;一方、EFAマテリアルは少
なくとも50%のトータルセルロースファクターを示し、典型的には50%から
85%である。 3. SBFマテリアルは概して関連EFAマテリアルよりも高いヘミセルロ
ースファクターを示す。(この文脈で使用する‘関連’とは、同じ試料に関して
EFAに変換するためにここ(実施例1から3)に記す工程にしたがって処理を
した後の同じ試料を意味する。) 4. SBFマテリアルは概して23%よりも高いトータルヘミセルロースフ
ァクターを示すが、EFAマテリアルは概して少なくとも5%のトータルヘミセ
ルロースファクターを示すが23%以上を示すことはなく典型的には21%以上
を示さない。 5. SBFからEFAへ変換する工程により概して、百分率として測定され
るホロセルロースファクターの値が上昇する。 6. トウモロコシに関して、SBF−Cのトータルセルロース特性は典型的
には30%より小さいが、EFA−Cのトータルセルロース特性は典型的には少
なくとも60%、すなわち64%から81%である。 7. トウモロコシに関して、SBF−Cのトータルヘミセルロース特性は典
型的には少なくとも40%、すなわち43%から53%であるが、EFA−Cの
トータルヘミセルロース特性は典型的には5%以上であり、15%は越えない。
すなわち、8%から9.2%である。 8. トウモロコシに関して、SBF−Cのトータルホロセルロース特性は典
型的には68%から78%の範囲であるが、EFA−Cのトータルホロセルロー
スは典型的には73%から90%の範囲である。 9. SBF−Soyに関して、典型的なホロセルロース特性は70%より下
、例えば63.8%であるが、EFA−Soyに関して、トータルホロセルロー
ス含有量は典型的には少なくとも70%で、例えば75%から85%である。 10.EFA−Soyに関して、ヘミセルロース含有量は典型的には5%以上
であって、例えば18.5%から20.4%である。 11.大豆に関して、SBFからEFAに変換する工程は、典型的には測定さ
れるトータルセルロース特性を上昇させる。例えば、SBF−Soyのトータル
セルロース特性は典型的には35%から45%の領域であるが、EFA−Soy
のトータルセルロース特性は典型的には少なくとも50%であり、55%から6
5%の領域内である。 12.オート麦に関して、SBF−Oatsのトータルセルロース特性は概し
て40%以上ではなく、典型的には30%から36%であるが、EFA oats(E
FA−O)は典型的には少なくとも60%で、65%から75%である。 13.オート麦に関して、SBFからEFAに変換する工程は、概してトータ
ルヘミセルロース特性を減少させる。 14.SBF−Oatsに関して、トータルヘミセルロース特性は典型的には
25%以下ではなく、つまり30%から40%であるが、EFA oatsのトータ
ルヘミセルロース特性は5%以上であり、典型的には20%以上ではない。つま
り、10%から17%である。 15.オート麦繊維に関して、SBFオート麦繊維をEFAオート麦繊維に変
換する工程はトータルホロセルロース特性を上昇させる。典型的にはSBF−O
atsのトータルホロセルロース特性は65%から75%であるが、EFA oat
sのトータルホロセルロース特性は少なくとも80%であり典型的には84%か
ら88%である。
のトータルヘミセルロースファクターに対する割合が上昇している。つまり、S
BF繊維マテリアルをEFA繊維マテリアルに変換する工程は、トータルセルロ
ース特性/トータルヘミセルロース特性の比率を上昇させると同時に一方で、ヘ
ミセルロース特性を少なくとも5%は残す。典型的には比率は少なくとも2:1
に達する。 1.トウモロコシに関して、比率は1:1より少なかったものが、少なく
とも5:1、典型的には少なくとも7:1に増加した。 2.大豆に関して、比率は約1.5:1から、少なくとも2:1、典型的
には少なくとも2.5:1に増加した。 3.オート麦に関して、比率は約1:1から少なくとも4:1に増加した
。 B. SBFからEFAの変換によって、トータルヘミセルロース特性を百分
率でみると概して、トータルホロセルロース特性に対して減少している。 1.トウモロコシに関して、トータルヘミセルロース特性のトータルホロ
セルロース特性に対する比率は、SBFでは0.5:1より大きい(典型的には
0.6:1以上)が、典型的には0.2:1以下に減少する。 2.大豆に関して、比率は、0.3:1より大きかったものが、典型的に
は0.3:1以下に減少した。 3.オート麦に関して、典型的には少なくとも0.45:1だったものが
、0.3:1を越えない、典型的には0.2:1以下に減少した。 C. 本原理に従うSBFからEFAへの変換の工程は概してトータルセルロ
ース特性の増加と、トータルセルロース特性のトータルホロセルロース特性に対
する比率の増加を伴う。例えば、 1.トウモロコシに関して、SBF−Cでは概して、トータルセルロース
特性のトータルホロセルロース特性に対する比率は0.5:1以上であることは
無いが、EFA cornではトータルセルロース特性のトータルホロセルロース特
性に対する比率は少なくとも0.7:1である。 2.大豆に関して、トータルセルロース特性のトータルホロセルロース特
性に対する比率は、SBFでは約0.65:1以上はないが、EFA soyでは典
型的には約0.69:1以上である。 3.オート麦に関して、トータルセルロース特性のトータルホロセルロー
ス特性に対する比率は、SBF−Oでは典型的には約0.6:1以上ではないが
、EFA-oatsではトータルセルロース特性のトータルホロセルロース特性に対
する比率は約0.75:1以上である。
行ってもよい。ひとつの方法として、ソレックス抽出器を用いて自然オイルを除
く方法がある。ソレックス円筒ろ紙にSBFマテリアルを充満させることができ
る。そして、溶媒をリザーバーに加え、還流を開始する。選択した溶媒に可溶な
自然オイルを24時間以上かけて溶媒分画に抽出することができる。様々な極性
オイルを取り除くために用いられる手順で、同じSBFマテリアルに対して一連
の抽出を行うことができる。例えば、ペンタンやヘキサンといった無極性の溶媒
を用いて無極性のオイルを取り除くことができる。24時間抽出を行った後、ペ
ンタンまたはヘキサン分画を除き、ジクロロメタンといったより極性のある溶媒
でソレックスを満たす。24時間後、この溶媒を取り除き、メタノールのような
さらに極性のある溶媒と取り替えることができる。24時間の抽出工程の後、こ
の溶媒を取り除き、SBFマテリアルを乾燥させる。3つの溶媒分画を蒸発させ
て、分画されたオイルを特定の溶媒系に特異化する。そして、SBFマテリアル
は、残った自然オイルによる汚染なしに、EFA製造工程に利用されることがで
きる。
が高められたり、強化されたりすることができる。たとえば、栄養補助食品と結
合させることができる。
のEFAへのさらなる修飾を加えたりすることが望ましい場合があることが予想
される。例えば、EFAを形成する前の工程に繊維に残る自然オイルのレベルを
減少させることを含ませてもよい。そうでなければ、EFAを形成した後に、オ
イルのレベルを減少させることができる。
示す。
織(SBF−C)を100倍で撮った走査電子顕微鏡写真(SEM)のデジタル
プリントを示す。
粉にした改良型繊維添加物を100倍で撮った走査電子顕微鏡写真のデジタルプ
リントを示す。
る。
加における、ペーパーハンドシートの破裂強度を示すグラフである。
引張り強度を示すグラフである。
小麦由来の改良型繊維添加物)添加および無添加における、ペーパーハンドシー
トの破裂強度を示すグラフである。
を示す。
裂強度を示すグラフである。
張り強度を示すグラフである。
引裂強度を示すグラフである。
スコット結合強度(Scott Bond strength)を表わす。
空孔率を表わす。
緊度(Bulk density)を示す。
折り畳み耐性強度(Fold Endurance strength)を示す。
示す。
ジを示す。
800倍のSEMイメージを示す
比である。
(SEM)のデジタルプリントである。
イメージのデジタルプリントである。
イメージのデジタルプリントである。
び水分含有量におけるEFAの効果を評価するための研究の結果を示す。
有量におけるEFAの効果を評価するための研究の結果を示す。
Claims (37)
- 【請求項1】 下記成分を含む繊維生産物(fiber product)。 (a) 酸処理済み種子由来繊維材料。ただし、下記の性質を有する。 (i) 総セルロース特性(cellulose character)が少なくとも50%である
。 - 【請求項2】 請求項1に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、セルロース特性のヘミセルロース
特性に対する比が少なくとも2:1である。 - 【請求項3】 請求項2に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、酸処理済みトウモロコシ繊維を含
み、そして、 (b) 前記酸処理済みトウモロコシ繊維は、総セルロース特性が少なくとも6
0%である。 - 【請求項4】 請求項3に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済みトウモロコシ繊維材料は、総ヘミセルロース特性が少な
くとも5%であり、そして、 (b) 前記酸処理済みトウモロコシ繊維材料は、セルロース特性のヘミセルロ
ース特性に対する比が少なくとも5:1である。 - 【請求項5】 請求項2に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、酸処理済み大豆繊維を含み、そし
て、 (b) 前記酸処理済み大豆繊維は、総セルロース特性が少なくとも50%であ
る。 - 【請求項6】 請求項5に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み大豆繊維材料は、セルロース特性のヘミセルロース特性
に対する比が少なくとも2:1である。 - 【請求項7】 請求項2に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、酸処理済みオート麦繊維を含み、
そして、 (b) 前記酸処理済みオート麦繊維は、総セルロース特性が少なくとも60%
である。 - 【請求項8】 請求項7に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済みオート麦繊維は、総ヘミセルロース特性が少なくとも5
%であり、そして、 (b) 前記酸処理済みオート麦繊維は、セルロース特性のヘミセルロース特性
に対する比が少なくとも4:1である。 - 【請求項9】 請求項1に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、酸処理済みトウモロコシ繊維、酸
処理済みオート麦繊維、酸処理済み大豆繊維およびそれらの混合物から本質的に
なる群から選択される酸処理済み材料を含む。 - 【請求項10】 請求項1に記載の繊維生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、下記ステップを含む工程により生
成される繊維材料を含む。 (i) 種子由来繊維を、その種子由来繊維の乾燥重量の少なくとも約0.1
%の酸を含む希酸溶液で洗浄し、 (ii) ステップ10(a)(i)により生成された材料を酸クロライト(aci
d chlorite)で処理し、そして、 (iii) ステップ10(a)(ii)により生成された材料をペルオキシドで
処理する。 - 【請求項11】 下記成分を含む繊維生産物。 (a) 粉末状(ground)の、酸処理済み種子由来繊維材料。ただし、100倍S
EMで観測した場合、粉を吹いたような(bloomed)表面の外観を有する。 - 【請求項12】 下記成分を含む紙生産物(paper product)。 (a) 0.1から10%の酸処理済み種子由来繊維材料。ただし、前記含有率
は、紙を形成する製紙用組成物から前記繊維成分を差し引いた残りに基づく。 - 【請求項13】 下記成分を含む紙生産物。 (a) パルプ繊維、および (b) 酸処理済み種子由来繊維材料。
- 【請求項14】 請求項13に記載の紙生産物。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、総セルロース特性が50〜85%
の範囲である。 - 【請求項15】 下記成分を含む紙生産物。 (a) 少なくとも一部が修飾済み種子由来繊維材料でコートされた紙繊維。た
だし、前記種子由来繊維材料は紙繊維と並列方向(oriented along)であり、修飾
済み種子由来繊維材料である前記種子由来繊維材料は、総セルロース特性が少な
くとも50%である。 - 【請求項16】 請求項15に記載の紙生産物。ただし、 (a) 前記修飾済み種子由来繊維材料は、修飾済みトウモロコシ繊維、修飾済
みオート麦繊維、修飾済み大豆繊維およびそれらの混合物から本質的になる群か
ら選択される。 - 【請求項17】 下記成分を含む食物生産物(food product)。 (a) 小麦粉、および (b) 前記食物生産物製造用混合物中に存在する小麦粉の重量に対し、少なく
とも0.5%の酸処理済み種子由来繊維材料。 - 【請求項18】 下記成分を含む請求項17に記載の食物生産物。 (a) 前記食物生産物製造用混合物中に存在する小麦粉の重量に対し、少なく
とも3%の酸処理済み種子由来繊維材料。 - 【請求項19】 下記成分を含む食物組成物(food composition)。 (a) 未加工の全成分重量に基づき少なくとも0.5%の酸処理済み種子由来
繊維材料。ただし、その種子由来繊維材料は、総セルロース特性が少なくとも5
0%である。 - 【請求項20】 下記成分を含む食物組成物(food composition)。 (a) 未加工の全成分重量に基づき少なくとも0.5%の酸処理済み種子由来
繊維材料。ただし、その種子由来繊維材料は、総セルロース特性が少なくとも5
0%である。 - 【請求項21】 下記のステップを含む、種子由来繊維の加工方法。 (a) 前記種子由来繊維を希酸溶液と合わせて酸スラリーを形成させ、そして
、 (b) ステップ21(a)により生成された酸処理済み繊維を洗浄する。 - 【請求項22】 下記のステップをさらに含む、請求項21に記載の種子由来
繊維加工方法。 (a) 修飾(modification)ステップによる、ステップ21(b)後のフォロー
アップ工程(follow-up precessing)。ただし、下記ステップのうち少なくとも一
つを含む。 (i) 前記繊維を酸クロライト溶液で処理するステップ、 (ii) 前記繊維をペルオキシド溶液で処理するステップ、および (iii) 前記繊維を、酸クロライト溶液およびペルオキシド溶液によるそれ
ぞれ別々の処理ステップで処理するステップ。 - 【請求項23】 請求項21および22のいずれか一項に記載の方法。ただし
、 (a) 前記種子由来繊維を希酸溶液と合わせる前記ステップは、塩化水素酸、
硫酸、酢酸、過塩素酸およびリン酸(phosphor acid)から本質的になる群から選
択される酸溶液と合わせることを含む。 - 【請求項24】 請求項21から23のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) 前記種子由来繊維を希酸溶液と合わせる前記ステップは、前記種子由来
繊維の乾燥重量の0.1から2.0%の酸を供給することを含む。 - 【請求項25】 請求項21から24のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) 前記種子由来繊維を希酸溶液と合わせる前記ステップは、酸スラリーを
100℃から140℃の間の温度で供給することを含む。 - 【請求項26】 請求項21から25のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) 前記種子由来繊維を希酸溶液と合わせる前記ステップは、0.5〜2.
0時間の範囲の時間で行われる。 - 【請求項27】 請求項21から25のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) ステップ21(a)により生成された酸処理済み繊維を洗浄する前記ス
テップ後に、前記酸処理済み繊維を、ナトリウムクロライト溶液、カリウムクロ
ライト溶液、マグネシウムクロライト溶液、およびカルシウムクロライト溶液か
ら本質的になる群から選択される酸クロライトで処理する。 - 【請求項28】 請求項27に記載の方法。ただし、 (a) 酸クロライト溶液で処理する前記ステップは、処理される酸処理済み繊
維の重量に基づき1%〜5%のクロライトで処理することを含む。 - 【請求項29】 請求項21から28のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) 前記ステップ21(b)後に、ペルオキシド溶液で処理するステップを
行う。 - 【請求項30】 請求項29に記載の方法。ただし、 (a) ステップ21(b)と前記ペルオキシド溶液で処理するステップとの間
に、酸クロライト溶液で処理するステップを行う。 - 【請求項31】 請求項29および30のいずれか一項に記載の方法。ただし
、 (a) ペルオキシド溶液で処理する前記ステップは、過酸化水素で処理するこ
とを含む。 - 【請求項32】 請求項21から31のいずれか一項に記載の方法。ただし、 (a) 全処理は、前記種子由来繊維材料中のリグニン含有量を減少させるため
に十分なように行われる。 - 【請求項33】 下記ステップを含む、紙の製造方法。 (a) 前記紙の中に、請求項21から32のいずれか一項により調製した酸処
理済み種子由来繊維材料を供給する。 - 【請求項34】 請求項33に記載の紙の製造方法。ただし、 (a) 前記紙の製造は、パルプ混合物調製のステップを含み、そして、 (b) 前記酸処理済み種子由来繊維材料を前記パルプ混合物中に供給する。
- 【請求項35】 請求項34に記載の方法。ただし、 (a) 前記酸処理済み種子由来繊維材料は、前記パルプ混合物中に、その混合
物中のパルプ重量の少なくとも0.1%量供給される。 - 【請求項36】 請求項33から35のいずれかに記載の方法。ただし、 (a) 酸処理済み繊維材料を前記紙中に供給する前記ステップは、前記酸処理
済み種子由来繊維材料により紙繊維の少なくとも一部のコーティングを供給する
ステップを含む。 - 【請求項37】 下記ステップを含む、食物生産物の製造方法。 (a) 前記食物生産物中に、請求項21から32のいずれか一項により調製し
た酸処理済み種子由来繊維材料を供給する。
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