JP3642482B2 - 分散性及び速水和性のバイオポリマー - Google Patents
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Description
本発明は、乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマー並びに産業用処方物(例えば、建設、塗料、製紙、繊維、作物保護、水処理又は石油産業のような)、食品、化粧品、農薬又は医薬処方物を製造するために増粘剤、乳化剤及び/又は安定剤としてこれらを使用することに関する。
【0002】
本発明に係る多糖類である高分子量のバイオポリマーは、媒質中、特に水性媒質中でのその増粘性、粘度調節性、乳化性及び/又は安定化性の性質のために多数の産業用途にますます使用されている。しかして、キサンタンガムが、その異例の流動学的性質のために建設、塗料、製紙、繊維、化粧品、食品、農業、水処理及び油の掘削及び回収のような様々な分野で使用されている。
【0003】
多数の用途にとっては、バイオポリマーが乾燥形態であるときには、それを水溶液にすることが必要である。しかしながら、これらの粉末の主な欠点は、与えられた水性媒質中に分散し及び迅速に水和し難いことである。多くの場合、これらのバイオポリマーを分散及び/又は水和させると、媒質の機能性に有害である塊り(lump)を形成する。
【0004】
キサンタンのような増粘性バイオポリマーの場合には、塊りを形成させることなく分散及び水和させるという観点での改良は、特に、反応媒質の粘度の良好な制御を可能にする。
【0005】
この理由のため、水性媒質中に容易に分散され及び迅速に水和されることができると同時に塊りの形成を減少させ又はさらには無くすことのできる特にキサンタンガムタイプの乾燥形態のバイオポリマーを開発することが有利であろう。
【0006】
実際には、塊りの形成を回避すると同時に粉末の良好な分散性及び水和性を維持するのに薦められる解決方法の一つは、ポリマー粉末をいわゆる「粒状化」法によって改質することからなる。この方法は、300〜1000μmの平均寸法を有する粒体を得るために僅かに湿性の媒質でバイオポリマー粉末を凝集させる(「流動床」技術)ことからなる。この方法の主な欠点は、その高い実施費用にある。
【0007】
別の解決方法は、界面活性剤型の化合物をバイオポリマーに補充することからなる。しかしながら、このような化合物の添加は、特に食品分野では、与えられた処方に加えられる添加物の数を減少させなければならない現在の傾向と一致しない。
【0008】
本発明の目的は、水性媒質中で添加剤を添加し及び/又は激しい撹拌手段を付加する必要もなく改良された分散及び迅速な水和を与えると同時に塊りの形成を減少させ又はさらにその形成を排除するバイオポリマー粉末を提案することである。
【0009】
このために、本発明の主題は、粒子の少なくとも75重量%が60〜250μmの直径及び100〜250μmの平均直径(d50)を有する乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマーである。
【0010】
好ましくは、バイオポリマー粒子の少なくとも75重量%が100〜200μmの直径及び100〜200μmの平均直径(d60)を有する。
【0011】
本発明によるバイオポリマーの粒度分布の適切な選択は、粉体の分散を制御させ及びその水和を促進させると同時に塊りの形成を実質的に減少させ及び通常的に完全に無くすることを可能にする。
【0012】
また、本発明のバイオポリマーは、飛散性がなく且つ易流動性であるという利点も有する。
【0013】
本発明のその他の利点及び特徴は、本明細書、実施例及びそれに続く図面を読めばより明らかになるであろう。
【0014】
本明細書では、記号d50は、粒度分布であって、粒子の50容量%が該粒度以下であるようなものを表す。例えば、100μmのd50とは、粒子の50容量%が粒度が100μm以下であることを意味している。
【0015】
粒度は、「コウルターLS230」装置のような装置により乾式形態でレーザー分光法によって決定される。
【0016】
本発明において、用語「バイオポリマー」とは、詳しくは、通常1×106g/mol以上(ゲル透過によって測定して)の高分子量の多糖類を意味しており、そして、グルコース、マンノース、ガラクトース、ラムノース、グルクロン酸、マンヌロン酸及びグルロン酸単位からなり、随意には酢酸エステル誘導体及びピルビン酸エステル誘導体を有する。それらの詳しい構造及びそれらの性質は、例えば、Whistler著の書籍「Industrial gums」、第二版、第XXI〜XXIII章に開示されている。
【0017】
これらのバイオポリマーは、水性栄養培地中で微生物を好気的に培養することによって有利に産生される。
【0018】
細菌、酵母、カビ及び藻類のような多くの微生物がこれらのバイオポリマーを産生することができる。以下の微生物:
・キサントモナス属に属する細菌であって、より詳しくは、Bergey's Manual of Determinative Bacteriology(1974年第8版、バルチモアのウィリアムスN.ウィルキンス社)に記載された種、例えば、キサントモナス・ベゴニエ(Xanthomonas begoniae)、キサントモナス・カンペストリス(Xanthomonas campestris)、キサントモナス・カロタエ(Xanthomonas carotae)、キサントモナス
・ヘデラエ(Xanthomonas hederae)、キサントモナス・インカナエ(Xanthomonas incanae)、キサントモナス・マルバセアルム(Xanthomonas malvacearum)、キサントモナス・パパベリコラ(Xhantomonas papavericola)、キサントモナス・ファセオリ(Xanthomonas phaseoli)、キサントモナス・ピシ(Xanthomonas pisi)、キサントモナス・バスクロルム(Xanthomonas vasculorum)、キサントモナス・ベシカトリア(Xanthomonas vesicatoria)、キサントモナス・ビチアンス(Xanthomonas vitians)及びキサントモナス・ペラルゴニ(Xanthomonas pelargonii)に属する細菌、
・アルトロバクター属、より詳しくは、アルトロバクター・スタビリス(Arthrobacter stabilis)及びアルトロバクター・ビスコスス(Arthrobacter viscosus)種に属する細菌、
・エルビニナ(Erwinina)属に属する細菌、
・アゾトバクター属、より詳しくは、アゾトバクター・インジクス(Azotobacter indicus)種に属する細菌、
・アグロバクテリウム属、より詳しくは、アグロバクテリウム・ラジオバクター(Agrobacterium radiobacter)、アグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)及びアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)種に属する細菌、
・アルカリゲネス属に属する細菌であって、より詳しくはアルカリゲネス・ファエカリス(Alcaligenes faecalis)、
・シュードモナス属に属する細菌であって、より詳しくはシュードモナス・メタニカ(Pseudomonas methanica)、
・コリネバクテリウム(Corynebacterium)属に属する細菌、
・バチルス属に属する細菌であって、より詳しくはバチルス・ポリミクサ(Bacillus polymyxa)、
・スクレロチウム属、より詳しくは、スクレロチウム・グルカニクム(Sclerotium glucanicum)、スクレロチウム・ロルフシ(Sclerotium rolfsii)種に属するカビ又はプレクタニア・オシデンタリス(Plectania occidentalis)、
・アスペルギルス属、より詳しくは、アスペルギルス・イタコニクス(Aspergillus itaconicus)及びアスペルギルス・テレウス(Aspergillus terreus)種に属するカビ、
・ハンセヌラ・カプスラタ(Hansenula capsulata)種のようにハンセヌラ属に属する酵母
が特に挙げられる。
【0019】
本発明の一つの好ましい具体例では、微生物はキサントモナス属の細菌、より詳しくはキサントモナス・カンペストリス種であり、そしてバイオポリマーはキサンタンガムである。
【0020】
本発明によるバイオポリマーは、粉体の粒度分布を制御するための任意の方法によって得られることができる。例としては篩い分けが挙げられる。
【0021】
上に示されるように、本発明によるバイオポリマーは、水性媒質中に容易に分散するので、高速剪断手段を必要としない。バイオポリマー粉末の分散性は、バイオポリマーが水溶液にされたときに形成される塊りを計数することによって評価される。形成した塊りの数が多ければ多いほど分散性はより劣る。
【0022】
水和速度は、例えば、穏やかな撹拌条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定されることができる。基準として、穏やかな撹拌とは、400〜600rpmである速度での解膠用パドルによる撹拌に相当し得る。
【0023】
これらの特徴は、本発明によるバイオポリマーを増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤として多くの処方物に取り入れることを可能にする。
【0024】
また、本発明は、上で定義されるようなバイオポリマーを
・石油の掘削と補助回収用又は水処理用の処方物、
・製紙、建設又は繊維用の処方物、
・食品、化粧品、農薬又は医薬処方物、
・産業用又は家庭用クリーニングのための処方物
において増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤として使用すること並びにこのようなバイオポリマーを含有する前記処方物を含む。
【0025】
以下に与えられる実施例は、本発明を例示するために与えられるが、これに限定されない。
【0026】
(実施例)
例1
・試料の調製
産物A:産物Aは、商品名ロディゲル(ロディア社製)のもとに販売されている標準的な商業用キサンタンガム粉末である。
産物B:産物Bは、本発明によるものである。このものは、125μm〜180μmの粒度を有するキサンタンガムである。この産物は、二回の同時篩い分け:180μmのメッシュ寸法の篩を通す一回の篩い分け及び125μmの篩を通す一回の篩い分けによって得られる。
産物C:産物Cは、特許FR−A−2600267の実施例1に従ういわゆる「流動床」技術によって粒状化を受けたキサンタンガム粉末である。
【0027】
【表1】
【0028】
図1は、試料A、B及びCの粒度分布を示している。
【0029】
・分散性試験
ヒドロコロイドの分散性を、分散後に溶液中に存在する塊りの数を計数することのできる試験法で評価することができる。
【0030】
蒸留水中0.3%でキサンタンガムの溶液を調製する。この溶解を、ローラインの1000mlビーカー中に500mlの量の蒸留水で直径が65mmの解膠用パドルにより400rpmの速度で15分間行う。
【0031】
前記溶液を1mmのメッシュ寸法の篩によって濾過して濾過後に篩上に存在する塊りの数を記録する。
【0032】
その結果を表2に要約する。
【表2】
【0033】
産物は、
・塊りの数が5個以下ならば「非常に良い」;
・塊りの数が10個以下ならば「良い」;
・塊りの数が10個以上ならば「劣る」
とみなされる。
【0034】
・水和試験
この試験は、水性媒質中のバイオポリマー粉末の水和速度を評価することができる。
【0035】
0.3%のキサンタンガム粉末(産物A、B及びC)を蒸留水中に溶解させる。この溶解を、1000mlローラインビーカー中に500mlの量の蒸留水で直径が65mmの解膠用パドルにより400rpmの速度で15分間実施する。この溶液の粘度を、12rpmに設定したブルックフィールドLVT粘度計、スピンドルNo.2を使用して4つの異なった時点で測定する。これら4つの時点は、1、2、5及び15分である。
【0036】
粘度値を以下の表3に示す。
【表3】
【0037】
図2は、蒸留水中の試料A、B及びCの水和速度を表している。この速度は、一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。
【0038】
例2
40%しょ糖溶液中での水和試験
この試験は、しょ糖を含有する水性媒質中のバイオポリマー粉末の水和速度を評価することができる。
【0039】
0.3%のキサンタンガム粉末(産物A、B及びC)を40%のしょ糖を含有する溶液中に溶解させる。この溶解を、1000mlローラインビーカー中に500gの量の40%しょ糖溶液で直径が65mmの解膠用パドルにより400rpmの速度で30分間実施する。この溶液の粘度を、12rpmに設定したブルックフィールドLVT粘度計、スピンドルNo.2を使用して3つの異なった時点で測定する。これら3つの時点は、5、15及び30分である。
【0040】
粘度値を表4に示す。
【表4】
【0041】
図3は、40%しょ糖媒質中の試料A、B及びCの水和速度を表している。この速度は、一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 乾燥形態でコウルターLS230粒度計を使用して得られた、試料:産物A、B及びCの粒度分布を表している。
【図2】 蒸留水中での試料A、B及びCの水和速度を表している。この速度は、例1の条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される(蒸留水中での水和試験)。
【図3】 40%のしょ糖を含有する媒質中での試料A、B及びCの水和速度を表している。この速度は、例2の条件下で一定期間にわたって発現した粘度を測定することによって決定される。
Claims (9)
- 乾燥形態の分散性及び速水和性のバイオポリマーであって、前記バイオポリマーの粒子の少なくとも75重量%が60〜250μmの直径及び100〜250μmの平均直径(d50)を有することを特徴とするバイオポリマー。
- 前記バイオポリマーの粒子の少なくとも75重量%が100〜200μmの直径及び100〜200μmの平均直径(d50)を有することを特徴とする、請求項1に記載のバイオポリマー。
- 前記バイオポリマーがキサンタンガムであることを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載のバイオポリマー。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーの増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤としての使用。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーの石油の掘削と補助回収用又は水処理用の処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤としての使用。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーの食品、化粧品、医薬又は農薬処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤としての使用。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーの産業用又は家庭用クリーニングのための処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤としての使用。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーの製紙、建設又は繊維用の処方物における増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤としての使用。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオポリマーを増粘剤、粘度調節剤、乳化剤及び/又は安定剤として使用する、石油の掘削と補助回収、水処理、食品、化粧品、医薬、農薬、産業用若しくは家庭用クリーニング、製紙、建設又は繊維用の処方物。
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