制備烷基纖維素的方法
【專利說明】制備烷基纖維素的方法
[0001] 發(fā)巧背景 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及制備具有高粘度而不具有過高的膠凝強度的烷基纖維素的方法。
[000引 2.相關(guān)領(lǐng)域描述
[0004] 具有熱可逆性凝膠化性質(zhì)的纖維素酸，如甲基纖維素和徑丙基甲基纖維素，可用 于加工食品，從而提供如增粘性質(zhì)、凍融穩(wěn)定性、潤滑性質(zhì)、保濕和放濕性質(zhì)、質(zhì)地改善、保 水性質(zhì)、乳化性質(zhì)、結(jié)合性質(zhì)、W及保形性質(zhì)的作用。
[0005] 當(dāng)由主要源自植物的原材料制備漢堡或香腸作為素食者的食物和作為可食用的 肉類似物時，可使用具有高膠凝強度的甲基纖維素 W提高其質(zhì)地。
[0006] 用于制備具有高膠凝強度的甲基纖維素的方法包括：首次添加包含堿金屬氨氧化 物溶液和用于甲基化至預(yù)定取代度的程度的甲基化劑的，并且隨后第二次添加堿金屬氨氧 化物溶液和甲基化劑的方法，W獲得具有所需的取代度的甲基纖維素 （JP 2002-541270T， 其是WO 00/59947的日本階段公開）。
[0007] 有另一種方法，其包括W下步驟：將所有纖維素漿、氨氧化鋼和氯甲燒放置于反應(yīng) 器中，并且隨后將產(chǎn)生的混合物加熱并攬拌W酸化，W獲得甲基纖維素 （JP 59-056401A)。
[0008] 還有另一種方法，其中將由纖維素漿和堿金屬氨氧化物溶液形成堿纖維素的步驟 和酸化步驟分為多個步驟。在第一個步驟中，加入堿金屬氨氧化物溶液和甲基化劑，用于甲 基化至預(yù)定的取代度的程度。在第二個步驟中，首先加入甲基化劑，隨后加入堿金屬氨氧化 物溶液W酸化，W獲得甲基纖維素 （WO 2013/059064)。在運種情況下，通過在第二個步驟中 加入比第一個步驟更高比例的堿金屬氨氧化物溶液而使所得的甲基纖維素具有約37°C的 膠凝化溫度，其與體溫相同，并且低于JP 2002-541270T中所述甲基纖維素的膠凝化溫度。
[0009] 發(fā)巧概沐
[0010] 如JP 2002-541270T中所描述的含甲基纖維素的肉類似物具有過高的膠凝強度 W至于它們具有堅硬的質(zhì)地。
[0011] 與JP 2002-541270T中所述的那些甲基纖維素相比，通過JP 59-056401A所述 的方法制備的甲基纖維素具有較高的熱膠凝化溫度和較低的膠凝強度。因此，通過JP 59-056401A中所述方法制備的含所述甲基纖維素的肉類似物在加熱烹調(diào)后難W獲得良好 的質(zhì)地。
[0012] 通過WO 2013/059064中所述方法制備的甲基纖維素，當(dāng)它具有過低的膠凝化溫 度時，在水中具有較低的溶解溫度，W使運樣的甲基纖維素不能充分溶解，從而不能表現(xiàn)出 粘度。
[0013] 因此亟需制備具有高粘度而不具有過高的膠凝強度的烷基纖維素的方法。
[0014] 作為為實現(xiàn)該目標(biāo)而進行深入研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于該反 應(yīng)，通過在多個分開的步驟中加入堿金屬氨氧化物和在一個步驟中加入烷基化劑，可獲得 具有高粘度而不具有過高的膠凝強度的烷基纖維素，并且已經(jīng)完成本發(fā)明。
[0015] 在本發(fā)明的一方面，提供了制備烷基纖維素的方法，其包括W下步驟：使纖維素漿 與第一堿金屬氨氧化物溶液混合并攬拌W獲得堿纖維素；使所述堿纖維素與烷基化劑反應(yīng) W獲得第一反應(yīng)混合物；使第二堿金屬氨氧化物溶液與所述第一反應(yīng)混合物滲混并攬拌， 無烷基化劑的進一步滲混，W獲得第二反應(yīng)混合物；W及純化第二反應(yīng)混合物W獲得烷基 纖維素，其中第一堿金屬氨氧化物溶液中的第一堿金屬氨氧化物的重量與第一堿金屬氨氧 化物和第二堿金屬氨氧化物溶液中的第二堿金屬氨氧化物的總重量的比為50%至86%。 在本發(fā)明的另一個方面，提供了通過上述方法制備并具有1. 61至2. 03的烷基取代度值巧 的烷基纖維素。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，烷基纖維素具有高粘度，例如，如通過布魯克菲爾德粘度計所測量， 在20°C，該烷基纖維素1重量％的水溶液具有1，500至11，OOOmPa ? S的粘度，而不具有過 高的膠凝強度，例如，在65°C，所述烷基纖維素1. 5重量％的水溶液具有2, 000至4, 500Pa 的儲存彈性模量G'（65°C)。
[0017] 優(yōu)洗連施方案的詳細描沐
[0018] 纖維素漿包括木漿和棉絨漿，并且是用于常規(guī)纖維素酸的原材料。根據(jù)指定的纖 維素酸的水溶液粘度可適當(dāng)?shù)剡x擇作為纖維素漿聚合度指標(biāo)的固有粘度。在25°C，該固有 粘度優(yōu)選為1，000至2, 200ml/g，更優(yōu)選1，300至2000ml/g。通過與JIS P8215中的方法 A -致的方法可W測定該纖維素漿的固有粘度。
[0019] 所述纖維素漿包含纖維素和水。在本說明書中，通過與JIS P8215的方法A-致 的方法可測定"纖維素漿中纖維素"的量。
[0020] 該纖維素漿優(yōu)選為通過粉碎機粉碎的纖維素漿粉末。該漿粉碎機可W是能夠使纖 維素漿變成粉末的任何設(shè)備。粉碎機包括刀式粉碎機、切割粉碎機、鍵式粉碎機、球磨機和 立式漉磨機。該纖維素漿粉末優(yōu)選地具有30 y m至400 y m的重量平均粒徑〇5。。通過根據(jù) JIS Z8801，使具有多種篩孔尺寸的多個試驗用篩與低敲（low-tap)搖篩機連接的方法，測 定該纖維素漿粉末的重量平均粒徑馬。;將漿粉末放置于頂篩；通過振動或輕敲來篩分該漿 粉末；隨后測量各個篩上和篩下的重量W計算重量分布；并且W平均粒徑的50%累計值測 定重量平均粒徑〇5。。
[0021] 將描述使纖維素漿與第一堿金屬氨氧化物溶液混合并攬拌W獲得堿纖維素的步 驟。 陽022] 將該堿金屬氨氧化物溶液分為，例如，第一堿金屬氨氧化物溶液和第二堿金屬氨 氧化物溶液，并在兩個步驟中滲混。不特別限制該堿金屬氨氧化物溶液。該堿金屬氨氧化 物溶液包括氨氧化鋼溶液和氨氧化鐘溶液，并且就成本效益而言，優(yōu)選氨氧化鋼水溶液。第 一堿金屬氨氧化物溶液中的第一堿金屬氨氧化物優(yōu)選與第二堿金屬氨氧化物溶液中的第 二堿金屬氨氧化物的種類相同，例如，使用氨氧化鋼作為第一和第二堿金屬氨氧化物。然 而，該堿金屬氨氧化物可W是不同種類的氨氧化物的組合，例如，氨氧化鋼可被用作前者的 氨氧化物，而氨氧化鐘可被用作后者的氨氧化物。該堿金屬氨氧化物溶液的滲混物優(yōu)選地 將該堿金屬氨氧化物溶液添加到纖維素漿中，并且其實例直接包括將該堿金屬氨氧化物溶 液滴加和將該堿金屬氨氧化物溶液噴霧。就所得堿纖維素的均勻度而言，優(yōu)選將該堿金屬 氨氧化物溶液噴霧。 陽023] 就酸化效率和可操作性而言，該堿金屬氨氧化物溶液中堿金屬氨氧化物的濃度優(yōu) 選為10重量％至60重量％，更優(yōu)選30重量％至50重量％。第一堿金屬氨氧化物和第二 堿金屬氨氧化物的濃度優(yōu)選為相同的，但可W不同。使纖維素漿與堿金屬氨氧化物溶液混 合并攬拌的步驟優(yōu)選地在具有內(nèi)部攬拌結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器中進行。該反應(yīng)器優(yōu)選地裝備有能夠 測量內(nèi)部溫度的測量裝置。
[0024] 為抑制由堿金屬氨氧化物和氧的存在而引起的解聚，在使第一堿金屬氨氧化物溶 液與該纖維素漿混合并攬拌之前，優(yōu)選地，通過真空累等除去該反應(yīng)器中的氧，并且用惰性 氣體代替，優(yōu)選使用氮氣。
[00巧]就該第一堿金屬氨氧化物與該纖維素漿中的纖維素的摩爾比（第一堿金屬氨氧 化物/纖維素）而言，第一堿金屬氨氧化物溶液的量優(yōu)選為2. 0至4. 0,更優(yōu)選2. 7至3. 5。 當(dāng)?shù)谝粔A金屬氨氧化物與纖維素的摩爾比小于2. 0時，膠凝化溫度可能過度降低，W至于 不可能表現(xiàn)粘度，并且不可能制備具有高膠凝強度的烷基纖維素。當(dāng)該摩爾比大于4. 0時， 不可能制備具有高膠凝強度的烷基纖維素。
[00%] 第一堿金屬氨氧化物溶液中第一堿金屬氨氧化物的重量與所述第一堿金屬氨氧 化物和第二堿金屬氨氧化物溶液中第二堿金屬氨氧化物的總重量的比為50%至86%，優(yōu) 選65 %至80%，更優(yōu)選65 %至75%。當(dāng)?shù)谝粔A金屬氨氧化物的重量與第一和第二堿金屬 氨氧化物的總重量的比小于50%時，膠凝化溫度降低并且不可能表現(xiàn)粘度，W至于不可能 制備具有高膠凝強度的烷基纖維素。當(dāng)?shù)谝粔A金屬氨氧化物的重量與第一和第二堿金屬氨 氧化物的總重量的比大于86%時，不可能制備具有高膠凝強度的烷基纖維素。
[0027] 為獲得均勻的烷基纖維素，當(dāng)纖維素漿與第一堿金屬氨氧化物滲混時該反應(yīng)器中 的溫度，優(yōu)選地當(dāng)向纖維素漿加入第一堿金屬氨氧化物溶液時該反應(yīng)器中的溫度，優(yōu)選為 10°C至 80°C，更優(yōu)選 30°C至 70°C。
[0028] 所述第一堿金屬氨氧化物溶液中第一堿金屬氨氧化物的滲混速率是指每單位 時間且每摩爾纖維素漿，所加入的第一堿金屬氨氧化物的摩爾的量，并且就該體系中第 一堿金屬氨氧化物溶液的均勻混合而言，優(yōu)選為1. 5至48虹ol/mol ?虹]，更優(yōu)選4. 8至 18. 6虹ol/mol ?虹]，還更優(yōu)選8至15虹ol/mol ?虹]。
[0029] 加入第一堿金屬氨氧化物溶液之后，可W使混合并攬拌再持續(xù)5至30分鐘，W使 堿纖維素更均勻。
[0030] 為抑制該反應(yīng)器中熱