专利名称：可变性降低的纤维素胶及其生产方法
技术领域：
本发明涉及用于将纤维素胶的功能特征调节或校准至所需目标水平的方法。
背景技术：
原材料的变化和生产工艺能力的限制可能在制造过程中导致亲水性胶体，包括纤维素胶，的物理和化学性能的改变。因此，亲水性胶体的功能特性如粘度的规格常常比购买该产品的工业所需求的更宽。亲水性胶体的功能特性如粘度的改变可能在使用其的产品中引起问题。使用功能特性呈现出变化的亲水性胶体可能导致生产效率的降低，因为对含有这些亲水性胶体的产品必须进行加工过程中的调节来补偿这种变化。由于亲水性胶体功能特性的变化，在第一
次生产检查中不合格产品的比例可能很高，导致过多的返工和生产费用的增加。在一些制造方法中，生产过程中调节的机会可能是有限的，所得到的成品质量可能主要取决于用于生产该产品的原材料的质量。使用功能特性呈现出变化的亲水性胶体可能导致大的成品变化，并且可能导致不合格产品的比例提高。在特定的亲水性胶体中，为了降低其可变性，通过掺入一定量的可接受的惰性物质如糖或盐来实现这些亲水性胶体的标准化。这在果胶中特别重要，其中通过标准化方法降低了果胶天然存在的可变性。通常通过将果胶和一定量的糖如蔗糖或葡萄糖混合，将果胶标准化至特定的胶凝度，以获得具有较窄凝胶强度范围的最终果胶组合物。另一种亲水性胶体，卡拉胶，用营养性甜味剂或盐标准化，以提供标准化的卡拉胶产品。用于生产标准化果胶的糖的量限于不超过标准化果胶的44重量％，而标准化卡拉胶产品中的营养性甜味剂的量限于不超过标准化卡拉胶的25重量％。然而，纤维素胶，如羧甲基纤维素，尽管也呈现出功能特性的可变性，但尚未得到标准化。使用这样的未标准化的纤维素胶可能导致大的成品变化，并且可能导致不合格产品的比例提高。对呈现出粘度可变性降低的标准化纤维素胶存在着需求。
发明内容
本发明涉及一种用于生产标准化纤维素胶组合物的方法。该方法包括以下步骤获得待标准化的纤维素胶的代表性样品，并将待标准化的纤维素胶的代表性样品以各种浓度溶解于溶剂中，以得到功能特性校准曲线。将待标准化的纤维素胶与一定量的调节剂混合，所述调节剂是标准化剂和/或第二纤维素胶，其量通过使用功能特性校准曲线来确定，以得到标准化的纤维素胶组合物。因此，可以通过使用添加的标准化剂改变纤维素胶含量或通过改变两种纤维素胶的比例来获得功能上标准化的纤维素胶。后一种方法提供了标准化的100%纤维素胶，这在特定的配方中是重要的，并且避免了改变成分说明的可能性。
根据以下的详述和附图来进一步了解本发明，其中图I是粘度vs.两种高粘度CMC使用水平的图。图2是粘度vs. MHEC和麦芽糖糊精的使用水平的图。图3是模型饮料系统中粘度vs. C MC使用水平的图。
具体实施例方式本发明的方法使用调节剂例如蔗糖来标准化纤维素胶，并得到功能特性如粘度的变化降低的生产批次。基于之前的剂量测量及所得到的粘度，从预测性的校准曲线来配制调节剂的量。这通过根据预先确定的配方，有意改变纤维素胶和调节剂的水平来实现。术语功能特性定义了树胶溶解于溶剂如水或醇中时呈现的特征。这些包括粘度、凝胶强度和蛋白质稳定性以及任何其它可测量的功能特征。这些是相关术语。因此，关于粘度，闻粘度树I父是溶解于例如水中时将水的粘度提闻超过所需的树胶。用低粘度树胶提高水的粘度会低于所需的要求。调节剂可以是标准化试剂或具有比第一纤维素胶更高或更低功能性的第二纤维素胶。为了获得具有所需功能特性水平的纤维素胶，将第一纤维素胶与第二纤维素胶和/或标准化试剂混合，它们的量通过从校准曲线预测的公式来确定。通过将不同量的第一纤维素胶与不同量的一种或多种调节剂混合来建立校准曲线。将混合物溶解于溶剂中，并测量待标准化的功能特征。混合成分相对于功能特征的图提供了校准曲线。如果使用两种调节剂，可以将一种保持不变，而将另一种作为变量。在一些混合情况中，可能希望纤维素胶包含两种或多种纤维素胶部分与标准化试剂的混合物，以充分利用不同质量特征的产品。例如，可以将低粘度纤维素胶与一部分高粘度纤维素胶混合，然后与蔗糖混合，以获得一致的粘度值。将两种纤维素胶混合在一起时，通过将不同比例的两种纤维素产品任选与标准化试剂混合来形成标准化曲线。或者，可以用不同浓度的纤维素胶和标准化试剂如蔗糖来实现标准化。本发明适用于商业应用，其中用于粘度的纤维素胶的天然可变性形成不可接受的加工过程中的或成品的粘度可变性。例如，在涂料中可使用纤维素胶，用于产生理想应用特性所需的稠度或粘度水平。然而，纤维素胶的生产可变性导致批次与批次之间的变化，这对于生产过程中、成品或两种情况中的涂料产生不可接受的变化。本发明提供了大大降低纤维素胶变化的机制，形成更高的效率和更高地坚持涂料的质量标准。在本发明中可用的纤维素胶中，优选纤维素醚。用于本发明的纤维素醚可以是任何纤维素醚，其本质上是水溶性的，并且对于特定的最终用途应用是可接受的。例如，特定的羧甲基纤维素批准用于食品应用中。本发明中所用的纤维素醚可以选自羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)和甲基羟基乙基纤维素(MHEC)。优选的纤维素醚是CMC。本发明中所用的标准化试剂可以是对于特定的最终用途应用可接受的，并且实质上是相对惰性的因此不显著影响最终用途应用中所用的纤维素胶的功能特性的任何材料。此外，标准化试剂当与纤维素胶一起加入含水溶剂中时应当快速水合，如糖、盐或麦芽糖糊精。对于食品应用，糖，如蔗糖、葡萄糖或果糖。优选的糖是蔗糖。或者，标准化试剂可以是盐，如NaCl或KCl。标准化试剂还应当易于与纤维素胶干混，以形成标准化的纤维素胶组合物。在非食品应用中，如油漆或涂料中，标准化试剂可以是水基涂料中常规使用的任何填料或颜料，例如白垩、白云石、碳酸钙、珍珠岩、滑石、高岭土、云母、石膏、长石、方解石、二氧化钛、二氧化锌等。在非食品应用如纸张中，标准化试剂可以是选自半水氢氧化钙、研磨石膏、波特兰水泥、碳酸钙、粘土和粉状硅石的无机填料。其它无机物质也可以用作所述无机填料。可以使用用于混合干粉的各种混合装置来混合纤维素胶和标准化试剂，如双锥体混合机、螺条混合机和V-混合机。在特定的情况中，在用于将干粉混合成均匀产物的混合机中物理制得混合物。V-混合机或螺条混合机非常适用于制备这些混合物。比工业上称为的“细砂糖”具有更小的粒径分布的蔗糖最适合与CMC产品混合，因为其粒径更相容，并且形成更稳定的混合产品。糖工业中称为“面包师专用糖”的产品非常适合与规则粒径的CMC广品一起混合。 下面提供实施例来说明本发明，份数和百分比以重量计，除非另外指出。实施例实施例I以一定的比例混合高粘度CMC产品(1%下2800-6000cps范围)和中等粘度范围(2%下1500-3100cps)的CMC产品，以形成粘度规格比未标准化CMC更窄的产品。然后将这些混合物进一步与蔗糖混合，以获得中等粘度范围CMC的粘度(如2%下1500-3100cps)，但具有更窄的粘度规格，如2100-2500，并且具有更高的形成满足特定粘度目标的产品的能力。将含有苯甲酸钠(作为防腐剂)、六偏磷酸钠(作为水调节剂)、山梨酸(作为酸化剂和防腐剂)和盐的水溶液用于确定高粘度和中等粘度CMC产品的混合物的粘度水平。在溶液中CMC水平保持恒定在I. 3% (w/w，基于干物质)。高粘度CMC(1%下2800-6000cps)的水平在溶液中为O. 52% -1.04%。相应地，中等粘度CMC(2%时1500_3100cps)为O. 78% -O. 26%。以恒定的I. 05%加入作为标准化试剂的蔗糖。通过将山梨酸加入温水(50-550C )中来制备溶液，接着使用锚式搅拌器和顶置式混合机，以400-500rpm将CMC/糖混合物分散至水溶液中。使用Brookfield LVT粘度计，在30rpm下，在25°C下测量完全水合的溶液的粘度。根据粘度水平，使用锭子1-3。然后将粘度结果相对使用水平来作图，并且基于数据的最佳拟合，产生了功能特性校准曲线(图I)。对于七个数据点，发现最佳拟合数据的曲线适合线性方程y =2755. 8x-512. 89，相关系数r2为O. 9862。然后将该方程用于产生具有目标粘度水平的两种CMC产品混合物。选择了 2100cps的粘度目标。线性方程预测出高粘度CMC为O. 94%，伴随O. 36%的中等粘度CMC水平，以产生最终的2100cps水平。这转化成40%的高粘度CMC、16%的中等粘度CMC和45%蔗糖的混合物，以2. 36%的总水平来使用。
权利要求
1.一种生产在限定的浓度下具有标准化功能特性的标准化纤维素胶组合物的方法，所述方法包括形成在一定比例范围内的具有第一功能性的第一纤维素胶和调节剂的多个混合物，所述调节剂选自一种或多种第二纤维素胶和一种或多种惰性可溶性稀释剂及其混合物； 测量所述多个混合物的功能性以建立功能性曲线； 将遵照标准化曲线的相对量的所述第一纤维素胶和所述调节剂混合，从而形成纤维素胶和调节剂的具有所需标准功能性的标准化混合物。
2.权利要求I的方法，其中所述功能性是粘度。
3.权利要求2的方法，其中所述第一功能性是高粘度，而所述调节剂是粘度低于所述第一纤维素胶的纤维素胶，第二功能性是相对于所述高功能性的低功能性。
4.权利要求I的方法，其中所述功能性是凝胶稳定性。
5.权利要求I的方法，其中所述功能性是蛋白质稳定性。
6.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中纤维素醚选自羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)和甲基羟基乙基纤维素。
7.权利要求6的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中所述纤维素醚包括羧甲基纤维素(CMC)。
8.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中将待标准化的纤维素胶与调节剂干混。
9.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是糖。
10.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是盐。
11.权利要求10的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是选自蔗糖、葡萄糖和果糖的糖。
12.权利要求10的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是选自NaCl和KCl的盐。
13.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是水基涂料中常用的填料或颜料，例如白垩、白云石、碳酸钙、珍珠岩、滑石、高岭土、云母、石膏、长石、方解石、二氧化钛、二氧化锌等。
14.权利要求I的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是选自半水氢氧化钙、研磨石膏、波特兰水泥、碳酸钙、粘土和粉状硅石的无机填料。
15.一种生产标准化纤维素胶组合物的方法，所述方法包括以下步骤 a.将待标准化的纤维素胶样品以不同的浓度溶解于溶剂中，以产生功能特性校准曲线；和 b.将待标准化的纤维素胶与一定量的标准化试剂混合，所述量通过使用所述功能特性校准曲线来确定，以产生标准化纤维素胶组合物。
16.权利要求15的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中所述纤维素胶是纤维素醚。
17.权利要求15的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中纤维素醚选自羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)和甲基羟基乙基纤维素。
18.权利要求17的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中所述纤维素醚包括羧甲基纤维素(CMC)。
19.权利要求15的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中将待标准化的纤维素胶与标准化试剂干混。
20.权利要求15的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是糖。
21.权利要求15的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中标准化试剂是盐。
22.权利要求20的生产标准化纤维素胶组合物的方法，其中所述标准化试剂是选自蔗糖、葡萄糖和果糖的糖。
全文摘要
本发明涉及一种用于降低纤维素胶如纤维素醚商业生产批次中的可变性的方法，其中将惰性物质如蔗糖、盐、麦芽糖糊精或其它与纤维素胶混合，以形成呈现出特定功能特性如水粘度的变化性低于没有接受混合处理的商业生产批次的产品。
文档编号A23G4/00GK102905550SQ201180022913
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者M·E·海因斯, D·P·莱波尔特 申请人:赫尔克里士公司