制备烷基纤维素的方法
【专利说明】制备烷基纤维素的方法
[0001] 发巧背景 1.发明领域
[0002] 本发明设及制备具有高粘度而不具有过高的胶凝强度的烷基纤维素的方法。
[000引 2.相关领域描述
[0004] 具有热可逆性凝胶化性质的纤维素酸，如甲基纤维素和径丙基甲基纤维素，可用 于加工食品，从而提供如增粘性质、冻融稳定性、润滑性质、保湿和放湿性质、质地改善、保 水性质、乳化性质、结合性质、W及保形性质的作用。
[0005] 当由主要源自植物的原材料制备汉堡或香肠作为素食者的食物和作为可食用的 肉类似物时，可使用具有高胶凝强度的甲基纤维素 W提高其质地。
[0006] 用于制备具有高胶凝强度的甲基纤维素的方法包括：首次添加包含碱金属氨氧化 物溶液和用于甲基化至预定取代度的程度的甲基化剂的，并且随后第二次添加碱金属氨氧 化物溶液和甲基化剂的方法，W获得具有所需的取代度的甲基纤维素 （JP 2002-541270T， 其是WO 00/59947的日本阶段公开）。
[0007] 有另一种方法，其包括W下步骤：将所有纤维素浆、氨氧化钢和氯甲烧放置于反应 器中，并且随后将产生的混合物加热并揽拌W酸化，W获得甲基纤维素 （JP 59-056401A)。
[0008] 还有另一种方法，其中将由纤维素浆和碱金属氨氧化物溶液形成碱纤维素的步骤 和酸化步骤分为多个步骤。在第一个步骤中，加入碱金属氨氧化物溶液和甲基化剂，用于甲 基化至预定的取代度的程度。在第二个步骤中，首先加入甲基化剂，随后加入碱金属氨氧化 物溶液W酸化，W获得甲基纤维素 （WO 2013/059064)。在运种情况下，通过在第二个步骤中 加入比第一个步骤更高比例的碱金属氨氧化物溶液而使所得的甲基纤维素具有约37°C的 胶凝化溫度，其与体溫相同，并且低于JP 2002-541270T中所述甲基纤维素的胶凝化溫度。
[0009] 发巧概沐
[0010] 如JP 2002-541270T中所描述的含甲基纤维素的肉类似物具有过高的胶凝强度 W至于它们具有坚硬的质地。
[0011] 与JP 2002-541270T中所述的那些甲基纤维素相比，通过JP 59-056401A所述 的方法制备的甲基纤维素具有较高的热胶凝化溫度和较低的胶凝强度。因此，通过JP 59-056401A中所述方法制备的含所述甲基纤维素的肉类似物在加热烹调后难W获得良好 的质地。
[0012] 通过WO 2013/059064中所述方法制备的甲基纤维素，当它具有过低的胶凝化溫 度时，在水中具有较低的溶解溫度，W使运样的甲基纤维素不能充分溶解，从而不能表现出 粘度。
[0013] 因此亟需制备具有高粘度而不具有过高的胶凝强度的烷基纤维素的方法。
[0014] 作为为实现该目标而进行深入研究的结果，本发明的发明人已经发现，对于该反 应，通过在多个分开的步骤中加入碱金属氨氧化物和在一个步骤中加入烷基化剂，可获得 具有高粘度而不具有过高的胶凝强度的烷基纤维素，并且已经完成本发明。
[0015] 在本发明的一方面，提供了制备烷基纤维素的方法，其包括W下步骤：使纤维素浆 与第一碱金属氨氧化物溶液混合并揽拌W获得碱纤维素；使所述碱纤维素与烷基化剂反应 W获得第一反应混合物；使第二碱金属氨氧化物溶液与所述第一反应混合物渗混并揽拌， 无烷基化剂的进一步渗混，W获得第二反应混合物；W及纯化第二反应混合物W获得烷基 纤维素，其中第一碱金属氨氧化物溶液中的第一碱金属氨氧化物的重量与第一碱金属氨氧 化物和第二碱金属氨氧化物溶液中的第二碱金属氨氧化物的总重量的比为50%至86%。 在本发明的另一个方面，提供了通过上述方法制备并具有1. 61至2. 03的烷基取代度值巧 的烷基纤维素。
[0016] 根据本发明，烷基纤维素具有高粘度，例如，如通过布鲁克菲尔德粘度计所测量， 在20°C，该烷基纤维素1重量％的水溶液具有1，500至11，OOOmPa ? S的粘度，而不具有过 高的胶凝强度，例如，在65°C，所述烷基纤维素1. 5重量％的水溶液具有2, 000至4, 500Pa 的储存弹性模量G'（65°C)。
[0017] 优洗连施方案的详细描沐
[0018] 纤维素浆包括木浆和棉绒浆，并且是用于常规纤维素酸的原材料。根据指定的纤 维素酸的水溶液粘度可适当地选择作为纤维素浆聚合度指标的固有粘度。在25°C，该固有 粘度优选为1，000至2, 200ml/g，更优选1，300至2000ml/g。通过与JIS P8215中的方法 A -致的方法可W测定该纤维素浆的固有粘度。
[0019] 所述纤维素浆包含纤维素和水。在本说明书中，通过与JIS P8215的方法A-致 的方法可测定"纤维素浆中纤维素"的量。
[0020] 该纤维素浆优选为通过粉碎机粉碎的纤维素浆粉末。该浆粉碎机可W是能够使纤 维素浆变成粉末的任何设备。粉碎机包括刀式粉碎机、切割粉碎机、键式粉碎机、球磨机和 立式漉磨机。该纤维素浆粉末优选地具有30 y m至400 y m的重量平均粒径〇5。。通过根据 JIS Z8801，使具有多种筛孔尺寸的多个试验用筛与低敲（low-tap)摇筛机连接的方法，测 定该纤维素浆粉末的重量平均粒径馬。;将浆粉末放置于顶筛；通过振动或轻敲来筛分该浆 粉末；随后测量各个筛上和筛下的重量W计算重量分布；并且W平均粒径的50%累计值测 定重量平均粒径〇5。。
[0021] 将描述使纤维素浆与第一碱金属氨氧化物溶液混合并揽拌W获得碱纤维素的步 骤。 阳022] 将该碱金属氨氧化物溶液分为，例如，第一碱金属氨氧化物溶液和第二碱金属氨 氧化物溶液，并在两个步骤中渗混。不特别限制该碱金属氨氧化物溶液。该碱金属氨氧化 物溶液包括氨氧化钢溶液和氨氧化钟溶液，并且就成本效益而言，优选氨氧化钢水溶液。第 一碱金属氨氧化物溶液中的第一碱金属氨氧化物优选与第二碱金属氨氧化物溶液中的第 二碱金属氨氧化物的种类相同，例如，使用氨氧化钢作为第一和第二碱金属氨氧化物。然 而，该碱金属氨氧化物可W是不同种类的氨氧化物的组合，例如，氨氧化钢可被用作前者的 氨氧化物，而氨氧化钟可被用作后者的氨氧化物。该碱金属氨氧化物溶液的渗混物优选地 将该碱金属氨氧化物溶液添加到纤维素浆中，并且其实例直接包括将该碱金属氨氧化物溶 液滴加和将该碱金属氨氧化物溶液喷雾。就所得碱纤维素的均匀度而言，优选将该碱金属 氨氧化物溶液喷雾。 阳023] 就酸化效率和可操作性而言，该碱金属氨氧化物溶液中碱金属氨氧化物的浓度优 选为10重量％至60重量％，更优选30重量％至50重量％。第一碱金属氨氧化物和第二 碱金属氨氧化物的浓度优选为相同的，但可W不同。使纤维素浆与碱金属氨氧化物溶液混 合并揽拌的步骤优选地在具有内部揽拌结构的反应器中进行。该反应器优选地装备有能够 测量内部溫度的测量装置。
[0024] 为抑制由碱金属氨氧化物和氧的存在而引起的解聚，在使第一碱金属氨氧化物溶 液与该纤维素浆混合并揽拌之前，优选地，通过真空累等除去该反应器中的氧，并且用惰性 气体代替，优选使用氮气。
[00巧]就该第一碱金属氨氧化物与该纤维素浆中的纤维素的摩尔比（第一碱金属氨氧 化物/纤维素）而言，第一碱金属氨氧化物溶液的量优选为2. 0至4. 0,更优选2. 7至3. 5。 当第一碱金属氨氧化物与纤维素的摩尔比小于2. 0时，胶凝化溫度可能过度降低，W至于 不可能表现粘度，并且不可能制备具有高胶凝强度的烷基纤维素。当该摩尔比大于4. 0时， 不可能制备具有高胶凝强度的烷基纤维素。
[00%] 第一碱金属氨氧化物溶液中第一碱金属氨氧化物的重量与所述第一碱金属氨氧 化物和第二碱金属氨氧化物溶液中第二碱金属氨氧化物的总重量的比为50%至86%，优 选65 %至80%，更优选65 %至75%。当第一碱金属氨氧化物的重量与第一和第二碱金属 氨氧化物的总重量的比小于50%时，胶凝化溫度降低并且不可能表现粘度，W至于不可能 制备具有高胶凝强度的烷基纤维素。当第一碱金属氨氧化物的重量与第一和第二碱金属氨 氧化物的总重量的比大于86%时，不可能制备具有高胶凝强度的烷基纤维素。
[0027] 为获得均匀的烷基纤维素，当纤维素浆与第一碱金属氨氧化物渗混时该反应器中 的溫度，优选地当向纤维素浆加入第一碱金属氨氧化物溶液时该反应器中的溫度，优选为 10°C至 80°C，更优选 30°C至 70°C。
[0028] 所述第一碱金属氨氧化物溶液中第一碱金属氨氧化物的渗混速率是指每单位 时间且每摩尔纤维素浆，所加入的第一碱金属氨氧化物的摩尔的量，并且就该体系中第 一碱金属氨氧化物溶液的均匀混合而言，优选为1. 5至48虹ol/mol ?虹]，更优选4. 8至 18. 6虹ol/mol ?虹]，还更优选8至15虹ol/mol ?虹]。
[0029] 加入第一碱金属氨氧化物溶液之后，可W使混合并揽拌再持续5至30分钟，W使 碱纤维素更均匀。
[0030] 为抑制该反应器中热