JP6407412B2 - セルロース複合体 - Google Patents
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Description
(1) セルロースと、1種以上の水溶性カルボキシメチルセルロースからなるセルロース複合体であって、該セルロース複合体をイオン交換水に1質量%分散させた水分散液のtanδが0.60以下である上記セルロース複合体。
(2) イオン交換水中に前記セルロース複合体を1質量%含む水分散液において、貯蔵弾性率(G’)が2Pa以上である(1)に記載のセルロース複合体。
(3) イオン交換水中に前記セルロース複合体を0.01質量%含む水分散液において、動的光散乱法によるメジアン径が600nm以下である(1)または(2)に記載のセルロース複合体。
(4) 前記セルロース複合体に配合される水溶性カルボキシメチルセルロースが、少なくとも1種以上のカルボキシメチルセルロースナトリウムを含む(1)〜(3)のいずれかに記載のセルロース複合体。
(5) 更に1種以上のカルボキシメチルセルロースカルシウムを含む(1)〜(4)のいずれかに記載のセルロース複合体。
(6) 前記水溶性カルボキシメチルセルロースの少なくとも1種が、0.86〜0.94の範囲内の置換度を有する水溶性カルボキシメチルセルロースである、(1)〜(5)のいずれかに記載のセルロース複合体。
(7) セルロースと水溶性カルボキシメチルセルロースからなるセルロース複合体の製造方法であって、第一の水溶性カルボキシメチルセルロースとセルロースとを混練する第一の混練工程と、さらに第二の水溶性カルボキシメチルセルロースを添加して混練する第二の混練工程を含み、第一の混練工程においては、シアレートが300(1/s)以上の湿式混練が行われる(1)〜(6)のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
(8) 第一の混練工程で使用する水溶性カルボキシメチルセルロースが、0.86〜0.94の範囲内の置換度を有する水溶性カルボキシメチルセルロースナトリウムを1種以上含む、(7)に記載のセルロース複合体の製造方法。
(9) 前記第一の水溶性カルボキシメチルセルロースと第二の水溶性カルボキシメチルセルロースが同一である、(7)又は(8)に記載のセルロース複合体の製造方法。
(10) 前記第一の水溶性カルボキシメチルセルロースと第二の水溶性カルボキシメチルセルロースが異なる、(7)又は(8)に記載のセルロース複合体の製造方法。
(11) 上記(1)〜(6)のいずれかに記載のセルロース複合体を含む飲食品。
(12) セルロースと水溶性カルボキシメチルセルロースからなるセルロース複合体、及び水不溶性成分を含み、40℃で1週間保存後のゼータ電位の絶対値が10mV以上となる飲料。
(13) 前記水不溶性成分が、ココア、穀物類、または豆類の何れかを含む(12)に記載の飲料。
本発明における、「セルロース」とは、セルロースを含有する天然由来の水不溶性繊維質物質である。原料としては、木材、竹、麦藁、稲藁、コットン、ラミー、バガス、ケナフ、ビート、ホヤ、バクテリアセルロース等が挙げられる。原料として、これらのうち1種の天然セルロース系物質を使用しても、2種以上を混合したものを使用することも可能である。工業的に量産されており安定した品質のものを入手できるセルロースとしては、結晶セルロースと粉末セルロースをあげることができる。
本発明に用いるセルロースは結晶セルロースが好ましく、該結晶セルロースの平均重合度は、500以下であることが好ましい。平均重合度は、「第十五改正日本薬局方」(廣川書店発行)の結晶セルロース確認試験(3)に規定される銅エチレンジアミン溶液による還元比粘度法により測定できる。平均重合度が500以下ならば、水溶性カルボキシメチルセルロースとの複合化の工程において、セルロース系物質が攪拌、粉砕、摩砕等の物理処理を受けやすくなり、複合化が促進されやすくなるため好ましい。より好ましくは、平均重合度は300以下、さらに好ましくは、平均重合度は250以下である。平均重合度は、小さいほど複合化の制御が容易になるため、下限は特に制限されないが、好ましい範囲としては10以上である。
平均重合度を制御する方法としては、加水分解処理等が挙げられる。加水分解処理によって、セルロース繊維質内部の非晶質セルロースの解重合が進み、平均重合度が小さくなる。また同時に、加水分解処理により、上述の非晶質セルロースに加え、ヘミセルロースや、リグニン等の不純物も、取り除かれるため、繊維質内部が多孔質化する。それにより、混練工程等で、セルロースと親水性ガムに機械的せん断力を与える工程において、セルロースが機械処理を受けやすくなり、セルロースが微細化されやすくなる。その結果、セルロースの表面積が高くなり、水溶性カルボキシメチルセルロースを含む多糖類との複合化の制御が容易になる。
本発明で使用できる結晶セルロースとは、繊維性植物からパルプとして得たα−セルロースを酸で部分的に解重合し、精製したものである。例えば、第十五改正日本薬局方解説書(廣川書店発行)に記載の、結晶セルロースに該当するものである。
本発明のセルロース複合体中のセルロースは、微細な粒子状の形状であることが好ましい。セルロースの粒子形状は、本発明のセルロース複合体を、1質量%濃度でイオン交換水懸濁液とし、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」処理条件:回転数15,000rpm×5分間)で分散させた水分散液を、0.1〜0.5質量%にイオン交換水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾させたものを、高分解能走査型顕微鏡(SEM)、又は原子間力顕微鏡(AFM)で計測された際に得られる粒子像の長径(L)と短径(D)とした場合の比(L/D)で表され、100個〜150個の粒子の平均値として算出される。
本発明のセルロース複合体には、多糖類の1種として、水溶性カルボキシメチルセルロースを配合する。カルボキシメチルセルロースは、セルロース誘導体の1種であり、D−グルコースがβ―1,4結合した、セルロース骨格を持ち、セルロースの水酸基(セルロース中のグルコース残基一単位には三か所の水酸基が存在する)中の水素原子がモノクロロ酢酸との反応によりカルボキシメチル基(−CH2COO−)に置換されたもので、一部または全部の水酸基中の水素原子がカルボキシメチル基に置き換えられた構造を持つセルロース誘導体の総称である。水溶性カルボキシメチルセルロースは、水を溶媒として混練することでセルロースとの複合化が促進されやすいため好ましい。特に、水溶性カルボキシメチルセルロース中のグルコース残基のカルボキシメチル基が、塩構造となっているものを用いることが好ましい。
本発明のセルロース複合体は、セルロースを50〜99質量%、水溶性CMCを含む多糖類を1〜50質量%含むことが好ましい。セルロースと該多糖類の複合化により、セルロース粒子の表面が、該多糖類により水素結合等の化学結合で被覆されることにより、セルロース複合体は水分散液中に分散可能となり、ネットワーク構造を形成することで懸濁安定性が向上する。また、セルロースと該多糖類を上記の組成で複合化することにより、複合化が効果的に進むため、好ましい。より好ましいセルロースの配合量は60質量%以上であり、さらに好ましくは70質量%以上であり、特に好ましくは75質量%以上である。好ましい上限としては、95質量%以下であり、特に好ましくは90質量%以下である。該多糖類の好ましい配合量としては、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。上限としては、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。
ここで、第一の水溶性カルボキシメチルセルロースの粘度をη1、置換度をDS1とし、第二の水溶性カルボキシメチルセルロースの粘度をη2、置換度をDS2とするとき、対イオンの種類が同じであって、(η1−η2)/(η1+η2)の値が−0.20〜0.20であって、(DS1−DS2)/(DS1+DS2)の値が−0.025〜0.025である場合を同一の水溶性カルボキシメチルセルロースであるとし、それ以外の場合は異なる水溶性カルボキシメチルセルロースであるとする。
カルボキシメチルセルロースナトリウムは、上記水溶性CMCのうち、セルロース中のグルコース残基のカルボキシメチル基が、ナトリウム塩となっている多糖類である。CMC−Naは、白色微粉末であり、水に速やかに溶解する。
CMC−Naの置換度の理論値の上限は3であり、その範囲のものであれば本発明で使用することができるが、本発明で用いるCMC−Naは、置換度が1.5以下のものを用いることが好ましい。下限としては、0.5以上のものが好ましい。特に、tanδが小さいセルロース複合体を得るには、置換度は0.7以上が好ましく、より好ましくは0.8以上であり、さらに好ましくは0.86以上であり、特に好ましくは0.91以上である。上限としては、1.5以下が好ましく、より好ましくは1.1以下であり、さらに好ましくは1.0以下であり、特に好ましくは0.94以下である。
置換度=(162×A)/(10000−80×A)
ここで、以下のように定義する。
A:試料1g中のアルカリに消費された0.05Mの硫酸の量(ml)
a:0.05M硫酸の使用量(ml)
f:0.05M硫酸の力価
b:0.1M水酸化カリウムの滴定量(ml)
f1:0.1M水酸化カリウムの力価
162:グルコースの分子量
80:CH2COONa−Hの分子量
なお、CMC−Na以外の水溶性CMCの置換度も同様の方法で測定することができる。
本発明に用いるCMC−Naの粘度は、1質量%の水溶液において、450mPa・s以下が好ましい。ここでいう粘度は、以下の方法で測定される。まず、CMC−Naの粉末を1質量%測り取り、イオン交換水を、全量300gとなるよう加える。これを、高せん断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」)を用いて、回転数15,000rpmで5分間分散させる。この水溶液を、25℃で1時間静置した後、B形粘度計(東機産業(株)製、商品名「TV−10」、ローター回転数60rpm)にローターを設置して60秒静置後に、30秒間回転させて測定する。ただし、ローターは粘度によって適宜変更できる。測定温度は25℃である。CMC−Naの粘度が低いほど、セルロースとの複合化が促進され、該セルロース複合体を水に分散させたとき、水分散液のtanδの値が低く制御でき、動的光散乱法で測定されるセルロース複合体のメジアン径が小さくなる。CMC−Naの粘度は、より好ましくは350mPa・s以下であり、さらに好ましくは200mPa・s以下であり、特に好ましくは100mPa・s以下であり、格別に好ましくは50mPa・s以下である。下限は、特に設定されるものではないが、好ましい範囲としては1mPa・s以上である。
なお、CMC−Na以外の水溶性CMCの粘度も同様の方法で測定することができる。
本発明のセルロース複合体に添加されるCMC−Naは、1種以上配合することが好ましい。前述の理由から、tanδが低く、G’が高いセルロース複合体を得るためには、2種以上のCMC−Naを組み合わせて使用するのが好ましい。この場合、異なる置換度のものを組み合わせて使用することがより好ましい。
特に、CMC−Naを2段階以上に分けてセルロースと共処理する場合には、第一段階で置換度が0.86から0.94のCMC−Naを、セルロース(複合体でない)に配合して、共処理することが好ましい。該CMC−Naを第一段階で配合することにより、セルロースとの複合化を促進させて、tanδを小さく制御しやすい。この第一段階で配合するCMC−Naは、粘度が低いほうが好ましい。該粘度としては、450mPa・s以下が好ましく、100mPa・s以下が好ましく、50mPa・s以下がより好ましい。それにより、tanδをより低く制御できる。
二種類以上のCMC−Naを配合する場合は、一種目のCMC−Naと二種目のCMC−Naとをセルロースに同時に配合してもよいが、第一段階でセルロースに一種目のCMC−Naを配合して共処理(たとえば、湿式混練)し、第二段階で二種目のCMC−Naを配合して共処理することが好ましい。該二種目のCMC−Naとしては、一種目のCMC−Naより置換度が高いものを用いることが好ましい。それにより、セルロース複合体のtanδを低く、G’を高くすることができる。
カルボキシメチルセルロースカルシウムは、セルロース中のグルコース残基の第一級または第二級アルコール性水酸基(グルコース1個につき合計3個存在する)の一部または全部がカルボキシメチル基とエーテル結合し、カルシウムを末端に持つ構造の多糖類である。代表的な製法としては、セルロースを、カルボキシメチル化したエーテル誘導体を酸処理して、水に不溶性のCMC酸とし、十分に洗浄して精製CMC酸を得た後、この精製CMC酸に炭酸カルシウムを加えて中和しカルシウム塩とすることで得る製法があげられる。カルメロースカルシウム、繊維素グリコール酸カルシウムとも呼ばれるものも本発明でいうCMC−Caに含まれる。CMC−Caの外観は白色微粉末であり、先述のCMC−Naとは異なり、水、酸に不溶であり、アルカリに部分溶解する。すなわち、CMC−Caは、前述の水溶性カルボキシメチルセルロースには該当しない。一方で、CMC−Caは、吸水性が非常に高いことが知られている。
本発明のセルロース複合体とは、主成分であるセルロースに水溶性カルボキシメチルセルロースを含む多糖類が複合化されたものである。複合化とは、前述のとおり、セルロース粉末を構成する粒子の表面の少なくとも一部が、水素結合等の化学結合により、多糖類で被覆された形態を意味する。したがって、セルロース複合体は、セルロース粉末と多糖類とを単に混合した状態ではなく、多糖類がセルロース粒子の表面を被覆した状態である。そのため、セルロース複合体を水系媒体中に分散させると、該水溶性カルボキシメチルセルロース等の多糖類がセルロース粒子の表面から剥離することなく、表面から放射状に広がった構造を形成し、水中でコロイド状となる。このコロイド状で存在するセルロース複合体は、それぞれの静電反発や立体反発、ファンデルワールス力等の相互作用によって、高次のネットワーク構造を形成することができる。
本発明のセルロース複合体は、水などの溶媒中に添加して撹拌処理を施し、サブミクロン〜数ミクロン程度まで分散させると、三次元ネットワーク構造を形成することができる。これは、まずセルロース粒子の表面の多糖類が水に溶解し、造粒物表面に多数の細孔が出現すると、その細孔から造粒物内部に溶媒が浸入することで造粒物が崩壊し、一次粒子の状態まで分散する。このとき、コロイド状となったセルロース粒子の表面は負に帯電することから、結晶セルロース粒子同士の反発により、三次元ネットワーク構造が形成される。したがって、セルロースは比重が1以上の水不溶性粒子であるにも関わらず、溶媒中で安定に分散できる。
本発明のセルロース複合体の貯蔵弾性率(G’)について説明する。
本発明のセルロース複合体のtanδについて説明する。本発明のセルロース複合体の水分散液のレオロジー特性として、上記方法にて、貯蔵弾性率G’と同時に、損失弾性率G’’が測定できる。水分散液に歪みを与えた際の、セルロース複合体ネットワーク構造内部に蓄えられた応力を保持する粘性成分が損失弾性率として表れる。本発明における損失弾性率G’’は、上述の測定で得られた歪み−応力曲線上の、温度25℃における歪み20%の値のことである。
tanδ=G’’(損失弾性率)/G’(貯蔵弾性率)
本発明のセルロース複合体は、従来のセルロース複合体と比較して、動的光散乱法で水分散液を測定したときのメジアン径が小さいという特徴を持つ。
本発明のセルロース複合体は、レーザー回折法/散乱法によるメジアン径が小さい特徴を持つ。
レーザー回折法/散乱法によるメジアン径は、セルロースそのものの径に対応する。
本発明のセルロース複合体の水分散状態におけるゼータ電位は、−40mV以下であることが好ましい。ここで、ゼータ電位の測定方法を説明する。セルロース複合体0.2質量%を、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」処理条件:回転数15,000rpm×5分間)を用いてイオン交換水中に分散させて水分散液を作製する。この水分散液を、超音波処理(EYLA社製、商品名「AU−180C」)を10分間施した後、ゼータ電位計(大塚電子(株)製、商品名「ELS−Z2」)を用いて、25℃、積算回数20回、溶媒の屈折率を1.33、溶媒の誘電率を78.3として測定する。このゼータ電位は、より好ましくは−50mV以下であり、特に好ましくは−70mV以下である。コロイダル状となったセルロースは負に帯電するため、負のゼータ電位の値を持つが、この負の絶対値が大きいほど、コロイダル粒子のネットワーク相互作用が強く、安定化の度合いが高いため好ましい。
本発明のセルロース複合体の製造方法を説明する。本発明の特定のtanδを持つセルロース複合体は、複合化工程においてセルロースと水溶性CMCを含む多糖類に機械的せん断力を与え、セルロースをサイズリダクションさせて微細化するとともに、セルロース表面に該多糖類を複合化させることにより得られる。また、水溶性CMC以外の多糖類や親水性物質、及びその他添加剤などを添加してもよい。上述の処理を経たものは、必要に応じて乾燥してもよい。本発明のセルロース複合体は、上述の機械的せん断を経て、未乾燥のもの及びその後乾燥されたもの等、いずれの形態でもよい。
D:ローター外径(mm)
N:ローター回転数(1/sec)
h:チップのクリアランス(mm)
セルロースと水溶性CMCを含む多糖類の複合化工程において、ウェットケーク状態としたセルロースに、乾燥状態の粉末状水溶性CMCを添加する方法が好ましい。水溶性CMCと、場合によりその他多糖類及びCMC−Caを添加する場合は、それらもまた乾燥状態で、全てを予め粉混合してセルロースに一括で添加してもよいし、別々に添加してもよい。好ましくは、別々に添加する方法である。これは、前述のとおり、混練工程で、せん断速度とせん断時間が重要であるため、多糖類の配合量や比率に応じて、適したせん断力とせん断時間を調整することにより、セルロース複合体をより高機能化させることが可能となるからである。たとえば、速いせん断速度で混練してセルロースのサイズリダクションと複合化を促進し、その後遅いせん断速度で混練することで貯蔵弾性率を発現させることが可能である。このとき、せん断時間を長く設定することにより、tanδを低く制御することが可能である。
本発明のセルロース複合体は、種々の飲食品に使用できる。例えば、コーヒー、紅茶、抹茶、ココア、汁粉、果汁、ジュース等の嗜好飲料、生乳、加工乳、乳酸菌飲料、豆乳等の乳性飲料、カルシウムやプロテイン、ナッツ類、穀粉等、食物繊維等を強化した栄養素強化飲料、健康飲料等の各種飲料、アイスクリーム、アイスミルク、ソフトクリーム、ミルクシェーキ、シャーベット等の冷菓、氷菓類、バター、チーズ、ヨーグルト、コーヒーホワイトナー、ホイッピングクリーム、カスタードクリーム、プリン等の乳製品類、マヨネーズ、マーガリン、スプレッド、ショートニング等の油脂加工食品類、各種のスープ、シチュー、ソース、たれ、ドレッシング等の調味料類、練りがらしに代表される各種スパイス類、ジャム、フラワーペーストに代表される各種フィリング、餡、ゼリーを含むゲル・ペースト状食品類、パン、麺、パスタ、ピザ、シリアル、各種プレミックスを含む穀物食品類、キャンディー、グミ、クッキー、ビスケット、チョコレート、スナック菓子、米菓を含む和・洋菓子類、かまぼこ、はんぺん類に代表される水産練り製品、ハム、ソーセージ、肉まん、シューマイ、ハンバーグに代表される畜肉製品、クリームコロッケ、春巻き、中華あん、グラタン、餃子等の各種惣菜、塩辛、キムチ、漬物等の珍味類、ペットフード及び経管流動食等があり、食するものであれば限定しない。
飲食品に対するセルロース複合体の添加量としては、特に制限はないが、例えば、ココアやコーヒー、乳飲料等の飲料において、0.01質量%以上が好ましい、セルロース複合体の添加量を0.01質量%以上とすることで、分散、懸濁安定性、乳化安定性が向上する。より好ましい添加量は0.05質量%以上であり、さらに好ましくは0.1質量%以上である。上限としては、飲料としての飲みやすさ(のどごし、舌触り)から、5質量%以下が好ましい。
本発明のセルロース複合体は、飲食品、特に飲料中に含まれる水不溶性成分が凝集・分離することを抑制することができる。
水不溶性成分とは、水溶媒中に添加し、攪拌した際、溶解せずに分散、或いは浮遊、沈降する成分のことを意味する。例えば、洗いごまや煎りごま、擦りごま、皮むきごまなどのごま類や、大根をはじめ、ニンジン、ニンニク、生姜、タマネギ、ナガイモ、ホウレンソウ、トマト、ネギ、シイタケ、リンゴ、ナシ、オレンジ、レモンなどの野菜や果物をすりおろしたものや、細かく刻んだもの、繊維質、乾燥粉砕したものなどを挙げることができる。そのほかにも、小麦、大麦、ライ麦、燕麦(オーツ)、鳩麦等の麦類や米、ソバ、雑穀、トウモロコシ、モロコシ、アワ、ヒエ、キビ、雑穀等の穀物、大豆、小豆、緑豆、アーモンド、カシューナッツ、マカダミアナッツ、ピスタチオ、ヘーゼルナッツ、ココナッツ、松の実、胡桃等のナッツ類、インゲン豆、そら豆、枝豆、カカオ豆、コーヒー豆などの豆類、かぼちゃの種、ひまわりの種、西瓜の種などの種類、或いは、ゆず、れもん、すだち、かぼす、だいだい、ライム、みかん、オレンジなどの柑橘系の果汁や、その他果物などの果汁や繊維質、コショウなどをはじめとするスパイスやハーブ、ココア、カルシウム、マグネシウムなどのミネラル類や、ウコン、タンパク質(ミルクプロテイン、大豆タンパク、ホエイ、カゼインなど)、コラーゲン、コエンザイムQ10、乳酸菌などの機能性食材、水不溶性成分であれば、食材の種類や成分としては特に限定しない。これらの原料は、酵素処理を施したものでも、施していないものでもどちらでも構わない。また、形態は、粉末状でも、ペースト状でもよく、形態は限定しない。
中でも、飲料としての味覚を考慮すると、ココア、穀物類、豆類が好ましい。
本発明の飲料の水不溶性成分の含有量としては、特に制限は設けないが、好ましくは30質量%以下である。より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。水不溶性成分量がこの範囲であれば、飲料としての飲み口が良好かつ、セルロース複合体の添加量に対して、セルロース複合体が形成するネットワーク構造とのバランスがとれやすく、優れた懸濁安定性や流動性の効果を発揮しやすい。
本発明の飲食品、好ましくは飲料は、上述した本発明のセルロース複合体を含むため、例えば水溶性成分が4質量%以上という高濃度で飲食品中に存在していても、分離や凝集の発生を抑えることができる。
水不溶性成分の比重としては、1g/cm3以上であることが好ましい。比重が水と同程度、あるいは水よりも大きいものにおいて、沈降を抑制し、液体中で均一に懸濁安定させる効果を発揮する。好ましくは1.1g/cm3以上である。上限としては、セルロース複合体が形成するネットワークで懸濁安定できる大きさと、喫食時の咀嚼しやすさから、3g/cm3以下が好ましい。
水不溶性成分の大きさとしては、体積平均粒子径が0.1μm以上10mm以下が好ましい。体積平均粒子径が10mm以下であれば、セルロース複合体が形成するネットワークに対して水不溶性成分が大きすぎることもないのでバランスが崩れず、懸濁安定化するので水不溶性成分が沈降しない。また、体積平均粒子径が0.1μm以上であれば、セルロースが形成するネットワークに対して水不溶性成分が小さすぎることもなく、ネットワークに水不溶性成分が引っかかるのですり抜けて沈降、或いは浮上してしまうこともないため、好ましい。水不溶性成分の体積平均粒子径は、好ましくは、1μm以上であり、さらに好ましくは5μm以上である。上限は、1mm以下がより好ましく、500μm以下がさらに好ましい。
なお、本発明において、水不溶性成分の体積平均粒子径とは、1質量%の水分散液に対して、レーザー回折/散乱法粒度分布計(堀場製作所(株)製、商品名「LA−910」、装置付属機能の超音波処理1分、屈折率1.20)で測定した際の、体積頻度粒度分布における積算50%粒子径のことである。
本発明の飲料の粘度は、100mPa・s以下であることが好ましい。ここでの粘度は、25℃にてB形粘度計(東機産業(株)製、TV−10型)で60rpmで30秒間撹拌した際に測定される粘度値をいう。より好ましい粘度は50mPa・s以下であり、さらに好ましくは20mPa・s以下であり、特に好ましくは10mPa・s以下である。この範囲内であれば、のどごしのよい食感を維持できるからである。下限としては、2mPa・s以上が好ましい。
本発明の飲料のゼータ電位の絶対値が、5mV以上であることが好ましい。より好ましくは10mV以上であり、さらに好ましくは20mV以上であり、25mV以上であることが特に好ましい。また、負の値を持つことが好ましい。ゼータ電位の絶対値は、絶対値が大きいほど、飲料中で凝集や沈降がなく、安定に分散しているためである。このゼータ電位は、超音波処理(EYLA社製、商品名「AU−180C」)を10分間施した飲料を、ゼータ電位計(大塚電子(株)製、商品名「ELS−Z2」)を用いて、25℃、積算回数20回、溶媒の屈折率を1.33、溶媒の誘電率を78.3として測定される。
本発明の飲料中に分散している粒子の動的光散乱法によるメジアン径は、1000nm以下であることが好ましい。より好ましくは800nm以下であり、さらに好ましくは600nm以下であり、特に好ましくは500nm以下である。この範囲であれば、飲料中で凝集を引き起こしにくいからである。測定は、試料をイオン交換水で10倍に希釈して、超音波処理(EYLA社製、商品名「AU−180C」)を10分間施した飲料を、ゼータ電位計(大塚電子(株)製、商品名「ELS−Z2」)を用いて、25℃で、積算140回で測定したものである。
水溶性CMCの粉末を1質量%測り取り、イオン交換水を、全量300gとなるよう加えた。これを、高せん断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」)を用いて、回転数15,000rpmで5分間分散させた。この水溶液を、25℃で1時間静置した後、B形粘度計(東機産業(株)製、商品名「TV−10」、ローター回転数60rpm)にローターを設置して60秒静置後に、30秒間回転させて測定した。なお、ローターは粘度に応じて最適なものを使用した。
セルロース複合体1質量%を、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」処理条件:回転数15,000rpm×5分間)を用いてイオン交換水中に分散させて得られた水分散液を1日間室温で静置した。この水分散液の応力のひずみ依存性を、粘弾性測定装置(Rheometric Scientific,Inc.製、ARESG2型、ジオメトリー:Double Wall Couette型、温度:25℃一定、角速度:20rad/秒、ひずみ:1→794%の方向で掃引、水分散液は微細構造を壊さないようスポイトを使用して、ゆっくりと仕込み、5分間静置した後に、Dynamic Strainモードで測定を開始した。)により測定した。本発明における貯蔵弾性率は、上述の測定で得られた歪み−応力曲線上の、温度25℃における歪み20%の値のことである。
上記で測定した貯蔵弾性率(G’)及び同時に測定した損失弾性率(G’’)の歪み20%値の比から、次式を用いて算出した。
tanδ=G’’(損失弾性率)/G’(貯蔵弾性率)
セルロース複合体0.01質量%を、高剪断ホモジナイザー(日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」処理条件:回転数15,000rpm×5分間)を用いてイオン交換水中に分散させて水分散液を作製した。この水分散液を、装置付属の超音波処理を10分間施した後、ゼータ電位計(大塚電子(株)製、商品名「ELS−Z2」)により粒度分布(粒径値に対する散乱強度の度数分布)を測定し、当該粒度分布の散乱強度の積算50%に対応する粒径値を求めた。
市販溶解パルプ(DP)を細断後、2.5mol/Lの塩酸中、105℃で15分間加水分解した後、水洗、濾過し、固形分が55質量%のウェットケーキ状のセルロースを作製した。平均重合度は220であった。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(日本製紙製、F04HC、置換度0.93)を、セルロース/水溶性CMC=89/11、固形分濃度が48質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で10分間湿式混練し、セルロース複合体Bを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93)と、水不溶性CMCとして市販のCMC−Ca(五徳薬品製、ECG)を、セルロース/CMC=89/11(セルロース/CMC−Na/CMC−Ca=89/10/1)、固形分濃度が48質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で10分間湿式混練し、セルロース複合体Cを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93)を、セルロース/水溶性CMC=94/6、固形分濃度が48質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度1193(1/sec)で24分間湿式混練し、セルロース複合体D得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、12M31F、置換度1.2)を、セルロース/水溶性CMC=90/10、固形分濃度が46質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で38分間湿式混練し、セルロース複合体Gを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(ダイセル製、1330、置換度1.3)を、セルロース/水溶性CMC=85/15、固形分濃度が47質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Iを得た。このとき、CMC−Naは2回に分けて添加した。セルロースとの合計における水溶性CMCの割合15質量%のうち、まず10質量%分をセルロースと一緒にせん断速度785(1/sec)で30分間湿式混練した後、残りの5質量%分を加えてその混練物をせん断速度785(1/sec)で更に8分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93とAshland製、Amburger1221、置換度1.3)を、セルロース/水溶性CMC=81/19、固形分濃度が47質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Jを得た。このとき、CMC−Naは2回に分けて添加した。セルロースとの合計における水溶性CMCの割合19質量%のうち、14質量%分がFL−9Aであり、5質量%分がAmburger1221である。まずFL−9A 14質量%を、セルロース 81質量%と一緒に、せん断速度785(1/sec)で10分間湿式混練した後、Amburger1221 5質量%を加えて、その混練物をせん断速度628(1/sec)で更に8分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93とダイセル製、1330、置換度1.3)と、水不溶性CMCとして市販のCMC−Ca(五徳薬品製、ECG)を、セルロース/CMC=83/17(セルロース/CMC−Na/CMC−Ca=83/15/2)、固形分濃度が47質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Kを得た。このとき、CMCは2回に分けて添加した。セルロースとの合計におけるCMCの割合17質量%のうち、10質量%分がFL−9Aであり、5質量%分が1330であり、2質量%分がCMC−Caである。まずFL−9A 10質量%とCMC−Ca 2質量%とを、セルロース 83質量%と一緒に、せん断速度1193(1/sec)で26分間湿式混練した後、1330 5質量%を加えて、その混練物をせん断速度393(1/sec)で更に19分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93とダイセル製、1330、置換度1.3)と、水不溶性CMCとして市販のCMC−Ca(五徳薬品製、ECG)を、セルロース/CMC=83/17(セルロース/CMC−Na/CMC−Ca=83/15/2)、固形分濃度が47質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Lを得た。このとき、CMCは3回に分けて添加した。セルロースとの合計におけるCMCの割合17質量%のうち、10質量%分がFL−9Aであり、5質量%分が1330であり、2質量%分がCMC−Caである。まずFL−9A 7質量%とCMC−Ca 2質量%とを、セルロース 83質量%と一緒に、せん断速度1193(1/sec)で13分間湿式混練した後、さらにFL−9A 3質量%を添加して、せん断速度を維持したままさらに13分間湿式混練し、その後、1330 5質量%を添加して、その混練物をせん断速度393(1/sec)で更に19分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A)を、セルロース/水溶性CMC=40/60、固形分濃度が45質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で30分間湿式混練し、セルロース複合体Mを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(ダイセル製、1330)を、セルロース/水溶性CMC=85/15、固形分濃度が47質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、セルロース複合体Oを得た。このとき、CMCは2回に分けて添加した。セルロースとの合計における水溶性CMCの割合15質量%のうち、まず10質量%分の1330をセルロースと一緒にせん断速度785(1/sec)で30分間湿式混練した後、混練物を取り出して5mm四方程度の大きさに小分けし、チャック付きのポリエチレン製の袋に入れて残りの5質量%分の1330を添加し、3分間袋を手で振り混合した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、12M31F、2質量%水溶液中での粘度が480mPa・s)と、水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、Amburgum1221、2質量%水溶液中での粘度が45mPa・s)を、セルロース/水溶性CMC=92/8、固形分濃度が48質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、セルロース複合体Pを得た。このとき、12M31F/Amburgum1221=1/3(質量比)となるよう配合し、水溶性CMCは1回で最初にセルロースに添加し、せん断速度785(1/sec)で30分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、7LF)を、セルロース/水溶性CMC=85/10(質量比)、固形分濃度が46質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で6分間混練した。これを水に分散し、さらに水溶性CMCである市販のCMC−Na(Ashland製、12M31F)を5質量%添加し(セルロースと水溶性CMCの合計を100質量%とした)、スリーワンモーターで500rpmで10分間混合した。これを、スプレードライヤーで乾燥させて、粉末状のセルロース複合体Qを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、7LF)を、セルロース/水溶性CMC=85/15、固形分濃度が45質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、せん断速度785(1/sec)で13分間湿式混練し、セルロース複合体Rを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、7LF)を、セルロース/水溶性CMC=85/10、固形分濃度が10質量%(イオン交換水で調整)とし、スリーワンモーターを用いて500rpmで10分間混合した。これを、ピストン型ホモジナイザー(APV社製、マントンゴーリンホモジナイザー)を用いて15MPaで均質化処理した。これに、さらに市販のCMC−Na(Ashland製、12M31F)を5質量%添加し(セルロースと水溶性CMCの合計を100質量%とした)、スリーワンモーターを用いて500rpmで10分間混合した。これをピストン型ホモジナイザーを用いて15MPaで均質化処理し、セルロース複合体Sを得た。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(Ashland製、FL−9A、置換度0.93とAshland製、Amburger1221、置換度1.3)を、セルロース/水溶性CMC=81/19、固形分濃度が46質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Tを得た。このとき、CMC−Naは2回に分けて添加した。セルロースとの合計における水溶性CMCの割合19質量%のうち、まず14質量%分のFL−9Aをセルロースと一緒にせん断速度141(1/sec)で30分間湿式混練した後、残りの5質量%分であるAmburger1221を加えてその混練物をせん断速度141(1/sec)で更に10分間湿式混練した。
実施例1と同様にして、ウェットケーキ状のセルロースを作製した。次に、ウェットケーキ状のセルロースと水溶性CMCとして市販のCMC−Na(ダイセル製、1330、置換度1.3)を、セルロース/水溶性CMC=85/15、固形分濃度が10質量%(イオン交換水で調整)とし、これらを二軸の混練機(DSM Xplore製、Compounder15)に投入して、混練し、セルロース複合体Uを得た。このとき、CMC−Naは2回に分けて添加した。セルロースとの合計における水溶性CMCの割合15質量%のうち、まず10質量%分をセルロースと一緒にせん断速度785(1/sec)で30分間湿式混練した後、残りの5質量%分をせん断速度785(1/sec)で更に30分間湿式混練した。
上記の実施例、比較例により得られたセルロース複合体を使用し、以下の手順でココア飲料を作製し、評価した。予め粉混合したココア粉末40g、砂糖320g、スキムミルク200g、セルロース複合体8gを、80℃に調温したイオン交換水中に添加して全量4000gとし、スリーワンモーター(HEIDON製、BL−600、かい十字羽)で10分間撹拌混合した。これを、ピストン型ホモジナイザー(APV社製、マントンゴーリンホモジナイザー)を用いて、15MPaで均質化処理した。これを、140℃で60秒間UHT殺菌処理し、350mlのペットボトルに充填して栓をして、25℃、40℃及び50℃の各温度で縦置きに静置して1か月間保存した。保存期間終了後、分離、凝集、沈降状態を目視観察した。評価結果を、表1〜4に記す。評価基準を以下に示す。
上記の実施例、比較例により得られたセルロース複合体を使用し、以下の手順でピーナッツミルク飲料を作製し、評価した。予め粉混合した砂糖240g、ピーナッツパウダー160g、スキムミルク200g、カゼインナトリウム8g、及びセルロース複合体8gを、75℃に調温したイオン交換水中に添加して全量4000gとし、スリーワンモーター(HEIDON製、BL−600、かい十字羽)で10分間撹拌混合した。これを、さらにTKホモジナイザー(エスエムテー製)を用いて10,000rpmで10分間撹拌後、ピストン型ホモジナイザー(APV社製、マントンゴーリンホモジナイザー)を用いて、20MPaで均質化処理した。これを、140℃で5秒間UHT殺菌処理し、350mlのペットボトルに充填して栓をして、25℃、40℃及び50℃の各温度で縦置きに静置して1か月間保存した。保存期間終了後、分離、凝集、沈降状態を目視観察した。評価結果を、表1〜4に記す。また、評価基準を以下に示す。
25℃、40℃、50℃の各温度の恒温機内で1カ月保存後の懸濁安定性を、分離、凝集、沈降の3項目について、下記にしたがい評価した。
−分離−
◎:分離(側面から観察して上部と下部が色調の異なる2層に分離した状態を意味する)なし、○:分離した上層が全体の1〜10%の高さ、△:分離した上層が全体の11〜30%の高さ、×:分離した上層が全体の31%以上の高さ
−凝集−
◎:側面から観察して凝集なし(均一)、○:側面から観察して20%未満の面積に凝集が発生、△:側面から観察して20%以上50%未満の面積に凝集が発生、×:側面から観察して50%以上の面積に凝集が発生
−沈降−
◎:底面から観察して沈降なし(均一)、○:底面から観察して20%未満の面積に沈降が発生、△:底面から観察して20%以上80%未満の面積に沈降が発生、×:底面から観察して80%以上の面積に沈降が発生
40℃で1週間静置保存した後の飲料のゼータ電位を25℃で測定した。ゼータ電位は、超音波処理(EYLA社製、商品名「AU−180C」)を10分間施した飲料を、ゼータ電位計(大塚電子(株)製、商品名「ELS−Z2」)を用いて、25℃、積算回数20回、溶媒の屈折率を1.33、溶媒の誘電率を78.3として測定し、以下の通り分類した。
◎:ゼータ電位の絶対値が20mV以上、○:ゼータ電位の絶対値が10以上20mV未満、△:ゼータ電位の絶対値が5以上10mV未満、×:ゼータ電位の絶対値が5mV未満
Claims (9)
- セルロースと、1種以上の水溶性カルボキシメチルセルロースからなるセルロース複合体であって、該セルロース複合体をイオン交換水に1質量%分散させた水分散液のtanδが0.60以下であるセルロース複合体の製造方法であって、第一の水溶性カルボキシメチルセルロースとセルロースとを混練する第一の混練工程と、さらに第二の水溶性カルボキシメチルセルロースを添加して混練する第二の混練工程を含み、第一の混練工程においては、シアレートが300(1/s)以上の湿式混練が行われ、混練時の固形分は20質量%以上である、セルロース複合体の製造方法。
- イオン交換水中に前記セルロース複合体を1質量%含む水分散液において、貯蔵弾性率(G’)が2Pa以上である請求項1に記載のセルロース複合体の製造方法。
- イオン交換水中に前記セルロース複合体を0.01質量%含む水分散液において、動的光散乱法によるメジアン径が600nm以下である請求項1または2に記載のセルロース複合体の製造方法。
- 前記セルロース複合体に配合される水溶性カルボキシメチルセルロースが、少なくとも、1種以上のカルボキシメチルセルロースナトリウムを含む請求項1〜3のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
- 前記セルロース複合体が、更に1種以上のカルボキシメチルセルロースカルシウムを含む請求項1〜4のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
- 前記セルロース複合体に配合される水溶性カルボキシメチルセルロースの少なくとも1種が、0.86〜0.94の範囲内の置換度を有する水溶性カルボキシメチルセルロースである、請求項1〜5のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
- 第一の混練工程で使用する水溶性カルボキシメチルセルロースが、0.86〜0.94の範囲内の置換度を有する水溶性カルボキシメチルセルロースナトリウムを1種以上含む、請求項1〜6のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
- 前記第一の水溶性カルボキシメチルセルロースと第二の水溶性カルボキシメチルセルロースが同一である、請求項1〜7のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
- 前記第一の水溶性カルボキシメチルセルロースと第二の水溶性カルボキシメチルセルロースが異なる、請求項1〜7のいずれかに記載のセルロース複合体の製造方法。
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