微原纤化纤维素和从初生纤维外壁植物纸浆、尤其从甜菜纸浆生产它的方法技术

微原纤化纤维素，其特征在于它含有至少约８０％的初生外壁和在于载负羧酸。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,尤其从甜菜纸浆生产它的方法
本专利技术涉及新型薄壁组织纤维素和其生产方法。更具体地说，本专利技术涉及新型的，尤其从提取糖类后的甜菜纸浆生产它的方法。纤维素是具有重要工业价值的、有许多用途的物质，它包括-食品应用，作为增稠剂稳定分散液、乳液和悬浮液，用于低热量食品，低脂肪或低胆甾醇食品等；-工业应用，用于涂料，纸张，纺织品，农业，化妆品等；-药物应用，如药剂的赋形剂，沉淀控制剂，膏剂或乳剂载体，肠内传输剂，等；迄今，所有的纤维素具有各种各样的缺点。Weyerhaeuser的WO93/11182描述了具有网状结构的细菌纤维素。除了非常昂贵以外，这类细菌纤维素还在食品应用中引起污染问题。ITT工业公司的FR-A-2472628描述了主要由从木纸浆获得的次生外壁组织构成的微原纤化纤维素。一旦脱水后这一纤维素不能调和成悬浮液。这会引起突出的贮存和运输问题，因为悬浮液的最大纤维素含量为大约4％。为了试图克服上述缺点，ITT工业公司的FR-A-120471描述了可再分散的干燥次生外壁组织(因为它是从木纸浆获得的)微原纤化纤维素，其特征在于存在阻止在纤维素纤丝之间形成氢键的添加剂。添加剂的量是很大的(至少相对于纤维素的50wt％，优选至少相对于纤维素的同样量)。该添加剂例如是多羟基化化合物，如含有5-6个碳原子的糖或二醇，硼酸盐或碱金属磷酸盐，非质子传递溶剂，胺或季铵化合物。除了定义“纤维素”被不适宜地表示至多半纤维素的产品以外，这一“纤维素”是高成本的并不适合于所有的应用。此外，若不加入添加剂，这一纤维素在干燥后仅仅能够恢复其初始粘度的2％至最大20％。若要保持粘度则需要存在基本上与纤维素同样量的添加剂。Weibel的EP-A-0102829描述了同时分离甜菜纸浆中的纤维素成分和半纤维素成分的方法。但是，与以上列举的FR-A-2472628一样，一旦脱水，薄壁组织纤维素不易再次调和成悬浮液，引起同样的贮存和传输问题。此外，植物残留物尤其甜菜纸浆的经济利用具有重要的工业价值。本专利技术的一个目的是提供微原纤化纤维素，它能够在脱水之后无需加入添加剂就能调和成悬浮液。本专利技术的另一目的是提供微原纤化纤维素，它在干燥后无需加入添加剂能够几乎再次达到全部其初始粘度。本专利技术的又一目的是提供一种由初生纤维外壁植物纸浆、尤其甜菜纸浆的经济利用来生产纤维素的方法。本专利技术实现了所有这些目的。从下面的叙述将使本专利技术的其它目的和优点变得更加明显。一般，天然纤维素总是为微原纤形式，这些微原纤丝或多或少地结合形成纤维，薄壁和膜。各纤维素微原纤丝是由从纤维素被生物合成的一种方法得到的平行纤维素链的精确组合体构成的。纤维素微原纤丝一般被认为仅仅沿着它们的轴方向含有几个缺陷。它们的机械性能几乎接近于纤维素的理论机械性能韧性为大约130GPa和断裂韧性为大约13GPa。纤维素微原纤丝具有重要应用价值，如果它们能够离解和再成形。纤维素微原纤丝通常高度结合成壁或纤维形式。在次生外壁中的微原纤丝被构造成高度取向的层，形成了不能离解的纤维；在初生外壁中的微原纤丝按照无规则方式沉积。薄壁组织是初生外壁组织的典型例子。尽管很难，如果不是不可能的话，在没有损害的情况下分离次生外壁纤维素微原纤丝，但容易解离初生外壁微原纤丝，不仅仅因为它们的较疏松的组织而且因为隙间多糖(它们通常载负(charged))占这些外壁的很大百分数。薄壁组织的例子是甜菜纸浆，柠檬属水果(柠檬，柑桔，柚子)和大部分的水果和蔬菜。次生外壁植物物质的例子是木材。初生外壁的微原纤丝能够使用机械剪切操作来加以拆散，该操作将使次生外壁的纤维断裂生产微原纤丝。换句话说，仅仅通过断裂原始纤维能够从次生外壁获得微原纤丝。初生外壁纤维素因此是具有潜在价值的材料。下面就甜菜纸浆来说明本专利技术。甜菜纸浆主要由薄壁组织和因此由初生外壁细胞构成。固体甜菜纸浆的组成能够根据纸浆的来源和种植条件来变化。一般纸浆含有-15-30％的纤维素；-12-30％的果胶；-12-30％的半纤维素；-2-6％的蛋白质；-2-6％的矿物质；-2-6％的木质素，单宁，多酚和阿魏酸酯。早就有人建议处理甜菜纸浆从薄壁组织细胞中分离纤维素。以上列举的EP-A-0102829涉及这样一种方法并描述-将甜菜纸浆悬浮在酸性(PH＜4.5)或碱性(PH＞10.0)含水介质中；-将悬浮液加热至高于125℃(0.5MPa)的温度；-将悬浮液在高于125℃的温度下保持15秒-360秒；-让加热的悬浮液在管式反应器中经受机械剪切，随后通过小的释压孔快速降压至常压范围；-过滤悬浮液并回收含有薄壁组织纤维素的不溶性级分和含有半纤维素的可溶性级分(滤液)；-通过用次氯酸钠漂白来处理纤维素级分，然后机械除纤来生产由细胞壁片段构成的薄壁组织纤维素浆。如以上所述，一旦脱水，使用EP-A-0102829的方法获得的纤维素不易调和成悬浮液。本专利技术提供一种从初生纤维外壁植物纸浆，尤其从提取糖类后的甜菜纸浆生产微原纤化纤维素的方法，包括以下步骤(a)纸浆的酸性或碱性水解部分地提取果胶和半纤维素；(b)从步骤(a)的悬浮液中回收固体残留物；(c)在碱性条件下从来自步骤(b)的纤维素物质的残留物进行第二次提取，这一步骤在步骤(a)是酸性的条件下是必须的和在步骤(a)是碱性的条件下是任意性可有可无的；(d)如果必要，通过从步骤(c)中分离悬浮液来回收纤维素物质残留物；(e)洗涤来自步骤(b)或步骤(d)的残留物；(f)任意性地，漂白来自步骤(e)的纤维素物质；(g)通过从步骤(f)分离悬浮液来回收纤维素物质；(h)将来自步骤(g)的纤维素物质稀释在水中获得2-10％干燥物质的浓度；(i)将来自步骤(h)的细胞悬浮液均化；其特征在于(j)步骤(a)是在约60-100℃之间，优选在约70-95℃，和更优选在约90℃的温度下进行的；(jj)至少一个碱性提取步骤是对纤维素物质进行的，该碱性提取是用选自苛性苏打和钾碱的碱进行的，碱的浓度低于约9wt％，优选约1-6wt％；(jjj)均化步骤(i)是按如下进行的混合或研磨或任何高机械剪切操作，随后让细胞悬浮液通过小直径的孔并让悬浮液经受至少20MPa的压降并经受高速剪切作用，随后经受高速的减速冲击。条件(j)、(jj)和(jjj)是新型的。下面的结果将表明，它们能够生产出具有独特的结构、形态、化学和流变性能的新型的初生外壁纤维素。在步骤(a)中，术语“纸浆”是指湿的，脱水的，仓库贮存的或部分脱果胶的纸浆。提取步骤(a)能够在酸性介质或碱性介质中进行。对于酸性提取，纸浆在水中悬浮几分钟，将用诸如盐酸或硫酸的酸的浓溶液酸化的且PH在1-3之间和优选在1.5-2.5之间的悬浮液均化。对于碱性提取，纸浆被加入到碱如苛性苏打或钾碱的碱性溶液中，其中浓度低于9wt％，优选低于6wt％，尤其在1-2wt％之间。能够加入少量的水溶性抗氧化剂如亚硫酸钠Na2SO3以控制纤维素的氧化反应。根据本专利技术，步骤(a)是在约60-100℃之间，优选在约70-95℃之间和更优选在约90℃的“中等”温度下进行的。这与现有技术中使用的高温(＞125℃)相反。步骤(a)的时间是在1小时-4小时之间。在本专利技术的步骤(a)中，发生部分水解，释放和溶解果胶和半纤维素，而保持纤维素的分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：E迪南德，H钱泽，MR韦格诺恩，A茂里奥斯，I温森特，
申请(专利权)人：通用制糖股份有限公司，
类型：发明
国别省市：