專利名稱：可分散和快速水合的生物聚合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及可分散和快速水合的干燥形式的生物聚合物，和涉及其作為用于工業配方(例如，建筑、油漆、造紙、紡織、植物保護、水處理和石油工業)、食品、化妝品、農用化學品和醫藥配方制備的增稠劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
高分子量的生物聚合物，在本發明的上下文中為多糖，因為在介質中特別是含水介質中它們的增稠性、粘度改進性、乳化性和/或穩定性，使得它們在許多工業應用中的應用增加。于是，黃原膠，因為它特殊的流變性能，被用在如建筑、油漆、造紙、紡織、化妝品、食品、農業、水處理和石油鉆井及回收的各種領域中。
對于許多應用來說，當生物聚合物為干燥形式時，需要將其放在水溶液中。然而，這些粉末主要的缺點是它們分散困難和在所給的含水介質中快速水合。這些生物聚合物的分散和/或水合通常導致結塊的形成，結塊對介質的性能是有害的。
在增稠生物聚合物如黃原膠的情況下，在不形成結塊的分散和水合方面的改進，允許特別是更好地控制反應介質的粘度。
因為這個原因，有利的是開發干燥形式的生物聚合物，特別是黃原膠型，其在含水介質中能容易地分散和快速水合，同時減少或甚至消除了結塊的形成。
在實踐中，一種建議的避免結塊形成同時保持良好分散性和粉末的水合性的溶液，在于通過所謂的“成粒”方法改進了聚合物粉末。該方法在于在輕度濕潤的介質(“流化床”技術)中聚集生物聚合物粉末，以獲得平均粒子尺寸為300～1000微米的顆粒。這種方法的主要缺點在于它的設備成本高。
另一種溶液在于添加表面活性劑型化合物到生物聚合物中。然而，這種化合物的添加不符合目前的趨勢，目前的趨勢是減少加到給定配方中的添加劑的量，特別是在食品領域。
本發明的目的是提供生物聚合物粉末，它在含水介質中不需要加入添加劑和/或有力的攪拌方法，得到了改進的分散和快速水合，同時減少或甚至消除了結塊的形成。
為了這個目標，本發明的主題是干燥形式的可分散和快速水合的生物聚合物，其中至少75wt％的粒子有60～250微米的直徑，平均直徑(d50)為100～250微米。
優選，至少75wt％的生物聚合物粒子直徑為100～200微米，平均直徑(d50)為100～200微米。
根據本發明的生物聚合物的粒子尺寸分布的明智選擇，使得可控制粉末的分散和提高它的水合，同時又基本上減少和通常完全消除了結塊的形成。
本發明的生物聚合物也有無粉塵和容易傾泄的優點。
本發明的其它優點和特性在閱讀說明書、下面的實施例和附圖的基礎上更明確地顯示出來。
在本發明的說明書中，符號d50代表粒子尺寸分布為50體積％的粒子小于或等于所說的尺寸。例如，d50為100微米表示50體積％的粒子在尺寸上小于或等于100微米。
粒子尺寸通過激光光譜學用如干路構型(dry-routeconfiguration)的“Coulter LS 230”儀器來測定。
在本發明的上下文中，術語“生物聚合物”更特別是指高分子量多糖，通常分子量大于1×106g/mol(通過凝膠滲透法測得)，且它由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、甘露糖醛酸和guluronic酸單元，任選有醋酸酯和丙酮酸酯衍生物。它們的特殊結構和它們的性能是公開的，例如，在手冊Industrial Gums-Whistler-第二版-XXI-XXIII章(1973)。
這些生物聚合物有利的是通過在含水營養介質中微生物的需氧培養制得。
許多微生物如細菌、酵母、真菌和藻類能制備這些生物聚合物。可以提到的尤其是·屬于黃單胞菌屬的細菌，特別是Bergey’s Manual of DeterminativeBacteriology(第8版-1974-Williams N.Wilkins Co.Batimore)中所述的細菌種類如秋海棠黃單胞菌、野油菜黃單胞菌、胡蘿卜黃單胞菌、常春藤黃單胞菌、紫羅蘭黃單胞菌、錦葵黃單胞菌、棲罌粟假單胞菌、菜豆黃單胞菌、豌豆黃單胞菌、維管束黃單胞菌、皰病黃單胞菌、葡萄蔓黃單胞菌和天竺葵黃單胞菌；·屬于節桿菌屬的細菌，特別是穩定節桿菌(Arthrobacter stabilis)和粘液節桿菌；·屬于歐文氏菌屬的細菌；·屬于固氮菌屬的細菌，特別是印度固氮菌；·屬于土壤桿菌屬的細菌，特別是放射形土壤桿菌，發根土壤桿菌，根癌土壤桿菌；·屬于產堿菌屬的細菌，特別是糞產堿菌；·屬于假單胞菌屬的細菌，特別是甲烷假單胞菌；·屬于科里氏桿菌屬的細菌；·屬于芽胞桿菌屬的細菌，特別是多粘芽胞桿菌；·屬于小核菌屬的真菌，特別是Sclerotium glucanicum，齊整小核菌或Plectania occidentalis；·屬于曲霉屬的真菌，特別是解烏頭酸曲霉和土曲霉；·屬于漢遜酵母屬的酵母，如碎囊漢遜酵母。
在本發明的一個優選方案中，微生物為黃單胞菌屬的細菌，特別是野油菜黃單胞菌，生物聚合物是黃原膠。
根據本發明的生物聚合物可以通過任何用于控制粉末的粒子尺寸分布的方法獲得。作為例子，可以提到是通過篩分制得。
如上所述，根據本發明的生物聚合物在含水介質中容易分散，且不需要高剪切方法。生物聚合物粉末的可分散性通過在該生物聚合物被放在含水溶液中時計算形成的結塊來評價。形成的結塊的數目越大，分散性越差。
可以測定水合速度，例如，通過測量在輕微攪拌條件下粘度隨時間的變化。作為指導，輕微攪拌可以對應于速度為400～600rpm的抗絮凝攪拌槳的攪拌。
這些特性使得可將本發明的生物聚合物加入到許多配方中，如增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑。
本發明也覆蓋了生物聚合物用作上述定義的增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑在如下方面的用途-用于鉆井、幫助回收石油和水處理的配方中；-用于造紙、建筑和織物的配方中；-食品、化妝品、農用化學品和醫藥配方中；-用于工業和家庭清潔的配方中；以及含有這樣的生物聚合物的所述配方。
下面給出的實施例不限制本發明的保護范圍。
圖2表示樣品A、B和C在蒸餾水中的水合速度。該速度通過測量在實施例1(在蒸餾水中的潮濕化測試)的條件下粘度隨時間的變化測得。
圖3表示樣品A、B和C在含有40％蔗糖的介質中的水合速度。該速度通過測量在實施例2的條件下粘度隨時間的變化測得。
產品B產品B是根據本發明的。它是粒子尺寸為180μm～大于125μm的黃原膠。這種產品是通過兩次同時的篩分獲得的一次篩分是通過篩目尺寸為180μm的篩子，一次篩分是通過125μm的篩子。
產品C產品C是黃原膠粉末，它經過通過所謂的“流化床”技術的造粒，根據專利FR-A-2600267的實施例1。
表1
圖1表示樣品A、B和C的粒子尺寸分布。·分散性測試水狀膠體的分散性能可以通過計算分散后存在于溶液中的結塊的數目的測試來評價。
制備在蒸餾水中濃度為0.3％的黃原膠的溶液。該溶解過程在500ml蒸餾水中進行，在1000ml的低線(low-line)燒杯中，用直徑65mm的抗絮凝攪拌槳以400rpm的速度攪拌15分鐘。
所說的溶液通過篩目為1mm的篩子過濾，過濾后記錄存在于篩子上的結塊的數目。
結果概括在表2中表2
按下面的標準來考慮產品-“非常好”，結塊數小于5；-“好”，結塊數小于10；-“差”，結塊數大于10。·水合測試該測試可評價在含水介質中生物聚合物的水合速度。
0.3％的黃原膠粉末(產品A、B和C)溶解在蒸餾水中。該溶解過程在500ml蒸餾水中進行，在1000ml的低線燒杯中，用直徑65mm的抗絮凝攪拌槳以400rpm的速度攪拌15分鐘。在四個不同時刻，用BrookfieldLVT粘度儀測量所說溶液的粘度，轉軸No.2，設置到12rpm。這四個時刻為在1、2、5和15分鐘時。
粘度值列在下表3中。
表3
圖2表示樣品A、B和C在蒸餾水中的水合速度。該速度通過測量粘度隨時間的變化測得。
0.3％的黃原膠粉末(產品A、B和C)溶解在含40％蔗糖的溶液中。該溶解過程在500g的40％蔗糖溶液中進行，在1000ml的低線燒杯中，用直徑65mm的抗絮凝攪拌槳以400rpm的速度攪拌30分鐘。在三個不同時刻，用Brookfield LVT粘度儀測量所說溶液的粘度，轉軸No.2，設置到12rpm。這三個時刻為在5、15和30分鐘時。
粘度值列在下表4中。
表4
圖3表示樣品A、B和C在40％蔗糖介質中的水合速度。該速度通過測量粘度隨時間的變化測得。
權利要求
1.干燥形式的可分散和快速水合的生物聚合物，其特性在于至少75wt％的所說生物聚合物粒子直徑為60～250微米，平均直徑(d50)為100～250微米。
2.根據權利要求1的生物聚合物，其特性在于至少75wt％的所說生物聚合物粒子直徑為100～200微米，平均直徑(d50)為100～200微米。
3.根據權利要求1或2的生物聚合物，其特征在于所說的生物聚合物是黃原膠。
4.根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物用作增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
5.根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物用作鉆井和幫助石油回收、以及水處理的配方中的增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
6.根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物用作食品、化妝品、醫藥和農用化學品配方中的增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
7.根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物用作工業和家庭清潔的配方中的增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
8.根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物用作造紙、建筑和織物的配方中的增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑的用途。
9.用于鉆井、幫助石油回收、水處理、食品、化妝品、醫藥或農用化學品的配方，用于工業和家庭清潔或用于造紙、建筑和織物的配方，使用了根據權利要求1～3中任一項的生物聚合物作為增稠劑、粘度改進劑、乳化劑和/或穩定劑。
全文摘要
本發明涉及可分散和快速水合的干燥形式的生物聚合物，其特性在于至少75wt％的所說生物聚合物粒子直徑為60～250微米，平均直徑(d
文檔編號B01F17/52GK1404497SQ01805234
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月15日 優先權日2000年2月18日
發明者S·瓦斯林, A·利奧瑟爾 申請人:羅狄亞化學公司