特表 2024-543120 亜硝酸塩含有量が低減された微結晶セルロースを生成するプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-19

(54)【発明の名称】亜硝酸塩含有量が低減された微結晶セルロースを生成するプロセス

(51)【国際特許分類】

   C08B 15/08 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

C08B15/08

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024530458

(86)(22)【出願日】2022-09-22

(85)【翻訳文提出日】2024-05-22

(86)【国際出願番号】 EP2022076374

(87)【国際公開番号】W WO2023094048

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】63/282,869

(32)【優先日】2021-11-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】22150943.3

(32)【優先日】2022-01-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523288569

【氏名又は名称】ニュートリション・アンド・バイオサイエンシーズ・ユーエスエー・ワン，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100127926

【弁理士】

【氏名又は名称】結田 純次

(74)【代理人】

【識別番号】100216105

【弁理士】

【氏名又は名称】守安 智

(72)【発明者】

【氏名】コーディ・ジュウ

(72)【発明者】

【氏名】ロバート・ビー・アペル

(72)【発明者】

【氏名】オリヴァー・ペーターマン

【テーマコード（参考）】

4C090

【Ｆターム（参考）】

4C090AA03

4C090BA24

4C090CA04

4C090CA31

4C090CA32

(57)【要約】

亜硝酸塩含有量が低減された微結晶セルロースを生成するプロセス。このプロセスは、ｉ）セルロース系材料を酸加水分解して粗製微結晶セルロース（ＭＣＣ）を生成する工程と、ｉｉ）工程ｉ）で得られた粗製ＭＣＣを洗浄し、少なくとも部分的に中和して、ＭＣＣ湿潤ケーキを得る工程と、ｉｉｉ）ＭＣＣ湿潤ケーキを噴霧乾燥する工程と、を含む。工程ｉｉ）又は工程ｉｉｉ）の後、或いは工程ｉｉ）及びｉｉｉ）の両方の後、ＭＣＣは熱処理を受ける。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微結晶セルロースを熱処理に供する工程を含む、微結晶セルロースの亜硝酸塩含有量を低減するプロセス。

【請求項2】

粉末形態の微結晶セルロースは、熱処理を受ける、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

微結晶セルロースは、少なくとも３５℃の温度で熱処理を受ける、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項4】

微結晶セルロースは、少なくとも３０分間熱処理を受ける、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項5】

微結晶セルロースは、３５～５０℃の温度で２週間～１２ヶ月の期間、熱処理を受ける、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項6】

微結晶セルロースは、５０～１５０℃の温度で１～３００時間の期間、熱処理を受ける、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項7】

微結晶セルロースは、１５０～３５０℃の温度で１分～１時間の期間、熱処理を受ける、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項8】

熱処理前の前記微結晶セルロースの水分含有量は、乾燥微結晶セルロースの重量に基づいて３～３０％である、請求項１～７のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項9】

ｉ）セルロース系材料を酸加水分解して粗製微結晶セルロース（ＭＣＣ）を生成する工程と、
ｉｉ）工程ｉ）で得られた前記粗製ＭＣＣを洗浄し、少なくとも部分的に中和して、ＭＣＣ湿潤ケーキを得る工程と、
ｉｉｉ）前記ＭＣＣ湿潤ケーキを噴霧乾燥する工程と、
を含み、工程ｉｉ）又は工程ｉｉｉ）の後、或いは工程ｉｉ）及びｉｉｉ）の両方の後、ＭＣＣは熱処理を受ける、微結晶セルロースを生成するプロセス。

【請求項10】

微結晶セルロースは、少なくとも３５℃の温度で熱処理を受ける、請求項９に記載のプロセス。

【請求項11】

微結晶セルロースは、少なくとも３０分間熱処理を受ける、請求項９又は１０に記載のプロセス。

【請求項12】

微結晶セルロースは、３５～５０℃の温度で２週間～１２ヶ月の期間、熱処理を受ける、請求項９～１１のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項13】

微結晶セルロースは、５０～１５０℃の温度で１～３００時間の期間、熱処理を受ける、請求項９～１１のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項14】

微結晶セルロースは、１５０～３５０℃の温度で１分～１時間の期間、熱処理を受ける、請求項９又は１０に記載のプロセス。

【請求項15】

工程ｉｉ）において、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、アンモニア又は水酸化アンモニウムが、中和剤として使用される、請求項９～１４のいずれか一項に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、亜硝酸塩含有量が低減された微結晶セルロースを生成するプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に「ＭＣＣ」と呼ばれる微結晶セルロースは、最終製品の特性又は属性を向上させるために食品及び製薬業界で広く使用されている。ＭＣＣの用途には、例えば、飲料の結合剤又は安定剤として、医薬品錠剤の結合剤又は錠剤分解物質として、液体医薬製剤の懸濁剤として、工業用途における、洗剤又は漂白剤などの家庭用製品における、農業用配合物における、或いは歯磨き剤又は化粧品などのパーソナルケア製品における結合剤、錠剤分解物質又は加工助剤として、などが含まれる。

【0003】

微結晶セルロースは、典型的には、繊維状の植物材料から得られるセルロース系材料、好ましくはα含有率の高いセルロース系材料を、鉱酸、好ましくは塩酸で加水分解することにより生成される（酸加水分解）。鉱酸は、セルロース系材料の非晶質領域を優先的に攻撃し、これにより、微結晶セルロースを構成する結晶凝集体を形成する準結晶領域を露出させ、解放し、後に残す。次いで、凝集した結晶塊を反応混合物から分離し、洗浄して分解した副生成物を除去する。得られた湿潤した塊は、典型的には、４０％～６０％の水分を含み、当業者によって一般に「加水分解されたセルロース湿潤ケーキ（ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｗｅｔ ｃａｋｅ）」又は「微結晶セルロース／ＭＣＣ湿潤ケーキ」と呼ばれる。

【0004】

酸加水分解により微結晶セルロースを生成するプロセスは、米国特許第２，９７８，４４６号明細書、米国特許第３，０２３，１０４号明細書、及び米国特許第３，１４６，１６８号明細書に開示されている。微結晶セルロースの品質を維持しながらコストを低減する代替方法が提案されている。これらには、水蒸気爆発（ｓｔｅａｍ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ）（米国特許第５，７６９，９３４号明細書）、一段階加水分解及び漂白、高温（１００～２００℃）での加圧反応器における半結晶性セルロースと水の反応液の反応性放出（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）及び部分加水分解（米国特許第５，５４３，５１１号明細書）が含まれる。

【0005】

微結晶セルロース中の不純物が、グルコース、ホルムアルデヒド、硝酸塩及び亜硝酸塩であることはよく知られている（Ａｊｉｔ Ｓ． Ｎａｒａｎｇらによる「Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ Ｅｘｃｉｐｉｅｎｔ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｄｏｓａｇｅ Ｆｏｒｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ」，Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｖｏｌｕｍｅ ２９，ページ２６６０－２６８３（２０１２））。ニトロソアミンの形成は、酸性反応条件下で２級、３級、又は４級アミン及び亜硝酸塩の存在下で可能である。ニトロソアミンは、ヒトの発がん性物質である可能性が高いと考えられているため、食品及び医薬品用途におけるニトロソアミンの濃度を最小限に抑える必要性が非常に高くなる。ＭＣＣは食品及び医薬品用途で広く使用されているため、又、ＭＣＣに存在する亜硝酸塩の濃度を下げることが緊急に必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば、オゾン処理、触媒作用、水溶液を活性炭に通すこと、水溶液をイオン交換樹脂に通すこと、微細藻類を利用すること、又は水／グリコール混合物を高圧且つ１２０℃超の温度にかけることなど、水溶液中の亜硝酸塩の濃度を下げるいくつかの方法が知られている。明らかに、これらの方法は、ＭＣＣが粉末の形態である場合、ＭＣＣ中の亜硝酸塩の濃度を低減するのには有用ではない。従って、ＭＣＣ中に存在する亜硝酸塩の濃度を低減する方法を見つけることが依然緊急に必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、微結晶セルロースを熱処理に供する工程を含む、微結晶セルロースの亜硝酸塩含有量を低減するプロセスである。

【0008】

本発明の別の態様は、ｉ）セルロース系材料を酸加水分解して粗製微結晶セルロース（ＭＣＣ）を生成する工程と、ｉｉ）工程ｉ）で得られた粗製ＭＣＣを洗浄し、少なくとも部分的に中和して、ＭＣＣ湿潤ケーキを得る工程と、ｉｉｉ）ＭＣＣ湿潤ケーキを噴霧乾燥する工程と、を含み、工程ｉｉ）又は工程ｉｉｉ）の後、或いは工程ｉｉ）及びｉｉｉ）の両方の後、ＭＣＣは熱処理を受ける、微結晶セルロースを生成するプロセスである。

【0009】

驚くべきことに、ＭＣＣがその粉末形態で存在する場合でさえも、ＭＣＣの簡易な熱処理により、ＭＣＣ中の亜硝酸塩の濃度が著しく減少することが見出された。驚くべきことに、亜硝酸塩の低減には木炭又はグリコールなどの化学補助剤は必要ない。

【発明を実施するための形態】

【0010】

いくつかの実施形態では、ＭＣＣは、ＭＣＣがその粉末形態である場合、本発明のプロセスにおいて熱処理を受ける。ＭＣＣがその粉末形態である場合、ＭＣＣは、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて、一般に、最大３０％、最大２０％、最大１０％、又は最大５％の水分含有量を有する。水分含有量は一般に、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて、０％以上、典型的には１％以上、より典型的には２％以上である。本発明の最も好ましい実施形態では、水分含有量は、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて３％以上である。或いは、ＭＣＣ湿潤ケーキは、熱処理を受けることができる。ＭＣＣ湿潤ケーキは、湿ったＭＣＣの重量に基づいて、典型的には３０％～９０％、より典型的には４０％～８０％の水分を含む。驚くべきことに、熱処理前のＭＣＣの水分含有量が、熱処理後のＭＣＣ中の亜硝酸塩の濃度に影響を及ぼすことが判明した。熱処理前のＭＣＣの水分含有量が、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて、３～３０％、より好ましくは５～３０％、最も好ましくは９～２５％である場合、ＭＣＣ中の亜硝酸塩は、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて水分含有量が３％未満である場合よりも、より短い期間で、より低い濃度まで熱処理で低減されることができる。水分含有量は、典型的には、ＭＣＣ中の水分含有量である。

【0011】

いくつかの実施形態では、熱処理の温度は、熱処理の期間に依存する。熱処理の期間が短いほど、一般に、適用される温度は高くなる、又、その逆も同様である。一般に、ＭＣＣは、少なくとも３５℃の温度で熱処理を受ける。熱処理の最高温度は、ＭＣＣの重大な劣化を引き起こさないことを除けば、それほど重要ではない。一般に、熱処理は、４００℃までの温度、典型的には３５０℃までの温度で行われる。いくつかの実施形態では、熱処理は、化学補助剤の非存在下で行われる。

【0012】

いくつかの実施形態では、熱処理の期間は、熱処理中の温度に依存する。一般に温度が高いほど、一般に熱処理の期間は短くなり、その逆も同様である。一般に、ＭＣＣは、少なくとも１分間、典型的には少なくとも５分間、熱処理を受ける。いくつかの実施形態では、ＭＣＣは、少なくとも３０分間熱処理を受ける。

【0013】

本発明の一実施形態では、ＭＣＣは、３５～５０℃（又は４０～４５℃）の温度で、２週間～１２ヶ月、１～１０ヶ月、又は２～８か月の期間、熱処理を受ける。

【0014】

別の実施形態では、ＭＣＣは、５０～１５０℃、６０～１２０℃、又は７０～１００℃の温度で、１～３００時間、１～２００時間、又は２～１００時間の期間、熱処理を受ける。

【0015】

更に別の実施形態では、ＭＣＣは、１５０～３５０℃（又は２００～３００℃）の温度で、１分～１時間（又は５分～３０分）の期間、熱処理を受ける。

【0016】

本発明のプロセスによって低減される典型的な亜硝酸塩は、亜硝酸アンモニウム及び／又は亜硝酸ナトリウムなどのアンモニウム及び／又はアルカリ金属亜硝酸塩、好ましくは亜硝酸アンモニウムである。本発明のプロセスにより、ＭＣＣの亜硝酸塩含有量は、典型的には、熱処理前のＭＣＣ中の亜硝酸塩の重量に基づいて、熱処理によって少なくとも５０％低減する。いくつかの実施形態では、ＭＣＣの亜硝酸塩含有量は、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％低減する。

【0017】

一般に、任意の供給源からの微結晶セルロース（ＭＣＣ）を本発明のプロセスで使用することができる。典型的には、ＭＣＣの適切な供給源には、例えば、木材パルプ（漂白亜硫酸パルプ及び硫酸塩パルプなど）、わら、綿、亜麻、コットンリンター、麻、苧麻、トウモロコシの皮、バガス、海藻セルロース及び発酵セルロースが含まれる。他の供給源には、漂白ソフトウッドクラフトパルプ、漂白ハードウッドクラフトパルプ、漂白ユーカリクラフトパルプ、紙パルプ、フラッフパルプ、溶解パルプ、及び漂白非木材セルロースパルプが含まれる。一実施形態では、使用されるＭＣＣは、米国食品医薬品局によって人間の摂取が承認されているものである。

【0018】

必要に応じて、低コストのパルプ、又は低コストのパルプと特殊パルプの混合物を、ＭＣＣの供給源として使用することができる。そうであれば、例えば、総ＭＣＣの約３０～８０％を低コストのパルプで構成することができる。いくつかの実施形態では、得られるＭＣＣ生成物のコロイド含有量は、少なくとも６０％である。低コストパルプの例には、製紙用パルプ、サザン漂白ソフトウッドクラフトパルプ、ノーザン漂白ソフトウッドパルプ、漂白ユーカリクラフトパルプ、漂白亜硫酸塩パルプ、漂白ハードウッドクラフトパルプ、漂白ソーダパルプ（Ｂｌｅａｃｈｅｄ Ｓｏｄａ Ｐｕｌｐ）、及び漂白非木材パルプ（ｂｌｅａｃｈｅｄ ｎｏｎ－ｗｏｏｄ ｐｕｌｐ）などのフラッフパルプが含まれる。

【0019】

ＭＣＣを生成するプロセスは、セルロース系材料を酸加水分解に供して粗製ＭＣＣを生成する工程ｉ）を含む。本明細書で使用される「酸加水分解」という用語は、完全な加水分解への限定を意味するものではなく、ＭＣＣを生成するための公知のプロセスで一般に適用される部分加水分解を包含する。粗製ＭＣＣは、典型的には、上記のセルロース原料を酸で部分的に加水分解（いくつかの実施形態では鉱酸で、又はいくつかの実施形態では塩酸で（酸加水分解））することによって生成される。酸加水分解により微結晶セルロースを生成するプロセスは、米国特許第２，９７８，４４６号明細書、米国特許第３，０２３１０４号明細書、及び米国特許第３，１４６，１６８号明細書に開示されている。鉱酸は、セルロース原料の非晶質領域を優先的に攻撃し、これにより、微結晶セルロースを構成する結晶凝集体を形成する準結晶領域を露出させ、解放し、後に残す。セルロース原料の部分加水分解中に、平均重合度（＝Ｄ．Ｐ．）は、セルロース原料の元の繊維構造の破壊を反映する横ばいの値まで低下する。部分加水分解によって得られることができる横ばいの値は、主に上記の原料の選択に依存する。１５から６０の範囲の、平均的な横ばいのＤ．Ｐ．を有するＭＣＣは、例えば、再生形態のセルロースから生成することができる。６０～１２５の範囲の、平均的な横ばいのＤ．Ｐ．を有するＭＣＣは、コットンリンター及び精製された木材パルプなどのアルカリ膨潤した天然形態のセルロースから得られることができる。原料として亜硫酸塩パルプでは、典型的には、２００から４００の範囲の平均的な横ばいのＤ．Ｐ．を有するＭＣＣが生成される。平均的な横ばいの重合度（＝Ｄ．Ｐ．）は、ＤＩＮ ５４ ２７０、パート１及び２に従って決定される。

【0020】

ＭＣＣは、化学的又は機械的処理によって、以下で更に説明する任意の磨耗により適したものにすることができる。例えば、ＭＣＣの酸加水分解中又は酸加水分解後に、ＭＣＣを、酸性ｐＨで、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、過酸化物、過酢酸、過硫酸塩、過ギ酸、又はオゾンで処理することができる。鉄塩などの他の添加剤を添加して、ＭＣＣの加水分解を促進することができる。加水分解の促進は、ＭＣＣを長時間調理することによって、又は調理温度、酸濃度などの反応条件を変更することによって達成することもできる。

【0021】

ＭＣＣを生成するプロセスは、工程ｉｉ）を更に含み、この場合、部分加水分解後に、凝集した結晶塊、即ち、粗製ＭＣＣを洗浄し、水性液体で少なくとも部分的に中和して、分解した副生成物を除去し、酸加水分解で使用した過剰の酸を少なくとも部分的に中和する。典型的には、洗浄工程には濾過が含まれ、その後希釈して噴霧乾燥に適したＭＣＣ湿潤ケーキを生成する。中和剤は、洗浄液に添加することができる。いくつかの実施形態では、それは、希釈に使用される液体に添加される。中和剤の例は、例えば、重炭酸アンモニウム又は炭酸アンモニウムである。いくつかの実施形態では、中和剤は、アンモニア又は水酸化アンモニウムを含む。

【0022】

いくつかの実施形態では、洗浄液は、水、ブライン、或いはイソプロパノール、エタノール又はメタノールの水性混合物などの水と混合した有機溶媒である。いくつかの実施形態では、洗浄液は、水又はブラインである。得られる湿潤した塊は、湿ったＭＣＣの総重量に基づいて、典型的には３０％～８０％、より典型的には４０％～７０％の水分を含む。任意に、ＭＣＣは、ゲル化剤、増粘剤、脂肪代替品、ノンカロリーの充填剤（ｎｏｎ－ｃａｌｏｒｉｃ ｆｉｌｌｅｒ）、懸濁剤、品質改良剤（ｔｅｘｔｕｒｉｚｅｒ）、又はエマルション中の安定剤としての使用など、食品、医薬品又は化粧品用途における特定の使用のために改質される。いくつかの実施形態では、ＭＣＣは、加水分解された湿潤ＭＣＣを「磨耗」と呼ばれる高剪断混合に供することによって、このような使用のために改質される。磨耗のプロセスは、典型的には、微結晶結晶子を微粒子（いくつかの実施形態では、コロイド状範囲で）に細分化する。ＣＭＣで改質されたものなどのコロイド状微結晶セルロースは、米国特許第３，５３９，３６５号明細書に記載されている。典型的には、任意に磨耗されたＭＣＣは、その後、噴霧乾燥前に希釈される。いくつかの実施形態では、希釈剤は、水であり、いくつかの実施形態では、上記の中和剤を含む。噴霧乾燥に適した希釈したＭＣＣは、一般に、ＭＣＣの水性スラリーの形態であり、典型的には、乾燥ＭＣＣ及び水の総重量に基づいて、約１０％～２０％のＭＣＣと、約８０％～９０％の水とを含む。湿潤ＭＣＣの総重量に基づいて、３０％～８０％の水分を含む湿ったＭＣＣ、並びに、乾燥ＭＣＣ及び水の総重量に基づいて、約１０％～２０％のＭＣＣと、約８０％～９０％の水とを含む希釈したＭＣＣの両方は、本明細書で「ＭＣＣ湿潤ケーキ」と呼ばれる。

【0023】

プロセスの工程ｉｉｉ）では、ＭＣＣ湿潤ケーキが噴霧乾燥される。所望の商業グレードのＭＣＣは、ＭＣＣ製品の凝集度（粒度分布）及び水分含有量を操作するために噴霧乾燥条件を変更及び制御することによって得られる。［Ｇ．Ｔｈｏｒｅｎｓ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．（２０１５），４９０，４７－５４；Ｇ．Ｔｈｏｒｅｎｓ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．（２０１４），４７３，６４－７２）］。適切な噴霧乾燥装置及び条件が、当技術分野で知られている。

【0024】

従って、ＭＣＣを生成するプロセスは、ｉ）セルロース系材料を酸加水分解して粗製微結晶セルロース（ＭＣＣ）を生成する工程と、ｉｉ）工程ｉ）で得られた粗製ＭＣＣを洗浄し、少なくとも部分的に中和して、ＭＣＣ湿潤ケーキを得る工程と、ｉｉｉ）ＭＣＣ湿潤ケーキを噴霧乾燥する工程と、を含む。このプロセスの工程ｉ）～ｉｉｉ）の実施形態は、上記の通りである。工程ｉｉ）又は工程ｉｉｉ）、或いは工程ｉｉ）及びｉｉｉ）の両方の後、ＭＣＣは、上記で更に説明したように熱処理を受け、ＭＣＣの亜硝酸塩含有量が低減される。

【0025】

一実施形態では、ＭＣＣは、工程ｉｉ）の後及び工程ｉｉｉ）の前に、上記で更に説明した熱処理を受ける。この実施形態では、ＭＣＣを生成するために使用される出発材料に潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度、及び／又は工程ｉ）で得られた粗製ＭＣＣの部分的又は完全な中和を伴う工程ｉｉ）に潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度を低減することができる。

【0026】

別の実施形態では、ＭＣＣは、噴霧乾燥工程ｉｉｉ）の後に、上記で更に説明した熱処理を受ける。この実施形態では、ＭＣＣを生成するために使用される出発材料に潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度を低減させることができるだけでなく、工程ｉ）で得られた粗製ＭＣＣの部分的又は完全な中和に潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度も低減させることができ、噴霧乾燥工程に潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度、例えば、噴霧乾燥工程で利用される乾燥ガスに潜在的に由来する亜硝酸塩の濃度を低減させることができる。

【0027】

本発明の他の特徴及び利点は、以下の実施例から明らかになるであろう。開示された実施形態は、説明を目的としたものであり、単なる例示であり、本発明を限定するものとみなされるべきではない。特に明記しない限り、全ての部、パーセント及び比は、重量による。

【実施例】

【0028】

ＭＣＣの亜硝酸塩含有量の決定
亜硝酸塩の測定は、マイクロボア分析カラム及びガードカラム（Ｄｉｏｎｅｘ ＩｏｎＰａｃ ＡＳ １９、２×２５０ｍｍ、カタログ番号０６２８８６及びＤｉｏｎｅｘ ＩｏｎＰａｃ ＡＧ１９、２×５０ｍｍ、カタログ番号０６２８８８）を備えたイオン交換クロマトグラフィーシステム（ＡＳ－ＡＰオートサンプラー、四次ポンプ、ＫＯＨ溶離液発生器、アニオンサプレッサー、導電率検出器、及びＣｈｒｏｍｅｌｅｏｎ ７．２．９クロマトグラフィーデータシステムからなるＤｉｏｎｅｘ ＩＣＳ－６０００システム）にて実行された。ＫＯＨ勾配は、ＫＯＨ溶離液発生器によって同時に生成された：－平衡化のために１ミリモルで１０分（ＩＣ方法の実行を開始する前に、ＩＣカラムを平衡にするための１０分間の平衡化前時間を意味する）、１ミリモルから２０ミリモルまで０～１５分、５０ミリモルまで１５．１分、及び２８分まで５０ミリモルで保持する、２８～２９分で５０ミリモルから１ミリモル、及び実行は３０分で停止する。流量は、０．５ｍＬ／分である。ＡＤＲＳ ２ｍｍサプレッサーによるアニオン抑制は、開始電圧３．８Ｖでダイナミックモードにて適用された。カラム温度は、３０℃であり、コンパートメント温度は、１５℃であった。注入は、２５μＬの試料ループで行われた。

【0029】

亜硝酸塩分析の場合、微結晶セルロース（ＭＣＣ）試料は、５０ｍＬの遠心分離管においてシェーカーにて低速の振とう速度で３０分間、１ｇのＭＣＣを１５ｇの高純度水（２５℃で１８ＭΩ－ｃｍを超える電気抵抗率、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ ＳｉｇｍａのＭｉｌｌｉ－Ｑ ＩＱ７００３／７００５／７０１０／７０１５システムなどの任意の信頼できる実験室用水精製システムで脱イオン水を濾過することによって調製）で抽出することによって調製された。次いで、チューブを１００００ｒｐｍで１０分間遠心分離して、ＭＣＣを沈殿させた（Ｓｏｒｖａｌｌ Ｌｅｇｅｎｄ ＸＴ／ＸＦ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅシリーズ、カタログ７５００４５４１）。透明な抽出溶液を、０．４５μｍのＰＴＦＥフィルターを通して濾過し、イオン交換クロマトグラフィー（ＩＣ）による分析のためにＩＣオートサンプラーバイアルに入れた。試料は、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｖｅｎｔｕｒｅｓから購入したＩＣ分析標準（１０００μｇ／ｇ亜硝酸塩（ＮＯ２^－）、部品番号ＩＣＮＯ３１－１２５ＭＬ及びＩＣＮＯ２１－１２５ＭＬ）を使用して、０．５μｇ／ｇ、０．０５μｇ／ｇ、及び０．００５μｇ／ｇで調製された外部校正標準を使用して校正された。

【0030】

水分分析
水分分析は、Ｍｅｔｔｌｅｒ－Ｔｏｌｅｄｏ ＨＢ ４３－Ｓハロゲン水分計を使用して実行され、水分は１１０℃での乾燥減量（ＬＯＤ）％として計算された。

【0031】

ＭＣＣの生成プロセス
熱処理における出発材料として使用されたＭＣＣは、アルファ含有量が９０％超の市販の高純度木材パルプの酸加水分解によって生成された。酸加水分解は、塩酸水溶液を用いて実施した。得られたＭＣＣを反応副生成物から分離し、濾過工程中に水を使用して洗浄して、平均重合度（ＤＰ）約２４０を有する固形分約３５％～４０％のＭＣＣ湿潤ケーキを生成した。ＭＣＣ湿潤ケーキを固形分約２０％まで水で希釈し、無水アンモニアを水とともに添加して残留した酸を中和し、最終粉末でｐＨ５．５～７．０を得た。最後に、希釈したＭＣＣを噴霧乾燥して粉末を生成した。

【0032】

実施例１
ＭＣＣ試料は、上記のＭＣＣ生成プロセスに従って生成されたが、アンモニア中和後及び噴霧乾燥前に追加の濾過が行われた。

【0033】

１０ｇのＭＣＣ試料を計量して、２オンス（約６０ｍｌ）のＨＤＰＥボトルのそれぞれに入れた。これらの試料を、湿度が制御されていない市販のオーブンにて、それぞれ５０℃、７０℃、及び９０℃で１時間又は２時間又は３時間加熱した。９０℃で１時間加熱した後など、設計された各実験の時点で、この試験条件のみに使用した特定のボトルをオーブンから取り出し、冷却した後、上記の亜硝酸塩含有量を決定した。以下の表１の結果は、様々な時間及び様々な温度の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0034】

【表1】

【0035】

実施例２
ＭＣＣ試料は、アンモニア中和後及び噴霧乾燥前に、乾燥ＭＣＣの重量に基づいて３重量％の濃度の過酸化水素を添加したことを除いて、上記のＭＣＣ生成プロセスに従って生成された。過酸化水素の添加後及び噴霧乾燥前に、追加の濾過が適用された。

【0036】

以下の表２の結果は、様々な時間及び様々な温度の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0037】

【表2】

【0038】

実施例３
ＭＣＣ試料は、上記のＭＣＣ生成プロセスに従って生成された。過酸化水素の添加及び追加の濾過は適用されなかった。

【0039】

以下の表３の結果は、様々な時間及び様々な温度の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0040】

【表3】

【0041】

実施例４
上記のＭＣＣ生成プロセスに従って生成された市販のＭＣＣ材料が評価された。

【0042】

以下の表４の結果は、様々な時間及び様々な温度の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0043】

【表4】

【0044】

上記の表１～表４の結果は、熱処理前のＭＣＣ粉末には亜硝酸塩が微量しか存在しないにもかかわらず、簡易な熱処理によりバルクＭＣＣ粉末の亜硝酸塩含有量をほぼ完全に除去できるという驚くべき発見を示している。驚くべきことに、亜硝酸塩がＭＣＣマトリックス中で安定化され、亜硝酸塩レベルの大幅な低下が妨げられるという見込みは満たされなかった。

【0045】

実施例５
商標ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２で市販されているＭＣＣ粉末を熱処理実験に使用した。ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２微結晶セルロースは、公称粒径１００μｍ、水分含有量３．０～５．０％ＬＯＤ（乾燥減量）、及び嵩密度０．２８～０．３３ｇ／ｍｌである。

【0046】

ＭＣＣ試料５－Ｉは、ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２ＭＣＣを真空オーブンにて周囲温度で数日間かけて、完全に乾燥したＭＣＣの重量に基づいて所望の最終ＬＯＤ０．４％まで乾燥させることによって得た。

【0047】

ＭＣＣ試料５－ＩＩは、完全に乾燥したＭＣＣの重量に基づいて、４．２％の水分含有量、即ちＬＯＤ（乾燥減量）を有するＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２ＭＣＣであった。

【0048】

ＭＣＣ試料５－ＩＩＩ、５－ＩＶ、及び５－Ｖは、室温でＬｏｄｉｇｅ ｐｌｏｕｇｈｓｈａｒｅ反応器ユニットにてＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２ ＭＣＣを加湿することによって得られた。所望の量の脱イオン（ＤＩ）水を、撹拌されたＭＣＣ粉末に１～２分間かけて噴霧した（噴霧角度３０°の中空円錐ノズルを介して空気圧６０ｐｓｉｇ）。更に１時間撹拌を続けて混合／均質化した。次いで、加湿されたＭＣＣを反応器から取り出した。３つの異なる量の脱イオン水を加えて加湿を３回実施した。新しい水分レベルを決定するために、各加湿されたＭＣＣのＬＯＤが測定された。ＭＣＣ試料５－ＩＩＩのＬＯＤは、９．３％であり、ＭＣＣ試料５－ＩＶのＬＯＤは、１２．４％であり、ＭＣＣ試料５－ＶのＬＯＤは、２４．９％であった。次いで、試料を熱処理に供した。熱処理実験は、撹拌されたＬｏｄｉｇｅ ＶＴ１０ ｐｌｏｕｇｈｓｈａｒｅブレンダーにて実行された。ジャケットシステムを、グリコール／水混合物を使用する自立型加熱装置／冷却装置システムを使用して加熱した。ジャケットシステムを９９℃に設定して、内部温度を約９０℃にした。ＭＣＣ粉末をユニットに添加する前に、ユニットを予熱した。ＭＣＣ試料５－Ｉ～５－Ｖのそれぞれを、予熱したＬｏｄｉｇｅ反応器に個別に添加し、１日目に渡って、及び２日目に２回、その温度で撹拌した。全ての試料は、反応器から取り出した直後に、ＬＯＤと亜硝酸塩の含有量を測定した。亜硝酸塩含有量は、乾燥ＭＣＣの重量に基づく。結果を以下の表５に示す。

【0049】

【表5】

【0050】

【表6】

【0051】

上記の表５の結果は、熱処理前のＭＣＣ粉末には亜硝酸塩が微量しか存在しないにもかかわらず、簡易な熱処理によって亜硝酸塩含有量をバルクＭＣＣ粉末においてほぼ完全に除去できるという驚くべき発見を確証している。上記の表５の結果は、亜硝酸塩含有量の減少の速度と度合いが熱処理前のＭＣＣ試料の湿度に依存するという驚くべき発見も示している。

【0052】

実施例６
商標ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２、ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１１２及びＡＶＩＣＥＬ ＳＭＣＣ９０で市販されているＭＣＣ試料を、熱処理実験に使用した。ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２微結晶セルロースは、公称粒径１００μｍ、水分含有量３．０％～５．０％、及び嵩密度０．２８～０．３３ｇ／ｍｌである。ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２は、実施例５とは異なるバッチに由来するため、開始時の亜硝酸塩含有量は、実施例５とは僅かに異なった。ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１１２微結晶セルロースは、公称粒径１００μｍ、水分含有量１．５％以下、及び嵩密度０．２８～０．３４ｇ／ｍｌである。ＡＶＩＣＥＬ ＳＭＣＣ９０は、レーザー回折によって決定された平均粒径（ｄ５０）が９０～１５０μｍ、嵩密度が０．２５～０．３７ｇ／ｍｌである。ＡＶＩＣＥＬ ＳＭＣＣ９０は、９８％のＭＣＣと２％のコロイド状二酸化ケイ素とを含む、共処理された噴霧乾燥された賦形剤である。

【0053】

１０ｇのＭＣＣ試料を秤量し、２オンス（約６０ｍｌ）のＨＤＰＥボトルのそれぞれに入れた。ボトルをオーブンに入れ、温度を４０℃、湿度を７５％に維持した。４０℃、湿度７５％での１か月の処理など、特定の実験の時点ごとに設計されたボトルをオーブンから取り出した。亜硝酸塩含有量は、上記のように分析した。以下の表６の結果は、様々な期間の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0054】

【表7】

【0055】

上記の表６の結果は、僅か４０℃での非常に穏やかな加熱でも、ＭＣＣをこの温度で長期間保持すると、亜硝酸塩含有量の大幅な低減が達成できることを示している。例えば、亜硝酸塩含有量の低減は、温度制御された保管庫でＭＣＣを保管することによって非常に簡単に達成できる。

【0056】

実施例７
商標ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０１で市販されているＭＣＣを、熱処理実験に使用した。ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０１微結晶セルロースは、公称粒径５０μｍ、水分含有量３．０％～５．０％、及び嵩密度０．２６～０．３１ｇ／ｍｌである。熱処理のために、１０ｇのＡｖｉｃｅｌ ＰＨ１０１微結晶セルロースを、キャビネットオーブンにて高温で非常に短期間保管した。以下の表７の結果は、様々な期間及び様々な温度の熱処理後の亜硝酸塩含有量をｐｐｍで示している。

【0057】

【表8】

【0058】

上記の表７の結果は、高温では亜硝酸塩含有量の大幅な低減が、非常に短期間内で達成できることを示している。

【0059】

実施例８及び９
実施例８及び９の実験は、ＭＣＣの亜硝酸塩含有量が、多量でＭＣＣの簡易な熱処理によっても低減できるかどうかを評価するために行われた。実施例８では、商標ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１１２で市販されている約５０ｋｇのＭＣＣを含むドラムを、温度４０℃の保管庫に置いた。ＭＣＣは、実施例６とは異なるバッチに由来するため、開始時の亜硝酸塩含有量は、実施例６とは僅かに異なっていた。ドラムは、撹拌することなく単に保管庫内に放置されたままであった。毎週の間隔で、ドラムからＭＣＣ試料を採取し、上記で更に説明したように硝酸塩含有量を分析した。結果を以下の表８に示す。

【0060】

【表9】

【0061】

実施例９では、商標ＡＶＩＣＥＬ ＰＨ－１０２で市販されている約２０ｋｇのＭＣＣを含む箱を、温度４０℃の倉庫に置いた。ＭＣＣは、実施例５及び６とは異なるバッチに由来するため、開始時の亜硝酸塩含有量は、実施例５及び６とは僅かに異なっていた。箱は、振とう又は他の撹拌をすることなく、単に保管庫に置いた。毎週の間隔で、箱からＭＣＣ試料を採取し、上記で更に説明したように硝酸塩含有量を分析した。結果を以下の表９に示す。

【0062】

【表10】

【0063】

結果 表８及び表９は、ＭＣＣの亜硝酸塩含有量を、たとえ多量であっても、及びＭＣＣが放置されているだけであっても、簡易な熱処理によって約５０％又は更にはそれ以上低減させることができるという驚くべき発見を示している。

【国際調査報告】