專利名稱：多糖的濕法粉碎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多糖如纖維素、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖或其衍生物濕法粉碎成精細(xì)粉碎的分散液的方法，該分散液接近于分子在水中的分散液，且沒有引起聚合度的顯著下降。
背景技術(shù)：
包括纖維素在內(nèi)的多糖作為生物物質(zhì)源是有價(jià)值的且在各種應(yīng)用如紙張、膜和纖維中使用。
與合成塑料不同，多糖通常難以通過加熱熔融。因此在它們可被加工之前，它們必須曾經(jīng)溶解在溶劑內(nèi)。然而，仍難溶解多糖。關(guān)于纖維素，例如，如J.Zhou和L.Zhang，Polymer Journal，32，10，866(2000)和Isogai Ed.，Science of Cellulose，Asakura Publishing，2003中所述，銅銨溶液和用二硫化碳與氫氧化鈉處理的纖維素溶液(稱為粘膠絲)從過去起一直在使用。最近，開發(fā)了使用N-甲基嗎啉N-氧化物的紡絲方法。該方法要求高溫處理和回收化學(xué)品供再利用和由于在形成和加工以及回收方面的能量和成本花費(fèi)導(dǎo)致不是有利的。
可通過將多糖均勻分散在水中和在沒有破壞分子結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行濕法研磨，進(jìn)而將多糖顆粒分散到接近于分子水平的狀態(tài)的方法來克服這些問題。
多糖的所得分散液是凝膠狀，和可用作牙膏和乳油中的化妝品的保濕劑組分，用藥物浸漬的緩釋凝膠制劑、芳香制劑、絕熱材料等。通過干燥凝膠狀材料獲得的膜和成形體可用作包裝材料和容器。在這些用途中，隨著多糖被更加精細(xì)地粉碎，它們變得更加均勻和更容易形成為產(chǎn)品。若聚合度沒有下降，則產(chǎn)品擁有所需的強(qiáng)度和耐久性。
然而，多糖通常具有在分子內(nèi)和在分子之間形成的強(qiáng)氫鍵。若進(jìn)行粉碎到使得這種氫鍵斷裂的程度，則將分子鏈連接在一起的醚鍵常常同時(shí)斷裂。雖然實(shí)現(xiàn)了粉碎，但粉碎的多糖具有較低的聚合度和具有差的質(zhì)量。
對于水不溶的纖維素來說，JP-B 60-19921公開了在至少3000psi(20.6MPa)的高壓差下，賦予纖維素在水中的分散液高速度，接著通過快速減速沖擊的方法。在該方法中，原纖化纖維素通過重復(fù)約20次粉碎循環(huán)，被精細(xì)粉碎成約1/4或更低的尺寸。然而，若纖維素被粉碎成這一尺寸，則在乙二胺銅溶液內(nèi)的纖維素的特性粘度從粉碎之前的8.83dl/g下降到7.55dl/g。當(dāng)根據(jù)在Cellulose SocietyEd.，Dictionary of Cellulose，2000，第80頁中所述的方程式[η](ml/g)＝1.67×[Dp]0.71，其中[η]是特性粘度和Dp是聚合度，由該數(shù)值計(jì)算聚合度時(shí)，可看出，在20℃和90℃下，在20次粉碎循環(huán)之后，聚合度從起始下降20％。在20℃和90℃下單次粉碎循環(huán)和10次粉碎循環(huán)的比較表明聚合度下降至少10％。
JP-B 6-49768公開了使分散在水中的纖維素衍生物，低取代的羥丙基纖維素的懸浮的液體分散體經(jīng)歷摩擦粉碎或高壓分散的方法，從而將低取代的羥丙基纖維素摩擦粉碎成高粘稠的凝膠狀材料。它沒有公開通過摩擦粉碎導(dǎo)致聚合度的下降小于10％。
盡管已知通過摩擦粉碎、高壓沖擊或濕法粉碎分散液來加工多糖，但仍需要以最小分子鏈斷裂率精細(xì)粉碎的多糖，同時(shí)抑制聚合度的下降小于10％。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供濕法粉碎多糖的方法，同時(shí)避免多糖結(jié)構(gòu)的任何變化和最小化聚合度的下降。
本發(fā)明者研究通過高壓流體噴射的碰撞來粉碎多糖時(shí)發(fā)現(xiàn)，若最佳控制流體噴射之間的碰撞角度和粉碎循環(huán)的次數(shù)，則多糖結(jié)構(gòu)可保持不變且最小化聚合度的下降。
本發(fā)明提供濕法粉碎具有起始平均顆粒長度的顆粒形式的多糖的方法，該方法包括在70-250MPa的壓力下，從一對噴嘴中射出多糖的液體分散體，形成一對射流，以便射流彼此相對碰撞，進(jìn)而粉碎多糖。噴嘴的形成角度使得射流在離噴嘴出口一段距離的點(diǎn)處和以合適的角度彼此相對碰撞，和/或調(diào)節(jié)噴射步驟的次數(shù)，使多糖經(jīng)歷合適次數(shù)的粉碎循環(huán)，進(jìn)而粉碎多糖到等于或小于起始平均顆粒長度1/4的平均顆粒長度，同時(shí)聚合度的下降小于10％。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，粉碎多糖到等于或小于10微米的平均顆粒長度，和任選地等于或小于10微米的平均顆粒寬度，同時(shí)聚合度的下降小于10％。在射流之間的碰撞角度范圍典型地為95-178度。粉碎循環(huán)次數(shù)優(yōu)選為1-200次。
該方法可進(jìn)一步包括，在濕法粉碎步驟之后，離心多糖的液體分散體，收集平均顆粒長度小于1微米的多糖亞微米顆粒。
多糖典型地選自纖維素或其衍生物、甲殼質(zhì)或其衍生物，和脫乙酰殼多糖或其衍生物。更優(yōu)選，纖維素是如第14版的日本藥典中規(guī)定的結(jié)晶纖維素。
本發(fā)明濕法粉碎多糖的方法成功地生產(chǎn)了多糖的精細(xì)粉碎的形式，且多糖結(jié)構(gòu)沒有任何變化。通過粉碎導(dǎo)致聚合度的下降最小化。本發(fā)明能使包括纖維素在內(nèi)的多糖容易模塑和加工。
附圖的簡要說明

圖1圖示了在本發(fā)明方法的實(shí)踐中使用的粉碎體系。
圖2a、2b和2c是分別在起始、在5次碰撞循環(huán)之后，和在50次碰撞循環(huán)之后，在1wt％分散液形式內(nèi)的Funacel II在偏光顯微鏡下的照片。
圖3是在起始、在50和130次碰撞循環(huán)之后，F(xiàn)unacel II的X射線分析圖表。
圖4是顯示在起始、在30、100和180次碰撞循環(huán)之后，F(xiàn)unacel II的紅外光譜的圖表。
優(yōu)選實(shí)施方案的說明本發(fā)明的方法是濕法粉碎多糖。待粉碎的多糖的實(shí)例包括天然存在和培養(yǎng)的多糖及其醚、酯、陽離子和陰離子衍生物，如纖維素、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、淀粉、支鏈淀粉、卡拉膠、瓊脂、凝膠多糖、紅藻膠、黃原膠、瓜耳膠、阿拉伯膠、西佐喃、透明質(zhì)酸、藻酸、藻酸鈉、果膠和welan膠。在這些當(dāng)中，合適的纖維素衍生物包括甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、低取代的羥丙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、乙酰纖維素、硝基纖維素、羧甲基硝基纖維素、乙酸琥珀酸羥丙基甲基纖維素、乙酸鄰苯二甲酸纖維素、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素、陽離子羥乙基纖維素、疏水羥丙基甲基纖維素等。也可使用無定形部分最大可能程度地從中除去的結(jié)晶纖維素，即，在第14版的日本藥典中規(guī)定的結(jié)晶纖維素。
多糖具有的聚合度不是關(guān)鍵的。優(yōu)選的多糖的聚合度為50-100000，和更優(yōu)選100-10000，以便甚至在粉碎之后多糖還具有實(shí)際上可接受的聚合度。若聚合度太低，則不可獲得可用于形成實(shí)際上可接受的膜或片材的粉碎產(chǎn)品。若聚合度太高，則可能難以通過粉碎抑制聚合度下降小于10％。
要注意，可根據(jù)在聚合物手冊(Polymer Handbook)，第4版，JohnWiley & Sons，1999年2月22日中所述的聚合度與粘度之間的方程式，或者通過光散射測量、GPC-MALLS、滲透壓，和在Matsushita，BasicChemistry Course-Polymer Chemistry，Maruzen，第II章聚合物性能(Physical Properties)中所述的超離心方法，來測定多糖的聚合度。
粉碎之前顆粒形式的多糖具有的平均顆粒長度和平均顆粒寬度不是關(guān)鍵的。典型地，平均顆粒長度為10-300微米，和優(yōu)選50-200微米。
要注意，可通過光散射裝置、激光顯微鏡、電子顯微鏡等來測量平均顆粒長度和寬度。通過在顯微鏡下測量顆粒尺寸，選擇10-200，優(yōu)選30-80的較長尺寸，和計(jì)算平均值，從而測定平均顆粒長度。平均顆粒長度應(yīng)當(dāng)使得多糖顆?？山?jīng)導(dǎo)管流到粉碎體系中。
對多糖液體分散體的分散介質(zhì)沒有特別限制，只要它是多糖在其中不可溶解的液體即可。對于纖維素及其衍生物來說，例如水是優(yōu)選的分散介質(zhì)。對于當(dāng)加熱時(shí)在水中可溶解的淀粉和其它多糖來說，水不是優(yōu)選的，因?yàn)樵诜鬯楣に囘^程中溫度升高，但優(yōu)選有機(jī)溶劑如正己烷。在其中于工藝過程中產(chǎn)生熱的本發(fā)明的濕法粉碎方法中，優(yōu)選使用具有較高沸點(diǎn)的分散介質(zhì)，例如多元醇如甘油和丙二醇和其它高分子量溶劑。具有相對高沸點(diǎn)的高分子量聚硅氧烷流體也是有用的。一般地，優(yōu)選在大氣壓下沸點(diǎn)為至少100℃，典型地110-200℃的多糖-不可溶的溶劑。
多糖分散液應(yīng)當(dāng)優(yōu)選具有允許分散漿料流經(jīng)粉碎體系的導(dǎo)管的濃度，特別地為1-10wt％。
濕法粉碎粒狀多糖的本發(fā)明方法包括在70-250MPa的壓力下，從一對噴嘴中射出多糖的液體分散體，形成一對射流，以便射流彼此相對碰撞，進(jìn)而粉碎多糖。形成噴嘴角度使得射流在離噴嘴出口一段距離的點(diǎn)處和以合適的角度彼此相對碰撞，和/或調(diào)節(jié)噴射步驟的次數(shù)，使多糖經(jīng)歷合適次數(shù)的粉碎循環(huán)。即，調(diào)節(jié)射流之間的碰撞角度和/或粉碎循環(huán)的次數(shù)，以便粉碎多糖到等于或小于起始平均顆粒長度的1/4，具體地等于或小于10微米，同時(shí)聚合度的下降保持小于10％。
圖1說明了其中進(jìn)行本發(fā)明粉碎方法的一個(gè)實(shí)施方案。該體系包括原料罐1、活塞泵2、粉碎室3、位于粉碎室內(nèi)的一對成一定角度的噴嘴4a、4b、換熱器5，和提供各組件之間流體互通的導(dǎo)管。多糖液體分散體從罐1被供料到泵2，在此壓縮它，然后在壓力下從一對噴嘴4a、4b中排放，形成一對射流，以便射流以角度θ彼此相對碰撞，從而粉碎多糖。一旦碰撞并粉碎的多糖液體分散體被輸送到換熱器5，在此冷卻它，然后供料回罐1。重復(fù)該工序，進(jìn)行所需次數(shù)的粉碎循環(huán)。
在本發(fā)明的粉碎方法中使用的裝置可以是適于強(qiáng)制工藝流體在高壓下通過閥門間隙的高壓均化器。這種均化器可商購和包括SanwaMachine Co.，Inc.的“Homogenizer”、Sugino Machine Co.，Ltd.的“Ultimaizer System”、Mizuho Industrial Co.，Ltd.的“Micro-Fluidizer”，和APV Gaulin的高壓均化器，其中優(yōu)選Ultimaizer System。優(yōu)選包括粉碎室的裝置，其中流體射流之間的碰撞角度θ可變，如JP-A 10-337457中所述。
碰撞角度θ的范圍優(yōu)選為95°-178°，和更優(yōu)選100°-170°。當(dāng)定位噴嘴，確定小于95°的角度，例如90°的角度，亦即實(shí)現(xiàn)垂直碰撞時(shí)，噴嘴結(jié)構(gòu)傾向于允許更多的液體分散體的射流直接對著室壁碰撞，而不是彼此相對碰撞。對著壁的直接碰撞，即使是一次，也常常導(dǎo)致聚合度下降大于10％。當(dāng)碰撞角度大于178°，例如等于180°，亦即實(shí)現(xiàn)迎面碰撞時(shí)，可產(chǎn)生大量的碰撞能量，甚至在一次簡單的碰撞之后也誘導(dǎo)聚合度的顯著下降。
粉碎循環(huán)的次數(shù)范圍典型地為1-200次，和優(yōu)選5-120次。太多的粉碎次數(shù)可引起多糖聚合度的下降大于10％。重要的是確定粉碎循環(huán)的最佳次數(shù)，為的是實(shí)現(xiàn)等于或小于10微米的平均顆粒長度。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，粉碎具有起始平均顆粒長度的多糖，一直到多糖的平均顆粒長度被細(xì)分為等于或小于起始平均顆粒長度的1/4，優(yōu)選為起始平均顆粒長度的1/5-1/100，更優(yōu)選1/6-1/50，和最優(yōu)選1/7-1/20。具體地，粉碎多糖，以便提供等于或小于10微米的平均顆粒長度，優(yōu)選0.01-9微米，更優(yōu)選0.1-8微米，和最優(yōu)選0.1-5微米。
要注意，原纖化纖維素顆粒在一個(gè)方向上具有長度和在與所述的一個(gè)方向垂直的方向上具有寬度。因此，粉碎的多糖顆粒的平均顆粒寬度也優(yōu)選等于或小于10微米，更優(yōu)選0.01-9微米，最優(yōu)選0.1-8微米。在該范圍內(nèi)，多糖的聚合度下降被抑制到10％或更低。隨后將在實(shí)施例中描述測定平均顆粒寬度的方法。
當(dāng)重復(fù)粉碎循環(huán)時(shí)，粉碎的液體使其溫度升高。優(yōu)選在每次濕法粉碎之后，粉碎的液體被供料到換熱器中，在此將它冷卻到典型地4℃-20℃，優(yōu)選5℃-15℃的溫度。
本發(fā)明的濕法粉碎方法確保在粉碎過程中多糖經(jīng)歷小于10％，特別是0-8％的聚合度下降。測量多糖聚合度的方法可采取重均、數(shù)均或粘均技術(shù)，這是因?yàn)閮H僅聚合度的下降百分?jǐn)?shù)是重要的。它足以確保聚合度的下降小于10％，與測量聚合度的方法無關(guān)。
本發(fā)明方法將多糖粉碎成精細(xì)粉碎的多糖，通過離心精細(xì)分散的液體和收集上清液，可從中回收部分亞微米顆粒。典型地獲得平均顆粒長度小于1微米的亞微米顆粒部分，其中精細(xì)粉碎的多糖經(jīng)歷小于10％的聚合度下降。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，可將其它組分加到在分散介質(zhì)內(nèi)的多糖的液體分散體中，只要不損害本發(fā)明的目的即可。這種組分包括水溶性高分子量物質(zhì)、保濕劑、表面活性劑、香料、甜味劑、對羥基苯甲酸酯、防腐劑和染料。所有這些額外的組分應(yīng)當(dāng)具有確保流經(jīng)粉碎體系導(dǎo)管的平均顆粒直徑。
合適的水溶性高分子量物質(zhì)包括微粒形式的仲磷酸鈣的二水化物和無水化物、伯磷酸鈣、叔磷酸鈣、碳酸鈣、焦磷酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁、不溶性偏磷酸鈉、叔磷酸鎂、碳酸鎂、硫酸鈣和聚甲基丙烯酸甲酯。
合適的保濕劑包括單獨(dú)或混合的山梨醇、甘油、乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、聚乙二醇和木糖醇。
合適的表面活性劑包括陰離子表面活性劑，如月桂基硫酸鈉，非離子表面活性劑如月桂酸十甘油酯和肉豆蔻酸二乙醇酰胺、兩性表面活性劑如甜菜堿?？稍谂浠旌头鬯橹笫褂盟鼈円愿倪M(jìn)分散。
合適的香料包括單獨(dú)或混合的薄荷醇、香芹酮、茴香腦、水楊酸甲酯、苧烯、正癸醇、香茅醇、香草醛、麻油、薄荷油、丁子香油和桉樹油。
另外，可配混甜味劑如糖精鈉、卡哈苡苷、甘草甜和紫蘇亭；防腐劑如苯甲酸鈉、對羥基苯甲酸酯(例如對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙酯)、抗壞血酸、抗壞血酸鈉和抗壞血酸鉀；藥物如氯化溶菌酶、葡聚糖酶雙氯苯雙胍己烷、抗壞血酸、鯨蠟基氯化吡啶鎓、三氯生、ε-氨基己酸、凝血酸、薁、維生素E1、氟化鈉、單氟磷酸鈉、季銨化合物和六偏磷酸鈉；和著色劑。這取決于粉碎多糖所打算的用途。
實(shí)施例以下給出實(shí)施例闡述本發(fā)明，但不打算限制本發(fā)明。
如下所述測定平均聚合度、平均顆粒長度和平均顆粒寬度。
聚合度根據(jù)Cellulose Society Ed.，Dict ionary of Cel lulose，2000，p.80中所述的方法，在乙二胺銅溶液中測量纖維素樣品的特性粘度[η]。根據(jù)以上所述的特性粘度與聚合度之間的方程式[η](ml/g)＝1.67×[Dp]0.71，由該粘度計(jì)算聚合度。
在實(shí)施例4和5中，另外測量聚合度。
平均顆粒長度與寬度將纖維素樣品以0.001wt％的濃度分散在去離子水中，在偏光顯微鏡BHA(Olympus Optical Co.，Ltd.)下拍攝顆粒的照片。使用圖像分析軟件Image-Pro Plus 4.5.2(Media Cybernetics)，測量大于50個(gè)顆粒的長度與寬度。計(jì)算這些測量值的平均。對于經(jīng)歷過30或更多次分散循環(huán)的那些纖維素分散液來說，將樣品滴落在200目銅格柵上，和用2wt％乙酸雙氧鈾染色，之后，用80kV的加速電壓，在透射電子顯微鏡JEM-100CX(Nippon Electron Co.，Ltd.)下拍攝圖像。使用圖像分析軟件Image-Pro Plus 4.5.2(Media Cybernetics)，測量顆粒的長度與寬度。進(jìn)行大于50次測量并取平均。
實(shí)施例1Funacel II(Funakoshi Co.，Ltd.)是平均聚合度為220、平均顆粒長度為28微米和平均顆粒寬度為11微米的結(jié)晶纖維素粉末，將其加入到去離子水中，并在其內(nèi)分散，形成400g濃度如表1所示的分散液。使用圖1所示的高壓粉碎體系，Sugino Machine Co.，Ltd.的AltemaizerModel HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴形成一定角度，以提供170°的碰撞角度θ，在200MPa下噴射分散液供碰撞。重復(fù)粉碎1-180次循環(huán)。粉碎的纖維素具有如表1所示的平均聚合度、平均顆粒長度和平均顆粒寬度。圖2示出了在偏光顯微鏡下的纖維素照片。圖2a是未加工纖維素，即起始的Funacel II的顯微照片；圖2b是在1wt％的FunacelII的分散液碰撞5次循環(huán)之后的顯微照片；圖2c是在分散液碰撞50次循環(huán)之后的顯微照片。
接下來，將20g加工過的液體放置在直徑為120mm的圓盤中，在此將它在105℃下干燥2小時(shí)，同時(shí)保持圓盤水平。干燥導(dǎo)致形成膜，在10個(gè)點(diǎn)處測定膜的透明度和厚度，并計(jì)算膜厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差。表1中報(bào)道了結(jié)果。發(fā)現(xiàn)膜均勻，這表明粉碎產(chǎn)品由聚合度保持基本上不變的聚合物組成，這證明了聚合度的下降小于10％。
在具有Cu Kα-線和衍射角度為5-35°的X射線衍射分析儀ModelRigaku Rint 2000F(Rigaku Instrument Co.，Ltd.)上，分析表1中報(bào)道的每一片膜。圖3中示出了X射線衍射儀的結(jié)果。根據(jù)該圖表，使用Kai，A和Ping，X，Polymer Journal，22(11)，p.955(1999)中的方法測定結(jié)晶度。相應(yīng)于起始纖維素，F(xiàn)unacel II的曲線(a)得到70％的結(jié)晶度，相應(yīng)于1wt％的分散液在50次粉碎循環(huán)之后的產(chǎn)品的曲線(b)得到69％的結(jié)晶度，和相應(yīng)于1wt％的分散液在130次粉碎循環(huán)之后的產(chǎn)品的曲線(c)得到70％的結(jié)晶度，從而證明結(jié)晶度也基本上保持不變。
在105℃下干燥在起始時(shí)和在30與180次濕法粉碎循環(huán)之后的1wt％纖維素分散液的樣品2小時(shí)，和通過傅里葉變換紅外光譜儀(JASCO)，檢測紅外吸收行為。在圖4中以曲線(a)、(b)和(e)的形式示出了結(jié)果。與起始纖維素相比，粉碎纖維素產(chǎn)品沒有顯示出羥基和其它基團(tuán)吸收峰的變化，從而證明纖維素分子在粉碎過程中沒有經(jīng)歷化學(xué)變化。
在1.7×103G下，離心在100次濕法粉碎循環(huán)之后的1wt％纖維素分散液的樣品。在上清液中，觀察透明溶液部分，其中存在相當(dāng)于全部纖維素重量1.4％的纖維素部分?？煽闯觯ㄟ^本發(fā)明方法的濕法粉碎引起纖維素精細(xì)粉碎并分散到小于1微米的納米數(shù)量級。在105℃下干燥上清液樣品2小時(shí)，和通過傅里葉變換紅外光譜儀檢測紅外吸收行為，其中結(jié)果如圖4中的曲線(d)所示。對于這一干燥樣品來說，測定聚合度為220，這表明相對開始起沒有下降。在離心上清液內(nèi)的粉碎產(chǎn)品在化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量二者上保持不變的這些結(jié)果表明，通過離心粉碎分散液獲得分子量沒有下降的精細(xì)粉碎的產(chǎn)品。
在圖4中，曲線(a)是起始纖維素(Funacel II)的紅外吸收光譜，曲線(b)是1wt％的Funacel II分散液在30次分散循環(huán)之后產(chǎn)品的紅外吸收光譜，曲線(c)是1wt％的Funacel II分散液在100次分散循環(huán)之后來自該產(chǎn)品的沉淀的紅外吸收光譜，曲線(d)是來自與(c)相同產(chǎn)品的上清液的紅外吸收光譜，和曲線(e)是1wt％的Funacel II分散液在180次分散循環(huán)之后產(chǎn)品的紅外吸收光譜。
表1結(jié)晶纖維素Funacel II的濕法粉碎產(chǎn)品

實(shí)施例2將4g實(shí)施例1中使用的結(jié)晶纖維素粉末(Funacel II)加到396g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，Sugino Machine Co.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供100°的碰撞角度θ。在250MPa下噴射分散液供碰撞。重復(fù)粉碎10次循環(huán)。粉碎的纖維素具有8微米的平均顆粒長度。在80℃下干燥粉碎的分散液24小時(shí)，之后測量其聚合度為202，這表明聚合度下降8％。
實(shí)施例3將16g實(shí)施例1中使用的結(jié)晶纖維素粉末(Funacel II)加到384g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，Sugino MachineCo.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供175°的碰撞角度θ。在250MPa下噴射分散液供碰撞。重復(fù)粉碎15次循環(huán)。粉碎的纖維素具有7微米的平均顆粒長度。在80℃下干燥粉碎的分散液24小時(shí)，之后測量其聚合度為205，這表明聚合度下降7％。
實(shí)施例4在搗磨機(jī)上研磨獲自Wako Junyaku Co.，Ltd.的甲殼質(zhì)。使研磨過的顆粒經(jīng)過125微米的篩目，和通過與實(shí)施例1一樣顯微觀察和圖像分析，從而測定尺寸。按照這一方式，獲得平均顆粒長度為60微米和平均顆粒寬度為40微米的甲殼質(zhì)粉末。當(dāng)根據(jù)在Journal ofChitin/Chitosan Research Society，vol.3，p.190-191中的“直接測量甲殼質(zhì)分子量(the direct measurement of chitin molecularweight)”，通過在二水合氯化鈣甲醇溶液中溶解甲殼質(zhì)，測量該溶液的粘度，和由其計(jì)算分子量而測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)該甲殼質(zhì)粉末的聚合度為150。將10g甲殼質(zhì)粉末加到800g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，Sugino Machine Co.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供165°的碰撞角度θ。在200MPa下噴射分散液供碰撞。重復(fù)粉碎15次循環(huán)。通過與實(shí)施例1一樣的顯微觀察和圖像分析，測定粉碎的分散液的尺寸，從而發(fā)現(xiàn)平均顆粒長度為1.2微米和平均顆粒寬度為25納米。在粉碎之后的聚合度為138，這表明聚合度下降8％。通過傅里葉變換紅外光譜儀，檢測粉碎之前和之后的干燥樣品的紅外吸收行為，發(fā)現(xiàn)吸收行為沒有變化。這表明粉碎沒有引起化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。在1.7×103G下離心粉碎的分散液樣品。在上清液中，觀察透明溶液部分，其中存在相當(dāng)于全部纖維素重量25.4％的精細(xì)粉碎的級分。
實(shí)施例5使低取代的羥丙基纖維素苯氨基甲酸化。這種改性的低取代羥丙基纖維素的聚合度為450，這通過GPC-MALLS方法來測量，平均顆粒長度為110微米，和摩爾取代度為0.2。將4g改性的低取代羥丙基纖維素粉末加到396g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，SuginoMachine Co.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供100°的碰撞角度θ。在250MPa下噴射分散液供碰撞。重復(fù)粉碎20次循環(huán)。粉碎的纖維素具有7微米的平均顆粒長度。在80℃下干燥粉碎的分散液24小時(shí)，之后類似地測量其聚合度為440，這表明聚合度下降2.2％。
接下來，將50g粉碎的分散液放置在直徑為120mm的圓盤中，在此將它在105℃下干燥2小時(shí)，同時(shí)保持圓盤水平。干燥導(dǎo)致形成透明膜，在10個(gè)點(diǎn)處測定膜的厚度，發(fā)現(xiàn)平均厚度為51微米。膜厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差為7微米，這證明形成均勻的膜。
對比例1將4g實(shí)施例1中使用的結(jié)晶纖維素粉末(Funacel II)加到396g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，Sugino Machine Co.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供90°的碰撞角度θ。在250MPa下噴射分散液。重復(fù)粉碎15次循環(huán)。粉碎的纖維素具有8微米的平均顆粒長度。在80℃下干燥粉碎的分散液24小時(shí)，之后測量其聚合度為185，這表明聚合度下降16％。
對比例2將8g實(shí)施例1中使用的結(jié)晶纖維素粉末(Funacel II)加到392g去離子水中，并在其內(nèi)分散。使用高壓粉碎體系，Sugino Machine Co.，Ltd.的Altemaizer Model HJP-25005，其中在粉碎室內(nèi)一對噴嘴成一定角度，以提供90°的碰撞角度θ。在250MPa下噴射分散液。重復(fù)粉碎210次循環(huán)。粉碎的纖維素具有8微米的平均顆粒長度。在80℃下干燥粉碎的分散液24小時(shí)，之后測量其聚合度為190，這表明聚合度下降14％。
權(quán)利要求
1.一種濕法粉碎具有起始平均顆粒長度的顆粒形式的多糖的方法，該方法包括在70-250MPa的高壓下，從一對噴嘴中射出多糖的液體分散體，形成一對射流，以便射流相對彼此碰撞，從而粉碎多糖，其中定位噴嘴的角度使得射流在離噴嘴出口一段距離的點(diǎn)處和以合適的角度彼此相對碰撞，和/或調(diào)節(jié)噴射步驟的次數(shù)，使多糖經(jīng)歷合適次數(shù)的粉碎循環(huán)，從而粉碎多糖到等于或小于起始平均顆粒長度1/4的平均顆粒長度，同時(shí)使聚合度的下降小于10％。
2.權(quán)利要求1的方法，其中粉碎多糖到等于或小于10微米的平均顆粒長度，同時(shí)使聚合度的下降小于10％。
3.權(quán)利要求1的方法，其中粉碎多糖到等于或小于10微米的平均顆粒寬度，同時(shí)使聚合度的下降小于10％。
4.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在濕法粉碎步驟之后離心多糖的液體分散體，以收集平均顆粒長度小于1微米的多糖亞微米顆粒。
5.權(quán)利要求1的方法，其中射流間的碰撞角度為95-178度。
6.權(quán)利要求1的方法，其中粉碎循環(huán)的次數(shù)為1-200次。
7.權(quán)利要求1的方法，其中多糖選自纖維素或其衍生物、甲殼質(zhì)或其衍生物，和脫乙酰殼多糖或其衍生物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中纖維素是第14版日本藥典中規(guī)定的結(jié)晶纖維素。
全文摘要
在70－250MPa的高壓下，通過從一對噴嘴中射出多糖的液體分散體，形成一對射流，以便射流相對彼此碰撞，從而濕法粉碎多糖。定位噴嘴，以確定95－178°的碰撞角度，和調(diào)節(jié)粉碎循環(huán)的次數(shù)，以便多糖被粉碎成等于或小于起始平均顆粒長度1/4的平均顆粒長度，同時(shí)使聚合度的下降小于10％。
文檔編號C08J3/12GK1672802SQ200510059278
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者近藤哲男, 森田光博, 早川和久, 恩田吉朗 申請人:近藤哲男, 信越化學(xué)工業(yè)株式會社