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KR20020047239A - 종자 유래 섬유질 및 그의 용도 - Google Patents

종자 유래 섬유질 및 그의 용도 Download PDF

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KR20020047239A
KR20020047239A KR1020027004848A KR20027004848A KR20020047239A KR 20020047239 A KR20020047239 A KR 20020047239A KR 1020027004848 A KR1020027004848 A KR 1020027004848A KR 20027004848 A KR20027004848 A KR 20027004848A KR 20020047239 A KR20020047239 A KR 20020047239A
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acid
fiber
efa
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fibers
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KR1020027004848A
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사타이볼루자간다브이
갈리에데이비드에드워드
엔더슨케빈레이
맥도널드존티
크로그맨파울라알
Original Assignee
패트릭 알 그루버
카르길,인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

종자 유래 섬유질(SBF)을 변형시켜 강화섬유질 첨가제(EFA)를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 산 처리단계 및 필요시 적어도 하나의 섬유질 변형단계를 포함한다. 바람직한 EFA 생성물 그의 용도를 설명한다.

Description

종자 유래 섬유질 및 그의 용도{FIBERS FROM PLANT SEEDS AND USE}
전형적인 출원에서 그 방법은 희석된 산용액으로 종자 유래 섬유질을 처리하는 것을 포함한다. 전형적인 희석된 산 용액은 강산 또는 약산과 수용액 또는 물을 포함한다. 바람직하게는 산은 염산과 황산과 같은 강산이다. 종자 유래된 섬유질은 바람직하게는 종자 유래 섬유질의 리그닌 양을 감소시키기 위해 충분한 시간동안 희석된 산용액으로 처리하여 준다. 결과로 생성된 섬유질을 종종 본 발명에서는 산 처리 섬유질이라 한다. 산 처리 섬유질은 잔류 산과 불순물을 제거하기 위해 세척할 수 있고, 향상된 섬유질첨가제를 형성하기 위해 건조할 수 있다. 본 발명에서 "향상된 섬유질첨가제" 이란 다른 향상이 수행되었든지간에 본 발명에서 특징되는 일반적인 방법 중 어느 것에서 산처리에 의하여 향상된 종자 유래 섬유질을 말한다.
바람직한 가공으로, 본 방법은 변형된 시약으로 산처리 섬유질을 처리하는 것을 포함한다. 변형된 시약은 바람직하게는 산 아염소산염(chlorite) 용액 또는 과산화물용액을 포함한다. 전형적이고 바람직한 산 아염소산염 용액은 수용액, 황산 및 염화수소로 구성된 군으로부터 선택된 강산 및 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨, 아염소산 마그네슘 및 아염소산 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 아염소산 염을 포함한다. 전형적이고, 바람직한 과산화물용액은 바람직하게는 과산화수소 및 수용액 또는 물을 포함한다. 산 처리 섬유질은 산 아염소산 용액 또는 과산화물용액 또는 모두로 처리할 수 있다. 산처리 섬유질은 섬유질의 선명도를 개량시키기 위해서 충분한 시간동안 변형된 시약으로 전형적으로 처리된다. 또 개량된 선명도를 갖는 결과 섬유질은 향상된 섬유질 첨가제 또는 변형된 섬유질로 언급된다. 변형된 섬유질은 잔류 케미컬과 불순물을 제거하기 위해 전형적으로 세척하고 바람직하고, 선명하고,향상되 섬유질 첨가제를 형성하기 위하여 건조된다. 일부예에서 처리는 퍼센테이즈로 리그닌의 양의 감소를 가져온다.
본 발명은 종이를 만드는 방법과 그 종이를 제공한다. 종이는 목재를 가공하여 목재펄프를 얻고, 목재펄프를 향상된 섬유질 첨가제와 결합하여 변형된 펄프를 형성하고, 변형된 펄프를 스크린 상에 위치시키고, 변형된 펄프를 뽑아내고, 변형된 펄프를 압축한 후 변형된 펄프를 건조하여 얻는다. 목재펄프는 화학적 또는 기계적 펄핑에 의해 제조될 수 있다. 본 발명은 또는 목재펄프 및 향상된 섬유질 첨가제를 포함하는 종이산물을 제공한다. 목재로부터 또 다른 섬유질을 포함하는 또 다른 종이들은 EFA로 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 식품제조방법과 그 제조된 식품을 제공한다. 본 발명에서 식품이란 향상된 섬유질 첨가제와 성분(또는 성분들)을 결합하여 얻는다.
본 발명은 다른 것 중에서 향상된 섬유질 첨가제를 얻기 위한 종자 유래된 섬유질을 가공하는 방법을 제공한다. 전형적인 출원에서 그 방법은 희석된 산용액으로 종자 유래 섬유질을 처리하는 것을 포함한다.
옥수수와 콩 같은 곡류는 단백질, 기름, 녹말, 종자 섬유질과 같은 유용한 성분을 분리하기 위하여 가공된다. 녹말은 음식과 산업적 유용성에 사용되는 산물을 만들기 위하여 전형적으로 변형되어진다. 기름은 전형적으로 정제되어 요리 및/또는 구이용 기름으로 사용된다. 콩단백질은 식품첨가제로 전형적으로 가공된다. 옥수수 글루텐 단백질은 가금 산업에 사료 성분으로 사용된다. 종자 섬유질은 많은 애완동물 사료나 소 사료에 사로성분으로 사용된다. 그러나 예를 들어 제지 및/또는 인간소비용 식품첨가제와 같은 다른 용도에 적합한 가공된 종자 섬유질을 얻는다면 바람직할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 종자 유래 섬유질 가공 방법의 흐름도.
도 2는 옥수수 습식 분쇄방법으로부터 생성된 가루 옥수수 섬유질의 100배로 찍은 스캐닝 전자 현미경(SEM)의 디지털 출력정보.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 옥수수 섬유질(EFA-C)에서 생성된 향상된 섬유질 첨가제 가루의 100배 찍은스캐닝 전자 현미경(SEM)의 디지털 출력정보.
도 4는 SBF 및 EFA-C의 Fourier Transform 라만 스텍트럼 비교.
도 5는 EFA-C(옥수수 외피에서 온 향상된 섬유질 첨가제)를 갖는 및 갖지않는 종이 장(paper hand sheet)들의 파열(burst)강도를 나타내는 그래프.
도 6은 EFA-C를 갖는 및 갖지않는 종이 장(paper hand sheet)들에 의해 나타나는 신장강도를 나타내는 그래프.
도 7은 EFA-S(콩 외피에서 온 향상된 섬유질 첨가제) 및 EFA-C(밀 미드(midds)에서 온 향상된 섬유질 첨가제)를 갖는 및 갖지않는 종이 장(paper hand sheet)들의 파열(burst)강도를 나타내는 그래프.
도 8a는 WMU 파일럿 제지 기계의 개략도.
도 8b는 전형적인 제지 기계.
도 9는 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 파열(burst)강도를 나타내는 그래프. 도 10은 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 신장강도를 나타냄.
도 11은 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 찢어지는 강도를 나타냄.
도 12는 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 스콧 본드 강도를 나타냄.
도 13은 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 다공도(porosity)를 나타냄.
도 14는 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 벌크 밀도를 나타냄.
도 15는 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 두 다른 기초 무게에서 종이의 폴드 내구성(endurance)강도를 나타냄.
도 16은 2.0% EFA-C를 첨가한 스콧 본드 내부 종이 강도의 향상을 나타냄.
도 17은 EFA-C를 갖고 및 갖지않고 제조된 장들의 다공도를 나타냄.
도 18은 2.0% EFA-C를 첨가한 종이의 치밀도(densification)를 나타냄.
도 19는 EFA를 갖지 않는 40파운드 종이 장의 800배의 SEM 이미지를 나타냄.
도 20은 정제과정 전에 첨가된 1.0% EFA-C로 제조된 40파운드 장의 800배의 SEM 이미지를 나타냄.
도 21은 EFA를 갖는 및 갖지않는 종이의 Fourier Transform 적외선반사(reflectance)스펙트럼을 나타냄.
도 22는 종이의 Near 적외선 상관(correlation)스펙트럼을 나타냄.
도23은 EFA를 갖는 향상된 종이 및 갖지않는 종이의 SEM 이미지의 디지털 출력정보.
도24는 EFA를 갖지않는 종이에서 찍은 적외선 화학적 이미지의 흑백 디지털 출력정보.
도25는 EFA 종이에서 찍은 적외선 화학적 이미지의 흑백 디지털 출력정보.
도26은 종이 평가를 위해서 첨가된 EFA와 NIR 반응의 플롯.
도 27은 셀루레이즈-골드 이미징 후에 SBF 샘플의 TEM의 디지털 출력정보.
도28은 셀루레이즈-골드 이미징 후에 EFA 샘플의 TEM의 디지털 출력정보.
도 29는 튀긴 버섯의 지방과 수분양에 대한 EFA의 효과를 평가하기 위한 연구결과를 나타냄.
도 30은 튀긴 서양호박(zucchini)의 지방과 수분양에 대한 EFA의 효과를 평가하기 위한 연구결과를 나타냄.
I. 일반적인 언급
본 발명은 향상된 섬유질 첨가제를 얻기 위하여 옥수수, 귀리, 밀, 콩 및 쌀과 같은 곡류로부터 얻어진 섬유질을 가공하는 방법을 제공한다.
향상된 섬유질 첨가제는 종이첨가제 또는 식품첨가제와 같은 그러나 여기에 한정되지 않는 용도를 포함하는 여러 용도로 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "종자 유래 섬유질" 또는 "SBF" 단어는 식물로부터 얻어진 비 목재 섬유질을 말한다.
종자 유래 섬유질은 셀루로스, 헤미셀루로스 및 리그닌을 포함하는 여러 폴리머를 포함한다.
"셀룰로스"는 섬유질의 골격구조를 형성하는 포도당의 선형 폴리머이다. 셀루로스간의 수소결합이 셀루로스 섬유질에 높은 강도를 준다. "헤미셀룰로스"는 육탄당 만노스, 갈락토스, 포도당 및 4-O-메틸-D-글루코닉산 및 오탄당 자일로스 및 아라비노스를 포함하는 당의 폴리머 중 하나이다. 헤미셀루로스 폴리머는 단일 당 측쇄체인과 아세틸 대체물을 제외하면 본질적으로 선형이다. 헤미셀루로스 폴리머는 셀루로스에 비하여 더 잘 녹고, 약하고, 수산화 나트륨과 같은 알카리를 상요하여 식물세포벽으로부터 녹일 수 있다. "홀로셀루로스"는 섬유질의 모든 셀루로스 및 헤미셀루로스를 의미한다. "리그닌"은 무정형의 3차원 구조를 갖는 페녹시프로판올 단위의 복잡한 폴리머이다. 리그닌은 섬유질을 서로 결합하게하는 흡착 또는 결합제이다.
예로 전형적인 옥수수 낱알에는 중량%로 약 39-40%헤미셀루로스(고 헤미셀루로스 양,상업적인 펄프의 좋은 공급체), 11-30%셀루로스(저 셀루로스 양,종이에 좋지 않은), 3-6%리그닌(낮은, 좋은), 〈1%회분(낮은, 좋은), 22-23%녹말, 3-4%지질, 및 10-12%단백질을 포함한다.
II. 향상된 섬유질 첨가제(EFA)의 제조
II. A. 가공단계
본 발명은 향상된 섬유질 첨가제를 제조하기 위한 종자 유래 섬유질(SBF) 물질을 가공하는 방법을 제공한다. 본 과정은 SBF를 산("산 처리단계")으로 처리하여 산처리된 섬유질 또는 변형되 종자 유래 섬유질 물질을 제조한다. (본 명세서에서 변형된이란 SBF가 더 이상 처리되지 않은 형태로 존재하지 않는 것을 의미한다). 산처리된 섬유질은 세척될 수 있고, 향상된 섬유질 첨가제로 사용될 수 있다. 바람직한 가공으로, 산처리된 섬유질은 변형된 시약("표면 변형 단계")을 처리하여 변형된 섬유질을 제조한다. 그 변형된 섬유질은 세척하고 바람직한 향상된 섬유질 첨가제(EFA)로 사용될 수 있다. 도1은 바람직한 가공 및 몇 선택된 변화의 흐름도를 보여준다. (선택적으로 그리고 바람직하게는 SBF는 세척될 수 있거나 산 처리 단계 전에 처리할 수 있다). 여기서 SBF는 일반적으로 그것이 전에 세척되었다거나 처리되었다는 언급이 없다면 산처리 전의 섬유질 물질을 의미한다.
II. A. 1. 산 처리
산처리 단계에서 SBF는 변형을 위해 산으로 처리된다. 변형은 섬유질의 연화 및 완화(loosen)가 관찰된다. 산 처리 단계에서 SBF는 묽은 산용액으로 처리하여 산 슬러리를 만든다. 산 슬러리는 섬유질이 연화 및 완한되기 충분한 시간 반응시킨다. 바람직하게는 반응은 증가된 온도, 즉 80℃이상, 전형적으로는 100에서 140℃에서 수행한다.
"묽은 산 용액" 이란 용어는 작은양의 산을 큰 부피의 물과 합친 용액을 말한다. 물과 합쳐진 산의 양은 산의 세기, 처리된 섬유질 및 향상된 섬유질 첨가제의 바람직한 성질에 따라 변할 수 있다. 산의 양은 SBF건조량의 중량 %에 기초하여 계산될 수 있다. 묽은 산 용액은 강산 또는 약산을 물과 합쳐서 제조할 수 있다. 일반적으로 묽은 산용액은 강산을 사용하여 제조된 묽은 산 용액보다 많은 몰의 약산을 갖는 경향이 있는 약산을 상요하여 제조한다. 전형적으로 사용될 수 있는 묽은 산 용액은 염화수소, 황산, 초산, 과염소산(perchloric acid) 및 인산 조성물들이다. 묽은 산 용액에서 산은 건조 SBF 중량 당 약 0.001%에서 5%의 양(즉, 섬유질의 매 건조중량 100그램 당 약 0.001에서 5그램의 산이 사용)을, 더욱 바람직하게는 건조 SBF 중량 당 약 1에서 4%, 가장 바람직하게는 약 2에서 3%를 포함한다.
바람직하게는 묽은 산 용액은 SBF와 10:1의 비, 더욱 바람직하게는 약 6:1, 가장 바람직하게는 약 3:1로 합쳐진다.
바람직하게는 묽은 산 용액의 pH는 5이하이고, 전형적으로는 약 0.5에서 약 3이내, 바람직하게는 약 1에서 약 3, 가장 바람직하게는 약 1에서 약 2값을 갖는다.
산 처리 단계는 섬유질로 산의 투과를 가능케하고, 반응을 완성시키기 위해 필요한 시간을 감소시키기 위해서 증가된 온도(21℃이상 전형적으로는 80℃보다 높은)와 대기압에서 500psi, 전형적으로는 10psi에서 30psi의 범위에서 수행한다. 만약 반응의 온도가 너무 높으면 수율이 만족스럽지 못하게 감소할 수 있고, 따라서 반응은 바람직하게는 약 100℃에서 약 140℃범위 내, 더욱 바람직하게는 약 110℃에서 130℃, 가장 바람직하게는 약 115℃에서 약 120℃ 온도에서 수행된다. 바람직하게는 산 처리 단계는 100℃보다 높은 온도에서 작업할 수 있는 밀봉된 압력 용기에서 수행된다. 적당한 압력용기의 예는 순환반응기(즉 메사추세츠, 단버스(Danvers)에 위치한 M/K 시스템의 Digester) 또는 자켓 혼합 반응기(즉 뉴 헴프셔, 나슈아(Nashua)에 위치한 Beloit사의 Pandia digester)를 포함한다. 반응기내의 전형적인 압력은 10-50psi일 것이고, 반응기에 공기의 정화는 필요없다.
원하는 온도에 도달한 후에, 반응은 적당한 시간, 전형적으로 섬유질의 중요한 연화와 완화를 관찰하는데 충분한 시간 동안 계속한다. 일반적으로 산 처리 반응은 2.5시간 이내에서 수행되며, 예를 들어 약 0.5에서 약 2시간이 전형적으로 충분하다. 전형적인 바람직한 처리는 약 1시간에서 약 2시간, 예를 들어 약 1에서 1.25시간일 것이다. 반응을 원하는 시간동안 게속한 후에, 반응기를 상온으로 냉각하고, 배출시켜 대기압으로 한다. 또는 뜨거운 사용한 산 용액은 압력하에서 응축기를 통하여 냉각할 수 있고, 고형분은 냉각수로 냉각할 수 있다. 그 후 산 처리된 섬유질은 반응용기에서 제거된다.
산 처리된 섬유질은 사용한 산 용액을 제거하기 위해 세척될 수 있다. 본 발명에서 "사용한 산 용액"은 산처리 단계 후에 묽은 산 용액을 의미한다. 사용한 산 용액은 전형적으로 추출된 리그닌, 녹말, 잔여 화학물질 및 묽은 산 용액에서 발견되지 않은 다른 불순물을 포함한다. 바람직하게는 산 처리된 섬유질은 물로 세척된다. 더욱 바람직하게는 만약 산 처리된 섬유질을 향상된 섬유질 첨가제로 사용하려면 세척단계는 여과체(filtrate)가 중성 pH(즉 pH 6과 8 사이)를 가질 때까지 수행한다. 전형적으로 중성 pH를 갖는 여과체는 사용한 산 용액을 3에서 4부피의 물로 교환시켜서 얻을 수 있다. 그 후 세척된 산 처리 섬유질은 향상된 섬유질 첨가제로 사용될 수 있다.
바람직한 가공에서, 산 처리된 섬유질은 세척되고 표면변형단계에서 더욱 변형된다. 산 처리된 섬유질이 표면변형 단계에서 더욱 변형될 때, 표면 변형단계 동안 산성 pH를 유지하는 것을 돕기 위하여 산 처리 단계에서의 잔여 산이 산 처리된 섬유질에 남아 있는 것이 바람직하다. 따라서 산 처리된 섬유질이 표면 변형단계에서 더욱 변형될 때, 세척은 바람직하게 추출된 리그닌, 녹말, 다른 입자물질의 대부분을 제거하지만 사용한 산 용액을 후에 남겨 놓는다. 이것은 전형적으로 산용액을 약 1-2부피의 물과 교환하여 이룰 수 있다. 표면 변형 단계가 약한 산 아염소산 처리를 포함할 때 산처리 단계에서의 잔여 산이 산 처리된 섬유질에 유지되는 것이 특히 바람직하다.
II. A. 2.표면 변형
산 처리된 섬유질은 바람직하게는 하나 이상의 표면 변형 단계들을 사용하여 처리된다. 표면 변형 단계의 목적은 생성된 향상된 섬유질 첨가제(EFA)의 선명도를 개량하고, EFA의 친수성을 개량하는 것이다. 표면 변형 단계의 예는 표백단계이다. 비록 SBF는 전 산처리 단계없이 표면 변형 단계에서 처리될 수 있지만, SBF가 산 처리 단계를 거친 후에 표면 변형 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
표면 변형 단계에서 산 처리된 섬유질은 변형제와 접촉하여 바람직한 향상된 섬유질 첨가제를 형성한다. 본 발명에서 사용된 것으로서, "변형제"는 섬유질의 소수성, 친수성, 및/또는 선명도를 변형시킬 수 있는 용액 또는 조성물을 의미한다. 변형제는 바람직하게는 예를 들어 섬유질에서 소수성기를 제거하거나 친수성 기를 첨가하여 또는 더 친수성 기(또는 덜 소수성 기)을 노출시키는 것과 같이 섬유질의 표면적을 변경시켜서 섬유질의 친수성을 증가(또는 소수성을 감소)시킨다. 표면 변형제는 예를 들어, 리그닌을 제거시켜 섬유질의 선명도를 증가시킬 수도 있다. 표면 변형제의 한 예가 표백제이다. 목재 펄프 산업에서 사용되는 표백제가 사용될 수 있다. 약 산 아염소산 용액이 바람직한 표백제이다. 과산화물(전형적으로 과산화수소)는 또다른 유용한 표백제이다. 산 처리된 섬유질은 약산 아염소산 용액, 과산화물 용액, 또는 둘의 혼합물을 사용하여 처리할 수 있다. 표백제로 과산화물 용액과 결합한 산 아염소산 용액의 사용(별도의 단계에서)이 바람직하다. 양 처리를 모두 사용할 때 섬유질의 선명도 및 친수성은 전형적으로 향상된다.
전형적인 산 아염소산 처리 동안, 산 처리된 섬유질은 산 아염소산 용액과 혼합되고 가열된다. 여기서 사용되어지는 "산 아염소산 용액"은 아염소산염, 강 또는 약산 및 선택적으로 수성 운반체를 포함하는 용액을 의미한다. 바람직하게는 산 아염소산 용액은 5이하의 pH, 전형적으로는 약 2에서 약 5내, 바람직하게는 약 2에서 약 4, 가장 바람직하게는 약 2.5에서 약 3의 pH를 갖는다.
산 아염소산 용액은 산 처리된 섬유질과 결합하여 섬유질 슬러리를 형성한다. 물은 전형적으로 아염소산 용액에 첨가되어, 생성된 섬유질 슬러리에 약 1 고형 중량%에서 약 20 고형 중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 고형 중량%에서 약 10 고형 중량% 포함한다. 전형적으로 슬러리는 약 1%에서 약 5%중량 아염소산, 더욱 바람직하게는 약 1%에서 약 3%중량, 가장 바람직하게는 약 1%에서 약 2%중량을 포함한다. 이 중량%는 건조 섬유질의 중량에 대한 비율이다. 예를 들어 슬러리는 각 100그램의 섬유질(건체량)에 대해 1-2그램의 아염소산을 포함할 수 있다.
비록 변형 단계를 상온에서 수행하지만, 반응속도를 증가시키기 위해선 증가된 온도(〉21℃)에서 수행하는 것이 바람직하다. 만약 온도가 너무 높으면, 바람직하지 않은 수율의 감소가 관찰될 수 있다. 전형적으로 표백단계는 약 50℃에서 약 80℃의 범위, 더욱 바람직하게는 약 55℃에서 약 75℃, 가장 바람직하게는 약 65℃에서 약 75℃에서 수행한다. 반응은 대기압하에서, 간헐적인 내용물의 혼합을 통하여 밀봉된 용기에서 진행한다. 반응은 약 0.5에서 약 2시간, 더욱 바람직하게는 약 1에서 약 2시간, 가장 바람직하게는 약 1에서 약 1.5시간 동안 수행한다.
산 아염소산 처리가 끝난 후에, 변형된 섬유질은 추출된 물질 및 초과 화학물질을 제거하기 위하여 물로 세척할 수 있고, 그 다음에 향상된 섬유질 첨가제(EFA)로 추가 처리 없이 사용될 수 있다.
변형 단계는 과산화물 처리 단계를 포함하기 위해 선택될 수 있다. 바람직하게는 만약 수행된다면, 과산화물은 과산화수소이고, 건조 섬유질의 약 1에서 10중량%, 더욱 바람직하게는 약 2에서 7중량%, 가장 바람직하게는 약 3에서 6중량%의 양으로 섬유질과 혼합될 수 있다. 바람직하게 과산화물은 과산화물과 물과 같은 수성 용매를 포함하는 용액을 포함한다. 전형적으로 과산화물용액은 적어도 pH 9, 예를 들어 9와 11.5사이, 바람직하게는 약 9.5와 11사이, 가장 바람직하게는 약 10과 10.5사이의 pH를 갖는다. 바람직하게 과산화물은 원하는 pH를 얻기 위해서 표백 용액에 염기를 첨가하여 약 알카리 용액으로 제조된다.
산-아염소산 처리와 같이, 과산화물 처리도 상온에서 수행될 수 있다. 그러나 반응속도를 증가시키고 반응시간을 단축시키기 위해선 증가된 온도(〉21℃)에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 온도가 너무 높거나 반응이 너무 오래 수행되면 수율의 바람직하지않게 감소될 수 있다. 과산화물 처리 단계는 전형적으로 약 50℃에서 약 80℃, 종종 약 55℃에서 약 75℃, 바람직하게는 약 55℃에서 약 65℃에서 그리고 약 0.5에서 약 2시간, 전형적으로 약 1에서 약 2시간, 바람직하게는 약 1에서 약 1.5시간 동안 수행한다. 과산화물 처리 후에 섬유질은 전형적으로 초과 화학물질과 잔여 추출물을 제거하기 위하여 약 pH 7에서 물로 세척하고, 향상된섬유질 첨가제(EFA)로 사용될 수 있다.
만약 산 아염소산과 과산화물 처리모두 표면 변형에 사용된다면, 산 아염소산 처리가 과산화물 처리 전에 수수행되는 것이 바람직하다. 이것은 pH를 보정을 최소화하기 위함이다.
II.A.3 추가 처리단계
상술한 바와 같이 제조된 강화 섬유질 첨가제(EFA)를 건조 및 마분하여 분말로 만들 수 있다. 바람직하게는 EFA를 승온에서 건조하여 건조시간을 단축한다. 그러나, 온도가 너무 높을 경우 명도가 감소할 수 있다. 일반적으로, 처리된 EFA는 적어도 35℃ 이상의 온도, 전형으로서 40 내지 70℃ 바람직하게는 45-65℃, 더 바람직하게는 55 내지 60℃ 의 온도에 최고 8시간까지 노출시키거나 혹은 섬유질의 수분함량이 6중량%이하로 될 때까지 노출시켜 건조한다. 건조된 EFA는 용도에 따라 적절한 크기로 분쇄할 수 있다. 예를 들어, 섬유질는 100-메쉬(US 표준)크기로 분쇄하여 전분성 분말 첨가제를 제공할 수 있다. (100메쉬로 분쇄한다는 것은 분쇄물이 100메쉬 US 표준 스크린을 통과한다는 뜻이다). 렛쉬 밀 혹은 기타 분해기를 사용할 수 있다. 분해시 섬유질가 타거나 그을리지 않도록 주의한다.
II.B. 처리 재료
II.B.1. 산 처리단계
강산 혹은 약산을 산 처리단계에 이용할 수 있다. 적절한 강산의 예로 들면 염산, 질산 및 황산이 포함된다. 아세트산(CH3COOH), 시트르산, 아황산 및 탄산(H2CO3) 등이 적절한 약산의 예가 된다. 바람직하게는 강한 산을 사용하며 특히 황산이나 염산이 좋다.
II.B.2. 표면 처리단계
표백제가 공지되어 있다. 참고로, "Handbook for Pulp & Paper Technologists," (G.A.Smook, TAPPI 발행(1989) 참조)에서 유용한 각종 표백 방식에 대해 검토하고 있다. 적절한 표백기술의 예로는, 섬유질를 원소형 염소와 함께 산성매질 내에서 반응시키는 것; 수산화 나트륨으로 반응 생성물을 알칼리성 추출처리하는 것; 섬유질를 차아염소산염과 알칼리성 용액 내에서 반응시키는 것; 섬유질를 산성 매질 내에서 이산화염소와 반응시키는 것; 섬유질를 알칼리성 매질 내에서 과산화물과 반응시키는 것; 섬유질를 고압 및 알칼리성 매질 내에서 원소형 산소와 반응시키는 것; 및 섬유질를 오존과 반응시키는 것 등을 들 수 있다.
약산성 산 아염소산 용액은 바람직한 변형제이다. 적절한 산 아염소산염 물질의 예를 들면 아염소산나트륨, 아염소산칼슘, 아염소산마그네슘 및 아염소산칼륨을 포함한다. 바람직한 산 아염소산염은 아염소산나트륨이다. 바람직하게는, 산 아염소산염을 강산 즉 염산이나 황산과 배합하고 물 같은 수성 매개체를 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, 산 아염소산 용액은 아염소산나트륨 및 염화수소산을 1:1의 몰비율로 포함한다. 또달리,산 아염소산 용액은 2:1 몰비율로 아염소산칼륨 및 황산을 함유할 수 있다.
또다른 바람직한 변형제는 과산화물을 포함한다. 과산화수소가 적절한 과산화물의 예이다. 바람직하게, 과산화물은 과산화물을 수성 매개체(물) 및 염기성 물질과 배합하여 약염기성 용액으로 제조할 수 있다. 수산화나트륨 및 수산화칼륨은 적절한 염기성 물질의 예이다.
경우에 따라, 킬레이트화제는 과산화물 용액에 포함될 수 있다. 킬레이트화제는 공지이며 그 적절한 예를 들면, 메타규산나트륨이 있다. 킬레이트화제는 각종 금속이온을 계 내에 결합시킨다.
III. 강화 섬유질 첨가제(EFA)의 선별적 특성
이 방법은 강화 섬유질첨가제(EFA)인 변형가공된 섬유질를 제공한다. EFA가 표백변형되지 않았을 경우 전형적으로 출발물질과 동일한 색의 명도를 갖는다. 바람직한 EFA는 일반적으로 백색에서 밝은 갈색까지이며 적어도 약 50 ISO 바람직하게는 약 70 ISO 이상의 명도를 갖는다. 가장 바람직한 결과는 약 80 ISO 이상의 명도를 갖는 것이다. 섬유질의 명도 혹은 표백도는, 특정의 검출파장 및 반사각도에서 공지의 산화마그네슘 표준과 비교할 때, 청색빛을 반사하는 능력을 통해 측정될 수 있다. (TAPPI 시험법 T 452-om-87).
EFA 는 AACC법(미국 곡류 화학자 협회) 56-20의 변형식으로 측정했을 때 고 수분 및 유분 보유용량을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 방법은 실시예 7에서 설명한다. 전형으로서, EFA는 수분 보유용량이 약 200중량% 이상이고 대체로는 약 300중량% 이상, 또한 상술한 바람직한 처리방법에 따랐을 경우 약 500중량%에 달하기도 한다. EFA의 유분 보유용량은 보통 적어도 150중량% 바람직하게는 약 200중량%, 또한 상술한 바람직한 처리방법에 의해 제조되면 약 300중량% 이 된다.
EFA는 또한 고전단 조건 혹은 균질화 조건 하에서 수성용액 내에서 점도 형성력을 나타낸다. 1.5중량% EFA를 함유하는 균질화된 수성용액은 브룩필드사 점도계를 이용하면 적어도 10cP 이상, 보통은 약 100cP 이상의 점도를 나타내며 바람직한 처리에 따라 제조한 EFA로 제작할 경우 약 400cP 이상의 점도를 갖는다.
옥수수를 제조한 EFA는 적어도 약 70 내지 100중량%의 탄수화물 (셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 포함), 더 전형으로는 약 80 내지 95중량%, 어떤 경우는 약 85 내지 95중량%로 함유되기도 한다. 탄수화물 성분의 대부분 즉 약 75 내지 95중량%는 불용성 식이섬유질이다. 더 일반적으로는, 옥수수로 제조시 EFA는 약 85 내지 90중량% 이상의 불용성 식이섬유질이다.
귀리에서 얻은 EFA는 보통 적어도 80 내지 100중량% 탄수화물 (헤미셀룰로오스 및 셀룰로오스 함유), 더 바람직하게는 80 내지 90중량% 어떤 경우는 약 85 내지 90중량%의 탄수화물이다. 간장콩에서 얻은 EFA는 보통 70 내지 100중량%의 탄수화물 (셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 함유), 더 전형으로는 약 80 내지 95중량% 경우에 따라서는 약 80 내지 85중량%의 탄수화물이다.
바람직한 강화 섬유질첨가제의 성질은 화학적 변형의 결과이며 재료의 홀로셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 셀룰로오스 성질의 변화를 유도할 것으로 예측된다. 일반적으로, 이 처리방법은 섬유질재료의 더 큰 셀룰로오스 특징, 대 헤미셀룰로오스 특징을 유도하는 것으로 관측된다 (처리 전후의 섬유질 재료와 비교할 때). 또한, 구조, 색, 및 셀룰로오스 특징의 노출성 등에 관련된 관찰결과의 대부분은 물리적 및 화학적 변형으로 결과로서, 적어도 표면상의 리그닌 변형에 관계있다고 믿어진다.
IV. EFA 의 용도
IV.A. 용도에 관한 일반적 해석
EFA는 각종 상용제품의 접착적 혹은 흐름학적 특성을 변형하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, EFA는 종이 피복 제제형 및 도료에 사용할 수 있다. EFA는 또한 식품 제형에 사용할 수 있으며 추가로, 종이의 강도를 증가시키는데 적절하다.
IV.B. 제지
제지 산업에서, 종이의 특성을 변화시키기 위해 충분한 양의 첨가제를 사용한다. 예를 들어, 습윤단 전분을 내부 사이징 처리에 사용하기 위해 첨가한다; 또한 무기충전제(즉, 탄산칼슘, 이산화티탄 및 점토)를 광학성 개선을 위해 또한 섬유질 대체물질로 첨가한다. 다른 합성 강도 강화첨가제도 공지되어 있다.
EFA는 또한 제지 용도에 적합하며 특히 섬유질 대체물질로 바람직하다. EFA는 천연상태에서 애쉬함량이 낮고 무게가 가볍다. 무기 충전제와 대조적으로, EFA를 종이시트 중량에 큰 영향을 미치지 않는 방식으로 첨가할 수 있다. 실제로, 위와 같이 제조된 EFA는 종이의 기본중량이 10% 이상 예컨대 33% 까지 감소하는 적용 분야에서 종이의 강도를 유지 혹은 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 기본중량의 동시증가 없이 적용분야에서의 종이 강도 증가를 가져오는 EFA의 능력은 제지회사 및 소비자 모두에게 바람직한 것이다. 제지회사는 재료 및 운전비용의 저하를 달성하는 측면에서 유익하며 소비자는 적재 및 운송비용을 낮추는 측면에서 이익을 얻을 수 있다. 특히, 신문지 및 LWC(경량 코팅)지는 EFA 사용에 따른 종이의 기초중량 감소라는 장점을 가질 수 있다.
제지 분야에 있어서, 목질섬유질 감소보다는 종이강도 향상에 더 큰 관심을 기울인다. EFA는 촉매적 첨가량으로도 종이강도를 향상시키는 것으로 밝혀졌다. "촉매적 첨가량"은 EFA를 소량으로 종이에 첨가하는 것이며 구체적으로는 10중량% 이하의 양, 통상 제지펄프 함량에 대해 0.1 내지 10중량%, 더 일반적으로는 0.5 내지 3.0중량% 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2.0중량%의 농도로 첨가한다. 시판물은 액체포장지, 표백판, 상질지, 라이너보드 및 골판지 등을 포함한다.
또한, EFA는 환경친화적인 제지용 첨가제이다. 목질섬유질의 사용량은 예컨대, 촉매량의 EFA를 사용하면 5 내지 33%(중량%)으로 감소할 수 있다. 목질섬유질 소비량의 감소는 목질섬유질 공급량을 유지할 뿐 아니라 펄프약품 및/또는 표백약품의 양, 하수의 B.O.D.(생물학적 산소요구량), 에너지 소비량(즉, 전기 및/또는 화석연료 전력량) 및 생산품의 선적/수송비를 차례로 감소시킬 수 있다.
IV.B.1. 제지 공정
종이는 기본적으로 펄프섬유질 웹으로부터 형성된다. 펄프는 제지용도의 섬유질성 원료이며 보통 식물원료이다. 그러나, 동물성, 광물성 혹은 합성섬유질를 포함하기도 한다. 제지산업에 사용되는 펄프는 대부분 나무원료에서 나온다. 비-목질 공급원으로서 짚 혹은 리넨/아마; 대마; 및 합성섬유질(즉, 폴리에틸렌 섬유질) 등을 조립성(coarse) 혼합물로 유용하게 사용할 수 있다. 제지품에서, 이들 재료로부터 얻은 물질을 "종이섬유질"라고 한다. 통상 이러한 비-목질 공급원의 사용량이 크게 저하된다. 펄프는 2차 혹은 재생 섬유질에서도 수득될 수 있다.
종이는 통상 수성 펄프슬러리나 다른 섬유질로부터 형성되며 와이어나 스크린을 통해 여과 및 건조된다. 제지업자는 전형으로서 목질조각, 판, 짚, 황마, 천이나 재생지 같은 원료로부터 펄프를 수득하며 섬유질슬러리를 형성한다. 섬유질슬러리는 그 뒤 정제기에서 정제시켜 더 거친 섬유질면으로 만든다.
펄프가 수득되면 섬유질을 수동 혹은 기계를 이용하여 제조할 수 있다. 동일한 기본 단계가 각 수동식 제지 혹은 기계식 제지 공정에 수반된다 즉; (1) 펄프슬러리를 스크린에 통과시키고; (2) 물을 중력이나 혹은 워터컬럼에서 생기는 압력차 같은 힘을 이용하여 강제 배수하고; (3) 압축하여 물이 시트로부터 탈수되도록 하고; 및 (4) 공기건조 혹은 고온면 상에서의 시트 건조 등을 통해 건조시키는 단계들이다. 중요한 것은, 펄프를 저밀도 (즉, 약 0.1 내지 1.0% 고형물 함량)에서 스크린에 가하여 균일한 섬유질분포 및 종이 균질성을 제공한다 (G.A. Smook; 2nd Edition Handbook for Pulp and Paper Technologists; Angus Wilde Publications Inc. 1994 참조).
펄프 제조공정은 리그닌 제거 요구량에 의존하여 화학적, 기계적 혹은 화학-기계적 방식에 따른다. 화학적 수단으로 제조한 펄프는 보통 질기고 쉽게 표백되어 명도가 증가한다. 기계적 펄프는 한편 더 많은 리그닌을 함유하는 경향이 있다. 기계적 펄프는 따라서 더 약하고 표백되기 힘들다. 화학-기계적 펄프는 보통 화학 및 기계적 펄프 중간 정도의 강도특성을 갖는다. 다양한 등급의 종이를 역시 다양한 종류의 펄프로 제조한다. 예를 들어, 신문지 등급은 기계적 펄프를 사용하는 것이 전형이다. 상질지 및 고급 인쇄지는 표백된 화학펄프로 제조한다.
상술한 바와 같이, 화학약품을 펄프제조 중에 첨가하여 리그닌을 제거한다. 그러나, 화학약품은 섬유질로부터 헤미셀룰로오스까지도 제거하는 경향이 있다. 보통은 헤미셀룰로오스가 제지펄프의 인장강도 및 파열강도를 제공하는 천연결합제 이므로 그 함량을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 헤미셀룰로오스의 손실은 헤미셀룰로오스 함유 첨가제 즉, 여기서 설명하는 공정에 따라 제조된 강화섬유질 첨가제 (EFA) 등으로 대체하는 것이 요구된다.
IV.B.2. 제지공정에서의 EFA의 사용 - 일반적 해석
바람직하게는, 제지섬유질 첨가제는 지방, 단백질, 리그닌 및 회분 함량이 낮고 헤미셀룰로오스의 함량이 큰 것이다. 헤미셀룰로오스는 친수성이며 각 제지섬유질간의 수소결합력을 촉진한다. 따라서, 헤미셀룰로오스는 결합제 기능을 하며제지강도를 높인다. 리그닌이 소수성이고 종이생성물의 황색도를 높이기 때문에, 일반적으로 종이 첨가제의 리그닌 함량을 최소화하는 것이 바람직하다. 리그닌은 또한 아교 역할을 하며 섬유질간 결합에 작용한다. 대조적으로, 객별섬유질들은 분산성이 좋아야 한다.
다른 섬유질들 (고 리그닌함량)을 강도증진 첨가제로 사용할 수 있으며 특히 옥수수섬유질은 적절한 헤미셀룰로오스 함량 및 비교적 낮은 리그닌 및 회분함량을 갖고 있으므로 특히 바람직한 제지 첨가제이다. 예를 들어, 옥수수섬유질이 3-6% 리그닌을 함유하고 연질목이 25-31%의 리그닌을 및 경질목이 약 16-24%의 리그닌을 함유한다.
본 발명에 따른 공정은 하기 단원 VIII에서 검토한 바와 같이, 특히 SBF 원료에 대한 홀로셀룰로오스 특성, 헤미셀룰로오스 특성 및 셀룰로오스 특성 측면에서 바람직한 성질변화를 거친 변형 혹은 강화섬유질 첨가제를 유도하기 위해 실행될 수 있다. 비교적 큰 셀룰로오스 특성은 섬유질재료가 특히 분산성 및 배열 측면에서 종이에 함유된 목질섬유질과 유사한 방식의 작용을 한다는 뜻이다. 규정에 따른 헤미셀룰로오스 특성은 적절한 강도 강화효과가 발생하는 것을 의미하기도 한다. 전체 총 홀로셀룰로오스 함량은 다른 바람직하지 못한 영향력이 적정수준까지 감소하는 것을 의미한다. 또한, 표면특성 및 리그닌 특성의 변화로 제지첨가제 같은 물질의 작용을 촉진할 수 있다고 믿어진다.
IV.B.3. 공정
EFA는 제지공정의 정련 혹은 비팅단계 전 혹은 과정에서 제지 펄프슬러리에첨가 될 수 있다 (도 3B 참조). 바람직하게, EFA는 제지 펄프슬러리와 함께 정련되어 혼합력과 EFA 및 제지 펄프섬유질간 접착력을 강화시킨다. EFA는 바람직하게는 결과로 나온 종이의 특성을 향상시키기에 충분한 양으로 첨가하며 단, 제지펄프의 배수력에 장애가 되거나 혹은 제지설비에 영향을 줄 정도로 큰 함량은 아니다. 바람직하게는, EFA를 제지펄프 함량에 기준하여 약 0.1 내지 10중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 3.0중량% 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2.0중량%의 농도로서 첨가한다.
EFA 이외에도 필요시, 양이온 전분을 제지 슬러리계에 첨가하여 섬유질의 플록화를 제공하고 배수력을 돕고, 또한 섬유질 및 충전물질을 유지할 수 있다. 양이온 전분은 아미노, 이미노, 암모늄, 술포늄 혹은 포스포늄기를 함유하는 시약을 이용하는 전분의 화학반응을 통해 제조되며 상기 기들은 양전하를 제공할 수 있다. 현재, 시판중인 대부분의 유도체들은 3차아미노, 4차암모늄 전분 에테르이다. 이들 효용성의 중요 변수는 음으로 하전되는 기질에 대한 친화력이다 (O.B. Wurzburg; Modified Starches; Properties and Uses; CRC Press Inc. 1986 참조).
EFA는 예컨대 약 33%까지, 제지펄프의 환원조건을 위해 제공되며 파열 및 인장강도를 유지해준다. 또한, EFA는 기계속도가 증가하고 경량급 종이의 웨브 브레이크를 감소시키는 방식으로 제지공정중 습윤강도 및 작업성을 향상시킨다.
도 8a에 있어서, 로우 칼더 제지설비의 운전형태를 도시하였다. 이 설비는 기계속도 6fpm 내지 150fpm으로 진행하여 기본중량 18-400 lbs의 종이를 시간당 75-200 lbs 양으로 생산한다.
부호 1은 홀랜더 공급기이고, 설비의 체스트는 2, 비터 체스트는 3 및 백 체스트는 4 이다. 트레이 워터박스는 5 이며 pH 제어기는 6, 테이블 로울은 7, 댄디 로울은 8, 제1 프레스는 9, 제2 프레스는 10, 사이즈 프레스는 11, 제1 건조기는 12, 제2 건조기는 13 및 테이크업 로울은 14로 각각 표시한다. 흡인 코치는 15이다.
이 장비는 표준형 제지장치로서 여기서 설명하게될 제지공정에서 유용하게 사용되된다.
IV.B.4. 제품
여기서는 EFA를 함유하는 종이제품을 제조하는 방법을 설명한다. EFA는 다양한 종이의 성질들 즉, 내부결합 강도로서 파열강도, 스콧결합 및 인장강도 등을 개선하는데 사용할 수 있다; 또한 완충/포장 특성으로서 벌크밀도도 여기에 포함된다. 이러한 종이의 특성은 모두 TAPPI 시험법에서 공시한 방식대로 측정할 수 있다.
EFA는 다양한 종이재료에서 사용하기에 적합하다. 종이재료는 종이(신문지, 고정지, 티슈, 백, 타올, 냅킨 등) 혹은 판지(라이너보드, 골판지, 튜브, 드럼, 우유카톤팩, 구두 및 시리얼상자에 사용되는 재생보드, 지붕용 펠트, 파이어보드 등)으로 분류한다. 종이산업에서는 전형으로서 종이를 종이에 사용되는 섬유질의 종류 및 종이 중량에 따라서 광역으로 분류한다. EFA는 모든 등급의 종이에 사용하기 적합하다. 그러나, 전형으로는 고급종이 즉, 고급 백상지, 상질지 및 라이너보드나 골판재 같은 판지의 성질을 개선하는데 사용한다.
백상지는 고급 인쇄지 혹은 편지지의 광역 분류에 들어간다. 이들은 표백된화학펄프 및 코튼섬유질로 제조되며 워터마크를 갖는다. 상질지는 편지용, 타이핑용 및 인쇄용도로 사용하며 백지 혹은 색상지로서 표백된 크라프트 혹은 아황산염 연복펄프로 제조하고, 및 평활성 및 투명성을 위해 경목펄프도 함유한다. 라이너보드는 다른 중량의 남쪽 소나무 혹은 더글러스 퍼 재질로 된 표백되지 않은 크래프트 연목시트이다. 라이너보드는 2층시트인 경우가 많다. 라이너보드의 압축강도 및 파열강도는 중요한 특성이다. 골판재는 표백되지 않은 반-화학펄프로 제조하며, 파상구조 및 라이너보드 층간의 샌드위치형 구조로 된 골판구조물을 형성한다. 골판재는 보통 상자곽으로 만들어 사용한다.
IV.B.5 추가 관찰내용
일반적으로, EFA를 첨가제로 사용하는 방식에서 제지 첨가제로 사용하기에 우수한 특성을 가진 재료에 관련하여, 이들 재료는 다음과 같은 특성을 제공한다:
(A) 헤미셀룰로오스의 우수한 친수성;
(B) 셀룰로오스형 섬유질특성; 및
(C) 종이내 가교형 마이크로피브릴 형성을 위한 섬유질구조
헤미셀룰로오스 친수성은 재료의 분산력 및 펄프내 셀룰로오스 재료에 대한 수소결합력에 의해 좋아진다. 셀룰로오스형 섬유질의 특성은 펄프내 다른 셀룰로오스 섬유질과의 상호혼화성을 우수하게 해준다. 적절한 마이크로섬유질 구조는 펄프섬유질(셀룰로오스)간 가교망을 형성함으로써 종이 전체강도를 개선할 수 있는 마이크로피브릴을 생성할 수 있게 해준다.
상술한 내용 및 다음의 실험에 따라, 본 발명에서 제조한 강화섬유질첨가제(EFA)는 상기와 같은 재료를 제공한다. 일반적으로, 변형의 결과는 :(a) 전체 섬유질재료의 셀룰로오스 특성 비율이 처리전보다 크고; (b) 셀룰로오스 특성 대 헤미셀룰로오스 특성의 비율이 출발섬유질보다 증가하고; (c) 헤미셀룰로오스 특성이 증가하는 것이다. 재료는 뚜렷하고 확실하게 관측되는 마이크로 구조를 가지며 하기의 실시예 및 도 19 및 20에서 비교 도시하였듯이 종이제품 내에 마이크로피브릴 구조가 형성된다. 실시예에 연계하여 하기에서 상세히 설명한 바와 같이, 관측가능한 셀룰로오스형 구조에 의해 이 재료는 셀룰로오스 펄프재료와 함께 배열된다.
IV.C. 식품첨가제로서 EFA의 용도
식이섬유질은 소화과정에서 중요하게 작용하며 대장암 같은 질병을 예방하는 역할을 한다. 식이섬유질은 또한 혈청내 콜레스테롤 수위를 감소시키므로 심장질환의 예방에도 중요하게 인식되고 있다. "식이섬유질"이란 인체 소화기관내의 내인성(비-박테리아형) 효소에 의해 소화되지 않는 식물세포벽의 가용성 및 불용성 성분을 포함한다. 식이섬유질은 소장에서 흡수되지 않고 대장으로 이동한다. "불용성 섬유질"은 올리고- 및 다당류 즉, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 포함한다. "가용성 섬유질"은 L.Prosky et. al.이 발표한 방법에 따라 적어도 50% 이상의 가용성을 갖는 섬유질을 말한다.(J.Assoc.Off.Anal.Chem., 71, 1017-1023 (1988) 참조). 가용성 섬유질의 예를 들면, 펙틴, 베타-글루칸 (소형 셀룰로오스 측쇄의 글루코스 고분자류) 및 크산탄 검 같은 검류를 포함한다. 식품에 섬유질첨가제를 넣어 식이섬유질로 하는 것이 보고되었다 (Nutrition Labeling and Education Act(NLEA). 1990 참조).
일반적으로, 식품업체에서는 식품제형에 불용성 및 가용성 섬유질의 조합물을 사용한다. 불용성 섬유질제품은 강화목적으로 많이 사용되며 가용성 섬유질제품은 기능성 향상의 목적으로 사용된다. 기능성이라 함은 외관, 점도증진력, 수분 보유용량 및 유분 보유용량 등을 포함한다.
EFA는 중요한 수분 보유용량 (즉, 친수성) 및 유분 보유용량(즉, 지용성)의 특성을 다 갖고 있으므로 유화제로서 및 점도형성제 혹은 유사목적을 위해 사용될 수 있으며 또한 다른 재료를 이용해 그 특성을 더 강화시킬 수도 있다. 또한 전달부형제의 일부로써 영양분을 전달하는데도 사용할 수 있다. 따라서, 직접 소화전 혹은 식품에 함유시키기 전에 각종 영양분, 식이보조물 등을 첨가하여 더 효능을 강화시킬 수 있다.
EFA는 식이섬유질 보조물로 사용하기에 적절하다. 다른 시판의 섬유질첨가제와 달리, EFA는 강화목적 및 기능성 향상을 모두 달성한다. 더 구체적으로, 조직, 농후성 및 입촉감 등이 흡수력에 따라 더 향상된다.
전형으로서, EFA는 약 0.5중량% 이상, 예컨대 식품제조전 이 혼합물의 총량에 대해 고형 혹은 액상 조건에 관계없이 약 1중량%의 양으로 사용한다. 굽기 조리된 식품에서는 약 0.5% 이상, 예컨대 1중량% 이상으로 또한 전형으로는 약 3중량% 이상으로 곡물가루 성분에 첨가할 수 있다.
IV.C.1. 제조
EFA 는 식품제형 혹은 영양보조제품에 포함할 수 있다. 현재의 식품제형은불용성 섬유질을 함유하며 점도형성력 때문에 전체 혹은 부분적으로 상기 불용성 섬유질을 가용성 섬유질제품으로 대체하기도 한다.
IV.C.2. 식품
여기서는 EFA를 함유하는 식품을 설명한다. 점도형성력 때문에, EFA는 농후한 크림형 입촉감을 부여하고, 코코아 분말이나 미네랄 같은 미립 고형물을 현탁시키고 및 유화물을 안정화시키는데 도움을 주기 위해 영양음료 제조에 적절히 사용된다. 또한, 과즙에 클라우딩제로 사용할 수도 있다. 점도형성 특징 때문에, EFA는 또한 바람직한 조직성 및 샐러드 드레싱류, 소스 및 충전물의 점착력을 얻는데에도 적절히 사용할 수 있다.
EFA의 수분 보유용량은 첨가제로서 빵이나 베글같은 굽기조리된 식품의 신선도 유지를 위해 사용하기 적합하다. 바람직하게는, EFA를 일반적으로 섬유질강화를 위해 소비되는 굽기조리된 제품 및 제과류에서 사용하는 것이 좋다. 더욱더, EFA의 수분 보유용량은 냉동식품의 냉동/해빙 안정성을 제공하고 쇠고기 다진 것 같은 육류의 조리수율을 증가시키기 위한 성분으로 사용하기에도 적절하다.
보통, 밀가루형 식품류에서 EFA는 적절한 양으로 사용된다. 예를 들어, 밀가루 성분의 적어도 0.5중량% 이상으로 사용된다. 음료 및 고형 식품 혼합물을 포함하여 식품제조에서, EFA는 전형으로서 적정량으로 사용되며 예컨대, 조리에 앞서서 총성분의 중량에 대해 적어도 0.5중량% 로 함유된다.
IV. D. 기타 EFA의 용도
EFA는 또한 결합강도 및 수분 함유 특성을 개선하기 위해 점착성 제형에 사용할 수도 있다. EFA는 VOC (휘발성 유기화합물)에 영향을 미치지 않고 도료 제형의 흐름성을 향상시키는데도 사용할 수 있다. 종이 피복제형은 보통 피복색상의 수분 함유력을 변화시키는 화합물 즉, CMC(카르복시메틸 셀룰로오스)를 함유한다. 고 수분 보유용량을 갖는 EFA는 종이 피복분야에서 유리할 수 있다.
V. 실시예
실시예 1: 산처리
EFA를 옥수수섬유질 즉, 옥수수 습식 마분 공정에서 얻은 SBF 를 이용하여 제조할 수 있다. 옥수수섬유질 (SBF-C)는 카길 옥수수 밀사 (Cedar Rapids, Iowa)에서 구하였다. 옥수수섬유질 (SBF-C)을 70-메쉬 스크린에서 미립수분사법을 이용하여 세척함으로써 섬유질미립물, 유리전분 및 단백질을 제거하였다. 결과로 나온 세척된 섬유질의 수분함량은 50%로 측정되었다. 약 1200g (600g 무수중량)의 섬유질을 M/K 소화기의 스크린 설치된 바스켓(100메쉬 스크린이 저면에 설치된)에 공급하고 및 압력용기에 넣었다.
2% 황산 (섬유질 무수중량 기초)를 함유하는 묽은 산 용액에 묽은 산 용액 대 SBF 비를 10:1 (중량기초)로 하여 SBF를 첨가하였다. 묽은 산 용액은 12g의 100% 황산 (혹은 12.5g의 96% 농축 시판산) 및 5387.5g의 물을 함유하였다. 묽은 산 용액 내의 황산 및 물의 양은 다음과 같이 측정하였다;
묽은 산 용액의 총중량: 600g X 10 = 6000g
물 소요량: 6000-600g (습윤섬유질로부터) - 12.5g H2SO4
= 5387.5g 물
묽은 산 용액을 천천히 소화기 내의 옥수수섬유질에 첨가하고 순환펌프를 켰다. 묽은 산 용액이 반응 내에서 순환하는 것이 확인된 후 반응기의 마개를 밀봉했다. 반응온도를 120℃로 맞추고 이 반응온도에 도달하는 시간을 45분으로 설정한 후 이 상태에서 1시간을 유지하도록 조정하였다. 반응기 내부의 온도 및 압력을 시간의 함수로서 기록했다. 목표한 120℃에 도달한 후, 반응을 1시간동안 지속시켰다. 1시간 후, 반응기에 냉각수를 공급하여 반응내용물을 냉각시켰다. 반응기에 달린 배수밸브를 열어 소비된 희석수 용액을 배출시켰다. 반응기 바스켓 내의 섬유질함유물을 조심스럽게 분리하고 각각 6리터 용량의 물을 담은 2개의 세척조를 이용하여 세척했다. 세척작업은 세척수의 pH값이 중성이 될 때까지 계속했다 (즉, 6.0 내지 8.0 바람직하게는 약 7.0).
실시예 2: 제1 표면변형:산 아염소산염 처리
실시예 1에서 나온 산처리된 섬유질을 다시 표면변형 단계에서 처리하였다. 산처리된 섬유질에 산 아염소산 용액을 혼합하여 10% 섬유질 및 90% 산 아염소산 용액으로된 섬유질슬러리를 형성하였다. 산 아염소산 용액은 1.5중량%(무수섬유질 기준)의 아염소산나트륨 및 0.6중량%(무수섬유질 기준)의 염화수소산을 포함하였다. 반응을 밀폐된 플라스틱백 속에서 65-75℃의 온도 및 pH2-3의 조건으로 1시간 동안 실시하였다. 산 아염소산 용액으로 처리한 후, 섬유질슬러리를 2리터의 물로 희석하고 부흐너 깔때기로 여과시켰다. 이 단계는 결과로 나온 여액이 정제 및 중성pH값 (즉, pH6.0-8.0 바람직하게는 약 pH7.0)에 도달할 때까지 반복하였다.
실시예 3. 제2 표면변형: 과산화물 처리
실시예 2에서 나온 산 아염소산염 처리된 섬유질을 알칼리성 과산화물 용액으로 처리했다. 섬유질에 3-8중량% (무수섬유질 기준)의 과산화수소 및 2중량% (무수섬유질 기준)의 수산화나트륨을 pH10-10.5 및 10-20% 농도의 조건에서 혼합하였다. 금속규산나트륨을 킬레이트화제로써 첨가하였다 (3중량% 무수섬유질 기준). 과산화물 처리단계는 밀폐된 플라스틱백 속에서 65-75℃의 온도 조건으로 1시간 동안 실시하였다. 반응후, 섬유질슬러리를 2리터의 물로 희석하고 부흐너 깔때기로 여과시켰다. 이 단계는 결과로 나온 여액이 정제 및 중성 pH값에 도달할 때까지 지속하였다. 표백처리된 섬유질을 대류형 오븐에 넣어 35-60℃에서 건조하고 래치 밀을 이용하여 100메쉬 크기 (예, 150-250 마이크론)로 분쇄하였다.
실시예 4. 구조: 주사전자 현미경
옥수수 습식 분쇄공정에서 나온 분쇄된 옥수수섬유질 (SBF-C)의 구조 및 실시예 3에서 나온 분쇄된 강화섬유질 첨가제(EFA-C)의 구조를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 모두 100X(배율)로 검사하였다. 표준 SEM 시료 제조법으로 시료를 건조 및 제조하였다. 도 2 및 3은 분쇄된 옥수수섬유질(SBF-C) 및 강화섬유질 첨가제(EFA-C) 각각의 주사전자현미경 사진을 도시한다. 분쇄된 옥수수섬유질(SBF-C)은 들쭉날쭉한 외형을 갖는다. 처리되지 않은 섬유질은 매우 잘 정돈된 구조를 보여주다 (다발형) (도 2). 분쇄된 강화섬유질 첨가제의 구조는 사실상 SBF-C과 많이 다르다. SBF-C가 울퉁불퉁한 외형을 갖는 것에 반하여 EFA-C는 무처리된 섬유질보다 더 큰 표면적을 나타낸다.
여기에서, EFA 에 대하여 100X로 주사전자현미경(SEM) 관측하고 및 도 3에서 예시한 결과에 따른 구조의 형태는 (도 2와 비교할 때) 깃털이 무성한 구조이다. 이것은 본 발명의 전형적인 강화섬유질 첨가제의 특징으로서 실시예에서 볼 수 있듯이, 적어도 입자의 일부에서 외관상 구별된다. 일반적으로, 외관상으로 큰 입자를 샘플로 하여 100 마이크로미터 이상의 SEM 에서 입자크기를 관측한다.
실시예 5. 조성: 라만 스펙트럼
SBF-C 및 EFA-C의 라만 산란형 스펙트럼 결과를 비교했다. 푸리에 변환 라만 스펙트룸 분석 비교에서 두개의 섬유질은 도 4와 같이 나타난다. 두 스펙트럼의 가장 현저한 차이는 1600cm-1및 1630cm-1에서 리그닌에 관련된 밴드가 소멸되는 것이다 (U.P.Agarwal and Sally A.Ralph, Appln. Spectrose, 51, 1648, 1997 참조)
실시예 6. 조성: 리그닌 함량에 대한 효과
SBF-C 및 EFA-C에 관한 카파수 및 클라슨% 을 Tappi 시험법 T236cm-85에서 설명한 방법을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 다음의 표 1에서 나타낸다. 표 1에서 보는 바와 같이, SBF-C에서 나온 거의 90%의 리그닌이 변형처리에 의해 제거되었다. 이것은 실시예 5의 FT-라만 반사율 분석 결과에서 나온 데이타에 상응한다.
표 1. SBF-C 및 EFA-C의 카파수(KN) 비교
시료 KN 계산% 클라슨 표준% 플라슨 리그닌제거율%
SBF-C 72.7 10.9 10 0
EFA-C 15.3 2.3 1 89
실시예 7. 화학분석 및 식이섬유질 분석
EFA-C의 시료를 메달리온 연구소(미네아폴리스, 미네소타)에 공급하여 NLEA법에 따른 근사 화학분석 및 식이섬유질 분석을 하였다. 표백된 처리섬유질에 대하여 근사 화학분석 및 영양소 분석을 행한 결과를 표 2에 수록하였다. AOAC 인터내셔날사가 발표한 공개방법에 따랐으며 이를 표에 수록하였다.
표 2. EFA-C의 조성 및 성질
성분 무수고형물 기초 백분율(%) 방법 참조
탄수화물 총량 88.3 차이값에 따른 계산
식이섬유질(불용성) 총량 87.2 AOAC 991.43
지방 총량 6.39 AOAC 996.06
수분 2.5 AOAC 926.08
단백질 2.38 AOAC 968.06
회분 0.44 AOAC 923.03
유분 함유용량 % 300% 하기 참조
수분 함유용량 % 540% 하기 참조
분석결과, 강화섬유질 첨가제는 NLEA 가이드라인에 기준하여 불용성이 큰 섬유질 혹은 식이섬유질인 것으로 확인되었다. 이것은 섬유질 식품첨가제로 바람직한 성분이다.
섬유질의 수분 보유용량(WHC) 백분율은 AACC법 56-20(미국 곡물화학 협회)의 수정형태에 따라 측정했다. 수분 보유용량 시험에서, 1.25g의 섬유질을 사전중량 측정된 50mL 원심분리관에서 과량의 물(12.5mL)과 혼합하였다. 혼합물의 pH값을 7.0으로 조정하고 시료를 실온에서 60분간 간헐적인 혼합에 따라 수화처리했다. 시료를 25분간 6000xg 에서 원심분리하였다. 관을 45도 각도로 30초간 기울여 과량의 물을 제거했다. WHC 백분율은 관 함유물의 최종중량을 섬유질시료의 초기중량으로 나누고 여기에 100을 곱셈하여 측정하였다. WHC 백분율은 1g의 섬유질이 저속 원심분리 하에 유지되는 것을 최대 수분량으로 해석한다.
유분 보유용량(OHC)은 수분 보유용량과 동일한 접근방식으로 측정했으며 단, pH를 조정하지 않고 옥수수오일을 탈염수 대신 사용한 점만 상이하였다.
실시예 8: 제지공정: EFA-C 의 실험실 연구
제지공정용 공급물 제조: 시판하는 경목 및 연목 표백 크라프트 펄프를 조지아 퍼시픽사에서 구했다. 50% 경목 및 50% 연목 혼합물을 5갤런 용량의 용기에서 증류수에 넣어 1.2중량% 밀도의 슬러리로 만들었다. 0.5중량%의 EFA-C (옥수수섬유질로 만든 강화섬유질 첨가제)를 상기의 1.2% 밀도의 경목/연목 제지슬러리에 첨가했다.
정련: Tappi 시험법 T-200은 밸리 비터를 이용하여 펄프를 두드리는 실험실 방법을 설명한다. EFA-C를 함유한 경목/연목 제지용 펄프 공급물을 밸리 비터에 넣어 정련하였다. 공급물을 450mL CSF(카나디안 표준유리도)가 되도록 정련하였다. 펄프의 유리도는 TAPPI 시험법 T-227를 이용하여 측정했다. 450mL CSF를 수득한 후 공급물을 0.3% 밀도가 되도록 증류수로 희석하고 라이팅 혼합기로 천천히 교반하여 섬유질가 제지공급물 속에 계속 현탁되게 하였다.
핸드시트 제조: 다음의 TAPPI 시험법 T-205에 따른 핸드시트 제조법으로 종이를 제조했다. 1.2g의 기본중량을 가진 핸드시트 (40 lb 시트 혹은 40 lb/3300ft2혹은 60g/m2) 및 1.8g의 핸드시트 (60 lb 시트 혹은 60 lb/3300ft2혹은 90g/m2) 를 비교용으로 제시했다. 20 lb/톤의 양이온 전분 (Charge+100, 카길사)을 핸드시트 성형기에 첨가하여 배출 및 보유력에 도움이 되게 할 수 있다.
핸드시트 시험: 종이 핸드시트는 인테그레이티드 페이퍼 서비스사(IPS, Appleton, WI 참조)에 공급되었다. 종이 핸드시트는 TAPPI 시험법 T-220에 따른 물리적 펄프 핸드시트 시험기를 이용하여 조정 및 시험했다. 사용된 장비는 다음과같다: 캘리퍼-엠베코 일렉트로닉 마이크로게이지 200A; 파열-물렌 파열강도 시험 모델 "C"; 찢기-엘멘도르프 찢기 시험기; 장력-신테크사 장비.
결과: 표 3은 EFA-C가 있거나 없을 때의 핸드시트 평가결과로 나온 종이의 특성을 나타낸다.
표 3. 핸드시트 종이 시험결과
핸드시트(g) 캘리퍼(mils)No 20 lb/tStarch CH+110 기본중량(g/m2)No 20 lb/tStarch CH+110 파열강도지수(kPa m2/g)No 20 lb/tStarch CH+110 찢기 강도지수(mM m2/g)No 20 lb/tStarch CH+110 인장강도지수(N-M/g)No 20 lb/tStarch CH+110
대조부대조부 40 lb60 lb 20.25 21.0029.39 29.46 63.22 64.7297.75 95.21 3.38 3.703.76 4.20 12.81 13.0014.64 13.25 46.96 52.3351.49 55.34
EFA-CEFA-C 40 lb60 lb 20.00 21.4128.91 29.59 66.01 69.42101.65 102.35 3.80 4.334.05 4.67 11.60 11.2113.58 12.39 51.54 58.5957.78 59.14
EFA-C가 있거나 없는 종이 핸드시트의 파열강도는 도 5에서 보는 바와 같다. 도면은 또한 20 lb/톤의 양이온 전분을 첨가하여 강화된 파열강도를 보여준다. 참고로, EFA-C가 함유되지 않은 (대조부) 60 lb 시트는 0.5% EFA-C 함유된 40 lb 시트와 거의 균등한 파열강도를 갖는다는 점에 주목한다.
EFA-C가 있거나 없는 종이 핸드시트에 의해 나타난 인장강도는 도 6에서 보는 바와 같다. 이 도면은 또한 20 lbs/톤의 양이온전분을 첨가하여 강화된 인장강도를 보여준다. EFA-C가 함유되지 않은 (대조부) 60 lb 시트는 0.5% EFA-C 함유된 40 lb 시트와 거의 균등한 인장강도를 갖는다는 점에 주목한다.
결론: 실험실에서 제조된 0.5% EFA-C 함유의 40 lb 시트는 EFA-C 가 함유되지 않은 60 lb 시트와 균등한 파열강도 및 인장강도를 유지한다. 표준 60 lb 시트내에서 EFA-C(0.5%)의 촉매량은 파열강도 및 인장강도의 손실없이 33% 크라프트 목질섬유질로 대체되었다. 20 lb/톤의 양이온 전분을 첨가해도 파열강도 및 인장강도 특성이 향상되었다.
실시예 9: 제지: EFA-콩 및 EFA-밀의 실험실 연구
제지공정용 공급물 제조: 시판하는 경목 및 연목 표백 크라프트 펄프를 조지아 퍼시픽사에서 구했다. 50% 경목 및 50% 연목 혼합물을 5갤런 용량의 용기에서 증류수에 넣어 1.2중량% 밀도의 슬러리로 만들었다. 0.5중량%의 EFA-S(콩껍질로 만든 강화섬유질 첨가제)를 상기의 경목/연목 제지슬러리에 첨가했다. 또다른 경목/연목 혼합물을 상술한 것과 같이 제조하고, 단 0.5중량%의 EFA-W(밀기울로 만든 강화섬유질 첨가제)를 첨가하였다.
정련: Tappi 시험법 T-200은 밸리 비터를 이용하여 펄프를 두드리는 실험실 방법을 소개한다. EFA-S 및 EFA-W를 함유한 경목/연목 제지용 펄프 공급물을 밸리 비터에 넣어 정련하였다. 공급물을 450mL CSF(카나디안 표준유리도)가 되도록 정련하였다. 펄프의 유리도는 TAPPI 시험법 T-227를 이용하여 측정했다. 450mL CSF를 수득한 후 공급물을 0.3% 밀도가 되도록 증류수로 희석하고 라이팅 혼합기로 천천히 교반하여 섬유질이 제지공급물 속에 계속 현탁되게 하였다.
핸드시트 제조: TAPPI 시험법 T-205에 따른 핸드시트 제조법으로 종이를 제조했다. 1.2g의 기본중량을 가진 핸드시트 (40 lb 시트 혹은 40 lb/3300ft2혹은 60g/m2) 및 1.8g의 핸드시트 (60 lb 시트 혹은 60 lb/3300ft2혹은 90g/m2) 를 비교용으로 제시했다. 20 lb/톤의 양이온 전분 (AltraCharge+130, 카길사)을 핸드시트 성형기에 첨가하여 배출 및 보유력에 도움이 되게 할 수 있다
핸드시트 시험: 종이 핸드시트는 인테그레이티드 페이퍼 서비스사(IPS, Appleton, WI 참조)에 공급되었다. 종이 핸드시트는 TAPPI 시험법 T-220에 따른 물리적 펄프 핸드시트 시험기를 이용하여 조정 및 시험했다. 사용된 장비는 다음과 같다: 캘리퍼-엠베코 일렉트로닉 마이크로게이지 200A; 파열-물렌 파열강도 시험 모델 "C"; 찢기-엘멘도르프 찢기 시험기; 장력-신테크사 장비.
결과: 표 4는 EFA-S 및 EFA-W가 있거나 없을 때의 핸드시트 평가결과로 나온 종이의 특성을 나타낸다.
표 4. 핸드시트 종이 시험결과
시료 목표 기본중량(lb/3300 ft2) 기본중량(lb/3300 ft2) 파열강도지수(kPa m2/g) 찢기강도지수(mN m2/g) 인장강도지수(N M/g)
대조부대조부 4060 44.7068.06 3.613.85 9.8611.77 56.3059.12
EFA-SEFA-S 4060 43.7268.08 3.874.20 11.1510.89 55.3257.72
EFA-WEFA-W 4060 41.8963.27 3.984.54 8.6010.25 55.9559.61
EFA-S 및 EFA-W가 있거나 없는 종이 핸드시트의 파열강도는 도 7에서 보는 바와 같다. 참고로, EFA-S 혹은 EFA-W가 함유되지 않은 60 lb 대조부 시트는 0.5% EFA-S 혹은 EFA-W가 함유된 40 lb 시트와 거의 균등한 파열강도를 갖는다는 점에 주목한다.
결론: 실험실에서 제조된 0.5% EFA-S 및 EFA-W 함유의 40 lb 시트는 EFA-S혹은 EFA-W가 함유되지 않은 60 lb 시트와 균등한 파열강도를 유지한다. EFA-C 의 경우와 달리 실험실내에서 EFA-S 혹은 EFA-W 에 대한 장력의 개선효과는 측정되지 않았다.
실시예 10. 제지: EFA-C의 파일럿 제지장치 연구
파일럿 제지장치 시험은 웨스턴 미시간대의 제지 과학부처에서 연구하였다. 제조 규모는 다음과 같다: 생산율 75 lb/hr 내지 200 lb/hr, 트림 기초중량 18 lb/3300ft2내지 400 lb/3300ft2, 장치속도 6fpm 내지 150fpm. 도 8a는 파일럿 제지공장의 개략도를 도시한다.
도 8a에서, 농후 원액흐름은 30, 기초중량 제어밸브는 31, 혼합 및 첨가탱크는 32와 33, 헤드 박스 시스템 35, 댄디로울 36, 코우치 로울 37 및 배수박스 38, 하수관 39 이다. 이 장치에서는 약 160 lbs/시간의 생성물을 얻을 수 있다.
제지공정용 공급물의 제조: 시판하는 경목 및 연목 표백 크라프트 펄프를 웨스턴 미시간대에서 공급하였다. 2개의 다른 배치에서 각각 60%의 경목 및 40%의 연목 공급물을 연구용도로 제조하였다. 1개의 배치는 EFA-C를 함유하지 않고 "대조부" 라고 라벨을 붙였다. 다른 하나의 배치는 0.5% EFA-C를 첨가하고 "EFA-C" 라고 라벨을 붙였다. 각 배치는 다음과 같이 제조했다: 5중량% 밀도의 60% 경목 및 40% 연목을 홀랜더 비터 내에서 혼합했다. 수돗물을 첨가하여 5% 밀도로 만들었다. 펄프가 혼합 및 물에 의해 수화되면 펄프 슬러리를 백 체스트로 보내어 역시 수돗물로 1.5중량% 밀도가 되게 희석했다. 슬러리의 pH는 H2SO4첨가로 7.5 정도로 조절했다. 백 체스트로부터 펄프슬러리를 450ml CSF의 유리도를 달성할 때까지 단일형 우너판 조던 정련기에 통과시켰다. 유리도를 TAPPI 시험법 T-227을 이용하여 측정하였다. 적재량 40 lbs 및 유속 60 gpm이 조던 정련기의 운전상수이다. 각 뱃치의 정련시간은 일정하게 유지했다 (12분). EFA-C 재료를 백 체스트에 첨가한 후 0.5중량%의 공급량 레벨에서 정련하였다. 정련이 완료되면 펄프 슬러리를 기계 체스트에 전달하고 0.5중량% 밀도로 희석하였다.
제지공정: 2가지 다른 기본중량 등급의 종이로서 각각 36 lb/3300ft2및 73 lb/3300ft2를 대상으로 했다. 기본중량은 기계속도를 조절하여 달성했다. 실험과정에서 필요할 경우 10 lb/톤의 양이온 전분 (Charge+110)을 스터프박스에 첨가했다. 0.5%(중량) 슬러리를 기계 체스트에서 헤드박스로 전달했다. 헤드박스에서, 슬러리를 퍼우드리너(Fourdrinier)에 전달하여 여기서 제1 탈수단계가 실행되도록 했다. 습윤종이 웨브를 댄디로울 및 흡인상자에 통과시켜 여기서 다시 웨브로부터 물을 제거했다. 탈수된 웨브를 코우치 로울로 이동시키고 여기서 웨브를 펠트에 전달하고 및 제1 압축구역으로 이동시켰다. 제1 압축구역에서 나온 웨브는 다시 또다른 펠트군에 전달하여 제2 압축구역으로 이동시켰으며 계속해서 이곳으로부터 제2 건조구역으로 보내었다. 크기 압착기 및 제2 건조구역을 통과하였다. 최종 웨브단계를 캘린더 스택에 통과시켜 릴에 감았다.
종이 시험: 모든 종이 시험은 웨스턴 미시간 대-종이 과학부처에서 실시하였다. 표 5는 TAPPI 시험절차 및 각 시험의 반복실행 횟수를 기록한 것이다.
표 5. TAPPI 시험법
시험분류 TAPPI 시험법 반복횟수
기본중량 T-410 om-93 5
회분함량 T-413 om-93 3.
벌크 T-220 sp-93 14.3.2 10
걸리 공극률 T-460 om-96 10
캘리퍼 T-411 om-89 10
인장강도 T-494 om-88 10 MD/10 CD
투명도 T-425 om-91 5
찢기힘 T-414 om-88 5
스콧결합 T-541 om-89 3
파열강도 T-403 om-91 10 와이어면/10 펠트면
걸리경도 T-543 om-94 5 MD/5 CD
접힘-내구력 T-511 om-96 10 MD/10 CD
셰필드조도 T-538 om-96 10 와이어면/10펠트면
결과: 표 6에서 보는 바와 같다.
표 6. 웨스턴 미시간 대학 파일럿 제지장치 시험
ID 등급(lb/3300 ft2) 실제기본중량(lb/3300 ft2) 벌크부피(㎤/g) 걸리공극률(sec/100mL) 캘리퍼(mil) 인장강도(kN/m)MD CD 스콧결합(ft lb/1000 in2)
대조부EFA-C 3636 24.926.9 2.792.58 3.043.90 3.363.37 1.99 1.173.06 1.24 157162
대조부EFA-C 7373 49.751.6 2.842.61 6.337.74 6.836.54 5.62 2.706.19 3.02 143159
ID 등급(lb/3300 ft2) 인장강도지수(N m/g)MD CD 접힘-내구력(log MIT)MD CD 투명도(%) 찢기힘(gf)MD CD
대조부EFA-C 3636 6.19 3.648.78 3.55 1.62 0.901.80 1.06 76.1879.12 65 8174 88
대조부EFA-C 7373 8.75 4.209.27 4.51 2.17 1.482.33 1.49 88.2688.52 157 167173 185
도 9는 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 파열강도를 도시한다. 통계적으로 중요한 파열강도 특성의 개선은 36 lb 시트에서 측정되었으나 73 lb 시트에서는 측정되지 않았다.
도 10은 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 인장강도를 도시한다. 통계적으로 중요한 인장강도 특성의 개선은 36 lb 및 73 lb 시트에서 기계적 방향으로 측정되었으며 기계의 횡방향으로는 73 lb 시트에서만 개선이 나타났다.
도 11은 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 찢기강도를 도시한다. 통계적으로 중요한 찢기강도 특성의 개선이 36 lb 및 73 lb 시트 모두에서 나타났다.
도 12는 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 스콧 결합강도를 도시한다. 통계적으로 중요한 스콧 결합강도 특성의 개선이 36 lb 및 73 lb 시트 모두에서 나타났다.
도 13은 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 공극률을 도시한다. 통계적으로 중요한 공극률 특성의 개선이 36 lb 및 73 lb 시트 모두에서 나타났다.
도 14는 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 벌크밀도를 도시한다. 통계적으로 중요한 벌크밀도 특성의 개선이 36 lb 및 73 lb 시트 모두에서 나타났다.
도 15는 EFA-C가 있거나 없이 제조한 2개의 다른 기본중량을 가진 종이의 접힘-내구력을 도시한다. 통계적으로 중요한 접힘-내구력 특성의 개선이 36 lb 및 73 lb 시트 모두에서 나타났으나, 73 lb 시트의 경우 기계-횡방향으로 나타났다.
결론: 웨스턴 미시간대 (WMU)에서의 파일롯 제지장치 시험은 0.5% EFA-C 가파열 및 인장강도 특성이 통계상으로 개선되었음을 나타내는 실험실의 관찰결과가 유효함을 입증한다. 또한, 파일럿 연구에서 0.5% EFA-C가 표준 경목-연목 표백된 제지 공급물에 첨가되었을 때 다음과 같은 종이의 특성이 개선되었음을 역시 입증하였다.: 스콧 결합강도, 찢기강도, 접힘강도, 공극률 및 벌크밀도
실시예 11: 제지: EFA 및 양이온 전분의 파일럿 연구
파일럿 제지장치 시험은 웨스턴 미시간대의 제지 과학부처에서 연구하였다. 시험의 목적은 EFA-C의 종이강도 개선 특성이 양이온 전분의 첨가에 의해 변화되는지를 확인하기 위한 것이다.
제지공정용 공급물의 제조: 시판하는 경목 및 연목 표백 크라프트 펄프를 웨스턴 미시간대에서 공급하였다. 2개의 다른 배치에서 각각 60%의 경목 및 40%의 연목 공급물을 연구용도로 제조하였다. 1개의 배치는 EFA-C를 함유하지 않고 "대조부" 라고 라벨을 붙였다. 다른 하나의 배치는 0.5% EFA-C를 첨가하고 "EFA-C" 라고 라벨을 붙였다. 각 배치는 다음과 같이 제조했다: 5중량% 밀도의 60% 경목 및 40% 연목을 홀랜더 비터 내에서 혼합했다. 수돗물을 첨가하여 5% 밀도로 만들었다. 펄프가 혼합 및 물에 의해 수화되면 펄프 슬러리를 백 체스트로 보내어 역시 수돗물로 1.5중량% 밀도가 되게 희석했다. 슬러리의 pH는 H2SO4첨가로 7.5 정도로 조절했다. 백 체스트로부터 펄프슬러리를 450ml CSF의 유리도를 달성할 때까지 단일형 우너판 조던 정련기에 통과시켰다. 유리도를 TAPPI 시험법 T-227을 이용하여 측정하였다. 적재량 40 lbs 및 유속 60 gpm이 조던 정련기의 운전상수이다. 각 뱃치의 정련시간은 일정하게 유지했다 (12분). EFA-C 재료를 백 체스트에 첨가한 후 2.0중량%의 공급량 레벨에서 정련하였다. 정련이 완료되면 펄프 슬러리를 기계 체스트에 전달하고 0.5중량% 밀도로 희석하였다.
제지공정: 2가지 다른 기본중량 등급의 종이로서 각각 36 lb/3300ft2및 73 lb/3300ft2를 대상으로 했다. 기본중량은 기계속도를 조절하여 달성했다. 실험과정에서 필요할 경우 10 lb/톤의 양이온 전분 (Charge+110)을 스터프박스에 첨가했다. 0.5%(중량) 슬러리를 기계 체스트에서 헤드박스로 전달했다. 헤드박스에서, 슬러리를 상술한 바와 같이 퍼우드리너(Fourdrinier)에 전달했다. 크기 압착기 및 제2 건조구역을 앞서 설명한 바와 같이 통과하였다. 최종 웨브단계를 캘린더 스택에 통과시켜 릴에 감았다.
종이 시험: 모든 종이 시험은 웨스턴 미시간 대-종이 과학부처에서 실시하였다. 표 7은 TAPPI 시험절차 및 각 시험의 반복실행 횟수를 기록한 것이다.
표 7. TAPPI 시험법
시험분류 TAPPI 시험법 반복횟수
기본중량 T-410 om-93 5
회분함량 T-413 om-93 3.
벌크 T-220 sp-93 14.3.2 10
걸리 공극률 T-460 om-96 10
캘리퍼 T-411 om-89 10
인장강도 T-494 om-88 10 MD/10 CD
투명도 T-425 om-91 5
찢기힘 T-414 om-88 5
스콧결합 T-541 om-89 3
파열강도 T-403 om-91 10 와이어면/10 펠트면
걸리경도 T-543 om-94 5 MD/5 CD
접힘-내구력 T-511 om-96 10 MD/10 CD
셰필드조도 T-538 om-96 10 와이어면/10펠트면
결과: 표 8에서 보는 바와 같다.
표 8. 웨스턴 미시간 대학 파일럿 제지장치 시험
등급(lb/3300 ft2) EFA-C(%) 양이온 전분(lb/ton) 실제기본중량(lb/3300 ft2) 벌크부피(㎤/g) 걸리공극률(sec/100mL) 캘리퍼(mils) 인장강도(N m/g)MD CD
3636363673737373 00220022 010010010010 37.6136.8237.4637.2769.6373.5273.4672.41 2.822.792.632.692.782.842.622.71 3.283.043.544.106.026.337.728.52 3.473.363.233.296.346.836.316.18 29 1354 3229 1237 1557 3176 3760 2978 37
등급(lb/3300 ft2) EFA-C(%) 양이온 전분(lb/ton) 투명도(%) 찢기 힘(gf)MD CD 스콧결합(ft lb/1000 in2) 파열강도지수(kPa g/m2)wire Felt
3636363673737373 00220022 010010010010 7776747489888685 67 6754 8154 6861 69143 132157 167126 128136 143 106143126173109157126160 1.17 0.972.87 2.991.03 1.001.37 1.352.37 2.393.01 3.292.45 2.303.24 3.10
등급(lb/3300 ft2) EFA-C(%) 양이온 전분(lb/ton) 걸리경도(걸리단위)MD CD 접힘-내구력(log 10MIT)MD CD 셰필드 조도(mL/min)Wire Felt
3636363673737373 00220022 010010010010 225 71204 98215 68185 38390 164420 194330 158376 165 1.22 0.581.62 0.901.12 0.541.53 0.881.73 1.112.17 1.481.55 0.901.99 1.29 202 230192 230177 207180 213232 284237 287222 279223 264
도 16는 2.0% EFA-C를 첨가한 경우 스콧 결합 내부 종이강도의 개선 특성을 도시한다. 추가의 증가는 10 lb/톤의 양이온 전분을 첨가했을 때 추가의 증가분이측정되었다.
도 17은 시트의 공극률을 저하시키는 EFA-C의 효과를 도시한다. TAPPI 시험법에 의해 측정된 걸리 공극률은 100 mL의 공기를 주어진 시트 영역에 통과시킬 때 걸린 시간의 양에 따른 값이다. 공기의 시트 투과 시간이 길수록 공극률은 작아진다. 걸리 공극률이 커지면 피복 유지력도 커진다.
실시예 12. 종이마킹: 종이제품내에서의 EFA-C 분석
본 연구의 목적은 현미학적 및/또는 분광학적 기술을 이용하여 종이제품에서의 인증된 EFA기술이 테스트방법을 향상시키도록 하는 것이었다. 종이는 웨스턴 미시간 대학교 종이공학 및 엔지니어링부에서 개발된 파일럿 종이 기계를 통해 상이한 농도의 EFA-C로 제조된다.
종이마킹 제공준비 : 마켓 펄프를 상업적으로 사용할 수 있는 하드우드 및 소프크우드의 표백된 크라프트지는 웨스턴 미시간 대학교에서 제공된다. 배치(batch)를 다르게 한 60%의 하드우드 및 40%의 소프트우드를 연구용으로 준비한다. 배치식 각각은 다음 레벨 EFA-C:0%, 0.5%, 1.0%, 2.0% 중 하나를 함유한다. 배치식 각각은 다음과 같이 제조한다: 5중량% 밀도의 60% 하드우드 및 40% 소프트우드는 홀란더 비터(Hollander Beater)내에서 함께 섞이고 혼합된다. 텝(tap) 워터는 5% 밀도를 이루는 데 사용한다. 상기 펄프를 물과 섞고 재-수화시킨 후, 펄프 슬러리를 백 체스트에 전송하고 텝 워터로 1.5%까지 희석한다. 슬러리의 pH값은 H2SO4과 함께 7.5 pH로 조절한다. 백 체스트로부터, 모든 펄프 슬러리를 단일 디스크 조르돈 리화이너(Jordon refiner)를 통해 3번 보낸다. 480mL CSF(TAPPI 테스트방법 T-227)의 유리성을 측정한다. 20lbs의 하중량과 60gpm의 유동률은 조르돈 리화이너의 작용변수이다. 배치 각각의 정제시간은 상수로 유지된다. 백 체스트로부터 단일 디스크 조르돈 리화이너를 통해 이루어지며 머신 체스트상에서 공급된다. 백 체스트가 비면, 조르돈 리화이너를 끈다. 그 다음 상기 배치를 머신 체스트으로부터 백 체스트로 되돌려 전송시킨다. 상기 공정은 EFA-C의 다른 레벨을 함유하는 배치식 각각에 대해 3번 반복한다. 정제를 완료한 후, 펄프 슬러리를 머신 체스트로 전송하고 0.5%의 밀도로 희석시킨다.
종이 제조: 3개의 다른 기본중량 등급의 종이는 20, 40, 60 lb/3300ft2에 맞춘다. 기본중량은 기계속도를 제어함으로써 달성된다. 실행력을 목적으로, 양이온의 녹말 10lb/ton을 재요용기에 첨가한다. 0.5%의 슬러리를 머신 체스트에서 헤드박스로 전송시킨다. 상기에 설명한 바와 같이 슬러리를 헤드박스에서 푸어드리니어(fourdrinier)로 전송시킨다. 크기응력 및 제 2 건조부는 상기와 같이 바이패스시킨다. 상기 웹의 마지막 단계는 카렌더 스텍을 통과하며 릴(reel)상에 이르는 것이다.
실시예 13. 종이특성:현미학적 시험
실시예 12에서의 종이샘플은 종이 제조공정에서의 EFA-C 사용결과 구조변경이 일어나는지를 결정하기 위해 표준 스캐닝 전자현미학적 시험을 사용한다. 도 19는 상기에 설명된 방식으로 제조된 40lb 시트의 800X에서의 SEM 이미지를 나타낸다. 섬유질이 종이표면을 만들도록 중첩됨에 따라 소규모 마이크로-미소섬유질이 섬유질은 물론 대규모 빈 공간을 연결하는 것을 주목한다. 마이크로-미소섬유질은 종이시트의 세기를 증가시키는 데에 공지된 것이다(T. E. ConneRs 및 Banerjee 저, 종이의 표면분석, CRC출판사, 1995).도 20은 정제단계 전에 첨가된 1% EFA로 제조된 40lb 시트의 800X에서의 SEM 이미지를 나타낸다. 상기 실시예에서 마이크로-미소섬유질 생성에서의 증가를 주목하다. 또한 도 19에서 보여진 빈 공간이 감소되어, 종이 시트의 보다 나은 형성을 보여주는 것을 주목한다.
전제적으로, 마이크로-미소섬유질내에서의 23% 증가는 상기 종이 시트에서 주목된다. 계산은 종이의 20SEM 필드 이미지상에서 EFA첨가없이 시행하고 종이의 20SEM 필드 이미지상에서 1%의 EFA-C첨가하여 실행한다. EFA를 갖추지않은 종이는 마이크로그래프 필드당 평균 13 마이크로-미소섬유질이며, EFA를 갖춘 종이는 마이크로그래프 필드당 평균 16.5 마이크로-미소섬유질로 측정됨에 따라, 비-EFA 종이에 걸쳐 23%가 증가한다.
실시예 14. 종이 특성: 푸리에 변환 자외선 스펙트럼 분석
FTIR 반사율 분석이 질적인 연구에 적절한 반면, 동차다항식, 특히 높은 또는 각종 수분함량을 갖는 실시예에서는 적절하지않다.
종이 핸드시트의 세트는 적외선 반사율 분석에 사용한다. 전제적으로, 6개의 다른 핸드시트 세트, EFA-C가 첨가되지않은 20lb, 40lb, 60lb 시트 및 1%의 EFA-C가 첨가된 20lb, 40lb, 60lb 시트를 사용한다. 대표적인 실시예는 다수의 핸드시트에 절삭되며 근접 적외선 반사율 스펙트럼들은 스캔된다. 종이 각각의 3 영역을 사용하여, 분석된 전제 18개의 실시예를 제공한다.
도 22는 양적 분석에 대한 근접 적외선 데이타를 나타내는 일반적인 방법을 이용하여 간단한 관계 분석을 통해 만들어진다. 파장 각각에서의 상기 간단한 관계 계수(선형의 정도)가 주어진다. 이는 파장이 양적인 측정 모델을 개선하는 데 보다 더 적절하다는 것을 결정하는 데 유용한다.
가장 높은 관계의 두 영역을 주목한다. 다수의 선형 역행 알고리즘을 데이타에 제공한다면, 선형 관계식은 상기 두 파장을 이용하여 개선될 수 있다. 상기 데이타로부터 개선된 선형 관계식은 관계계수가 0.96이며 정확성이 95%인 상태에서 표준 에러가 0.14이다. 이는 종이내에서의 EFA함량이 독립적인 분석에 의해 결정될 수 있다는 결정적인 증거이다.
실시예 16: 상용 섬유질 첨가제에 대한 EFA-C 비교
EFA는 솔카 플록, 미결정 셀룰로스, 귀리섬유질, 옥수수겨, 밀겨를 포함하는 불용성 식이섬유질의 상업적으로 사용가능한 다른 공급원과 비교된다. 이 비교는 표 9에 도시된 바와 같다.
표 9. 상용 섬유질 생성물에 대한 EFA-C 비교
EFA-C 미결정셀룰로스 솔카 플록 옥수수겨 밀겨 귀리섬유질
%TDF(무수) 87.2 93-97 100 81 38-50 93
%수용성 0 0-9 0 2 4 0
%불용성 97.2 84-97 100 79 34-46 93
상용 생성물의 전제 식이섬유질(TDF) 함량은 38-50%의 TDF만을 함유하는 밀겨를 제외하고, 약 81% 내지 100%이내이다. 상기 생성물 모두는 식이섬유질의 농축된 공급원으로서 푸드 강화에 사용된다. 실시예 7에 기술된 근사분석은 EFA-C가 불용성 식이섬유질의 약 87.2%를 함유하여, 다른 상업적인 섬유질 생성물에 필적하는 것임을 입증한다.
실시예 17. 기능성
푸드 포뮬레이션내에서 불용성 및 수용성 섬유질의 조합을 사용하는 것이 푸드공장에서 일반적이다. 불용성 섬유질 생성물은 강화에 널리 사용하며, 수용성 섬유질 생성물은 기능성에 사용한다. 기본 기능성 테스트는 각종 생성물의 점도 형성력, 물수용량, 오일수용량을 평가하는 데 시행한다. 테스트 프로토콜은 실시예 7에 기술되어 있다.
예비 스크리닝은 EFA가 미결정 셀룰로스, 솔카 플록, 옥수수겨를 포함하는 다른 상용 불용성 섬유질 생성물보다 높은 점도 형성력, 물수용량, 오일수용량을 갖는다는 것을 밝혀낸다. EFA의 관찰된 기능성은 마우스 필과 같은 향상된 관능성과 이에 더하여 유탁액 안정화, 점착성, 클라우딩, 항부패성, 냉동/해동 안정성, 푸드의 조리수득량과 같은 보다 바람직한 생산특성을 제공한다. 기능성 테스트의 결과는 표 10에 도시되어 있다.
표 10. 다소의 불용성 섬유질 생성물의 기능성 스크리닝
24시간의 점도(cP) 물용량%* 오일용량%@
휘저어짐 깎임 균질화됨
EFA-C 10 20 440 550b 300b
아비셀CL-611F 130 130 130 480c 80g
아비셀BC-581F 212 1,330 680 1360a 80g
아비셀FD-100 <10 <10 <10 180f 100e
솔카 플록40FCC <10 <10 <10 530bc 340a
솔카 플록200FCC <10 <10 <10 350d 220c
솔카 플록300FCC <10 <10 <10 310d 200d
옥수수겨울트라형 <10 <10 <10 210d,f 100e
옥수수겨미세형 <10 <10 <10 170e 100e
옥수수겨중간형 <10 <10 <10 250e 95e
*:이 기호가 있는 값은 정확성 한도가 95%인 상태에서 현저하게 차이나지않는 값이다.
@:이 기호가 있는 값은 정확성 한도가 95%인 상태에서 현저하게 차이나지않는 값이다.
실시예 18. 점도 형성력
실시예들은 다음 3개의 공정 중 하나를 이용하여 섬유질 3g을 탈이온화된 물 200g에 분산시킴으로써 점도 형성력 분석에 이용된다.
1. 자석의 휘젖기판상에서 1분동안 휘젖는다("휘저어짐")
2. 융합되지않은 혼합기에서 고속으로 1분동안 깎는다("깎임")
3. 가울린(gaulin) 균질기에서 5000psi인 상태로 단일의 패스 균질화한다("균질화됨")
250mL의 비커에서의 상기 실시예의 점도는 부룩필드(brookfield) RV 점도계, 20rpm에서의 스핀들(spindle) #2를 이용하여 실온에서 24시간이 지난 후에 측정한다.
두개의 아비셀(avicel) MCC 생성물은 모든 섬유질 중 가장 큰 점도 형성력을 나타낸다. 아비셀 RC58IF는 1000cP이상에 이르며, 아비셀 CL-611F는 고 전단을 갖는 130cP에 이른다. 그러나, 상기 생성물은 또한 점도 형성력에 초래될 수 있는 수용성 섬유질인 카르복시메틸셀룰로스(CMC)를 59% 함유한다.상기 샘플은 24시간후 약간 침전된 우유빛의 희색, 불투명 현탁액으로 보인다. 수용성 섬유질을 함유하지않는 아비셀 FD-100, 솔카 플록, 옥수수겨는 모든 혼합/깎임 조건에서 점도를 형성하지않으며 비커의 바닥에 빠르게 침전된다.
EFA-C의 점도는 균질화를 갖는 400cP이상에 이르며, 용액밖으로 침전하지않는 흰색, 반투명, 현탁 플록되는 현상이 있다. EFA의 점도 형성력 특성으로 인해, 영양 음료에 사용하기에 적절하여, 두껍고 크리미한 마우스필을 주며, 코코아파우더, 미네랄과 같은 미립 부형물을 돕고, 유탁액을 안정화시키는 것을 돕는다. 첨가제의 플록된 외형은 과일 펄프와 비슷하다. 이에 따라, 첨가제는 쥬스드린크 또는 스포츠음료내에서 클라우딩제로 사용될 수 있다.
실시예 19. EFA의 물수용량의 푸드 응용 실시예
EFA의 결합력은 물에서 중량을 5배로 하여 제과제품의 저장수명에 있어서의 현저한 향상과 불용성 섬유질의 레벨을 적절하게 낮춘 생성물을 영양이 풍부하게하는 적절한 조건을 유도한다.
빵을 만드는 5개의 가정은 상기 실시예에서 다음의 재료를 준비한다:
빵가루40.8
물23.1
밀가루13.0
달걀8.9
꿀7.9
탈지분유1.9
무염버터1.4
염1.2
레몬쥬스0.9
활성 드라이이스트0.9
100%
상기 이스트는 물에 용해시키고 별도로 놔둔다. 습성재료는 건성재료에 조합 및 첨가하고 호바트믹서(Hobat mixer) 및 반죽 훅을 이용하여 1분간 혼합한다. 반죽덩어리는 두번 발효시킨 후 375°F에서 50분동안 베이킹한다.
샘플 A는, 1%의 EFA(가루형)를 빵 믹스에 첨가한 것이다. 샘플 B, C, D는 3%, 5%, 7%의 EFA(가루형)를 각각 함유한다. 5번째 샘플은 EFA를 함유하지않으며 제어제로 이용된다. 물 또는 기타 재료를 상기 공식에 첨가하지않으며, 이는 모든 빵의 제조공정을 변경시키지는 않는다. 최종 생성물은 수분 및 수용성, 불용성 및전체 식이섬유질 %에 대한 메달리온 연구에 의해 분석된다. 그 결과는 다음과 같다:
%수분 %전제식이섬유질 %불용성식이섬유질 %수용성식이섬유질
제어제 33.2 3.9 2.9 1.0
샘플A 33.0 4.3 3.3 1.0
샘플B 34.0 5.1 4.2 0.9
샘플C 33.6 5.7 4.6 1.1
샘플D 34.4 5.8 5.5 0.3
상기 표에 도시된 바와 같이, 수분 레벨은 3-7%의 EFA를 함유하는 빵에서 보다 높다. 상기 데이타는 또한 비교적 소량의 EFA를 첨가함으로써 빵의 불용성 섬유질 함량을 적절하게 증가시킬 수 있다는 것을 보여준다. 이와 유사한 형태가 옐로우케익 및 소프트타입의 오트밀 쿠키에서 나타난다.
EFA의 물결합 특성을 추가로 도시하기 위해, 배터를 실시예 2에서 다음의 재료에 준비한다:
우유52.3
가루35.2
달걀11.4
베이킹파우더0.9
염0.2
100%
전체 배터 중량을 기조로 샘플 A는 1%의 EFA를, 샘플 B는 1.5%의 EFA를, 샘플 C는 2%의 EFA를 함유한다. 배터는 연성이 될때까지 함께 섞고 10분간 휴지시킨다. 양파, 버섯, 주키니, 닭고기는 375°F에서 4분동안 식물성오일로 튀긴 고지방 및 배터로 코팅한다. 상기 튀김물은 뜨거운 오일에서 제거하고 차가운 종이타월에 둔다. 그 다음 튀긴 배터를 제거하고 지방%(산 가수분해) 및 수분%(진공 오븐)에 대해 분석한다. 버섯 및 주키니에 대한 결과는 도 29 및 도 30에 도시되어 있다.
EFA가 친지방성이기보다는 친수성이기때문에, EFA를 함유하는 튀김물의 지방함량 감소가 나타난다. 또한, EFA 첨가는 이의 섬유질성질으로 인해 튀김물에 추가 세기를 제공하여, 그 결과 튀김조리 및 적재 시 파손부분이 적게된다.
실시예 20. EFA의 오일수용 특성을 이용한 조리 응용 실시예
EFA가 지방에서 중량을 3배로 하도록 결합할 수 있으며 물에서는 중량을 5배로 하도록 결합할 수 있기때문에, 식용혼합물의 전체중량을 기초로 1% 내지 3%의 레벨 상태에서 EFA가 존재할 때, EFA를 식용제품에 첨가하는 것은 조리 수득량에 직접적인 증가를 유도하며 상기 제품의 수분 및 지방 함량의 향상을 유도한다.
첨가제 또는 방부제없이 80%의 린 그라운드 체크를 이용한 4개의 샘플들은 상기 실시예에서 시행된 테스트를 기초하여 사용한다. 샘플 A에 있어서, 정확히 1%(w/w)의 그라운드 EFA를 500그람의 그라운드 처크(chuck)에 첨가한다. 유사하게, 2% 내지 3%(w/w)의 그라운드 EFA를 그라운드 처크 샘플 B, C에 각각 첨가한다. 4번째 샘플은 EFA를 함유하지 않으며, 제어제로 사용한다. 모든 샘플 혼합물은 패들 부착형 호바트 믹서를 이용하여 저속으로 10분동안 섞어서 각 샘플이 잘 혼합되도록 한다. 추가 물 또는 다른 재료는 상기 혼합물에 첨가하지않는다. 그 다음 식용혼합물을 125그램 패티(patties)로 형성한다. 상기 패티는 저온 저장고에서 유지되어 모든 샘플들이 동일한 초기 조리온도를 갖도록 한다. 각 타임의 4개의 식용 패티는 각 면상에서 350°F로 6분동안 튀긴다. 튀긴 패티는 와이어 레크상에 놓고 실온에서 식혀서 각 패티를 재량하여 조리 수득량에서의 변경을 결정한다. 상기 샘플들은 또한 수분(AOAC 방법 960.39) 및 지방(AOAC 방법 950.46)에 대해 분석한다. 그 결과는 다음과 같다.
%조리수득량내에서의 감소율 %지방 %수분
제어제 38.3 18.0 51.8
샘플A 33.9 18.4 53.8
샘플B 29.8 18.3 54.0
샘플C 29.7 18.8 54.2
상기 결과에 나타난 바와 같이, EFA를 그라운드 처크에 첨가하는 것은 조리수득량에 향상을 가져왔다. EFA의 첨가는 또한 지질 및 패티의 수분함량을 증가시켰다. 또한, EFA를 함유한 모든 식용 패티는 제어제보다 더 쥬스적으로 나타났으며 두드러졌다.
VI. 종이생산에서의 강화 섬유질 첨가제의 반응모드
실시예 8 및 실시예 9에 나타난 바와 같이, 0.5EFA를 갖춘 40파운드(40#)의 핸드시트는 EFA가 없는 60파운드(60#)의 핸드시트와 동일한 장력 및 폭발세기를 유지하고; 이에 따라 0.5%강화된 옥수수 섬유질(EFA-C)은 전위를 가져서 동일한 CSF상태에서 33%의 나무섬유질을 세기의 손실없이 표준 60# 시트에 복위시키는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, EFA 재료는 높은 값으로 첨가된 종이 첨가제로 상당한 전위를 갖는다. 상기 부분에서, 분석은 EFA재료의 세기 강화 특성의 가능한 작용모드 및종이섬유질과의 가능한 상호작용을 이용한다.
VI. A. 표면 특성
도 23은 EFA를 갖추어 강화된 종이 및 EFA를 갖추지않은 종이의 스캐닝 전자 마이크로그래프(SEM) 이미지를 나타낸다. 상기 연구내에서의 모든 종이들은, 실시예 10과 연계하여 상기에 특징된 바와 같이, 웨스턴 미기간 대학교에서 개발된 파일럿 종이 머신 실험 동안 생성되었다.
그러나, 보다 극도의 확대조건에서, 인상적인 특성이 드러난다. 이는 실시예 13에 연계하여 논의된 것이며, 도 19 및 도 20의 비교에 의해 명백해진다. 도 19는 비EFA종이의 800X 확대율 SEM을 나타낸다. 보다 큰 섬유질을 함께 결합하는 마이크로-미소섬유질이 발견된다.상기 섬유질은 종이 제조공정에서 공지 및 공인된 것이며 세기 형성력에 기인된다. 상기 마이크로미소섬유질은 시트형성 동안 놓여져서, 수소 결합 효과를 증가시킨다.
도 20은 1% EFA 강화 종이의 SEM 이미지를 나타낸다. 이는 마이크로 미소섬유질 형성에서 주목할만한 증가이다. 상기 형성이 확고한 효과인가를 결정하기 위해, 다수의 SEM 영역 및 다수의 종이시트를 이미지하고 마이크로 미소섬유질을 계산한다. EFA재료를 갖는 상기 종이들은 비-EFA 종이상에서 10%(전형적으로 15%보다 높은 것으로, 예를 들어 약 23%)보다 많이 증가하는 마이크로 미소섬유질 생산을 갖는다. 마이크로 미소섬유질 생산의 상기 증가가, 일반적으로 보다 많은 펄프(셀룰로스) 섬유질들 사이의 마이크로 미소섬유질의 연결 네트워크를 제공함으로써, EFA의 특성의 세기를 상당히 강화시킨다는 것을 결론짓는 것은 합리적이다.
VI. B. 깊이 특성
SEM은 강력한 표면기술이면서, 구조를 치밀하게 형성시킬 수 있는 것으로, 특히 표면상에서 비시각적인 구조까지 미세하게 형성시킬 수 있다. 종이분석에 대한 기타기술로는 레이저 컨포컬 스캐닝 현미경(CLSM 또는 LCSM)이 있다. 이 기술은 표면의 시야를 치밀하게 할 뿐만아니라, Z방향으로 재료내에 스캔할 수 있게하여 상기 구조의 개념을 3차원으로 재형성시킨다.
시행은 1%의 EFA를 갖춘 종이 및 EFA를 갖추지않은 종이의 LCSM 형광 이미지를 생성하도록 실행한다. 두가지 여기 파장을 사용한다. 제 1 파장은 542-나노미터레이저로부터 형성되며, 제 2 파장은 488-나노미터레이저로부터 형성된다. 상기 두가지 이미지를 조합함으로써, 합성이미지가 생성된다. 상이한 컬러들은 상이한 나노미터레이저로부터 이미지를 존재하게하는데 사용한다. 20 Z 시리즈까지 끌어올리고, 그 다음 상기 합성 이미지에 부가하여 수득량의 깊이를 강화시킨다.
그림에서의 형태논리학적인 차이를 시험할때, 인상적인 점은 나타나지않는다. EFA 및 비-EFA 종이 모두는 유사한 구조 특징, 섬유질패킹, 밀집상태를 갖는 것으로 나타났다. 즉, EFA 및 비-EFA 종이의 전체 형태논리는 상기 타입의 관찰에 의해 검출할 수 없을 정도로 매우 유사하다. 이는 다수의 종이분야의 취지인 것으로, EFA첨가가 종이내에서 현저한 전체 구조변경을 일으키지않는 경향이 있기때문에, 상기와 같은 현상이 나타난다해도, 마이크로 미소섬유질효과에서 변형을 일으킬 것이다. 즉, 다음 장에서의 설명으로 명백해질 것이며, 전체 형태논리학적인 차이가 관찰되지않는 이유는 EFA가 종이의 셀룰로스 섬유질을 부분코팅하며(즉, 다량의 셀룰로스 섬유질과 함께 정렬함), 그 다음, 부분적인 EFA의 헤미셀룰로스 함량으로 인해, 브리짓 마이크로 미소섬유질을 형성함으로써 작용하기 때문이다.
VI. C. 화학적 검출
검출이 불가능한 형태논리학적 구조는 예상한 바대로 긍정적으로 관찰하여 EFA첨가제가 종이내에서의 모든 현저한 형태논리학적 변경을 일으키는지의 여부를 평가하면서, 또한 종이내에서의 EFA첨가제의 존재 및 위치를 결정하는 메케니즘을 제공하는 것으로, 종이내에서의 EFA의 화학적 검출은 이의 화학적 상호작용을 이해하는데 중요하다.
종이재료의 분광시험은 EFA 및 비-EFA 종이의 화학적 차이점 및 유사점을 결정하는 수단을 제공한다. 실시예 14와 연계하여 논의된 바와 같이, 도 21은 종이의 FTIR 반사율 스펙트럼을 보여준다:
(a) EFA첨가제를 갖춘; (b) EFA첨가제를 갖추지않은: (c) 도 21의 바닥라인에서의 두개의 스펙트럼 사이의 차이를 보여준다.
상기 바닥라인에서 나타난 하나의 구역에서, 두개의 스펙트럼은 매우 차이난다. 이는 1200-1300cm-1구역이다. 이 차이가 나타나는 것은 전체 반사율 차이점만이 아닌 화학적 차이점으로 인한 것이다.
상기 차이를 보여주는 도 21의 바닥라인에서, 1137cm-1및 1220cm-1에서의 메이저밴드의 차이를 주목한다. 상기 차이는 각종 방법에서 사용될 수 있다. 예를 들어:
1. 화학적 이미지 시스템을 갖춘 정합내의 상기 파장을 이용함으로써, 종이내에서의 EFA 분배의 화학적 매핑이 생성될 수 있고, 및
2. 분량의 분석방법이 향상되어 제조된 종이의 EFA함량을 직접 측정할 수 있다.
VI. D. 화학적 이미지
화학적 이미지는 재료내의 화학적 합성 상호작용을 시각화하는데 사용할 수 있다. 라만(raman) 및 적외선 이미지 시스템 모두를 사용할 수 있다. 종이샘플은 고 형광 백그라운드를 갖는 경향이 있기때문에, 라만 이미지는 실용적이지않다. 그러나, 적외선이미지는 표면의 화학적인 형태논리삭의 매우 상세한 지도를 제공할 수 있다.
도 24는 비-EFA종이에 적용된 적외선 화학이미지를 나타내며, 도 25는 EFA종이에 적용된 적외선 화학이미지를 나타낸다. 상기 이미지들은 주성분 분석(PCA)이라고 불리는 케모메트릭 기술을 이용함으로써 생성된다. 상기 타입의 기술은 시험 재료내에서의 다양화의 "주성분"에서 발경되는 화학적 차이를 강화시킨다. 화학적 이미지에서 생성된 대고는 형태논리학적 차이보다는 화학적 차이에서 나온다. 상기 사용된 측정법 및 이미지분석법은 ChemIcon주식회사를 통해, 상기 회사의 성능 및 소프트웨어를 카르길주식회사의 감독조건에서, 실행했다.
비-EFA재료(도 24)가 아주 근소하게 대조적인 화학적 형태논리학적인 현상을 보이는 것을 주목한다. 이는 적절하게 균등한 화학적 형성을 수반한다. 그러나 EFA 첨가 종이의 이미지(도 25)는 괄목할만한 대조를 나타낸다. 즉, 이는 상기 이미지에 겹쳐서 국부화된 화학적 차이이다. 사실, EFA이미지의 근접 시험 상에서, EFA재료의 존재에 의해 생성된 화학적 이미지가 국부화 또는 정렬화되어 (상기 경우의 펄프 또는 세룰ㄹ로스에서) 별개의 종이 섬유질 스트랜드를 따르는 (또는 정렬 및 규정) 것을 볼 수 있다. 즉, EFA는 각종 종이섬유질(즉, 상기예에서 셀룰로스 또는 펄프 섬유질)을 코팅, 또는 적어도 부분코팅하는 방식으로 위치된다. EFA재료가 현저한 홀로셀룰로스 특성을 갖기때문에, 나무(셀룰로스)섬유질과 용이하게 상호작용한다. EFA재료의 헴셀룰로스 특성 때문에, EFA는 종이 제조공정 시 "글루(glue)"로 작용한다. 이에 따라, EFA 첨가제는 종이(홀로셀룰로스)섬유질 각각을 헤미셀룰로스적인 "글루"의 박막으로 효과적으로 코팅 (또는 부분코팅)하고, 상기 방식으로 종이의 전체 세기가 강해지는 것으로 결론 낼 수 있다.
PCA3이미지 대조가 EFA로주터 생긴다는 것을 확실히 하기 위해서, 둥근 EFA재료의 작은 조각을 종이상에 놓고, 주성분 공간에 이미지시킨다.
상기 시험을 시행할 때, 그리고 연구자에 의해 차이점이 도시와될 때, 화학적 차이점이 컬러에서 도시되어, 생성된 이미지내에서의 대조를 강화시키는 것을 주목한다. 프ㄱ 및 맥 이미지가 현 도면에 제공된다.
VI. E. 분량적 분석
EFA가 스펙트럼적으로 검출되는, 또한 심지어 스펙트럼적으로 이미지되는 것을 관찰한 후, 분량적 스펙트럼 모델이 개발될 수 있다는 것이 유추된다. 모델은 EFA재료가 종이내에 존재하는 지의 여부만을 결정할 뿐만아니라 얼마나 많은 EFA가 존재하는 지를 결정할 수 있는 것이다.
교정 데이타세트는 1% 및 1%의 EFA첨가제와 함께 넣어져서, 분량의 스펙트럼 모델이 향상될 수 있게 한다. 종이샘플 각각의 반사율 근접 적외선 스펙트럼을 레코딩함으로써, 스펙트럼 관계 도안이 향상된다.
상기 실시예 15에서 논의된 도 22는 생성된 관계도안을 나타낸다. EFA를 갖는 가장 밀접한 관계의 두 영역을 주목한다. 상기 두 파장은 FTIR 스펙트럼 공제(도 21로부터) 기본 밴드 차이의 제 3 오버톤에 직접적으로 관계한다.
상기 근접 적외선 데이타를 적용하고 다중 선형 역행 알고리즘을 이용함으로써, 선형 관계가 두 파장을 이용하여 밝혀진다. 도 21은 상기 계산으로부터 생성된 선형도안을 나타낸다.
VI. F. 결론
다음 결론은, 상기 시험 및 분석을 기초로, EFA의 종이분야에 대해 사용할 수있다:
1. EFA의 종이강화는 EFA가 없는 및 EFA가 있는 종이사이의 벌크구조에서 시각적으로(800X에서의 SEM) 나타나는 아주 근소한 차이를 일으킨다.
2. 실질적으로 유효한 링크는 마이크로 미소섬유질 생산성 및 EFA함량 사이에서 존재한다. EFA의 특징을 형성하는 세기에 적어도 부분적으로 분재한다.
3. 적외선 스펙트럼 특성에서의 차이는 관착가능한 것이며, EFA 및 셀룰로스 사이의 화학적 차이를 보여준다.
4. FTIR 스펙트럼내에서의 차이는, 상기 밴드의 오버톤이 NIR관계분석에서 존재하기 때문에, 실제적이다.
5. NIT이미지는 종이(셀룰로스)섬유질의 "코팅"의 형성에서, EFA첨가공정에서 EFA가 국부화된 호학적 차이를 그래프적으로 보여준다. 이 효과는 EFA의 특성을 형성하는 세기에 분배된다.
6. 스펙트럼 차이는 NIR을 이용한 종이내의 EFA에 대한 분석적 방법을 향상시키는데 충분한 차이이다.
VII. 화학적 유사성 탐사법
EFA특성을 평가하는데 바람직한 기타 유용한 평가툴로는 화학적 유사성 탐사법이 있다. 특히, 이는 트랜스미션 전자현미경(TEM)이미지로 사용될 수 있는 효소 유사성 탐사법이다.
보다 일반적으로, 세포화학적 유사성 탐사법은 샘플의 화학적 성질을 구분하는 데에 사용가능하다. 상세하게는, 셀룰로스-골드 유사성 탐사법은 큐틴 및 다른 소수성 재료가 아닌 셀룰로스적 재료에 선택적으로 결합한다.
상기 연구에 대한 합리적인 예상은 섹션 표면상의 기질에 대한 유사성 골드탐사의 결합이 벽의 친수성에 의해 영향을 받은 것이다. 이는 벽이 셀룰로스를 함유한다해도, 수베린 또는 큐틴을 함유하는 벽은 셀룰라제-골드로 라벨하지않는다는 것을 관찰함으로써 뒷받침된다. 다시 말하면, 상기 실렘요소의 목질화된 벽은 셀룰라제-골드로 파벨화한다. SBF는 EFA로 변환하는 바람직한 처리가 리그닌(lignin) 존재를 제거 또는 변형시킬 수 있으며 섬유질의 친수성에 영향을 미칠수 있는 정보는 공지된 것이며, 테스트는 셀룰라제-골드 탐사법을 이용하여 결합함으로써 검출가능한 차이를 평가하도록 시행한다.
도 27에서, 셀룰로스-옥수수 골드 유사성 탐사법으로 평가된 SBF-옥수수 샘플의 디지틀이미지가 도시된다. 도 28에서는 유사하게 처리된 EFA-옥수수 샘플의 디지틀 이미지가 도시된다. 도 28에서 탐사법의 보다 높은 밀집도는 EFA가 상기 탐사법에 보다 더 민감하게 만드는 방식으로 변형된다는 것을 나타낸다. 이는 보다 많은, 보다 접근가능한 셀룰로스 및 헬로셀룰로스 특성을 갖도록 변형되는 재료로부터 초래된 결과인 것으로 연구됐다. 이는 8장에서의 분석에 의해 뒷받침된다.
VIII. 펄스된 암페로메트릭 검출(HPAE-PAD)를 갖춘 고성능 음극교환 크로마토그래피에 의해 리그노셀루로스적인 재료(즉 SBF 및 EFA)내에서 단순한 모노사카라이드의 결정법
존 방에서 특징된 연구는 식물의 리그노셀룰로스적인 성분에서 공통적으로 발견된 모노사카라이드를 분리하고 정량화하는데 사용할 수 있다. 상기 성분은 특별히 제한되지는 않으나, 아라비난, 갈락탄, 글루칸, 실란, 만난 성분을 포함한다. 상기 방법은 황산을 갖춘 리그노셀룰로스 재료의 가수분해를 제공하여, 펄스된 암페로메트릭 검출법(HPAE-PAD)의 고성능 음극교환 크로마토그래피에 의해 결과된 모노사카라이드의 직접 분석에 따른다. 상기 방법은 사전에 공인된 공정의 응용법이다. K.A.Garlab, L.D. Bourquin, G. C. Fahey, Jr., J.Agric.Food Chem., 37,1287-1293, 1989: M.W. Davis, J.Wood Chem. Technol,18(2),235-252, 1998을 참조한다. 이는 모두 참고로 수록한다.
재료
50%(w/w)의 수산화나트륨 및 농축된 황산은 피셔 사이언더픽으로부터 판매된다. 탈이온화된 물(T18MΩ-cm)은 Barnstead/Thermolyne NANO 순도 무한성의 물 정화시스템으로부터 획득된다 D-아라비노스, D-갈락토스, D-글루코스, D-실로스, D-만노스는 시스마 화학주식회사에서 판매된다. 모든 탄수화물은 순도99%이상이다.
샘플 및 표준 조제
샘플 각각은 40-메쉬(mesh) 스크린을 통해 건조하거나 제분한다. 샘플 각각의 수분은 130℃에서 nir수분 규현을 이용하여 결정한다. 샘플은 TAPPI법 T249cm-85, Tappi 테스트방법, Tappi 응력, 아틀란타, 1985에 따라 가수분해된다(상기 Tappi 법은 참고로 수록함). 요약하면, 샘플의 40-60 밀리그램은 유리 케스트튜브내로 재량된다. 상기 튜브재료에 72%황산의 정확히 1ml을 첨가한다. 샘플은 유리스티어로 가끔씩 휘저으면서, 30℃에서 1시간동안 물배스에 넣어두어 샘플재료의 분해작용을 촉진한다. 그 다음 가수분해물들을 탈이온화된 물로 4%(w/w)황산에 희석시키고 103±7kPa에서 60분동안 고압반응솥에 둔다. 가수분해 후, 샘플을 체적 플라스크내에서 1000ml로 희석하고, 주입하기전에 0.45마이크론 나일론 슈린지 필터를 통해 필터시킨다. 표준해법은 샘플에 대해 동일한 방법으로 가수분해한다.
크로마토그래피 조건
탄수화물은 펄스된 암페로메트릭 검출(HPAE-PAD)의 고성능 음극 교환 크로마토그래피를 이용하여 분리 및 정량화시킨다. DX-500 크로마토그래피 시스템(Dionex 주식회사, 서니베일) 경사 펌프(모델 GP50), 리오다임 주입 밸브가 설치된 오토샘플러(모델 AS-50), 조합 전기화학적 검출기(모델 ED-40)로 구성된다. pH-Ag/AgCl 기준전류가 설치된 펄스된 암페로메트릭 검출을 갖춘 카르보팩 PA-1 분석 컬럼(250mm*4mm i.d.) 및 가드컬럼(50mm*4mm i.d.)를 칸수화물을 분리하는데 사용한다. 상기 펄스된 암페로메트릭 웨이브형 셋팅 E1, E2, E3, E4들은 400,10,30,60msec의 전체 50msec의 지속에 대해 각각 +0.1, -2.0, +0.6, -0.1 V로, 참고로 수록한 공인된 Dionex 테크니컬 노트21에 따라, 설정한다. 필터된, 디그래스된, 탈이온화된 고순도의 물을 이용하여 엘루엔트(eluent)를 준비하고, 가압된 헬륨 조건에서 저장한다. 컬럼은 청정시키기위해, 100mM NaOH를 10분동안 1ml/min에서 펌프시키고, 탈이온화된 물을 10분동안 1ml/min에서 펌프시켜서 컬럼을 리퀼리브래이트하며, 탈이온화된 물을 40분동안 1ml/min에서 펌프함으로써 탄수화물을 추출한다. 바세린을 안정화시키고 검출기 감도를 최대화하기 위해서, 참고로 수록한 Dionex 테크니컬 노트20에 따라, 300mM NaOH를 0.6ml/min의 속도로 포스트컬럼에 추가한다. 샘플당 전체 시행시간은 60부이다.
결론
모노사카라이드 각각의 반응요소(RF)들은 대응하는 농도에 의해 탄수화물 각각의 정점영역을 분할함으로써 결정된다. 아날라이트 농축은 샘플 재료의 건조무게를 기초로하며 외부 계산기술을 이용하여 두개의 복제결정의 평균으로 약 0.1%임을 밝혀냈다. 모든 농축은, 예컨데 아라비노스 및 실로스의 0.88, 갈락토스, 글루코스,
만노스의 0.90인, 탄수화물 각각의 동가의 무수 무게를 기초로한다. 상기 %는 샘플에서의 전체 탄수화물재료의 %를 나타낸다.
1. 씨가 베이스된 섬유질(SBF)제어(즉, 여기에 수록된 공정이 아님)
아라비난 갈락탄 글루칸 실란 만난 전체 홀로셀룰로스 전체 헤미셀룰로스
옥수수1(SBF-C) 14.1-17.0 4.0-5.0 20.5-29.0 24.2-31.1 0.6-0.9 68.1-77.5 43.1-53.0
간장2(SBF-S) 5.3 3.7 39.1 8.8 6.9 63.8 24.7
귀리3(SBF-O) 3.3-3.7 1.2-1.3 33.0-35.2 29.1-33.0 0.1 66.7-73.3 33.7-38.1
(1. 6개의 샘플의 분석에서 초래됨
2.하나의 샘플의 분석에서 초래됨.
3.두개의 샘플의 분석에서 초래됨.)
2. 강화 섬유질 첨가제(EFA)--(예 실시예 1-3에 따라 일반적으로 시행됨)
(%)아라비난 갈락톤 글루칸 실란 만난 전체 홀로셀룰로스 전체 헤미셀룰로스
옥수수4(EFA-C) 0.2-0.4 0.7-0.9 64.5-80.9 5.3-6.4 1.6-2.0 73.3-89.0 8.1-9.2
간장5(EFA-S) 1.2-1.8 1.1-1.4 58.4-63.2 11.3-12.5 3.4-6.2 76.9-83.6 18.5-20.4
귀리6(EFA-O) 0.6-0.8 0.1 68.9-74.3 11.3-15.2 0.1 85.1-86. 12.1-16.2
(4. 7개 샘플의 분석을 기초로 초래됨.
5. 4개 샘플의 분석을 기초로 초래됨.
6. 2개 샘플의 분석을 기초로 초래됨.)
상기 분석을 고려한 일반 관찰
일반적으로, 참고로 수록된 기술에 따라 시행될 때, 상기 특징된 분석은 단지 SBF재료로부터 바람직한 EFA 재료를 동일화 및 구분화하는데에 유용하다. 특히,기술된 방법에 따라 평가될 때, 아라비나, 갈락탄, 글루칸, 실란, 만난 %는 샘플의 "홀로셀룰로스요소" 또는 "홀로셀룰로스 특징"을 동일화하기 위해 고려된다. 상기 요소는 일반적으로 헤미셀룰로스 또는 셀루로스의 존배에 연계될 수 있는 샘플내에서의 탄수화물 총량에 관계한다. 이는 나타난 모노사카라라이드 값이 셀룰로스 및 헤미셀룰로스의 성분의 투영이기때문이다.
글루칸 분석을 위해 얻은 값은 일반적으로 "셀룰로스 요소" 또는 "셀룰로스 특징"으로 여기서 특징된다. 이는 글루코스 모노사카라이드가 셀룰로스의 존재에 가장 근접하게 관계하기 때문이다.
아라비나, 갈락탄, 실란, 만난의 합은 "헤미셀룰로스 요소" 또는 "헤미셀룰로스 특징:으로 여기서 참조될 것이다. 이는 일반적으로 나타난 모노사카라이드가 평가된 샘플내에서의 헤미셀룰로스의 존재에 관련하기 때문이다.
샘플내의 셀룰로스의 정확한 백분률 또는 헤미셀루로스의 정확한 백분률에 의해 제시되는, 특히 측정된 요소에 연계하는 것을 뜻하지는 않는다. 요소들은 일반적으로 다른 것에 대한 재료 존재 상대량의 표시에 관련하며 또한 샘플내에서 발견될 수 있는 기타 탄수화물에 관련한다.
상기에 보여진 시행에 있어서, 여기서 기술된 원리에 따라(실시예 1-3 참조), 산처리법, 아연소산염 처리법, 과산화물 처리법을 통해 처리되지않은 및 처리된 재료 사이에서 비교화가 형성된다. 특히, 씨가 베이스된 섬유질-옥수수(또는 SBF-C)은 일반적으로 산, 아연소산염, 또는 과산화 처리되지않은 재료이다. 강화 섬유질 첨가제-옥수수(또는 SBF-C)는 동일한 재료이지만, 그러나 여기서 수록된 원리에 따른 처리 후, 즉 일반적으로 실시예 1-3에 따른다. 유사하게는 상기 시행 SBF-간장에서는 EFA-간장에 비교되며 SBF-귀리는 EFA-귀리에 비교된다.
임의의 일반 관찰은 시험으로부터 쉽게 명백해진다. 예를 들어:
1. SBF에서 EFA로의 변환은 일반적으로 측정된 셀룰로스 요소내에서 관찰할 수 있는 증가량을 백분률로 나타낸다.
2. SBF재료는 일반적으로 45%, 전형으로는 20-40%보다 크지않은 전체 셀룰로스 요소를 보여주는 것으로; EFA불질은 적어도 50%, 전형으로 50-85%의 전체 셀룰로스 요소를 나타낸다.
3. SBF 재료는 일반적으로 관련된 EFA재료보다 높은 헤미셀룰로스 요소를 나타낸다.(상기 "관련된"은 동일한 샘플을 뜻하지만 여기에 기술된 공정(실시예 1-3)에 따라 처리된 후 샘플을 EFA로 변환함)
4. SBF재료는 일반적으로 23%이상의 전체 헤미셀룰로스 요소를 나타내며, EFA재료는 일반적으로 적어도 5%이며 23%를 넘지않고 전형으로는 21%를 넘지않는 전체 헤미셀룰로스 요소는 나타낸다.
5SBF에서 EFA로 변환하는 공정은 일반적으로 측적가능한 홀로셀룰로스 요소를 백분률상에서 증가시킨다.
6. 옥수수에 대해서, SBF-C 의 전체 셀룰로스 특성은 전형으로 30%미만이며, EFA-C의 전체 셀룰로스 특성은 전형으로 적어도 60%, 즉 64-81%이다.
7. 옥수수에 있어서, SBF-C의 전체 헤미셀룰로스특징은 전형으로 적어도 40%, 즉 43-53%이며, EFA-C의 전체 헤미셀룰로스 특성은 전형으로 5%보다 적지않고, 전형으로 15%를 넘지않는, 즉 8-9.2%이다.
8. 옥수수에 있어서, SBF-C 의 전체 홀로셀룰로스 특성은 전형으로 68-70%이내이며, EFA-C의 전체 홀로셀룰로스 특성은 전형으로 적어도 73-90%이내이다.
9. SBF-간장에 있어서, 전형적인 홀로셀룰로스 함량은 70%이하, 예를 들어 63.8%이며, EFA-C의 전체 홀로셀룰로스 함량은 전형으로 적어도 70%, 예컨데 75-85%이다.
10. SBF-간장에 있어서, 5%보다 적지않은 헤미셀룰로스 함량이 전형으로 발견되며; 예를 들어 18.5-20.4%이다.
11. 간장에 있어서, SBF를 EFA로 변환하는 공정은 측정된 전체 셀룰로스 특성이 증가되는 것을 전형으로 초래한다; 예를 들어, SBF-간장은 35-45%이내의 전체 셀룰로스 특성을 전형으로 포함하며, EFA-간장은 적어도 50%, 전형으로는 55-65%이내의 전체 셀룰로스 특성을 전형으로 포함한다.
12. 귀리에 있어서, SBF-귀리는 40%이하, 전형으로는 30-36%이하의 전체셀룰로스 특성을 일반적으로 나타내며, EFA귀리(EFA-O)는 적어도 60%, 전형으로는 65-75%의 전체 셀룰로스 특성을 전형으로 나타낸다.
13. 귀리에 있어서, SBF를 EFA로 변환하는 공정은 일반적으로 전체 헤미셀룰로스 특성내에서의 감소를 유도한다.
14. SBF-귀리에 있어서, 전체 헤미셀룰로스 특성은 25%이상의, 즉 30-40%이며, EFA귀리는의 전체 헤미셀룰로스 특성은 5%보다 적지않으며 전형으로는 20%보다 크지않는, 즉 10-17%이다.
15. 귀리섬유질에 있어서, SBF 귀리섬유질을 EFA 귀리섬유질로 변환하는 공정은 전체 홀로셀룰로스 특성가 증가하도록 유도한다. 전형적으로는 SBF-귀리는 65-75%의 전체 홀로셀룰로스 특성을 가지며, EFA 귀리는 적어도 80%, 전형으로는 84-88%의 전체 홀로셀룰로스 특성을 갖는다.
상기 결과가 추가로 고려될 때, 임의 패턴이 나타나며, 예를 들어:
A. 전형적으로 SBF에 관한 EFA에 있어서, 전체 셀룰로스 요소 대 전체 헤미셀룰로스 요소의 비율이 증가한다. 즉, SBF 섬유질재료를 EFA 섬유질물질로 변환하는 공정은 전체 셀룰로스 특성/전체 헤미셀룰로스 특성 비율을 증가시키며, 동일한 시간에 적어도 5%의 헤미셀룰로스를 보낸다. 전형적으로 적어도 2:1의 비율에 이른다.
1. 옥수수에 대한 비율은 1:1이하에서 적어도 5:1, 전형으로 적어도 7:1까지 증가한다.
2. 간장에 대한 비율은 약 1.5:1에서 적어도 2:1; 전형적으로 적어도 2.5:1까지 증가한다.
3. 귀리에 대한 비율은 약 1:1에서 적어도 4:1까지 증가한다
B. 전체 홀로셀룰로스 특성의 백분률에 있어서, 전체 헤미셀룰로스 특성은 일반적으로 SBF에서 EFA로의 변환공정 시 감소한다.
1. 옥수수에 있어서, 전체 헤미셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율은 0.5:1이상의 SBF 계수에서 전형으로 0.2:1을 넘지않는 SBF 계수까지 감소한다.
2. 간장에 있어서, 비율은 0.3:1이상인 계수에서 전형적으로 0.3:1을 넘지않는 계수까지 감소한다.
3. 귀리에 있어서, 비율은 0.3:1이상인 계수에서 0.3:1을 넘지않는, 전형으로 0.2:1 또는 그 이하의 계수까지 감소한다.
C. 본 원리에 다른, SBF에서 EFA로 변환하는 공정은 일반적으로 전체 셀룰로스 특성과 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율을 동등하게 증가시킨다.
1. 옥수수에 있어서 SBF-C는 전형적으로 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율이 약 0.5:1보다 크지않음을 나타내며, EFA옥수수는 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성이 전형으로 적어도 0.7:1임을 나타낸다.
2. 간장에 있어서, SBF에 대한 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율은 0.65:1을 넘지않으며, EFA간장에 대한 계수는 전형으로 약 0.69보다 적지않다.
3. 귀리에 있어서, SBF-O에 대한 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율은 전형적으로 약 0.6:1을 넘지않느며, EFA-귀리에 대한 전체 셀룰로스 특성 대 전체 홀로셀룰로스 특성의 비율은 전형적으로 약 0.75:1보다 적지않다.
IX. EFA형성에서 SBF에 대한 기타 변형
EFA의 형성전의 공정은 섬유질내에 존재하는 자연 오일 레벨내에서의 감소를 달성하도록 실행한다. 자연 오일을 제거하기 위한 방법으로는 속스렛(Soxlet) 추출법이 있다. 상기 속스렛 추출 골무는 SBF 재료로 채워질 수 있으며, 저장소 및 초기화된 역류에 첨가된 용매로 채워질 수 있다. 24시간주기동안, 선택된 용매의 수용성 자연오일은 용매내로 추출될 수 있다. 상이한 이극성 오일을 제거하는 데 사용된 공정에서, 동일한 SBF 재료상의 추출 시리즈를 실행 할 수 있다. 예를 들어, 펜탄 또는 헥산과 같은 비-이극성 용매를 비-이극성 오일을 제거하는 데 사용할 수 있다. 24시간동안 추출한 후, 펜탄 또는 헥산을 제거하고 속스렛은 디클로로메탄과 같은 보다 더 이극성인 용매로 채운다. 24시간의 주기의 상기 용매 추출공정 후, 상기 용매를 제거하고 SBF재료를 건조시킨다. 3개의 용매는 분류된 오일을 특정 용매시스템에 특화하도록 기화시킨다. 그 다음 잔류 자연오일로부터 불순물없이 EFA를 제조하는 공정에 SBF재료를 사용한다.
또한, 친수성 및 소수성 때문에, EFA를 사용하기 전에 첨가제로 강화 또는 보강시킬 수 있다. 예를 들어, 누트랄슈티칼(nutraceutical)과 결합할 수 있다.
다소의 예에서 예상되는 것으로, EFA 형성용 SBF에, 또는 형성 후의 EFA에 추가 변형이 바람직하다. 예를 들어, EFA의 형성전의 공정은 섬유질내에 존재하는 자연오일레벨내의 감소를 수반한다. 별도로, 자연오일 레벨은 EFA 형성 후 감소될 수 이있다.
본 발명은 향상된 섬유질 첨가제를 얻기 위한 종자 유래된 섬유질을 가공하는 방법을 제공하며 이 종자 유래 섬유질(SBF)을 변형시켜 바람직한 강화섬유질 첨가제(EFA)를 제조할 수 있다.

Claims (37)

  1. (a) (i) 총 셀룰로오스 성분이 50% 이상인 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 섬유질 생성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 2:1 이상의 셀룰로오스 성분 대 헤미셀룰로오스 성분의 상대비를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질이 산처리된 옥수수섬유질을 포함하고; 및
    (b) 산처리된 옥수수섬유질은 60% 이상의 총 셀룰로오스 성분을 함유하는
  4. 제 3항에 있어서,
    (a) 산처리된 옥수수섬유질은 5% 이상의 총 헤미셀룰로오스 성분을 함유하고; 및
    (b) 산처리된 옥수수섬유질은 5:1 이상의 셀룰로오스 성분 대 헤미셀룰로오스 성분의 상대비를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  5. 제 2항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 산처리된 콩섬유질을 포함하고; 및
    (b) 산처리된 콩섬유질은 50% 이상의 총 셀룰로오스 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    (a) 산처리된 콩섬유질 재료는 2:1 이상의 셀룰로오스 성분 대 헤미셀룰로오스 성분의 상대비를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  7. 제 2항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 산처리된 귀리섬유질을 포함하고; 및
    (b) 산처리된 귀리섬유질은 60% 이상의 총 셀룰로오스 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  8. 제 7항에 있어서,
    (a) 산처리된 귀리섬유질은 5% 이상의 총 헤미셀룰로오스 성분을 함유하고; 및
    (b) 산처리된 귀리섬유질은 4:1 이상의 셀룰로오스 성분 대 헤미셀룰로오스 성분의 상대비를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 산처리된 옥수수섬유질, 산처리된 귀리섬유질, 산처리된 콩섬유질 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 산처리된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    (a) 상기 산처리된 종자 유래 섬유질은, (i) 종자 유래 섬유질을 종자 유래 섬유질의 무수중량에 대해 0.1%의 산을 포함하는 묽은 산 용액으로 세척하는 단계; (ii) 상기 (a)(i)에서 나온 재료를 산 아염소산염으로 처리하는 단계; 및 (iii) 상기 (a)(ii)에서 나온 재료를 과산화물로 처리하는 단계들을 포함하는 공정으로부터 나온 섬유질재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  11. (a) SEM 100X 에서 검사했을 때 블룸형(bloomed) 표면 외관을 나타내는, 분쇄되고 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유질 생성물.
  12. (a) 종이로 제조될 제지 조성물 내의 섬유질의 함량 중 잔류물에 대하여 0.1 내지 10%의 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이제품.
  13. (a) 펄프섬유질; 및 (b) 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이제품.
  14. 제 13항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 50-85% 범위의 총 셀룰로오스 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 종이제품.
  15. (a) 종이섬유질을 따라 위치한 종자 유래 섬유질이 함유된 변형된 종자 유래 섬유질에 의해 부분 피복되고; 상기 종자 유래 섬유질은 총 셀룰로오스 성분이 50% 이상인 변형된 종자 유래 섬유질인 것을 특징으로 하는 종이제품.
  16. 제 15항에 있어서,
    (a) 변형된 종자 유래 섬유질은 사실상 변형된 옥수수섬유질, 변형된 귀리섬유질, 변형된 콩섬유질 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 종이제품.
  17. (a) 밀가루; 및 (b) 식품으로 제조될 혼합물 내에 함유된 밀가루의 중량에 대해 0.5중량% 이상의 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  18. 제 17항에 있어서,
    (a) 식품으로 제조될 혼합물 내에 함유된 밀가루의 중량에 대해 3중량% 이상의 산처리된 종자 유래 섬유질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  19. (a) 무처리된 전체 성분의 기본중량에 대해, 총 셀룰로오스 성분이 50% 이상인 산처리된 종자 유래 섬유질을 0.5중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  20. (a) 무처리된 전체 성분의 기본중량에 대해, 총 셀룰로오스 성분이 50% 이상인 산처리된 종자 유래 섬유질을 1중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  21. (a) 종자 유래 섬유질을 묽은 산 용액과 배합하여 산 슬러리를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 (a) 단계로부터 나온 산처리된 섬유질을 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    (a) 상기 항의 (b)단계 뒤에 이어서 (i) 섬유질을 산 아염소산 용액으로 처리하는 단계; (ii) 섬유질을 과산화물 용액으로 처리하는 단계; 및 (iii) 산 아염소산 용액으로 처리하는 단계 및 과산화물 용액으로 처리하는 각각의 단계를 통해 섬유질을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  23. 제 21항 및 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 종자 유래 섬유질을 묽은 산 용액과 배합하는 단계는 실질적으로 종자 유래 섬유질을 염화수소산, 황산, 아세트산, 과염소산 및 인산으로 구성된 군에서 선택되는 산의 용액과 배합하는 것임을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  24. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 종자 유래 섬유질을 묽은 산 용액과 배합하는 단계는 종자 유래 섬유질의 무수중량에 대해 0.1 내지 2.0%의 산을 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  25. 제 21항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 종자 유래 섬유질을 묽은 산 용액과 배합하는 단계는 산 슬러리를 100 내지 140℃의 온도에서 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  26. 제 21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 종자 유래 섬유질을 묽은 산 용액과 배합하는 단계는 0.5-2.0 시간의 범위 내에서 실행되는 것임을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  27. 제 21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 제21항의 (a)단계에서 나온 산처리된 섬유질의 세척 단계 뒤에 이어서, 산처리된 섬유질을 실질적으로 아염소산나트륨 용액, 아염소산칼륨 용액, 아염소산마그네슘 용액 및 아염소산칼슘 용액으로 구성된 군에서 선택된 산 아염소산 용액으로 처리하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  28. 제27항에 있어서,
    (a) 산 아염소산 용액으로 처리하는 단계는 처리대상인 산처리된 섬유질의 중량에 대해 1-5중량%의 산 아염소산염으로 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  29. 제21항 내지 28항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 제21항의 (b) 단계 뒤에 과산화물 용액으로 처리하는 단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  30. 제29항에 있어서,
    (a) 산 아염소산 용액을 이용한 처리단계는 제21항의 (b) 단계와 과산화물 용액을 이용한 처리단계 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  31. 제29항 및 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 과산화물 용액을 이용한 처리단계는 과산화수소로 처리하는 것임을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  32. 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 전체 처리는 종자 유래 섬유질에서 리그닌의 함량을 감소시키기 위해 절절히 실행되는 것임을 특징으로 하는 종자 유래 섬유질 처리방법.
  33. (a) 종이 속에 제21항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따라 제조된 산처리된 종자 유래 섬유질을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지방법.
  34. 제33항에 있어서,
    (a) 펄프 혼합물 제조 단계를 포함하고; 및
    (b) 산처리 종자 유래 섬유질을 펄프 혼합물에 공급하는 것을 특징으로 하는 제지방법.
  35. 제34항에 있어서,
    (a) 산처리된 종자 유래 섬유질은 혼합물 내의 펄프의 중량에 대해 0.1중량% 이상의 양으로 펄프혼합물에 공급되는 것을 특징으로 하는 제지방법.
  36. 제33항 내지 35항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 산처리된 섬유질재료의 공급 단계는 산처리된 종자 유래 섬유질로 종이섬유질을 부분 피복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지방법.
  37. (a) 식품속에 제21항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따라 제조된 산처리된 종자 유래 섬유질을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조방법.
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902649B1 (en) * 1999-10-15 2005-06-07 Cargill, Incorporated Enhanced fiber additive; and use
EP1546454A1 (en) * 2002-10-01 2005-06-29 The Procter & Gamble Company Strengthened tissue paper products comprising low levels of xylan
US7285184B2 (en) * 2003-04-21 2007-10-23 Rayonier, Inc. Cellulosic fiber pulp and highly porous paper products produced therefrom
WO2006017785A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Grain Processing Corporation Frozen food products comprising holocellulose and methods for their manufacture
EP1879462B1 (en) * 2005-04-19 2022-03-09 Archer-Daniels-Midland Company Process for preparing a soluble non-caloric fiber composition
EP1936032A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-25 Akzo Nobel N.V. Method of producing a paper product
US20090130249A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Cargill, Incorporated Methods to deliver low-inclusion ingredients into an animal feed ration
US8152358B2 (en) * 2007-11-20 2012-04-10 Cargill, Incorporated System and apparatus to deliver low-inclusion feed ingredients into livestock ration
PT103998B (pt) * 2008-03-20 2011-03-10 Univ Nova De Lisboa Dispositivos electrónicos e optoelectrónicos de efeito de campo compreendendo camadas de fibras naturais, sintéticas ou mistas e respectivo processo de fabrico
WO2009121011A2 (en) 2008-03-28 2009-10-01 Noble Environmental Technologies Corporation Engineered molded fiberboard panels and methods of making and using the same
WO2009138090A2 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Rådet For Agroindustri A process for the production of hydrolysed plant material
KR20110018447A (ko) 2008-06-17 2011-02-23 아크조 노벨 엔.브이. 셀룰로스계 제품
JP4457166B2 (ja) * 2008-07-30 2010-04-28 シャープ株式会社 加熱調理器
WO2010013645A1 (ja) * 2008-07-31 2010-02-04 東レ株式会社 プリプレグ、プリフォーム、成形品およびプリプレグの製造方法
US9504272B2 (en) 2008-11-04 2016-11-29 The Quaker Oats Company Method of processing oats to achieve oats with an increased avenanthramide content
US9510614B2 (en) 2008-11-04 2016-12-06 The Quaker Oats Company Food products prepared with soluble whole grain oat flour
US10689678B2 (en) 2008-11-04 2020-06-23 The Quaker Oats Company Method and composition comprising hydrolyzed starch
US10980244B2 (en) 2008-11-04 2021-04-20 The Quaker Oats Company Whole grain composition comprising hydrolyzed starch
US9622500B2 (en) 2008-11-04 2017-04-18 The Quaker Oats Company Food products prepared with soluble whole grain oat flour
US20100163197A1 (en) * 2008-12-29 2010-07-01 Kristina Fries Smits Tissue With Improved Dispersibility
FI124464B (fi) 2009-04-29 2014-09-15 Upm Kymmene Corp Menetelmä massalietteen valmistamiseksi, massaliete ja paperi
SE533509C2 (sv) * 2009-07-07 2010-10-12 Stora Enso Oyj Metod för framställning av mikrofibrillär cellulosa
FI122075B (fi) * 2009-10-30 2011-08-15 Chempolis Oy Menetelmä paperin ominaisuuksien parantamiseksi
WO2011071668A1 (en) 2009-12-08 2011-06-16 International Paper Company Method of production of fiber additive made from non - woody material and use
WO2011140175A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-10 Mannkind Corporation Determining percent solids in suspension using raman spectroscopy
PT106039A (pt) * 2010-12-09 2012-10-26 Hcl Cleantech Ltd Processos e sistemas para o processamento de materiais lenhocelulósicos e composições relacionadas
WO2012128881A1 (en) 2011-03-21 2012-09-27 Pepsico, Inc. Method for preparing high acid rtd whole grain beverages
US8926794B2 (en) * 2011-07-07 2015-01-06 Tate & Lyle Ingredients Americas Llc Process of extraction of hemicellulose from corn fiber
WO2013009973A1 (en) 2011-07-12 2013-01-17 Pepsico, Inc. Method of preparing an oat-containing dairy beverage
CN103732827A (zh) * 2011-07-28 2014-04-16 卡吉尔公司 用于造纸湿部的组合物
KR101299665B1 (ko) 2012-04-30 2013-09-09 주식회사 씨피엔피홀딩스 옥수수대 펄프의 제조 방법
CN103790069A (zh) * 2013-01-24 2014-05-14 万国纸业太阳白卡纸有限公司 一种防伪烟用卡纸
TW201430033A (zh) * 2013-01-31 2014-08-01 Pou Chen Corp 含改質天然纖維的生質高分子材料及其製造方法
CN103610081B (zh) * 2013-11-01 2015-04-22 陕西科技大学 一种苹果膳食纤维的改性方法
US10595551B2 (en) 2014-06-24 2020-03-24 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Insoluble biomass gel (IBG) and methods of preparing
CN104777025A (zh) * 2015-04-24 2015-07-15 甘肃农业大学 一种制备青贮玉米叶片扫描电镜样品的方法
WO2016175819A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Tissue products comprising high carbohydrate content fillers
CA3001114C (en) 2015-10-16 2024-04-16 General Mills, Inc. Paperboard product including refined cellulose
JP6746293B2 (ja) * 2015-10-30 2020-08-26 カーリットホールディングス株式会社 茶殻由来の食物繊維の製造方法
US11172695B2 (en) 2016-03-22 2021-11-16 The Quaker Oats Company Method, apparatus, and product providing hydrolyzed starch and fiber
US20170275662A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 The Quaker Oats Company Method and Apparatus for Controlled Hydrolysis
SE540343C2 (en) * 2016-11-01 2018-07-17 Stora Enso Oyj A corrugated board comprising an adhesive comprising starch and fine microfibrillated cellulose
EP3887596A4 (en) * 2018-11-29 2022-08-24 RISE Innventia AB Method of producing holocellulose and paper strength agent, process for the production of paper, the paper produced and use of the produced paper
EP3954813A4 (en) * 2019-04-10 2022-11-30 Rinnovation Co., Ltd. PAPER YARN, PAPER CLOTH AND CLOTH-LIKE PRODUCT
WO2020229730A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 Aalto University Foundation Sr A METHOD OF TREATING A CELLULOSIC MATERIAL, A METHOD OF PREPARING A HYDROLYSED CELLULOSIC MATERIAL, USE OF A CHLORITE SALT AND GASEOUS PRESSURIZED HCl, USE OF CHLOROUS ACID, AND A HYDROLYSED CELLULOSIC MATERIAL
CN115867705B (zh) * 2020-06-18 2025-02-28 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 低纤维素非木质纤维产品及其制造方法
US20240368807A1 (en) * 2021-06-25 2024-11-07 Jeffrey L. HONIG Devices and methods for liquid processing of fibrous solids
WO2024123679A1 (en) * 2022-12-05 2024-06-13 Archer-Daniels-Midland Company Novel wheat milling derivative products, methods of making and uses of the same

Family Cites Families (117)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US159455A (en) * 1875-02-02 Improvement in processes and apparatus for separating and collecting tufted
US1588335A (en) * 1920-02-12 1926-06-08 Puttaert Jean Francois Process of making pulp from hulls
US1819233A (en) 1930-04-10 1931-08-18 Cornstalk Products Company Inc Preparation of pentosans
US2164192A (en) * 1933-06-23 1939-06-27 Ben O Zillman Method of making paper from wheat, oat, or rye straw
US2218567A (en) 1939-09-13 1940-10-22 Dow Chemical Co Preparation of alkali hemicellulose
US2536047A (en) * 1945-07-27 1951-01-02 Jefferson L Eskrldge Alkaline digestion of cottonseed hull bran
US2709699A (en) 1952-07-18 1955-05-31 Michael J Wolf Extracting hemicelluloses
US2801955A (en) 1955-11-17 1957-08-06 Nat Starch Products Inc Process for extraction of hemicellulose
US3119805A (en) * 1960-04-13 1964-01-28 Staley Mfg Co A E Fractionation of soybean hulls
US3932209A (en) * 1969-02-24 1976-01-13 Personal Products Company Low hemicellulose, dry crosslinked cellulosic absorbent materials
US3716526A (en) 1971-10-19 1973-02-13 Grain Processing Corp Refining of hemicelluloses
GB1429796A (en) * 1972-03-23 1976-03-24 Ass Portland Cement Fillers for use in papaermaking educaton
US3912715A (en) 1972-03-31 1975-10-14 Nat Starch Chem Corp Process for preparing novel cationic flocculating agents and paper made there-with
IT982680B (it) 1972-04-10 1974-10-21 Infra Systems Inc Sistema di misura mediante radia zione infrarossa
DE2219504C2 (de) * 1972-04-21 1974-10-03 Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt Mehrstufenbleiche von Zellstoffen mit erheblich reduziertem Chloreinsatz
US3756909A (en) * 1972-09-26 1973-09-04 Minnesota Mining & Mfg Waterlaid leather substitute sheet and method for preparing the sheet
US3879373A (en) 1972-10-05 1975-04-22 Far Mar Co Concentration and isolation of pentosans from wheat bran
ZA75370B (en) * 1974-02-15 1976-01-28 H Funk Method of treating bagasse
US4011130A (en) * 1974-09-09 1977-03-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Leather-like waterlaid sheets containing particulate fillers
US4087316A (en) * 1975-09-02 1978-05-02 Cotton Incorporated Process for obtaining seed hull commodities including cellulosic fibers and xylitol
US4038481A (en) 1976-05-24 1977-07-26 Standard Brands Incorporated Method for treatment of corn hulls
US4181747A (en) * 1977-11-07 1980-01-01 A. E. Staley Manufacturing Company Processed vegetable seed fiber for food products
FR2410084A1 (fr) * 1977-11-23 1979-06-22 Arjomari Prioux Produit cellulosique, son procede de preparation et son application, notamment dans le domaine des panneaux de revetement en remplacement de l'amiante
SE420430B (sv) * 1978-02-17 1981-10-05 Mo Och Domsjoe Ab Forfarande for blekning och extraktion av lignocellulosahaltig material med peroxidhaltiga blekmedel
GR65316B (en) * 1978-06-20 1980-08-02 Arjomari Prioux Method for the preparation of fibrous leaf
US4260452A (en) * 1978-11-24 1981-04-07 Krueger Horst Production of paper pulp from sugar mill bagasse
US4239906A (en) * 1979-06-07 1980-12-16 Standard Brands Incorporated Method for obtaining a purified cellulose product from corn hulls
US4341805A (en) * 1979-09-10 1982-07-27 Miller Brewing Company High dietary fiber product
JPS5685489A (en) * 1979-12-10 1981-07-11 Kogyo Gijutsuin Pulp production
US4652341A (en) * 1980-08-07 1987-03-24 Prior Eric S Accelerated pulping process
US4557800A (en) * 1982-06-04 1985-12-10 James River Corporation Process of forming a porous cellulosic paper from a thermal treated cellulosic non-bonding pulp
US4515816A (en) * 1983-02-23 1985-05-07 Agro-Systems, Inc. Processing of lignocellulose materials
SE450325B (sv) * 1983-02-23 1987-06-22 Tricum Ab Kostfiberprodukt baserad pa skaldelar fran froet hos ceralier
US4547263A (en) * 1983-02-28 1985-10-15 Quame Babington A Method for obtaining useful products from green pseudostem, including papermaking pulp plantain
US4806475A (en) * 1983-12-28 1989-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Alkaline peroxide treatment of agricultural byproducts
US4649113A (en) * 1983-12-28 1987-03-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Alkaline peroxide treatment of nonwoody lignocellulosics
US4668340A (en) * 1984-03-20 1987-05-26 Kamyr, Inc. Method of countercurrent acid hydrolysis of comminuted cellulosic fibrous material
US4718981A (en) * 1985-08-23 1988-01-12 International Paper Company Bleached kraft paperboard by densification and heat treatment
US4752579A (en) 1985-10-21 1988-06-21 Uop Inc. Monosaccharides from corn kernel hulls by hydrolysis
US4774098A (en) * 1985-12-16 1988-09-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Modified plant fiber additive for food formulations
US4666340A (en) * 1986-03-28 1987-05-19 Shell Offshore Inc. Offshore platform with removable modules
CA1340806C (en) * 1986-07-02 1999-11-02 James Merrill Prober Method, system and reagents for dna sequencing
US5023103A (en) * 1987-01-27 1991-06-11 D. D. Williamson & Co., Inc. Fiber and method of making
US4810785A (en) 1987-07-17 1989-03-07 A. E. Staley Manufacturing Company Crosslinked corn bran and utilization in papermaking
US4927654A (en) * 1987-07-23 1990-05-22 The Nutrasweet Company Water soluble bulking agents
US4844924A (en) 1987-09-16 1989-07-04 A. E. Staley Manufacturing Company Esterified dietary fiber products and methods
US5227024A (en) * 1987-12-14 1993-07-13 Daniel Gomez Low density material containing a vegetable filler
US4997488A (en) * 1988-02-05 1991-03-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Combined physical and chemical treatment to improve lignocellulose digestibility
US4842877A (en) * 1988-04-05 1989-06-27 Xylan, Inc. Delignification of non-woody biomass
US5023097A (en) * 1988-04-05 1991-06-11 Xylan, Inc. Delignification of non-woody biomass
US4957599A (en) * 1988-04-15 1990-09-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkaline extraction, peroxide bleaching of nonwoody lignocellulosic substrates
US4859282A (en) * 1988-04-15 1989-08-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Acid purification of product from alkaline peroxide processing of nonwoody lignocellulosic substrates
US4994115A (en) * 1988-06-23 1991-02-19 Cpc International Inc. Process for producing a high total dietary corn fiber
US4927649A (en) * 1988-09-16 1990-05-22 A. E. Staley Manufacturing Company Method of making a hemicellulose coated dietary fiber
FR2647641B1 (fr) * 1989-06-05 1992-01-17 Atochem Procede de fabrication de pulpes vegetales blanchies
US5246543A (en) * 1989-08-18 1993-09-21 Degussa Corporation Process for bleaching and delignification of lignocellulosic materials
US5137744A (en) * 1989-09-11 1992-08-11 American Crystal Sugar Company Process and system for the improvement of edible fiber and product
US4997665A (en) * 1989-10-05 1991-03-05 Michigan Biotechnology Institute Dietary fibers and a process for their production
US5068121A (en) * 1989-10-19 1991-11-26 Fredericia Cellulose A/S Product and process for preparing a plant fiber product
WO1991011115A1 (en) * 1990-01-24 1991-08-08 Odessky Tekhnologichesky Institut Pischevoi Promyshlennosti Imeni M.V.Lomonosova Fibrous nutrition concentrate and method of preparation
JPH0678367B2 (ja) * 1990-05-15 1994-10-05 呉羽化学工業株式会社 食物繊維、その製造法及びその食物繊維を含有する生理活性剤
US5057334A (en) * 1990-07-13 1991-10-15 Ort's Inc. Process for recovery of cellulose
US5069919A (en) * 1990-08-08 1991-12-03 Fmc Corporation Process for bleaching/sanitizing food fiber
EP0474230B1 (en) * 1990-09-05 1995-03-15 Terumo Kabushiki Kaisha Insoluble dietary fibers, method of producing the dietary fiber and foods containing the dietary fiber
JPH04281761A (ja) * 1991-03-07 1992-10-07 Terumo Corp 食物繊維の製造方法
EP0474231B1 (en) * 1990-09-06 1996-12-04 Canon Kabushiki Kaisha Electronic device
JPH04311370A (ja) * 1991-04-10 1992-11-04 Terumo Corp 食物繊維の製造方法および食物繊維含有食品
US5085883A (en) * 1991-06-27 1992-02-04 Abbott Laboratories Blend of dietary fiber for nutritional products
RU94019480A (ru) * 1991-09-06 1996-06-10 Коммонвелт Сайнтифик энд Индастриал Рисерч Организэйшн (AU) Способ и устройство определения измерительного параметра/ов/ объекта
IT1258844B (it) * 1992-01-31 1996-02-29 Ausimont Spa Procedimento per la delignificazione di cellulosa grezza
GB9206415D0 (en) * 1992-03-24 1992-05-06 Albright & Wilson Stabilisation of bleach liquors
DE4228171C2 (de) * 1992-08-25 1995-06-14 Kaemmerer Projekt Agentur Gmbh Verfahren zur Gewinnung von Zellstoffen
CA2103965C (en) * 1992-10-14 2004-10-19 Ann Hoffman Grev Fiber material of increased soluble dietary fiber and process for producing
US5718802A (en) * 1992-11-16 1998-02-17 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Process for obtaining cellulosic fiber bundles at least 2.5 cm long from plant stalk rind
US5338366A (en) * 1993-01-04 1994-08-16 Kamyr, Inc. Acid pre-hydrolysis reactor system
DK169925B1 (da) * 1993-02-23 1995-04-03 Dacompa As Fremgangsmåde og anlæg til fremstilling af formet emne og formet emne
US5597714A (en) * 1993-03-26 1997-01-28 Arkenol, Inc. Strong acid hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic materials
US5620565A (en) * 1994-06-29 1997-04-15 Kimberly-Clark Corporation Production of soft paper products from high and low coarseness fibers
FR2730252B1 (fr) * 1995-02-08 1997-04-18 Generale Sucriere Sa Cellulose microfibrillee et son procede d'obtention a partir de pulpe de vegetaux a parois primaires, notamment a partir de pulpe de betteraves sucrieres.
US5529663A (en) * 1995-04-03 1996-06-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Delignification of lignocellulosic materials with peroxymonophosphoric acid
US5656129A (en) * 1995-05-31 1997-08-12 Masonite Corporation Method of producing fibers from a straw and board products made therefrom
US5705216A (en) * 1995-08-11 1998-01-06 Tyson; George J. Production of hydrophobic fibers
US5766662A (en) * 1995-11-28 1998-06-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Dietary fiber gels for calorie reduced foods and method for preparing the same
IT1277112B1 (it) 1995-12-20 1997-11-04 Vomm Chemipharma Srl Processo per la produzione di cellulosa
FI103588B1 (fi) * 1996-01-19 1999-07-30 Esa Rousu Consulting Oy Menetelmä tekokuitujen ja muiden kuitujen raaka-aineen valmistamiseksi ruohovartisista kasveista
IT1282104B1 (it) * 1996-01-31 1998-03-12 Consiglio Nazionale Ricerche Procedimento per la produzione di paste cartarie cellulosiche mediante biodelignificazione da masse vegetali particolarmente di
US5859236A (en) * 1996-02-29 1999-01-12 Burkart; Leonard Process for preparation of lignin and microcellulose
US5944953A (en) 1996-03-12 1999-08-31 Le Centre Specialise En Pates Et Papiers (Cspp) Du College D'enseignement General Et Professionnel De Trois-Riveres Process for simultaneous mechanical and chemical defibration of corn stalks and straw materials
FI103899B1 (fi) * 1996-11-06 1999-10-15 Chempolis Oy Menetelmä erityisen vaalean massan valmistamiseksi
EP1007572B1 (en) * 1997-03-14 2003-10-29 National Starch and Chemical Investment Holding Corporation Isolation of hemicellulose from corn fiber
JP3811833B2 (ja) * 1997-06-30 2006-08-23 独立行政法人科学技術振興機構 わら類の常圧酢酸パルプ化方法及び廃液類を有効利用する酢酸パルプ化方法
US5974983A (en) * 1997-08-27 1999-11-02 Infra-Structures, Inc. Table top lift
US6228213B1 (en) * 1997-09-19 2001-05-08 University Of Nebraska-Lincoln Production of microcrystalline cellulose by reactive extrusion
US20010023749A1 (en) * 1997-10-07 2001-09-27 Weyerhaeuser Company Method for processing straw pulp
US6174412B1 (en) * 1998-03-02 2001-01-16 Purely Cotton, Inc. Cotton linter tissue products and method for preparing same
US6002476A (en) * 1998-04-22 1999-12-14 Chemicon Inc. Chemical imaging system
US6110323A (en) * 1998-08-03 2000-08-29 Betafoods Corporation Methods of refining agricultural residues to absorbent cellulose, xylose, and plant nutrient liquor, and products produced by such methods
WO2000020677A1 (en) * 1998-10-08 2000-04-13 Battelle Memorial Institute Delignified soybean hull fiber and methods of making and using
US6254914B1 (en) * 1999-07-02 2001-07-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Process for recovery of corn coarse fiber (pericarp)
US6302997B1 (en) * 1999-08-30 2001-10-16 North Carolina State University Process for producing a pulp suitable for papermaking from nonwood fibrous materials
US6902649B1 (en) * 1999-10-15 2005-06-07 Cargill, Incorporated Enhanced fiber additive; and use
US6409841B1 (en) * 1999-11-02 2002-06-25 Waste Energy Integrated Systems, Llc. Process for the production of organic products from diverse biomass sources
ATE358140T1 (de) * 1999-11-22 2007-04-15 Philip G Crandall Isolierung von pectin aus sojabohnen
AU2002211031A1 (en) * 2000-10-24 2002-05-06 Samyang Genex Corporation Method for preparing soluble dietary fiber from corn hull
CA2438984C (en) * 2001-02-28 2009-10-20 Iogen Energy Corporation Method of processing lignocellulosic feedstock for enhanced xylose and ethanol production
US20040146615A1 (en) * 2001-04-13 2004-07-29 Mcdonald John Thomas Processes for evaluating agricultural and/or food materials; applications;and, products
CA2493562C (en) * 2002-07-26 2011-05-31 Fmc Corporation Production of microcrystalline cellulose
US7057032B2 (en) * 2003-01-24 2006-06-06 Corn Products International, Inc. Low moisture process for extracting hemicellulose
US7935222B2 (en) * 2005-03-04 2011-05-03 Kemira Chemicals, Inc. Papermaking method using one or more quaternized dialkanolamine fatty acid ester compounds to control opacity and paper product made thereby
MX2007012831A (es) * 2005-04-19 2007-12-12 Archer Daniels Midland Co Proceso para la produccion de forraje para animales y etanol y forraje novedoso.
DK2840182T3 (da) * 2005-05-02 2019-09-23 Int Paper Co Lignocellulosematerialer og produkter fremstillet deraf
US8211236B2 (en) * 2005-05-18 2012-07-03 Cargill, Incorporated Process for preparing starch suspensions and starch pastes having improved purity, and starch products
EP1966299B1 (en) * 2005-11-04 2018-06-06 Cargill, Incorporated Lecithin-starches compositions, preparation thereof and paper products having oil and grease resistance, and/or release properties
CA2823232C (en) * 2006-10-26 2014-07-22 Xyleco, Inc. Methods of processing biomass comprising electron-beam radiation
US20100124583A1 (en) * 2008-04-30 2010-05-20 Xyleco, Inc. Processing biomass
US9771199B2 (en) * 2008-07-07 2017-09-26 Mars, Incorporated Probiotic supplement, process for making, and packaging
US20090311376A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 21St Century Grain Processing Method of producing modified whole grain oat flour and products containing modified whole grain oat flour

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