JP4371630B2 - 澱粉組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は熱溶融性を有する澱粉組成物に関する。さらに詳しくは生分解性を有し食品および/または食品添加物である澱粉と澱粉可塑剤を主体とした澱粉組成物であり食品包装などに用いることの出来る熱溶融性および破壊伸度の良好な接着剤またはフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、接着時の作業環境改善のために有機溶剤を使用しない接着剤を用いることが多くなってきた。その目的とコストおよび時間効率で有利なことからホットメルト接着剤が用いられている。ホットメルト接着剤は、一般にはエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンおよびポリビニルアルコール等の合成樹脂を主剤としている。これらの合成樹脂は、生分解性を示さないので、廃棄されると分解されずゴミとして長期間残る。また、これらは、水溶性でないものが多く紙などを接着したものをリサイクルしようとした場合に除去が困難で再生紙の品質に悪影響を与える。
上記の問題点を解決する生分解性を有し水溶性のホットメルト接着剤としては、特開2000−63783号公報および特開2000−169812号公報に記載されている澱粉に尿素や多価アルコールによりホットメルト性を持たせたものが挙げられる。これらのものは上記の問題は解決されているものの、毒性は低いが食品に用いることの出来ない尿素などを用いているので食品包装等の用途に用いることが出来ない。以上のように食品関係に用いることの出来る生分解性の良好な接着剤がないのが現状である。
【0003】
一方、澱粉を主剤として食品または食品包装のフィルムを製造した場合、澱粉のフィルムは硬く柔軟性に欠けるため使用できる範囲は限られている。そのために通常は、グリセリン等の多価アルコールを添加して柔軟性を持たしている。しかしながら、充分な柔軟性を持たせるためには多価アルコールを多量に必要とするため、べたべたとしてフィルム特性が悪くなる。
また、特開2000−342193号公報に澱粉をヒドロキシプロピル化することにより柔軟性を改良することが開示されているが、これでもまだ包装用に用いるには柔軟性およびヒートシール性が不十分である。以上のように澱粉を主剤とする柔軟性の良好な食品用フィルムがないのが現状である。なお、特開2000−41621号公報に多糖類を主剤とする可食性フィルムにおいて還元糖およびアミノ酸を添加することが開示されているが、単糖類を必須としメイラード反応による発色を目的としたものであり本発明を示唆するものではない。また、特開平8−59886号公報にアミノ酸をプラスチックの加工助剤として用いることが開示されているが、対象となるプラスチックは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルおよびポリカーボネート等の合成高分子であり、本発明の澱粉可塑化について示唆するものではない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決できる澱粉組成物について鋭意検討した結果、澱粉にアルコール類およびアミノ酸を特定量添加したものが熱感応性および柔軟性が良好であることを見い出し本発明を完成するに至った。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明に使用出来る澱粉は、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、ワキシトウモロコシ澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉、緑豆澱粉等の生澱粉およびそれらをエステル化、エーテル化等の誘導体化したもの、それらをアルファー化したもの、さらにそれらを酸化、酸処理、デキストリン化等の低粘度化したもの等が挙げられる。これらは、単独又は組み合わせて使用することができる。熱溶融性の接着剤に使用する場合には、低粘度化したものが好適に用いられる。また、フィルム・シートに用いる場合は、エステル化、エーテル化等の誘導体化したものが好適に用いられる。
また、これらの澱粉類とグルコース、フラクトース、ガラクトース、キシロース等の単糖類、蔗糖、マルトース、乳糖、トレハロース等の二糖類、マルトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖等のオリゴ糖類、プルラン、カラギーナン、寒天、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の多糖類、ゼラチン等のタンパク質と併用しても差し支えない。
【0006】
本発明に使用可能なアルコール類としては、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)等の多価アルコール、ソルビトール、マンニトール、キシリトール等の糖アルコールである。
添加量は使用する目的により異なるが、澱粉100質量部に対し、1〜100質量部が好適に用いられる。例えば接着剤の場合は5〜50質量部であり、5質量部以下だと充分な熱可塑性が得られない。50質量部以上だとべたべたした状態で取り扱いにくくなり接着力も弱くなる。フィルムでは、澱粉100質量部に対し、10〜100質量部で好適に用いられる。10質量部以下だと柔軟性に乏しくなり100質量部以上だとフィルムとして取り扱えなくなる。
【0007】
本発明に使用できるアミノ酸としては、グリシン、アラニン等の中性アミノ酸、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどの塩基性アミノ酸、グルタミン酸、アスパラギン酸等の酸性アミノ酸およびその塩が挙げられる。その中でも塩基性アミノ酸および酸性アミノ酸の塩が好適に用いられる。添加量は、澱粉100質量部に対し、1〜50質量部で好適に用いられる。さらに好ましくは5〜30質量部である。1質量部以下だと充分な熱感応性および柔軟性が出ない。50質量部以上だと効果の割合にコストが高くなり好ましくない。
【0008】
接着剤として用いる場合には、粉末状、ペレット状、スティック状、フィルム状、水溶液等様々な形態で使用することが出来る。粉末状の接着剤を得るには、例えば、澱粉組成物の水溶液をスプレードライヤー等で噴霧乾燥する、凍結乾燥したものを粉砕する、低粘度化澱粉および/またはアルファー化澱粉に澱粉可塑剤のアルコール溶液を含浸させた後減圧乾燥する、フィルム状に乾燥させ粉砕する等、澱粉と澱粉可塑剤が均一に混じり合う方法であればよい。ペレット状、スティック状およびフィルム状の接着剤を得るにはエクストルーダーで押し出し、適当なダイ、カッターおよびドラム等を選択して形状を決定することが出来る。また、フィルム状のものは、湿式キャスト法、凍結乾燥法等でも得ることが出来る。可食性のフィルムも上記の方法で得ることが出来る。
【0009】
<実施例>
以下、本発明を実施例にて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0010】
実施例1
酸化澱粉200質量部にL-グルタミン酸ナトリウム40質量部、グリセリン40質量部および水720質量部を加え攪拌した。80℃〜95℃でスラリーが完全に糊になるまで加熱した。糊液を60℃で保温しながらスプレー乾燥機を用いて噴霧乾燥して粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0011】
実施例2
L−グルタミン酸ナトリウムの代わりにグリシンを用いる以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0012】
実施例3
グリセリンの代わりにポリグリセリン(ポリグリセリン#310 阪本薬品工業(株)製)を用いる以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0013】
実施例4
L−グルタミン酸ナトリウム3質量部、グリセリン100質量部とする以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0014】
実施例5
L−グルタミン酸ナトリウム60質量部、グリセリン10質量部とする以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0015】
比較例1
L−グルタミン酸ナトリウムを添加しない以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0016】
比較例2
L−グルタミン酸ナトリウムの添加量を1.5質量部とする以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0017】
比較例3
グリセリンの添加量を8質量部とする以外は実施例1と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0018】
比較例4
グリセリンの添加量を120質量部とする以外は実施例1と同様にして噴霧したが液状にスプレードライヤー内に付着して粉末として得られなかった。
【0019】
実施例6
アセチル化酸処理澱粉(置換度 DS=0.03)200質量部にL−アルギニン40質量部、グリセリン40質量部および水300質量部を加え攪拌した。80℃〜95℃でスラリーが完全に糊になるまで加熱した。凍結乾燥機に入れて−10℃で凍結後、減圧下徐々に温度を上げて乾燥した。最終60℃まで温度を上げた。乾燥後粉砕して粉末溶融型接着剤を得た。
【0020】
実施例7
グリセリンの代わりにポリエチレングリコール(PEG400 分子量約400)を用いる以外は実施例6と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0021】
実施例8
アセチル化酸処理澱粉の代わりにヒドロキシプロピル化酸化澱粉(DS=0.02)を用いる以外は実施例6と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【0022】
実施例9
実施例1〜8および比較例1〜3で得られた粉末加熱溶融型接着剤についてフローテスター(CFT−100D 島津製作所製)を用いて下記の条件で流出開始温度を測定し表1に示した。
測定条件
測定法:昇温法
開始温度:60℃
昇温速度:3.0℃/min
荷重:10kg
ダイ穴径:1.0mm
ダイ長さ:10.0mm
【0023】
実施例10
実施例1〜8および比較例1〜3で得られた粉末加熱溶融型接着剤についてフローテスターを用いて定温法で測定する以外は実施例9と同じ条件で140℃において溶融粘度を測定し表1に示した。
【0024】
実施例11
実施例1〜8および比較例1〜3で得られた粉末加熱溶融型接着剤を合板に均一に散布し分散し上部より綿布をあてヒートプレスで140℃、10秒間加熱接着し剥離強度を測定した。剥離強度の測定方法は以下の通リである。結果を表1に示した。
(剥離強度の測定方法)
接着した綿布を20℃、65%RHで24時間放置した後、2.5cm巾にカットし、テンシロンで引張り(引張速度100mm/min)剥離強度を求めた。
【0025】
【表1】
【0026】
表1より本発明の加熱溶融型接着剤は、充分な熱可塑性を有し、強い接着力を示した。
【0027】
実施例12
馬鈴薯澱粉1000質量部にL−グルタミン酸ナトリウム200質量部、グリセリン300質量部を添加しミキサーを用いて充分に混合した。これをフィーダーを用いてエクストルーダーに投入し下記の条件で押し出し糊化し押し出し生成物をカッターで任意の大きさに切断しペレットを得た。
押し出し条件
エクストルーダー:スエヒロEPM製 アルファー10
原料供給量:1.5kg/hr
温度条件:送りバレル30℃、加熱バレル95℃、加熱ダイ70℃
加水量:なし
加圧方式:順送り加圧 ダイ孔径2mm
スクリュー回転数:120rpm
【0028】
実施例13
馬鈴薯澱粉の代わりにヒドロキシプロピル澱粉(DS=0.08)を用いL−グルタミン酸ナトリウムの添加量を100質量部に変える以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0029】
実施例14
グリセリンの添加量を200質量部にしてソルビトール100質量部添加する以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0030】
実施例15
L−グルタミン酸ナトリウムの代わりにL−ヒスチジンを用いる以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0031】
実施例16
L−グルタミン酸ナトリウム添加量を50質量部とする以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0032】
実施例17
グリセリン添加量を200質量部とする以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0033】
比較例5
L−グルタミン酸ナトリウムを添加しない以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0034】
比較例6
グリセリン添加量を60質量部とする以外は実施例12と同様にしてペレットを得た。
【0035】
実施例18
実施例12〜17および比較例5〜6で得られたペレットを厚さ1mmのスペーサーを用いて95℃においてヒートプレスして澱粉フィルム(12×12cm2)を得た。得られたフィルムを20℃、65%RHで一晩放置後、JIS 2号ダンベルで打ち抜き、試験片とした。テンシロンを用いて引張試験を行い破壊強度および破壊伸度を表2に示した。
【0036】
実施例19
タピオカ澱粉2質量部、L−グルタミン酸ナトリウム0.2質量部、グリセリン0.6質量部に水を加えて全量を6質量部としたものをポリテトラフルオロエチレンコートしたアルミニウムバット(12×10cm2)に流し込みオートクレーブで120℃5分間加熱糊化させた。50℃で24時間乾燥後、20℃、65%RHで一晩放置して澱粉フィルムを得た。
【0037】
実施例20
タピオカ澱粉の代わりにアセチル化澱粉(DS=0.03)を用いる以外は実施例19と同様にして澱粉フィルムを得た。
【0038】
実施例21
L−グルタミン酸ナトリウムの代わりにL−アスパラギンを用いる以外は実施例19と同様にして澱粉フィルムを得た。
【0039】
比較例7
グリセリンを添加しない以外は実施例19と同様にして澱粉フィルムを得た。
【0040】
比較例8
グリセリン添加量を2.5質量部とする以外は実施例19と同様にしたが、ペースト状となりフィルムとして得られなかった。
【0041】
実施例22
実施例19〜21および比較例7で得たフィルムをJIS 2号ダンベルで打ち抜き、試験片とした。テンシロンを用いて引張試験を行い破壊強度および破壊伸度を表2に示した。
【0042】
【表2】
【0043】
表2より本発明の澱粉フィルムは良好な柔軟性を示すことがわかる。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、本発明の澱粉組成物は、良好な熱溶融性および柔軟性を示し、食品または食品添加物を主剤としているので食品関係に用いることの出来る接着剤およびフィルムに用いることが出来る。
Claims (2)
- 澱粉、多価アルコールおよび/または糖アルコール、アミノ酸による澱粉組成物からなり、澱粉が低粘度化澱粉であり、かつ低粘度化澱粉100質量部に対して多価アルコールおよび/または糖アルコール5〜50質量部、およびアミノ酸1〜50質量部添加することを特徴とする熱感応性および柔軟性を有する接着剤用の澱粉組成物。
- 澱粉、多価アルコールおよび/または糖アルコール、アミノ酸による澱粉組成物からなり、澱粉が澱粉誘導体であり、かつ澱粉誘導体100質量部に対して多価アルコールおよび/または糖アルコール10〜100質量部、およびアミノ酸1〜50質量部添加することを特徴とする熱感応性および柔軟性を有するフィルム用の澱粉組成物。
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