KR0180955B1

KR0180955B1 - 분말함수 결정포도당을 이용한 수용성 식물섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR0180955B1
Application number: KR1019950042431A
Authority: KR
Inventors: 안세천; 박동기; 도무희
Original assignee: 신명수; 주식회사신동방
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR970027108A

Abstract

본 발명은 반응 전 분말함수 결정포도당을 105∼140℃의 온도에서 용융시킨 후, 10∼300mmHg의 진공 감압하에서 탈기 및 탈수시켜 무수상태의 포도당으로 전환한 뒤 일정량의 환원당과 식용의 산 촉매를 첨가하여 0.001∼300mmHg의 고진공 감압하에서 수직축 상의 스크루 교반기가 설치된 반응기내에서 축중합 반응시킨 후, 카본 및 이온수지로 정제시킴을 특징으로 하는 고분지 폴리덱스트로스로 구성된 수용성 식물섬유의 제조방법에 관한 것이다.

Description

분말함수 결정포도당을 이용한 수용성 식물섬유의 제조방법

제1도는 본 발명의 분말함수 결정포도당을 사용하여 수용성 식물섬유를 제조하는 본 발명의 공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원료탱크 2 : 반응기

3 : 냉각설비 4 : 분쇄기

5 : 용해조 6 : 카본탑

7 : 이온탑 8 : 농축기

9 : 건조기 10 : 제품저장조

본 발명은 분말함수 결정포도당을 무수상태의 포도당으로 전환시켜 환원당과 산 촉매하에서 중합 반응시켜 수용성 식물섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 분말함수 결정포도당을 반응하기 전 고온, 진공 하에서 감압 탈수시켜 무수상태의 포도당으로 전환시킨 뒤, 일정량의 환원당과 식용의 산 촉매를 첨가하여 반응기내에 수직축상 스크루 교반기로 교반하여 10∼300mmHg의 진공, 고온 하에서 신속히 축중합 반응시킴으로써 색 및 중합에 있어 품질이 개선된 고형상의 식물섬유인 폴리덱스트로스를 합성하고, 이를 카본 및 이온수지로 정제하여 더욱 맛이 향상된 수용성 식물섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기에서 수용성 식물섬유란 폴리덱스트로스이며 포도당이 주요 구성 성분인 난소화성 다당류이지만 단일구조를가진 물질은 아니고, 여러 포도당 중합체의 집합물이다. 이것은 사람의 소화효소로 분해되지 않는 β-1,6 또는 β-1,4 결합을 주로 하며 포도당을 1단위로 하여 8∼10단위로 구성되어 있다. 또한 소장에서 가수분해되지 않고 대장 내에서 일부가 장내세균에 의해 분해, 발효되어 유기산을 생성한다. 그 결과 폴리덱스트로스는 1g당 1Cal의 아주 적은 에너지를 발생시킨다고 알려져 있다.

일반적으로 폴리덱스트로스의 특징은 장내 수분을 흡수하여 변의 양을 증대하게 하여 장벽을 자극시킴으로서 신속히 변이 장을 빠져나가게 하여 변비의 증상을 예방하고 변통을 원활히 하고; 담즙산과 결합하여 지방의 흡수를 저해하고 콜레스테롤치를 저하시키며; 위장벽을 식이섬유가 포착하여 자연히 포도당의 흡수를 지연시키고; 펙틴, 만난 등 수용성 식물섬유와는 달리 수용액의 점도는 설탕과 비슷하거나 낮고 사용이 용이하고; 무미, 무취이고 투명성이 있는 수용액을 만들기 쉽고 응용범위가 넓어, 폴리덱스트로스는 각종 음료, 제과(캔디, 껌, 제과, 쵸코렛), 아이스크림, 쨈, 젤리, 마가린, 쇼트닝, 햄, 소세지, 두부 등 다용도로 활용되고 있는 점이다.

폴리덱스트로스는 일반적으로 포도당이 주성분인 당질 원료를 사용하여 산 촉매를 첨가, 고온 감압 하에서 중합 제조되는 수용성인 난소화성 다당류이다. 이같은 수용성 식물섬유를 제조하는 방법은 미국특허 제3,533,800호, 제3,766,165호, 제3,876,794호와 한국 특허공고 제93-1317호 등에서 제시되어 있으나, 이중 미국특허 제3,766,165호와 제3,876,794호에는 건조 무수화물 또는 건조 수화물로 된 분말을 원료로 사용하여 직접 반응을 함으로써 분말이 자체적으로 포집하고있는 산소뿐만 아니라 수분(100% 건조물이 아니기 때문에 수분을 함유하고 있음)을 함유하고 있기 때문에 역반응을 일으켜 변색이 되고 반응시간을 지연시킨다.

이와 같이 반응중 공기와 물이 제거되지 않으면, 미국특허 제3,766,165호, 제3,876,794호, 한국 특허공고 제93-1317호에서 언급했듯이 원활한 반응이 일어나지 못하므로 반응 전에 전처리 공정으로 공기와 물을 완전하고도 신속하게 제거해야만 좋은 반응이 이뤄져 반응시간이 단축되고, 제품의 색상이 향상된다. 또한 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제시된 한국 특허공고 제93-1317호에서는 액체당질을 원료로 사용하여 반응 시작전 탈기과정을 거치므로 분말원료가 포집하고 있는 공기가 제거되어 그것에 대한 영향은 없으나, 액체 당질이 함유하고 있는 다량의 수분으로 인하여 이 또한 원활한 중합반응을 일으키지 못하고 역반응 등을 일으켜 변색이 되고 반응시간을 지연시키는 문제점이 있었다. 또한 분말함수결정 포도당을 원료로 하여 폴리덱스트로스를 제조시, 원료 분말 스스로 포집하고 있는 공기와 함유하고 있는 수분(수분 6∼10%)으로 인하여 반응에 좋지 않은 영향을 미쳐 색상을 변색시키고 반응시간을 지연시킨다.

이와 같은 문제점을 해결키 위한 본 발명의 목적은, 반응시작전 분말함수 결정포도당을 105-140℃의 온도에서 용융시킨 후, 진공상태 즉, 10∼300mmHg의 감압하에서 탈기 및 탈수시켜 무수상태의 포도당으로 전환한 뒤 일정량의 환원당과 식용의 산 촉매를 첨가하여 0.001∼300mmHg 고진공 감압하에서 수직축상의 스크루 교반기가 설치된 반응기 내에서 축중합 반응시키고, 이를 카본 및 이온수지로 정제시켜 색상 및 품질이 향상된 고분지 폴리덱스트로스로 구성된 수용성 식물섬유를 제공하는 것이다.

이하 본 발명의 수용성 식물섬유의 제조방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

반응시작전 분말함수 결정포도당을 105∼140℃의 온도에서 용융시킨 후, 진공상태에서 탈기 및 탈수시키면 분말함수 결정포도당이 스스로 포집하고 있는 공기와 6∼10%에 해당하는 수분은 거의 탈기, 탈수되어 0.1∼1.0% 정보의 수분을 함유하는 포도당으로 전환된다.

본 발명에서는 환원당은 반응물의 색상 및 맛을 향상시키기 위해 사용하며, 솔비톨, 에리스리톨, 만니톨, 자일리톨 등을 사용할 수 있다. 환원당 첨가량은 분말함수 결정포도당의 고형물 대비 8∼12중량% 정도 첨가하며 분말 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 반응의 촉매로서 식용의 구연산, 아디프산, 타타르산 등을 사용할 수 있으며 첨가량은 분말함수 결정포도당의 고형물 대비 0.1∼2.0중량%, 바람직하게는 0.8∼1.1중량%를 사용한다.

본 발명에서는 0.001∼300mmHg의 고진공과 120∼160℃의 온도를 유지시키고 스크루 교반기를 사용하여 반응초기 격렬한 축중합 반응에 의해 생성된 증기를 신속히 제거함으로써 1∼3시간만에 90% 이상의 중합도를 가진 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스를 제조하였다.

이때, 본 발명의 원활하고 신속한 축중합 반응을 위해서는 수직축상의 스크루 교반기가 달려있는 고분지 폴리덱스트로스 제조용 교반기를 지닌 반응기가 필요한바, 본 반응기에 대해서는 본 발명자들의 동일자 특허출원 고분지 폴리덱스트로스 제조용 반응장치에 개시되어 있다.

따라서 이러한 본 발명은 신규한 반응기를 이용하여 90% 이상의 중합도를 지닌 폴리덱스트로스를 제조하는데 종래에 비해 매우 신속한 1∼3시간 정도가 소요되고 반응 중 최고 온도가 160℃에 불과한 간편한 제조방법인 것이다. 종래의 방법 예를 들면, 미국특허 제3,766,165호와 제876,794호에서 8∼24시간이 소요되고, 한국 특허공고 제93-1317호에서 2∼5시간이 소요되는 것에 비교하면 확실히 개선된 경제적인 방법이라 할 수 있다.

이와 같이 반응시켜 제조된 수용성 식물섬유를 기존의 당액 정제 방법에서 사용되는 카본 및 이온수지로 정제하여 품질이 개선된 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스를 제조한다.

본 발명에서 수용성 식물섬유를 제조하기 위해 사용된 공정도는 제1도에서 도시하였다.

제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스의 제조공정은 원료탱크(1)에 저장된 원료 함수결정포도당을 반응기(2)에 넣고, 감압하에서 무수포도당으로 전환시킨 후, 환원당과 식용의 산 촉매를 넣고 축중합 반응시킨 후, 반응된 중간 제품을 성형하여 냉각설비(3)에서 냉각 후 분쇄기(4)에 넣고 분쇄하고, 분쇄된 제품을 용해조(5)에서 용해한 후, 입상 카본이 충진된 카본탑(6)에서 탈색시키고, 이온탑(7)에서 이온성 물질을 제거하여 맛을 향상시키고, 농축기(8)에서 당농도를 조정하여 건조기(9)에서 분말화 한 후, 제조된 최종제품을 제품저장조(10)로 이송하는 것으로 구성된다.

이상과 같이 본 발명에서 얻어진 폴리덱스트로스는 종래의 제조방법에 비해 반응시간을 훨씬 단축시켰을 뿐만 아니라 색상도 크게 개선시킨 효과가 있어 보다 경제적으로 수용성 식물섬유를 제조할 수 있게 된 것이다. 또한 본 발명의 방법에 따라 제조된 고분지 폴리덱스트로스로 구성된 수용성 식물섬유는 변비 증상의 예방, 변통을 원활히 하여 저칼로리 식이섬유로 효과적으로 사용할 수 있다.

다음의 실시예를 통해 분말함수 결정포도당을 이용한 수용성 식물섬유의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 본 실시예에서 품질평가 방법은 다음과 같다.

폴리덱스트로스의 품질을 평가하기 위하여 식품첨가물공전의 pH와 중합도분석방법과 당액의 품질지표인 T-COLOR와 비전도도를 측정하였다.

(1) pH; 첨가물공전 313, 플리덱스트로스 순도시험 중 액성

HANNA Hl-8314 pH METER 이용

(2) T-COLOR(착색도); 전분당 관련 공업 분석법(일본 식품화학사 발간)

황색에 의한 흡광도가 큰파장인 420nm에서 투광도 %를

측정하여 표시-반응물 색상의 지표

(3) 비전도도; 일본 오르가노사 AB-4형 전도율 측정기로 제품 중에 잔류해 있는

전해성 물질의 양을 측정

(4) 중합도; 첨가물공전 방법 313 폴리덱스트로스 순도시험 중 중합체 함량에 따른 다.

(5) 포도당 당량(OE)

전분당 관련 공업시험법(일본 식품화학사 발간)중 환원당의 정량(레인에이논법)에 따라 시험한다.

[실시예 1]

수분 8.0%인 분말함수 포도당 4,000g을 교반할 수 있고 온도조절이 가능한 수직축상 스크루 반응기에 넣고 120℃까지 온도를 높여 용해한 뒤 진공 200mmHg로 20분간 탈수시켜 무수상태의 포도당을 제조하였다. 이때의 무수포도당의 분석치는 다음과 같다.

*수분; 0.6%

* T-Cololr; 89.5%

[실시예 2]

실시예 1과 같이 동일하게 탈수시킨 뒤 솔비톨 480g과 구연산 48g을 첨가하였다. 반응기를 밀폐한 상태에서 온도를 높여 150℃ 에서 진공 150mmHg로 유지시키고 진공펌프로 흡입되는 반응증기는 응축기를 사용해 응축하였다. 반응 중에는 반응물이 원활히 교반되도록 감속기로 교반기의 회전수를 조절하여 2시간 30분 반응하였다. 반응이 끝난 제품의 품질은 다음 표 1과 같다.

[실시예 3]

실시예 1과 같이 탈수시킨 뒤 솔비톨 400g과 구연산 40g을 첨가하여 150℃에서 진공 120mmHg로 유지시켜 실시예 2와 같은 방법으로 2시간 반응하였다. 반응이 끝난 제품의 품질은 다음 표 1과 같다.

[실시예 4]

실시예 1과 같이 탈수시킨 뒤 솔비톨 360g과 구연산 36g을 첨가하여 140℃에서 진공 80mmHg로 유지시켜 실시예 2와 같은 방법으로 1시간 50분 반응하였다. 반응이 끝난 제품의 품질은 다음 표 1과 같다.

상기 표와 같이 제품의 색을 나타내는 투과율에서 타사 제품에 비해 우수하게 나타나며 중합도에 있어서도 높게 나타남.

표 2 당조성 분석결과에서도 실시예의 제품이 시중제품보다 DP6 ↑ 함량이 높은 것을 알 수 있다.

[실시예 5]

실시예 2와 동일한 방법으로 반응시킨 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스를 제조하여 이를 반응기에서 배출시킨 뒤 물 3,800ml 가하여 용해하였다. 색 및 맛을 향상시키기 위하여 입상카본(일본 미쯔비시사, 제품명; DIAHOPE)이 충진된 카본탑에 70℃로 통액하였다. 이것을 다시 양 이온교환수지(RohmHass사, 제품명; 200C)에 50℃로 통액하고 음이온 교환수지(RohmHass사, 제품명; IRA 93 ZU)에 35℃로 통액하여 이온 정제한 폴리덱스트로스를 제조하였다. 정제한 제품의 품질은 다음 표 3과 같다.

[실시예 6]

실시예 3과 동일한 방법으로 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스를 제조하고 색 및 맛을 향상시키기 위하여 실시예 5와 같은 방법으로 입상카본 및 이온교환수지탑을 거쳐 정제한 폴리덱스트로스를 제조하였다. 정제한 제품의 품질은 다음 표 3과 같다.

[실시예 7]

실시예 4와 동일한 방법으로 수용성 식물섬유인 폴리덱스트로스를 제조하고 색 및 맛을 향상시키기 위하여 실시예 5와 같은 방법으로 입상카본 및 이온교환수지탑을 거쳐 정제 폴리덱스트로스를 제조하였다. 정제한 제품의 품질은 다음 표 3과 같다.

상기 표와 같이 제품의 색을 나타내는 투과율 및 잔존해있는 전해성 물질의 양을 나타내는 비전도도에서 가사 제품에 비해 우수하게 나타난다.

[실시예 8]

실시예 5 내지 실시예 7에서 정제한 폴리덱스트로스에 대한 관능평가를 실시하였다. 이때 관능평가는 숙련된 패널 10명으로 구성된 관능평가팀에 의해 3점(강), 2(중), 1점(약), 0점(무)으로 평가한 후 패널 10명의 평균점수를 표 4에 나타내었다.

신맛, 단맛, 탄맛에서 시중 제품에 비해 강도가 낮게 평가됨.

Claims

반응 전 분말함수 결정포도당을 105∼140℃의 온도에서 용융시킨 후, 10∼300mmHg의 진공 감압하에서 탈기 및 탈수시켜 무수상태의 포도당으로 전환한 뒤, 솔비톨, 에리스리톨, 만니톨 또는 자일리톨 등에서 선택된 1종 이상의 환원당을 분말함수 결정포도당의 고형물 대비 8∼12중량% 첨가시키고, 구연산, 아디프산 또는 타타르산 등에서 선택된 1종 이상의 식용의 산 촉매를 분말함수 결정포도당의 고형물 대비 0.1∼2.0중량% 첨가하여 0.001∼300mmHg의 고진공 감압하에서 수직축상의 스크루 교반기가 설치된 반응기내에서 축중합 반응시킨 후, 카본 및 이온수지로 정제시킴을 특징으로 하는 고분지 폴리덱스트로스로 구성된 수용성 식물섬유의 제조방법.
제1항에 있어서, 분말함수 결정포도당은 수분함량이 6∼10%인 분말상의 원료를 사용함을 특징으로 하는 고분지 폴리텍스트로스로 구성된 수용성 식물섬유의 제조방법.