KR101230213B1 - 하이드록시알킬 전분 제조 방법 - Google Patents

Abstract

하이드록시알킬 전분 제조 방법이 제공된다. 상기 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 전분을 가수 분해하는 단계, 상기 가수 분해된 전분을 환원 처리하는 단계, 및 상기 환원 처리된 전분에 하이드록시알킬기를 건식으로 치환하는 단계를 포함한다.

Description

하이드록시알킬 전분 제조 방법{METHODS FOR MANUFACTURING HYDROXYALKYL STARCH}

본 발명은 하이드록시알킬 전분 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점도 조절이 가능하고, 내열성과 내알칼리성의 물성과 색상을 개선할 수 있는 하이드록시알킬 전분 제조 방법에 관한 것이다.

전분은 천연에서 얻을 수 있는 고분자로 식품, 제지, 섬유, 제약 등 다양한 산업분야에서 증점제, 겔화제, 안정제, 결착제, 보습제, 부형제, 점결제 등의 다양한 용도로 사용되고 있다. 하지만 원료 전분 자체만으로는 물성에 한계가 있어, 다양한 산업 분야에 적용하기 위해 전분 본연의 구조나 물성을 변화시킨 변성 전분들이 제조되고 있다. 이중 하이드록시알킬 전분은 냉수 가용이 잘되어서 접착제, 점결제, 증점제, 유화 안정제, 섬유 사이징제, 제지용 코팅제 등의 다양한 용도로 사용되고 있으며, 용도에 따라 적정한 점도와 색상을 요구하는 경우가 있다.

그러나, 하이드록시알킬 전분의 점도를 조절하기 위해 산 처리 등을 통해 가수 분해를 하면, 가수 분해된 전분은 일반 전분에 비해 노화가 쉽고 강한 겔(gel)을 형성하는 등 호액의 안정성이 저하되는 단점이 있다. 또, 점도 조절을 위해 산 처리 등의 가수 분해에 의해 끊어진 사슬 말단이 알데하이드기에 의해 환원당으로 존재하게 됨으로써 가열에 의해 쉽게 착색될 뿐 아니라, 단백질 또는 아미노산과 반응하여 갈변 현상이 발생할 수 있고, 고온에서 장시간 가열되는 경우 황변 또는 갈변되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 점도 조절이 가능하면서 물성과 색상을 개선할 수 있는 하이드록시알킬 전분 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예들에 따른 하이드록시알킬 전분 제조 방법은, 전분을 가수 분해하는 단계, 상기 가수 분해된 전분을 환원 처리하는 단계, 및 상기 환원 처리된 전분에 하이드록시알킬기를 건식으로 치환하는 단계를 포함한다.

상기 가수 분해는 산 처리에 의해 수행될 수 있다. 상기 산은 염산, 황산, 및 수산에서 선택될 수 있고, 상기 산의 처리량은 상기 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부일 수 있다.

상기 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 상기 가수 분해된 전분을 상기 환원 처리 전에 표백시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 표백은 메타중아황산나트륨, 과산화수소수, 및 차아염소산소다으로 이루어진 군에서 하나 이상을 선택하여 처리하는 것에 의해 수행될 수 있다.

상기 환원 처리는 환원제를 사용하여 발생시킨 수소 기체를 상기 전분에 부가하는 것에 의해 수행될 수 있다. 상기 환원제는 수소화붕소나트륨, 수소, 및 이산화황에서 선택될 수 있고, 상기 환원제의 투입량은 상기 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부일 수 있다.

상기 건식 치환은 상기 환원 처리된 전분을 건조한 후 알칼리 촉매로 처리하여 에테르화하는 것에 의해 수행될 수 있다. 상기 알칼리 촉매는 지방족 글리콜 및 알칼리 용액을 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하여 제조될 수 있다. 상기 지방족 글리콜은 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 및 디프로필렌글리콜에서 선택될 수 있고, 상기 알칼리 용액은 50% 수산화나트륨 용액 또는 수산화칼륨 용액일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 용도에 따라 점도 조절이 가능하고, 색상 개선 효과가 우수하며 호액의 점도 안정성, 내열성, 내알칼리성 등의 물성이 우수한 하이드록시알킬 전분이 제조될 수 있다. 특히, 상기 하이드록시알킬 전분은 내열성 및 색상 개선효과가 우수하여 원료 자체의 백색도가 향상될 수 있고, 제조된 전분을 호액으로 만들어 고온에서 장시간 가열하여도 색상 변화와 점도 안정성에 문제가 없어 다양한 용도로 사용될 수 있다.

도 1a는 가수 분해된 전분, 표백 처리된 전분, 환원 처리된 전분의 가열 전 색상을 나타내고, 도 1b는 가열 후 색상을 나타낸다.
도 2a는 찰옥수수 전분과 변성된 찰옥수수 전분으로 제조된 하이드록시프로필 전분의 가열 전 색상을 나타내고, 도 2b는 가열 후 색상을 나타낸다.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.

본 발명의 실시예들에 따른 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 전분을 가수 분해하는 단계, 상기 가수 분해된 전분을 환원 처리하는 단계, 및 상기 환원 처리된 전분에 하이드록시알킬기를 건식으로 치환하는 단계를 포함한다.

이하에서, 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

가수 분해 단계

본 발명의 실시예들에 따른 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 전분을 가수 분해하는 단계를 포함한다.

상기 전분은 예를 들어, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분 또는 밀 전분일 수 있고, 바람직하게는 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 일 수 있다.

상기 가수 분해는 상기 전분을 산 처리하는 것에 의해 수행될 수 있다. 상기 전분을 물에 용해시켜 수전분을 제조한 뒤 염산, 황산, 또는 수산 등의 산을 처리하여 슬러리 상에서 전분 입자가 팽윤되지 않는 호화 온도 이하의 온도에서 수 시간 반응시켜 가수 분해할 수 있다. 예를 들어, 전분 1000g을 물 1600g에 용해시킨 뒤 염산 10g을 처리하고 35 ~ 45℃를 유지하여 2 ~ 8시간 반응시켜 가수분해할 수 있다. 상기 가수 분해에 의해, 분해도가 적어 입자 상이 유지되며 냉수에는 거의 녹지 않고, 중합도가 낮은 전분이 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 산 처리에 염산이 사용될 수 있다.

상기 산 처리에서, 산 처리량, 수전분의 반응 온도, 반응 시간을 조절하여 목표 점도치를 갖는 전분을 제조할 수 있다. 산 처리량과 반응 온도를 일정하게 유지하면, 반응 시간이 길어짐에 따라 가수 분해가 더 진행되어 전분의 점도는 낮아지게 된다. 반응 온도와 반응 시간을 일정하게 유지하면, 산 처리량이 증가함에 따라 전분의 점도는 낮아지고, 산 처리량과 반응 시간을 일정하게 유지하면, 반응 온도가 높을수록 전분의 점도는 낮아진다. 산 처리량, 반응 온도, 반응 시간에 대하여 공정 비용을 고려하여 적절한 조건을 설정할 수 있다. 다만, 반응 온도는 원료 전분이 호화되지 않는 온도 미만에서 설정되어야 한다. 호화 온도 이상의 조건에서 반응하게 되면 전분이 호화되어 이후 공정인 세척과 탈수를 진행할 수 없다.

산 처리량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부일 수 있다. 0.1중량부 미만이면 가수 분해에 오랜 시간이 소요되고, 1중량부 초과이면 반응 시간은 짧아지나 반응 후 남은 산을 중화하고 세척하기 위해 약품이 소모되는 문제가 있다. 바람직하게 산 처리량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.4 ~ 0.6중량부이고, 반응 시간은 3 ~ 6시간일 수 있다.

반응 온도는 실온에서 호화 온도 미만의 범위로 설정될 수 있다. 호화 온도는 원료 전분별로 차이가 있으며, 옥수수 전분은 75 ~ 80℃, 찰옥수수 전분은 65 ~ 70℃, 타피오카 전분은 60 ~ 65℃이다. 반응 온도가 실온 미만이면, 반응이 느려지고 별도의 냉각 설비를 갖춰야 하는 문제가 있고, 호화 온도 이상이면, 전분 입자가 호화되어 이후 공정에서 전분의 세척 및 탈수가 어렵게 된다. 바람직하게 호화 온도는 30 ~ 60℃일 수 있고, 더욱 바람직하게는 35 ~ 45℃일 수 있다.

산 처리가 완료된 전분에 표백 효과를 부여하기 위해 메타중아황산나트륨을 처리하는 단계가 추가될 수 있다. 표백 효과를 위해서 메타중아황산나트륨, 과산화수소, 차아염소산소다 등과 같이 일반적인 표백제가 사용될 수 있으나, 메타중아황산나트륨을 처리하는 것이 바람직하다. 메타중아황산나트륨은 식품가공공정에서 일반 색소와 발색성 물질을 무색의 화합물로 변화시키고 식품의 보존 중 일어나는 갈변, 착색 등의 변화를 억제하기 위하여 사용하는 첨가물의 일종이다. 메타중아황산나트륨 처리량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.01 ~ 2중량부일 수 있고, 바람직하게는 1중량부 이하이다. 메타중아황산나트륨 처리량이 2중량부 초과이면 소모되고 남은 과량의 메타중아황산나트륨이 이후 과정에서 pH를 변동시키고 가스를 발생시킬 수 있다. 이후 환원 처리 단계에서 수소 첨가를 통한 환원 과정으로 가수 분해된 전분의 내열성이 향상되고 백색도가 개선될 수 있지만, 메타중아황산나트륨 처리 단계를 추가하는 것에 의해 상기 효과가 증대될 수 있다.

환원 처리 단계

본 발명의 실시예들에 따른 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 상기 가수 분해된 전분을 환원 처리하는 단계를 포함한다.

상기 환원 처리는 환원제를 사용하여 발생시킨 수소 기체를 전분에 부가하여 환원시킴으로써 수행된다. 환원제는 산화 환원 반응에서 자신은 산화되면서 상대 물질을 환원시키는 물질로서, 수소화붕소나트륨, 수소, 이산화황 등이 사용될 수 있다. 사용의 편리성과 설비 등을 고려할 때 수소화붕소나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 환원 처리에 의해 전분 말단의 알데하이드기에 수소가 첨가되어 안정성 및 내열성이 향상될 수 있다.

환원제의 투입량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부일 수 있다. 0.1중량부 미만이면, 수소 첨가가 제대로 되지 않을 수 있고, 1중량부 초과이면, 수소 기체가 지나치게 많이 발생할 수 있다.

수소화붕소나트륨이 분해되어 수소 기체를 발생시키는 속도를 조절하기 위해 수전분의 pH는 염기성에서 유지하며, 반응 온도와 압력은 산 처리에서와 동일하다. 수전분의 pH는 8 내지 10일 수 있다. 8보다 낮으면 기포 발생이 격렬히 일어나서 반응 조절이 어려울 수 있고, 10보다 높으면 고알칼리에서 수소화붕소나트륨이 안정화되어 수소 발생이 억제되어 반응이 지연될 수 있다.

수소 기체의 발생이 완료되어, 반응이 종료되면 수전분은 pH 6.0 ~ 6.5로 중화되어 세척, 탈수 및 건조 과정을 거치게 된다

건식 치환 단계

본 발명의 실시예들에 따른 하이드록시알킬 전분 제조 방법은 상기 환원 처리된 전분에 하이드록시알킬기를 건식으로 치환하는 단계를 포함한다.

상기 건식 치환은, 상기 환원 처리된 전분을 건조하고, 건조된 분말 형태의 전분을 알칼리 촉매로 처리한 후 에테르화하는 것에 의해 수행된다.

상기 알칼리 촉매는, 지방족 글리콜 및 알칼리 용액을 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하여 제조될 수 있다. 상기 지방족 글리콜은 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 디프로필렌글리콜일 수 있고, 상기 알칼리 용액은 50% 수산화나트륨 용액 또는 수산화칼륨 용액일 수 있다. 상기 알칼리 촉매는 전분 입자의 호화를 억제하면서 전분 전체에 균일하게 혼합될 수 있다. 상기 혼합 비율은 전분과 알칼리 촉매 혼합물의 수분 함량에 따라 조정되며, 1:1 미만이면 고농도의 알칼리로 전분 입자가 호화될 수 있고, 5:1 초과이면 혼합물의 뭉침 현상이 발생할 수 있다.

상기 환원 처리된 전분에 상기 알칼리 촉매가 순도 100%의 알칼리(수산화나트륨 또는 수산화칼륨)를 기준으로 하여 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 2 ~ 5중량부 투입된다. 상기 알칼리 촉매의 투입량이 2중량부 미만이면 전분의 하이드록시기가 충분히 활성화되지 못할 수 있고, 5중량부 초과이면 과량의 알칼리 촉매가 남게 되어 중화가 필요하게 되며 원치 않는 회분의 함량이 증가할 수 있다.

원료 전분과 알칼리 혼합물의 수분 함량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 10 ~ 20중량부일 수 있다. 수분 함량이 10중량부 미만이면 반응이 느려질 수 있고, 20중량부 초과이면 수분 과다로 인한 반응물의 뭉침 현상이 발생할 수 있고, 적정 수분으로 유지하기 위하여 재건조 공정을 필요로 하게 된다.

상기 알칼리 촉매 처리된 전분을 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 에테르화하여 하이드록시알킬기를 고치환시켜 하이드록시알킬 전분(변성 전분)이 제조될 수 있다. 이와 같이, 하이드록시 알킬기를 고치환시켜 내열성 및 안정성이 개선되고 냉수 가용 특성을 갖는 하이드록시알킬 전분이 제조될 수 있다. 상기 하이드록시알킬 전분은 예를 들어, 하이드록시프로필 전분, 하이드록시에틸 전분, 하이드록시부틸 전분일 수 있다.

예를 들어, 상기 하이드록시프로필 전분은, 상기 알칼리 촉매 처리된 전분을 프로필렌 옥사이드와 반응시켜 제조될 수 있고, 상기 반응은 0 ~ 1.5㎏/㎠의 압력에서 40 ~ 60℃의 온도에서 5 ~ 15시간 동안 수행될 수 있다. 상기 하이드록시프로필 전분은 전분의 물이 증발하여 딱딱해지는 노화 현상 방지에 효과가 있으며, 호화온도를 낮추어 냉수용해성을 좋게하고 점착성을 개선하는 효과가 있다. 그리고,프로필기를 붙이기 위해 사용하는 약품인 프로필렌 옥사이드가 에틸렌 옥사이드에 비하여 상대적으로 발화점이 낮아서 위험도가 낮아 취급이 용이하여 산업적으로 유용하다.

상기 알킬렌 옥사이드의 투입량은 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 10 ~ 50중량부일 수 있다. 상기 알킬렌 옥사이드의 투입량이 10중량부 미만이면 냉수 가용 특성이 저하될 수 있고, 50중량부 초과이면 반응물의 뭉침 현상이 발생할 수 있다.

산업 분야에서 전분을 사용할 경우 점도는 중요한 물성 인자 중 하나이다. 저점도의 물성이 요구될 경우 전분의 점도를 낮추고 유동성을 개선하기 위해 산 가수 분해를 하게 되면 분해된 전분 사슬 말단기에 알데하이드기가 존재하게 되고 이에 의해 전분의 열 안정성이 약해져 갈변이 발생할 수 있고, 호액 안정성이 저하되어 전분의 물성이 나빠질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 말단기에 수소를 첨가하여 상기 알데하이드기를 환원시킨 후 이를 하이드록시알킬기로 치환시킴으로써, 용도에 따라 점도 조절이 가능하고, 색상 개선 효과가 좋고 호액의 점도 안정성, 내열성, 내알칼리성 등의 물성이 우수한 하이드록시알킬 전분이 제조될 수 있다. 특히, 상기 하이드록시알킬 전분은 내열성 및 색상 개선효과가 우수하여 원료 자체의 백색도가 향상될 수 있고, 제조된 전분을 호액으로 만들어 고온에서 장시간 가열하여도 색상 변화와 점도 안정성에 문제가 없어 다양한 산업 분야에서 접착제 또는 증점제 등으로 사용 가능하며 그 사용 범위를 넓힐 수 있다.

< 실시예 >

본 발명의 실시예들에서 백색도는 백색도 측정기(KETT사, C-100)를 이용하여 측정하였다. 텅스텐 광원에 청색 필터를 사용하고 교정판의 백색도 값은 86.0으로 설정한 뒤 하이드록시알킬 전분의 분말 시료를 셀에 담아 측정하였다. 실제 적용 제품에 이용하기 위한 하이드록시알킬 전분의 액상 상태 색도는 육안으로 관찰하였으며, 그 결과를 천연색 사진으로 나타내었다.

점도는 브룩필드 점도계(Brookfield사, LVT Dial Reading Viscometer)를 이용하여 측정하였다. 전분을 20% 농도(전분 고형분 기준)로 용해시킨 뒤, 80℃에서 30분간 가열하고, 이를 25℃에서 30분간 냉각시켜 브룩필드 점도계 4번 스핀들, 6rpm 조건으로 측정하였다. 전분 호액의 용해, 가열, 냉각시 교반 속도는 600rpm 으로 일정하게 유지하였다. 점도 측정시 점도계의 rpm은 측정값 변동의 중요 인자로 6rpm 초과인 경우 전분 호액이 스핀들을 타고 올라가서 일정한 점도값을 측정하기 어려우므로 rpm을 6으로 고정하였다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전분의 점도는 원료 전분의 고유한 점도 이하의 범위에서 조절될 수 있고, 일정하게 유지될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 전분의 점도 범위는 특정 범위로 한정되지 않지만, 전분계 바인더로 적용시 5,000 ~ 20,000cps 범위에서 전분의 접착력이나 안정성 등이 우수하다는 것이 확인되었다.

실시예 1

산 처리에 따른 하이드록시프로필 전분의 점도 변화를 측정하기 위해 산 처리로 점도를 조절한 전분을 제조한 뒤 이 전분을 이용하여 하이드록시프로필 전분을 제조하여 각 시료별 점도 변화를 측정하였다.

찰옥수수 전분 3000g(삼양제넥스사)에 대하여 염산(35%, 덕산) 처리량과 처리시간을 변경하였고, 그 외의 모든 과정은 동일한 조건에서 진행하였다. 산 처리 반응 온도는 40℃를 유지하였고, 각 시료별 시간만큼 반응한 뒤 수전분의 pH를 9로 조절하였다. 20% 수소화붕소나트륨 용액(98%, 삼전) 66g을 처리하여 15시간 반응 시킨 후 pH를 6.2로 중화하여 세척 탈수 및 건조시켰다. 이 전분 2000g에 (50%(w/v) 가성소다 및 프로필렌글리콜을 1:2.5의 중량비로) 제조된 촉매 50g (2.5중량부)을 혼합한 뒤, 프로필렌 옥사이드(99%, 아크로스) 320g (16중량부)을 투입하여 50℃에서 8시간 반응하여 하이드록시 프로필 전분을 제조하였다.

산처리 후 환원 처리된 전분의 점도와 하이드록시프로필기로 치환된 전분의 점도를 상기 점도 측정법에 따라 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 산 처리된 전분의 점도에 따라 하이드록시프로필기로 치환된 전분의 최종 점도가 변화되는 것을 확인할 수 있었고, 점도 범위에 따라 산 처리량과 처리시간을 변경하여 점도 조절이 가능한 하이드록시프로필 전분을 제조할 수 있었다. 이와 같이, 다양한 응용분야에 적용 가능한 점도 범위의 하이드록시 프로필 전분을 제조할 수 있다.

시료명		산 처리량 (중량부)	처리시간 (hr)	산처리 전분 점도 (cps)	하이드록시프로필 전분 점도 (cps)
비교예 1		-	-	-	28,000
실시예 1	샘플 1	0.6	4	17,500	12,000
	샘플 2	0.6	3	23,000	16,000
	샘플 3	0.4	6	13,500	10,500
	샘플 4	0.4	4	23,000	15,000

실시예 2

산 처리된 전분에 메타중아황산나트륨 처리에 따른 표백 효과를 확인하기 위하여 메타중아황산나트륨 처리시간 및 처리량을 변화시켜 제조된 전분의 백색도를 측정하였다.

전분을 물에 용해하여 43℃로 유지하면서 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.4중량부의 염산(35%, 덕산)을 4시간 처리하고 전분의 건조 중량에 대하여 1중량부의 메타중아황산나트륨(98%, 삼전)을 처리하여 1시간 단위로 채취한 시료의 백색도를 측정하여, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

시료명		메타중아황산나트륨 처리시간 (hr)	백색도
비교예 2		무처리	93.5
실시예 2	샘플 5	1	95.0
	샘플 6	2	95.3
	샘플 7	3	95.5
	샘플 8	4	96.0
	샘플 9	5	96.1

전분을 물에 용해하여 43℃로 유지하면서 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.4중량부의 염산을 4시간 처리하고 메타중아황산나트륨의 처리량을 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.2 ~ 1중량부 범위 내에서 구분하여 각 시료와 2시간 반응시켰다. 그리고 수전분의 pH를 9로 조절한 뒤 수소화붕소나트륨(98%, 삼전)을 0.5중량부 처리하여 15시간 반응시킨 후 pH를 6.2로 중화하여 세척, 탈수, 건조시킨 시료의 백색도를 측정하여 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.

시료명		메타중아황산나트륨 처리량 (중량부)	백색도
비교예 3		찰옥수수 전분	94.8
비교예 4		산처리된 전분	93.4
실시예 2	샘플 10	0.2	95.5
	샘플 11	0.4	95.6
	샘플 12	0.6	95.4
	샘플 13	0.8	96.1
	샘플 14	1.0	96.3

메타중아황산나트륨을 가수 분해 단계 후 처리하게 되면 전분의 백색도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 백색도는 중요하게 관리되는 전분 색상 관리 항목으로 대체적으로 기준치 이상의 수치를 요구하고 있다. 특히 전분의 백색도가 95 이상되면, 다양한 산업상 용도분야에서 접착제 또는 증점제 등의 사용에 전혀 제한을 받지 않고 자유롭게 사용 가능한 장점이 있다.

실시예 3

메타중아황산나트륨을 처리한 후 수소화붕소나트륨을 처리하여 전분 말단기의 알데하이드기를 환원시켰고, 수소화붕소나트륨의 처리시간별로 백색도를 측정하여 전분의 안정성을 간접적으로 확인하였다.

전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.6중량부의 염산을 3시간 처리한 전분을 메타중아황산나트륨으로 4시간 처리하는 과정을 모두 동일하게 수행한 후 수소화붕소나트륨을 각각 3, 6, 9, 12, 15시간 반응시켜 전분의 백색도를 측정하여 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다.

시료명		수소화붕소나트륨 처리시간 (hr)	백색도
비교예 5		무처리	95.4
실시예 3	샘플 15	3	96.2
	샘플 16	6	96.7
	샘플 17	9	96.8
	샘플 18	12	96.6
	샘플 19	15	97.2

실시예 4

제조 단계별 내열성과 내알칼리성에 대한 물성의 안정성 개선 효과를 확인하기 위해 가수 분해된 전분, 표백 처리된 전분, 환원 처리된 전분의 알칼리 조건(pH 12~13)에서 호액을 제조한 뒤 95℃ 항온 수조에서 15시간 가열하여 가열 전후의 색상을 비교하였다.

도 1a는 가수 분해된 전분, 표백 처리된 전분, 환원 처리된 전분의 가열 전 색상을 나타내고, 도 1b는 가열 후 색상을 나타낸다. 도 1a 및 도 1b에서, 맨 좌측이 가수 분해된 전분을 나타내고, 중앙이 표백 처리된 전분을 나타내며, 맨 우측이 환원 처리된 전분을 나타낸다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 원료 전분을 산 처리하여 가수 분해하면 전분의 내알칼리성과 내열성이 급격히 저하되고, 표백 처리 및 환원 처리를 거치게 되면 물성저하 현상이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

또, 찰옥수수 전분과 가수 분해 후 표백 처리와 환원 처리를 거친 변성된 찰옥수수 전분을 각각 이용하여 동일한 조건으로 하이드록시프로필 전분으로 제조한 후 각각의 호액을 알칼리 조건에서 제조한 뒤 95℃ 항온 수조에서 15시간 가열하여 가열 전후의 색상을 비교하였다.

도 2a는 찰옥수수 전분과 변성된 찰옥수수 전분으로 제조된 하이드록시프로필 전분의 가열 전 색상을 나타내고, 도 2b는 가열 후 색상을 나타낸다. 도 2a 및 도 2b에서, 좌측이 찰옥수수 전분으로 제조된 하이드록시프로필 전분을 나타내고, 우측이 변성된 찰옥수수 전분으로 제조된 하이드록시프로필 전분을 나타낸다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 찰옥수수 전분의 점도는 27,000cps이고 변성된 찰옥수수 전분의 점도는 13,000cps로, 변성된 찰옥수수전분은 점도 조절을 위해 가수 분해되어 내열성이 저하될 소지가 있었으나 표백 및 환원 처리를 통해 물성이 개선되어 원료 전분보다 내알칼리성과 내열성이 더 우수함을 확인할 수 있었다.

이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 전분을 가수 분해하는 단계;
   상기 가수 분해된 전분을 표백시키는 단계;
   상기 표백된 전분을 환원 처리하는 단계; 및
   상기 환원 처리된 전분에 하이드록시알킬기를 건식으로 치환하는 단계를 포함하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
2. 청구항 1에서,
   상기 가수 분해는 산 처리에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
3. 청구항 2에서,
   상기 산은 염산, 황산, 및 수산에서 선택되고,
   상기 산의 처리량은 상기 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부인 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
4. 삭제
5. 청구항 1에서,
   상기 표백은 메타중아황산나트륨, 과산화수소수, 및 차아염소산소다로 이루어진 군에서 하나 이상을 선택하여 처리하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
6. 청구항 1에서,
   상기 환원 처리는 환원제를 사용하여 발생시킨 수소 기체를 상기 전분에 부가하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
7. 청구항 6에서,
   상기 환원제는 수소화붕소나트륨, 수소, 및 이산화황에서 선택되고,
   상기 환원제의 투입량은 상기 전분의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1 ~ 1중량부인 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
8. 청구항 1에서,
   상기 건식 치환은 상기 환원 처리된 전분을 건조한 후 알칼리 촉매로 처리하여 에테르화하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
9. 청구항 8에서,
   상기 알칼리 촉매는 지방족 글리콜 및 알칼리 용액을 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
10. 청구항 9에서,
    상기 지방족 글리콜은 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 및 디프로필렌글리콜에서 선택되고,
    상기 알칼리 용액은 50% 수산화나트륨 용액 또는 수산화칼륨 용액인 것을 특징으로 하는 하이드록시알킬 전분 제조 방법.
    
    

Images