KR101642317B1

KR101642317B1 - 발수성 전분의 제조방법

Info

Publication number: KR101642317B1
Application number: KR1020140112136A
Authority: KR
Inventors: 양다혜; 김쌍옥; 조영모; 송은범
Original assignee: 대상 주식회사
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-07-25
Also published as: KR20160025218A

Abstract

본 발명은 전분과 실리코네이트(Siliconate)를 포함하는 혼합물을 압출시켜 압출물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물 내에서 실리코네이트의 함량은 전분 100 중량부 대비 2.5~50 중량부인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법은 발수성 전분을 산업적 규모로 대량생산 하는데에 적합하고, 본 발명의 제조방법으로 제조된 발수성 전분은 베이비 파우더의 부형제, 벽지 표면의 코팅제, 발포매트의 충진재, 인쇄시 뒷묻음 방지용 파우더 등의 소재로 사용될 수 있다.

Description

발수성 전분의 제조방법{Manufacturing method of water repellent starch}

본 발명은 발수성 전분의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 간편한 공정을 이용하여 발수성 전분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전분은 자연계 식물에 존재하는 탄수화물의 한 형태로서 곡물, 씨앗, 뿌리, 덩이에 풍부하게 존재하며 구조적인 특징 때문에 다양한 기능성을 가진다. 구체적으로 전분은 α-D-글라이코시딕 결합(α-D-glycosidic bond)으로 이루어진 글루코오스 폴리머(glucose polymer)이고, 이때 글루코오스 사슬은 직선상인 아밀로오스(amylase)와 분지상인 아밀로펙틴(amylopectin)으로 이루어져 있으며 이 사슬들의 크기 및 구조 형태는 전분이 유래된 식물에 따라 각기 다르다. 또한, 물리적, 화학적, 생물학적 처리 등과 같은 물성 개질 방법에 의하여 제조된 전분 유도체(통상 "변성전분"으로 칭해지기도 한다)가 식품 및 산업 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있다.

특히, 화학적 변성 전분으로서 전분 사슬 구조의 하이드록시기(Hydroxyl group)를 무수 알케닐 숙신산(alkenyl succinic anhydride)으로 에스터화하여 소수성을 증가시킨 소수성 전분이 알려져 있다. 이때 상기 무수 알케닐 숙신산으로는 무수 옥테닐 숙신산(octenyl succinic anhydride) 및 무수 도데세닐 숙신산 등이 주로 사용되는데, 이러한 소수성 전분은 화학 구조상 친수성인 하이드록시기가 수상에 노출되고 물에 현탁되어 발수성이 크지 않고, 전분 각각의 입자 크기는 미세하지만 전분 입자들끼리 뭉치는 현상이 발행하여 관능적 촉감이 떨어지는 문제가 있다.

전술한 소수성기 치환 반응만으로 전분의 발수성과 관능적 촉감을 개선하는 것이 만족스럽지 못하기 때문에, 소수성기 치환과 더불어 금속 이온과 가교 반응시키는 방법이 개발된 바 있다. 그 중에서, 전분의 하이드록시기를 무수 옥테닐 숙신산에 의해 소수성으로 치환하고, 이를 알루미늄 이온과 같은 금속이온과 가교 반응시켜 제조한 알루미늄 전분 옥테닐숙시네이트(aluminium starch octenylsuccinate)은 흐름성, 발수성, 관능적 촉감 등이 우수하여 화장품, 의약품, 살충제, 제지 등과 같은 다양한 산업에서 부형제, 충진제, 희석제, 활택제, 뭉침 방지제, 흐름성 개선제 등의 용도로 널리 사용되고 있다.

발수성 전분의 제조방법과 관련된 선행기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-1108881호에는 (a) 물 중의 전분 슬러리에 0.1～1 중량% 농도로 산을 가하여 40～60℃에서 가수분해 반응을 수행하는 단계로서, 상기 가수분해 반응을 반응 혼합물로부터 분리한 전분을 6%(w/w)의 농도로 물에 가하고, 95℃로 가열하여 호화시킨 후, 50℃로 냉각하여 측정한 점도가 400 cP 이하가 될 때까지 수행하는 단계; (b) 단계(a)에서 얻어진 반응 혼합물에 C₁₀～C₃₂ 알케닐석시닉 안하이드라이드를 가하여 반응시켜 소수성 전분을 형성하는 단계; 및 (c1) 상기 소수성 전분을 분리하고, 물과 혼합하여 슬러리화한 다음, 금속염을 가하여 소수성 전분의 금속-가교화를 유도하거나 혹은 (c2) 단계(b)에서 얻어진 반응 혼합물에 금속염을 가하여 소수성 전분의 금속-가교화를 유도하는 단계를 포함하는, 습식 공정에 의한 소수성 전분의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술은 무수 도데세닐 숙신산과 같은 고가의 원료를 사용하여야 하고, 반응 시간이 길고, 반응 완료 후 여과, 수세, 건조와 같은 복잡한 공정을 거쳐야 하며, 습식 공정이기 때문에 소정의 폐수가 발생한다는 문제가 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1409210호에는 전분 분말에 수산화칼슘과 같은 다원자가 금속 수산화물 분말을 전분 건조 중량 대비 1.0~20 중량%의 양으로 첨가하고 균일하게 혼합하여 제1혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1혼합물에 무수 옥테닐 숙신산과 같은 무수 유기산을 전분 건조 중량 대비 1.5~10 중량%의 양으로 첨가하고 균일하게 혼합하여 제2혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2혼합물에 포함된 전분과 무수 유기산 간의 에스터화 반응 및 에스터화된 전분과 다원자가 금속 수산화물 간의 가교 반응을 유도하는 숙성 단계를 포함하는 건식 공정에 의한 발수성 전분의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술은 무수 옥테닐 숙신산과 같은 고가의 원료를 사용하여야 하고, 신뢰할 만한 발수성을 얻기 위해 12시간 이상의 오랜 숙성 시간이 필요하다는 문제가 있다. 또한, 미국 등록특허공보 제7,799,909호에는 옥수수 전분 슬러리에 소디움메틸실리코네이트(Sodium Methyl Siliconate)를 첨가하고, 염산을 이용하여 pH를 5~9로 조정한 후 30분간 교반하고, 여과 및 건조하는 것을 특징으로 하는 습식 공정에 의한 발수성 전분의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술은 공정이 복잡하고, 습식 공정이기 때문에 소정의 폐수가 발생하며, 최종 전분의 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등과 같은 물성이 다원자가 금속 수산화물 및 무수 유기산을 사용하여 제조한 발수성 전분에 비해 떨어지는 문제가 있다. 또한, 미국 등록특허공보 제8,703,933호에는 전분과 소디움메틸실리코네이트(Sodium Methyl Siliconate) 용액을 소정의 시간 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 30% 이하인 혼합물을 제조하고 건조하는 것을 특징으로 하는 건식 공정에 의한 발수성 전분의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술은 최종 전분의 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등과 같은 물성이 다원자가 금속 수산화물 및 무수 유기산을 사용하여 제조한 발수성 전분에 비해 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정의 단순화, 제조설비의 최소화 및 제조시간의 단축으로 인해 대량생산에 적합하면서도, 동시에 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등과 같은 물성이 양호한 발수성 전분을 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 발명자들은 소디움메틸실리코네이트와 같은 실리코네이트로 발수성 전분을 제조할 때, 종래의 습식공정이나 고속 회전 믹서를 사용하는 건식공정 대신에 압출기를 사용하면 제조공정을 단순화시킬 수 있고 동시에 흐름성, 발수성, 관능적 촉감 등이 양호한 발수성 전분을 경제적으로 제조할 수 있다는 점을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전분과 실리코네이트(Siliconate)를 포함하는 혼합물을 압출시켜 압출물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물 내에서 실리코네이트의 함량은 전분 100 중량부 대비 2.5~50 중량부인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법은 바람직하게는 상기 압출물에 산(acid)을 첨가하고 혼합하여 중화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법은 압출기를 이용하기 때문에 종래의 습식 공정에 의한 제조방법에 비해 공정이 단순하고, 제조시간이 단축되고, 반응 생성물의 손실이 거의 없고. 폐수가 발생하지 않아 친환경적이며, 별도의 폐수 처리 설비가 필요하지 않아 제조 원가를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법은 종래의 건식 공정에 의한 제조방법에 비해 최종 전분의 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등과 같은 물성이 양호하다. 따라서, 본 발명의 제조방법은 발수성 전분을 산업적 규모로 대량생산 하는데에 적합하고, 본 발명의 제조방법으로 제조된 발수성 전분은 베이비 파우더의 부형제, 벽지 표면의 코팅제, 발포매트의 충진재, 인쇄시 뒷묻음 방지용 파우더 등의 소재로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조예 4에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 2는 본 발명의 제조예 1에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교제조예 1에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 비교제조예 2에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 5는 본 발명의 비교제조예 3에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 비교제조예 4에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이다.

본 발명을 구체적으로 설명하기 전에 본 발명에서 사용된 용어를 먼저 설명한다. 본 발명에서 사용되는 용어 "전분"은 천연 전분뿐만 아니라 본 발명의 제조방법에 의해 발수성을 유지하는 한도 내에서 천연 전분을 산 또는 효소로 분해하여 얻은 전분까지 포함하는 개념이다. 본 발명에서 사용되는 용어 "실리코네이트(Siliconate)"는 규산(Silicic acid)에 존재하는 4개의 하이드록실기 중 적어도 하나가 알킬기, 아릴기 또는 할로겐 원소 등으로 치환된 화합물 또는 규산(Silicic acid)의 금속염을 포함하는 개념이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 발수성 전분의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법은 전분과 실리코네이트(Siliconate)를 포함하는 혼합물을 압출시켜 압출물을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법은 바람직하게는 상기 압출물에 산(acid)을 첨가하고 혼합하여 중화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법을 사용되는 반응물질을 설명한다.

전분

본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법에서 사용되는 전분은 다른 반응물질과의 균일한 혼합을 고려할 때, 분말 형태인 것이 바람직하다. 또한, 전분의 수분 함량은 20 중량% 이하이고, 15 중량% 이하인 것이 더 바람직하고, 10 중량% 이하인 것이 더 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 전분의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분, 쌀 전분, 타피오카 전분, 사고 전분(sago starch), 소검 전분(sorghum starch), 고아밀로오스 전분(예를 들어 아밀로오스 함량이 적어도 40 중량% 이상인 전분)과 같은 비변성 전분 등이 있으며, 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 사용되는 전분은 차아염소산나트륨과 같은 산화제로 처리하여 얻은 산화 전분; 산(acid), 열 또는 효소 등으로 분해하여 얻은 저점도 전분(thin boiling starch); 인산일전분(Monostarch Phosphate), 아세트산전분(Starch Acetate)과 같은 에스터화 전분; 히드록시프로필 전분과 같은 에테르화 전분; 인산이전분(Distarch Phosphate)과 같은 가교 전분; 아세틸아디핀산이전분(Acetylated Distarch Adipate), 아세틸인산이전분(Acetylated Distarch Phosphate), 인산화인산이전분(Phosphated Distarch Phosphate)과 같은 에스터화 가교 전분; 하이드록시프로필인산이전분(Hydroxypropyl Distarch Phosphate)과 같은 에테르화 가교전분 등과 같은 변성 전분 등이 있으며, 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.

실리코네이트

본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법에서 사용되는 실리코네이트는 규산(Silicic acid)에 존재하는 4개의 하이드록실기 중 적어도 하나가 알킬기 또는 아릴기로 치환된 유기 실리코네이트(organosiliconates)인 것이 바람직하고, 상기 유기 실리코네이트(organosiliconates)의 금속염인 것이 더 바람직하다. 상기 유기 실리코네이트의 금속염을 형성하기 위한 금속으로는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 있다. 본 발명에서 사용되는 알칼리 금속 유기 실리코네이트(alkali metal organosiliconates)의 바람직한 일 형태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R은 알킬기(alkyl group) 또는 아릴기(aryl group)이고, X는 알칼리 금속이다. 또한, 상기 화학식 1에서 R은 탄소 수가 1 내지 5인 알킬기 또는 페닐기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 화학식 1에서 X는 나트륨 또는 칼륨인 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 소디움메틸실리코네이트(sodium methylsiliconate), 소디움에틸실리코네이트(sodium ethylsiliconate), 소디움프로필실리코네이트(sodium propylsiliconate), 소디움페닐실리코네이트(sodium phenylsiliconate), 포타지움메틸실리코네이트(potassium methylsiliconate), 포타지움에틸실리코네이트(potassium ethylsiliconate), 포타지움프로필실리코네이트(potassium propylsiliconate) 및 포타지움페닐실리코네이트(potassium phenylsiliconate) 등이 있고, 본 발명에서 사용되는 실리코네이트는 이들에서 선택된 1종 이상으로 구성될 수 있다.

산(acid)

본 발명에서 산은 압출물을 중화하기 위해 사용된다. 본 발명에서 사용되는 산은 무기산, 유기산 등 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 염산, 황산, 질산, 인산, 아세트산 등을 들 수 있고, 이 중 염산인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 발수성 전분의 제조방법을 단계별로 나누어 설명한다.

압출물을 형성하는 단계

본 발명에서 압출물을 형성하는 단계는 전분과 실리코네이트(Siliconate)를 포함하는 혼합물을 소정의 압출기를 이용하여 압출시키는 것으로 구성된다. 상기 압출 과정에서 실리코네이트(Siliconate)는 소정의 열과 압력에 의해 전분과 화학적 또는 물리적으로 결합하게 되고, 실리코네이트 간의 중합 반응에 의해 피막이 형성될 수도 있다.

이때, 발수성 전분의 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등을 담보하는 측면에서, 혼합물 내 실리코네이트의 함량은 전분 100 중량부 대비 2.5~50 중량부인 것이 바람직하고, 4~50 중량부인 것이 더 바람직하고, 5.5~20 중량부인 것이 가장 바람직하다. 혼합물 내 실리코네이트의 함량이 전분 100 중량부 대비 2.5 중량부 미만인 경우 최종 전분의 발수성이 미비할 염려가 있고, 50 중량부를 초과하는 경우 압출물이 액상에 가까워져 질 염려가 있다. 상기 전분의 중량은 수분을 제외한 건조 전분을 기준으로 한 것이고, 실리코네이트의 중량은 실리코네이트 용액 전체가 아닌 이에 포함된 실리코네이트를 기준으로 한 것이다.

또한, 발수성 전분의 발수성, 흐름성, 관능적 촉감 등을 담보하는 측면에서 압출 시 압출 온도는 30~90℃인 것이 바람직하고, 40~85℃인 것이 바람직하고, 45~80℃인 것이 가장 바람직하다. 압출 시 압출 온도가 30℃ 미만이거나 90℃를 초과하는 경우 최종 전분의 발수성이 미비할 염려가 있다.

또한, 압출 시 압출 압력은 게이지 압력 기준으로 5~80 ㎏f/㎠ 인 것이 바람직하고, 5~40 ㎏f/㎠ 인 것이 더 바람직하고, 5~20 ㎏f/㎠인 것이 가장 바람직하다.

압출물을 중화하는 단계

본 발명에서 압출물은 실리코네이트의 첨가에 알칼리성을 나타낸다. 상기 압출물이 화장품, 의약품, 살충제, 제지 등과 같은 다양한 산업에서 부형제, 충진제, 희석제, 활택제, 뭉침 방지제, 흐름성 개선제 등으로 사용될 때 그 첨가량이 크지 않은 경우 압출물의 알칼리성은 대부분 문제되지 않으나, 제품의 신뢰성을 고려할 때 압출물의 알칼리성을 중화하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 압출물을 중화하는 단계는 압출물에 산(acid)을 첨가하고 혼합하는 것으로 구성된다. 이때, 산의 첨가량은 최종 발수성 전분 40g에 에탄올 20g과 증류수 140㎖를 첨가하고 혼합하여 제조한 혼합물의 pH가 6~8이 되게 하는 정도가 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하는 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.

1. 압출기를 이용한 발수성 전분의 제조

옥수수 전분의 건조 중량을 기준으로 소디움메틸실리코네이트의 첨가량이 2~10%(w/w)가 되도록 30 wt% 농도의 소디움메틸실리코네이트 용액과 옥수수 전분을 혼합기에 넣고 약 30분 정도 고속으로 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 압출기 피더(feeder)에 투입하고, 압출 다이(die)를 통해 압출시켜 최종 변성 전분을 수득하였다. 상기 압출기는 구동부, 원료 공급부(feeder), 공급된 원료를 압출기 다이로 이송하기 위한 스크루(screw), 압출 온도를 제어하기 위한 배럴(barrel) 및 압출물이 형성되는 압출 다이(die)로 구성된다. 상기 발수성 전분의 제조시 배럴 온도는 40~80℃의 범위에서 조정되었고, 압출 압력은 게이지 압력 기준으로 12±4 ㎏f/㎠ 이었다.

하기 표 1에 제조예 별로 옥수수 전분과 소디움메틸실리코네이트의 사용량 및 압출기 배럴 온도를 나타내었다.

제조예 구분	옥수수 전분 사용량(중량부)	소디움메틸실리코네이트 사용량(중량부)	배럴 온도(℃)
제조예 1	100	2	60
제조예 2	100	4	60
제조예 3	100	5	60
제조예 4	100	6	60
제조예 5	100	8	60
제조예 6	100	10	60
제조예 7	100	6	40
제조예 8	100	6	50
제조예 9	100	6	70
제조예 10	100	6	80

2. 종래 공정을 이용한 발수성 전분의 제조

(1) 소디움메틸실리코네이트 사용

비교제조예 1 : 습식 공정

항온 반응기에 옥수수 전분 38㎏과 물 62㎏을 넣고 혼합하여 전분 슬러리를 제조하였다. 이후, 반응기에 30 wt% 농도의 소디움메틸실리코네이트 용액을 소디움메틸실리코네이트의 첨가량이 옥수수 전분 건조 중량 대비 6.0%(w/w)가 되도록 서서히 첨가하여 반응 혼합물을 형성하고, 항온 반응기의 온도를 45℃로 유지하면서 12시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 완료된 후 15 wt% 농도의 염산 수용액을 이용하여 반응 생성물의 pH를 6.0으로 조절하고, 여과한 다음, 얻어진 고형물을 물로 세척하고 건조하여 최종 변성 전분을 수득하였다.

비교제조예 2 : 건식 공정

믹서기(제품명 : Lodige mixer M5R type; 공급자 : Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH, 독일)에 옥수수 전분 분말 671g을 넣고, 여기에 30 wt% 농도의 소디움메틸실리코네이트 용액을 소디움메틸실리코네이트의 첨가량이 옥수수 전분 건조 중량 대비 6.0%(w/w)가 되도록 첨가하고, 300 rpm의 교반 속도로 약 30분간 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 이후, 상기 혼합물을 약 40℃에서 12시간 동안 건조하여 최종 변성 전분을 수득하였다.

(2) 무수 유기산 및 금속 화합물 사용

비교제조예 3 : 습식 공정

50℃로 유지되는 항온 반응기에 전분 38㎏과 물 62㎏을 넣고 혼합하여 전분 슬러리를 제조하였다. 이후 반응기에 7 w% 농도의 염산 수용액을 염산 첨가량이 전분 건조 중량 대비 0.6%(w/w)가 되도록 첨가하고, 3시간 동안 교반하였다. 이후, 전분 슬러리의 온도를 40℃로 낮추고, 무수 옥테닐 숙신산을 전분 건조 중량 대비 2.5%(w/w)가 되도록 서서히 첨가하여 반응 혼합물을 형성하고, 4 w% 농도의 수산화 나트륨 수용액을 이용하여 반응 혼합물의 pH를 약 8.5로 유지하면서 4시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 완료된 후 15 w% 농도의 염산 수용액을 이용하여 반응 생성물의 pH를 6.0으로 조절하고, 여과한 다음 얻어진 고형물을 물로 세척하고 건조하여 소수성 전분을 수득하였다. 이후, 35℃로 유지되는 항온 반응기에 앞에서 수득한 소수성 전분 38㎏과 물 62㎏을 첨가하고 혼합하여 전분 슬러리를 제조하였다. 이후, 반응기에 20 w% 농도의 황산알루미늄 용액을 황산알루미늄 첨가량이 소수성 전분 건조 중량 대비 2%(w/w)가 되도록 첨가한 다음, 2시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 완료된 후 15 w% 농도의 염산 수용액을 이용하여 반응 생성물의 pH를 약 6.0으로 조절하고, 여과한 다음, 얻어진 고형물을 물로 세척하고 건조하여 알루미늄 가교화 소수성 변성전분을 수득하였다.

비교제조예 4 : 건식 공정

믹서기(제품명 : Lodige mixer M5R type; 공급자 : Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH, 독일)에 전분 분말 671g을 넣고, 여기에 수산화칼슘 분말을 전분 건조 중량 대비 2%(w/w)가 되도록 첨가하고, 300 rpm의 교반 속도로 약 30분간 균일하게 혼합하여 제1혼합물을 형성하였다. 이후 교반 속도를 낮추고 상기 믹서기에 무수 옥테닐 숙신산을 전분 건조 중량 대비 2.5%(w/w)가 되도록 서서히 첨가한 다음, 300 rpm의 교반 속도로 30분간 균일하게 혼합하여 제2혼합물을 형성하였다. 이후, 제2혼합물의 온도를 40℃로 조정하고 약 12시간 동안 숙성시켜 수분 함량이 15 중량% 이하인 칼슘 가교화 소수성 변성전분을 수득하였다.

3. 발수성 전분의 물성 시험

(1) 물성 시험 항목 및 시험방법

제조예 1 내지 제조예 10 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 수득한 변성전분에 대해 발수성, 체 통과율, 안식각과 흐름성, 및 관능적 촉감 특성을 평가하였다. 각 평가 항목의 구체적인 시험방법은 다음과 같다.

* 발수성 시험

비이커에 증류수 200㎖를 첨가하고, 여기에 전분 시료 2g을 첨가하고, 30분이 경과한 후 전분 시료가 물에 풀리거나 가라앉는 정도를 육안으로 관찰하여 전분 시료의 발수성을 평가하였다. 이때, 육안 관찰을 통한 발수성 평가 기준은 다음과 같다.

○ : 30분 경과 후 전분이 물에 풀리지 않고 완전히 떠 있음; △ : 30분 경과 후 전분 일부가 물에 떠있고, 전분 일부는 물에 풀려 가라앉음; × : 30분 경과 후 전분 대부분 또는 전부가 물에 풀려 가라앉음

* 체 통과율

메쉬 크기가 약 45㎛(ASTM 표준체 No. 325)인 체에 전분 시료를 놓고 20분 동안 체를 진동시킨 후, 체를 통과하지 못하고 체 위에 남아있는 전분 시료의 무게를 측정하였다. 이후 하기와 같은 식으로 체 통과율을 계산하였다.

* 안식각과 흐름성

안식각 측정기(BT-200 Tester with Funnel 5㎜)로 전분 시료의 안식각(Angle of response)을 측정하고, 안식각 값에 기초하여 전분 시료의 흐름성을 평가하였다. 안식각이란 고결되지 않은 분말이 사면 위에 퇴적될 때 흘러내리지 않고 퇴적될 수 있는 최대의 경사각을 말하며, 일반적으로 안식각이 작으면 분말의 흐름성이 좋다는 것을 의미한다. 측정 원리는 완전 평면인 기준판 위의 일정한 높이에 고정된 특수한 깔대기를 통해 분말이나 과립형태의 시료 일정부피를 통과시켜 얻어진 원뿔의 안식각을 측정하는 것이다. 구체적으로 기준판 위의 깔때기를 장착한 후, 깔대기 하단의 5㎜ 파우더 배출구를 완전히 열어주었다. 이후 전분 시료을 서서히 공급하다가 원뿔 모양으로 전분 시료가 쌓이고, 흘러 넘치면 전분 시료의 공급을 멈춘 후, 안식각을 측정하였다. 안식각의 값을 통한 흐름성 평가 기준은 다음과 같다.

○ : 안식각 30° 이하; △ : 안식각 30° 초과 내지 50° 이하; × : 안식각 50° 초과

* 관능적 촉감 특성

패널 20명을 대상으로 전분 시료가 피부에 닿았을 때 전분 시료의 피부 밀착성과 피부 마찰시 느껴지는 부드러운 촉감 정도의 점수를 5점 척도로 매겨 전분 시료의 관능적 촉감 특성을 평가하였다.

이때, 5점 척도 점수 기준은 다음과 같다.

5점 : 부드럽고 촉촉하여 지속력이 오래간다.

4점 : 부드럽다.

3점 : 보통이다.

2점 : 부드럽지 못하고 유분감이 적다.

1점 : 촉감이 많이 거칠다.

(2) 발수성 전분의 물성 시험 결과

제조예 1 내지 제조예 10 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 수득한 변성전분의 물성 시험 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 제조예 1, 제조예 4 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 도 1 내지 도 5에서 사진으로 나타내었다. 도 1은 본 발명의 제조예 4에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 2는 본 발명의 제조예 1에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이다. 도 3은 본 발명의 비교제조예 1에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 비교제조예 2에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 5는 본 발명의 비교제조예 3에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이고, 도 6은 본 발명의 비교제조예 4에서 제조한 변성전분의 발수성 평가 시험 결과를 나타낸 사진이다.

구분		평가 항목
구분		발수성	45㎛ 메쉬 크기 체 통과율(%)	안식각(°)	흐름성	관능적 촉감 특성
전분 시료	제조예 1	×	62	56	×	2
	제조예 2	△	79	44	△	3
	제조예 3	△	81	41	△	3
	제조예 4	○	98	29	○	5
	제조예 5	○	98	29	○	5
	제조예 6	○	98	28	○	5
	제조예 7	△	81	38	△	3
	제조예 8	○	98	29	○	5
	제조예 9	○	98	29	○	5
	제조예 10	○	98	28	○	5
	비교제조예 1	△	62	41	△	3
	비교제조예 2	△	57	48	△	3
	비교제조예 3	○	98	29	○	4
	비교제조예 4	○	98	28	○	5

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특정 실시 형태로 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

전분과 실리코네이트(Siliconate)를 포함하는 혼합물을 압출시켜 압출물을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법으로서,
상기 혼합물 내에서 실리코네이트의 함량은 전분 100 중량부 대비 6~10 중량부이고,
상기 압출 시 압출 온도는 50~80℃인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 실리코네이트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R은 알킬기(alkyl group) 또는 아릴기(aryl group)이고, X는 알칼리 금속이다.
제 2항에 있어서, 상기 실리코네이트는 소디움메틸실리코네이트(sodium methylsiliconate), 소디움에틸실리코네이트(sodium ethylsiliconate), 소디움프로필실리코네이트(sodium propylsiliconate), 소디움페닐실리코네이트(sodium phenylsiliconate), 포타지움메틸실리코네이트(potassium methylsiliconate), 포타지움에틸실리코네이트(potassium ethylsiliconate), 포타지움프로필실리코네이트(potassium propylsiliconate) 및 포타지움페닐실리코네이트(potassium phenylsiliconate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 압출 시 압출 압력은 게이지 압력 기준으로 5~80 ㎏f/㎠ 인 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출물에 산(acid)을 첨가하고 혼합하여 중화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발수성 전분의 제조방법.