KR102339427B1

KR102339427B1 - 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102339427B1
Application number: KR1020210069098A
Authority: KR
Inventors: 이영재; 이종우
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 지에프씨위브
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2021-12-15

Abstract

본 발명은 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 및 그 제조방법으로, 해조류인 미역, 다시마 등의 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 부위를 원료로 하고 글리세롤 등을 첨가한 필름을 제조한 다음, 제조된 필름 겉면의 한쪽 면에 비즈왁스(beeswax)를 도포하는 과정을 통해 방습과 인장력이 증가된 다용도 생분해성 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 생분해성 해조필름은 바다에서 과다생산되는 해조류를 활용하면서도 인체에 해롭지 않으며 친환경적인 특성을 이용하여 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 및 이의 제조방법{Biodegradable seaweed film coated with beeswax and the process of manufacture thereof}

본 발명의 해조필름은 해조류의 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물) 및 전분을 주원료로 하여 제조한 필름을 의미한다. 본 발명은 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 해조류를 원료로 제조한 필름 표면에 레시틴을 코팅하여 제조한 기출원(출원번호 10-2020-0120228호)중인 제품을 개선시킨 새로운 방식에 의한 필름 제조 및 제조방법이다. 보다 구체적으로는 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 해조류를 원료로 하고 글리세롤 등을 첨가하여 필름을 제조함으로써 인장력을 증가시키고, 상기 필름 겉면의 한쪽 면에 레시틴 대신 비즈왁스(beeswax)를 코팅하여 발명품의 방습효과를 향상시킨 다용도 생분해성 필름 제조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전 세계적으로 환경보전의 필요성이 널리 인식됨에 따라 식품포장재 등으로 사용 후 폐기하였을 때 토양 중에 있는 미생물 등에 의해 분해될 수 있는 환경 친화적인 생분해성 고분자의 연구개발이 활발하게 진행되고 있으며, 앞으로 친환경 관련 산업의 발전추세에 따라 시장도 확대될 것으로 전망되고 있다.(박노형 등 2013)

한편 우리나라의 해안지역에서는 다양한 종류의 해조류가 서식하고 있으며 최근에는 양식기술의 발달로 인하여 미역, 다시마 등이 매년 과잉 생산되고 있으나 이들은 주로 건장품이나 염장품과 같이 단순가공제품으로 가공되고 있어 경제성이 낮을 뿐만 아니라 많은 해조가공부산물이 그대로 해양에 투기되어 해양오염의 원인이 되기도 한다. 이러한 미역, 다시마와 같은 해조류에서 손쉽게 얻을 수 있는 알긴산 및 셀룰로오스, 갈락토오스는 생분해성, 무독성, 생체친화성, 환경친화성을 가진 바이오 고분자이며, 이를 이용하여 가식성 필름을 제조한다면 식품포장산업, 화장품산업 및 의약산업 등 다방면으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

국내 등록특허공보 등록번호 제10-0598589호에서는 감자전분, 점증제로서 한천, 유화제로서 레시틴을 이용한 기능성 필름 제조용 조성물 및 그를 사용한 필름 제조방법에 대해 기재하고 있으나, 방습 또는 방수능력은 언급되고 있지 않으며, 미역, 다시마를 포함하는 해조류 가루가 필름의 구성재료로 필수적으로 첨가되며 제조된 필름의 표면에 레시틴과 비즈왁스를 별도 도포하는 것을 특징으로 하는 본 발명과는 차이가 있다.

또한, 국내 등록특허공보 등록번호 제10-2130657호에서는 모자반, 톳 및 괭생이모자반과 같은 해조류로부터 추출된 알긴산나트륨 및 이를 유효성분으로 포함하는 의약용, 식용 또는 화장용 기능성 필름에 대해 기재하고 있으나, 한천, 전분, 레시틴 및 비즈왁스는 이용하지 않는 점에서 본 발명과 차이가 있다.

본 발명자는 미역, 다시마 등의 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 부위를 원료로 하고 여기에 글리세롤 등을 더하여 필름을 제조한 다음, 제조된 필름 겉면의 한쪽 면에 비즈왁스(beeswax)를 도포하는 과정을 통해 발명품의 방습과 인장력이 증가된 다용도 생분해성 필름 및 그 제조방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.

한국등록특허 제0598589호, 기능성 필름 제조용 조성물 및 그를 사용한 필름 제조방법, 2006년 7월 3일 등록. 한국등록특허 제2130657호, 해조류 유래 알긴산나트륨의 제조방법 및 이러한 방법으로 제조된 알긴산나트륨을 유효성분으로 포함하는 필름, 2020년 6월 30일 등록.

박노형·김동현·박보야나·정의섭·이준우, 생분해성 고분자의 산업동향과 전망, Biomaterials Research, 17(3), pp. 119, 2013.

본 발명은 발명자가 기출원(출원번호 10-2020-0120228호)중인 해조류를 원료로 제조한 필름 표면에 레시틴을 코팅하여 제조한 제품을 개선하였다.

본 발명의 목적은 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 해조류를 원료로 하고 여기에 글리세롤 등을 첨가하여 필름을 제조함으로써 인장력을 증가시키고, 상기 필름의 겉면의 한쪽 면에 레시틴 대신 비즈왁스(beeswax)를 코팅하여 발명품의 방습효과를 향상시킨 다용도 생분해성 필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 해조류를 원료로 하고 여기에 글리세롤 등을 첨가하여 필름을 제조함으로써 인장력을 증가시키고, 상기 필름의 겉면의 한쪽 면에 레시틴 대신 비즈왁스(beeswax)를 코팅하여 발명품의 방습효과를 향상시킨 다용도 생분해성 필름을 제공하는 데 있다.

미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 염분과 불순물을 제거하고, 건조시킨 후 각각 분쇄하여 해조류가루를 만드는 단계(제1단계);

감자, 옥수수, 고구마, 칡 및 카사바로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 세척 후 곱게 갈아 필터로 거른 후 거른 액을 건조시켜 전분을 만드는 단계(제2단계);

상기 제1단계의 해조류가루 및 상기 제2단계의 전분을 혼합하여 혼합가루를 만드는 단계(제3단계);

상기 제3단계의 혼합가루, 물 및 글리세롤을 혼합하고 80~90℃로 가열하여 호화 용액을 만드는 단계(제4단계);

겉면이 레시틴 코팅처리되어 있는 원통 표면에 상기 제4단계의 호화 용액을 제1분사구로 분사하여 필름을 형성하는 단계(제5단계);

상기 제5단계의 형성된 필름에서 레시틴 코팅이 처리된 면의 반대쪽 면에 5~7% 비즈왁스 알코올 수용액을 제2분사구로 분사하여 비즈왁스가 코팅된 필름을 만드는 단계(제6단계);

상기 제6단계의 비즈왁스가 코팅된 필름을 건조시키는 단계(제7단계); 및

상기 제7단계의 건조된 필름을 보빈에 롤처럼 감는 단계(제8단계);

를 포함하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름을 제공할 수 있다.

이하 본 발명을 자세하게 설명한다.

상기 제1단계에서 해조류가루는 미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 만들 수 있으나 미역, 다시마 및 우뭇가사리를 선택하여 해조류가루를 제조 및 사용함이 바람직하다.

또한 상기 제1단계에서 미역은 염장처리를 하지 않은 미역(Undaria pinnatifida)잎, 미역줄기, 미역귀로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택 구입하여 60~65℃ 열풍 건조기에서 10~12시간 건조한 후, 고속분쇄기를 사용하여 180 mesh 이하 크기로 분쇄한 가루를 재료로 사용하였다.

또한 상기 제1단계에서 다시마는 염장처리를 하지 않은 다시마(Laminaria japonica)을 구입하여 60~65℃ 열풍 건조기에서 10~12시간 건조한 후, 고속분쇄기를 사용하여 180 mesh 이하 크기로 분쇄한 가루를 재료로 사용하였다.

또한 상기 제1단계에서 해조류가루는 미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 가공하고 다양한 비율로 배합이 가능하나, 같은 비율로 배합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1단계에서 한천가루를 제조하기 위한 과정으로서, 채취한 우뭇가사리를 담수에 24시간 담가 염분을 빼고 깨끗이 세척하여 불순물을 제거한 다음 솥에 넣고 1시간 이상 끓여 자숙(煮熟)시켜 우무 성분을 추출할 수 있다. 이어서 상기 추출한 우무를 여과하고 응고시켜 한천을 만든 다음 야외에서 동결, 융해 및 탈수 작용을 거치면서 15일간 건조시키고 분쇄하여 150㎛ 이하 입자의 한천가루로 만들어 사용할 수 있다.

또한 상기 제1단계에서 미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가루를 각각 1~4 중량비로 혼합하여 해조류가루를 만드는 것이 바람직함을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다. 또한 상기의 혼합비율 범위 내의 중량비로 혼합하는 것이 해조류 함량이 지나치게 낮지 않아 해조류의 버려지는 부분을 활용하는 본 필름의 제조 목적을 살릴 수 있을 뿐만 아니라 한천과의 배합으로 인장강도를 유지할 수 있다고 판단하여 필름 제조 실시예에 적용하였다. 미역가루, 다시마가루 및 한천가루를 1~2 : 1~2 : 1~4 중량비로 혼합하여 해조류가루를 만드는 것이 조금 더 바람직하다.

상기 제2단계에서 감자, 옥수수, 고구마, 칡 및 카사바로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 전분을 제조할 수 있으나, 감자와 카사바를 선택하여 전분을 제조 및 사용함이 바람직하다.

또한 상기 제2단계에서 감자를 세척 후 곱게 갈아 필터로 거른 후 찌꺼기 부분은 버리고 거른 액을 건조시켜 150 ㎛ 이하 입자의 감자 전분을 만들어 사용할 수 있다.

또한 상기 제2단계에서 카사바의 알뿌리를 잘게 썰어 칡즙을 짜듯 압착하여 액체를 추출하고, 일정 시간이 지나 윗층의 노란 액체층과 아래 부분의 흰 액체층으로 분리가 되고나면 아래층의 흰색 부분만을 분리하여 건조시켜 타피오카 전분을 만들어 사용할 수 있다. 즉 카사바의 구근을 파우더로 가공한 것을 타피오카라고 한다. 전분의 크기는 보통 50 ㎛ 이하의 것을 만들어 사용할 수 있다.

또한 상기 제2단계에서 감자가루와 타피오카가루를 혼합하여 전분을 제조 및 사용하는 경우, 감자가루와 타피오카가루의 혼합 중량비는 1 : 0.6~1의 중량비로 섞는 것이 바람직함을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다.

또한 상기 제3단계에서 구아검, 알긴산나트륨 및 카라기난으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 점증제가 혼합가루에 추가적으로 첨가될 수도 있으며 상기 점증제는 시판중인 제품을 구입하여 사용할 수 있다.

또한 상기 제3단계에서 구아검은 전분 100 중량부 기준으로 0.1~2 중량부 범위 내에서 첨가된 경우 최적의 물성을 얻을 수 있으며 좀더 바람직하게는 0.2 중량부를 첨가하는 것이 적절함을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다. 반면 첨가량이 늘어날수록 필름이 부스러지는 경향이 있어, 제조하려는 필름의 용도에 따라 구아검 첨가량에 신중해야 하며 특히 신축성이 요구되는 필름을 제조하려는 경우 구아검을 다량 사용시 물성이 현저히 떨어지게 되어 적절하지 않다.

또한 상기 제3단계에서 알긴산나트륨 또는 카라기난은 전분 100중량부 기준으로 0.5~4 중량부 범위 내에서 첨가된 경우 최적의 물성을 얻을 수 있으며 좀더 바람직하게는 3.5 중량부를 첨가하는 것이 적절함을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다.

상기 제4단계에서 혼합가루 100중량부 기준으로 물은 2500~3000 중량부 범위 내에서 첨가하는 것이 적절하며 좀더 바람직하게는 혼합가루 100 중량부 기준으로 물은 2500 중량부를 첨가하는 것이 적절하다. 첨가하는 물의 온도는 20±5℃가 적절하며 그중에서도 20℃가 가장 적절하다.

또한 상기 제4단계에서 글리세롤은 가소제로서 사용되었으며 시판중인 제품을 구입하여 사용하였다. 또한 글리세롤은 비식용 필름 제조시 혼합가루 100중량부 기준으로 10~20 중량부 범위 내에서 첨가된 경우 최적의 물성을 얻을 수 있음을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였으며 좀더 바람직하게는 혼합가루 100 중량부 기준으로 글리세롤은 15 중량부를 첨가하는 것이 적절하다고 판단하였다. 그러나 식용 필름으로 제조시에는 혼합가루 100중량부 기준으로 글리세롤을 5 중량부 미만으로 첨가하는 것이 적절하다.

또한 상기 제4단계에서 혼합가루, 물 및 글리세롤을 혼합한 뒤 가열하여 호화시키는데 적절한 온도는 80℃이며 30분 정도 가열하면 충분히 호화시킬 수 있어 대량생산공정에서 시간을 절약한 효율적 제조가 가능하다. 또한 가열되어 호화상태인 용액은 거품이 발생할 수 있는데 탈기장치를 사용하여 거품을 제거하여야 균질한 물성을 지닌 필름을 제조할 수 있다. 이때, 탈기장치를 이용한 탈기 방법은 당업계에서 일반적으로 사용하는 공지의 방법으로 그 종류에 구애받지 않는다.

또한 상기 제4단계에서 레시틴이 호화용액에 추가적으로 첨가될 수도 있으며 상기 레시틴은 시판중인 제품을 구입하여 사용할 수 있다. 또한 레시틴은 유화제로서 사용되었으며 혼합가루 100중량부 기준으로 레시틴은 3~4 중량부 범위 내에서 첨가하는 것이 적절함을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다.

상기 제5단계에서 상기 제4단계의 호화 용액이 분사될 원통의 표면에 액상의 레시틴 원액 대신 비즈왁스 알코올 수용액을 사용하여 원통의 표면을 코팅할 수도 있으나 액상의 레시틴 원액을 사용하는 것이 좀 더 바람직하다.

또한 상기 제5단계에서 상기 제4단계의 호화 용액이 분사될 원통 표면에 브러시로 미리 액상의 레시틴 원액을 먼저 코팅해두어야 형성된 필름이 원통의 표면에 직접적으로 닿아 계속 달라붙어있거나 분리되면서 찢어지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 브러시를 이용한 표면 코팅 방법은 당 업계에서 일반적으로 사용하는 공지의 방법으로 그 종류에 구애받지 않는다. 또한 이 과정에서 원통 표면에 처리된 액상의 레시틴 원액이 필름 표면에 묻어오게 되어, 형성된 필름의 한쪽 면은 자연스럽게 레시틴 코팅 처리가 된 채로 건조된다.

또한 상기 제5단계에서 호화 용액은 본 발명의 실시예로서 레시틴이 코팅된 원통의 표면에 분사될 수도 있으나, 원통의 표면 뿐만 아니라 통상의 제조방법으로 일정한 크기의 틀 및 기타 면이 편평한 곳이면 장소에 구애받지 않고 분사되어 필름을 제조할 수도 있다.

또한 상기 제5단계에서 제1분사구를 통해 분사된 호화 용액은 원통 표면에서 서서히 건조되기 시작하며, 칼날과 원통 간극을 통과하면서 일정한 두께로 형성된다. 즉 두껍게 분사된 부분은 칼날에 의해 깎여 두께가 조절되며, 간극을 조절하면 필름 두께를 원하는 대로 조절가능하다.

상기 제6단계에서 비즈왁스는 시판되는 비즈왁스를 이용하는 것으로서, 70~90% 알코올 수용액에 섞어 최종농도 3~7%의 비즈왁스 알코올 수용액을 제조하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 70~90% 알코올 수용액에 섞어 최종농도 5~7%의 비즈왁스 알코올 수용액을 제조하여 사용하는 것이다. 알코올 수용액은 에탄올, 프로판올, 이소프로판올의 수용액일 수 있으며 바람직하게는 에탄올 수용액이다.

또한 상기 제6단계에서 비즈왁스 알코올 수용액을 필름 겉면의 한쪽 면에 분사시 증발성이 강한 알코올은 빠르게 증발되고 비즈왁스 성분만 필름에 코팅된다. 이때, 분사 방법은 당업계에서 일반적으로 사용하는 공지의 방법으로 그 종류에 구애받지 않는다.

또한 상기 제6단계에서 비식용 필름 제조가 목적인 경우 비즈왁스 알코올 수용액 대신 공업용 왁스를 알코올 수용액에 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 제7단계에서 비즈왁스가 코팅된 필름은 150℃ 내외의 열풍건조기에 노출시켜 약 3m/min 속도로 통과시키는 방식으로 필름 내 잔여 수분이 제거되어 완전 건조된다.

또한 상기 제7단계에서 제조된 필름의 한쪽 면은 비즈왁스가 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 레시틴이 코팅되어 있다.

상기 제8단계에서 건조된 필름이 이동되어 보빈에 롤처럼 감긴 필름은 습도와 외부오염에 노출되는 것을 최소화하는 데에 효율적이다.

본 발명은 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 및 그 제조방법으로, 보다 구체적으로는 해조류인 미역 및 다시마의 식용 부분 또는 비식용 부분(해조류 부산물)을 포함한 부위를 원료로 하고 글리세롤 등을 첨가하여 필름을 제조하고, 더 나아가 필름 겉면의 한쪽 면에 비즈왁스(beeswax)를 도포하는 과정을 통해 방습과 인장력이 증가된 다용도 생분해성 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

필름 표면에 처리된 레시틴은 방습효과가 있고 산패속도를 늦추지만 시간이 오래 지나면 레시틴 자체가 산패되는 현상이 일어나기도 한다. 본원발명과 같이 한쪽 면에 비즈왁스를 코팅하게 되면 자체 산패가 거의 일어나지 않으면서도 방습효과는 여전히 뛰어나다는 장점이 있어 레시틴으로만 코팅처리한 필름의 문제점을 획기적으로 보완할 수 있다. 더 나아가 왁스류 중에서도 생물체가 만든 비즈왁스를 사용하게 되면, 섭취했을 때 공업용 왁스에 비해 훨씬 건강에 무해하고 해외로부터 쉽고 저렴하게 원료수급하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름은 기출원중(출원번호 10-2020-0120228호)인 해조필름의 발명품에 레시틴 대신 비즈왁스를 코팅함으로써 방습효과를 월등히 높일 수 있으며, 필름의 향상된 물성을 도출하기 위해 감자 및 해조가루 외에도 글리세롤, 알긴산나트륨, 카라기난, 구아검, 타피오카 또는 레시틴 등의 재료를 사용하였다. 이 모든 재료는 생분해성 물질이어서 환경오염을 일으키지 않는다. 또한 본 발명품은 방습효과가 뛰어나 스프 내용물의 산패방지, 부패방지를 방지할 수 있어 라면, 쌀국수 등의 스프 포장재로 사용할 수 있으며, 제과점의 빵 깔개용, 햄버거 싸개용, 김밥 싸개용, 알약 싸개용, 광범위한 식품 포장용 등으로도 폭넓게 사용할 수 있다. 따라서 비닐로 코팅된 포장지 및 비닐 포장재를 대체할 수 있어 환경오염을 획기적으로 줄일 수 있으며, 바다에 버려지는 해조 부산물(미역, 다시마, 우뭇가사리, 톳, 괭생이모자반, 모자반 등)을 이용함으로써 해조류 재배를 주업으로 하는 수산업 종사자의 소득 또한 획기적으로 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름을 제조하는 제조과정을 순차적으로 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름을 제조하는 제조과정을 순차적으로 나타내는 모식도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.

<실시예 1. 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 1의 제조>

하기의 조건으로 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 1을 제조하였다.

미역, 다시마 및 우뭇가사리의 염분과 불순물을 제거하고, 건조시킨 후 각각 분쇄한 다음 얻어진 미역가루, 다시마가루 및 한천가루를 1 : 1 : 2의 중량비로 섞어 해조류가루를 만드는 단계(제1단계);

감자 및 카사바를 각각 세척 후 곱게 갈아 필터로 거른 후 거른 액을 건조시킨 다음 얻어진 감자가루와 타피오카가루를 6 : 4의 중량비로 섞어 전분을 만드는 단계(제2단계);

상기 제1단계에서 제조한 해조류가루 및 상기 제2단계에서 제조한 전분을 하기 표 1의 중량비로 혼합하여 혼합가루를 만드는 단계(제3단계);

상기 제3단계의 혼합가루, 물 및 글리세롤을 각각 100 : 2500 : 15의 중량비로 혼합하고 80~90℃로 30분간 가열하여 호화 용액을 만드는 단계(제4단계);

상기 제5단계의 형성된 필름에서 레시틴 코팅이 처리된 면의 반대쪽 면에 6% 비즈왁스 에탄올 수용액을 제2분사구로 분사하여 비즈왁스가 코팅된 필름을 만드는 단계(제6단계);

상기 제6단계의 비즈왁스가 코팅된 필름을 150℃ 내외의 열풍건조기에 약 3m/min 속도로 통과시켜 건조시키는 단계(제7단계); 및

상기 제7단계의 건조된 필름을 보빈에 롤처럼 감는 단계(제8단계); 의 과정을 거쳐 표면에 각각 비즈왁스와 레시틴이 코팅된 생분해성 해조필름 1을 제조하였다.

상기 표 1에서 해조류가루와 전분은 1 : 1~3의 중량비로 섞어서 제조하는 것이 바람직하며, 3 : 7의 중량비로 섞어서 제조하게 되면 적절한 배합으로 인장강도가 더욱 증가되어 바람직하다.

<비교예 1. 비교대상 식이필름 1 제조>

하기의 조건으로 비교대상 식이필름 1을 제조하였다.

상기 제1단계에서 제조한 해조류가루 및 상기 제2단계에서 제조한 전분을 하기 표 2의 중량비로 혼합하여 혼합가루를 만드는 단계(제3단계);

상기 제7단계의 건조된 필름을 보빈에 롤처럼 감는 단계(제8단계); 의 과정을 거쳐 비교대상 식이필름 1을 제조하였다.

상기 표 2에서 혼합가루는 해조류가루와 전분의 바람직한 혼합범위인 1 : 1~3의 중량비를 벗어나 제조되었으며, 상기와 같은 중량비로 섞어서 제조하게 되면 실시예 1의 인장강도 값(1568~1607 gf/cm²)에 비해 인장강도가 떨어져 1550 gf/cm² 값에 못 미치는 것을 확인할 수 있다.

<실험예 1. 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 방습효과 분석>

필름의 투습도는 ASTM 표준방식을 사용하여 측정하였다. 비즈왁스가 코팅된 실험군(실시예 1) 필름 샘플을 각각 준비하여 Poly(methylmethacrylate)로 제작된 투습컵을 사용하여 상부에 약 1cm 공간이 생기도록 18mL의 증류수를 넣고 측정용 필름을 투습컵 입구(지름 4.6cm)에 밀착시켜 무게를 측정하여 25℃, 50% RH(상대습도)로 조절되고 198 m/min의 속도로 공기가 순환되는 항온·항습기에 넣고 8시간 동안 매 1시간 간격으로 투습컵의 무게를 0.0001g의 정밀도로 측정하였다. 시간변화에 따라 투습컵의 무게 감소값으로부터 측정하고자 하는 필름의 투습정도를 알아 볼 수 있다. 비교대조군은 실시예 1의 제조방식으로 따랐으나 6% 비즈왁스 에탄올 수용액 대신 6% 레시틴 에탄올 수용액을 분사하여 레시틴을 코팅하는 방식에만 차이를 두고 샘플을 제조하였다. 비교대조군 또한 상기 실험과정을 동일하게 따라 투습컵의 무게를 0.0001g의 정밀도로 측정하였다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 8시간 후 투습컵의 무게 평균감소량이 매우 낮을 경우에는 필름을 통한 수분의 이동을 효율적으로 차단하여 필름의 방습효과가 뛰어나다고 판단하였고(+++), 반대로 투습컵의 무게 평균감소량이 클 경우에는 필름의 방습효과가 떨어진다고 판단하였다(-).

본 발명에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 방습효과는 실시예 1-1 내지 실시예 1-3의 결과를 보았을 때 매우 높은 것으로 확인되었다. 이는 제조된 필름의 위쪽면에 6% 비즈왁스 에탄올 수용액을 분사하는 단계를 거쳤고, 필름 제조과정에서 제조장비 표면에 필름이 붙어 찢어지지 않기 위해 도포한 레시틴이 필름의 한쪽 면에 묻어있어, 최종적으로 제조된 필름의 한쪽 면은 비즈왁스가 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 레시틴이 코팅되어 있어 방습에 매우 효과적임을 알 수 있다.

반면 비즈왁스 대신 레시틴이 한쪽 면이 코팅되어 양족면이 모두 레시틴으로 코팅된 생분해성 해조필름(비교대조군)의 경우, 방습효과 자체는 준수한 편이나 비즈왁스가 코팅된 필름인 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 보다는 효과가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 레시틴 코팅보다는 비즈왁스 코팅이 기능적인 면에서 좀 더 우수함을 예상할 수 있다.

<실험예 2. 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 산패방지효과 분석>

기출원(출원번호 10-2020-0120228호)중인 특허의 실험예에 따르면, 레시틴 코팅과정을 거치지 않고 제조한 필름을 라면 가루스프 및 건더기스프의 포장지로 적용하여 상온(20~25℃) 및 평균습도(50~55% 습도) 조건에서 두었을 경우 6개월 내외에서 내용물 산패가 발생한 반면, 레시틴 코팅과정을 거치고 제조한 필름을 포장지로 적용하였을 경우에는 상온에서 12개월이 지나도 내용물 산패가 일어나지 않았다. 이를 통해 레시틴의 코팅막이 방습효과와 공기차단효과가 있어 내용물의 산패를 지연시켰음을 확인할 수 있다.

더 나아가, 비즈왁스 코팅과정을 거치고 제조한 본 발명의 필름(실시예 1)을 포장지로 적용하였을 경우에는 상온에서 18개월(1년 6개월)이 지나도 내용물 산패가 일어나지 않았다. 이를 통해 비즈왁스의 코팅막이 방습효과와 공기차단효과가 있어 내용물의 산패를 지연시켰음을 확인할 수 있다.

필름 표면에 처리된 레시틴은 방습효과가 있고 산패속도를 늦추지만 시간이 오래 지나면 레시틴 자체가 산패되는 현상이 일어나기도 한다. 본원발명과 같이 한쪽 면에 레시틴 대신 비즈왁스를 코팅하게 되면 비즈왁스 자체 산패가 거의 일어나지 않으면서도 방습효과는 여전히 뛰어나다는 장점이 있어 레시틴으로만 코팅처리한 필름의 문제점을 획기적으로 보완할 수 있으며, 더 오랜기간의 보존효과를 기대할 수 있다. 더 나아가 왁스류 중에서도 생물체가 만든 비즈왁스를 사용하게 되면, 섭취했을 때 공업용 왁스에 비해 훨씬 건강에 무해하고 해외로부터 쉽고 저렴하게 원료수급하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

<실험예 3. 글리세롤의 첨가 비율에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 인장강도 분석>

제조된 필름의 두께는 평균 0.05mm 이며 두께 측정은 0.01mm의 정밀도를 가지는 마이크로미터(Dial Thickness Gauge 7300, Mitutoyo, Japan)를 사용하여 측정하였다.

필름의 인장강도(TS)는 ASTM 표준방법에 따라 Instron Universal Testing Machine(Model 4465, Instron Corp., Canton, MA, USA) 방법을 사용하였으며 계산방법은 하기에 표시하였다.

TS = F_max/A

F_max: 필름이 끊어질 때의 최장 강도(N)

A : 필름의 단면적(m²)

이 때 필름의 두께, 인장강도는 각 필름 7매의 샘플을 취하여 측정하였으며 이를 3회 반복하여 그 평균값으로 결과를 얻은 것이다.

비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름 제조에서 글리세롤은 가소제로서 사용되었으며 첨가량에 따라 인장강도에 가장 큰 영향을 미치며, 첨가량을 다양하게 변화시키되 음식 또는 가벼운 옷 정도의 무게를 지탱할 수 있고 실생활에서 식재료를 안전하게 보존할 수 있는 정도의 내구성을 갖는 필름을 제조하기 위해 필름의 목표 인장강도는 1000 gf/cm² 이상으로 하였다.

상기 실시예 1에서 인장강도가 가장 높았던 실시예 1-3의 제조조건에서 글리세롤의 첨가량에 변화를 주어 인장강도의 변화를 측정하고 분석하였다.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 인장강도는 글리세롤의 혼합 중량부가 증가할수록 인장강도가 비례하여 증가함을 알 수 있다. 또한, 표 5의 결과에 의하면 상기 실시예 1-3의 제조방법으로 제조하되 글리세롤을 첨가하지 않고 제조한 해조필름이어도 필름의 목표 인장강도인 1000 gf/cm²을 만족함을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예의 방법대로 제조한 필름은 발명자가 기출원(출원번호 10-2020-0120228호)중인 해조류를 원료로 제조한 필름 표면에 레시틴을 코팅하여 제조한 제품과 대비하여 인장강도를 크게 높였으며, 이에 더하여 글리세롤을 첨가하여 추가적으로 인장강도를 높일 수 있음을 실험예 3을 통해 확인할 수 있었다.

특히 비식용 필름으로 제조시 혼합가루 100중량부 기준으로 글리세롤을 10~20 중량부 범위 내에서 첨가된 경우 원하는 인장강도 범위(1300~2000 gf/cm²)의 제품을 얻을 수 있음을 반복적인 실험결과를 통하여 확인하였다. 20 중량부가 넘어갈 경우 인장강도는 계속 증가하지만 점성이 너무 커 공업적으로 빠른 속도의 필름 제조가 불가능하여 적절하지 않다고 판단하였다. 좀더 바람직하게는 혼합가루 100 중량부 기준으로 글리세롤은 15 중량부를 첨가하는 것이 적절하다고 판단하였다.

글리세롤은 인체에는 무해하나 식용 필름으로 제조시에는 글리세롤 과다섭취 방지를 위해 혼합가루 100중량부 기준으로 글리세롤을 5 중량부 미만으로 첨가하는 것이 적절하다.

따라서, 본 발명에 따른 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름은 인장강도가 우수하므로 인체에 유해하지 않으면서도 내구성이 우수한 식이 필름으로서 상업적으로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 염분과 불순물을 제거하고, 건조시킨 후 각각 분쇄하여 해조류가루를 만드는 단계(제1단계);
감자, 옥수수, 고구마, 칡 및 카사바로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 세척 후 곱게 갈아 필터로 거른 후 거른 액을 건조시켜 전분을 만드는 단계(제2단계);
상기 제1단계의 해조류가루 및 상기 제2단계의 전분을 혼합하여 혼합가루를 만드는 단계(제3단계);
상기 제3단계의 혼합가루, 물 및 글리세롤을 혼합하고 가열하여 호화 용액을 만드는 단계(제4단계);
겉면이 레시틴 코팅처리되어 있는 원통 표면에 상기 제4단계의 호화 용액을 분사하여 필름을 형성하는 단계(제5단계);
상기 제5단계의 형성된 필름에서 레시틴 코팅이 처리된 면의 반대쪽 면에 5~7% 비즈왁스 알코올 수용액을 분사하여 비즈왁스가 코팅된 필름을 만드는 단계(제6단계);
상기 제6단계의 비즈왁스가 코팅된 필름을 건조시키는 단계(제7단계); 및
상기 제7단계의 건조된 필름을 롤처럼 감는 단계(제8단계);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계에서 만든 미역, 다시마, 톳, 모자반, 꼬시래기, 함초, 괭생이모자반 및 우뭇가사리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가루를 각각 1~4 중량비로 혼합하여 해조류가루를 만드는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제1단계에서 만든 미역가루, 다시마가루 및 우뭇가사리로부터 제조된 한천가루를 1~2 : 1~2 : 1~4 중량비로 혼합하여 해조류가루를 만드는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계에서 만든 해조류가루 및 상기 제2단계에서 만든 전분은 1 : 1~3 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계의 혼합가루에 구아검, 알긴산나트륨 및 카라기난으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 점증제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계에서 혼합가루, 물 및 글리세롤이 각각 100 : 2500~3000 : 1~20의 중량비로 혼합된 다음 80~90℃로 30분간 가열하고 익히는 과정을 거쳐 만들어지는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계에서 혼합가루, 물 및 글리세롤이 각각 100 : 2500~3000 : 1~5의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계에서 혼합가루 100 중량부 기준으로 레시틴 3~4 중량부를 첨가하여 호화 용액을 만드는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제6단계에서 상기 제5단계의 필름의 위쪽면에 5~7% 비즈왁스 알코올 수용액을 분사하는 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제6단계의 비즈왁스 알코올 수용액은 비즈왁스를 70~90% 알코올 수용액에 섞어 5~7% 농도의 비즈왁스 알코올 수용액을 제조한 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름의 제조방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 비즈왁스가 코팅된 생분해성 해조필름.
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