KR20190028632A - 개질된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제 및 이를 포함하는 배리어 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개질된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제 및 배리어 필름에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제는 단백질의 친수성 부분인 아민기를 가교를 통해 소수화 시킴으로써, 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수한 효과가 있다.
또한, 도포 시 건조가 빨라져 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 끓는점이 낮은 용매에도 분산이 용이한 효과가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 가교된 단백질 배리어층을 구비하는 배리어 필름은 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수하여 단층 필름으로 활용가치가 높은 장점이 있다.

Description

개질된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제 및 이를 포함하는 배리어 필름{Barrier coating agent comprising a modified protein and a barrier film comprising the same}
본 발명은 개질된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제 및 배리어 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연 유래의 단백질을 사용하여 친환경적이면서도 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수한 배리어 코팅제 및 배리어 필름에 관한 것이다.
일반적으로 식품이 미생물, 광선, 산소, 화학물질 등의 작용에 의해 저분자 물질로 분해되고 이로 인해 맛, 냄새, 색, 외관 등이 본래의 품질을 잃어버리게 되는 현상을 변질 또는 열화라고 한다. 이러한 현상의 억제를 위해서는 위생적인 제조공정을 통하여 미생물 및 화학 물질의 오염을 최소화해야하며, 유통 중 식품 내용물에 영향을 주는 열화인자(광선, 수분, 산소 등)로부터 내용물의 접촉을 최소화하는 것이 관건이다.
특히 내용물의 수분함량과 포장내부의 산소농도는 미생물의 성장과 내용물 산패에 직접적인 영향을 주게 되므로 식품내용물의 안정적인 저장과 유통을 위한 적정한 수준의 수분 및 산소 차단성을 갖는 포장재의 선택과 적용은 가공식품의 개발에 있어 매우 중요한 요소이다.
현재 식품포장 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 합성수지 필름은 주로 범용 소재인 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴로나이트릴(PAN)등이 있으며, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 폴리아마이드(PA) 등의 고분자를 용제형 코팅제로 제조한 후 전술한 기재위에 박막 코팅을 시행하여 최종 포장 필름을 제조하고 있으며, 최종적으로 PP/EVOH/Nylon, PP/Nylon/Al foil/PET 등의 다층 구조로 다양한 복합 필름 형태를 제조하여 제품 특성에 맞는 차단성을 부여하고 있다.
하지만, 현재 코팅액으로 주로 사용되고 있는 EVOH, PVDC 등의 고분자는 낮은 용해도로 인하여 높은 함량의 유기용제를 함유한 용제형 코팅제가 대부분이며, 이러한 코팅제는 낮은 경제성뿐만 아니라, 대량의 VOC 방출에 따른 환경 문제 및 복합 필름 제조 노동자의 건강, 안전성 측면에서 지속적인 문제를 유발하고 있다. 이에 친환경적이고 안전성이 높은 수계용 코팅제 및 이를 이용한 복합필름의 대체 개발 필요성이 매우 높은 현실이다. 이에 따라 천연물 유래의 생고분자 물질을 사용하여 기존의 플라스틱 필름을 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 천연물 유래의 생고분자 물질을 사용하여 코팅제로는 탄수화물, 단백질, 지질 등이 사용되고 있다.
이에, 한국등록특허 제10-1742708호는 유청단백질을 사용한 배리어 필름을 개시하고 있지만, 유청단백질은 친수성 물질이므로, 산소 차단특성은 우수하지만 수분 차단특성은 개선이 필요한 문제점을 가지고 있다.
한국등록특허 제10-1742708호(2017.06.01)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 개질된 단백질을 사용하여 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수한 배리어 코팅제 및 배리어 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 단백질로 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 또는 밀 단백질 (Gluten) 등을 사용하는 배리어 코팅제를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 가교제로 -OH기 포함 가교제 또는 -COOH기 포함 가교제 등을 사용하는 배리어 코팅제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 배리어 코팅제로 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배리어 코팅제를 제공한다.
본 발명은 필름; 및 상기 필름의 적어도 일면에 형성되며, 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 코팅제로 이루어진 배리어층을 구비하는 배리어 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 단백질로 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 또는 밀 단백질 (Gluten) 등을 사용하는 배리어 필름을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 가교제로 -OH기 포함 가교제 또는 -COOH기 포함 가교제 등을 사용하는 배리어 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 코팅제로 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배리어 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제는 단백질의 친수성 부분인 아민기를 가교를 통해 소수화 시킴으로써, 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수한 효과가 있으며, 천연 유래의 단백질을 사용하여 친환경적인 장점이 있다.
또한, 도포 시 건조가 빨라져 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 끓는점이 낮은 용매에도 분산이 용이한 효과가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 가교된 단백질 배리어층을 구비하는 배리어 필름은 산소 차단성과 수분 차단성이 모두 우수하여 단층 필름으로 활용가치가 높은 장점이 있다.
도 1은 가교 전 단백질의 아민기 사이트를 나타내는 것이다.
도 2는 아민기 사이트가 가교제에 의해 가교되어 개질된 단백질을 나타내는 것이다.
도 3은 가교제가 첨가된 배리어 코팅제의 산소 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 가교제가 첨가된 배리어 코팅제의 수분 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 가교제 및 소수성 물질이 첨가된 배리어 코팅제의 산소 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 가교제 및 소수성 물질이 첨가된 배리어 코팅제의 수분 투과율을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 개질된 단백질, 즉 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제 및 배리어 필름에 관한 것이다.
본 발명은 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제를 제공한다.
상기 단백질은 아미노산(amino acid)이라고 하는 비교적 단순한 분자들이 연결되어 만들어진 복잡한 분자를 의미한다. 단백질을 이루고 있는 아미노산에는 약 20종류가 있는데, 이 아미노산들은 펩티드 결합이라는 화학결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩티드(polypeptide)를 만든다. 펩티드 결합(Peptide bond, -O=C-NH-)은 카복실기와 아미노기가 반응하여 형성되는 화학결합으로 아민기 사이트를 포함하고 있다.
상기 아민기 사이트는 단백질 내의 아민기가 포함된 부분을 의미하며(도 1 참조), 가교제에 의하여 가교될 수 있다(도 2 참조).
상기 아민기 사이트는 수소결합 가능한 친수성 부분으로, 아민기 사이트가 그대로 존재하는 단백질이 포함된 배리어 코팅제는 수분차단 특성이 저하되며 도포 후 건조시에 코팅제의 끓는점(Boiling Point, B.P)이 높아짐에 따라 건조가 느려져 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 단백질의 아민기 사이트를 가교제에 의해 가교 시키면 친수성 부분이 상대적으로 소수화되어, 이를 포함하는 배리어 코팅제의 수분 투과도를 낮출 수 있다. 또한, 도포 후 건조가 빨라져 생산성을 높일 수 있으며, 끓는점이 낮은 용매에도 단백질의 분산이 용이 해질 수 있는 장점을 갖게 된다.
상기 단백질은 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 및 밀 단백질 (Gluten) 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 단백질은 천연물 유래의 단백질로 친환경적이며 안정성이 높은 장점이 있다. 따라서, 식품, 의약품 및 생활용품과 같이 소비자의 안전성과 직접적으로 연관된 제품의 포장필름 코팅제로 사용되기에 높은 적합성을 갖는다.
상기 가교제는 선형구조의 고분자물의 분자 사이를 가교시켜 망목구조의 고분자 중합물을 만드는 물질을 말한다.
상기 가교제는 -OH기 포함 가교제, -COOH기 포함 가교제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 -OH기 포함 가교제의 예로는, 에틸렌글리콜， 디에틸렌글리콜， 프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜， 테트라에틸렌글리콜， 프로판디올， 다이프로필렌글리콜， 폴리프로필렌글리콜， 글리세롤， 폴리글리세롤， 부탄디올， 헵탄디올，헥산디올, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨，소르비톨 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 천연 가교제인 안토시아닌(anthocyanin), 프로보놀(flavonol), 크로신(crocin)등을 사용할 수 있다.
상기 -COOH기 포함 가교제의 예로는, 아스코르브산(Ascorbic acid), 페룰산(Ferulic acid), 갈산(Gallic acid), 석신산(Succinic acid), 시트르산(Citric acid), 타닉산(Tannic acid)등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가교제는 상기 단백질 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 100 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.05 ~ 50 중량부를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 10 중량부를 포함할 수 있다.
만일, 상기 기재된 범위를 벗어나 가교제를 첨가할 경우 가교가 충분히 진행되지 않아 소수성이 보완되지 않거나, 불필요한 가교제의 첨가로 코팅제의 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 배리어 코팅제는 배리어(barrier)특성을 갖는 코팅제를 말하며, 배리어 특성이라 함은 산소 및 수분에 대한 차단 특성을 의미할 수 있다.
상기 배리어 코팅제는 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 왁스, 지방산은 소수성 물질로 배리어 코팅제의 소수성을 보완하는 역할을 한다.
상기 왁스는 천연 왁스일 수 있고, 구체적인 예로는 비즈왁스, 카나우바왁스, 쌀겨왁스, 칸델릴라왁스 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지방산의 구체적인 예로는, 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 라우르산(Lauric acid) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 왁스 또는 지방산은 상기 단백질 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 100 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.1 ~ 50 중량부를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 20 중량부를 포함할 수 있다.
만일, 상기 기재된 범위를 벗어나 왁스나 지방산을 첨가할 경우 소수성 부여가 충분하지 않아 수분차단성의 효과가 미비하거나, 불필요한 왁스나 지방산의 첨가로 코팅제의 액상 안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 배리어 코팅제는 충진제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 충진제는 소르비톨(Sorbitol), 프룩토오스(Fructose), 수크로오스(Sucrose), 만니톨(Mannitol), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 글리세롤(Glycerol) 및 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG200, PEG400, PEG600 등)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 충진제의 함량은 상기 코팅용 조성물 100 중량부에 대하여, 5 ~ 25 중량부, 바람직하게는 7 ~ 15 중량부일 수 있다. 상기 충진제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우에, 필름의 외관과 기계적 물성, 산소차단성 측면에서 유리한 효과가 있다. 만일 상기 충진제의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 코팅 도막이 갈라지며 기재 필름에서 박리되는 문제점이 있고, 25 중량부를 초과할 경우에는 건조 도막을 장기간 보관 시 충진제가 이동(migration)하여 필름의 투명도를 낮추고 산소차단성을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 본 발명은 필름; 및 상기 필름의 적어도 일면에 형성되며, 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 코팅제로 이루어진 배리어층을 구비하는 배리어 필름을 제공한다.
상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌(Polyethylene,PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 연신폴리프로필렌(Oriented Polypropylene, OPP), 이축연신폴리프로필렌(Biaxially oriented Polypropylene, BOPP), 폴리에틸렌 2,6-디카르복실나프탈레이트(Polyethylene 2,6-dicarboxyl naphthalate, PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리스티렌(Polystyrene, PS) 등으로 구성되는 필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 필름상에 나일론(nylon)필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름의 기재는 생분해성 기재일 수 있다. 이러한 생분해성 기재로는 폴리유산(polylactic acid: PLA), 폴리부틸렌 아디페이트-co-테레프탈레이트(polybutylene adipate-co-terephthalate: PBAT), 폴리카프로락톤(polycaprolactone: PCL), 지방족 폴리에스테르(alphatic polyester: AP), 폴리글리콜산(polyglycolic acid: PGA), 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate: PBS), 폴리하이드록시알카노에이트(poly hydroxyalkanoate: PHA), 폴리하이드록시부틸레이트(polyhydroxybutyrate, PHB), 폴리하이드록시발러레이트(polyhydroxyvalerate, PHV), 변성 전분(Thermoplastic starch: TPS) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 배리어 필름은 상기 필름에 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 코팅제를 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 코팅제를 도포하는 단계에서 코팅방법으로는 스프레이 코팅(Spray coating), 스핀 코팅(Spin coating), 딥코팅(Dipping coating), 그라비아 코팅(Gravure coating), 마이크로 그라비아 코팅(Micro gravure coating), 다이 코팅(Die coating), 콤마 코팅(Comma coating), 나이프 코팅(Knife coating), 다이렉트 코팅(Directcoating), 바코팅(Bar coating) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 코팅제를 도포시 어플리케이터(applicator)를 이용하여 도포할 수 있으며, 도막 두께는 산소 및 수분 차단성을 나타내는 상기 두께 범위 내에서는 얇을수록 경제적인 측면 및 작업 공정상 유리하다.
상기 건조하는 단계는 상기 가교된 단백질을 포함하는 코팅제가 도포된 필름을 열풍 건조기를 이용하여 100 내지 120℃에서 3 내지 10분 동안 건조시킬 수 있고, 바람직하게는 110 내지 120℃에서 3 내지 5분 동안 건조시킬 수 있다.
상기 단백질은 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 및 밀 단백질 (Gluten) 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가교제는 선형구조의 고분자물의 분자 사이를 가교시켜 망목구조의 고분자 중합물을 만드는 물질을 말한다.
상기 가교제는 -OH기 포함 가교제, -COOH기 포함 가교제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 -OH기 포함 가교제의 예로는, 에틸렌글리콜， 디에틸렌글리콜， 프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜， 테트라에틸렌글리콜， 프로판디올， 다이프로필렌글리콜， 폴리프로필렌글리콜， 글리세롤， 폴리글리세롤， 부탄디올， 헵탄디올， 헥산디올, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨，소르비톨 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 천연 가교제인 안토시아닌(anthocyanin), 프로보놀(flavonol), 크로신(crocin)등을 사용할 수 있다.
상기 -COOH기 포함 가교제의 예로는, 아스코르브산(Ascorbic acid), 페룰산(Ferulic acid), 갈산(Gallic acid), 석신산(Succinic acid), 시트르산(Citric acid), 타닉산(Tannic acid)등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅제는 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 왁스, 지방산은 소수성 물질로 배리어 코팅제의 소수성을 보완하는 역할을 한다.
상기 왁스는 천연 왁스일 수 있고, 구체적인 예로는 비즈왁스, 카나우바왁스, 쌀겨왁스, 칸델릴라왁스 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지방산의 구체적인 예로는, 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 라우르산(Lauric acid) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 배리어 필름은 산소 및 수분을 차단해야 하는 식품, 의약품 및 생활용품 등의 포장 필름으로 이용될 수 있으며, 산소 차단성과 수분 차단성이 우수하여 단층필름으로 상용화 가능하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
< 실시예 1 ~ 10 > 가교제를 첨가한 배리어 코팅제의 제조
먼저, 증류수 92g에 유청 단백질(WPI:Whey protein isolate) 8g을 교반하에 천천히 첨가한 후, 소르비톨(Sorbitol) 8g을 단백질 수용액에 첨가하였다.
다음으로, 첨가된 소르비톨(Sorbitol)을 단백질 수용액에서 충분히 용해시킨 후 가교제 0.08g을 첨가하여 가교반응을 진행시켰다.
이후, 1N NaOH를 사용하여 반응물의 pH를 9로 조정 후, 반응물을 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 300rpm으로 교반하며 90℃로 승온하여 30분간 가열 후 쿨링하였다.
상기 가교제로는 -OH기 또는 -COOH기를 포함하는 2가지 타입의 가교제를 사용하였으며, 실시예에 사용된 가교제의 구체적인 종류를 하기 표 1에 나타내었다.
가교제
-OH group
가교제		 실시예 1 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)
실시예 2 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol)
실시예 3 프로판디올(Propane diol)
실시예 4 글리세롤(Glycerol)
실시예 5 헥산디올(Hexane diol)
-COOH group 가교제 실시예 6 아스코르브산(Ascorbic acid)
실시예 7 갈산(Gallic acid)
실시예 8 석신산(Succinic acid)
실시예 9 시트르산(Citric acid)
실시예 10 타닉산(Tannic acid)
<실시예 11 ~20 > 가교제 및 소수성 물질(왁스 또는 지방산)을 첨가한 배리어 코팅제의 제조
먼저, 증류수 92g에 유청 단백질(WPI:Whey protein isolate) 8g을 교반하에 천천히 첨가한 후, 소르비톨(Sorbitol) 8g을 단백질 수용액에 첨가하였다.
다음으로, 첨가된 소르비톨(Sorbitol)을 단백질 수용액에서 충분히 용해시킨 후 -OH기 또는 -COOH기를 포함하는 2가지 타입의 가교제를 0.08g을 첨가하여 가교반응을 진행시켰다. 이후, 반응물의 온도를 승온시키기 전에 소수성 물질(왁스 또는 지방산)을 0.8g 첨가하여 호모게나이저(Homogenizer)로 10,000rpm에서 10분간 균질화시켰다.
마지막으로, 1N NaOH를 사용하여 반응물의 pH를 9로 조정 후, 반응물을 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 300rpm으로 교반하며 90℃로 승온하여 30분간 가열 후 쿨링하였다.
상기 제조과정에서 사용된 가교제 및 소수성 물질을 하기 표 2에 나타내었다.
가교제 및 소수성 물질
-OH group
가교제		 실시예 11 헥산디올, 비즈왁스
실시예 12 헥산디올, 카나우바왁스
실시예 13 헥산디올, 팔미트산
실시예 14 헥산디올, 스테아르산
실시예 15 헥산디올, 라우르산
-COOH group 가교제 실시예 16 타닉산, 비즈왁스
실시예 17 타닉산, 카나우바왁스
실시예 18 타닉산, 팔미트산
실시예 19 타닉산, 스테아르산
실시예 20 타닉산, 라우르산
<비교예 1> 가교제 또는 소수성 물질이 첨가되지 않은 배리어 코팅제의 제조
상기 실시예 1 내지 20에서 제조된 코팅제와의 성능 비교를 위하여, 가교제나 소수성 물질의 첨가없이 배리어 코팅제를 제조하였다.
먼저, 증류수 92g에 유청 단백질(WPI:Whey protein isolate) 8g을 교반하에 천천히 첨가한 후, 소르비톨(Sorbitol) 8g을 단백질 수용액에 첨가하였다.
다음으로, 첨가된 소르비톨(Sorbitol)을 단백질 수용액에서 충분히 용해시킨 후 1N NaOH를 사용하여 반응물의 pH를 9로 조정 후, 반응물을 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 300rpm으로 교반하며 90℃로 승온하여 30분간 가열 후 쿨링하였다.
<제조예 1> 가교된 단백질 배리어층을 구비하는 배리어 필름의 제조
기재 필름(PET)을 도공기 유리판에 잘 밀착시킨 후, 상기 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 코팅제 조성물을 기재필름 윗부분에 약 1 ~ 2.5g 정도 드롭하여 어플리케이터(YBA-5)를 사용하여 기재필름에 코팅 조성물을 일정 두께(wet 기준 50㎛)로 도포하였다. 열풍 건조기를 이용하여 120℃에서 3 ~ 5분 동안 코팅 조성물을 도포한 필름을 건조하여 배리어 필름을 제조하였다.
<실험예 1> 가교제가 첨가된 배리어 코팅제의 산소 투과율 및 수분 투과율의 평가
상기 실시예 1 ~ 10 및 비교예 1에서 제조된 코팅제의 산소 투과율 및 수분 투과율을 측정하였으며, 측정된 결과를 도 3, 도 4 및 표 3에 나타내었다.
나타낸 바와 같이, 가교제를 첨가한 실시예 1의 배리어 코팅제는 가교제가 첨가되지 않은 배리어 코팅제인 비교예 1과 대비하여 산소 투과율과 수분 투과율이 모두 개선된 것을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 산소 투과율은 10 ~ 85 % 정도 개선되었으며, 수분 투과율은 8 ~ 14 % 정도 개선된 것을 확인할 수 있었다.
산소 투과율
(cc/m2*day)		 수분 투과율
(g/m2*day)
비교예 1 0.56 62.83
실시예 1 0.26 56.14
실시예 2 0.33 56.79
실시예 3 0.29 57.87
실시예 4 0.42 58.01
실시예 5 0.25 54.95
실시예 6 0.23 58.04
실시예 7 0.14 57.66
실시예 8 0.45 54.82
실시예 9 0.28 56.52
실시예 10 0.09 54.19
<실험예 2> 가교제 및 소수성 물질이 첨가된 배리어 코팅제의 산소 투과율 및 수분 투과율의 평가
상기 실시예 11 ~ 20 및 비교예 1에서 제조된 코팅제의 산소 투과율 및 수분 투과율을 측정하였으며, 측정된 결과를 도 5, 도 6 및 표 4에 나타내었다.
나타낸 바와 같이, 가교제 및 소수성 물질을 첨가한 실시예 2의 배리어 코팅제는 가교제가 첨가되지 않은 배리어 코팅제인 비교예 1과 대비하여 산소 투과율은 30 ~ 80 % 정도 개선되고, 수분 투과율은 30 ~ 34 % 정도 개선된 것을 확인할 수 있었다.
산소 투과율
(cc/m2*day)		 수분 투과율
(g/m2*day)
비교예1 (Control) 0.56 62.83
실시예 11 0.35 43.88
실시예 12 0.27 42.19
실시예 13 0.30 42.36
실시예 14 0.32 43.25
실시예 15 0.29 44.57
실시예 16 0.23 42.98
실시예 17 0.12 41.52
실시예 18 0.16 43.70
실시예 19 0.17 44.36
실시예 20 0.13 44.08

Claims (8)

  1. 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 배리어 코팅제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단백질은 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 및 밀 단백질 (Gluten) 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 배리어 코팅제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 -OH기 포함 가교제, -COOH기 포함 가교제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 배리어 코팅제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 코팅제는 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 코팅제.
  5. 필름; 및
    상기 필름의 적어도 일면에 형성되며, 아민기 사이트가 가교제에 의해서 가교된 단백질을 포함하는 코팅제로 이루어진 배리어층을 구비하는 배리어 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단백질은 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin) 및 밀 단백질 (Gluten) 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가교제는 -OH기 포함 가교제, -COOH기 포함 가교제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 코팅제는 왁스, 지방산 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210063919A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 (주)에버켐텍 산소 배리어 필름, 이를 포함하는 식품 포장재, 및 상기 산소 배리어 필름의 제조방법
KR20220000682A (ko) * 2020-06-26 2022-01-04 써프텍 주식회사 내수성이 개선된 단백질을 포함하는 코팅용 조성물 및 그 제조 방법
KR102388385B1 (ko) * 2021-12-03 2022-04-20 김민제 친환경 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 도장방법
KR102402646B1 (ko) * 2021-12-09 2022-05-26 김동철 항균성이 우수한 손잡이용 비닐 필름
KR20220158164A (ko) * 2021-05-21 2022-11-30 (주)에버켐텍 진공 단열 패널용 복합 필름
KR102490787B1 (ko) * 2021-12-29 2023-01-20 (주)에버켐텍 코팅제 및 이를 포함하는 배리어 필름

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019893A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Nippon Paint Co Ltd 水性コーティング用組成物
KR20030062388A (ko) * 2003-06-18 2003-07-25 한국식품개발연구원 산소 차단성 플라스틱 복합필름 구조체 및 그 제조방법
JP2005239706A (ja) * 2003-12-16 2005-09-08 Roquette Freres ３〜５個の炭素原子を含むケトースでタンパク質を架橋する方法
KR101742708B1 (ko) 2016-08-23 2017-06-01 (주)에버켐텍 천연물을 이용한 식품포장재용 코팅 조성물 및 이의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019893A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Nippon Paint Co Ltd 水性コーティング用組成物
KR20030062388A (ko) * 2003-06-18 2003-07-25 한국식품개발연구원 산소 차단성 플라스틱 복합필름 구조체 및 그 제조방법
JP2005239706A (ja) * 2003-12-16 2005-09-08 Roquette Freres ３〜５個の炭素原子を含むケトースでタンパク質を架橋する方法
KR101742708B1 (ko) 2016-08-23 2017-06-01 (주)에버켐텍 천연물을 이용한 식품포장재용 코팅 조성물 및 이의 제조방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210063919A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 (주)에버켐텍 산소 배리어 필름, 이를 포함하는 식품 포장재, 및 상기 산소 배리어 필름의 제조방법
WO2021107477A1 (ko) * 2019-11-25 2021-06-03 (주)에버켐텍 산소 배리어 필름, 이를 포함하는 식품 포장재, 및 상기 산소 배리어 필름의 제조방법
KR20220000682A (ko) * 2020-06-26 2022-01-04 써프텍 주식회사 내수성이 개선된 단백질을 포함하는 코팅용 조성물 및 그 제조 방법
KR20220158164A (ko) * 2021-05-21 2022-11-30 (주)에버켐텍 진공 단열 패널용 복합 필름
KR20230070176A (ko) * 2021-05-21 2023-05-22 (주)에버켐텍 가스 차단성 및 층간접착강도가 우수한 진공 단열 패널용 복합 필름
KR102388385B1 (ko) * 2021-12-03 2022-04-20 김민제 친환경 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 도장방법
KR102402646B1 (ko) * 2021-12-09 2022-05-26 김동철 항균성이 우수한 손잡이용 비닐 필름
KR102444787B1 (ko) * 2021-12-09 2022-09-19 김동철 천연 항균물질로 코팅된 손잡이용 비닐 필름
KR102490787B1 (ko) * 2021-12-29 2023-01-20 (주)에버켐텍 코팅제 및 이를 포함하는 배리어 필름

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