KR20230087065A - 성형탄용 바인더, 이의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 예는 전분 액화액으로 이루어지거나 이를 포함하는 성형탄용 바인더를 제공한다. 상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시켜 수득한 산물로서 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이고 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 이다. 본 발명에 따른 전분 액화액은 점도가 높지 않아 이송이 용이하고 성형탄 제조를 위한 원료 배합시 분진이 발생하지 않기 때문에 성형탄 제조 작업성을 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전분 액화액을 바인더로 사용하여 성형탄을 제조하는 경우 고형분을 기준으로 매우 적은 양을 사용하는 경우에도 성형탄의 성형성 및 강도를 향상시킬 수 있으므로 성형탄 제조의 경제성이 개선된다.
Description
본 발명은 성형탄용 바인더, 이의 제조방법 및 이의 용도 등에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사용량이 적어도 성형탄의 성형성 또는 강도를 개선시킬 수 있는 바인더, 이의 제조방법, 이를 포함하는 성형탄 및 이를 이용하여 성형탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로용 코크스의 제조를 위하여 이용되는 원료탄은 생산지에서 최종 소비지까지 이송되는 과정에서 외부환경의 요인에 의하여 상당량의 분진이 발생하는데, 분진 발생을 억제하기 위하여 수분을 도포하여야 하고, 또 야드(Yard)에 노출되어 보관되는 과정에서 건기 내지 우기 등의 환경적인 요인에 의해 원료탄은 그 내부에 상당한 양의 수분이 함유된다.
통상적으로 코크스 제조용 원료탄은 함유된 수분을 감소 내지 건조시킴으로써 코크스로 내의 장입밀도를 증가시켜 코크스의 강도 향상을 도모할 뿐 아니라 건류시간을 단축시켜 코크스의 생산성 향상을 도모하고 있다. 상기한 바와 같이 코크스의 강도 향상 및 생산성 향상을 위하여 8 내지 12% 정도의 수분을 포함하는 원료탄은 CMCP(Coal Moisture Control Process)라는 설비를 통하여 5 내지 6% 정도의 수분함량으로 저감 내지 건조되어 코크스의 제조에 이용되고 있으나, 이러한 수분함량의 저감 내지 건조를 위한 처리과정에서 상당한 양의 미분탄(Dust coal)이 발생되어 작업환경의 악화와 하천 및 해양의 수질오염에 문제를 일으키고 있을 뿐 아니라, 미분탄의 발생은 원료탄(석탄)의 손실로 이어지며, 이로 인한 원료탄(석탄)의 손실은 시간당 수십 톤에 달하고 있으므로 발생된 미분탄의 적절한 재활용을 도모하기 위한 기술개발에 많은 연구가 진행되고 있다.
상기 미분탄의 대표적인 재활용 기술로는 미분탄을 바인더 등과 혼합한 후 압축성형 하여 성형탄을 제조하는 방법이 있다. 미분탄으로부터 성형탄을 제조할 때 바인더로는 주로 당밀 또는 전분이 사용되는데, 이 경우 성형성이 양호하지 않고 원하는 강도를 얻기가 어려운 문제가 있다. 이를 해결하기 위한 선행기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-1418053호(선행기술 1)에는 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법으로서, 미분탄을 제공하는 단계, 상기 미분탄 100 중량부에 대해 1~5 중량부의 경화제와 5~15 중량부의 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 및 상기 혼합물을 성형하는 단계를 포함하는 성형탄의 제조 방법이 개시되어 있다. 선행기술 1에서는 성형탄 제조를 위한 바인더로 당밀 등을 사용하고 경화제로 생석회 등을 사용하고 있다. 그러나, 선행기술 1에서와 같이 바인더로 당밀을 사용하는 경우 제조공정이 복잡하여 작업성이 저하되고 경화제 등 다양한 첨가제의 사용으로 인해 제조원가가 상승하는 문제점이 발생한다. 또한, 대한민국 등록특허공보(선행기술 2) 제10-1827997호에는 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법으로서, 미분탄을 제공하는 단계; 상기 미분탄에 산처리된 전분 분말을 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계; 상기 배합탄을 열처리하는 단계; 및 열처리된 배합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계;를 포함하는 성형탄의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나, 선행기술 2에서와 같이 바인더로 산처리된 전분을 사용하는 경우 열처리하는 공정이 추가로 요구되어 제조공정이 복잡해지고 제조원가가 상승하는 문제점이 발생한다. 또한, 대한민국 등록특허공보(선행기술 3) 제10-1031933호에는 (a) 미분탄을 6mm 이하의 입도로 파쇄하는 단계; (b) 상기 파쇄된 미분탄과 미분탄 100중량부 대비 결합제[알파전분(Alpha Starch)과 벤토나이트(Bentonite)로 구성됨] 3 ~ 10중량부를 혼합하는 단계; (c) 상기 혼합된 미분탄과 미분탄 100중량부 대비 물 5 ~ 10중량부를 혼합하는 단계; (d) 상기 혼합된 미분탄을 가압하여 성형탄으로 성형하는 단계; (e) 상기 성형탄을 50 ~ 250℃의 온도에서 0.5 ~ 12시간 동안 건조하는 단계; 및 (f) 상기 건조된 성형탄을 최대 48시간 동안 공냉시키는 단계; 를 포함하는 성형탄의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 선행기술 3에서와 같이 바인더로 일반적인 알파전분을 사용하는 경우 코크스/수분/바인더의 혼합이 불균일하여 성형탄의 균열이나 강도 저하가 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 성형탄의 성형성 또는 강도를 개선시킬 수 있는 신규 바인더 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 신규 바인더의 용도를 제공하는데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예는 전분 액화액으로 이루어지거나 이를 포함하는 성형탄용 바인더를 제공한다. 상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시켜 수득한 산물로서 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이고 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예는 (a) 전분 건조중량 농도가 25~40%(w/w)이고 pH가 4.5~6.5인 전분 슬러리를 준비하는 단계; 및 (b) 상기 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 전분 건조중량 대비 0.01~0.1%(w/v)의 양이 되게 첨가하고 전분 슬러리의 온도를 90~110℃까지 올린 후 0.5~2 hr 동안 효소 가수분해 반응을 진행시켜 전분 가수분해물을 함유하는 전분 액화액을 수득하는 단계를 포함하는 성형탄용 바인더 제조방법을 제공한다. 상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시킨 산물로서 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이고 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예는 미분탄 및 바인더를 포함하는 조성물 형태의 성형탄을 제공한다. 상기 바인더는 전술한 전분 액화액이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예는 미분탄, 바인더 및 물(water)을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 압축성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함하는 성형탄 제조방법을 제공한다. 상기 바인더는 전술한 전분 액화액이다.
본 발명에 따른 전분 액화액은 점도가 높지 않아 이송이 용이하고 성형탄 제조를 위한 원료 배합시 분진이 발생하지 않기 때문에 성형탄 제조 작업성을 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전분 액화액을 바인더로 사용하여 성형탄을 제조하는 경우 고형분을 기준으로 매우 적은 양을 사용하는 경우에도 성형탄의 성형성 및 강도를 향상시킬 수 있으므로 성형탄 제조의 경제성이 개선된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면은 성형탄 제조에 사용되는 성형탄용 바인더 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄용 바인더는 전분 액화액으로 이루어지거나 이를 포함한다. 상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시켜 수득한 산물이다. 상기 전분 액화액의 고형분 농도는 25~40 브릭스(Brix)이고, 바람직하게는 27~35 브릭스(Brix)이다. 또한, 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 바람직하게는 5~22이다. 또한, 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 중량평균분자량이 2×104~3×104 이고, 바람직하게는 2×104~2.5×104 이다. 또한, 상기 전분 액화액의 점도는 고형분 농도 30 브릭스(Brix) 및 25℃의 측정 조건에서 바람직하게는 10~25 센티포이즈(cPs)이고, 더 바람직하게는 15~22 센티포이즈(cPs)이다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄용 바인더 제조방법은 (a) 전분 건조중량 농도가 25~40%(w/w)이고 pH가 4.5~6.5인 전분 슬러리를 준비하는 단계; 및 (b) 상기 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 전분 건조중량 대비 0.01~0.1%(w/v)의 양이 되게 첨가하고 전분 슬러리의 온도를 90~110℃까지 올린 후 0.5~2 hr 동안 효소 가수분해 반응을 진행시켜 전분 가수분해물을 함유하는 전분 액화액을 수득하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계에서 전분 슬러리의 전분 건조중량 농도는 바람직하게는 27~35%(w/w)이다. 상기 (a) 단계에서 사용되는 전분의 종류는 크게 제한되지 않으며 옥수수전분, 찰옥수수전분, 감자전분, 고구마전분, 밀전분, 쌀전분, 타피오카전분, 사고전분(sago starch), 소검전분(sorghum starch), 고아밀로오스전분(예를 들어 아밀로오스 함량이 적어도 40 중량% 이상인 전분) 등에서 선택될 수 있고, 내열성 알파-아밀라제의 가수분해 효율을 고려할 때 옥수수전분인 것이 바람직하다. 또한, 상기 (a) 단계에서 전분 슬러리의 pH는 효소 가수분해 효율을 고려할 때 5.0~6.0인 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 내열성 알파-아밀라제의 첨가량은 전분 가수분해 수준을 적절하게 조절하는 측면을 고려할 때 전분 건조중량 대비 0.015~0.05%(w/v)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 (b) 단계에서 효소 가수분해 반응 온도는 95~100℃인 것이 바람직하고, 효소 가수분해 시간은 0.6~1.5 hr 인 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 수득한 전분 액화액은 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이다. 또한, 상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 5~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 이다. 또한, 상기 전분 액화액의 점도는 고형분 농도 30 브릭스(Brix) 및 25℃의 측정 조건에서 10~25 센티포이즈(cPs)이다.
본 발명의 일 측면은 성형성, 강도 등이 우수한 성형탄 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄은 미분탄 및 전술한 바인더를 포함하고 조성물의 형태를 갖는다. 본 발명의 일 예에 따른 성형탄에서 미분탄 및 바인더의 함량 관계는 크게 한정되는 않는다. 본 발명의 일 예에 따른 성형탄은 성형성, 강도, 경제성 등을 고려할 때 미분탄 건조중량 100 중량부에 대하여 바인더 2~10 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 미분탄 건조중량 100 중량부에 대하여 바인더 3~8 중량부를 포함하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 일 구성성분인 미분탄은 입경이 약 8㎜ 이하, 바람직하게는 5㎜ 이하인 석탄의 분진을 의미한다. 상기 미분탄은 그 종류가 크게 제한되지 않으며 유연탄 분진, 코크스(Cokes) 분진 등에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 미분탄은 바인더와의 혼합성, 성형탄의 품질 등을 고려할 때 입경이 약 2㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎜ 이하인 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에서 사용되는 미분탄의 입경은 타일러 표준체 기준으로 20 메쉬(체 구멍 크기 : 0.84 ㎜) 내지 100 메쉬(체 구멍 크기 : 0.149 ㎜)의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법은 미분탄, 전술한 바인더 및 물(water)을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 압축성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법은 바람직하게는 상기 성형물을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법에서 상기 혼합물은 바람직하게는 미분탄 건조중량 100 중량부에 대하여 바인더 2~10 중량부를 포함하고, 더 바람직하게는 미분탄 건조중량 100 중량부에 대하여 바인더 3~8 중량부를 포함한다. 또한, 상기 혼합물의 수분 함량은 원활한 압축성형을 담보하는 범위라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 8~20%(w/w)의 범위에서 선택될 수 있고, 9~15%(w/w)의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법 중 상기 혼합물을 제조하는 단계에서 물(water)의 첨가량은 미리 설절된 혼합물의 수분 함량에 맞게 조정될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법에서 압축성형시 가해지는 압력은 성형을 담보하는 범위라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 100~400 ㎏f일 수 있고, 150~300 ㎏f일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법에서 건조 온도는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 25~250℃에서 선택될 수 있고 40~200℃에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 성형탄의 제조방법에서 건조 시간은 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 0.1~48 hr에서 선택될 수 있고 0.5~24 hr 에서 선택될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 성형탄용 바인더로 사용되는 전분 액화액의 제조
제조예 1.
옥수수전분을 물(Water)에 현탁하여 옥수수전분 건조중량 기준으로 30%(w/w) 농도의 전분슬러리를 준비하였다. 이후, 전분 슬러리의 pH를 약 5.5로 조정하고, 여기에 내열성 알파아밀라제(제품명 : Liquzyme supra; 공급사 : Novozymes)를 전분 건조중량 대비 약 0.025%(w/v)의 양이 되게 첨가하고 전분 슬러리의 온도를 95℃까지 올린 후 약 1 hr 동안 효소 가수분해 반응을 진행시켜 전분 액화액을 수득하였다. 상기 전분 액화액의 고형분 농도는 약 30 브릭스(Brix)이고, 25℃에서의 점도는 약 15 센티포이즈(cPs) 이었고, 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 21 이었다. 또한, 전분 액화액의 분자량을 하기 조건의 고성능액체크로마토크래피(HPLC)로 분석한 결과 약 2.054×104의 중량평균분자량을 보였다.
* 컬럼 : Shodex SB-806 HQ OH Pak 및 SB-804 HQ OH Pak(Showa Denko, Japan); 컬럼 온도 : 50℃
제조예 2.
옥수수전분을 물(Water)에 현탁하여 옥수수전분 건조중량 기준으로 30%(w/w) 농도의 전분슬러리를 준비하였다. 이후, 전분 슬러리의 pH를 약 5.5로 조정하고, 여기에 내열성 알파아밀라제(제품명 : Liquzyme supra; 공급사 : Novozymes)를 전분 건조중량 대비 약 0.025%(w/v)의 양이 되게 첨가하고 전분 슬러리의 온도를 95℃까지 올린 후 약 40분 동안 효소 가수분해 반응을 진행시켜 전분 액화액을 수득하였다. 상기 전분 액화액의 고형분 농도는 약 30 브릭스(Brix)이고, 25℃에서의 점도는 약 20 센티포이즈(cPs) 이었고, 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 5 이었다. 또한, 전분 액화액의 분자량을 고성능액체크로마토크래피(HPLC)로 분석한 결과 약 2.99×104의 중량평균분자량을 보였다.
2. 성형탄의 제조
제조예 3.
입도가 30 메쉬(mesh) 이하인 1종의 코크스 분진(수분 함량 : 1.64 중량%)을 준비하였다. 코크스 분진 100 중량부(건조중량)에 바인더로 제조예 1에서 수득한 전분 액화액을 5 중량부 및 미리 설정한 미리 설정한 양의 물(water)을 첨가하고 상온에서 약 5분 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 약 10 중량%인 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 유압 프레스 성형기로 압축성형(압력 : 200 ㎏f)하여 두께가 약 4㎝인 성형탄을 제조하였다.
제조예 4.
입도가 30 메쉬(mesh) 이하인 1종의 코크스 분진(수분 함량 : 1.64 중량%)을 준비하였다. 코크스 분진 100 중량부(건조중량)에 바인더로 제조예 2에서 수득한 전분 액화액을 5 중량부 및 미리 설정한 미리 설정한 양의 물(water)을 첨가하고 상온에서 약 5분 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 약 10 중량%인 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 유압 프레스 성형기로 압축성형(압력 : 200 ㎏f)하여 두께가 약 4㎝인 성형탄을 제조하였다.
비교제조예 1
입도가 30 메쉬(mesh) 이하인 1종의 코크스 분진(수분 함량 : 1.64 중량%)을 준비하였다. 코크스 분진 100 중량부(건조중량)에 바인더로 고형분 농도가 약 80 브릭스(Brix)인 당밀 5 중량부 및 미리 설정한 미리 설정한 양의 물(water)을 첨가하고 상온에서 약 5분 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 약 10 중량%인 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 유압 프레스 성형기로 압축성형(압력 : 200 ㎏f)하여 두께가 약 4㎝인 성형탄을 제조하였다.
비교제조예 2.
입도가 30 메쉬(mesh) 이하인 1종의 코크스 분진(수분 함량 : 1.64 중량%)을 준비하였다. 코크스 분진 100 중량부(건조중량)에 바인더로 고형분 농도가 약 80 브릭스(Brix)인 당밀 7 중량부 및 미리 설정한 미리 설정한 양의 물(water)을 첨가하고 상온에서 약 5분 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 약 10 중량%인 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 유압 프레스 성형기로 압축성형(압력 : 200 ㎏f)하여 두께가 약 4㎝인 성형탄을 제조하였다.
비교제조예 3.
입도가 30 메쉬(mesh) 이하인 1종의 코크스 분진(수분 함량 : 1.64 중량%)을 준비하였다. 코크스 분진 100 중량부(건조중량)에 바인더로 찰옥수수 알파화 전분 3 중량부 및 미리 설정한 미리 설정한 양의 물(water)을 첨가하고 상온에서 약 5분 동안 균일하게 혼합하여 수분 함량이 약 10 중량%인 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물을 유압 프레스 성형기로 압축성형(압력 : 200 ㎏f)하여 두께가 약 4㎝인 성형탄을 제조하였다.
3. 성형탄의 물성 측정
(1) 낙하강도 측정
제조예 3, 제조예 4, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3에서 성형탄을 제조한 직후, 제조한 성형탄을 지상으로부터 1.5m의 높이에서 반복하여 낙하시키고 성형탄이 파손될 때의 낙하횟수를 측정하였다.
(2) 초기 압축강도 측정
제조예 3, 제조예 4, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3에서 성형탄을 제조한 직후, 제조한 성형탄를 상부에서 일정한 속도로 눌러서 하중을 가하고 성형탄이 파괴될 때의 최고 하중을 측정하였다.
(3) 후기 압축강도 측정
제조예 3, 제조예 4, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3에서 제조한 성형탄을 약 190℃에서 1 hr 동안 건조한 후, 건조한 성형탄을 상부에서 일정한 속도로 눌러서 하중을 가하고 브리켓이 파괴될 때의 최고 하중을 측정하였다.
(4) 성형탄 물성 측정 결과
하기 표 1에 성형탄의 물성 측정 결과를 정리하였다.
| 성형탄 구분 | 바인더 구분 | 바인더 첨가량(%, w/w) | 낙하강도 (횟수) |
초기 압축강도 (kgf) |
후기 압축강도 (kgf) |
| 제조예 3 | 제조예 1 | 5 | 4 | 28.5 | 230 |
| 제조예 4 | 제조예 2 | 5 | 4 | 25.2 | 240 |
| 비교제조예 1 | 당밀(80 브릭스) | 5 | 2 | 10 | 109 |
| 비교제조예 2 | 당밀(80 브릭스) | 7 | 3 | 15 | 115 |
| 비교제조예 3 | 찰옥수수 알파화 전분 | 3 | 3 | 29.9 | 218 |
* 바인더 첨가량 : 코크스 분진 건조중량 대비 바인더 첨가량
* 제조예 3 및 제조예 3의 바인더 첨가량을 고형분으로 환산하는 경우 약 1.5%(w/w)이고, 비교제조예 1 및 비교제조예 3의 바인더 첨가량을 고형분으로 환산하는 경우 각각 4%(w/w) 및 5.6%(w/w)임
상기 표 1에서 보이는 바와 같이 제조예 1 및 제조예 2에서 수득한 전분 액화액을 성형탄 제조시 바인더로 사용하는 경우 고형분으로 환산한 첨가량이 가장 적음에도 불구하고 성형탄에서 중요한 물성인 낙하강도 및 후기 압축강도가 바인더로 당밀 또는 찰옥수수 알파화 전분을 사용하는 경우보다 훨씬 우수한 것으로 확인되었다.
이상에서와 같이 본 발명을 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 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 전분 액화액으로 이루어지거나 이를 포함하는 바인더로서,
상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시켜 수득한 산물로서 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이고
상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 인 것을 특징으로 하는 성형탄용 바인더.
- 제1항에 있어서, 상기 전분 액화액의 점도는 고형분 농도 30 브릭스(Brix) 및 25℃의 측정 조건에서 10~25 센티포이즈(cPs)인 것을 특징으로 하는 성형탄용 바인더.
- (a) 전분 건조중량 농도가 25~40%(w/w)이고 pH가 4.5~6.5인 전분 슬러리를 준비하는 단계; 및
(b) 상기 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 전분 건조중량 대비 0.01~0.1%(w/v)의 양이 되게 첨가하고 전분 슬러리의 온도를 90~110℃까지 올린 후 0.5~2 hr 동안 효소 가수분해 반응을 진행시켜 전분 가수분해물을 함유하는 전분 액화액을 수득하는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 전분 액화액은 전분 슬러리에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 가수분해 반응시킨 산물로서 고형분 농도가 25~40 브릭스(Brix)이고
상기 전분 액화액에 함유된 전분 가수분해물은 덱스트로스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~25이고 중량평균분자량이 2×104~3×104 인 것을 특징으로 하는 성형탄용 바인더 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 전분 액화액의 점도는 고형분 농도 30 브릭스(Brix) 및 25℃의 측정 조건에서 10~25 센티포이즈(cPs)인 것을 특징으로 하는 성형탄용 바인더 제조방법.
- 미분탄 및 바인더를 포함하는 조성물 형태의 성형탄으로서,
상기 바인더는 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 전분 액화액, 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 전분 액화액에서 선택되는 것을 특징으로 하는 성형탄.
- 제6항에 있어서, 미분탄 건조중량 100 중량부에 대하여 바인더 2~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형탄.
- 미분탄, 바인더 및 물(water)을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 압축성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 바인더는 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 전분 액화액, 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 전분 액화액에서 선택되는 것을 특징으로 하는 성형탄 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 혼합물의 수분 함량은 8~20%(w/w)인 것을 특징으로 하는 성형탄 제조방법.
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