미결정셀룰로오스의 물리화학적 특성과 응용

미결정셀룰로오스 (MCC)는 현재 의약, 식품, 화장품, 경화학 산업에서 널리 사용되고 있으며 주로 다음 두 가지 기본 특성을 기반으로 합니다.

1. 화학적 안정성

MCC는 본질적으로 안정적이며 고온, 고습 및 강한 빛을 견딜 수 있습니다.

2.생물학적 안전성

천연 식물에서 추출한 이 제품은 사람이 매일 섭취하는 셀룰로오스와 구성이 동일하며 비교적 독성이 없고 자극이 없습니다. 물과 묽은 산에 녹지 않으며, 경구로 흡수될 수 없으며 생물학적 활성도 없습니다.

동시에 낮은 중합도와 큰 비표면적과 같은 특수한 특성도 필수적인 핵심 요소입니다!

3.중합 

중합도는 셀룰로오스의 반복되는 포도당 구조 단위의 수를 의미합니다. 셀룰로오스 원료의 산분해 과정에서 셀룰로오스 분자의 ¦Â-1,4 글리코시드 결합이 깨지고, 미결정 셀룰로오스는 중합도가 감소하여 평형을 이루는 경향이 있을 때 얻어지는 생성물입니다. 이때 중합도를 평형중합도(LODP)라 한다. 이는 셀룰로오스 마이크로피브릴 입자 내부에 접힌 셀룰로오스 분자 사슬의 길이를 반영합니다. 일반적으로 사용되는 측정 방법: 모세관 점도계 및 낙하구 점도계가 주요 점도 방법이며 구리 암모니아, 구리 에틸렌디아민 및 카드뮴 에틸렌디아민 용액이 일반적으로 용매로 사용됩니다.

비표면적

비표면적은 입상물질의 단위질량당 총면적을 말하며, 다공성물질의 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나이다. 측정 방법에는 주로 N2 흡착과 수증기 흡착의 BET 방법이 포함됩니다. 수소 결합력이 약하기 때문에 수증기 흡착을 사용할 경우 미결정셀룰로오스를 물에 담그면 수소결합이 쉽게 파괴되므로 다양한 방법, 다양한 처리 방법으로 얻은 비표면적이 동일하지 않습니다. 수증기 흡착법은 내부 표면적을 직접 얻고, N2 흡착법은 유효 면적을 직접 얻습니다.

기타 물리적, 화학적 특성

1.결정성

결정화도는 미결정셀룰로오스의 결정구조 상태를 나타내는 중요한 지표인 셀룰로오스 전체에서 결정화된 면적의 백분율을 말하며, 결정구조 상태를 나타내며 제품의 품질과 용도를 결정짓는다. 결정화도는 셀룰로오스 섬유의 치수안정성과 밀도에 영향을 미치며, 기존의 측정방법으로는 X선 회절법과 적외선 분광법이 있다.

2. 수분 흡수 값

수분 흡수 값은 물에서 미결정 셀룰로오스의 팽윤 정도를 나타내는 지표입니다. 수분 흡수 성능 측면에서 미결정 셀룰로오스는 큰 수분 흡수 값을 나타냅니다. 입자의 거대 기공 부피가 수분 흡수 값에 가장 큰 영향을 미칩니다. 거대 기공 부피가 클수록 입자 크기에 관계없이 수분 흡수 값이 커집니다. 이는 주로 다량의 입자 간 결합 수분이 거대 기공에 남아 있기 때문입니다. 부분적으로 결합된 물의 값이 결정적인 역할을 합니다. 미결정 셀룰로오스의 종류와 농도가 다르면 수분 흡수 값도 다르지만 일반적으로 200%를 초과하는 한계값에 해당하는 농도가 있습니다.

3.화학반응 성능

미결정셀룰로오스와 셀룰로오스는 화학반응 특성상 일부 유사한 특성을 나타내며, 표면이 다공성이며 구조가 느슨하고, 화학반응 중 시약이 쉽게 침투하여 반응의 균일성이 크게 향상되고, 우수한 특성을 지닌 제품을 얻을 수 있습니다. 일반 용해펄프에 비해 미결정셀룰로오스는 결정성이 높지만, 카르복시메틸화, 아세틸화, 에스테르화 과정에서 반응성능이 높고, 기계적 성질과 인화성이 특히 높습니다. 용해도의 변화는 응용 성능을 크게 향상시킵니다.

4. 형태학적 구조

미결정 셀룰로오스의 형태학적 구조는 주로 입자 크기와 불균일성의 두 가지 지표에 의해 결정됩니다. 벌크 밀도와 입자 크기 사이의 밀접한 관계는 서로 영향을 미치고 제한하는 한 쌍의 지표인 미결정 셀룰로오스의 형태학적 구조를 나타내는 간접적인 지표로 사용됩니다. 이는 주로 원료의 유형, 가수분해 조건 및 기계적 작용 정도에 포함됩니다. 천연 셀룰로오스가 가수분해 반응과 기계적 작용을 거친 후, 섬유 형태는 원래 네트 플록으로 얽혀 있던 길쭉한 섬유에서 스핀들 모양의 입상 물질로 근본적인 변화를 겪었습니다. 미정질 셀룰로오스의 수평균 길이(Ln)와 길이 평균 길이(Le)는 일반적으로 수십에서 100미크론 이상이며, 불균일성은 유형에 따라 0.2~0.5 사이로 다양할 수 있습니다.

유제품에 미결정 셀룰로오스를 적용하는 방법:

1. 우유 음료에 적용

MCC는 우유 음료의 유화 안정제로 사용할 수 있습니다. 일반적으로 우유 음료는 생산 및 판매 보관 중에 유제 분리가 발생하기 쉬운 반면, MCC는 유수 유제의 수상을 걸쭉하게 하고 겔화하여 기름 방울이 서로 접근하거나 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 중합반응; MCC는 물에 고르게 분산되어 있으며 물 분자와 수소 결합을 통해 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있어 우유에 불용성 입자가 침전되고 지질 입자가 재응집되는 것을 방지합니다. 또한 MCC의 전단박화는 제품의 끈적끈적한 질감을 감소시킬 수 있습니다.

2. 치즈에의 응용

저지방 치즈에 MCC를 첨가하면 지방 함량 감소로 인한 부족한 맛을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 지지체를 형성하여 제품을 부드럽게 만들어 제품의 전반적인 효과를 향상시킬 수 있습니다. 저지방 치즈에 MCC와 카라기난을 첨가하면 치즈 제품의 수분과 단백질 함량이 크게 증가하고 조직 상태가 더 부드럽고 매끄러워지며 탄력이 생기고 풍미가 더욱 향긋해집니다. 주사전자현미경으로 보면 내부 구조가 다공성으로 되어 있어 전지방 치즈의 경우 MCC와 카라기난이 없는 일반 저지방 치즈보다 전체적인 효과가 좋습니다.

3. 아이스크림에 적용

MCC는 안정제로서 크림의 유화 및 거품 안정성을 크게 향상시켜 질감을 개선하고 크림을 더욱 매끄럽고 산뜻하게 만들어줍니다.

냉동식품에 미결정셀룰로오스의 응용

MCC는 열 안정성이 우수하여 저온 식품 산업 및 고온 처리가 필요한 제품에 적합합니다. 냉동식품의 경우 성분의 분산성과 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 입자가 매우 미세하여 제품의 맛도 향상시킬 수 있습니다. 또한 MCC는 냉동식품의 얼음 결정 억제제로 사용할 수 있어 냉동식품의 원래 모양과 품질을 오랫동안 유지할 수 있고 냉동식품의 저장 저항성을 더욱 연장하며 냉장 및 냉동식품 산업의 발전을 크게 촉진할 수 있습니다.

1. 아이스크림에 적용

안정제 및 개선제로서 MCC는 아이스크림 슬러리의 점도를 높이고 아이스크림의 전반적인 유화 효과를 향상시키며 아이스크림 시스템의 분산 안정성, 녹는 저항 및 향미 방출 능력을 향상시킬 수 있습니다. 아이스크림에 사용하면 얼음 결정의 성장을 방지하거나 억제하고 얼음 찌꺼기의 출현을 지연시킬 수 있으며 소프트 아이스크림의 맛, 내부 구조 및 외관을 개선하고 지방 및 지방 함유 고체 입자의 분산을 향상시킬 수 있습니다. MCC는 반복되는 냉동 및 해동 과정에서 물리적 장애물로 작용합니다. 아이스크림의 입자가 뭉쳐서 큰 얼음 결정을 형성하는 것을 방지합니다. 아이스크림에 0.4%~0.6% MCC를 첨가하면 얼음 결정의 증가를 방지하고 아이스크림의 질감과 구조를 보장하기에 충분합니다. 일반적인 영국식 제조법에 따라 제조된 아이스크림에 MCC 0.30%, 0.55%, 0.80%를 첨가하면 MCC가 없는 아이스크림에 비해 아이스크림의 점도가 약간 높아지지만 아이스크림의 넘침에는 영향을 미치지 않습니다.

아이스크림에 MCC를 첨가하는 것은 주로 아이스크림의 슬러리 점도, 팽창 속도 및 녹는 저항을 측정함으로써 이루어집니다. MCC를 단독으로 사용하거나 두 가지를 조합하여 사용하면 아이스크림의 녹는 저항을 크게 향상시키고 아이스크림의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

2 급속 냉동 파스타에 적용

MCC는 급속 냉동 파스타(급속 만두, 찹쌀 공, 완탕 등 포함)의 개량제로 사용됩니다. 부드러움, 탄력성 및 국물 혼합이 필요 없다는 장점이 있습니다. 이러한 유형의 식품은 비용 효율성이 높고 경쟁 우위가 있습니다.

육류 제품에 미결정셀룰로오스의 응용

1. 통조림 고기에 적용

통조림 고기는 고온 멸균 식품입니다. 고온 처리 시 그 안의 전분이 가수분해되어 통조림 제품의 품질과 맛에 영향을 미칩니다. MCC는 내염성, 내산성 및 고온 저항성의 특성을 가지고 있으므로 통조림 고기에 MCC를 첨가하면 장기간 고온 조건에서 육류 제품의 안정성이 향상되고 통조림 고기의 품질을 보장하면서 유통 기한이 연장될 수 있습니다.

2. 저지방 육류 제품에 적용

순수 천연 무독성 셀룰로오스 제품인 MCC는 식이섬유 및 세균 셀룰로오스와 마찬가지로 인체에 소화 흡수되지 않는다는 특성을 갖고 있습니다. 따라서 지방 대체제 및 모의제로 사용할 수 있습니다. 소시지, 미트볼, 미트 파이 등 육류 제품을 가공하는 동안 MCC는 지방을 부분적으로 또는 완전히 대체하여 육류 제품의 칼로리를 크게 줄일 수 있습니다. 현재 사람들은 고지방, 고칼로리 식품 섭취를 꺼리고 있으며, 저지방 식품의 개발은 기능성 식품 연구의 주요 내용이 되었으며 MCC의 응용 연구는 이러한 개발 요구를 완벽하게 충족시킵니다.

미결정셀룰로오스를 구운 식품에 응용

MCC는 식이섬유의 좋은 공급원이며 섬유질이 풍부한 구운 제품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 구운 식품에 MCC를 첨가하면 셀룰로오스의 함량이 높아져 특정 영양 및 건강 기능을 가질 수 있을 뿐만 아니라 구운 식품의 열을 낮추고 제품의 수분 보유력을 향상시키며 유통기한을 연장할 수 있습니다. 예를 들어, 첨가된 MCC의 양이 적을 경우 MCC의 입자 크기는 빵의 품질에 뚜렷한 영향을 미치지 않습니다. 첨가된 MCC의 양이 동일할 때 입자 크기가 클수록 빵 품질에 미치는 영향은 더 커지고 악화됩니다. MCC의 입자 크기가 가장 많을 때 빵의 품질이 크게 향상될 수 있으며, 양이 10%로 첨가되면 빵은 여전히 ​​좋은 품질을 유지합니다. 패스트푸드의 질병율과 패스트푸드의 지방 함량이 여전히 높은 시대에, 이러한 고식이섬유 빵은 소비자가 쉽게 받아들일 수 있는 새로운 형태의 영양 및 건강식품이다.