Starch Liquefaction and Residence Time Distribution in Twin-Screw Extrusion of ${\alpha}$-Starch

호화전분의 쌍축형 압출성형에서 전분액화 및 체류시간 분포

${\alpha}$-Waxy corn starch was used as a feed for twin-screw extrusion in order to enhance starch liquefaction with added thermostable ${\alpha}$-amylase (derived from Bacillus licheniformis). The residence time distribution and starch liquefaction were investigated. The starch liquefaction was analyzed in terms of reducing sugar contents, molecular size from gel permeation chromatography (GPC), and microstructure from scanning electron microscopy (SEM). The use of ${\alpha}$-starch contributed to the production of more reducing sugar than the use of raw starch use alone. From GPC, the effect of ${\alpha}$- starch on the molecular size reduction was shown to be small. From SEM, irregular and damaged surface were observed on the extrudate from ${\alpha}$-starch, as compared to those from raw starch. The spread of residence time distribution curves was greater with feed of ${\alpha}$-starch than raw starch, indicating that ${\alpha}$-starch was hard to flow forward during extrusion. This could be improved by increasing the feed moisture content and barrel temperature of extruder.

전분액화에 호화찰옥수수전분가 쌍축형 압출성형의 원료로 직접 사용되었다. 그 액화 효과와 체류시간분포를 분석하였다. 내열성 ${\alpha}$-amylase(Bacillus licheniformis로부터 분리)를 함께 첨가하여 사용하였다. 전분액화는 환원당측정, gel permeation chromatography(GPC), 주사전자현미경을 통하여 분석하였다. 배럴온도와 수분함량이 높을수록 환원당 함량은 증가하였고, 호화전분의 경우 생전분보다 더 많은 환원당이 생성되었다. GPC에서 호화전분의 사용에 의한 저분자화 효과는 뚜렷하지 않았으나, 효소 첨가없이 압출성형하는 경우에는 일부 효과가 있는 것으로 나타났다. 주사전자현미경의 미세구조에서는 호화전분을 쓸 경우 그 표면이 더 불규칙하고 침식되는 것을 관찰할 수 있었다. 종합적으로 호화전분의 사용이 전분액화에 효과가 있음을 알 수 있었다. 체류시간분포에서는 호화전분을 원료로 할 경우 그 분산도가 커지는 것으로 나타났다. 이는 호화전분은 압출성형의 흐름이 원만하지 않은 것을 의미하였으나, 배럴온도와 수분함량을 증가시킴에 따라 그 분산도를 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.