KR102035901B1 - Technology for controlling fatty acid of coffee powder and biomass comprising the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 지방산을 함유한 커피분말 유래 분체 기술 및 이를 포함하는 바이오 소재에 관한 것으로, 이 분체를 바이오플라스틱 소재로 활용 가능하여, 기존 사용되는 플라스틱 제품 생산의 원가를 절감하고, 2차 폐자원 처리 문제를 동시에 해결할 수 있다. The present invention relates to a coffee powder-derived powder technology containing a fatty acid and a bio material comprising the same, which can be utilized as a bioplastic material, thereby reducing the cost of producing plastic products used in the past and treating secondary waste resources. The problem can be solved at the same time.

Description

지방산을 함유한 커피분말의 지방산 제어 기술 및 이를 포함하는 바이오 소재 {TECHNOLOGY FOR CONTROLLING FATTY ACID OF COFFEE POWDER AND BIOMASS COMPRISING THE SAME}TECHNOLOGY FOR CONTROLLING FATTY ACID OF COFFEE POWDER AND BIOMASS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 지방산을 함유한 커피 찌꺼기 분말 유래 분체 기술 및 이를 포함하는 바이오 소재에 관한 것이다.The present invention relates to a powder technology derived from coffee grounds powder containing fatty acids and a bio material comprising the same.

필름을 포함한 각종 플라스틱 제품의 사용량의 증가에 따라 근래에 들어 플라스틱 폐기물의 량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 일반적으로 플라스틱 폐기물은 매립하거나, 소각 또는 재활용하는 방법으로 처리되고 있다. 그러나 매립의 경우 매립된 플라스틱 폐기물의 분해 시간이 매우 오랜 시간이 소요됨에 따라 매립공간의 부족을 유발하고 토양오염을 일으키는 원인이 된다. 또한 소각의 경우 유독가스의 발생으로 대기오염은 물론 지구의 온난화 현상을 가중시키는 요인으로 작용 한다. 또한 재활용의 경우 수거 및 분리에 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 그에 따른 처리비용의 상승을 초래한다. 그에 따라 근래에는 빠른 분해성을 부여한 플라스틱 제품이 개발되고 있다. With the increase in the use of various plastic products including films, the amount of plastic waste has increased exponentially in recent years. Plastic waste is generally disposed of by landfill, incineration or recycling. However, in the case of landfill, the decomposition time of the landfilled plastic waste takes a very long time, which causes a shortage of landfill space and soil pollution. Incineration also contributes to global warming as well as air pollution due to the generation of toxic gases. In addition, recycling is not only difficult to collect and separate, but also increases the processing cost. In recent years, plastic products have been developed to provide fast degradability.

바이오 베이스 플라스틱(일본의 경우, 바이오매스 플라스틱이라 함)은 옥수수 등 식물로부터 유래하는 소위 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱을 말하는데 대기 중의 탄소가 광합성에 의해 고정된 식물 자원을 원료로 사용함으로써 대기 중의 이산화탄소의 농도가 증가되는 것을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되기 때문에 최근 주목을 받고 있다. 이중 특히 식용으로 사용하기 어려운 농산폐기물, 산업폐기물, 식품공장 부산물 등의 비식용계 유기성 폐자원에 속하는 식물체 바이오매스가 친환경적인 탄소중립형(Carbon neutral) 바이오매스 소재로 주목을 받고 있다. Bio-based plastics (in Japan, called biomass plastics) are plastics containing 25% or more of the so-called biomass derived from plants such as corn. There is an effect of suppressing the increase in the concentration of carbon dioxide in the water, it is possible to reduce the consumption of petroleum, a limited resource, and has been attracting attention recently because it is decomposed by microorganisms after disposal. Among them, plant biomass, which belongs to non-edible organic waste resources such as agricultural waste, industrial waste, and food factory by-products, which are difficult to use for food, is drawing attention as an environmentally friendly carbon neutral biomass material.

한편, 일반적으로, 커피(원액)가 추출된 커피열매의 찌꺼기(원두)는, 10% 내지 15%의 커피 오일이 함유되어 있고 그 고형분은 kg 당 6000kcal 이상의 고열량을 가진 에너지 자원이나 일부만 유기질 비료의 원료로 사용되고 대부분은 일반 쓰레기와 같이 소각되거나 매립처리 되고 있다. 그러나 상기와 같은 커피 찌꺼기는 통상 20% 내지 40%의 함수율을 가지기 때문에, 일반적인 방법으로 소각하는데 어려움이 있고 매연이 많이 발생되며 매립 폐기시 높은 함수율에 따라 발생되는 폐액(PH 약 4.0, COD(화학적 산소요구량) 약 5000, SS(부유물질) 약 13000)이 수질이나 토양을 오염시키게 되는 문제점이 있다. 따라서 상기와 같은 커피 찌꺼기를 활용할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다. On the other hand, in general, coffee beans (coffee) extract coffee beans (beans), containing 10% to 15% coffee oil and the solid content of the energy source having a high calorific value of 6000kcal / kg or only a portion of the organic fertilizer It is used as a raw material and most of it is incinerated or landfilled like general waste. However, since such coffee grounds generally have a water content of 20% to 40%, it is difficult to incinerate in a general manner, so that a lot of smoke is generated, and the waste liquid (PH about 4.0, COD (chemical Oxygen demand) about 5000, SS (floating material) about 13000) has a problem that contaminates water quality or soil. Therefore, there is a demand for a method that can utilize the coffee grounds as described above.

본 발명의 목적은 지방산이 함유된 커피 찌꺼기 분말을 이용하여 바이오플라스틱을 만들고 이를 사용하여 시트 또는 사출 제품을 제조하였을 때, 일정 시간이 경과하면 지방산이 마이그레이션되어 제품 표면이 끈적해지며 제품의 상품성을 잃게 되는 단점이 있어서, 지방산 함유 커피 찌꺼기 분말에 비코팅 탄산칼슘을 첨가하고 건조하여 커피 찌꺼기 분말의 수분을 제거하고 지방산 함량을 낮춘 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to make a bioplastic using coffee grounds powder containing fatty acid and to produce a sheet or an injection product using the same, after a certain time the fatty acid is migrated to make the surface of the product sticky and the product quality There is a disadvantage to lose, to provide a method for producing a coffee ground powder-derived powder by adding the non-coated calcium carbonate to the fatty acid-containing coffee ground powder and dried to remove the moisture of the coffee ground powder and lower the fatty acid content.

이하, 본원에 기재된 다양한 구체예가 도면을 참조로 기재된다. 하기 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해서, 다양한 특이적 상세사항, 예컨대, 특이적 형태, 조성물 및 공정 등이 기재되어 있다. 그러나, 특정의 구체예는 이들 특이적 상세 사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 공지된 방법 및 형태와 함께 실행될 수 있다. 다른 예에서, 공지된 공정 및 제조 기술은 본 발명을 불필요하게 또는 모호하게 하지 않게 하기 위해서, 특정의 상세사항으로 기재되지 않는다. "한 가지 구체예" 또는 "구체예"에 대한 본 명세서 전체를 통한 참조는 구체예와 결부되어 기재된 특별한 특징, 형태, 조성 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 위치에서 표현된 "한 가지 구체예에서" 또는 "구체예"의 상황은 반드시 본 발명의 동일한 구체예를 나타내지는 않는다. 추가로, 특별한 특징, 형태, 조성, 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 어떠한 적합한 방법으로 조합될 수 있다. Hereinafter, various embodiments described herein are described with reference to the drawings. In the following description, for a thorough understanding of the present invention, various specific details are set forth, such as specific forms, compositions, processes and the like. However, certain embodiments may be practiced without one or more of these specific details, or in conjunction with other known methods and forms. In other instances, well known processes and manufacturing techniques have not been described in particular detail in order to not unnecessarily or obscure the present invention. Reference throughout this specification to "one embodiment" or "embodiment" means that a particular feature, form, composition or characteristic described in connection with the embodiment is included in one or more embodiments of the invention. Thus, the context of “in one embodiment” or “embodiment” expressed at various places throughout this specification does not necessarily represent the same embodiment of the invention. In addition, particular features, forms, compositions, or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

본 발명의 일 구체예에서, 커피 찌꺼기 분말을 1-30 중량%의 비코팅 탄산칼슘과 혼합하여 건조하고, 분체화시켜서 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 구체예에서, 건조는 125℃ 내지 140℃에서 수행하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하고, 분체화는 볼밀링을 통해서 수행하는 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 커피 찌꺼기 분말의 함수율은 18-20 중량%인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 건조 후 분체의 함수율은 2-3 중량%인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 커피 찌꺼기 분말의 지방산 함량은 18-20 중량%인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 건조 후 분체의 지방산 함량은 5-6 중량%인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 건조는 고속제트기류방식 기류건조 또는 터널식 열건조인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 탄산칼슘의 입경은 3-10㎛인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하는 방법을 제공한다. In one embodiment of the present invention, there is provided a method of mixing coffee ground powder with 1-30% by weight of uncoated calcium carbonate, drying and powdering to prepare coffee ground powder derived powder. In the above embodiment, the drying provides a method for preparing coffee ground powder-derived powder, which is carried out at 125 ℃ to 140 ℃, the powdering method for producing coffee ground powder-derived powder, characterized in that performed through ball milling. To provide a method for producing a coffee ground powder-derived powder, characterized in that the water content of the coffee grounds powder is 18-20% by weight, characterized in that the water content of the powder after drying is 2-3% by weight. To provide a method for producing a coffee ground powder-derived powder, the fatty acid content of the coffee ground powder provides a method for producing a coffee ground powder-derived powder, characterized in that 18-20% by weight, after the drying of the powder It provides a method for preparing coffee grounds powder-derived powder, characterized in that the fatty acid content is 5-6% by weight, the drying is high Provided is a method for producing coffee ground powder-derived powder, characterized in that the jet jet air stream drying or tunnel type thermal drying, the particle size of the calcium carbonate prepared coffee ground powder-derived powder, characterized in that 3-10㎛ Provide a way to.

본 발명에 따라서 제조된 분체를 포함하는 바이오플라스틱은, 건조된 지방산 함유 커피 찌꺼기 분말 유래 분체에 올레핀계 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 고분자 화합물을 혼합하여 친환경 바이오플라스틱을 제조하는 것을 특징으로 한다.Bioplastics comprising the powder prepared according to the present invention is an environment-friendly bioplastic by mixing one or two or more polymer compounds selected from the group consisting of olefin-based polyethylene and polypropylene with dried fatty acid-containing coffee ground powder-derived powder. It characterized in that the manufacturing.

또한, 본 발명에 따른 플라스틱의 제조방법은, 1) 지방산 함유 커피 찌꺼기 분말의 수분 제거 및 지방산 제어를 위한 무기물 첨가 단계, 2) 건조 분체상에 코팅제 첨가 단계, 3) 혼합물과 수지의 고속혼련 단계, 4) 일축, 이축 또는 니더 압출기로 팰릿 압출단계 및 5) 사출 또는 다층/단층 시트 압출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the plastic according to the present invention, 1) the inorganic step for removing water and fatty acid control of fatty acid-containing coffee ground powder, 2) adding a coating on the dry powder, 3) high-speed kneading of the mixture and resin 4) pallet extrusion into a single screw, twin screw or kneader extruder and 5) extrusion or multi-layer / single sheet extrusion.

이하, 상기 본 발명의 바이오플라스틱을 제조하는 방법에 관하여 설명한다. 하기에 설명된 부분을 제외한 전반적인 제조방법은 통상의 방법을 따른다. 먼저, 제 1단계는, 지방산 함유 커피 찌꺼기 분말에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조 및 지방산 제어를 위한 무기물 첨가 단계이다. 건조를 위한 1단계에서, 열교반용 드럼드라이어를 이용하여 125℃ 내지 140℃로 수분을 건조하여 커피 찌꺼기 분말에 함유된 수분을 제거하며, 이때 얻어지는 분체상의 함수율은 2-3% 이하인 것이 바람직하다. 1단계 후 얻어진 분체상 배합물을 고속 수퍼믹서를 사용하여 2차 잔량수분을 제거하며, 이때 흡습 방지, 지방산 함량 제어 및 균일 비표면적을 갖게 하기 위하여 표면개질이 되어 있지 않은 미분 무기물 분체를 혼합하고, 분당 3,000~5,000RPM의 속도로 배합하여, 적정 분포도가 유지되는 커피 찌꺼기 분말 분체상 원료를 얻는다. 상기의 일련된 공정으로 얻어진 분체는 대부분 셀룰로스계 섬유질 및 린트에 해당되는 섬유질로서, 섬유질의 비중이 낮고 친수성 표면을 가지므로 석유계 화합물과 상용성을 가지지 못한다. 이에 따라 열적 특성이 떨어지고 가공시 연속공정에서 탄화물이 발생하는 문제점이 있으므로, 이를 해결하기 위해 무기물 첨가제를 혼합한다. 비코팅 무기물질로는 탄산칼슘, 실리카, 탈크, 마이카, 크레이 등을 사용하는 것이 바람직하며, 비코팅 무기물질의 입경은 3㎛ 내지 10㎛의 것을 사용하는 것이 효과적이고, 또한 무기물 첨가량은 커피 찌꺼기 분말 유래 분체 대비 1 내지 30% 이내로 투입하는 것이 바람직하다. 이 무기물은 커피 찌꺼기 분말이 함유하고 있는 지방산을 나눠 가짐으로써 전체 지방산의 함량을 낮추게 된다. 미분의 분체 입경을 원할 시에는 무기물 투입량을 높여 파단력 및 전단력을 높임으로서 요구되는 입경을 제어한다.Hereinafter, a method of manufacturing the bioplastic of the present invention will be described. Except for the parts described below, the overall manufacturing method follows a conventional method. First, the first step is an inorganic addition step for drying and fatty acid control to remove water contained in the fatty acid-containing coffee grounds powder. In the first step for drying, moisture is dried at 125 ° C. to 140 ° C. using a thermal stirring drum dryer to remove moisture contained in the coffee grounds powder, and the water content of the powder is preferably 2-3% or less. The powdered blend obtained after step 1 is used to remove secondary residual moisture by using a high speed supermixer. At this time, finely divided finely divided inorganic powder is mixed in order to prevent moisture absorption, control fatty acid content and have a uniform specific surface area. It mix | blends at the speed | rate of 3,000-5,000 RPM per minute, and obtains the coffee ground powder powdery raw material which maintains an appropriate distribution degree. The powders obtained by the above series of processes are mostly cellulose-based fibers and lint-based fibers, and have low specific gravity of the fibers and have a hydrophilic surface, and thus have no compatibility with petroleum-based compounds. Accordingly, there is a problem in that the thermal properties are deteriorated and carbides are generated in a continuous process during processing, the inorganic additive is mixed to solve this problem. It is preferable to use calcium carbonate, silica, talc, mica, cray, etc. as the uncoated inorganic material, and the particle size of the uncoated inorganic material is effective to use a particle of 3 μm to 10 μm, and the amount of inorganic material added is coffee grounds. It is preferable to add within 1 to 30% of the powder-derived powder. This mineral divides the fatty acids contained in the coffee grounds powder, thereby lowering the total fatty acid content. When the particle size of the fine powder is desired, the required particle size is controlled by increasing the amount of mineral input and increasing the breaking force and shearing force.

제 2단계는 혼합 건조 분체상에 코팅제를 첨가하여 분포도를 확보하는 단계로서, 지방산 계통의 식물성 유지류를 이용한다. 제 1단계에서 형성된 혼합물에 지방산 산화 물질인 ESO와 유기실란을 3:1로 혼합한 혼합물을 수분 8% 내의 중량 대비 2 내지 6 중량%로 첨가하고 120~160℃의 저속 드럼열교반기로 가열하면, 수지와 분체 무기물을 코팅할 뿐만 아니라 셀룰로스의 말단기에 작용하여 상용성을 높여주고 2차 수분 재흡수를 방지한다. 또한, 미분산으로 일어나는 마찰계수를 낮추어 순조로운 압출을 유도하므로 양질의 물성을 갖는 수지 대체 소재를 생산할 수 있으며, 압출기 내부의 탄화방지에도 효과적이다. 이러한 공정 중 셀룰로스를 최종 50%이상 고농축 하려면 탄화가 일어나는데, 이를 방지하기 위하여 식용가소제를 커피 찌꺼기 분말 미분체 대비 1 내지 3 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. The second step is to secure a distribution by adding a coating on the mixed dry powder, using a fatty acid-based vegetable oils and fats. When a mixture of fatty acid oxidizing material ESO and organosilane 3: 1 was added to the mixture formed in the first step at a weight ratio of 2 to 6% by weight based on 8% by weight of water, and heated with a low speed drum heat stirrer at 120 to 160 ° C. In addition to coating resins and powdered inorganics, it acts on the end groups of cellulose to increase compatibility and prevent secondary water resorption. In addition, by lowering the friction coefficient caused by undispersed induces a smooth extrusion, it is possible to produce a resin replacement material having a good physical properties, it is effective in preventing carbonization inside the extruder. Carbonization occurs to high concentration of the final cellulose more than 50% during this process, it is preferable to add an edible plasticizer to 1 to 3% by weight compared to the coffee ground powder in order to prevent this.

제 3단계는 상기 제 2단계에서 생성된 배합물과 수지를 고속혼련하는 단계이다. 본 발명의 주요 목적은 폐자원을 활용하는 동시에, 화석원료 사용량(석유화학계 고분자 수지)을 줄여 탄소저감 및 녹색친환경 제품을 만들 수 있는 소재 생산에 대한 것이므로, 반드시 석유계수지 화합물과 컴파운딩 공정을 수반하게 된다. 따라서 소수성인 석유계 화합물에 맞추어 친수성인 커피 찌꺼기 분말 미분체도 소수성으로 표면개질의 공정을 거치는 것이 필수적이다. 이를 위해, 먼저 고속믹서기에 수지와 활제로 사용되는 저분자 폴리머를 수지중량 대비 1 내지 5 중량%로 투입하여, 85 내지 120℃로 가열 교반하여 준비한다. 이때의 수지 혼합물을 제 2단계에서 생성된 배합물에 25 내지 60 중량%로 투입 후 고속 혼련하여, 수지표면에 함침 코팅혼합물을 흡착시킨다. 수지 혼합물 내의 저분자 폴리머 비율이 흡착량을 결정하게 되며, 이는 압출 성형 시 수지와 천연물이 고르게 분산되게 하는 중요한 역할을 한다.The third step is a high speed kneading of the compound and the resin produced in the second step. The main object of the present invention is to produce a material that can reduce the amount of fossil raw materials (petrochemical-based polymer resin) and make carbon reduction and green eco-friendly products while utilizing waste resources. It is accompanied. Therefore, it is essential that the hydrophilic coffee ground powder fine powder is hydrophobic to undergo a surface modification process according to the hydrophobic petroleum compound. To this end, first, the low-molecular weight polymer used as a resin and a lubricant in a high speed mixer is added to 1 to 5% by weight based on the weight of the resin, and prepared by heating and stirring at 85 to 120 ℃. The resin mixture at this time is added to the blend produced in the second step at 25 to 60% by weight, followed by high speed kneading to adsorb the impregnated coating mixture onto the resin surface. The proportion of low molecular polymers in the resin mixture determines the adsorption amount, which plays an important role in evenly dispersing the resin and the natural product during extrusion.

제 4단계는 압출단계이다. 상기 혼합물을 일축, 이축 또는 니더 압출기를 활용하여 수지용융 온도로 가압가열하고, 진공 펌프를 이용하여 가스를 제거하는 일련의 공정이다. 상기 제조한 바이오 소재에 폴리올레핀계 수지인 폴리프로필렌(PP)을 베이스로 하여 사용하고, 폴리올레핀계 수지와의 상용성을 더욱 높이기 위하여 에틸렌 계열의 에드폴리머 상용화 수지 등이 추가적으로 사용될 수 있다. 상용화 수지의 예로는 에틸렌비닐알콜, 폴리비닐알콜 및 에틸렌비닐아세테이트, EBA-MA, MAH 등이 있다. 또한, 폴리에틸렌(PE)-왁스 등의 플라스틱용 활제나, 통상의 플라스틱 분해용 산화제가 추가적으로 배합될 수 있다. 상기 상용화 올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등 시트 및 필름 제조에 사용되는 수지가 가능하며, 바람직하게는 극성 결합(polar grafting)이 가능한 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 스트랜드 후 컨베이어 공냉식을 사용하여 냉각하는 방법으로 펠렛을 생산하며, 이때 펠렛의 총중량 대비 30 내지 80 중량%로 바이오매스 분체를 농축하는 것이 바람직하다. 여기서의 펠렛은 최대한 고농축하는 것이 추후 바이오플라스틱 생산의 원가경쟁력을 가지게 한다.The fourth step is an extrusion step. The mixture is pressurized and heated to a resin melting temperature using a single screw, twin screw or kneader extruder, and a series of processes of removing gas using a vacuum pump. In the biomaterial prepared above, polypropylene (PP), which is a polyolefin-based resin, is used as a base, and an ethylene-based adpolymer commercialization resin may be additionally used to further increase compatibility with the polyolefin-based resin. Examples of the compatible resins include ethylene vinyl alcohol, polyvinyl alcohol and ethylene vinyl acetate, EBA-MA, MAH and the like. In addition, a lubricant for plastics such as polyethylene (PE) -wax and an oxidizing agent for conventional plastic decomposition may be further blended. The commercially available olefin resin may be a resin used for sheet and film production, such as polyethylene and polyurethane, and preferably, a resin capable of polar grafting is used. After the strand is produced by cooling by using a conveyor air-cooled, wherein the biomass powder is preferably concentrated to 30 to 80% by weight relative to the total weight of the pellet. The high concentration of the pellets here makes the cost competitiveness of bioplastic production in the future.

마지막으로, 제 5단계는 사출 또는 다층/단층 시트의 압출 생산 단계이다. 상기 제조된 커피 찌꺼기 분말 펠릿을 이용하여 바이오시트를 단층 및 다층으로 제조하며, 이 구성 중 다층의 경우 스킨층은 통상적으로 일반의 수지를 사용하여 시트의 물리적 성질을 보완하거나, 항균 방충 선도 등의 기능성 소재를 첨가하여 친환경 복합 다기능 시트를 제공할 수 있다. 진공성형 과정을 거쳐 상품트레이 및 산업용 건축재, 수산물 양식용 시트 등으로 제조 가능하다. 또한 상기 제조된 커피 찌꺼기 분말 펠릿을 이용하여 금형을 이용하여 사출 제품을 제조할 수 있다.Finally, the fifth step is injection or extrusion production of the multilayer / monolayer sheet. Using the coffee ground powder pellets prepared above, the biosheets are manufactured in single layers and multilayers. In this case, the skin layer is usually made of a general resin to supplement the physical properties of the sheet, or antibacterial insect repellent. Functional materials can be added to provide an eco-friendly composite multifunctional sheet. Through vacuum forming process, it can be manufactured into product trays, industrial building materials, and aquaculture sheet. In addition, it is possible to manufacture an injection product using a mold using the prepared coffee grounds powder pellets.

본 발명에 따른 지방산이 함유된 커피 찌꺼기 분말 유래의 분체는 바이오플라스틱 소재로 활용 가능하여, 기존 사용되는 플라스틱 제품 생산의 원가를 절감하고, 2차 폐자원 처리 문제를 동시에 해결할 수 있다. The powder derived from coffee grounds powder containing fatty acid according to the present invention can be utilized as a bioplastic material, thereby reducing the cost of producing plastic products used in the past, and simultaneously solving the secondary waste resource processing problem.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 커피 찌꺼기 분체이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 커피 찌꺼기 분말 펠릿이다.
도 3는 본 발명에 따라 제조된 커피 찌꺼기 분말 펠릿을 이용하여 제조된 커피시트이다.1 is coffee grounds powder prepared according to the present invention.
2 is a coffee grounds powder pellet prepared according to the present invention.
3 is a coffee sheet prepared using coffee grounds powder pellets prepared according to the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

커피 찌꺼기 coffee grounds 분말 유래Powder origin 분체의Powder 제조 Produce

함수율 20-40%를 가지는 커피 찌꺼기 분말(동서식품, 커피빈코리아, 스타벅스)을 열교환 드럼드라이어를 활용해 125 내지 140℃의 조건에서 열풍 및 고속회전 건조하거나, 고속제트기류 방식으로 기류 건조하였다. 이때, 비코팅 무기물질로서 1-30 중량%의 탄산칼슘을 첨가하여(입경의 크기가 3-10㎛ 인 탄산칼슘) 지방산 및 수분 이동을 촉진시켰다. 이때, 밖으로 나온 지방산이 탄산칼슘으로 전이되어 최종 지방산 함량이 낮아지게 되었다. 그 결과 함수율이 2 내지 3 중량% 정도이고 5.4~6%의 지방산 함량이 감소된 커피 찌꺼기 분말 유래 건조물을 수득하였다. Coffee ground powder (Dongseo Food, Coffee Bean Korea, Starbucks) having a water content of 20-40% was dried by hot air and high speed rotation at 125 to 140 ° C. using a heat exchanger drum dryer, or air-dried by high speed jet airflow. . At this time, 1-30% by weight of calcium carbonate (calcium carbonate having a particle size of 3-10 µm) was added as an uncoated inorganic material to promote fatty acid and water migration. At this time, the resulting fatty acid was transferred to calcium carbonate to lower the final fatty acid content. As a result, a coffee ground powder-derived dry matter having a water content of about 2 to 3% by weight and a reduced fatty acid content of 5.4 to 6% was obtained.

이때 사용한 커피 찌꺼기 분말의 평균적 성분은 하기와 같다:The average component of the coffee grounds used at this time is as follows:

상기 커피 찌꺼기 분말 유래 건조물을 분체기에 넣고 볼밀링하여 미세 분체화 하여 커피 찌꺼기 분말 유래 분체를 제조하였다. 분체 과정에서 커피 찌꺼기 분말의 지방산이 밀링시 압력에 의해 밖으로 추가로 유출되고 탄산칼슘에 흡수됨으로써, 지방산으로 발생하는 뭉침 현상을 방지하면서 분산력이 증가하였다.The coffee grounds powder-derived dry matter was put into a powder mill and ball milled to fine powder to prepare coffee grounds powder-derived powder. In the process of powdering, the fatty acid of the coffee ground powder was further spilled out by the pressure during milling and absorbed by the calcium carbonate, thereby increasing the dispersing force while preventing aggregation of fatty acids.

바이오플라스틱용 펠렛의 제조Preparation of Pellets for Bioplastics

실시예 1에서 제조된 분쇄를 110L의 니더압출기에서 하기 표 2와 같이 고분자 수지와 혼합하고, 공냉다이커팅 시스템을 이용하여 바이오플라스틱용 펠렛을 제조하였다. 펠렛 제조시 혼합된 세부 성분과 각각의 함량은 표 2에 나타내었다.The pulverization prepared in Example 1 was mixed with a polymer resin as shown in Table 2 in a 110L kneader extruder, and pellets for bioplastics were prepared using an air cooling die cutting system. Details of the components mixed with the pellets and their respective contents are shown in Table 2.

셀룰로오스 바이오매스는 수지와 상용성이 없어 결합성이 없고, 기공도가 높으나, 실시예 2의 바이오 플라스틱용 펠렛은 수지와 결합성이 높고, 기공도가 낮다.Cellulose biomass is not compatible with the resin, there is no bonding, and the porosity is high, but the pellet for bioplastics of Example 2 has a high bondability with the resin and low porosity.

Claims (10)

a) 커피 찌꺼기 분말에 입경이 3 ~ 10㎛인 비코팅 탄산칼슘을 상기 커피 찌거기 분말 대비 1 ~ 30 중량%를 혼합한 후, 건조하여 함수율이 2 ~ 3 중량%이고 지방산 함량 5 ~ 6 중량%인 혼합 건조 분체를 생성하는 단계;
b) 상기 혼합 건조 분체에 코팅제인 ESO(epoxidized soybean oil) 및 유기실란 혼합물을 3:1의 비율로 혼합하여 상기 혼합 건조 분체 대비 2 ~ 6 중량%로 첨가한 뒤, 120 ~ 160℃에서 드럼열교반기로 가열하여 혼합하는 단계;
c) 상기 코팅제가 혼합된 건조 분체와 석유계 수지를 혼련하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계의 혼합물 및 폴리올레핀계 수지를 함께 압출하는 단계;
를 포함하는 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱 제조방법.a) 1 to 30% by weight of the uncoated calcium carbonate having a particle size of 3 to 10㎛ compared to the coffee grounds powder was mixed with the coffee grounds powder, followed by drying to have a water content of 2 to 3% by weight and a fatty acid content of 5 to 6% by weight. Producing a phosphorus mixed dry powder;
b) mixing ESO (epoxidized soybean oil) and the organosilane mixture as a coating agent to the mixed dry powder in a ratio of 3: 1, and then added in 2 to 6% by weight compared to the mixed dry powder, drum heat at 120 ~ 160 ℃ Heating by mixing with a stirrer;
c) kneading the dry powder mixed with the coating agent and a petroleum resin; And
d) extruding the mixture of step c) and the polyolefin resin together;
Coffee grounds powder-derived bioplastics manufacturing method comprising a. 제 1항에 있어서,
상기 d) 압출하는 단계는 에틸렌비닐알콜, 폴리비닐알콜 및 에틸렌비닐아세테이트로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 혼합한 후 압출과정이 수행되는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱 제조방법.The method of claim 1,
Wherein the step d) extruding the coffee grounds powder-derived bioplastics, wherein the extrusion process is carried out after further mixing any one or more selected from the group consisting of ethylene vinyl alcohol, polyvinyl alcohol and ethylene vinyl acetate. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 a)의 건조 단계는 고속제트기류방식 기류건조 또는 터널식 열건조 방식인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱 제조방법.The method of claim 1,
The drying step of the a) coffee grounds powder-derived bioplastics manufacturing method, characterized in that the high-speed jet air stream drying or tunnel heat drying. 커피 찌꺼기 분말에 입경이 3 ~ 10㎛인 비코팅 탄산칼슘을 상기 커피 찌거기 분말 대비 1- 30중량%를 혼합 후 건조하여 함수율이 2 ~ 3 중량%이고 지방산 함량 5 ~ 6 중량%인 혼합 건조 분체를 생성하고, 상기 혼합 건조 분체에 코팅제인 ESO(Epoxidied Soybean Oil) 및 유기실란 혼합물을 3:1의 비율로 혼합하여 상기 혼합 건조 분체 대비 2~6 중량%로 첨가한 뒤, 120 ~ 160 ℃에서 드럼열교반기로 가열하여 혼합하고, 상기 코팅제가 혼합된 건조 분체와 석유계 수지를 혼련하는 과정을 거친 뒤, 상기 혼련된 혼합물 및 폴리올레핀계 수지를 함께 압출하여 제조되는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱.Mixed dry powder having a water content of 2 to 3% by weight and a fatty acid content of 5 to 6% by weight after mixing 1-30% by weight of uncoated calcium carbonate having a particle size of 3 to 10 μm with the coffee ground powder to the coffee ground powder. To produce the mixed powder, ESO (Epoxidied Soybean Oil) and the organosilane mixture to the mixed dry powder in a ratio of 3: 1 and added to 2 to 6% by weight compared to the mixed dry powder, at 120 ~ 160 ℃ A coffee plastic powder-derived bioplastic manufactured by heating and mixing with a drum heat stirrer, kneading the dry powder mixed with the coating agent and a petroleum resin, and extruding the kneaded mixture and the polyolefin resin together. 제 6항에 있어서,
상기 압출 시 에틸렌비닐알콜, 폴리비닐알콜 및 에틸렌비닐아세테이트로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 혼합하여 압출하는 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱.The method of claim 6,
Coffee extruded powder-derived bioplastics, characterized in that the extrusion further by mixing any one or more selected from the group consisting of ethylene vinyl alcohol, polyvinyl alcohol and ethylene vinyl acetate during extrusion. 삭제delete 삭제delete 제 6항에 있어서,
상기 건조는 고속제트기류방식 기류건조 또는 터널식 열건조 방식인 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기 분말 유래 바이오 플라스틱.The method of claim 6,
The drying is a coffee grounds powder-derived bioplastics, characterized in that the high-speed jet airflow drying or tunnel type thermal drying.

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