KR100483075B1 - 기능성 칼슘 산화물의 제조방법 - Google Patents

기능성 칼슘 산화물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 칼슘 산화물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 칼슘 함유 물질을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간동안 일차 소성시키는 단계; b) 상기 소성 칼슘 산화물(CaO)을 분쇄하여 칼슘 산화물 분말을 제조하는 단계; c) 상기 칼슘 산화물 분말에 무기산과 물을 첨가하여 수화석회 용액을 제조하는 단계; d) 상기 수화석회 용액을 교반하고 숙성하는 단계; e) 상기 숙성 수화석회 용액을 여과한 후 건조하는 단계; 및 f) 상기 건조 칼슘 산화물을 상기 a) 단계와 동일한 온도 및 시간 조건하에서 이차 소성시키는 단계를 포함하는 기능성 칼슘 산화물의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 기능성 칼슘 산화물은 안정한 결정상태를 유지하여 보관이 간편하고, 각종 기능성 금속 물질을 첨가하여 악취물질을 분해하는 탈취제 및 각종 세균과 곰팡이를 사멸시키는 항균제로서 유용하게 이용될 수 있다.

Description

기능성 칼슘 산화물의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING FUNCTIONAL CALCIUM OXIDE}
본 발명은 기능성 칼슘 산화물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 온도범위하에서 2회 소성함으로써 안정한 결정상태를 유지하여 보관이 간편할 뿐만 아니라, 각종 탈취 및 항균 기능을 갖는 기능성 칼슘 산화물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 칼슘 산화물(생석회, CaO)은 무기재료공업에서 많이 쓰이는 주요한 원료 중의 하나이다. 지표를 구성하고 있는 화성암 중에 CaO는 평균 약 5% 정도 함유되어 있으며 MgO는 약 3.5% 함유되어 있어, 이 두 성분을 대표적인 알칼리토류 금속의 산화물이라고 한다. CaO의 원료광물이 실리카, 알루미나, 산화철의 원료광물과 크게 다른 점은 천연적으로 유리상태(free state)의 산화물로는 산출되지 않고 주로 탄산염(CaCO3, carbonate) 광물의 큰 광상을 형성하고 있다는 것이다. 그러나 탄산염은 가열하면 하기의 분해식과 같이 용이하게 분해되어 유리상태의 CaO가 된다.
CaCO3 → CaO + CO2 ↑
이 칼슘 산화물(CaO)은 화학적으로 극히 활성이 커서, 수분과 접촉시 고열을 발생시키면서 Ca(OH)2를 생성시키고, 이로 인하여 박테리아나 곰팡이 등에 항균효과를 발휘하여 항균제 또는 항진균제로서 이용된다. 이외에도, 산성토양을 중화시키는 토지개량제, 칼슘보강제, 산성폐수처리제, 건축내장제, 부유물 침전제 및 철강공업용 재료 등 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다.
대한민국 특허등록번호 제95-3543호에는 칼슘 함유 물질을 약 500℃ 내지 1,000℃에서 소성하여 생석회를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이렇게 제조된 칼슘 산화물(CaO)은 수분이 있는 조건하에서 하기와 같은 반응식에 따라서 Ca(OH)2를 형성하면서 발열하고 부피가 팽창된다.
CaO + H2O →Ca(OH)2 ↑
따라서, 이렇게 제조된 칼슘 산화물은 보관시 습기에 노출되지 않도록 세심한 주의를 요하게 된다.
본 발명자들은 이와 같은 온도에서 공지의 방법으로 제조된 생석회 결정의 불안정성을 극복하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 약 1000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 칼슘 함유 물질을 2회 소성시키면 안정한 칼슘 산화물 결정을 얻을 수 있다는 사실을 발견하였다. 또한, 이와 같은 발견을 토대로 기능성 금속물질을 칼슘 산화물에 첨가시켜 탈취력 및 항균력 등의 기능성이 보다 강화된 칼슘 산화물을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안정한 결정상태를 유지하여 보관이 간편할 뿐만 아니라, 각종 탈취 및 항균 기능을 갖는 기능성 칼슘 산화물의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 기능성 칼슘 산화물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 우수한 탈취력 및 항균력을 갖는 상기 기능성 칼슘 산화물을 함유한 식품 및 식품 포장용 소재를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 칼슘 함유 물질을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간동안 일차 소성시키는 단계;
b) 상기 소성 칼슘 산화물(CaO)을 분쇄하여 칼슘 산화물 분말을 제조하는 단계;
c) 상기 칼슘 산화물 분말에 무기산과 물을 첨가하여 수화석회 용액을 제조하는 단계;
d) 상기 수화석회 용액을 교반하고 숙성하는 단계;
e) 상기 숙성 수화석회 용액을 여과한 후 건조하는 단계; 및
f) 상기 건조 칼슘 산화물을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간 동안 이차 소성시키는 단계
를 포함하는 기능성 칼슘 산화물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해서 제조된 기능성 칼슘 산화물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 우수한 탈취력 및 항균력을 갖는 상기 기능성 칼슘 산화물을 함유한 식품 및 식품 포장용 소재를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 기능성 칼슘 산화물의 제조방법은 칼슘 함유 물질을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간 동안 일차 소성시키고, 분말화, 수화석회 용액 제조, 숙성, 여과 및 건조 단계를 거친 후, 일차 소성과 동일한 온도 및 시간 조건하에서 이차 소성을 시킨다는 것에 특징이 있다.
상기 칼슘 함유 물질은 천연 칼슘을 함유한 물질이면 제한 없이 사용될 수 있으나, 석회석, 굴, 조개 및 소라 등의 조개류 껍질, 불가사리 또는 오징어뼈 등의 천연 칼슘이 다량으로 함유된 원료를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 소성 온도 및 시간은 1,100℃ 온도하에서 4시간 동안 소성시키는 것이 가장 바람직하다.
이와 같은 온도에서 2회 소성을 실시하면 통상의 소성 방법에서 사용하는 소성온도에서 얻어지는 결과와는 다른 결과를 기대할 수 있다. 즉, 통상의 방법에서는 칼슘 함유 물질을 약 500℃ 내지 1,000℃에서 소성을 실시하는데, 이렇게 생성된 생석회(CaO)의 백색도는 92% 미만을 나타내며, 수분을 만나게 되면 앞서 언급한 바와 같이 Ca(OH)2를 형성하면서 급격히 발열하고 부피가 팽창하게 되므로 보관상 주의를 해야하는 단점이 있다.
그러나, 본 발명의 방법과 같이 1,000℃ 내지 1,400℃에서 2회 소성 처리하여 제조된 기능성 칼슘 산화물은 95% 이상의 백색도를 갖고, 수분과 결합하여 급격한 발열반응을 일으키지 않으므로 공지의 제조방법으로 제조된 칼슘 산화물보다 높은 안정성을 가질 수 있다.
한편, 칼슘 함유 물질의 소성에는 통상적으로 사용되는 벙커시유나 석탄 등을 원료로 사용하는 소성로가 사용될 수 있으나, 구체적으로, 본 발명에서는 전기 또는 LPG 등의 환경친화(clean) 원료를 사용하는 소성로를 이용하였다. 상기 환경친화 원료를 사용하는 소성로에서 소성을 실시하면, 소성단계 과정중 오염물질의 인입을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.
이후, 상기 소성 물질을 볼밀(Ball Mill)로 분쇄하여 칼슘 산화물 분말을 제조한 후, 무기산과 물을 첨가하여 수화석회 용액을 제조한다. 이때, 상기 칼슘 산화물 분말은 약 200 mesh 입자크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 무기산으로는 염산, 질산, 황산, 인산 또는 과염소산 소다 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 무기산은 수화석회 용액의 pH를 조절하기 위하여 첨가되며, 안정된 수화분말의 분산촉매로 이용하기 위하여 첨가될 수 있다. 이때, 수화석회 용액은 상기 무기산을 이용하여 pH 7 내지 8로 조절된 중성 또는 약알칼리성 용액인 것이 바람직하다.
이후, 상기 수화석회 용액은 50 내지 100℃에서 6 내지 12 시간동안 교반시켜 숙성되고, 숙성과정이 완료된 용액은 멤브레인 방식의 부직포 필터 프레스(filter press)로 여과되어 불순물이 제거된다. 이렇게 제조된 순수한 상태의 수화석회 용액은 100℃에서 4시간 동안 건조되어 칼슘 산화물이 수득된다.
건조 칼슘 산화물은 상기 일차 소성과 동일한 온도 및 시간, 즉 1,000℃ 내지 1,400℃에서 2 내지 6시간 동안 이차 소성시켜 본 발명의 기능성 칼슘 산화물로 제조된다.
또한, 본 발명의 방법은 기능성 칼슘 산화물의 기능성, 예를 들면, 탈취 및 항균력 등을 증대시키기 위하여, 수화석회 용액을 숙성시키는 과정중에 다양한 기능성 금속, 예를 들면, Pt, Ag, Cu, Mn 또는 Zn 등의 금속염이 0.1 내지 3 중량%로 추가로 첨가될 수 있다. 이와 같은 금속염을 추가로 포함한 기능성 칼슘 산화물은 탈취 및 항균력 등의 기능성이 보다 강화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위에서 언급한 방법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 기능성 칼슘 산화물은 종래의 방법으로 제조된 생석회에 비하여 결정 안정성, 탈취 및 항균효과가 보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 우수한 탈취력 및 항균력을 보유한 기능성 칼슘 산화물 함유 식품 및 기능성 칼슘 산화물 함유 식품 포장용 소재를 제공한다.
상기 기능성 칼슘 산화물 함유 식품은 앞서 기술한 방법으로 제조된 기능성 칼슘 산화물을 0.5 내지 3 중량%로 함유할 수 있다. 상기 기능성 칼슘 산화물은 비린내와 같은 좋지 않은 냄새가 나거나, 쉽게 상하는 식품에 첨가되어 탈취 및 항균성을 식품에 부여함으로써, 식품의 저장기간, 품질 및 기호성을 증대시킬 수 있다. 이와 같은 식품으로는 다양한 야채, 생선 또는 인스턴트 식품 등이 가능하며, 예를 들면, 오이, 생오징어, 중화면, 된장, 고추장, 치즈, 김치, 빵, 과자류 등 각종 식품류를 포함할 수 있지만, 이에 제한을 두지는 않는다.
상기 기능성 칼슘 산화물 함유 식품 포장소재는 앞서 기술한 방법으로 제조된 기능성 칼슘 산화물을 폴리에틸렌(PE)류의 포장지에 0.5 내지 3 중량%로 함유시키거나 포장지 표면에 0.4 내지 1.0 g/m2로 코팅시켜 제조될 수 있다. 상기 기능성 칼슘 산화물 함유 식품 포장재는 비린내와 같은 좋지 않은 냄새가 나거나, 쉽게 상하는 식품 등을 포장함으로써, 식품의 저장기간, 상품성 및 기호성을 증대시킬 수 있다. 본 발명의 기능성 칼슘 산화물은 폴리에틸렌(PE) 플레이트, 코튼 부직포, 펄프/레이온 부직포, 우레탄폼 및 폴리에틸렌(PE) 필름 등의 섬유, 수지, 금속 및 세라믹 등에 첨가되어 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
기능성 칼슘 산화물의 제조
1,000g의 조개껍질을 물로 세척하고 건조한 후, 내화로에 넣고 1,100℃ 온도하에서 일차 소성시켰다. 소성이 완료된 후, 소성 물질을 볼밀(Ball Mill)로 분쇄하여 200 mesh 입자크기의 칼슘 산화물 분말을 제조하였다. 칼슘 산화물 분말에 무기산인 인산과 물을 첨가시켜 수화석회 용액을 제조하였다. 상기 수화석회 용액을 60℃에서 4시간 동안 교반한 후 100℃ 에서 6시간 동안 숙성시켰다. 숙성이 완료된 후 수화석회 용액을 멤브레인형 필터프레스로 여과하고, 100℃에서 4시간 동안 건조시켰다. 이렇게 건조된 칼슘 산화물을 1,100℃ 소성온도하에서 이차 소성시켜 본 발명의 기능성 칼슘 산화물 분말을 제조하였다.
<실시예 2>
금속을 함유한 기능성 칼슘 산화물의 제조
실시예 1의 기능성 칼슘 산화물의 제조단계에 있어서, 수화석회 용액의 제조단계 후, 1중량%의 Ag염을 수화석회 용액에 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 기능성 칼슘 산화물 분말을 제조하였다.
<실시예 3>
소성 온도에 따른 기능성 칼슘 산화물의 우수성 조사
기능성 칼슘 산화물의 결정이 안정한 상태를 유지할 수 있는 소성 온도를 탐색하기 위하여, 일반적인 소성온도(500-1000℃)에서 제조된 생석회와 실시예 1에서 제조된 본 발명의 기능성 칼슘 산화물의 결정 안정성을 비교하였다. 이를 위하여, 각각의 백색도, CaO 함량 및 발열온도를 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법 즉 백색도는 백색도계(CR-300(미놀타))를 사용하여 측정하고, CaO 함량은 원자흡광분광분석기(perkin elmer 2580)를 사용하여 측정하였다. 발열온도는 25℃ 증류수 1L에 시료 100g을 유리막대로 저어주면서 가한 후, 1분 간격으로 온도를 측정하고 최고 온도를 보이는 시점을 반응종료점으로 하여 다음 식에 의하여 발열온도를 계산하였다. 발열온도(℃/분) = (반응종료온도-초기온도) ÷ (반응종료에 소요되는 시간).이 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 일반 생석회 본 발명의 기능성 칼슘 산화물 비 고
백색도(%) 85 95
CaO 함량(%) 60 95
발열온도(℃) 60 40 100g 칼슘 산화물/1L 물
상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 칼슘 산화물의 품질조사에 일반적으로 사용될 수 있는 실험항목인 백색도와 CaO 함량에 있어서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물은 대조구보다 높은 백색도 및 CaO 함량 값을 나타내어 대조구보다 품질이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 칼슘 산화물의 결정안정성을 확인할 수 있는 척도인 물과 반응할 때의 발열온도에 있어서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물은 대조구보다 낮은 발열온도를 나타내고 있으므로 물과의 반응성이 대조구보다 약함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물은 우수한 품질과 높은 결정 안정성을 갖고 있음을 알 수 있었다.
<실시예 4>
기능성 칼슘 산화물의 항균성 및 탈취력 조사
본 발명의 기능성 칼슘 산화물의 항균성 및 탈취력을 조사하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 기능성 칼슘 산화물 시료와 일반적인 온도(500-1000℃)에서 소성시킨 생석회 시료의 대장균 항균특성 및 암모니아 가스 탈취실험을 실시하고 이의 결과를 비교하였다. 각 시료의 대장균에 대한 항균특성은 본 기술분야에서 널리 사용되고 있는 쉐이크 플라스크(Shake Flask) 방법에 따라 각각의 시료를 처리한 후, 처리 24시간 후의 생균수를 각각 측정하여 조사되었다. 상기 쉐이크 플라스크 방법은 인산 완충액에 일정량의 희석 균액을 첨가한 후, 일정시간 동안 진탕배양하고, 초기균수와 일정시간 후의 균수 차이를 계산한 결과를 사용하여 항균효과를 판정하는 방법이다. 각 시료의 암모니아 가스 탈취실험은 본 기술분야에서 널리 사용되고 있는 가스검지관법에 따라 각 시료를 처리한 후, 처리 60분 후의 잔존 암모니아 가스농도를 각각 측정하여 조사되었다. 상기 가스검지관법은 일정량의 암모니아 가스를 시료에 일정시간 처리한 후, 초기농도와 일정시간 후의 농도 차이를 계산한 결과를 사용하여 탈취효과를 판정하는 방법이다. 상기 방법으로 실시한 항균효과 및 탈취효과의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 항 균 력(대장균 세균수, cfu/ml) 탈 취 율(농도,ppm))
초 기 24시간 후 초 기 60분 후
일반 생석회 4.7×104 2.5×105 500 400
본 발명의 기능성 칼슘 산화물 4.7×104 <100 500 295
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 일반 생석회 처리된 대장균은 24시간 후의 균수에 변화가 없지만, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물 처리된 대장균은 24시간 후 대부분 사멸되었다. 또한, 일반 생석회 처리된 암모니아 가스 농도에는 큰 변화가 없지만, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물 처리된 암모니아 가스 농도는 현저히 감소되었다. 따라서 본 발명의 기능성 칼슘 산화물의 항균력과 탈취율이 대조구보다 우수하다는 것을 알 수 있었다.
<실시예 5>
금속을 포함한 기능성 칼슘 산화물의 항균성 및 탈취력 조사
실시예 2에서 제조된 기능성 칼슘 산화물의 항균성과 탈취력 증진 효과를 조사하기 위하여, 실시예 2의 기능성 칼슘 산화물과 일반적인 온도에서 소성한 생석회의 대장균 항균특성 및 암모니아 가스 탈취실험을 상기 실시예 4에서 실시한 방법과 동일한 방법으로 실시하였으며, 이의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구 분 항 균 력(대장균 세균수, cfu/ml) 탈 취 율(농도,ppm))
초 기 24시간 후 초 기 60분 후
일반 생석회 4.7×104 2.7×105 500 420
본 발명의 기능성 칼슘 산화물 4.7×104 0 500 160
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 일반 생석회 처리된 대장균은 24시간 후의 균수에 변화가 없지만, 본 발명의 금속을 함유한 기능성 칼슘 산화물 처리된 대장균은 24시간 후 검출되지 않았다. 또한, 일반 생석회 처리된 암모니아 가스 농도에는 큰 변화가 없지만, 본 발명의 금속을 함유한 기능성 칼슘 산화물 처리된 암모니아 가스 농도는 현저히 감소되었다. 또한, 이의 결과는 실시예 4의 기능성 칼슘 산화물의 항균력 및 탈취력의 결과보다도 우수하였다. 따라서, 기능성 칼슘 산화물이 금속을 추가로 함유함으로써, 항균력과 탈취력이 보다 강화되었음을 확인할 수 있었다.
<실시예 6>
본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 식품의 항균력 조사
(6-1) 오이
본 발명의 기능성 칼슘 산화물의 식품 첨가에 따른 식품의 항균력 증진효과를 조사하기 위하여, 오이를 수돗물로 세척하고, 이를 2mm 두께로 절단한 후, 200 ppm 차염소산나트륨 용액으로 처리하였다. 이들 오이 시료를 실시예 2에서 제조된 금속 함유 기능성 칼슘 산화물 분말이 현탁된 현탁액에 15 및 30분 동안 각각 침적시켰다. 이렇게 침적된 오이 시료를 10℃에서 보관하면서, 보관 24시간 및 48시간 후의 오이 시료내 일반세균 및 대장균의 생균수를 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법 즉 식품공전에 기재된 미생물시험법에 따라서 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다. 즉 일반세균은 표준한천배지를 사용하여 표준평판법에 의하여 생균수를 산출하였고, 대장균의 경우 데스옥시콜레이트유당한천배지에 의한 정량법에 의하여 산출하였다. 이 때 대조구 시료는 오이를 수돗물 또는 200 ppm 차아염소산나트륨 용액에 15 내지 30 분 동안 침적시켜 제조하였으며, 상기와 동일한 방법으로 대조구 시료내의 일반세균 및 대장균 생균수를 측정하였다.
처리구 침적시간(분) pH 생균수(cfu/ml)
침적직후 10℃, 24시간 후 10℃, 48시간후
일반세균 대장균 일반세균 대장균 일반세균 대장균
200ppm차염소산 나트륨 처리후, 0.5중량% 기능성 칼슘산화물 현탁액에 침적 15 9.57 <300 - <300 - <300 -
30 10.70 <300 - <300 - <300 -
수돗물에 침적 15 6.03 6.7×103 5.0×101 5.0×104 4.4×102 6.4×105 1.1×103
30 6.02 6.9×103 4.0×101 6.9×104 5.1×102 7.0×105 2.8×104
200ppm차염소산나트륨에 침적 15 6.18 8.0×102 - 2.4×103 - 6.4×104 -
30 6.18 4.9×103 - 5.4×103 - 3.6×104 -
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물에 침적된 오이는 15분 및 30분 침적시간 모두에서 우수한 항균성 효과를 나타내었으며, 이러한 결과는 수돗물 처리구와 항균성 물질인 차염소산 나트륨 처리구의 항균성 결과보다 우수함을 나타낸다.
(6-2) 생오징어
본 발명의 기능성 칼슘 산화물의 식품 첨가에 따른 식품의 항균력 증진효과를 조사하기 위하여, 해동시킨 생오징어를 실시예 2에서 제조된 기능성 칼슘 산화물 분말이 현탁된 현탁액에 60분 동안 침적하였다. 이렇게 침적된 생오징어 시료를 10℃에서 보관하면서, 보관 24시간 및 48시간 후의 생오징어 내 일반세균 및 대장균의 생균수를 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 따라서 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다. 대조구 시료는 생오징어를 수돗물에 60분 동안 침적시켜 제조하였으며, 상기와 동일한 방법으로 대조구 시료내의 일반세균 및 대장균의 생균수를 측정하였다.
처리구 침적시간(분) 생균수(cfu/ml)
침적직후 10℃, 24시간 후 10℃, 48시간후
일반세균 대장균 일반세균 대장균 일반세균 대장균
0.5중량% 기능성 칼슘 산화물 현탁액 침적 60 <300 - <300 - <300 -
수돗물침적 60 3.4×104 5.1×104 4.2×104 3.0×104 8.0×106 7.0×104
상기 표 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물에 침적된 생오징어는 수돗물 처리군과 비교하여 보다 우수한 항균성 효과를 나타내었음을 알 수 있었다.
<실시예 7>
기능성 칼슘 산화물을 함유한 식품 포장용 소재의 항균력 조사
(7-1) 폴리에틸렌(PE) 플레이트
본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 식품 포장용 소재의 항균력을 조사하기 위하여, 먼저 목적 농도보다 높은 농도의 기능성 칼슘 산화물과 폴리에틸렌 원료를 섞어 반죽한 PE 마스터 배취(Master Batch)를 제조한 후, 기능성 칼슘 산화물의 함량이 PE 중량대비 1중량% 및 3중량%가 되도록 상기에서 제조한 마스터 배취를 각각 10중량% 및 30중량%씩 첨가하여 PE 플레이트 시편을 제작하였다. 이렇게 제조된 PE 플레이트 시편을 사용하여 항균력을 조사하였다. 본 기술분야에서 일반적으로 사용되는 식품소재의 항균성 실험방법인 필름밀착법을 사용하여 기능성 칼슘 산화물을 함유한 PE 플레이트 처리된 대장균(Escherichia coli, JCM3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO12732)의 24시간 후의 생존율을 측정하였다. 상기 필름밀착법은 PE 플레이트 시편에 상기 미생물을 접종시키고, 접종액의 일정량을 시편과 시편 사이에 밀착시켜 배양하고, 배양된 세균을 추출하고, 이 추출액 속에 존재하는 세균 수를 측정하여 수행되는 방법이다. 이와같이 실시한 항균력 실험 결과를 하기 표 6에 기재하였다. 대조구 시료로는 상기 기능성 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 PE 플레이트를 제조하여 사용하였다. 대조구 PE 플레이트의 항균성 실험은 상기와 동일한 방법으로 대장균(Escherichia coli, JCM3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO12732)의 24시간 후 생존율을 측정하여 실시되었다.
시험항목 시료구분 초기균수(cfu/ml) 24시간 후 균수(cfu/ml) *감소율(%)
대장균 무처리구 2.42×105 1.57×106 -
1중량% 첨가 <300 99.9
3중량% 첨가 - 100.0
황색포도상구균 무처리구 2.45×105 1.25×105 -
1중량% 첨가 <300 99.7
3중량% 첨가 - 100.0
*감소율(%) = (무가공품의 균수-항균가공품의 균수)/무가공품의 균수 ×100
상기 표 6의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 PE 플레이트로 처리된 대장균과 황색포도상구균의 생존은 칼슘 산화물의 첨가량이 증가할수록 억제되었으며, 대조구 처리된 상기 미생물의 생존은 변화가 없었다. 따라서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 PE 플레이트가 우수한 항균성을 가지는 식품 포장용 소재임을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물로 코팅처리된 식품 포장용 소재의 항균성을 조사하기 위하여, 사출성형법으로 제조된 PE(polyethylene) 플레이트 표면에 실시예 2에서 제조된 기능성 칼슘 산화물 분말을 0.4 g/m2로 코팅하였다. 상기 필름밀착법을 사용하여 기능성 칼슘 산화물이 코팅된 PE 플레이트 처리된 대장균(Escherichia coli, JCM3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO12732)의 24시간 후 생존율을 측정하였으며, 이 결과를 하기 표 7에 기재하였다. 대조구 시료로는 상기 기능성 칼슘 산화물이 코팅되지 않은 PE 플레이트를 제조하여 사용되었다. 대조구 시료의 항균력 실험은 상기와 동일한 방법으로 처리된 대장균(Escherichia coli, JCM3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO12732)의 24시간 후 생존율을 측정하였다.
시험항목 시료구분 초기균수(cfu/ml) 24시간 후 균수(cfu/ml) 감소율(%)
대장균 무처리구 4.8×105 2.1×107 -
코팅처리 <10 99.9
황색포도상구균 무처리구 8.6×105 1.4×105 -
코팅처리 <10 99.9
상기 표 7의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물이 코팅된 PE 플레이트로 처리된 대장균과 황색포도상구균의 생존은 현저히 억제되었으며, 대조구 처리된 상기 미생물의 생존에는 변화가 없었다. 따라서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물이 코팅된 PE 플레이트가 우수한 항균성을 가지는 식품 포장용 소재임을 알 수 있었다.
(7-2) 우레탄폼
본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 우레탄 폼의 항균성을 조사하기 위하여, 발포성형에 의한 우페탄폼 제조시, 실시예 2에서 제조된 기능성 칼슘 산화물을 각각 1중량%와 3중량%로 원료에 첨가하여 기능성 칼슘 함유 우레탄폼을 제조하였다. 상기 필름밀착법을 사용하여 기능성 칼슘 산화물을 함유한 우레탄폼 처리된 대장균(Escherichia coli, JCM 3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO 12732)의 24시간 후 생존율을 측정하였으며, 이 결과를 하기 표 8에 기재하였다. 대조구 시료로는 상기 기능성 칼슘 산화물이 첨가되지 않은 우레탄폼을 제조하여 사용하였다. 대조구 시료의 항균성 실험은 상기와 동일한 방법으로 처리된 대장균(Escherichia coli, JCM 3972) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, IFO 12732)의 24시간 후 생존율을 측정하였다.
시험항목 시료구분 초기균수(cfu/ml) 24시간 후 균수(cfu/ml) 감소율(%)
대장균 무처리구 1.4×106 5.8×103 -
1중량% 첨가 <30 99.5
3중량% 첨가 <30 99.5
황색포도상구균 무처리구 3.7×105 4.3×103 -
1중량% 첨가 <30 99.3
3중량% 첨가 <30 99.3
상기 표 8의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 우레탄폼으로 처리된 대장균과 황색포도상구균의 생존은 칼슘 산화물의 첨가량이 증가할수록 억제되었으며, 대조구 처리된 상기 미생물의 생존에는 변화가 없었다. 따라서, 본 발명의 기능성 칼슘 산화물을 함유한 우레탄폼이 우수한 항균성을 가지는 식품 포장용 소재임을 알 수 있었다.
본 발명의 기능성 칼슘 산화물 제조방법으로 제조된 기능성 칼슘 산화물은 안정한 결정상태를 유지하여 보관이 간편하고, 각종 기능성 금속 물질이 첨가되어 악취물질을 분해하는 탈취제 및 각종 세균과 곰팡이를 사멸시키는 항균제로서 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. a) 칼슘 함유 물질을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간동안 일차 소성시키는 단계;
    b) 상기 소성 칼슘 산화물(CaO)을 분쇄하여 칼슘 산화물 분말을 제조하는 단계;
    c) 상기 칼슘 산화물 분말에 무기산과 물을 첨가하여 수화석회 용액을 제조하는 단계;
    d) 상기 수화석회 용액을 교반하고 숙성하는 단계;
    e) 상기 숙성 수화석회 용액을 여과한 후 건조하는 단계; 및
    f) 상기 건조 칼슘 산화물을 1,000℃ 내지 1,400℃ 온도하에서 2 내지 6시간동안 이차 소성시키는 단계
    를 포함하는 기능성 칼슘 산화물 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 a) 또는 f)단계는 1,100℃ 온도하에서 4시간 동안 소성을 실시하는 것을 특징으로 하는 기능성 칼슘 산화물 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계 후, Pt, Ag, Cu, Mn 및 Zn으로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나이상의 금속염을 0.1 내지 3 중량%로 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 칼슘 산화물 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 칼슘 함유 물질은 석회석이거나, 굴, 조개, 소라 등의 조개류 껍질, 불가사리 또는 오징어뼈인 것을 특징으로 하는 기능성 칼슘 산화물 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 무기산은 염산, 질산, 황산, 인산 및 과염소산 소다로 이루어진 그룹중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 칼슘 산화물의 제조방법.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 따른 방법에 의해 제조된 기능성 칼슘 산화물.
  7. 제 6항에 따른 기능성 칼슘 산화물을 함유하는 식품.
  8. 제 7항에 있어서, 0.5 내지 3 중량%의 기능성 칼슘 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 식품.
  9. 제 6항에 따른 기능성 칼슘 산화물을 함유하는 식품 포장용 소재.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 식품 포장용 소재는 폴리에틸렌(PE) 플레이트, 코튼 부직포, 펄프/레이온 부직포, 우레탄폼 및 폴리에틸렌(PE) 필름 등의 섬유, 수지, 금속 및 세라믹 등으로 이루어진 그룹중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 소재.
  11. 제 9항에 있어서, 0.5 내지 3 중량%의 기능성 칼슘 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 소재.
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