KR100598694B1 - 기능성 세라믹볼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 세라믹볼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명의 제조방법은 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린 및 항균세라믹의 각 원석을 입도 250 내지 325메쉬의 분말로 분쇄하는 제1단계; 상기 분말 상태의 제올라이트 35∼45중량부, 맥반석 15∼20중량부, 카오린 25∼35중량부, 토르말린 5∼15중량부, 항균세라믹 2∼5중량부에 황토 20∼30중량부, 무수규산 15∼35중량부, 무수인산 2∼5중량부, 나트륨 2∼4중량부 및 칼륨 2∼4중량부를 배합하여 전체를 혼합하는 제2단계; 상기 혼합 분말 100중량부에 대하여 점결제로 물을 40 내지 50중량부 혼합하여 볼 형태로 성형하는 제3단계; 상기 성형물을 100℃에서 24 내지 48시간 동안 1차 건조시키는 제4단계; 상기 1차 건조된 성형물을 800∼950℃에서 14∼16시간 동안 소성시키는 제5단계; 상기 소성물을 20℃에서 4 내지 6시간 동안 2차 건조시키는 제6단계; 및 상기 2차 건조된 소성물을 물로 세척하는 제7단계를 포함한다.

이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 기능성 세라믹볼은 각종 식품에 투입되어 불순물을 효과적으로 제거하는 한편 부드럽고 순한 맛을 제공하며, 특히 한약을 달일 때 투입하면 탕약의 맛을 순하게 변화시키며, 액상 식품에 첨가할 경우 섭취시에 보다 순하고 부드러운 맛을 나타내게 한다.

기능성 세라믹볼, 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린, 항균세라믹, 황토, 무수규산, 무수인산, 나트륨, 칼륨

Description

기능성 세라믹볼 및 그 제조방법{Bio-ceramic ball and method for making the same}

도 1은 본 발명의 기능성 세라믹볼의 제조공정을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 세라믹의 원적외선을 이용하여 각종 식품의 맛을 부드럽게 하고, 특히 탕약 제조시 투입되어 각종 불순물을 제거하고 한약의 맛을 순하게 변화시키는 기능성 세라믹볼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

CIE 국제조명용어집에 의하면, 근적외선, 중적외선 및 원적외선은 각각 0.75∼1.4㎛, 1.4∼3㎛, 3∼1000㎛의 파장 영역을 지칭하며, 특히 원적외선이 속하는 파장 영역은 자연계에 존재하는 유기 화합물 분자의 고유 진동수에 가까워 이와 쉽게 공진(共振)하기 때문에, 유기 고분자 화합물로 이루어진 생체 내로 잘 흡수되어 생체 내의 분자를 자극하여 활성화시키는 작용을 하게 된다.

다시 말하면 모든 물질은 구성 원자의 질량, 결합방법, 배열상태, 결합력 등에서 차이가 있으며 이에 따라 고유의 진동수와 회전주파수를 갖게 되는데, 원적외선의 파장 2.5-25㎛ 영역은 대다수 분자의 신축, 변각 등 진동상태에 변화를 주고 파장 25-100㎛ 영역은 분자의 회전에너지에 변화를 주어 활성화시키게 되는 것이다.

이러한 특성을 갖는 원적외선은 특히 물분자의 진동 상태와 공명하여 물분자를 이온화 및 활성화시키게 되므로 물 속에 녹아 있는 유해물질을 분리 및 방출시켜주어 물 맛을 좋게 하는 효과가 있다.

상기와 같은 원적외선을 상온에서 방사하는 물질로는 규사 등을 주성분으로 하는 세라믹이 있다. 일반적으로 세라믹이란 무기물질을 주원료로 사용하는 산화물, 질화물, 탄화물 등의 재료를 뜻하는 것으로 이러한 재료는 금속재료, 유기재료에 비하여 내식성, 내열성, 내마모성 등이 우수하여 의료 및 건강산업분야, 화학분야, 축산분야, 농업분야, 수산업분야 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.

특히 세라믹이 방사하는 원적외선은 물분자 결합 강화에 따른 생체 고분자 구조의 안정화 및 생체 조직의 활성화 작용으로서, 식품의 신선도 유지 및 발효 등 화학반응속도의 촉진으로 화학, 축산, 농업, 수산업 등에서 광범위하게 이용되고 있으며, 세라믹의 다공성 구조는 흡착, 흡수, 포균(浦菌)작용을 통해 물 중의 중금속류 및 균류를 흡착할 뿐 아니라 흡습성이 높아 탈습, 탈취, 곰팡이 방지 등의 작용을 하는 것으로 알려져 있다.

이에 본 발명자들은 상기 세라믹의 유용한 효과를 한약 또는 식품에 적용하고자 예의 연구노력한 결과, 세라믹체의 원료로서 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린, 항균세라믹, 황토, 무수규산, 무수인산, 나트륨 및 칼륨을 선정하고, 무수한 반복실험을 통해 선택된 최적의 배합비로 이들을 혼합한 후, 특유의 제조경로를 통해 세라믹볼을 제조하여 이를 한약 및 각종 식품에 투입하였을 때 보다 순한 맛과 부드러운 목넘김을 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 특정의 원료들을 선정하고 최적의 배합비로 혼합하여 제조한 기능성 세라믹볼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은 상기 기능성 세라믹볼의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기능성 세라믹볼 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기능성 세라믹볼의 제조방법은, 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린 및 항균세라믹의 각 원석을 입도 250 내지 325메쉬의 분말로 분쇄하는 제1단계; 상기 분말 상태의 제올라이트 35∼45중량부, 맥반석 15∼20중량부, 카오린 25∼35중량부, 토르말린 5∼15중량부, 항균세라믹 2∼5중량부에 황토 20∼30중량부, 무수규산 15∼35중량부, 무수인산 2∼5중량부, 나트륨 2∼4중량부 및 칼륨 2∼4중량부를 배합하여 전체를 혼합하는 제2단계; 상기 혼합 분말 100중량부에 대하여 점결제로 물을 40 내지 50중량부 혼합하여 볼 형태로 성형하는 제3단계; 상기 성형물을 100℃에서 24 내지 48시간 동안 1차 건조시키는 제4단계; 상기 1차 건조된 성형물을 800∼950℃에서 14∼16시간 동안 소성시키는 제5단계; 상기 소성물을 20℃에서 4 내지 6시간 동안 2차 건조시키는 제6단계; 및 상기 2차 건조된 소성물을 물 로 세척하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 세라믹의 유용한 효과를 한약 및 식품에 적용하고자 하는 것이며, 이를 위해 기능성 세라믹볼의 원료가 될 수 있는 최적의 원료들을 선정한 점, 그리고 실제 식품에 적용되었을 때 최상의 효과를 얻을 수 있도록 이들 원료들간의 최적의 배합비를 선택한 점 및 중금속 제거능력을 월등히 향상시키는 특유의 제조공정을 밝혀낸 점을 발명의 특징으로 한다.

본 발명의 기능성 세라믹볼의 원료로는 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린, 항균세라믹, 황토, 무수규산, 무수인산, 나트륨 및 칼륨이 이용된다. 이들 원료의 각 기능을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

제올라이트 및 맥반석은 일반적으로 정수 기능 및 이물질 흡착 기능이 우수하여 물속에 함유되어 있는 중금속이나 세균을 산화, 분해하는 효과가 있고, 카오린은 원적외선 방사효율이 높아 물의 단분자화를 높여주기 때문에 물맛을 좋게 하고 신선도를 상승시키며, 토르말린은 낮은 전기적 에너지를 생성시켜 주므로 물의 클러스터 간격을 작게 하여 물의 활성화를 돕고, 항균세라믹은 은(Ag)이 함유되어 있어 살균, 정수 효과를 더해 준다. 또한 황토는 원적외선 방사효율이 높고, 불순물 또는 이물질의 흡착 분해효과가 뛰어나며, 무수규산 및 무수인산은 특히 물을 활성화시키는데 효과가 있다.

상기 원료 중 특히, 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린 및 항균세라믹은 원석 상태로서 이용되므로 본 발명의 제조방법의 제1단계를 거치게 된다.

제1단계는 선정된 각 원석 재료를 레이몬드 밀 또는 볼 밀 등을 이용하여 분 쇄하는 단계로, 각 원료의 입도가 250 내지 325메쉬가 되도록 분쇄하는 것이 바람직하다.

제2단계는 상기 제1단계에서 분쇄된 원료를 모두 배합기에 넣고 혼합하는 단계로, 제올라이트 35∼45중량부, 맥반석 15∼20중량부, 카오린 25∼35중량부, 토르말린 5∼15중량부 및 항균세라믹 2∼5중량부의 배합비로 혼합하고, 여기에 황토 20∼30중량부, 무수규산 15∼35중량부, 무수인산 2∼5중량부, 나트륨 2∼4중량부 및 칼륨 2∼4중량부를 배합하여 전체적으로 혼합한다. 이와 같은 본 발명의 고유의 배합비는 한약 또는 식품에 투입되었을 때 최상의 효과를 가져올 수 있는 최적의 배합비가 된다.

한편, 상기 배합 단계에 있어서 배합 시간은 특별히 제한되지 않으며, 보통 배합기 투입후 30분 정도가 바람직하다.

제3단계는 상기 혼합 분말을 점결제를 사용하여 볼 형상으로 성형하는 단계로서, 본 발명에서는 점결제로서 물을 사용한다. 혼합 분말을 원심통에 투입한 후 2∼3분 간격으로 물을 살포하면서 연속적으로 혼합하되, 들어가는 총 점결제의 양은 혼합 분말 100중량부에 대하여 40 내지 50중량부가 되게 한다.

점결제를 40중량부 미만으로 첨가하면 혼합 분말 사이에 결합이 제대로 이루어지지 않아 뭉쳐지기 어렵고 반대로 점결제를 50중량부를 초과하여 첨가하면 점성이 약해져 성형이 어렵다.

제4단계는 상기 볼 형상의 세라믹 성형물을 1차 건조시키는 단계로, 100℃의 열풍건조기에서 24 내지 48시간 건조시킨다.

제5단계는 상기 1차 건조된 세라믹볼 성형물을 소성시키는 단계이다. 소성과정은 건조된 세라믹 성형물을 내화갑에 넣고 800∼950℃의 소성로에서 14∼16시간 동안 소성시킴으로써 완성된다.

기존의 세라믹 성형물의 제조공정에 있어서 소성과정은 보통 1000℃가 넘는 고온에서 이루어지는 경우가 많은데, 이와 같은 방법으로 제조된 세라믹 성형물은 중금속의 흡착율이 그다지 만족스럽지 못한 단점이 있다. 이는 고온에서의 장시간 소성으로 인해 세라믹 원료의 원소 결정구조가 파괴됨으로써, 고유의 원적외선 방사율이 현저히 떨어지기 때문이다.

이에 본 발명의 제조방법에서는 기존의 소성온도보다 훨씬 낮은 800∼950℃에서 세라믹볼을 소성함으로써, 중금속 등의 불순물 제거능력에 있어 만족할 만한 결과를 가져오게 된다.

제6단계는 소성된 세라믹볼을 2차 건조시키는 단계로, 소성로에서 꺼낸 세라믹볼을 20℃의 회전바람을 이용하여 4 내지 6시간 동안 건조시킨다.

최종적으로 상기 2차 건조된 세라믹볼 소성물을 물로 세척함으로써 본 발명의 기능성 세라믹볼이 완성된다.

이하, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것이 아님은 당업자에게 있어서 자명한 사실이다.

＜실시예＞

제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린 및 항균세라믹 원석을 볼 밀을 이용 하여 약 290메쉬의 분말이 되도록 분쇄한 후, 제올라이트 40중량부, 맥반석 17중량부, 카오린 30중량부, 토르말린 10중량부, 항균세라믹 3중량부를 취하여 배합기에 투입하고, 여기에 황토 25중량부, 무수규산 25중량부, 무수인산 4중량부, 나트륨 및 칼륨 각각 3중량부씩을 배합하여 전체를 골고루 혼합하였다.

혼합 분말 100Kg을 원심통에 투입하고, 물 45ℓ를 2∼3분 간격으로 나누어 연속적으로 살포하면서 혼합 분말을 볼 형상으로 성형한 후, 이를 100℃의 열풍건조기에서 약 하루 동안 건조시켰다.

건조된 세라믹 성형물을 내화갑에 넣고 약 850℃의 소성로에서 15시간 동안 소성한 후, 이를 소성로에서 꺼내 20℃의 회전바람을 이용하여 약 5시간 동안 2차 건조시켰다. 건조된 세라믹 소성체를 물로 세척하여 본 발명의 기능성 세라믹볼을 완성하였다.

＜시험예＞

1. 중금속 흡착율

상기 실시예의 방법에 따라 제조된 본 발명의 기능성 세라믹볼을 한국화학시험연구원에 의뢰하여 5대 중금속의 흡착율 정도를 시험한 후, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

시험항목	단위	시료구분	결과치	시험방법
수은(Hg)	mg/L	처리	0.179	KS M 0111: 1993
		무처리	1.882	KS M 0111: 1993
카드뮴(Cd)	mg/L	처리	0.08	KS M 0111: 1993
		무처리	1.00	KS M 0111: 1993
비소(As)	mg/L	처리	0.012	KS M 0111: 1993
		무처리	0.493	KS M 0111: 1993
납(Pb)	mg/L	처리	0.05	KS M 0111: 1993
		무처리	0.95	KS M 0111: 1993
크롬(Cr)	mg/L	처리	0.24	KS M 0111: 1993
		무처리	1.23	KS M 0111: 1993

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법으로 제조된 기능성 세라믹볼은 수은, 카드뮴, 비소, 납 및 크롬에 대한 흡착율이 우수함을 확인할 수 있다.

2. 관능검사

한편, 상기 실시예의 방법에 따라 제조된 기능성 세라믹볼을 한약 및 식품에 실제 적용하여 관능검사를 실시하였다. 관능검사는 10대부터 50대까지 각 연령별로 5명씩 구성된 25명의 시험원에 의하여 수행되었으며, 그 상대적인 맛, 향, 목넘김시의 부드러운 정도, 질감, 전체적 기호도 등에 대한 기호도를 5점 척도법(5: 아주 좋음, 4: 좋음, 3: 보통, 2:나쁨, 1: 아주 나쁨)에 의해 평가하였다.

한약에 대한 관능검사

상기 실시예의 방법에 따라 제조된 기능성 세라믹볼을 약탕기에 넣고 한약을 달여낸 후, 그 상대적인 맛과 목넘김에 대한 관능검사를 실시하였으며, 대조구로는 본 발명의 기능성 세라믹볼을 투입하지 아니하고 달여낸 한약을 사용하였다. 관능검사 결과는 아래의 표 2에 나타내었다.

평가점수	실시예(명)		대조구(명)
	맛	목넘김	맛	목넘김
5	11	16	2	7
4	9	5	4	7
3	5	4	18	11
2	-	-	1	-
1	-	-	-	-
평균점수	4.24	4.48	3.28	3.84
*평균점수 = {(각 평가점수 × 각 명수)의 합}/25

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 기능성 세라믹볼을 넣고 달여낸 한약의 경우, 맛이 증대되고 목넘김이 부드러워짐을 확인할 수 있다.

커피에 대한 관능검사

상기 실시예의 방법에 따라 제조된 기능성 세라믹볼을 뜨거운 커피에 넣고, 1분 후에 음용하였을 때의 상대적인 맛과 목넘김에 대한 관능검사를 실시하였으며, 대조구로는 본 발명의 기능성 세라믹볼을 투입하지 아니한 뜨거운 커피 자체를 사용하였다. 관능검사 결과는 아래의 표 3에 나타내었다.

평가점수	실시예(명)		대조구(명)
	맛	목넘김	맛	목넘김
5	10	10	7	6
4	10	9	9	8
3	5	6	9	11
2	-	-	-	-
1	-	-	-	-
평균점수	4.20	4.16	3.92	3.80
*평균점수 = {(각 평가점수 × 각 명수)의 합}/25

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 커피에 본 발명의 기능성 세라믹볼을 넣고 음용한 경우에 맛이 순해지고 목넘김이 부드러워짐을 확인할 수 있다.

육류에 대한 관능검사

한편, 상기 실시예의 방법에 따라 제조된 기능성 세라믹볼을 후라이팬에 투입하여 고기를 구워낸 후, 상대적인 맛, 향, 질감, 전체적인 기호도에 대한 관능검 사를 실시하였으며, 대조구로는 본 발명의 기능성 세라믹볼을 투입하지 않고 구워낸 고기를 사용하였다. 관능검사 결과는 아래의 표 4에 나타내었다.

평가점수	실시예(명)				대조구(명)
	맛	향	질감	전체적인 기호도	맛	향	질감	전체적인 기호도
5	16	11	14	17	2	7	9	5
4	5	7	8	4	4	10	11	6
3	4	7	3	4	18	8	4	12
2	-	-	-	-	1	-	1	2
1	-	-	-	-	-	-	-	-
평균점수	4.48	4.16	4.44	4.52	3.28	3.96	4.12	3.56
* 평균점수 ={(각 평가점수 × 각 명수)의 합}/25

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 기능성 세라믹볼을 투입하여 구워낸 고기는 육류 특유의 구린내가 없어지고, 육질이 부드러워지며, 고기로부터 배출된 지방이 응고되지 않고 유상의 상태로 오랜시간 남아 있는 점에서, 세라믹볼을 투입하지 않고 구워낸 고기보다 맛, 향, 질감, 전체적인 기호도면에서 훨씬 뛰어남을 확인할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따르면 특정의 원료들을 선정하고 이를 최적의 배합비로 혼합함으로써, 식품에 적용할 수 있는 기능성 바이오 세라믹볼을 제조할 수 있게 된다.

특히, 기존의 소성 온도보다 낮은 온도에서 세라믹볼을 소성함으로써, 기존의 세라믹체에 비해 중금속 등의 불순물 제거능력이 월등히 향상된다.

한편, 이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 기능성 세라믹볼을 한약을 달일 때 투입하면, 탕약의 맛을 순하게 변화시키며, 세라믹의 다공성 구조가 불순물을 효과적으로 흡착 제거하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기능성 세라믹볼을 액상 식품에 투입할 경우 순하고 부드러운 맛을 나타내게 한다.

Claims (2)

1. 제올라이트, 맥반석, 카오린, 토르말린 및 항균세라믹의 각 원석을 입도 250 내지 325메쉬의 분말로 분쇄하는 제1단계;

   상기 분말 상태의 제올라이트 35∼45중량부, 맥반석 15∼20중량부, 카오린 25∼35중량부, 토르말린 5∼15중량부, 항균세라믹 2∼5중량부에 황토 20∼30중량부, 무수규산 15∼35중량부, 무수인산 2∼5중량부, 나트륨 2∼4중량부 및 칼륨 2∼4중량부를 배합하여 전체를 혼합하는 제2단계;

   상기 혼합 분말 100중량부에 대하여 점결제로 물을 40 내지 50중량부 혼합하여 볼 형태로 성형하는 제3단계;

   상기 성형물을 100℃에서 24 내지 48시간 동안 1차 건조시키는 제4단계;

   상기 1차 건조된 성형물을 800∼950℃에서 14∼16시간 동안 소성시키는 제5단계;

   상기 소성물을 20℃에서 4 내지 6시간 동안 2차 건조시키는 제6단계; 및

   상기 2차 건조된 소성물을 물로 세척하는 제7단계를 포함하는 기능성 세라믹볼의 제조방법.
2. 제1항의 방법으로 제조되는 기능성 세라믹볼.

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