KR101523243B1 - 원적외선 방사체 제조방법 - Google Patents

원적외선 방사체 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식품의 신선도 유지 효과를 갖는 식품 포장수단 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 처리대상을 비취 분말과 함께 밀폐용기에 장입하고 밀폐용기 내부에 고압을 가하여 식품의 신선도 유지 효과를 갖는 식품 포장수단을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 원적외선 방사 광물을 직접 함유시키지 않더라도 물건에 원적외선 방사 기능성을 부여할 수 있다. 따라서 물건 본연의 물성저하 또는 효과저하 없이 원적외선 방사 기능이 부여된 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 처리대상의 재질에 따른 큰 제약없이 매우 다양한 물건에 적용할 수 있으므로, 광물을 직접 함유시키는 것이 어려운 재질의 물건에도 아주 용이하게 원적외선 방사 기능을 부여할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 식품의 신선도 유지 효과가 우수한 포장수단을 제조할 수 있다. 본 발명의 포장수단 제조방법은 기존에 기능성 물질을 함유시켜 제조하는 포장수단에서 발생할 수 있는 물성저하 문제를 해결할 수 있으며, 다양한 재질의 포장수단에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

Description

원적외선 방사체 제조방법{Manufacturing method for far-infrared ray radiating materials}
본 발명은 원적외선 방사체 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 처리대상을 원적외선 방사 광물 분말과 함께 밀폐용기에 장입하고 밀폐용기 내부에 고압을 가하여 원적외선 방사체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
기존 제품에 기능성을 부여하기 위한 시도들이 다양하게 이루어지고 있는데, 일반적으로는 기능성을 나타내는 물질을 제품에 함유시키거나 도포 또는 코팅하는 방법을 적용하고 있다. 하지만 이러한 경우, 기능성 물질이 함유됨으로 인해 제품 본연의 물성이나 효과가 떨어지는 경우가 발생하게 된다. 따라서 기능성 물질의 함량을 조절하는 방법으로 이러한 문제를 최소화하는 경우가 많다.
제품을 제조하는 목적이나 용도에 따라 다양한 기능성 물질을 사용할 수 있는데, 이 중에서도 원적외선을 방사하는 광물질을 사용하여 기존 제품에 원적외선 방사 효과를 부여함으로써 미생물의 생장 저해 등을 통한 음식물의 보관성을 개선하거나 세포의 활성화를 통해 신진대사나 피로 등을 개선하고, 탈취, 제습, 중금속 제거, 공기 정화 등의 효과를 기대하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어 탈취 용품이나 필터, 온열기, 의류 또는 화장품 등에 광물질의 분말이나 원석을 직접 섞거나 입혀서 사용하거나 변형시켜 사용하고 있다. 그러나 이 역시 기존 제품에 직접 광물질을 함유시키거나 광물질 자체를 직접 가공하여 제품화하는 경우가 대부분으로, 제품의 물성 저하 등의 문제를 피할 수 없게 된다.
한편, 식품을 보관하거나 유통하기 위하여 여러 가지의 포장용기 및 포장지가 사용되고 있다. 이러한 식품 보관 및 유통에서의 가장 큰 문제점은 각종 원인에 의해 변질될 가능성이 매우 높다는 것이다. 이에 따라 항균성 또는 흡수성 물질이 함유되거나 코팅된 포장용기 또는 포장지를 사용하여 식품의 변질을 방지하고자 하는 노력이 있어 왔다. 하지만 이러한 기존의 포장용기나 포장지는 항균 또는 흡수 기능성 물질을 적용함에 따른 물성저하 발생가능성이 매우 크고, 기능성 물질의 특성에 따라 적용할 수 있는 포장수단의 재료가 제한적이라는 문제가 있었다.
이에 본 발명자는 이러한 기존 기술의 문제점을 개선하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 원적외선을 방사하는 광물질 분말과 처리대상을 밀폐된 공간에 두고 압력을 가할 경우, 제품에 직접 광물질을 함유시키지 않더라도 원적외선 방사 효과를 부여할 수 있음을 확인하게 되었다. 또한, 포장용기나 포장지를 대상으로 동일한 방법을 적용할 경우, 우수한 식품의 신선도 유지 효과를 나타낸다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-0296885호 대한민국 등록특허 제10-0292930호 대한민국 등록특허 제10-0366105호
따라서 본 발명의 주된 목적은 원적외선 방사 물질을 직접 함유시키지 않고 원적외선 방사 기능을 부여할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기능성 물질을 직접 함유시키지 않고 식품의 신선도 유지 효과가 우수한 포장수단을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 처리대상을 5,000메시(mesh) 이상의 크기를 갖는 원적외선 방사 광물 분말과 함께 밀폐용기에 장입하고 상기 밀폐용기 내부에 8기압 이상의 고압을 1시간 이상 가하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사체 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 원적외선 방사체로 제조하고자 하는 처리대상과 원적외선 방사 광물 분말을 같은 밀폐된 공간에 놓고 이 밀폐된 공간에 압력을 가하면 본래 원적외선 방사 효과가 없는 물건이 원적외선 방사체로 제조되거나 방사 효과가 미미한 물건이 높은 방사 효과를 갖는 방사체로 제조된다. 이는 원적외선 방사 광물 분말이 물건에 직접 침투하거나 표면에 묻는 것이 아니라, 광물의 에너지가 가압 상태로 인해 물건에 전이되어 나타나는 것이라 판단된다. 원적외선 방사 광물 분말을 비닐 등으로 완전하게 감싸 대상 물건에 접촉하지 않는 조건에서도 방사체를 제조할 수 있음을 확인한 결과에 따른 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 식품 포장수단을 5,000메시(mesh) 이상의 크기를 갖는 원적외선 방사 광물 분말과 함께 밀폐용기에 장입하고 상기 밀폐용기 내부에 8기압 이상의 고압을 1시간 이상 가하는 것을 특징으로 하는 식품의 신선도 유지 효과를 갖는 식품 포장수단 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 식품 포장수단과 원적외선 방사 광물 분말을 같은 밀폐된 공간에 놓고 이 밀폐된 공간에 압력을 가하면 식품의 신선도 유지 효과가 우수한 포장수단으로 제조된다. 이는 원적외선을 포함하여 광물의 회전전자파 또는 미약자기 에너지가 가압 상태로 인해 전이되어 나타나는 효과로 판단된다.
본 발명에서 원적외선 방사체로 제조하고자 하는 처리대상 또는 식품 포장수단은 그 재질이 금속, 유리, 종이, 비닐, 플라스틱, 나무, 세라믹인 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하지만 본 발명의 방법 특성 상 압력을 가하는 과정이 있기 때문에 되도록 압력에 잘 견디는 재질 또는 형상의 물건을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면 대부분의 유기고분자 재질이 압력에 잘 견디고 처리 후 원적외선 방사 효과가 우수한 것으로 나타났다. 본 발명에서 식품 포장수단에는 포장용기 및 포장지가 포함된다.
본 발명에서는 비취, 거장석, 견운모, 카오린, 벤토나이트, 장석, 엽낙석, 명반석, 사문암, 화강암, 석영, 반암, 편마암, 산성응회암, 유문압질 응회암, 황토, 백토, 스코리아, 참숯, 게르마늄, 맥반석, 토르말린 등을 상기 원적외선 방사 광물로 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 원적외선을 방사하는 광물이면 어느 것이나 사용할 수 있다. 하지만 이러한 광물 중에서도 비취를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 밀폐용기 내부에 고압을 가하는데, 이때 압력이 높을수록 그리고 압력의 처리시간이 늘어날수록 효과가 높아지는 것으로 나타났다. 하지만 압력에 의한 제품의 변형 및 공정 시간의 문제를 고려하여 8 내지 10기압의 압력과 1 내지 2시간의 처리시간을 적용하는 것이 바람직하다. 8기압으로 약 2시간, 9기압으로 약 90분, 10기압으로 약 1시간 정도 처리하는 것이 적당하다. 본 발명에 따르면 상기 압력조건 및 처리시간 조건 하에서 실시할 경우 다른 조건에 비해 처리대상의 원적외선 방사 효과 또는 식품의 신선도 유지 효과와 공정효율성이 월등이 우수한 것으로 확인되었다.
본 발명에서는 상기 원적외선 방사 광물을 분말화하여 사용하며, 이때 분말의 입자크기를 5,000메시(mesh) 이상의 작은 크기로 한다. 본 발명에 따르면 분말의 입자크기가 작을수록 효과가 우수한 것으로 나타났다. 따라서 나노 단위의 작은 입자로 분말화하여 사용하는 것이 바람직하나, 입자의 크기를 작게 하기 위해서는 별도의 가공과정이나 장비가 필요하게 되는 등 문제점이 있으므로 효율성을 고려하여 5,000 내지 10,000메시의 크기로 하는 것이 적당하다.
본 발명에서 원적외선 방사 광물 분말은 투명한 재질의 밀폐수단으로 밀폐하여 사용하는 것이 바람직하다. 광물 분말을 밀폐하지 않은 채 그대로 사용하면 고압으로 인해 광물 분말이 처리대상의 표면에 묻거나 침투할 수 있고, 이로 인해 처리대상의 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 투명한 재질의 밀폐수단으로는 투명한 비닐 재질의 주머니를 사용하는 것이 바람직하다. 이 밖에도 본 발명에서 사용하는 압력을 견딜 수 있으며, 광물 분말을 담았을 때 유출되지 않는 재질의 주머니나 용기 등을 사용할 수 있다. 또한 이러한 재질의 밀폐수단으로 광물 분말을 밀폐하더라도 고압에 의해 광물 분말이 유출될 가능성을 완전히 배제할 수 없을 경우, 물리적인 압력에 보다 강하면서 구멍이 형성되어 있어 원적외선과 같은 광물 에너지가 통과할 수 있는 섬유직물이나 부직포를 추가로 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 투명한 비닐주머니에 광물 분말을 담아 밀봉한 다음 이 비닐주머니를 섬유직물로 감싸 고정하는 방법을 사용할 수 있다.
압력을 가하는 것은 밀폐된 공간에 기체를 주입하는 방식으로 수행할 수 있다. 이를 위해 콤프레셔와 같은 장치를 사용할 수 있다. 질소, 이산화탄소 등의 특수 기체를 사용하여 시도할 수는 있으나 작업의 용이성, 비용 등을 고려할 때 공기를 사용하는 것이 바람직하다. 압력의 정도는 압력센서를 사용하여 확인할 수 있으며, 콤프레셔의 작동을 통해 조절할 수 있다.
원적외선 방사 기능 또는 식품의 신선도 유지 효과를 처리대상에 충분히 부여하기 위해서는 밀폐용기 내부공간 1㎥ 당 100 ~ 500g의 비율로 상기 원적외선 방사 광물 분말을 장입하는 것이 바람직하다. 또한 처리대상은 밀폐용기 내부공간의 부피를 기준으로 2/3 이하의 부피를 차지하도록 장입하는 것이 바람직하며, 2/3 ~ 1/3 정도가 적당하다. 이때 처리대상의 재질 자체가 원적외선이 투과될 수 있는 재질인 경우 별도의 처리없이 밀폐용기 내부에 쌓는 방식으로 장입할 수 있으나, 금속과 같이 원적외선 투과가 어려운 경우에는 각 처리대상의 표면과 표면 사이가 약 5㎜ 이상의 간격을 두도록 장입하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명을 보다 효율적으로 수행하기 위해서는 광물 분말을 일축으로 회전하는 용기에 담고, 밀폐용기 내부에서 용기를 회전시켜 기체의 와류가 발생하도록 하는 것이 바람직하다. 원적외선 방사 광물이 담긴 용기를 회전시킨 경우와 고정시킨 경우를 비교한 결과 회전시킨 경우에 피사체의 원적외선 방사 효과 또는 식품 신선도 유지 효과가 월등히 우수한 것으로 나타났다.
본 발명의 방법을 용이하게 실시하기 위해 몸체; 상기 몸체의 내부에 압력을 공급하기 위한 공기 흡입구; 광물질의 에너지를 피사체로 에너지 전사를 하기 위해 상기 몸체의 내부 기압을 와류시키는 회전판; 상기 회전판을 회전시키기 위한 전동 모터; 상기 몸체의 내부기압이 특정 기압을 초과하면, 상기 몸체의 내부로의 압력 공급을 중지하고서 초과 압력을 외부로 방출하는 안전장치; 상기 피사체로의 에너지 전사 후, 상기 몸체의 내부기압을 제어하는 제어장치; 상기 몸체의 내부의 공기의 방출을 방지하는 공기 방출 방지부;를 포함하는 고기압을 이용한 광물 에너지의 전사장치를 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면 원적외선 방사 광물을 직접 함유시키지 않더라도 물건에 원적외선 방사 기능성을 부여할 수 있다. 따라서 물건 본연의 물성저하 또는 효과저하 없이 원적외선 방사 기능이 부여된 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 처리대상의 재질에 따른 큰 제약없이 매우 다양한 물건에 적용할 수 있으므로, 광물을 직접 함유시키는 것이 어려운 재질의 물건에도 아주 용이하게 원적외선 방사 기능을 부여할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 식품의 신선도 유지 효과가 우수한 포장수단을 제조할 수 있다. 본 발명의 포장수단 제조방법은 기존에 기능성 물질을 함유시켜 제조하는 포장수단에서 발생할 수 있는 물성저하 문제를 해결할 수 있으며, 다양한 재질의 포장수단에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에서 사용된 장치를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 장치의 출입문이 개방된 상태를 촬용한 사진이다.
도 3은 본 발명에서 사용된 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에서 사용된 장치의 내부에 설치된 회전판을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 샘플의 항균(대장균)시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 샘플의 항균(포도상구균)시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 포장지를 사용함에 따른 마른 오징어 신선도 유지 효과 시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 포장지를 사용함에 따른 빵 신선도 유지 효과 시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 포장지를 사용함에 따른 버섯 신선도 유지 효과 시험 결과를 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 샘플의 항균(포도상구균 및 폐렴균)시험 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
< 실시예 1 >
본 실시예에서는 도 1 내지 4와 같은 장치를 사용하였다.
이 장치는 몸체(100), 몸체의 내부에 압력을 공급하기 위한 공기 흡입구(150), 광물 분말을 담고 회전하여 기체의 와류를 발생시키기 위한 회전판(용기)(140), 회전판을 회전시키기 위한 전동 모터(130), 몸체의 내부기압이 특정 기압을 초과하면 압력 공급을 중지하고 초과 압력을 외부로 방출하는 안전장치(110), 몸체의 내부기압을 제어하는 제어장치(120), 몸체의 내부 공기의 방출을 방지하는 공기 방출 방지부(131), 몸체의 내부기압을 측정하는 기압계(160), 몸체의 내부 기압의 방출을 방지하는 실링(180), 몸체의 내부 고압을 견딜 수 있도록 구성된 개폐문(190), 몸체를 견고하게 지지하기 위한 지지대(170), 몸체와 개폐문을 견고하게 관쇄(關鎖)하기 위한 잠금장치(200)를 갖추고 있다. 회전판은 스텐레스 재질의 그물망 형태이고, 실링은 강연질 재료의 패킹이 맞물리는 형태이며, 안전장치는 안전밸브로 구성되어, 몸체의 내부기압이 특정 기압을 초과하면 상기 안전밸브가 개방됨으로써, 초과 압력을 외부로 방출한다. 장치의 내부공간은 약 1.5㎥ 정도이다.
5,000 ~ 10,000메시(mesh)의 비취분말 250 ~ 300g을 약 0.5㎜ 두께의 투명한 비닐 지퍼백에 담아 밀봉하고 면 소재의 천으로 감싸 회전판에 위치시켰다. 몸체 내부에 폴리에틸렌 소재의 비닐포장지(처리대상)를 쌓아 약 1㎥를 채우고, 장치의 개폐문을 닫아 밀폐시킨 다음 내부 압력을 8 ~ 10기압으로 조절하면서 1 ~ 2시간 유지하였다.
< 실시예 2 >
상기 실시예 1과 동일하게 하되, 처리대상으로 폴리프로필렌 소재의 홀로그램 스티커 제품을 사용하였다.
< 실시예 3 >
상기 실시예 1과 동일하게 하되, 처리대상으로 폴리에스터 45%, 벰베르크(bemberg) 인견사 55%로 이루어진 직물원단을 사용하였다.
< 실시예 4 >
상기 실시예 1과 동일하게 하되, 처리대상으로 폴리우레탄 재질의 신발깔창을 사용하였다.
< 실시예 5 >
상기 실시예 1과 동일하게 하되, 처리대상으로 면직물원단을 사용하였다.
< 실험예 1 >
사단법인 한국원적외선협회 부설 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여, 상기 실시예에서 제조한 각 샘플의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 KFIA-FI-1005 시험방법을 사용하여 측정하였다. 측정은 37℃에서 이루어졌으며, FT-IR spectrometer를 이용한 BLACK BODY(방사율이 높은 양성대조군) 대비 측정결과로 나타냈다.
이의 결과, 표 1에서와 같이 원적외선 방사 효과가 전혀 없는 제품에서 원적외선이 방사되는 것으로 나타났다.
측정대상 방사율(5~20㎛) 방사에너지(W/㎡·㎛, 37℃)
실시예 1 0.885 3.41×102
실시예 2 0.882 3.40×102
실시예 3 0.891 3.44×102
실시예 4 0.892 3.44×102
< 실험예 2 >
사단법인 한국원적외선협회 부설 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여, 상기 실시예 1에서 제조한 비닐포장지의 항균성을 KFIA-FI-1003 시험방법을 사용하여 조사하였다.
샘플의 표면에 균주 배양액을 동일하게 뿌린 다음 탈착액(물 또는 완충액)으로 씻어내고 이 씻어낸 탈착액을 배지에 배양하는 방법이며, 균주를 뿌린 직후 탈착액으로 씻어낸 것과 균주를 뿌린 후 샘플을 밀봉하여 24시간 유지한 다음 탈착액으로 씻어낸 것을 비교하였다. 균주는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)과 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)을 사용하였다.
이의 결과, 표 2, 도 5 내지 6에서와 같이 항균효과가 우수한 것으로 나타났다.
균주 샘플 초기농도
(CFU/㎖)		 24시간 후 농도
(CFU/㎖)		 정균감소율
(%)
대장균 Blank 2.6×105 3.1×106 -
대장균 실시예 1 2.6×105 < 1.0×103 99.9
포도상구균 Blank 3.1×105 2.9×106 -
포도상구균 실시예 1 3.1×105 < 1.0×103 99.9
Blank : 샘플을 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.
배지상의 균수는 희석배수를 곱하여 산출한 것임.
< 실험예 3 >
상기 실시예 1에서 제조한 비닐포장지 및 일반 비닐포장지(대조군)에 말린 오징어 또는 빵을 담아 밀봉하거나 느타리버섯을 포장한 다음 시간경과(10일)에 따른 신선도를 관찰하였다.
이의 결과 도 7 내지 9에서와 같이, 일반 비닐포장지를 사용한 경우에는 식품이 부패하거나 변색된 반면, 실시예 1의 비닐포장지를 사용한 경우에는 신선도가 거의 그대로 유지되는 것으로 나타났다.
< 실험예 4 >
한국의류시험연구원에 의뢰하여, 상기 실시예 3에서 제조한 직물원단의 항균성을 KS K 0693:2011 시험방법을 사용하여 조사하였다.
균주는 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)을 사용하였으며, 각각 1.3×105 CFU/㎖의 농도로 접종하였다. 접종균액에 비이온계면활성제로 Tween 80을 0.05% 첨가하였으며, 대조군은 표준면포를 사용하였다.
이의 결과, 포도상구균의 정균감소율은 92.3, 폐렴균의 정균감소율은 77.0으로 나타났으며, 도 10에서와 같이 항균효과가 우수한 것으로 나타났다.
< 실험예 5 >
한국의류시험연구원에 의뢰하여, 상기 실시예 5에서 제조한 샘플의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 KICM-FIR-1005:2006 시험방법을 사용하여 측정하였다.
이의 결과, 표 3에서와 같이 원적외선 방사 효과가 전혀 없는 제품에서 원적외선이 방사되는 것으로 나타났다.
측정대상 방사율 방사에너지(W/㎡)
샘플 1 0.887 3.58×102
샘플 2 0.875 3.53×102
100 : 몸체 110 : 안전장치
115 : 처리대상 120 : 제어장치
130 : 전동 모터 140 : 회전판
150 : 공기 흡입구 160 : 기압계
170 : 지지대 180 : 실링
190 : 개폐문 200 : 잠금장치

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 처리대상을 5,000메시(mesh) 이상의 크기를 갖는 원적외선 방사 광물 분말과 함께 밀폐용기에 장입하되, 상기 원적외선 방사 광물 분말을 투명한 재질의 밀폐수단으로 밀폐하여 상기 밀폐용기에 장입하고, 상기 밀폐용기 내부에 8기압 이상의 고압을 1시간 이상 가하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사체 제조방법.
  4. 삭제
  5. 처리대상을 5,000메시(mesh) 이상의 크기를 갖는 원적외선 방사 광물 분말과 함께 밀폐용기에 장입하고 상기 밀폐용기 내부에 8기압 이상의 고압을 1시간 이상 가하되, 상기 원적외선 방사 광물 분말을 일축으로 회전하는 용기에 담고 상기 밀폐용기 내부에서 회전시키는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사체 제조방법.
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