KR101729965B1

KR101729965B1 - 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법

Info

Publication number: KR101729965B1
Application number: KR1020160092519A
Authority: KR
Inventors: 이동선
Original assignee: 주식회사 나예코스메틱
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-05-02

Abstract

본 발명은 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칼슘이온농도가 증대되고 물에 쉽게 녹아 칼슘의 흡수 효율이 더 향상되도록 하는 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 기존의 공법에 의해 제조된 산화칼슘에 비해 이온화도가 높고 물에 쉽게 녹아 칼슘 성분이 사람이나 동물의 체내에서 더 쉽게 흡수되는 효과가 있다.

Description

고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING CALCIUM OXIDE WITH HIGH DEGREE OF ELECTROLYTIC DISSOCIATION}

본 발명은 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칼슘이온농도가 증대되고 물에 쉽게 녹아 칼슘의 흡수 효율이 더 향상되도록 하는 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법에 관한 것이다.

칼슘은 인체를 구성하고 있는 무기질 중 가장 많은 것으로서 섭취량도 가장 많아야 한다. 칼슘은 각종 식품에 풍부하게 함유되어 있기는 하지만 체내에 잘 흡수되지 않는 형태의 칼슘화합물, 즉 인산칼슘, 탄산칼슘, 젖산칼슘과 패각분이나 갑각류 등의 분말 형태로 함유되어 있어 항상 결핍되기 쉬운 성분이다. 천연물에서 존재하는 칼슘은 화합물 형태로 존재하는데 칼슘은 분자상태가 아닌 이온상태로 흡수와 대사작용을 하기 때문에 천연물로서의 칼슘 섭취는 근본적인 문제가 있다. 칼슘의 체내흡수를 돕기 위해서는 이온상태가 되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 해결하고자 천연 칼슘화합물을 수용액 또는 다른 화합물과의 결합을 통하여 섭취 및 음용에 적합한 상태로 만들어 사용하고 있다.

종래기술의 하나인 대한민국 공개특허 제1995-567호 “이온칼슘(CaO)수액 제조방법"은 칼슘성분이 함유된 패각 등의 칼슘원료를 소성시켜 산화칼슘을 추출하여 이온칼슘(CaO)수액을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 발명은 칼슘원료를 세척하고 2500~3000℃의 전기로 내에서 20분 내지 30분 동안 칼슘원료를 소성시키는 과정과, 상기의 소성된 칼슘원료를 수화하여 pH 12.00~12.5의 범위가 되도록 이온칼슘수액을 제조하는 과정을 포함하고 있다. 그러나 이 발명을 통해 제조되는 수액은 pH가 12 이상인 강염기로서 사람이 마시는 용도로 사용하기에는 부적합하다.

다른 종래기술인 대한민국 공개특허 제2001-98992호 "석회석 또는 패각류를 이용한 수소산화칼슘과 산화칼슘 제조방법"은 석회석, 생석회, 소석회 등과 굴껍질, 꼬막, 바지락 등의 패각류 및 소성패각류를 50~325 mesh로 분말화 시킨 후, 이를 구연산과 반응시켜 수소산화칼슘 또는 산화칼슘을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 산화칼슘은 백색 결정 분말로 용해도가 25℃에서 0.095 g/100㎖로 불용성이기 때문에 사람과 동물 내에 흡수되는 칼슘의 양이 제한적이다.

KR

10-1995-0000567

A

KR

10-2001-0098992

A

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무수구연산과 탄산칼슘을 물에 혼합하고, 에탄올을 첨가하여 숙성 및 건조시키고, 고온에서 소성한 후 분쇄함으로써 사용시 이온화도가 높은 산화칼슘을 제조할 수 있도록 하는 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 산화칼슘(CaO)의 제조방법으로서, 물에 무수구연산(C₆H₈O₇)과 탄산칼슘(CaCO₃)을 녹여서 제1혼합물을 만드는 제1단계와; 상기 제1혼합물을 10℃ 이상 40℃ 이하의 온도에서 10분 이상 30분 이하의 시간동안 반응시켜 산성염 형태의 구연산칼슘을 형성하는 제2단계와; 상기 제1혼합물에 에탄올을 첨가한 후 10분 이상 60분 이하의 시간동안 교반하여 제2혼합물을 만드는 제3단계와; 상기 제2혼합물을 6시간 이상 48시간 이하의 시간동안 숙성한 후 여과시키는 제4단계와; 숙성 및 여과가 완료된 상기 제2혼합물을 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도에서 24시간 이상 48시간 이하의 시간동안 건조시키는 제5단계와; 건조된 제2혼합물을 800 내지 1500℃의 온도에서 4-6시간 소성시켜 산화칼슘을 생성하는 제6단계와; 상기 산화칼슘을 분쇄하여 분말 상태를 만드는 제7단계;를 포함한다.

상기 무수구연산과 상기 탄산칼슘의 중량비는 6:4 내지 9:1의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

상기 에탄올의 양은 상기 물의 양의 2배 이상 3배 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 기존의 공법에 의해 제조된 산화칼슘에 비해 이온화도가 높고 물에 쉽게 녹아 칼슘 성분이 사람이나 동물의 체내에서 더 쉽게 흡수되는 효과가 있다.

또한 본 발명으로 제조된 산화칼슘은 물에 잘 녹기 때문에 주사약이나 내복약 등으로 제조하기가 쉬워서 응용의 범위가 매우 커지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화칼슘의 제조방법의 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 실시예1 내지 9의 칼슘이온농도를 나타낸 그래프.
도 3은 실시예10 내지 19의 칼슘이온농도를 나타낸 그래프.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법"을 설명한다.

산화칼슘(calcium oxide)는 석회 또는 생석회라고도 불리며, 화학식은 CaO 이다. 주로 칼슘강화제나 산도조절제, 금속제거제 등의 용도로 사용된다. 의약품이나 식품첨가물로서 산화칼슘은 칼슘보충제로 사용되며, 골다공증, 다리경련, 골연화증에 효과가 있다. 산화칼슘은 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘과 탄산칼슘으로 분해된다. 또한 물을 작용시키면 발열하여 수산화칼슘이 된다. 석회석 또는 탄산칼슘을 900℃ 이상으로 가열하면 산화칼슘이 생긴다.

본 발명의 실시예에 따른 산화칼슘 제조방법은 무수구연산과 탄산칼슘에 에탄올을 첨가하는 방법으로 반응시켜 제조하는데, 이에 대한 상세한 과정은 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화칼슘의 제조방법의 과정을 나타낸 순서도이다.

먼저 물(증류수)에 무수구연산(C₆H₈O₇)과 탄산칼슘(CaCO₃)을 녹여서 혼합물을 만든다.(S102) 본 발명에서는 무수구연산과 탄산칼슘이 물에 녹은 것을 제1혼합물이라 칭한다. 제1혼합물에 첨가되는 무수구연산과 탄산칼슘의 무게비는 6:4 내지 9:1이 되게 하는 것이 최종 제품의 칼슘이온농도를 극대화할 수 있다. 탄산칼슘의 양이 너무 적을 경우 최종 생성물에서 칼슘의 함유량이 적기 때문에 적절하지 않다.

그리고 제1혼합물을 상온(바람직하게는 10℃ 이상 40℃ 이하의 온도)에서 10분 이상 30분 이하의 시간동안 반응시킨다.(S104) 아래의 화학식 1은 이 과정의 반응을 나타낸다. 무수구연산과 탄산칼슘이 반응하면서 산성염 형태의 구연산칼슘이 형성된다.

제1혼합물의 반응이 너무 오래 지속될 경우, 물에 고이온화도 구연산칼슘이 불용성의 구연산칼슘으로 전이되면서 흰색의 분말이 침전되기 때문에 반응 시간은 10분 이상 30분 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 반응이 진행된 제1혼합물에 에탄올을 첨가한 후 10분 이상 60분 이하의 시간동안 교반한다.(S106) 에탄올은 제1혼합물에서 생성되어 녹아있는 구연산칼슘을 재결정시키고, 반응이 완료된 후 남아있는 무수구연산을 용해시켜 제거하는 역할을 한다. 메탄올 또는 일반적인 알콜류를 사용해도 대등한 효과를 낼 수 있다.

본 발명에서는 에탄올이 첨가되어 반응이 완료되고 무수구연산이 제거된 혼합물을 제2혼합물이라고 칭한다.

제1혼합물에 첨가되는 에탄올의 양은 대략 첫 단계에서 투입된 물(증류수)의 양의 2배 이상 3배 이하가 되도록 한다. 또한 급격한 재결정으로 인해 재결정 입자가 딱딱하게 굳는 것을 방지하기 위해 10분 이상 60분 이하의 시간동안 교반한다.

다음으로, 제2혼합물을 6시간 이상 48시간 이하의 시간동안 숙성한 후 여과시킨다.(S108) 이 과정에서 남아있던 무수구연산이 에탄올에 용해되면서 부드럽고 이온화도가 높은 구연산칼슘이 생성된다.

다음으로, 숙성이 완료된 제2혼합물을 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도에서 24시간 이상 48시간 이하의 시간동안 건조시키는 공정을 거친다.(S110)

다음으로, 건조된 구연산칼슘을 800 내지 1500℃의 온도에서 4-6시간 정도 소성시켜 산화칼슘을 생성한다.(S112) 소성 공정은 구연산칼슘의 열분해점 이상인 800℃ 이상에서, 높은 소성온도로 인해 최종 생성물의 입자 크기가 커지는 것을 방지하기 위해 1500℃ 이하에서 소성하는 것이 바람직하다.

마지막으로 소성이 완료된 산화칼슘을 분쇄하여 분말 상태를 만든다.(S114)

분말 상태가 된 산화칼슘은 포장 공정을 거친 후, 완제품으로 출시된다.

본 발명의 산화칼슘 제조공정에서 최초에 투입되는 무수구연산과 탄산칼슘의 양에 따라서 형성되는 산화칼슘의 양과 이온화도에 차이가 생긴다. 아래의 실시예는 무수구연산과 탄산칼슘의 성분비를 다양하게 변화시킨 상태에서 반응을 관찰한 과정을 설명하고 있다. 또한 성분비의 변화에 따라 제조되는 산화칼슘의 칼슘이온농도를 각각의 실시예별로 표시한다.

도 2는 실시예1 내지 9의 칼슘이온농도를 나타낸 그래프이며, 도 3은 실시예10 내지 19의 칼슘이온농도를 나타낸 그래프이다.

실시예1 내지 9는 다른 조건을 모두 동일하게 한 상태에서 무수구연산과 탄산칼슘의 양을 변화시키면서 칼슘이온농도를 측정한 과정을 설명하며, 표 1에는 각각의 실시예에서의 무수구연산과 탄산칼슘의 양이 기재되어 있다.

나머지 제조공정은 모두 동일한데, 증류수 100㎖에 무수구연산과 탄산칼슘을 넣고 교반하여 30분간 반응시킨다. 그리고 에탄올 200㎖를 첨가하여 10분간 교반한 후, 2일간 숙성시키고 여과하여 40℃에서 하루 건조시킨다. 그 후 1000℃에서 4시간 소성한 후 분쇄한다. 이와 같은 공정으로 제조된 고이온화도 산화칼슘 0.1g을 증류수 100㎖에 넣고 10분간 교반한다.

실시예	무수구연산의 양(g)	탄산칼슘의 양(g)
1	1	9
2	2	8
3	3	7
4	4	6
5	5	5
6	6	4
7	7	3
8	8	2
9	9	1

다른 조건을 동일하게 유지하면서 무수구연산과 탄산칼슘의 양의 합이 10g이 되도록 하면서 각각의 양을 1g 부터 9g까지 변화시키면서 얻어진 산화칼슘 용액에 대한 칼슘이온농도를 이온농도측정기로 측정한 결과가 도 2의 그래프이다.

도 2의 그래프에 포함된 "비교예1"은 시중에서 구입한 산화칼슘 0.1g을 증류수 100㎖에 넣고 10분간 교반한 것을 나타낸다.

또한 표 2에는 무수구연산과 탄산칼슘의 양을 일정하게 한 상태에서 제1혼합물의 반응 시간을 변화시킨 실시예의 내용을 나타낸다. 실시예10 내지 19는 제1혼합물의 반응 시간을 제외한 나머지 조건이 모두 동일하다. 즉, 무수구연산 7g과 탄산칼슘 3g을 교반하여 반응시키고, 에탄올 200㎖를 첨가하여 10분간 교반하고, 2일간 숙성시킨 후 여과하여 40℃에서 하루 건조시킨다. 그 후 1000℃에서 4시간 소성한 후 분쇄한다. 이렇게 얻어진 고이온화도 산화칼슘 0.1g을 증류수 100㎖에 넣고 10분간 교반한다.

실시예	제1혼합물의 교반 시간(분)
10	5
11	10
12	15
13	20
14	25
15	30
16	35
17	40
18	45
19	50

다른 조건을 동일하게 유지하면서 무수구연산과 탄산칼슘이 혼합된 제1혼합물의 교반 시간을 5분 부터 50분까지 변화시키면서 얻어진 산화칼슘 용액에 대한 칼슘이온농도를 이온농도측정기로 측정한 결과가 도 3의 그래프이다.

실시예1 내지 19의 제조법으로 얻어진 산화칼슘의 칼슘이온농도를 비교예1에 사용된 산화칼슘의 칼슘이온농도에 대비하여 각각 계산한 배수를 표 3에 나타낸다. 표 3에는 각각의 산화칼슘 용액의 투명도에 대한 정보도 함께 기재된다.

실시예	칼슘이온농도 배수
1	0.80
2	0.77
3	1.13
4	1.20
5	2.10
6	2.23
7	1.67
8	1.33
9	1.17
10	2.07
11	2.30
12	1.63
13	1.63
14	1.40
15	1.20
16	0.87
17	0.73
18	0.57
19	0.50
비교예1	1.00

표 3에 기재된 바와 같이, 실시예3 내지 15에서 시중에 판매되는 산화칼슘을 사용했을 때보다 칼슘이온농도가 더 높은 산화칼슘 용액을 만들 수 있다. 동일한 양의 산화칼슘을 사용하더라도 더 높은 칼슘이온농도를 구현할 수 있으므로, 효율적으로 건강식품이나 의약품을 만들 수 있는 장점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

산화칼슘(CaO)의 제조방법으로서,
물에 무수구연산(C₆H₈O₇)과 탄산칼슘(CaCO₃)을 녹여서 제1혼합물을 만드는 제1단계와;
상기 제1혼합물을 10℃ 이상 40℃ 이하의 온도에서 10분 이상 30분 이하의 시간동안 반응시켜 산성염 형태의 구연산칼슘을 형성하는 제2단계와;
상기 제1혼합물에 에탄올을 첨가한 후 10분 이상 60분 이하의 시간동안 교반하여 제2혼합물을 만드는 제3단계와;
상기 제2혼합물을 6시간 이상 48시간 이하의 시간동안 숙성한 후 여과시키는 제4단계와;
숙성 및 여과가 완료된 상기 제2혼합물을 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도에서 24시간 이상 48시간 이하의 시간동안 건조시키는 제5단계와;
건조된 제2혼합물을 800 내지 1500℃의 온도에서 4-6시간 소성시켜 산화칼슘을 생성하는 제6단계와;
상기 산화칼슘을 분쇄하여 분말 상태를 만드는 제7단계;를 포함하며,
상기 무수구연산과 상기 탄산칼슘의 중량비는 6:4 내지 9:1의 범위에 있으며, 상기 에탄올의 양은 상기 물의 양의 2배 이상 3배 이하인 것을 특징으로 하는, 고이온화도를 갖는 산화칼슘의 제조방법.
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