KR101765438B1

KR101765438B1 - 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법

Info

Publication number: KR101765438B1
Application number: KR1020170038365A
Authority: KR
Inventors: 안무헌
Original assignee: 안무헌
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-08-23

Abstract

본 발명에 따른 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법은,
5-아미노레불린산염 1 내지 5 중량%;, 질산태질소(nitrate nitrogen) 1 내지 5 중량%, 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 1 내지 5 중량%, 요소태질소(urea nitrogen) 1 내지 10 중량%, 인산 5 내지 15 중량%, 칼륨 5 내지 15 중량%, 붕산 0.1 내지 1 중량%, EDTA-구리 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-철 0.01 내지 0.1 중량%, EDTA-망간 0.1 내지 1 중량%, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-아연 0.01 내지 0.5 중량%, 질산마그네슘 20 내지 40중량%, 물 30 내지 60중량%을 포함하는 액상비료 조성물을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법{A Manufacturing Method Of Fluid Fertilizer Composition Controlling Plant Growth}

본 발명은 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행할 수 있어 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여할 수 있어 식물의 생리활성을 촉진시키는 액상비료 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 가축분뇨를 이용한 작물의 시비방법은 화학비료가 도입하기 전에는 토양비옥도 유지에 필수적인 요소로 고대로 부터 알려져 왔으며, 가축분뇨에는 각종 영양분을 함유하고 있어 작물생육을 촉진시키며, 토양의 물리화학적 개선효과 및 토양 중 생물상의 활성증진에 효과가 있는 것으로 보고되었다.

하지만 가축분뇨는 화학비료와 달리 무기태, 유기태 질소가 혼재하고 있어서 식물에 이용되는 양분 변이가 있고, 식물의 양분 요구량에 일치하게 정확한 양을 맞추기 어려운 문제점이 있어 현대 농업에서는 재배에 필수적인 성분만으로 제조하여 보다 간편하게 사용할 수 있는 화학비료가 주로 사용되고 있다.

여기서 화학비료는 작물의 영양물질을 직접적으로 이루기보다는 토양의 물리적 화학성을 개선하고 유용한 미생물들을 증진시키면서 토양 중에서 식물에 이용될 수 없었던 형태의 양분을 이용 가능한 형태로 바꾸며 유독성 물질의 독성을 저감시키는 등 간접적으로 작물의 생육에 도움을 주는 물질이다.

이러한 비료는 현재 국내의 비료관리법에 의해 보통비료와 특수비료로 대별하여 분류하고 있으며, 구체적으로 보통비료는 비료의 주성분인 질소, 인산, 칼륨의 3요소를 기초로 한 무기질비료, 복합비료, 유기질비료, 석회질비료, 규산질비료, 마그네슘비료, 붕소비료 등으로 분류되고, 특수비료에는 퇴구비를 비롯한 각종 자급비료와 부산물비료 등을 포함하여 분류하고 있지만 일정한 기준에 따르는 것은 아니며 필요에 따라 임의로 분류된다.

이러한 비료에 대한 선행기술로서, 한국 공개특허 제 10-2015-0019865호에 ‘부식산을 이용한 작물생육촉진용 비료조성물’이 개시되어 있다. 상기 발명은 작물생육용 비료조성물에 관한 것으로, 수용성 부식산과 질소형태의 조합에 의한 작물생육촉진 및 수량 증대용 비료조성물에 관한 것으로 작물의 생육촉진 및 수량증대를 위해 연갈탄에서 유래한 수용성부식산과 요소태질소, 암모니아태질소 및 질산태질소의 질소원 형태별 투입비율을 조절한 비료조성물을 제공한다.

따라서, 기존 액상 질소질 비료 대비 작물의 흡수형태를 고려한 질소원의 다양화 및 부식산의 시너지 효과로 작물의 생산성을 증대키는데 목적이 있었다.

그러나 이러한 비료의 경우 생육을 촉진시키는 데에만 일반적으로 중점을 두고 있으며, 식물의 고른 생육을 위한 생육 억제 효과는 두드러지지 않는다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행하여 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여하여 식물의 생리활성을 촉진시키는 액상비료 조성물의 제조방법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행할 수 있어 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여할 수 있어 식물의 생리활성을 촉진시키는 액상비료 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 액상비료 조성물에 포함되는 5-아미노레불린산염의 신규한 형태를 제공하여 자극성을 낮춤과 동시에 식물 생체 내에 유기산을 공급할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 셀레늄을 식물이 흡수할 수 있도록 하여 식물의 생장 효과를 증대시킬 수 있게 함과 더불어 식물 내에 유기미네랄로서 셀레늄을 함유하도록 하여 본 발명의 액상비료 조성물이 시비된 식물로부터 인체가 셀레늄을 흡수할 수 있도록 하는 기능성 추출물을 더하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법은, 5-아미노레불린산염 1 내지 5 중량%;, 질산태질소(nitrate nitrogen) 1 내지 5 중량%, 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 1 내지 5 중량%, 요소태질소(urea nitrogen) 1 내지 10 중량%, 인산 5 내지 15 중량%, 칼륨 5 내지 15 중량%, 붕산 0.1 내지 1 중량%, EDTA-구리 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-철 0.01 내지 0.1 중량%, EDTA-망간 0.1 내지 1 중량%, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-아연 0.01 내지 0.5 중량%, 질산마그네슘 20 내지 40중량%, 물 30 내지 60중량%을 포함하는 액상비료 조성물을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 질산태질소는, 질산염이고, 상기 암모니아태질소는, 암모늄염인 것을 특징으로 한다.

덧붙여, 상기 5-아미노레불린산염은, 5-아미노레불린산 푸마르산염을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 5-아미노레불린산 푸마르산염을 제조하는 단계는, 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계; 상기 5-아미노레불린산 염산염을 강산성 이온교환 수지에 흡착시키고 암모니아를 통해 용출시킨 용출액에 푸마르산을 첨가 후 결정화하여 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물 및 이의 제조방법은,

1) 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행할 수 있어 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여할 수 있어 식물의 생리활성을 촉진시키는 액상비료 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고,

2) 액상비료 조성물에 포함되는 5-아미노레불린산염을 푸마르산염 형태로 합성함으로써 기존의 5-아미노레불린산 염산염에서 나타날 수 있었던 자극성을 낮춤과 동시에 식물 생체 내에 유기산을 공급할 수 있도록 하며,

3) 파라다이스넛추출물을 혼합하여 셀레늄을 식물이 흡수할 수 있도록 하여 식물의 생장 효과를 증대시킬 수 있게 함과 더불어 식물 내에 유기미네랄로서 셀레늄을 함유하도록 하여 본 발명의 액상비료 조성물이 시비된 식물로부터 인체가 셀레늄을 흡수할 수 있도록 하였다.

도 1은 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2는 5-아미노레불린산 푸마르산염의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계를 나타낸 순서도.
도 4는 파라다이스넛추출물을 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 시험 결과를 나타낸 사진.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

먼저, 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물은, 기본적으로 5-아미노레불린산염 1 내지 5 중량%;, 질산태질소(nitrate nitrogen) 1 내지 5 중량%;, 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 1 내지 5 중량%;, 요소태질소(urea nitrogen) 1 내지 10 중량%;, 인산 5 내지 15 중량%;, 칼륨 5 내지 15 중량%;, 붕산 0.1 내지 1 중량%;, EDTA-구리 0.001 내지 0.01 중량%;, EDTA-철 0.01 내지 0.1 중량%;, EDTA-망간 0.1 내지 1 중량%;, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.01 중량%;, EDTA-아연 0.01 내지 0.5 중량%;, 질산마그네슘 20 내지 40중량%;, 물 30 내지 60중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

5-아미노레불린산(5-aminolevulinic acid)은 식물 생장을 촉진 및 억제하는 기능을 동시에 수행하는 것으로서, 일반적으로 5-아미노레불린산은 염산염의 형태로 존재한다. 이러한 5-아미노레불린산염은 1 내지 5 중량% 범위 이내에서 그 함유량이 조절될 수 있으나, 식물의 생장 조절 효율을 높이기 위해서는 1 내지 2 중량%, 보다 바람직하게는 1.5 내지 2 중량% 범위에서 그 함량이 조절되는 것이 바람직하다.

질산태질소(nitrate nitrogen)와 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 및 요소태질소(urea nitrogen)는 식물 생체 내에서의 아미노산 합성 원료가 되는 질소를 공급하기 위한 것으로서, 식물의 생장을 촉진할 수 있는 기능을 수행한다. 이 때 각각 1 내지 5 중량%, 1 내지 5 중량%, 1 내지 10 중량% 범위 내에서 그 함량이 조절될 수 있으나, 바람직하게는 질산태질소가 2 내지 3 중량%, 암모니아태질소 1 내지 3 중량%, 요소태질소 3 내지 5 중량% 범위 내에서 그 함량이 조절될 수 있다.

더불어 질산태질소는 바람직하게 질산염 형태로 혼합되고, 암모니아태질소는 바람직하게 암모늄염의 형태로 혼합되는 만큼, 질산태질소와 암모니아태질소를 동시에 제공할 수 있도록 질산암모늄을 혼합하여 질산태질소 및 암모니아태질소를 액상비료 조성물에 동시에 포함시킬 수 있음은 물론이다.

인산, 칼륨, 붕산은 식물 성장 억제제의 성분으로써 본 발명의 액상비료 조성물에 포함되는 것으로서, 각각 5 내지 15 중량%, 5 내지 15 중량%, 0.1 내지 1 중량% 범위에서 그 함량이 조절될 수 있으나, 바람직하게는 인산 6 내지 10 중량%, 칼륨 6 내지 10 중량%, 붕산 0.1 내지 0.5 중량% 범위에서 각각 함량이 조절될 수 있다. 더불어 인산 및 칼륨은 인산칼륨의 형태로 혼합될 수도 있음은 물론이다.

EDTA-구리, EDTA-철, EDTA-망간, 몰리브덴산 나트륨, EDTA-아연은 식물 생체 내에 포함될 수 있는 미량금속을 공급하여 식물의 발근 및 생장을 조절할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것으로서, 각각 0.001 내지 0.01 중량%, 0.01 내지 0.1 중량%, 0.1 내지 1 중량%, 0.001 내지 0.01 중량%, 0.01 내지 0.5 중량% 범위에서 그 함량이 조절될 수 있으나, 바람직하게는 EDTA-구리 0.003 내지 0.007 중량%, EDTA-철 0.05 내지 0.09 중량%, EDTA-망간 0.01 내지 0.02 중량%, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.003 중량%, EDTA-아연 0.1 내지 0.15 중량% 범위 내에서 조절될 수 있다.

질산마그네슘 및 물은 본 발명의 액상비료 조성물의 과반 이상의 함량을 차지하는 것으로서, 물은 상술한 액상비료 조성물의 원료를 혼합하는 용매로서의 역할을 하며, 30 내지 60중량% 범위에서 유동적으로 그 함량이 조절될 수 있다. 질산마그네슘은 유효 마그네슘을 주성분으로 하는 비료에 있어 필수적으로 혼합되는 것으로서, 마그네슘을 함유한 비료를 고토비료라고 한다. 이 때 마그네슘이 질산 이온과 결합되어 식물 생장에 필요한 질소를 함께 공급할 수 있게 되는 것이며, 20 내지 40중량% 범위에서 그 함량이 조절된다.

따라서 상기와 같은 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물은, 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행할 수 있어 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여할 수 있어 식물의 생리활성을 촉진시킬 수 있으며, 세포분열을 촉진하여 식물의 발근 및 비대화를 촉진시킬 수 있고, 환경적 요인으로 받게되는 식물의 스트레스를 경감 및 회복시키는 역할을 수행하여 냉해와 고온장해, 염해로부터 식물을 보호하는 역할으 수행한다.

더불어 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물은 엽록소의 생성에 관여하는 물질들을 포함하고 있어 식물의 광합성을 촉진시키고, 엽색을 개선할 뿐 아니라, 광합성 촉진에 따른 식물 체내에서의 당농도 증가 효과를 기대할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법은, 5-아미노레불린산염 1 내지 5 중량%;, 질산태질소(nitrate nitrogen) 1 내지 5 중량%, 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 1 내지 5 중량%, 요소태질소(urea nitrogen) 1 내지 10 중량%, 인산 5 내지 15 중량%, 칼륨 5 내지 15 중량%, 붕산 0.1 내지 1 중량%, EDTA-구리 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-철 0.01 내지 0.1 중량%, EDTA-망간 0.1 내지 1 중량%, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-아연 0.01 내지 0.5 중량%, 질산마그네슘 20 내지 40중량%, 물 30 내지 60중량%을 포함하는 액상비료 조성물을 혼합하는 단계;를 기본적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때 액상비료 조성물에 포함되는 각 성분의 함량은 상술한 바에 따라 조절될 수 있으며, 물을 용매로 하여 혼합되어 액상의 형태를 갖게 되므로 수경재배 시에 보다 편리하게 혼합 이용할 수 있으며, 엽면시비에 있어서도 물과 쉽게 희석되어 시비에 편리하다.

더불어 본 발명의 액상비료 조성물은 5-아미노레불린산염을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이 때 일반적인 5-아미노레불린산은 염산염의 형태이나, 염산염의 경우 액상비료 조성물에 포함된 금속 이온과 쉽게 침전물을 생성할 수 있다는 단점이 존재한다. 더불어 본 발명의 액상비료를 시비할 시에도 기화한 염화수소가 시비 장치를 부식시키거나 비료를 시비하는 작업자에게 자극을 가할 수 있다는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 5-아미노레불린산염을 5-아미노레불린산 푸마르산염 형태로 합성하여 자극성을 낮춤과 동시에 푸마르산을 함유하여 식물 생체 내에 유기산을 공급할 수 있도록 함으로서 비료의 성능 증대를 기대할 수 있다.

도 2는 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계를 나타낸 순서도이며, 도 3은 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계를 나타낸 순서도이다.

먼저 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 5-아미노레불린산 푸마르산염을 제조하는 단계는, 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계 및, 상기 5-아미노레불린산 염산염을 강산성 이온교환 수지에 흡착시키고 암모니아를 통해 용출시킨 용출액에 푸마르산을 첨가 후 결정화하여 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계;로 구성된다.

먼저 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계는 순수한 5-아미노레불린산 염산염을 합성하여 준비하는 공정으로서, 이 때 다양한 방법으로 5-아미노레불린산 염산염을 합성할 수 있으나, 본 발명에서는 N-프탈로일테트라하이드로퍼퓨릴아민으로부터 5-아미노레불린산 염산염을 합성한다. 이는 도 3과 함께 자세히 후술하도록 한다.

더불어 상기 5-아미노레불린산 염산염을 강산성 이온교환 수지에 흡착시키고 암모니아를 통해 용출시킨 용출액에 푸마르산을 첨가 후 결정화하여 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계는 5-아미노레불린산 염산염으로부터 5-아미노불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 것으로서, 이를 위해서는 강산성 이온교환 수지를 통한 이온 교환이 필요한데, 이 때 바람직하게는 암모니아수를 통액시켜 이온 교환을 수행한다.

이 때 푸마르산염 결정을 수득하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하면, 푸마르산염 결정을 수득하는 단계는, 아미노레불린산용액을 제조하는 단계(S10); 수소이온형 강산성 이온교환 수지를 칼럼에 충진하는 단계(S20); 아미노레불린산용액을 1차 통액시키는 단계(S30); 이온교환수를 2차 통액시키는 단계(S40); 암모니아수를 통액시켜 용출액을 수득하는 단계(S50); 1차 반응액을 제조하는 단계(S60); 2차 반응액을 제조한 뒤 스터러를 통해 교반하는 단계(S70); 석출물을 생성시키고 수득하는 단계(S80); 석출물을 감압 건조시키는 단계(S90);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아미노레불린산용액을 제조하는 단계(S10)는 5-아미노레불린산 염산염 1 내지 10 중량부와 이온교환수 90 내지 99 중량부를 혼합하여 아미노레불린산용액을 제조하는 공정으로서, 이온교환을 위해 준비되는 이온교환수, 즉 이온교환법을 통해 정제된 순수에 합성된 5-아미노레불린산 염산염을 혼합하여 아미노레불린산용액을 준비하는 과정이다. 이 때 바람직하게는 5-아미노레불린산 염산염이 약 4 내지 6 중량%가 되도록 아미노레불린산용액을 제조하는 것이 보다 바람직하다.

수소이온형 강산성 이온교환 수지를 칼럼에 충진하는 단계(S20)는 이온교환을 통해 5-아미노레불린산 염산염으로부터 5-아미노레불린산 푸마르산염을 얻기 위해 이온교환용 칼럼에 이온교환 수지를 충진하는 것으로서, 이 때 바람직하게는 수소이온형 강산성 이온교환 수지로서 폴리스티렌 술폰산 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

아미노레불린산용액을 1차 통액시키는 단계(S30)는 수소이온형 강산성 이온교환 수지가 충진된 칼럼에 준비된 아미노레불린산을 통액시키는 과정으로서, 이를 통해 칼럼 내에 아미노레불린산이 이온교환 수지에 흡착된다.

이온교환수를 2차 통액시키는 단계(S40)는 1차 통액이 완료된 상기 칼럼에 상기 아미노레불린산용액의 중량 대비 40 내지 80 중량부의 이온교환수를 2차 통액시키는 공정으로서, 이온교환 수지에 흡착된 아미노레불린산을 세척 처리하고 후술할 2차 통액을 준비하는 단계이다. 이 때 아미노레불린산의 중량 대비 60 내지 80 중량부의 이온교환수를 2차 통액시키는 것이 보다 바람직하다.

다음으로 암모니아수를 통액시켜 용출액을 수득하는 단계(S50)가 진행되는데, 이 단계는 이온교환을 위해 상기 2차 통액이 완료된 상기 칼럼에 0.8 내지 2N(노르말 농도), 바람직하게는 0.8 내지 1.2N의 암모니아수를 통액시켜 상기 아미노레불린산용액의 중량 대비 15 내지 30 중량부의 용출액을 수득하는 과정이다. 이 과정에서 용출을 위해 암모니아수가 통액되면 칼럼으로부터 황색을 띠는 용출액이 수득된다. 이 때 용출액은 바람직하게 상기 아미노레불린산용액의 중량 대비 20 내지 30 중량부를 수득하는 것이 5-아미노레불린산 푸마르산염의 순도를 높이기 위해서 바람직하다. 더불어 이 과정에서 암모니아수는 상술한 1차 통액 및 2차 통액 시간 보다 느린 시간동안 천천히 통액하는 것이 바람직하다.

다음으로 1차 반응액을 제조하는 단계(S60)가 수행되는데, 이는 상기 용출액의 중량 대비 20 내지 40 중량부의 푸마르산을 상기 용출액에 가하고 증발기로 농축하여 1차 반응액을 제조하는 과정이다. 이 때 바람직하게는 용출액의 중량 대비 25 내지 35 중량부의 푸마르산을 가하는 것이 바람직하다.

2차 반응액을 제조한 뒤 스터러를 통해 교반하는 단계(S70)는 상기 1차 반응액에 상기 1차 반응액의 중량 대비 40 내지 70 중량부의 아세톤을 가하여 2차 반응액을 제조한 뒤 스터러를 통해 교반하는 과정이다. 이는 1차 반응액으로부터 5-아미노레불린산 푸마르산염의 결정을 수득하기 위해 아세톤을 가하고 스터러를 통해 격렬히 교반시켜 혼합하는 것이며, 이 때 아세톤은 40 내지 70 중량부 범위에서 조절될 수 있으나, 바람직하게는 50 내지 65 중량부 범위에서 첨가되는 것이 바람직하다.

석출물을 생성시키고 수득하는 단계(S80)는 교반이 완료된 2차 반응액을 -40 내지 -20℃에서 10 내지 24시간 동안 유지하여 석출물을 생성시키고 수득하는 과정이다. 이를 통해 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 석출시키고 결정 크기를 키워 수득에 용이하도록 하며, 바람직하게는 -30 내지 -20℃에서 15 내지 20시간 동안 유지하여 용기 바닥에 석출물이 석출되도록 하는 것이 바람직하다. 그 후 석출물만을 수득하여 다음 단계로 넘어간다.

그 후 석출물을 감압 건조시키는 단계(S90)가 수행되는데, 이는 상기 석출물을 10 내지 20시간 동안 감압 건조시키는 과정이다. 감압 건조는 바람직하게 10 내지 15시간 동안 진행되며, 이를 통해 5-아미노레불린산의 푸마르산염 형태 결정을 얻을 수 있게 되는 것이다.

더불어 상술한 설명에서 본 발명의 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계는 N-프탈로일테트라하이드로퍼퓨릴아민으로부터 5-아미노레불린산 염산염을 합성한다고 하였는데, 이에 대해 도 3과 함께 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계는, 1차 혼합물을 제조하는 단계(S101); 상기 1차 혼합물이 담긴 비커를 냉각시키는 단계(S102); 2차 혼합물을 제조하는 단계(S103); 3차 혼합물을 제조하는 단계(S104); 1차 반응물을 제조하는 단계(S105); 결정을 석출시키는 단계(S106); 2차 반응물을 수득하는 단계(S107); 3차 반응물을 제조하는 단계(S108); 염산을 증발시키는 단계(S109); 침전물을 생성시키는 단계(S110); 침전물을 세척하는 단계(S111); 침전물을 재결정시키는 단계(S112);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

1차 혼합물을 제조하는 단계(S101)는 60% 질산 50 내지 60 중량부와 N-프탈로일테트라하이드로퍼퓨릴아민 20 내지 30 중량부, 증류수 10 내지 25 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 과정으로서, 이 때 바람직하게는 60% 질산 50 내지 55 중량부와 N-프탈로일테트라하이드로퍼퓨릴아민 25 내지 30 중량부, 증류수 18 내지 22 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 1차 혼합물이 담긴 비커를 냉각시키는 단계(S102)가 수행되는데, 이 때 급격한 냉각을 방지하고 냉각 상태를 유지하기 위해 얼음 바스(bath)에 1차 혼합물이 담긴 비커를 넣어 냉각을 수행하는 것이 바람직하다. 이 때 비커를 0 내지 5℃로 냉각시키게 되며, 0℃ 부근까지 냉각시키는 것이 보다 바람직하다.

2차 혼합물을 제조하는 단계(S103)는 얼음바스에 담긴 1차 혼합물 비커를 0 내지 5℃로 냉각 유지하며 상기 1차 혼합물 중량 대비 0.0002 내지 0.0006 중량부의 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 4-산화물을 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 과정으로서, 이 때 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 4-산화물은 1차 혼합물 중량 대비 0.0004 중량부만을 가하는 것이 바람직하다.

다음으로 3차 혼합물을 제조하는 단계(S104)가 수행되는데, 이 역시 얼음바스 내에서 0 내지 5℃로 냉각을 유지하며 상기 2차 혼합물의 중량 대비 0.001 내지 0.002 중량부의 사붕산나트륨-10수화염을 첨가하고 교반을 유지하여 3차 혼합물을 제조한다. 이 때 사붕산나트륨-10수화염은 바람직하게는 0.001 내지 0.0015 중량부 범위에서 2차 혼합물에 첨가된다.

1차 반응물을 제조하는 단계(S105)는 사붕산나트륨-10수화염의 첨가에 의해 일어난 3차 혼합물의 변색을 확인하고 상온에서 4 내지 7시간 동안 공기를 주입, 즉 버블링하여 1차 반응물을 준비하는 것으로서, 이 때 공기 주입에 의해 반응이 촉진된다.

결정을 석출시키는 단계(S106)는 상기 1차 반응물을 0 내지 5℃의 증류수와 혼합하여 결정을 석출시키는 과정으로서, 차가운 증류수에 1차 반응물이 섞이면서 N-프탈로일아미노레불린산 결정을 석출시키는 것이다. 이 때 결정 석출 속도를 높이기 위해서는 증류수와 1차 반응물을 빠르게 혼합하는 것이 바람직하다.

2차 반응물을 수득하는 단계(S107)는 석출된 N-프탈로일아미노레불린산 결정을 증류수로 여러 번 세척하고 건조하여 2차 반응물인 순수한 N-프탈로일아미노레불린산 결정을 수득하는 단계로서, 이 때 증류수를 통한 세척은 3 내지 4회 수행되는 것이 바람직하다.

다음으로 3차 반응물을 제조하는 단계(S108)가 수행되는데, 3차 반응물을 제조하는 단계는 4 내지 8M(몰농도), 바람직하게는 5.5 내지 6.5M의 염산 80 내지 90 중량%와 상기 2차 반응물 10 내지 20 중량%를 혼합하고 8 내지 12시간 동안 70 내지 110℃로 환류 가열하는 과정이다. 이 때 바람직하게는 6M 염산 84 내지 88 중량부와 상술한 2차 반응물 결정, 즉 N-프탈로일아미노레불린산 12 내지 16 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. N-프탈로일아미노레불린산을 완벽하게 용해시키기 위해 환류 가열이 수행된다.

그 후, 2차 반응물이 완전히 용해된 3차 반응물로부터 염산을 증발시키는 단계(S109)가 수행되는데, 이를 위해 상기 3차 반응물을 15 내지 30℃로 냉각한 뒤 회전증발기를 통해 3차 반응물 속의 염산을 일부 증발시킨다.

염산이 일부 증발되면 침전물을 생성시키는 단계(S110)가 수행되는데, 이를 위해 염산이 증발된 상기 3차 반응물의 중량 대비 10 내지 40 중량부의 에이코사펜타엔산을 3차 반응물에 가하는 것이다. 에이코사펜타엔산 첨가에 따라 비커의 바닥에 침전물이 생성되며, 이 침전물이 5-아미노레불린산 염산염이다.

다음으로 침전물을 세척하는 단계(S111)가 수행되는데, 이를 위해 비커 바닥에 가라앉은 침전물을 분리 수득하여 아세톤으로 세척을 수행한다. 이 때 잔류 염산의 효과적인 제거를 위해서는 아세톤으로 1 내지 3회 세척을 수행할 수 있다.

그 후 5-아미노레불린산 염산염의 순도를 보다 높이기 위해 침전물을 재결정시키는 단계(S112)가 수행되는데, 재결정을 위한 용매로서는 에탄올을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 재결정 단계를 통해 불순물이 제거된 순도 높은 5-아미노레불린산 염산염 결정을 얻을 수 있으며, 이와 같이 합성된 5-아미노레불린산 염산염으로부터 5-아미노레불린산 푸마르산염을 합성하게 된다.

또한 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물은 상기 액상비료 조성물의 중량 대비 1 내지 10 중량%의 파라다이스넛추출물을 더 포함할 수 있어, 파라다이스넛이 다량 함유하고 있는 셀레늄을 식물이 흡수할 수 있도록 하여 식물의 생장 효과를 증대시킬 수 있다. 더불어 이를 통해 식물 내에 유기미네랄로서 셀레늄을 함유하도록 하여 본 발명의 액상비료 조성물이 시비된 식물로부터 인체가 셀레늄을 흡수할 수 있도록 하는 기능성 효과를 얻을 수 있는데, 이를 위한 파라다이스넛추출물의 제조 단계를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 파라다이스넛추출물을 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 파라다이스넛추출물을 제조하는 단계는, 파라다이스넛분말을 제조하는 단계(S210); 혼합액을 제조하는 단계(S220); 농축액을 제조하는 단계(S230); 농축액을 냉각하는 단계(S240); 보존제를 첨가하는 단계(S250);를 포함하여 구성될 수 있으며, 파라다이스넛추출물의 순도를 높이고 발생할 수 있는 침전 등을 제거하기 위해 유지층을 제거하는 단계(S260); 파라다이스넛분말을 침전시키는 단계(S270); 상등액을 수득하는 단계(S280); 상등액을 여과 처리하는 단계(S290);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

파라다이스넛분말을 제조하는 단계(S210)는 파라다이스넛을 분쇄하여 분말화하는 과정으로서, 바람직하게는 1 내지 200μm 크기의 입자가 되도록, 보다 바람직하게는 1 내지 100μm 크기로 파라다이스넛을 분쇄한다. 파라다이스넛은 셀레늄을 다량 함유한 견과류로서 널리 알려져 있다.

혼합액을 제조하는 단계(S220)는 상기 파라다이스넛분말 10 내지 30 중량부와 에탄올 70 내지 90 중량부를 혼합하는 단계로서, 열수 추출을 위해 파라다이스넛을 에탄올에 혼합하여 분산시키는 단계이다. 이 때 분산 용매로서 증류수를 이용할 수도 있으나, 보다 높은 추출 효과를 얻기 위해서는 에탄올을 이용한 추출을 수행하는 것이 추출 효율을 높임과 동시에 추출액의 보관성을 높이기 위해 효과적이다.

다음으로 농축액을 제조하는 단계(S230)가 수행되는데, 농축액을 제조하는 단계는 상기 혼합액을 60 내지 90℃에서 3 내지 10시간 동안 열수 추출하여 농축액을 제조하는 과정이다. 이를 통해 파라다이스넛분말에 포함된 유효 성분이 에탄올에 추출되어 농축액이 제조된다. 이 때 바람직하게는 60 내지 80℃의 범위에서 약 5 내지 7시간 동안 열수 추출을 수행하는 것이 보다 바람직하다.

열수 추출을 통한 농축액의 제조가 완료되면 상기 농축액을 5 내지 10℃로 냉각하는 단계(S240)가 수행된다. 이 때 냉각 과정에서 침전이 발생하는 경우 침전을 제거하여 농축액으로부터 불순물을 제거할 수도 있다.

그 후 보존제를 첨가하는 단계(S250)를 통해 냉각된 상기 농축액의 중량 대비로 0.1 내지 0.3 중량부의 보존제를 첨가하여 농축액의 보존성을 높일 수 있다. 이 때 보존제는 바람직하게 정제수 70 내지 90 중량부, 메타인산나트륨 5 내지 20 중량부, 푸마르산 5 내지 20 중량부를 포함한다. 이러한 보존제에 포함된 메타인산나트륨 및 푸마르산은 축합 반응을 일으켜 정제수와의 용해도가 높으며, 상술한 농축액의 산도를 조절하여 보존성을 높일 수 있는 효과가 있다.

그 후 추가적인 공정으로서 유지층을 제거하는 단계(S260)가 수행될 수 있는데, 유지층을 제거하는 단계는 상기 농축액을 0 내지 5℃에서 1 내지 2시간 동안 냉각 유지하여 유지층을 분리시키고, 분리된 상기 유지층을 제거하는 과정이다. 이는 파라다이스넛이 견과류인 만큼 그 내부에 다량의 유지 성분을 포함하는 점을 고려하여, 에탄올로 농축된 농축액이 유지 성분을 일부 용해하고 있다고 하더라도 용해되지 않고 남아있는 유지층을 상층에 떠오르게 하여 이를 제거하는 것이다.

더불어 잔류한 파라다이스넛분말을 침전시키는 단계(S270)가 더 수행될 수 있는데, 이는 상기 유지층이 제거된 상기 농축액을 상온에서 20 내지 40시간 동안 유지하여 잔류한 상기 파라다이스넛분말을 침전시키는 과정으로서, 이를 통해 침전된 파라다이스넛분말을 쉽게 제거할 수 있도록 한다.

파라다이스넛분말이 침전되면 상등액을 수득하는 단계(S280)가 수행되는데, 이는 침전된 상기 파라다이스넛분말을 흡인 여과 방식을 통해 제거하고 상층에 위치한 상등액만을 분리 수득하여 농축액의 순도를 높이는 단계이다.

이 때 상등액만을 수득한다고 해도 내부에 포함된 미세 불순물들이 미처 제거되지 못할 수 있다는 점을 고려하여, 상등액을 여과 처리하는 단계(S290)에서 상등액을 필터를 통해 재여과하여 부유물이나 미세 불순물 등을 2차적으로 제거하는 것 역시 가능하다. 이 때 필터 처리는 여러 번 반복적으로 수행될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물은 식물 생장을 촉진시키는 기능과 억제시키는 기능을 동시에 수행할 수 있어 식물의 생장밸런스를 조절할 수 있으며, 식물 생체 내에서의 호르몬 및 효소 생합성에 관여할 수 있어 식물의 생리활성을 촉진시킨다는 특징이 있다. 이와 관련된 실시예를 서술하면 다음과 같다.

실시예 1 본 발명의 액상비료 조성물

본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물을 정제수에 1000배로 희석한 것을 열무에 3일 간격으로 2회 엽면 시비하였다.

대조예 1 무처리군

액상비료를 처리하지 않은 열무

실시예 2 본 발명의 액상비료 조성물

본 발명의 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물을 정제수에 1000배로 희석한 것을 정식 30일 차의 배추에 엽면 시비하였다.

대조예 2 무처리군

액상비료를 처리하지 않은 배추

도 5는 본 발명의 시험 결과를 나타낸 사진이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 열무의 생장을 나타내는 실시예 1과 대조예 1을 비교하였을 때 본 발명의 액상비료가 처리된 실시예 1이 잎의 길이와 잎 수, 잎의 면적에 있어 무처리군인 대조예 1에 비해 월등한 생장 및 생육을 보이는 것을 확인할 수 있다. 더불어 배추의 생육 및 생장을 나타내는 실시예 2와 대조예 2를 비교하였을 때 본 발명의 액상비료가 처리된 실시예 2가 무처리군인 대조예 2에 비해 엽색이 진하고 잎이 두꺼우며, 보다 풍부한 잎수를 나타내는 것을 확인할 수 있어 월등한 생장 및 생육을 보이는 것을 확인할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물 및 이의 제조방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

S10 : 아미노레불린산용액을 제조하는 단계
S20 : 수소이온형 강산성 이온교환 수지를 칼럼에 충진하는 단계
S30 : 아미노레불린산용액을 1차 통액시키는 단계
S40 : 이온교환수를 2차 통액시키는 단계
S50 : 암모니아수를 통액시켜 용출액을 수득하는 단계
S60 : 1차 반응액을 제조하는 단계
S70 : 2차 반응액을 제조한 뒤 스터러를 통해 교반하는 단계
S80 : 석출물을 생성시키고 수득하는 단계
S90 : 석출물을 감압 건조시키는 단계
S101 : 1차 혼합물을 제조하는 단계
S102 : 1차 혼합물이 담긴 비커를 냉각시키는 단계
S103 : 2차 혼합물을 제조하는 단계
S104 : 3차 혼합물을 제조하는 단계
S105 : 1차 반응물을 제조하는 단계
S106 : 결정을 석출시키는 단계
S107 : 2차 반응물을 수득하는 단계
S108 : 3차 반응물을 제조하는 단계
S109 : 염산을 증발시키는 단계
S110 : 침전물을 생성시키는 단계
S111 : 침전물을 세척하는 단계
S112 : 침전물을 재결정시키는 단계
S210 : 파라다이스넛분말을 제조하는 단계
S220 : 혼합액을 제조하는 단계
S230 : 농축액을 제조하는 단계
S240 : 농축액을 냉각하는 단계
S250 : 보존제를 첨가하는 단계
S260 : 유지층을 제거하는 단계
S270 : 파라다이스넛분말을 침전시키는 단계
S280 : 상등액을 수득하는 단계
S290 : 상등액을 여과 처리하는 단계

Claims

식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법으로서,
5-아미노레불린산염 1 내지 5 중량%;, 질산태질소(nitrate nitrogen) 1 내지 5 중량%, 암모니아태질소(ammonia nitrogen) 1 내지 5 중량%, 요소태질소(urea nitrogen) 1 내지 10 중량%, 인산 5 내지 15 중량%, 칼륨 5 내지 15 중량%, 붕산 0.1 내지 1 중량%, EDTA-구리 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-철 0.01 내지 0.1 중량%, EDTA-망간 0.1 내지 1 중량%, 몰리브덴산 나트륨 0.001 내지 0.01 중량%, EDTA-아연 0.01 내지 0.5 중량%, 질산마그네슘 20 내지 40중량%, 물 30 내지 60중량%을 포함하는 액상비료 조성물을 혼합하는 단계;를 포함하되,
상기 5-아미노레불린산염은, 5-아미노레불린산 푸마르산염이며,
상기 5-아미노레불린산 푸마르산염을 제조하는 단계는,
5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계와, 상기 5-아미노레불린산 염산염을 강산성 이온교환 수지에 흡착시키고 암모니아를 통해 용출시킨 용출액에 푸마르산을 첨가 후 결정화하여 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 질산태질소는,
질산염이고,
상기 암모니아태질소는,
암모늄염인 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
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제 1항에 있어서,
상기 5-아미노레불린산 푸마르산염 결정을 수득하는 단계는,
상기 5-아미노레불린산 염산염 1 내지 10 중량부와 이온교환수 90 내지 99 중량부를 혼합하여 아미노레불린산용액을 제조하는 단계,
수소이온형 강산성 이온교환 수지를 칼럼에 충진하는 단계,
상기 칼럼에 상기 아미노레불린산용액을 1차 통액시키는 단계,
상기 1차 통액이 완료된 상기 칼럼에 상기 아미노레불린산용액의 중량 대비 40 내지 80 중량부의 이온교환수를 2차 통액시키는 단계,
상기 2차 통액이 완료된 상기 칼럼에 0.8 내지 2N 암모니아수를 통액시켜 상기 아미노레불린산용액의 중량 대비 15 내지 30 중량부의 용출액을 수득하는 단계,
상기 용출액의 중량 대비 20 내지 40 중량부의 푸마르산을 상기 용출액에 가하고 증발기로 농축하여 1차 반응액을 제조하는 단계,
상기 1차 반응액에 상기 1차 반응액의 중량 대비 40 내지 70 중량부의 아세톤을 가하여 2차 반응액을 제조한 뒤 교반시키는 단계,
교반이 완료된 2차 반응액을 -40 내지 -20℃에서 10 내지 24시간 동안 유지하여 석출물을 생성시키고 수득하는 단계,
상기 석출물을 10 내지 20시간 동안 감압 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 5항에 있어서,
상기 수소이온형 강산성 이온교환 수지는,
폴리스티렌 술폰산 수지인 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 5항에 있어서,
상기 5-아미노레불린산 염산염을 합성하는 단계는,
60% 질산 50 내지 60 중량부와 N-프탈로일테트라하이드로퍼퓨릴아민 20 내지 30 중량부, 증류수 10 내지 25 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계,
상기 1차 혼합물을 0 내지 5℃로 냉각 유지하며 상기 1차 혼합물 중량 대비 0.0002 내지 0.0006 중량부의 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 4-산화물을 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계,
상기 2차 혼합물을 0 내지 5℃로 냉각 유지하며 상기 2차 혼합물의 중량 대비 0.001 내지 0.002 중량부의 사붕산나트륨-10수화염을 첨가하고 교반을 유지하여 3차 혼합물을 제조하는 단계,
상기 3차 혼합물의 변색을 확인하고 상온에서 4 내지 7시간 동안 공기를 불어넣어 1차 반응물을 제조하는 단계,
상기 1차 반응물을 0 내지 5℃의 증류수와 혼합하여 결정을 석출하는 단계;
석출된 상기 결정을 증류수를 통해 3 내지 4회 세척하고 건조시켜 2차 반응물을 수득하는 단계,
4 내지 8M 염산 80 내지 90 중량%와 상기 2차 반응물 10 내지 20 중량%를 혼합하고 70 내지 110℃에서 8 내지 12시간 동안 환류 가열하여 3차 반응물을 제조하는 단계,
상기 3차 반응물을 15 내지 30℃로 냉각하고 상기 염산을 증발시키는 단계,
상기 염산이 증발된 상기 3차 반응물의 중량 대비 10 내지 40 중량부의 에이코사펜타엔산을 첨가하여 침전물을 생성시키는 단계,
상기 침전물을 세척하고 에탄올에서 재결정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 액상비료 조성물은,
상기 액상비료 조성물의 중량 대비 1 내지 10 중량%의 파라다이스넛추출물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 파라다이스넛추출물을 제조하는 단계는,
파라다이스넛을 분쇄하여 파라다이스넛분말을 제조하는 단계;
상기 파라다이스넛분말 10 내지 30 중량부와 에탄올 70 내지 90 중량부를 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계;
상기 혼합액을 60 내지 90℃에서 3 내지 10시간 동안 열수 추출하여 농축액을 제조하는 단계;
상기 농축액을 5 내지 10℃로 냉각하는 단계;
냉각된 상기 농축액의 중량 대비로 0.1 내지 0.3 중량부의 보존제를 첨가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 보존제는,
정제수 70 내지 90 중량부, 메타인산나트륨 5 내지 20 중량부, 푸마르산 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 보존제를 첨가하는 단계 후에는,
상기 농축액을 0 내지 5℃에서 1 내지 2시간 동안 냉각 유지하여 유지층을 분리시키고, 분리된 상기 유지층을 제거하는 단계;
상기 유지층이 제거된 상기 농축액을 상온에서 20 내지 40시간 동안 유지하여 잔류한 상기 파라다이스넛분말을 침전시키는 단계;
침전된 상기 파라다이스넛분말을 제거하고 상등액을 수득하는 단계;
상기 상등액을 필터를 통해 여과 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 생장을 조절하는 액상비료 조성물의 제조방법.