KR101821618B1 - 구리 금속으로 이루어진 미량영양소 보충제 - Google Patents

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Abstract

산화 조건 하에서 구리 금속과 염산 및/또는 염화 제 2 구리를 함께 반응시킴으로써 얻어지는 미량영양소 보충제.

Description

구리 금속으로 이루어진 미량영양소 보충제{MICRONUTRIENT SUPPLEMENT MADE FROM COPPER METAL}
본 발명은 일반적으로 인간 및 그외 동물의 생존성, 성장, 건강 및/또는 생식력을 개선시키는 식품 또는 동물 사료용의 미량영양소 보충제에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인간 및 그외 동물에게 필수 금속의 높은 생체이용률을 제공하는 필수 금속의 염기성 염을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 출발 물질로서 구리 금속을 이용하는 염기성 염의 형태로 미량영양소를 제조하는 방법을 제공한다.
영양소는 비타민류와 통상적으로 미네랄 또는 금속염의 형태로 있는 일부 원소류를 포함하고; 특히 그 중에서도 원소류로는 칼슘, 인, 칼륨, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 망간 및 요오드를 들 수 있다. 미량영양소는 일반적으로 소량으로, 즉 1gm/일 미만으로 소비되고, 다수의 필수 원소는 촉매 기능을 갖는다. 미량영양소는 극미량으로 존재하는 경우가 많지만, 그 생체이용률은 생존, 성장, 건강 및 생식에 있어서 필수적이다. 미량영양소는 어린이 및 그외 새끼 동물에게 있어서 특히 급성장 시기일 때의 초기 발달기간 동안에 있어서 중요하다. 더욱이, 다수의 동물 신품종은 사료의 소비는 보다 적지만 더욱 빠른 속도로 성장하도록 능력이 개선되어 왔기 때문에, 미량영양소의 추가량이 요구된다. 이러한 집중적 성장은 더욱 큰 대사 스트레스를 부과하여, 비타민 결핍에 대한 감수성을 증가시킨다. 필요한 미량영양소는 식품 소스 또는 사료 소스 중에 있어서, 이들 소스가 자연적으로 존재하든 또는 상업적으로 제조되었든 간에 충분한 양으로 존재하지 않는 경우가 많거나 또는 발견되지 않는다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 사실상 모든 산업 식품 및 사료 포뮬레이션은 비타민 및 미네랄이 강화된다. 상업적 가축 사육자들이 그들의 가축 무리에게 미량영양소를 공급하기 위해 드는 비용은 충격적일 수 있다.
인간 및 동물의 첨가 영양소에 대한 필요성에 대해서는 관련 증거들이 많이 있지만, 미량영양소의 유용성은 그 필요성을 항상 충족시키지 못하고 있다. 식품 또는 사료 소스 중의 미량영양소의 양을 간단히 증가시키는 것으로는 충분하지 않다. 이러한 방법은 비효과적이고, 낭비적이며, 위험하다. 다수의 미량영양소는 용이하게 흡수되지 않아서; 첨가된 양의 비타민 및 미네랄이 흡수되지 않고 간단히 배설된다. 비타민 및 미네랄의 과잉 로딩은 위험하고, 소정 환경에서는 과잉 로딩은 유독성일 수 있어서, 심각한 급성 및 만성적 손상을 야기할 수 있고, 또한 사망을 초래할 수 있다. 따라서, 비용을 경감시키고, 낭비를 줄이고, 또한 인간 및 동물에 대한 영양 요구성의 더욱 정밀한 제어를 확립하는데 도움을 주기 위해서, 저렴하고 또한 용이하게 흡수되는 미량영양소를 제공할 필요가 있다.
용이하게 생물학적으로 이용가능하고, 보존 안정적이고, 또한 매우 다양한 상이한 비타민과 상용성을 갖는 미량영양소 보충제를 제공할 필요가 있다. 또한, 이러한 미량영양소 보충제는 생존성, 성장, 건강 및/또는 생식력을 증가시키는 인간 및 동물용의 식품 소스를 제조 및 제공하는데 비용 효과적이어야만 한다.
미량영양소는 통상적으로 염류, 산화물류 및 복합체류의 형태로 제조되어 이용가능하다. 산화물류는 비교적 저렴하지만; 염류만큼 효과적으로 흡수되지 않고 킬레이트 형태의 미량영양소이다.
복합체류, 특히 잘 정의된 킬레이트화 미량영양소는 비교적 고가이지만; 보다 쉽게 흡수되어 우수한 생체이용률을 갖는다.
다양한 미량영양소의 예는 미국 특허 제4,021,569호, 3,941,818호, 5,583,243호(모두 Abdel-Monem), 미국 특허 제4,103,003(Ashmead), 미국 특허 제4,546,195호(Helbig et al.), 미국 특허 제4,900,561호 제4,948,594호(모두 Abdel-Monem et al.), 미국 특허 제5,061,815호(Leu), 미국 특허 제5,278,329호(Anderson), 미국 특허 제5,698,724호(Anderson et al.), 미국 특허 제6,114,379호(Wheelwright et al.), 미국 특허 제7,523,563호(Hoof) 및 미국 특허공개 제2010/0222219(Lohmann et al.)에서 찾아볼 수 있다.
본 발명자 중 적어도 1명은 미국 특허 제5,534,043호, 제5,451,414호 및 제6,265,438호, 및 미국 특허공개 제2013/0064963호의 공동 발명자이다. 이들 특허 및 공개된 특허출원에는 일반식 M(OH)yX(2-y)/i[여기서, M은 금속 양이온이고, X는 음이온 또는 음이온성 기이고, i는 X의 원자가에 따른 1~3임]의 염기성 금속염 및 그 수화물 형태인 미량영양소가 개시되어 있다.
미국특허 제5,534,043호, 제5,451,414호 및 제6,265,438호에 개시된 미량영양소는 본래 금속 양이온의 소스로서 소비된 에천트 용액이 사용되는 공정 및 입자크기 약 30~300마이크론의 염기성 금속염을 제조하기 위한 결정화 공정으로부터 생성되었다.
미국 특허출원 공개 제2013/0064963호에는 유사한 미량영양소보다 더욱 다용성을 갖고, 고도의 생체이용률을 갖고, 또한 필수 미네랄인 산화금속 또는 수산화금속 또는 탄산금속과 산을 반응시켜서, 소화성 바인더와 슬러리를 형성하고, 또한 분무 건조 또는 기타 응집 수단에 의해 응집 입자를 형성함으로써 제조되는 염기성 금속염 형태의 미량영양소가 개시되어 있다.
본 출원은 출발 물질로서 구리 금속을 사용하는 염기성 금속염 형태의 미량영양소의 제조방법을 제공한다.
본 발명 이전에 본 발명의 적어도 1명의 공동 발명자는 필수 미량 미네랄을 영양제로서 사용할 수 있게 하기 위한 최선의 방법을 발견하는데 관심이 있었다. 그들은 화합물의 화학적 구조가 그 반응성(화학적/생화학적 반응을 행하는 속도)에 영향을 준다는 것을 발견하고, 그들은 처음에 그들의 관심을 특정 결정질 구조를 지속적으로 생성할 수 있는 제조방법의 개발로 돌렸다. 결국에 그들은 미네랄인 아타카마이트와 클리노아타카마이트의 조합인 독특한 결정질 화합물을 제조하는 방법을 개발 및 개량시켰다.
나중에, 다수의 동물 급식 시험을 행했고, 시험된 필수 미량 미네랄은 영양물에 사용되는 종래의 구리 화합물보다 현저한 이점을 갖는다는 것이 예상치 못하게 발견되었다. 미국 특허 제5,451,414호(상기 인용됨)는 매우 중요한 미네랄인 구리를 동물 및 인간의 식품에 공급하기 위해 발견된 개선된 방법, 및 상기 생성물의 일관된 다형체를 항상 제조하기 위해 개발된 결정화 공정에 관한 것이다. 그 본래의 결정화 공정은 결정기를 제공하기 위한 결정 원료로서 용해된 구리 용액을 갖는 것에 의존적이었다.
미국 특허출원 공개 제2013/0064963호(상기 인용됨)은 산화구리와, 염산 또는 염화 제 2 구리 용액을 공급 원료로서 사용하여 필수 미량 미네랄을 제조하는 상이한 제조방법에 대해 개시하고 있다. 대안적 접근의 주요한 이점은 취급성을 개선하기 위해 응집시키고 또한 생성물의 사용시 먼지발생을 저감시킨 더욱 작은 결정입자 사이즈 범위의 제조가 가능해진다는 것이다.
본 발명은 우선 금속을 완전히 용해하여 결정기에 공급하기 위한 용액을 제조하지 않고, 원소인 구리로 시작하여 소망한 결정 구조의 다형체를 바로 제조하는 것이 가능한지의 여부를 결정하는 것에 대한 연구의 일부 결과이다. 본 발명자들은 이러한 공정이 가능하다고 하는 증거를 찾을 수 없었다. 예상치 못하게도, 본 발명자들은 소망한 반응이 진행되며, 또한 소망한 생성물인 3염기성 염화구리를 우수한 효율로 얻을 수 있도록 제어될 수 있는 조건을 찾을 수 있었다.
Qaimkhani et al. A New Method for the Preparation of Copper Oxychloride(A fungicide), (J. Chem. Soc. par, Vol. 30, No.3, 2008)은 옥시염화구리로서 일반적으로 확인된 화합물이 제조될 수 있는 수 개의 방법을 개시하고 있고, 특히 반응물로서 구리선을 사용하는 3개의 방법을 비교한다. 방법 II에 있어서, Qaimkhani et al.은 구리선과 염산을 반응시켜서 염화 제 2 구리(CuCl2)의 진녹색 용액을 형성하는 방법을 알려준다. 제 2 반응에 있어서, 염화 제 2 구리는 수산화나트륨으로 중화되어 옥시염화구리 및 염화나트륨(NaCl)으로서 개시된 것을 형성한다. 방법 II에 있어서 2개의 개별 반응이 필요한 것은 구리가 염화물(NaCl 용액으로부터 유래함)과 반응하여, Qaimkhani et al.에 의해 지적된 바와 같이 구리가 더 반응하는 것을 억제하는 불용성 코팅을 형성하는 염화 제 1 구리(CuCl)를 형성하기 때문이다.
본 발명은 원치 않는 염, 예를 들면 염화나트륨을 형성하지 않고, 단일의 전반응이 진행 가능한 조건 하에서 구리 금속과 염산 또는 염화 제 2 구리를 반응시킴으로써 3염기성 염화구리(Cu2(OH)3Cl)를 제조하는 방법을 제공한다. 얻어지는 3염기성 염화구리는 미량영양소로서 사용될 수 있는 순도의 것이다. 전공정은 덜 고가의 원료를 사용하고, 또한 종래의 공지된 방법보다 환경적 영향이 더욱 낮게 한다.
그 설명을 진행함에 따러 명백해지는 본 발명의 다양한 특성, 특징 및 실시형태에 의하면, 본 발명은,
구리 금속;
i) 염산 또는 ii) 염화 제 2 구리 중 하나; 및
산화제를 함께 반응시켜서, 3염기성 염화구리를 형성하는 단계를 포함하는, 구리 금속으로부터 미량영양소 보충제인 염기성 염화구리(Cu2(OH)3Cl)를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 구리 금속은 스톡 구리(stock copper) 또는 스크랩(scrap) 또는 재활용 구리를 포함할 수 있다.
상기 산화제는 반응 동안 구리 금속이 침강하는 것을 방지하기 위해서, 반응 혼합물에 주입될 수 있는 산소 함유 가스 또는 산소를 포함할 수 있다.
상기 구리 금속과, 염산 및 염화 제 2 구리 중 하나와, 산화제를 약 180℉의 온도에서 반응시키고, 반응 동안 교반한다.
형성된 3염기성 염화구리는 기타 수단에 의해 분무 건조 또는 응집될 수 있는 슬러리를 포함한다.
본 발명은 미량영양소 보충제 및 이 미량영양소 보충제의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 미량영양소 보충제는 고형물, 현탁액, 또는 비타민, 미네랄과 같은 기타 영양소를 함유하는 혼합물로서 인간 또는 동물에게, 또한 인간 및 동물의 생존성, 성장, 건강 및/또는 생식력을 개선시키는 식품 또는 사료에 직접 투여될 수 있다. 미량영양소 보충제에 있어서의 염기성 염은 필수 금속의 2가 양이온, 약학적으로 허용가능한 음이온, 및 히드록실 부위를 포함한다. 본 발명의 미량영양소 보충제는 생물학적 유효량으로 용이하게 흡수되거나 또는 취해지는 점에서, 필수 금속의 우수한 생체 이용률을 제공한다. 미량영양소는 기타 영양소, 특히 비타민과 결합되어 기혼합 보충제(premixed supplement)를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 염기성 염을 포함하는 기혼합 보충제는 포함된 비타민(들)의 대생물작용의 현저한 감소없이 오랜 시간 동안 보관될 수 있다.
본 발명의 목적에 있어서 필수 금속은 인간 또는 기타 동물에 의한 생물학적 유효량으로의 섭취가 그들의 생존성, 성장, 건강 및/또는 생식력을 증가시키는 약학적으로 허용가능한 금속으로서 정의된다. 필수 금속의 작용의 방식은 본 발명에 있어서 중요하지 않다. 예를 들면, 필수 금속은 금속 효소 또는 금속 단백질에 있어서 공동 인자 또는 촉매로서 작용할 수 있고; 이것은 각종의 조직에 의해 흡수될 수 있다.
또는, 필수 금속 또는 그것의 대사물은 동물의 생존성, 성장, 건강 및/또는 생식력에 해로운 박테리아 또는 기타 병원균의 성장을 저지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 염기성 금속염인 3염기성 염화구리(Cu2(OH)3Cl)는 2가의 구리 양이온, 히드록실기 및 1가의 염소 음이온을 포함한다. 염기성 염을 구성하는 미세구조에 있어서, 구리 양이온은 그 배위권 중에 히드록실기를 포함한다.
염기성 금속염의 염소 음이온은 약학적으로 허용가능한 음이온이다. 약학적으로 허용가능한 음이온은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 예를 들면 본 명세서에 참조로서 원용한 S. M. Berge et al. J. Pharmaceutical Sciences, 66:1-19, 1977의 약학적으로 허용가능한 음의온의 리스트를 참조할 수 있다.
본 발명에 사용되는 염소 음이온은 그 자체만으로 중요한 생물학적 효과를 부여한다. 일반적으로, 생물학적으로 중요한 음이온의 구체예로는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 요오다이드, 클로라이드 및 포스페이트(인)를 들 수 있다. 또한, 이들 생물학적으로 중요한 음이온은 미량영양소로서 간주될 수 있으며, 염소 음이온은 본 발명의 목적에 특히 유용하다. 따라서, 클로라이드와 같은 금속으로 반드시 간주되지 않을 수 있는 필수 원소의 염기성 염을 제공하는 것은 본 발명의 범위 내이다.
미량영양소로서 사용되는 염기성 금속염은 일반적으로 수불용성이지만, 그 용해도는 pH에 따라 다를 수 있다. 통상적으로, 염기성 금속염은 낮은 pH, 즉 pH 약 2.0 미만~약 0.1에서는 약간의 용해도를 갖는다. 또한, 소정의 염기성 금속염은 높은 pH, 통상적으로 pH 약 7.5 초과 또는 8~약 11에서는 물에 용해된다.
본 발명에 따른 미량영양소를 제조하는 기본 반응은 동 금속과 염산 또는 염화 제 2 구리(CuCl2)를 산화 조건 하에서 반응시키는 단계를 포함한다.
구리 금속은, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 구리 로드밀 스케일(copper rod mill scale), 와이어촙(wire chop), 구리 필링(copper filings), 구리 밀링(copper millings) 등과 같은 스톡 구리 또는 스크랩 또는 재활용 구리의 임의의 형태일 수 있다. 입자 사이즈를 저감시키는 등에 의해 구리의 표면적을 증가시킴으로써 반응 속도가 증가될 수 있다는 것에 주의하여, 구리는 입상 형상 또는 촙드 피스(chopped piece)(예를 들면 촙드 와이어), 또는 임의의 형태의 분말로서 제공되었다.
실험실 벤치 스케일 테스트에 있어서, 필요한 산소는 반응 혼합물에 과산화수소를 첨가함으로써 공급했다. 더욱 대규모 스케일의 테스트 및 상업적 적용에 있어서 산소는 반응 혼합물 내에 산소를 주입함으로써 공급될 수 있다. 임의의 적합한 종래의 산소 주입 시스템이 사용될 수 있다. 파이프라인 옥시다이저(pipeline oxidizer)라고 칭해진 본 발명의 과정 동안에 개발된 특히 적합한 산소 주입기 시스템에 대해서 동작예와 관련하여 이하에 기재한다.
산화 조건 하에서 구리 금속이 염산과 반응하는 본 발명의 실시형태에 있어서, 3염기성 염화구리에 대한 전체 반응은 다음과 같다:
Figure 112016116939415-pct00001
본 발명자들은 전체적인 일반적 반응은 다음과 같이 진행된다고 이론화한다:
구리는 용해하여 염화 제 2 구리를 형성하고:
Figure 112016116939415-pct00002
염화 제 2 구리는 Cu를 더욱 용해하여 염화 제 1 구리를 형성하고:
Figure 112016116939415-pct00003
염화 제 1 구리는 산화되어 3염기성 염화구리를 형성하고, 염화 제 2 구리는 더욱 구리를 용해하도록 단계(ii)로 되돌아간다.
Figure 112016116939415-pct00004
이 반응은 염산과 물의 혼합물에 구리 금속이 첨가되는 반응기에서 행해질 수 있다. 산소는 반응 혼합물에 첨가/주입되고, 반응 전반에 걸쳐 연속적으로 첨가/주입된다.
반응 혼합물은 약 180℉의 온도에서 가열 및 유지된다. 금속 구리가 반응 혼합물의 바닥에 침강되는 것을 방지하기 위해서, 재료가 반응기의 바닥에 침강되는 것을 저지할 수 있는 임의의 종래 타입의 믹서 및/또는 여기에 논의된 바와 같이 구리 금속을 반응기 바닥으로부터 혼합/플러싱할 수 있는 산소 주입기가 반응시 제공 및 작동된다.
산화 조건 하에서 구리 금속이 염화 제 2 구리와 반응하는 본 발명의 실시형태에 있어서, 3염기성 염화구리를 제조하기 위한 전반응은 다음과 같다:
Figure 112016116939415-pct00005
상기 반응은 구리 금속이 염화 제 2 구리와 물의 혼합물에 첨가된 반응기에서 행해질 수 있다. 상기 반응에서와 같이, 산소는 반응 혼합물에 첨가/주입되고 반응 전반에 걸쳐 연속적으로 첨가/주입된다.
반응 혼합물은 약 180℉의 온도에서 가열 및 유지되고, 재료가 반응기의 바닥에 침강되는 것을 저지할 수 있는 임의의 종래 타입의 믹서 및/또는 여기에서 논의된 바와 같이 반응기의 바닥에 침강할 수 있는 구리 금속을 혼합/플러싱할 수 있는 산소 주입기가 반응시 제공 및 작동된다.
반응 중 하나는 배치식, 세미-배치식 또는 연속식으로 행해질 수 있다.
각각의 반응은 3염기성 염화구리 결정을 회수하기 위한 임의의 방식으로 분무 건조 또는 처리될 수 있는 3염기성 염화구리 결정의 고체 슬러리를 생성한다. 일 실시형태에 따르면, 소화성 바인더가 고체 슬러리에 첨가될 수 있고, 얻어지는 슬러리는 분무 건조 또는 미국 특허출원 공개 제2013/0064963호에서 개시된 바와 같이 미량영양소 결정의 응집물을 형성하기 위한 기타 응집 수단에 의해 응집될 수 있다.
본 발명의 미량영양소 보충제는 다른 영양소화 혼합될 수 있다. 영양소는 미량영양소와 다량영양소 둘다를 포함한다. 미량영양소의 예로서는 비타민 및 미네랄을 들 수 있다. 본 발명에 유용한 비타민의 예로서는 비타민 A, 비타민 D3, 비타민 E(토코페롤), 비타민 K(메나디온), 비타민 B12(시아노코발라민), 비타민 B6, 비타민 B1, 비타민 C(아스코르브산), 니아신, 리보플라빈, 티아민 모노니트레이트, 엽산, 펜토텐산 칼슘, 피리독신, 염화콜린, 비오틴, 이들 비타민의 공지의 약학적으로 허용가능한 유도체 및 그 혼합물을 들 수 있다. 본 발명에 유용한 미네랄 또는 금속염의 예로서는 황산구리, 황산철, 산화아연, 망간, 철, 요오드, 셀레늄, 미량 금속의 아미노산 복합체 및 그 혼합물을 들 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 대량영양소로는, 예를 들면 그레인, 시드, 풀, 육분, 어분, 유지 등의 임의의 보통의 사료 성분을 들 수 있다.
본 발명의 특성 및 특징은 설명만을 목적으로 하는 비한정적인 예로서 제공되는 하기 실시예에 의해 예시된다.
하기 실시예는 실험실 벤치 실험 및 파일럿 스케일 실험을 포함한다.
실험실 벤치 실험은 가열된 마그네틱 스터러 플레이트 상의 유리 비이커 중에서 행해지거나, 또는 일부 경우에는 상부 탑재형 믹서가 채용되었다. 모든 경우에 있어서, 화학적 작용 및 처방은 HCl과 물의 혼합물에 구리를 화학양론적 비율로 또는 화학양론적 비율 근방으로 첨가하여 염기성 염화구리를 제조하는 점에서 유사했다. 혼합물을 약 180℉에서 혼합 및 가열했다. 모든 실험실 시험에 대해서는 30%의 과산화수소가 산소원으로서 사용되었다. 과산화수소는 Cu+에서 Cu++로 변환할 필요에 따라 실험 전반에 걸쳐 점진적으로 증가하여 첨가했다. 혼합물의 타깃 처방은 분무 건조에 적합할 것으로 결정된 3염기성 염화구리 결정의 고체 슬러리 50중량%가 얻어지도록 설계되었다.
파일럿 스케일 실험은 온도 제어용 생증기 주입을 구비한 바닥이 콘형태인 유리섬유 믹스탱크에서 행해졌다. 파일럿 실험에 사용된 처방은 실험실 벤치 실험에서 사용된 것과 동일했지만, 산소원으로서 과산화수소가 아니라 기체상 산소가 사용되었다. O2 가스가 비용 및 프로세스 측면 모두에서 보다 효과적이다. 산화는 "파이프라인 옥시다이저"를 통해 달성되었다. 이 장비는 (대형의 구리편이 포함되는 것을 회피하기 위해) 탱크의 상부로부터 드로잉하고, 100개의 코일을 통한 후 탱크의 바닥으로 다시 펌핑하는 펌프로 이루어졌다. 산소는 코일 바로 앞에 인라인 주입된다. 스테틱 믹서가 액상 기류와 산소의 혼합을 제공하기 위해 코일의 시작부 및 끝부에 설치되었다. 가압 하에서 양호한 접촉 및 체류 시간을 제공하여 높은 산화 효율을 얻는 것이 그 개념이다. 콘 형상의 바닥으로 들어가는 파이프라인 옥시다이저의 방출은 1) 콘형상의 바닥에 침강되어 있을 수 있는 임의의 구리편에 대해 혼합/플러싱 작용을 하여 플러깅을 방지하는 기능; 및 2) 반응기의 바닥에 침강된 임의의 구리에 Cu++ 풍부 용액을 제공하여 반응을 계속적으로 일으키는 기능의 2개의 기능을 제공했다. 또한, 임의의 미반응 산소 가스는 믹스 탱크 내부의 Cu+를 산화시키기 위한 제 2의 기회를 가져서 산화 효율이 증가한다.
실시예 1
본 실시예에 있어서, 염기성 염화구리는 하기 반응에 따라 미세 구리금속 분말과 염산 및 과산화수소를 반응시킴으로써 생성했다.
Figure 112016116939415-pct00006
반응물은 그들의 화학양론 양으로 또는 그 근방으로 첨가했다. HCl은 반응을 일으키는 것을 보조하기 위해 약간 과잉으로 첨가했다. 우선 250㎖ 비이커에 물 61㎖를 첨가한 다음, 32% HCl 46㎖를 첨가했다. 혼합하면서, 상기 비이커에 구리 분말 53.57g/l를 첨가했다. 비이커의 온도를 180℉ 또는 180℉ 근방으로 유지했다. 실험 전반에 걸쳐서 30% 과산화수소를 점차 증가시켜 첨가하여, 형성된 Cu+를 Cu++로 변환했다. 이 반응은 총 24시간 동안 진행시켰다. 반응시간 동안, 혼합물은 투명으로부터 짙은 갈색(염화 제 1 구리) 용액에서 염화 제 1 구리의 백색 결정을 가진 짙은 갈색 용액으로 변화한 다음, 최후에 밝은 녹색 결정(3염기성 염화구리)의 걸죽한 슬러리로 변화했다. 24시간의 후반에는 시인가능한 구리가 존재하지 않았다. 슬러리의 샘플을 건조하여, X선 회절에 의해 분석하여 결정 구조를 결정했다. 그 결과, 상기 물질은 염기성 염화구리(아타카마이트 및 클리노아타카마이트) 99.1% 및 염화 제 1 구리 .1%인 것을 알 수 있었다. 슬러리의 고형분 함유량은 고형분이 약 50%이어서, 분무 건조를 하는데 적합한 것으로 판정되었다.
실시예 2
본 실시예의 프로세스 및 처방은 실시예 1과 완전히 일치하지만, 구리원이 베어 브라이트 구리선 촙(bare bright copper wire chop)이었다. 상기 구리의 사이즈 및 밀도는 실시예 1에 있어서의 구리 분말과 같이 용액에 균일하게 분산될 수 없는 것이었다. 구리가 비이커의 바닥 1/3 중에 잔류했고, 혼합 동작에 의해 돌아다니고 있었다. 실험 동한, 속도가 더욱 느린 것 이외에는 실시예 1에서와 마찬가지로 실험 전반에 걸쳐 동일한 변화가 관찰되었다. 24시간 후, 구리의 약 50%가 염기성 염화구리로 변환된 것이 시각적으로 측정되었다. 약 32시간의 반응 시간 후, 비이커의 내용물은 염기성 염화구리의 통상적인 녹색 색상으로 변했지만, 비이커의 바닥에는 미반응 구리 금속이 여전히 관찰되었다. 분석에 의해 구리가 염기성 염화구리로 70% 변환되었음을 알 수 있었다.
실시예 3
본 실시예에 있어서, 염기성 염화구리는 구리 로드 제조로부터의 부생성물인 구리 로드밀 스케일로부터 제조되었다. 구리 로드밀 스케일은 입상이고, 구리를 약 50중량% 포함하고, 나머지가 산화 제 1 구리와 산화 제 2 구리이었다. 사용된 재료에 대한 구리 어세이는 약 87.46중량% 구리였다.
본 실시예에 있어서, 우선 250㎖ 비이커에 물 70㎖를 첨가한 다음, 32% HCl 45.1㎖를 첨가했다. 혼합하면서, 상기 비이커에 구리 로드밀 스케일 68.05g/l를 첨가했다. 비이커의 온도를 180℉ 또는 180℉ 근방으로 유지했다. 실험 전반에 걸쳐서 30% 과산화수소를 점차 증가시켜 첨가하여, 형성된 Cu+를 Cu++로 변환했다. 이 반응은 총 24시간 동안 진행시켰다. 반응시간 동안, 혼합물은 투명으로부터 짙은 갈색(염화 제 1 구리) 용액에서 염화 제 1 구리의 백색 결정을 가진 짙은 갈색 용액으로 변화한 다음, 최후에 밝은 녹색 결정(염기성 염화구리)의 걸죽한 슬러리로 변화했다. 24시간의 후반에는 시인가능한 구리가 존재하지 않았다. 슬러리의 샘플을 건조하여, X선 회절에 의해 분석하여 결정 구조를 결정했다. 그 결과, 상기 물질은 염기성 염화구리(아타카마이트 및 클리노아타카마이트) 95.7% 및 염화 제 1 구리 4.3%인 것을 알 수 있었다.
실시예 4
본 실시예에 있어서, HCl 대신에 염화 제 2 구리를 사용하여 구리 촙을 염기성 염화구리로 변환하기 위해 파일럿 스케일 실험을 행했다. 염기성 염화구리는 하기 반응에 의해 염화 제 2 구리와 구리 금속이 반응함으로써 생성되었다:
Figure 112016116939415-pct00007
본 파일럿 실험은 상술한 바와 같은 파이프라인 옥사다이저를 구비한 5000갤런의 콘 형상 바닥을 가진 유리섬유 믹스 탱크 중에서 행했다. 처방은 반응이 100% 완료되었다고 가정하고 염기성 염화구리 약 11,000lbs를 얻도록 설계되었다.
본 실험에 사용된 염화 제 2 구리는 Cu 188g/l 및 유리 염산 1.34N를 함유했다. 이 용액 844갤런을 물 715갤런과 함께 상기 혼합 탱크로 옮겼다. 혼합하면서, 구리선 촙 5229lbs를 110lb/15분의 속도로 12시간에 걸쳐서 점차 증가시키면서 첨가했다. 구리의 최초 첨가 후, 펌프를 개시하여 파이프라인 옥사다이저를 통하여 흐름을 이송시켰다. 또한, 이때 상기 파이프라인으로의 산소 주입도 개시되었다. 혼합물의 총 구리 및 밀도를 측정함으로써 진행사항을 모니터링했다. 반응 속도는 24시간 후에는 현저히 느려졌고, 48시간 후에는 거의 완전히 정지된 것으로 생각되었다. 반응 48시간 후, 구리의 총 77.4%가 염기성 염화구리로 변환되었다.
본 발명의 염기성 금속염은 인간 및 기타 동물의 생존성, 성장 속도, 건강 및/또는 생식력을 개선시키는데 사용될 수 있다. 어떤 이론에 의해 한정되지는 않지만, 염기성 금속염은 더욱 용이하게 흡수되고, 및/또는 미네랄, 무기 금속염 또는 상응하는 필수 금속을 함유하는 기타 영양소 이상의 개선된 생체이용률을 나타낸다. 본 발명의 염기성 금속염의 바람직한 실시형태는 박테리아의 성장을 현저히 저하시키므로, 인간 및 기타 동물의 성장 및 건강을 효과적으로 증진시킬 수 있다는 것이 확인되었다. 더욱이, 본 발명의 바람직한 염기성 금속염은 소정 박테리아에 대해 개선된 효능을 나타내므로, 필수 금속의 더욱 소량 및/또는 더욱 저농도의 사용이 가능하여, 동물에 대해서 실질적으로 동일하거나 또는 동일한 강력한 효과를 제공한다.
본 발명에 대해서 상기 기재로부터 특정 수단, 재료 및 실시형태를 참조하여 설명해지만, 당업자는 본 발명의 본질적 특징을 쉽게 알아낼 수 있고, 또한 다양한 용도 및 특성에 적용되도록 상술한 바와 같은 본 발명의 정신 및 내용 및 첨부된 청구범위에 기재로부터 벗어나지 않게 각종 변형 및 변경이 행해질 수 있다.

Claims (15)

  1. a) 반응물로서,
    i) 구리 금속;
    ii) 염산 및/또는 염화 제 2 구리 중 하나; 및
    iii) 산화제를 제공하는 단계; 및
    b) 하기 화학방정식 중 하나에 따라, 반응물 i), ii) 및 iii)을 함께 반응시킴으로써 반응을 행하는 단계로 이루어지는 구리 금속으로부터 미량영양소 보충제를 제조하는 방법으로서:
    i) 2Cu + HCl + 2H2O2 -> Cu2(OH)3Cl + H2O,
    ii) 3Cu + CuCl2 + 1.5O2 + 3H2O -> 2Cu2(OH)3Cl, 및
    iii) 2Cu + O2 + H2O + HCl -> Cu2(OH)3Cl
    상기 b) 단계의 반응은 동물용 사료 혼합물에 첨가되어 동물에게 공급될 수 있는 약학적으로 허용가능한 미량영양소 보충제로서의 3염기성 염화구리(Cu2(OH)3Cl)의 사용을 방해할 수 있는 부산물 없이 3염기성 염화구리를 생성하는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리 금속은 스톡 구리를 포함하는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리 금속은 스크랩 또는 재활용 구리를 포함하는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 반응물이 화학방정식 ii) 또는 iii)에 따라 반응하여, 구리 금속과, 염산 및 염화 제 2 구리 중 하나가 반응하여 반응 혼합물을 형성하고, 상기 반응 혼합물에 산소가 주입되는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 산소의 주입은 상기 반응시 구리 금속이 침강되는 것을 저지하는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계의 반응은 180℉의 온도에서 행해지는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계의 반응은 상기 반응물을 교반하면서 행해지는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성된 3염기성 염화구리는 슬러리를 포함하는 미량영양소 보충제의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 슬러리는 분무 건조되는 미량영양소 보충제의 제조방법.
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