KR101975896B1 - 커피 부산물을 포함하는 천연 세제 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

커피 부산물을 포함하는 천연 세제 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커피 부산물을 이용한 친환경 액체 세제에 관한 것으로, 구체적으로 천연 성분인 커피부산물과 솝베리(soapberry) 열매, 폴리쿼터늄(polyquaternium), 유기산, 중화제 및 천연계면활성제를 유효성분으로 포함하는 액체 세제 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로써 버려지는 커피 부산물을 재활용한 제품으로 세척효과, 소취효과 및 피부보호 효과 등에 탁월한 효능을 가지고 있다.

Description

커피 부산물을 포함하는 천연 세제 조성물 및 이의 제조방법{Natural detergent composition comprising coffee wastes and preparation method thereof}
본 발명은 커피 부산물을 함유한 액체 세제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경적이고, 세정력 및 탈취효과가 뛰어나며 세제 특유의 냄새 및 미끈거림이 없는 인체에 무해한 세제 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
커피는 전세계인의 기호식품으로서 커피를 즐기는 사람들이 늘어나면서 커피전문점은 물론 가정에서도 원두커피를 즐기는 경우가 늘고 있다. 이와 함께 증가하는 것이 바로 원두커피 찌꺼기 즉, 커피 부산물이다. 커피는 전체의 0.2%만 사용되며 남은 찌꺼기인 커피부산물은 99.8%에 육박한다. 남은 커피 부산물의 재사용율은 전체의 1%밖에 안되며 나머지 커피 부산물은 쓰레기로 처리되고 있는 실정이며 커피전문점이나 대형 커피회사, 공장 등에서 나오는 커피부산물은 소량만 퇴비로 재활용되고 나머지 커피부산물은 엄청난 양이 쓰레기로 버려지고 있다.
이렇게 쓰레기로 버려지는 커피부산물이 산화되어 산성을 강하게 띄는 경우 주변 수자원에 나쁜 영향을 끼치고 인류 건강에도 문제가 될 수 있으며 커피부산물이 쓰레기장에 매몰되면 이산화탄소(CO2)를 발생시켜 기후 변화에도 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 커피부산물 1톤당 약 338 kg의 이산화탄소가 발생하며 이는 연간 92,000천 톤에 이르며 이것은 자동차 11,000여 대가 내뿜는 양과 맞먹는 결과이다.
현재 커피부산물을 방향제 등으로 많이 재활용하고 있으나, 이 또한 고유의 냄새 효과가 없어지면 또다시 쓰레기로 전락되는 문제가 있다. 이처럼 커피 부산물의 사후처리가 심각한 사회적 문제로 야기되고 있기에 커피부산물을 재활용하는 방안에 관한 관심이 높아지고 있다.
세제에는 그 용도에 따라 다양한 종류가 존재한다. 일반적으로 각종 식기류에 묻은 기름때 또는 음식물을 세척하기 위한 용도나 싱크대, 가스레인지, 밥솥 등의 찌든 때를 제거하기 위해서 주방용 세제가 사용되며, 의류 등의 세탁을 위한 세탁용 세제, 두피 세정을 위한 샴푸, 몸 세정을 위한 바디 클렌져, 바닥의 찌든 때 제거 및 청소를 위한 청소용 세정제 등이 사용된다. 이상적인 세제는 세정 대상의 물성이 유지되는 한도 내에서 오염물질을 완전히 제거할 수 있어야 할 뿐만 아니라 위생, 미관, 피부건강 등의 목적도 충족시켜야 한다.
식기용 주방 세제의 경우, 설거지 후 헹굼이 완전하게 되지 않았을 경우 세제 성분이 식기에 잔류할 수 있으며 잔류한 세제를 미량이나마 섭취할 경우 인체에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 통상 식기용 액체 세제의 경우 세정성분으로서 통상 알킬벤젠술폰산염, 알파올레핀술폰산, 소듐라우릴설페이트, 알킬황산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등과 같은 음이온계면활성제나 비이온계면활성제 및 지방산알카놀아마이드, 아민옥사이드, 코카미도프로필베타인 등의 세정성분들이 사용되어 왔다. 하지만, 상기 계면활성제들의 경우 세정력, 기포력은 좋으나, 안정성 측면이 보장되지 않았다. 특히, 문헌 "세제의 안전성 평가(동화기술)" 및 원료의 MSDS자료에 의하면 대표적인 음이온계면활성제인 LAS(직쇄알킬벤젠설폰산염)은 LD50값이 1,260mg/Kg(rat), SLS(소듐라우릴설페이트)는 LD50값이 1,200mg/Kg(rat)이며, 비이온성계면활성제인 라우릴디메틸아민옥사이드는 LD50값이 3,600mg/Kg(rat)로 독성이 다소 높은 것을 알 수 있다. 이러한 이유로, 최근 식기용 주방세제에 있어서 성분의 안전성 등에 대한 소비자들의 관심이 지속적으로 높아지고 있다.
또한, 현재 알려진 대부분의 세제는 찌든 때를 완전히 제거하기 위해 과량의 세제를 반복적으로 사용하여야 하므로 환경오염을 초래하고 고무장갑을 사용하지 않고 세제를 사용시 수분보유 능력을 감소시켜 피부에 악영향을 주어 피부 건조증, 습진등을 유발하는 문제가 있다. 일반적으로 세정력, 피부보습력 등을 강화시키기 위해서 연마 입자나 유효 성분을 함침한 과립 또는 미세 기포 등을 분산시키는 경우가 있으나 이 경우 제품의 분산 안정성을 장시간 유지하기 위해 다량의 아크릴산계 합성 폴리머 등의 증점제를 이용하거나 콜로이달 실리카 또는 검류, 셀룰로오즈류의 천연 검증제를 사용해야만 한다. 예를 들어 국제특허 1993-021299호에서는 아크릴산 계열의 폴리머점증제를 사용하여 베이킹 소다를 분산시켰으며, 유럽특허 630,179호는 효소 성분을 함유한 액체 세제 조성물의 안정화를 위해 천연 검(natural gum)류를 적용하고 있다. 그러나 일반적으로 아크릴산계 폴리머 점증제는 액상 세제 적용시 원가가 상승하는 단점이 있고, 물에 잘 풀리지 않는 아크릴계 폴리머를 적용할 시에는 호모-믹서를 사용하여 물에 가용화시키는 프리믹서 단계가 추가되어야 하는 단점이 있다. 또한, 잔탄검류나 셀룰로오즈계는 아크릴계 폴리머 점증제 대비 경제적이긴 하지만, 물에 가용화하기 위해 가온 공정이 필요하고 산, 알칼리, 저온, 고온의 조건에서 상안정성이 약해지는 단점이 있다. 최근 아크릴계, 검류 및 셀룰로오즈류 점증제의 단점을 보완하고 수용성을 크게 개선시키는 원료도 개발되었으나 고가라 경제성이 떨어지며, 점증제 첨가해 점도를 높이더라도 세정력이 증가하지 않고 오히려 미끈거리거나 물에 쉽게 풀리지 않는 단점이 있으며 유효입자 및 미세 기포들의 분산성이 좋다 하더라도 액체 세제류에 적용시에는 흐름성이 좋지 않아 사용시 불편함을 느낄 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 종래기술처럼 고가이거나 공정이 까다로운 원료를 사용하지 않고, 인체에 무해한 세제에 대한 관심이 높아지고 있으며, 천연원료를 사용한 친환경적 세제에 관한 연구가 지속적으로 진행되고 관련 제품이 개발되고 있다.
한편, 천연원료를 이용한 친환경적 세제로 한국등록특허 1,136,995호에는 감이나 배와 같은 천연과실을 숙성시켜 천연세제를 제조하는 방법이 개시되어 있으나 피부에 대한 자극성 유무에 대해서는 개시되어 있지 않고, 재료를 숙성시킨 후 사용하여야 하므로 제조시간이 오래 소요된다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명자는 기존 세제의 단점을 극복한 천연 세제 개발을 위해 노력한 결과, 커피 부산물을 포함하는 액체 세제 조성물이 유의적인 세정력과 탈취효과를 나타낼 뿐 아니라, 인체에 무해하며, 피부 보호효과가 우수하고 커피 부산물을 효과적으로 재활용할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
한국등록특허 1,136,995호 국제특허 1993-021299호 유럽특허 630,179호
홍사욱, 세제의 안전성 평가, 1997.06.30
본 발명자들은 버려지는 커피 부산물의 문제점을 해결하고 기존 세제의 냄새(세제 고유의 향) 제거는 물론, 세척력 및 소취능력이 우수한 커피부산물을 이용한 액체 세제 조성물을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 커피부산물 추출액 5 내지 15 중량부, 솝베리(soapberry) 열매 4 내지 5 중량부, 폴리쿼터늄(polyquaternium) 0.8 내지 1.3 중량부, 유기산 0.7 내지 1.1 중량부, 중화제 0.7 내지 1.1 중량부, 계면활성제 3.9 내지 4.5 중량부 및 정제수 80 내지 100 중량부를 유효성분으로 함유하는 액체 세제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
(1) 커피 부산물 추출액을 얻는 단계;
(2) 커피부산물 추출액과 물을 1 : 5 내지 15 비율로 혼합해 희석하는 단계;
(3) 상기 단계(2)의 커피부산물 추출액 희석액에 솝베리(soapberry) 열매를 혼합하는 단계; 및
(4) 상기 단계(3)의 혼합물을 40 내지 50℃로 가열하면서 폴리쿼터늄(polyquaternium), 유기산, 중화제 및 계면활성제를 혼합하는 단계를 포함하는 액체 세제 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 커피부산물을 이용한 액체 세제 조성물은 버려지는 커피 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고 우수한 세정력은 물론 세제 잔향을 제거하고 탁월한 소취효과 및 피부보호 효과를 기대할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 커피부산물 추출액 5 내지 15 중량부, 솝베리(soapberry) 열매 4 내지 5 중량부, 폴리쿼터늄(polyquaternium) 0.8 내지 1.3 중량부, 유기산 0.7 내지 1.1 중량부, 중화제 0.7 내지 1.1 중량부, 계면활성제 3.9 내지 4.5 중량부 및 정제수 80 내지 100 중량부를 유효성분으로 함유하는 액체 세제 조성물을 제공한다.
상기 커피는 소비자가 접할 수 있는 종류라면 일반적인 것이든 특별한 것이든 제한이 없지만, 예를 들어 아리비카, 로브스타, 리베리카 종을 들 수 있다.
상기 커피 부산물은 커피원두가 추출되고 남은 찌꺼기를 의미하며, 구체적으로는 커피 원두 분쇄물을 커피 머신 혹은 기타 증류장치를 이용해 커피 추출액을 추출하고 남은 부산물을 총칭한다. 상기 커피 부산물에는 물에 의해 추출되지 못하고 남게 되는 지용성 항산화 물질인 토코페롤(tocopherol)이 함유되어 있으며, DPPH 라디칼 소거능을 통해 항산화 연구를 측정하는 연구에서 커피원두와 유사한 92%의 소거능을 보일 만큼 항산화 효과가 있음이 보고되었다.
상기 커피 부산물 추출액은 물, C1 내지 C2의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 사용하여 추출하는 것이 바람직하고 하기 제조방법과 같이 제조되는 것이 보다 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
구체적인 제조방법은 다음과 같다:
1) 커피부산물이 들어있는 전용용기를 수거하고 이를 핸드드립용과 에스프레소용으로 구분한 후 핸드드립용은 필터를 제거한 후 커피 부산물의 물기를 제거하고 잘게 부순다.
2) 에스프레소용은 직경 6 cm, 두께 1 cm 정도 되는 커피박을 잘게 부순다.
3) 충분히 입자가 고와진 분쇄된 커피부산물을 건조시킨 후 살균 소독기에서 유해균을 살균시킨다.
4) 상기 살균 건조된 커피부산물과 용매를 혼합하여 커피부산물 혼합액을 제조한다.
5) 상기 커피부산물 혼합액을 압력용기에 투입하여 밀폐시킨 후 100℃ 내지 150℃에서 충분한 시간 가열하고 상온에서 식혀 커피부산물 추출액을 제조한다.
6) 커피부산물 추출액을 거르고 HOCI 살균제(식품용 미산성차아염소산수)를 혼합한다. 상기 HOCI는 희석염산(HCl)을 무격막 차아염소산수 생성장치에서 전기분해하여 생성되는 것으로, 함유된 차아염소산수(HOCl)는 강한 살균력을 갖고 있는 물질로써 FDA(미식품의약국)에서 독성이 없어 인체에 무해한 물질로 인정받았다. 또한, 식재료 세척시 잔여 농약 등의 살균소독효능을 가지며 대기 중에 있는 공기와 햇빛에 의하여 분해되기 때문에 환경 부하가 없는 친환경물질이다.
상기 커피 부산물 추출액의 제조방법에서 분쇄된 커피부산물을 건조하는 경우 60℃ 내지 120℃에서 5시간 내지 6시간 정도로 건조하는 것이 바람직하며, 살균 소독시 살균소독기에서 2시간 이상 1차 자외선 소독, 2차로 60℃ 내지 80℃ 오븐에서 1시간 이상 가열 살균하는 것이 바람직하다. 커피부산물 혼합액 제조시 상기 살균 건조된 커피부산물 10 내지 20 중량부 및 물 80 내지 100 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 이후, 커피부산물 혼합액 추출액 제조시 온도 및 시간 조건은 120℃ 내지 130℃에서 6시간 내지 7시간 정도 가열하는 것이 바람직하며 상온에서 20 내지 26시간 동안 식혀 최종적으로 커피부산물 추출액을 제조하는 것이 바람직하다.
커피 부산물 추출액이 15 중량부를 초과하면 커피부산물이 과도하게 많아 체로 거르기가 어렵고 세정력이 크게 향상되지 않아 적절치 않다. 커피 부산물의 양이 5 중량부 미만일 경우, 커피향이 충분히 추출되지 않아 세제 냄새를 제거하는 효과가 떨어지며 세정력도 좋지 않아 바람직하지 않다.
솝베리(soapberry) 열매는 무환자나무(Sapindus mukurossi)의 열매를 열매 자체를 사용하는 것이 바람직하며, 솝베리는 4 내지 5 중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 솝베리를 4 중량부 미만으로 첨가할 경우 거품력 및 세정력이 낮아지고, 5중량부 이상 첨가할 경우 세정력의 차이는 없었으나, 코코베타인등과의 상호작용으로 인해 거품력이 현저히 떨어지는 문제점이 나타나므로, 솝베리는 4 내지 5중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
폴리쿼터늄은 하기와 같이 폴리쿼터늄-51, 폴리쿼터늄-10 등을 사용할 수 있으며 점증제로 사용되는 것은 어떤 것을 사용하여도 본 발명에 포함된다:
폴리쿼터늄-51(Polyquaternium-51)은 피막형성제와 피부보습제 용도로 사용되며 4급 암모늄염 성분이다. 리피듀어(PMB)라는 명칭으로도 잘 알려져 있는 고분자 물질로 히아루론산의 2배 이상의 보습력을 가진 성분이며 세포막을 형성하는 단백질과 유사한 화학구조를 가지고 있으며 생체적 합성이 우수하고 친수성이 높은 폴리머로 의료 분야에서 인공 혈관 등의 재료로 사용되다가, 현재는 화장품에도 첨가되어 고보습 효과를 주어 부드럽고 촉촉한 피부결로 유지하는데 도움을 주는 원료로 활용되고 있다.
폴리쿼터늄-10(Polquaternium-10)은 정전기방지제, 피막형성제, 모발고정제 용도로 사용되며 이 원료는 트리메칠암모늄 치환 에폭사이드와 반응한 하이드록시에칠셀룰로오스의 중합된 4급 암모늄염 성분이다. 폴리쿼터늄-10은 미백색 분말 형태를 가지며 열을 가하지 않고도 물에서 쉽게 용해되고 용해된 용액은 맑고 색을 띠지 않아서 최종 제품의 색상에 영향을 주지 않는다. 화장품 사용 후 모발의 흐트러짐을 방지하고 빗질이 잘 되게 해주는 컨디셔닝 효과를 부여하는데 도움을 주며 점증제 역할을 하여 화장품의 점도를 높여주는데 도움을 준다.
한편, 폴리쿼터늄이 2.0 중량부를 초과하면 점도가 높아져 세제로 사용하기 부적절하며 0.5 중량부 미만으로 사용할 경우 피부 보습효과가 떨어지고 점도가 굉장히 약해져 물과 같은 흐름성을 가지게 되므로 바람직하지 않다.
상기 유기산은 구연산, 사과산, 호박산, 주석산, 소르빈산(sorbic acid), 아스코르빈산(ascorbic acid), 젖산(lactic acid), 초산(acetic acid) 및 글루콘산(gluconic acid) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
유기산은 주방에서 가장 많이 발생하는 악취인 비린내를 제거하기 위한 소취 성분으로 살균 작용 및 냄새제거의 기능을 더할 수 있어 본 발명의 세제 조성물의 소취 효과를 배가시킬 수 있는바, 유기산을 본 발명에 따른 주방용 액체 세제 조성물의 총 중량 기준으로 0.7 내지 1.1 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 유기산으로 구연산을 사용하는 것이 바람직하며 구연산은 귤속 과일에서 주로 발견되는 약한 유기산으로써 환경친화적인 세척제로 많이 사용되며, 커피포트 등에 굳은 석회질을 녹이는데도 쓰인다. 식품첨가물로서 세척력 및 살균력이 뛰어나고 친환경적 물질로 생태계에서 자연 분해되며 특히 구연산을 탄산수소나트륨 및 커피 부산물 추출물과 적정량 혼합하여 사용하면 황색포도상구균에 대한 살균 능력이 매우 탁월하다. 구연산이 1.5 중량부를 초과할 경우 산도가 높아져 피부에 좋지 않으며 0.5 미만일 경우 살균능력이 감소하고 세척제의 부원료로써 충분히 기능을 발휘하지 못해 바람직하지 않다.
상기 중화제는 중탄산나트륨, 탄산나트륨 및 탄산수소나트륨으로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
중탄산나트륨은 물에도 잘 녹고, 생분해성이 높으며 생명을 유지시키는 중요한 성분 중의 하나로 인체에도 자연적으로 일정량이 존재한다. 그렇기 때문에 제산제와 같은 의약품 원료로 사용되고 있다. 또한, 중탄산나트륨 수용액은 납 등의 중금속, 아황산가스 등의 유해가스를 제거하는 특성도 지니고 있고, 액체나 기체 상태의 산성 물질을 중화시키는 효과를 가지고 있다. 또한, 중탄산나트륨 수용액은 흡착, 탈취, 중화, 연수 기능이 있으며 사용 후 완전히 분해되어 독성이 전혀 없는 친환경 물질이다.
탄산나트륨은 백색 분말의 흡습성이 강한 소다회이며, 1수화물, 7수화물 및 10수화물이 알려져 있다. 유리·비누 등의 제조원료로 사용되며, 알칼리로서 종이 제조 등에 사용된다. 탄산나트륨은 베이킹 소다, 세스퀴 탄산소다와 비교해서 pH가 높고, 가정용 알칼리제 중에는 가장 강력한 알카리제이다. 물론 베이킹 소다나 세스퀴 탄산소다와 같은 무기물이므로, 생분해가 필요 없고 유기물과 달리 하천의 유기오염을 일으키지 않기 때문에 환경에 부담을 주지 않는 친환경 물질이다.
탄산수소나트륨은 베이킹소다라는 이름으로 불리는데 상온에서는 백색 분말 상태이며 탄산가스 발생제이기도 하다. 각종 식품첨가물 즉, 빵, 떡, 견과류, 과자, 쵸코렛, 커피 등 식품첨가물로서 주로 이용된다. 또한 액체 상태에서 산성물질을 중화하는 기능이 있으며 수용액은 흡착 및 탈취, 세척 효과가 탁월하며 사용 후 완전분해 독성이 전혀 없는 친환경적 물질이다. 특히 단백질과 섬유질의 분해력이 탁월하고 세척 후에 오염물질 및 악취제거의 기능도 발휘된다.
본 발명은 상기 중탄산나트륨, 탄산나트륨 및 탄산수소나트륨 중 어느 하나를 선택하여 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하여 사용할 수도 있다. 가장 바람직하게는 탄산수소나트륨을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 중화제가 탄산수소나트륨이 1.5 중량부를 초과할 경우 함량 과다로 용해 과정에서 포화 현상이 일어나 침전이 일어날 우려가 있으며 0.5 중량부 미만일 경우 산성물질 중화기능과 흡착 및 탈취, 세정 효과가 떨어지므로 바람직하지 않다.
상기 계면활성제는 코코베타인(Coco-betaine), 디소듐라우레스설포석시네이트(Disodium Laureth sulfosuccinate; LES), 올리브 계면활성제, 애플 계면활성제 및 포타슘코코일글리시네이트(Potassium Cocoyl Glycinate; PCG) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 천연계면활성제인 코코베타인을 사용함이 바람직하다.
코코베타인(Coco-betain: cocamidopropyl betaine)은 코코넛 지방산(coconut fatty acid)에서 유래한 계면활성 효과가 있는 물질이며, 하기 화학식 1의 구조를 가진다. 또한, 코코베타인은 1960년대 시장에 소개된 이래 저독성, 친환경의 특성이 알려지며 현재 전 세계에서 가장 많이 사용되는 2차 계면활성제(secondary surfactant) 중 하나이다.
[화학식 1]
Figure 112017065867969-pat00001
상기 디소듐 라우레스 설포석시네이트는 천연 점도증점용 계면활성제로서 야자와 호박산으로부터 얻어지고, 상기 올리브 계면활성제는 올리브로 만든 천연 계면활성제이며, 상기 애플 계면활성제는 사과로 만든 천연 계면활성제이고, 상기 포타슘 코코일 글리시네이트는 코코넛 열매에서 추출하는 식물성 아미노산의 음이온 천연 계면성활성제로 우수한 기포성과 안정성을 가지고 있다. 상기 계면활성제는 피부와 눈에 자극이 적은 원료로서, 환경을 해치지 않는 빠른 생물 분해성을 가지고 있다.
본 발명에 따른 천연 계면활성제는 세제 조성물의 총 중량 기준으로 3.9 내지 4.5 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 계면활성제가 3.9 중량부 미만인 경우에는, 거품 형성 기능을 충분히 나타낼 수 없으며, 상기 계면활성제가 4.5 중량부 를 초과하는 경우에는 경제적인 이점을 나타내지 못하고 다른 성질들의 감소를 초래할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예, 비교예 및 실험예에서, 본 발명자들은 커피 부산물 추출물 제조방법, 다양한 조성비로 구성된 액체 세제 조성물의 제조방법을 제시하였으며 상기 실시예로 제조된 액체 세제 조성물들의 기포력, 세정력, 분산성, 헹굼성, 소취효과 및 피부자극성을 비교 평가하여 커피부산물을 이용한 액체 세제 조성물의 최적의 혼합비율을 실험을 통해 확인하였다.
결론적으로, 본 발명의 커피부산물 추출물, 솝베리(soapberry) 열매, 폴리쿼터늄, 유기산, 중화제, 계면활성제 및 정제수를 본 발명의 중량부로 혼합하여 제조한 액체 세제 조성물은 세정력이 우수함은 물론 기포력, 헹굼성 및 소취효과가 우수하고 커피향이 세제 특유의 냄새를 소멸시키며 피부보호 효과도 가지는바, 커피부산물을 재활용한 환경친화적인 액체 세제조성물로 활용될 수 있다.
본 발명은
(1) 커피 부산물 추출액을 얻는 단계;
(2) 커피부산물 추출액과 물을 1 : 5 내지 15 비율로 혼합해 희석하는 단계;
(3) 상기 단계(2)의 커피부산물 추출액 희석액에 솝베리(soapberry) 열매를 혼합하는 단계; 및
(4) 상기 단계(3)의 혼합물을 40 내지 50℃로 가열하면서 폴리쿼터늄(polyquaternium), 유기산, 중화제, 계면활성제를 혼합하는 단계를 포함하는 액체 세제 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 방법으로 제조한 커피부산물 추출액과 물을 사용해 주방용 액체 세제 조성물을 제조하며 물은 각종 세균과 미생물 발생 및 증식 방지를 위하여 증류수 또는 정제수를 사용하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 커피 부산물 추출액이 충분히 추출될 수 있게 하는 한 당업자에 의해 다양하게 조절할 수 있으며, 본 발명에서는 40 내지 50℃ 또는 그보다 높은 온도에서 수행할 수 있다.
커피 부산물 추출액을 물과 1 : 5 내지 15 비율로 혼합하는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 1 : 10 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 비율로 혼합할 경우 다른 비율로 혼합하는 경우보다 세척력 및 소취효과가 우수했으며 세제 냄새를 제거할 만큼 충분한 커피향이 우려져 나왔다.
구체적인 예로는 상기 단계 (4)의 유기산은 구연산을 사용하며 중화제로는 탄산수소나트륨, 천연계면활성제로는 코코베타인을 사용한다.
이러한 물질들의 첨가는 순차적으로 또는 동시에 그 밖의 첨가에 따른 물질의 상태에 따라 무작위적으로 첨가 및 혼합할 수 있다. 이에 대해서는 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.
따라서, 이러한 방법으로 제조한 액체 세제 조성물은 커피부산물 추출액을 사용함으로써 친환경적이고 바람직한 커피부산물 재활용 수단이 될 수 있으며, 우수한 세척력, 소취효과, 세제 냄새 제거 및 피부보호 효과 등을 가지는바, 액체 세제 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 커피 부산물 추출액 제조
잘게 부순 커피부산물을 60℃에서 6시간 건조한 후 살균 소독기에서 2시간 동안 1차 자외선 소독을 하였다. 2차로 60℃ 오븐에서 1시간 동안 가열 살균하여 살균 건조된 커피부산물을 얻었다. 다음으로, 상기 살균 건조된 커피부산물 500 g과 초정제수 3000 g을 계량해 압력용기에 투입하여 밀폐 시킨 후 120℃에서 7시간 정도 가열하고 상온에서 24시간 동안 식혔다. 식힌 커피부산물 추출액을 초미세 거름망으로 걸러준 후 HOCl(식품용 미산성차아염소산수) 3 g을 첨가하여 커피 부산물 추출액을 제조하였다.
< 실시예 2> 커피 부산물을 이용한 액체 세제 조성물 제조
<실시예 1> 방법으로 제조한 커피 부산물 추출액 100 g과 정제수 1000 g을 혼합해 희석한 혼합물을 호모-믹서 3500-4000 rpm으로 교반한 후 0.1 mm 크기의 체로 걸러주었다. 상기 혼합액에 솝베리(soapberry) 열매 50 g을 넣고 호모-믹서 3700-4100 rpm으로 3분간 교반하였다. 그런 다음, 혼합물을 핫-디스펜서(hot-dispenser) 상에서 45℃로 가열하고 폴리쿼터늄-10(polyquaternium-10) 10 g을 적절한 점도를 가질 때까지 서서히 투입하고 구연산 0.9 g을 넣어준 후 호모-믹서에서 4200-4400 rpm으로 4분간 교반하였다. 그 후 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate) 10 g을 첨가하고 호모-믹서 4200-4400 rpm으로 4분간 교반하였다. 마지막으로 코코베타인(coco-betain) 40 g을 첨가한 후 호모-믹서 4500-4700 rpm으로 6분간 교반하여 친환경적인 커피 부산물 추출액을 포함하는 액체 세제 조성물을 제조하였다.
< 실시예 3 내지 14>
실시예 2의 제조방법에 따라 하기 표 1과 같은 성분 및 비율의 커피 부산물 추출액을 포함하는 액체 세제 조성물을 제조하였다.
성분
(중량g)		 실시예 (중량 g)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
실시예 1
커피부산물 추출액		 100g 50g 150g 100g 100g 100g 100g 100g 100g 100g 100g 100g 100g
솝베리 50g 50g 50g 25g 75g 50g 50g 50g 50g 50g 50g 50g 50g
코코
베타인		 40g 40g 40g 40g 40g 20g 60g 40g 40g 40g 40g 40g 40g
폴리
쿼터늄		 10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g 5g 15g 10g 10g 10g 10g
탄산수소
나트륨		 10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g 5g 15g 10g 10g
구연산 9g 9g 9g 9g 9g 9g 9g 9g 9g 9g 9g 4g 14g
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
total 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g
상기 실시예에 따라 제조한 액체 세제 조성물의 기포력, 세정력, 분산성, 헹굼성, 소취효과 및 피부 자극성 평가 결과를 하기 <실험예> 표 3과 같이 나타내었다.
< 비교예 1 내지 6>
실시예 2의 제조방법에 따라 하기 표 2와 같은 성분 및 비율의 액체 세제 조성물을 제조하였다.
성분
(중량g)		 비교예 (중량 g)
1 2 3 4 5 6
실시예 1
커피부산물 추출액		 - 100g 100g 100g 100g 100g
솝베리 50g - 50g 50g 50g 50g
코코베타인 40g 40g - 40g 40g 40g
폴리쿼터늄 10g 10g 10g - 10g 10g
탄산수소나트륨 10g 10g 10g 10g - 10g
구연산 9g 9g 9g 9g 9g -
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
total 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g 1000g
상기 실시예에 따라 제조한 액체 세제 조성물의 기포력, 세정력, 분산성, 헹굼성, 소취효과 및 피부 자극성 평가 결과를 하기 <실험예> 표 4와 같이 나타내었다.
< 실험예 > 세제 효과 확인
1) 기포력 및 세정력 평가
상기 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>에 따라 제조한 세제 조성물의 기포력 및 세정력을 다음과 같은 방법으로 평가하였다.
우지와 대두유의 혼합염으로 무게비 5:5 로 오염을 제조하여, 접시에 오염(3 g)을 도포하였다. 오염을 도포한 접시에 물기가 없는 스펀지를 놓고 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>의 세제와 물을 일정량 투여하고, 스펀지를 손으로 눌러 발포시킨 후 육안으로 기포량을 평가하였고, 스펀지로 접시의 오염을 직접 세정하여 기포가 없어질 때까지 세정된 접시의 세정력을 다음의 기준으로 평가하였다.
(◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 불량)
2) 분산성 평가
상기 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>에 따라 제조한 세제 조성물의 솝스컴(soap scum) 분산성을 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 수돗물(상수) 1 L에 세제 표준사용량을 희석하여 일정시간을 정치 후 희석액에 침전이 발생하거나 표면에 피막이 형성되는 정도를 평가하였다.
(◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 불량)
3) 헹굼성 평가
헹굼성의 평가를 위하여, 상기 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>의 세제 조성물 15 중량부와 잔량의 물을 혼합하여 0.15 중량%의 실험용액을 제조한 후, 상기 실험용액을 스펀지에 묻혀 식기를 세척하고, 상기 식기를 거품이 나지 않을 때까지 물로 헹구어 물의 사용량을 측정하여 평가한다.
(◎: 양호, △: 보통, ×: 불량)
4) 소취효과 평가
소취효과의 평가를 위하여, 상기 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>에 따라 제조한 세제 조성물 15 중량부와 잔량의 물을 혼합하여 0.15 중량%의 실험용액을 제조한 후, 김치를 담아 냄새를 흡착시킨 플라스틱 병을 상기 실험용액을 사용하여 세척하고, 냄새의 제거 정도를 5단계로 나누어 관능평가를 실시하였다.
(◎ : 양호, ○ : 좋음, △ : 보통, × : 미흡)
5) 피부자극성 평가
피부자극성의 평가를 위하여, 상기 <실시예 2> 내지 <실시예 14> 및 <비교예 1> 내지 <비교예 6>에 따라 제조한 세제 조성물 15 중량부와 잔량의 물을 혼합하여 0.15 중량%의 실험용액을 제조한 후, 패치 테스트용 첩포에 묻혀 사람의 피부에 붙이고, 24시간이 경과한 후에 떼어내어 피부의 상태를 육안으로 관찰하여 평가하였다.
(◎: 아무 이상 없음, ○: 약간 붉은 현상, △: 알레르기 증상, ×: 특이한 증상)
구분
 실시예
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
기포력 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ △ ◎ ◎ ○ ○ ○
세정력 ◎ △ ◎ ○ ◎ ○ ○ ○ ◎ ○ ◎ △ ○
헹굼성 ◎ ◎ ○ ◎ △ ◎ ○ ◎ △ ◎ ◎ ◎ ◎
분산성 ◎ ◎ △ ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎
소취효과 ◎ △ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ ◎ △ ○
피부자극성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ △
구분
 비교예
1 2 3 4 5 6
기포력 △ △ △ ○ ○ ○
세정력 △ △ △ △ ○ △
헹굼성 △ ○ ◎ △ ○ ○
분산성 △ △ ○ ○ ○ ○
소취효과 △ △ △ △ △ △
피부자극성 △ ○ ○ △ ○ ○
상기 표 3 및 표 4에서 알 수 있는 바와 같이 <실시예 2> 내지 <실시예 14>는 <비교예 1> 내지 <비교예 6>보다 비교적 기포력, 세정력, 헹굼성, 분산성, 소취효과 및 피부자극성이 우수했다. 따라서, 본 발명의 세제조성물의 구성요소를 모두 포함한 세제조성물의 효능이 구성요소 일부를 누락한 세제조성물보다 전체적인 세제로서 기능이 우수함을 알 수 있다.
보다 구체적으로는 표 3에 나타난 바와 같이 <실시예 2>는 <실시예 3> 내지 <실시예 14>로 제조된 세제조성물에 비하여 뛰어난 기포력, 세정력, 헹굼성, 분산성, 소취효과 및 피부자극성을 나타낸다. 따라서 <실시예 2>의 구성성분과 혼합비율이 커피부산물 추출액을 이용한 세제 조성물의 최적의 조성비임을 알 수 있다. 또한, 표 4에 나타난 바와 같이 <비교예 1>, 즉 커피부산물 추출액을 포함하지 않는 세제 조성물의 효능이 가장 떨어졌다. 이로써 커피부산물 추출액이 포함된 세제의 효능이 일반적인 세제보다 우수한 효능을 가짐을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명인 커피 부산물을 이용한 액체 세제 조성물은 <실시예 2>의 구성성분과 조성비를 가질 경우 우수한 기포력, 세정력, 헹굼성, 분산성 및 소취효과를 가지며 피부를 자극하지 않았으므로 친환경적이고 우수한 기능을 가지는 액체 세제 조성물로 활용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 커피부산물 추출액 5 내지 15 중량부, 솝베리(soapberry) 열매 4 내지 5 중량부, 폴리쿼터늄(polyquaternium) 0.8 내지 1.3 중량부, 유기산 0.7 내지 1.1 중량부, 중화제 0.7 내지 1.1 중량부, 계면활성제 3.9 내지 4.5 중량부 및 정제수 80 내지 100 중량부를 유효성분으로 함유하고, 상기 커피부산물 추출액은 커피부산물을 물, C1 내지 C2의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 사용하여 추출한 것을 특징으로 하는 액체 세제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기산은 구연산, 사과산, 호박산, 주석산, 소르빈산, 아스코르빈산, 젖산, 초산 및 글루콘산으로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액체 세제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중화제는 중탄산나트륨, 탄산나트륨 및 탄산수소나트륨으로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 커피부산물을 이용한 액체 세제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제는 코코베타인(Coco-betaine), 디소듐 라우레스 설포석시네이트(Disodium Laureth sulfosuccinate; LES), 올리브 계면활성제, 애플 계면활성제 및 포타슘 코코일 글리시네이트(Potassium Cocoyl Glycinate; PCG)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액체 세제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서 상기 유기산은 구연산, 상기 중화제는 탄산수소나트륨, 상기 계면활성제는 코코베타인인 것을 특징으로 하는 액체 세제 조성물.
  7. (1) 커피부산물을 물, C1 내지 C2의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 추출하여 커피 부산물 추출액을 얻는 단계;
    (2) 커피부산물 추출액과 물을 1 : 5 내지 15 중량 비율로 혼합해 희석하는 단계;
    (3) 상기 단계(2)의 커피부산물 추출액 희석액에 솝베리(soapberry) 열매를 혼합하는 단계; 및
    (4) 상기 단계(3)의 혼합물을 40 내지 50℃로 가열하면서 폴리쿼터늄(polyquaternium), 유기산, 중화제 및 계면활성제를 혼합하는 단계를 포함하는, 액체 세제 조성물의 제조방법.
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