KR102187391B1 - 견운모와 이온화칼슘 킬레이트를 활용한 이온유기화 게르마늄 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농, 축산물으로의 게르마늄 흡수율을 높여 이를 사료 또는 비료로 이용함으로써 사육 또는 재배한 동, 식물에 함유하는 게르마늄 농도를 높이는 견운모와 이온화칼슘 킬레이트를 활용한 이온유기화 게르마늄의 제조방법 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 이온유기화 게르마늄 제조방법은 (a) 견운모 광물 분말과 재첩분말(이온화칼슘)을 준비하여 혼합하는 단계, (b) 유기산발효수를 음용지하수와 혼합하여 1~1.2 N의 농도를 갖는 희석용액을 준비하는 단계, (c) 위의 (a)단계의 원료 30~35중량%, (b)단계의 희석용액을 65~70중량%의 비율로 반응탱크에 투입하여 100rpm~200rpm으로 회전하면서 48시간 반응시키는 단계, 그리고 (d) 24시간 후 생성물의 상부 액체만 뽑은 유기액상 미네랄과 무기게르마늄을 1000:2~4의 중량 비율로 혼합하여 24시간 반응시켜 게르마늄 농도가 1,000ppm 이상의 이온유기화 게르마늄을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

견운모와 이온화칼슘 킬레이트를 활용한 이온유기화 게르마늄 및 그 제조방법{Germanium of ion organization using sericite and ionic calcium chelate, and method of manufacturing the same}

본 발명은 농, 축산물 재배 및 사육에 이용되는 게르마늄 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기는 농, 축산물으로의 게르마늄 흡수율을 높여 이를 사료 또는 비료로 이용하여 사육 또는 재배한 동, 식물에 함유하는 게르마늄 농도를 높이는 견운모와 이온화칼슘 킬레이트를 활용한 이온유기화 게르마늄의 제조방법 및 그 제조방법에 관한 것이다.

게르마늄의 농도가 높은 농, 축산물을 섭취하면 인체 내에서 산소량이 늘어나고 면역력이 높아지는 등의 효과가 있다는 사실은 이미 알려져 있다. 따라서 농, 축산물의 게르마늄 농도를 높이기 위하여 농산물을 재배할 때 사용되는 비료에 게르마늄을 함유하기도 하고 가축사육 시에 사용되는 사료에 게르마늄을 함유하기도 한다.

종래에 사용되는 무기게르마늄은 일반적으로 산화광물이라 불리는 형태로 운모나 견운모 등 지각 광물에 존재하고 있다. 이러한 산화광물의 게르마늄을 식물이나 동물이 흡수하는 비율은 2% 이내이다. 예를 들어 일반적인 견운모 광물에 함유된 약 2-5ppm의 게르마늄을 동식물이 섭취하였을 때 흡수율이 약 2%라면 이론상 40-100ppb가 동식물에서 검출되어야 한다. 그러나 실제로는 동식물에서 게르마늄이 거의 검출되지 않는 것이 현실이다. 따라서 이러한 동식물을 섭취한 인체에도 그다지 유익한 영향을 끼치지 못한다.

종래의 게르마늄 공법은 견운모 단독이나 기타 운모관련 분말을 토양개량제로 뿌리거나 엽면시비로 사용했고 최근에는 EDTA를 활용하거나 미생물을 활용해서 사육 또는 재배하는 동식물에의 흡수율을 높이고 있으나 일반 농축산물과 큰 차이가 없는 수치를 보이고 있다.

따라서 흡수율을 높여 동식물에 함유되는 게르마늄 농도를 높이는 방법이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사육 또는 재배하는 동, 식물의 게르마늄 흡수율을 높여 동, 식물에 함유되는 게르마늄 농도를 극대화한 이온유기화 게르마늄을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 사육 또는 재배하는 동, 식물의 게르마늄 흡수율을 높여 동, 식물에 함유되는 게르마늄 농도를 극대화 하는 이온유기화 게르마늄의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온유기화 게르마늄은 견운모 분말과 이온화칼슘분말을 9:1로 혼합하여 이를 유기산 발효수 희석용액과 혼합하여 킬레이트 반응시켜 유기액상 미네랄을 얻고, 이 유기액상미네랄과 무기게르마늄을 1000 : 2~4의 중량비율로 반응시켜 제조한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이온유기화 게르마늄은 상기 유기액상미네랄과 무기게르마늄의 혼합비율은 1000:2 또는 1000:4의 중량비율인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온유기화 게르마늄 제조방법은 (a) 견운모 광물 분말과 재첩분말(이온화칼슘)을 준비하여 혼합하는 단계, (b) 유기산발효수를 음용지하수와 혼합하여 1~1.2 N의 농도를 갖는 희석용액을 준비하는 단계, (c) 위의 (a)단계의 원료 30~35중량%, (b)단계의 희석용액을 65~70중량%의 비율로 반응탱크에 투입하여 100rpm~200rpm으로 회전하면서 48시간 반응시키는 단계, 그리고 (d) 24시간 후 생성물의 상부 액체만 뽑은 유기액상 미네랄과 무기게르마늄을 1000:2~4의 중량 비율로 혼합하여 24시간 반응시켜 이온유기화 게르마늄을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이온유기화 게르마늄의 제조방법은 또한 상기 견운모 광물 분말과 재첩분말의 크기는 각각 325메쉬이고, 이들을 9:1의 중량비율로 혼합하고, 재첩분말은 가스로에서 800℃에서 8시간 소성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이온유기화 게르마늄의 제조방법은 또한 상기 유기산발효수는 시판중인 아세트산, 사과산, 아미노산, 구연산, 풀빅산 중 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이온유기화 게르마늄의 제조방법은 또한 상기 유기액상 미네랄과 무기게르마늄의 혼합은 1000:2 또는 1000:4의 중량 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 무기게르마늄과 견운모와 이온화칼슘을 킬레이트하여 사용하고 있으므로 게르마늄 농도가 증가한 이온화 유기게르마늄을 용이하게 제조할 수 있으며, 이를 농산물에 엽면시비 하거나 관주하거나 축산 음용에 첨가하여 게르마늄이 함유된 농, 축산물을 생산할 경우에 흡수하여 생산된 농, 축산물의 게르마늄 농도가 증가하고, 사람이 이와 같은 게르마늄이 함유된 농,축산물을 섭취함으로써 산소공급과 면역세포 활성화가 향상되어 인체의 건강향상에 기여하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 이온유기화 게르마늄의 제조공정도,
도 2a는 본 발명의 제조방법으로 제조된 이온유기화 게르마늄(1000 : 2)의 농도에 대한 시험성적서 사진,
도 2b는 본 발명의 제조방법으로 제조되어 용기에 담겨진 이온유기화 게르마늄(1000 : 2)에 대한 사진,
도 3은 본 발명의 제조방법으로 제조된 이온유기화 게르마늄(1000 : 4)에 대한 시험성적서 사진,
도 4는 본 발명의 제조방법으로 제조된 이온유기화 게르마늄으로 재배한 쌀에 함유된 게르마늄 농도에 대한 시험성적서 사진이다.

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명자는 무기게르마늄을 견운모와 이온화칼슘 킬레이트와 반응시켜 순도가 뛰어난 이온유기화 게르마늄을 이용할 경우에 동식물에 흡수율이 좋고, 사육된 동물 또는 재배된 식물에 함유된 게르마늄 농도를 향상시킬 수 있다는 사실을 알게 되었다.

본 발명의 유기이온화 게르마늄 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 (a) 견운모 분말과 800도 소성 재첩 분말(이온화칼슘)을 준비하는 단계, (b) 유기산발효수를 음용지하수와 혼합하여 1~1.2 N의 농도를 갖는 유기산발효수의 희석용액을 준비하는 단계, (c) 위의 (a)단계의 원료 30~35%, (b)단계의 희석용액을 65~70%의 중량비로 하여 반응탱크에 투입하여 100rpm~200rpm으로 교반시키면서 48시간 킬레이트 반응시키는 단계, (d) 24시간 후 생성물의 상부의 맑은 액체만 뽑은 후 여기에 무기게르마늄을 1000 : 2 내지 4 중량비율로 혼합하여 24시간 반응시켜 이온유기화 게르마늄을 제조하는 단계를 포함한다.

상기 (a) 단계에서, 견운모 광물은 영덕, 울진 등에서 생산되는 국내산을 이용할 수 있으며, 광산에서 채취한 원석(1~20cm)을 볼 밀(ball mill)이나 레이몬드 밀로 미세하게 분쇄하여 얻는다.

견운모+이온화칼슘 입자별 침전시간, 추출농도(ppm)

입자	침전시간	추출미네랄(ppm)
325메쉬	72	35,000
200메쉬	48	19,000
600메쉬	154	38,000

(TDS 측정)

견운모의 입도는 표1에서 알 수 있는 바와 같이 325메쉬 인 것이 적당하다. 325메쉬보다 더 미세하면 추출 미네랄의 농도는 조금 증가하나 침전에 오랜 시간이 걸리는 문제가 생기고 입자가 325메쉬보다 굵으면 천전시간은 짧으나 반응이 떨어져서 미네랄 추출과 이온화비율이 떨어진다.

재첩은 작은 조개껍질을 의미하는 것으로서 강에서 생산되는 것을 사용한다. 재첩 분말은 강에서 서식하는 재첩을 채취하여 사용 후 폐기한 재첩껍질을 볼 밀(ball mill)이나 레이몬드 밀로 미세하게 분쇄하는데, 크기는 견운모와 마찬가지로 325메쉬로 하는 것이 바람직하다. 분쇄된 재첩 분말은 가스로에서 800℃에서 8시간 소성하여 순수칼슘화 된 이온화칼슘을 얻는다.

다음에 분쇄된 견운모 분말과 분쇄 및 소성된 이온화 칼슘을 혼합하는데 혼합비율은 9:1의 중량비율로 한다.

상기 견운모는 식물흡수에 필요한 다양한 미네랄(일반적으로 약 40여종으로 알려짐)을 얻게 하며, 이온화칼슘은 식물성장과 면역에 필요한 핵심물질 중의 하나이기에 그 첨가량이 높은 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서 유기산발효수는 아세트산, 사과산, 아미노산, 구연산, 풀빅산 등 카르복실기(-COOH)를 갖는 유기산 중에서 하나를 선택하여 음용지하수와 혼합하여 유기산발효수의 희석용액을 만든다. 유기산발효수의 농도는 1~1.2N로 하는 것이 바람직하다. 단위 N은 노르말 농도를 지칭하며 용질의 g당량수/용액의 부피를 의미한다. 즉 1~1.2 N의 농도는 유기산발효수의 분자량 g당량수 1,000과 음용지하수 1,000~1,200리터의 혼합을 의미한다.

유기산발효수는 다양한 미네랄과 결합한 복합아미노기를 형성하여 식물흡수를 빠르게 한다.

상기 (c) 단계에서는 준비된 견운모 분말 및 이온화 칼슘과, 준비된 유기산 발효수 희석용액을 견운모와 이온화칼슘 30~35중량%와 유기산발효수 65~70중량%비율로 반응탱크에 투입한다. 다음에 감압모터로 반응탱크내에서 교반기를 100~200rpm의 속도로 회전시키면서 48시간 킬레이트 반응을 유도하여 유기액상미네랄을 제조한다. 상기 유기액상미네랄을 그 상태 그대로 72시간 유지시켜 찌꺼기를 침전하게 하고 상부에 맑은 유기액상미네랄이 형성되게 한다. 이렇게 제조된 유기액상미네랄은 R-COOH의 아미노 유기산의 구조를 갖는다.

이 단계에서의 킬레이트 반응은 광물속의 미네랄과 이온화칼슘이 유기산발효수와 반응하는 것이며, 화학반응식의 일부를 표기하면 다음과 같다.

CaCo3 + 10RCOOH -> Ca((RCOO)2)5 + 10H+

상기 (d) 단계에서는 아래의 침전물을 제외한 상부의 유기액상미네랄을 추출하여 시중에서 판매되는 무기게르마늄과 1000: 2 내지 4의 비율로 혼합하여 24시간 이상 반응시킨다.

유기액상 미네랄과 무기게르마늄의 화학반응식을 표기하면 다음과 같다.

GeO2 + 10RCOOH -> Ge((RCOO)2)5 + 10H+

Ca((RCOO)2)5 + Geo2 -> Ca(RCOO)5 + Ge(RCOO)5

상기 무기게르마늄의 게르마늄농도는 약 55~60%이고 나머지는 산소이다. 따라서 이론적으로 유기액상 미네랄 1,000kg과 무기게르마늄 2kg을 혼합하면 게르마늄농도는 1,100~1,200ppm이고, 유기 미네랄 1000Kg과 무기게르마늄 4kg을 혼합하면 게르마늄농도는 2,200~2,400ppm이 되어 1,000ppm 이상의 이온유기화 게르마늄을 얻을 수 있다.

본 발명은 무기게르마늄을 견운모와 이온화칼슘를 킬레이트 반응시킴으로써 순도가 뛰어난 이온유기화 게르마늄을 대량생산 할 수 있다.

게르마늄 역할은 동식물의 세포내 산소공급과 항산화작용으로 면역력 증대 등을 얻을 수 있으므로 게르마늄 농도가 높은 기능성 농, 축산물을 생산함으로써 농가, 축산가에 소득증대를 가져올 수 있다.

본 발명은 무기게르마늄을 사용하여 식물흡수가 용이한 이온유기화 상태의 게르마늄을 얻을 수 있으며 또한 필요에 따라서는 이온유기화 게르마늄의 농도를 자유롭게 높일 수 있다는 장점이 있다.

(a) 국내 광산에서 채취한 견운모 원석을 분쇄하여 325메쉬의 견운모 분말 500kg을 준비하고, 마찬가지로 국내 강에서 채취한 재첩에서 알맹이를 섭취하고 남은 재첩껍질을 분쇄기로 325 메쉬로 분쇄하고 이를 가스로에서 800℃에서 8시간 소성하여 순수칼슘화 된 재첩 분말(이온화칼슘) 50kg을 준비하였다.

그리고 상기 견운모 분말과 이온화칼슘 분말을 9:1의 중량비율로 혼합하여 500kg의 혼합물을 준비하였다.

(b) 유기산발효수로서 시판중인 아세트산 분자량 g당량수 1,000을 준비하고 이를 시판중인 생수 1,000리터를 혼합하여 1N의 농도를 갖는 유기산발효수의 희석용액 1,000kg을 준비하였다.

(c) 상기 단계에서 얻은 견운모 분말과 이온화칼슘 분말의 혼합물 500kg과, 유기산발효수 희석용액 1,000kg을 반응탱크에 투입하여 반응탱크 내의 교반기를 150rpm의 회전시키면서 48시간 킬레이트 반응시켰다.

(d) 상기 (c) 단계에서의 생성물을 24시간 후 침전된 하부 찌꺼기를 제외하고 생성물의 상부 액체만 뽑아 유기액상 미네랄 1000kg을 준비하였다.

상기 유기액상 미네랄 1000kg과 무기게르마늄 2kg을 혼합한 후 24시간 반응시켜 이온유기화 게르마늄을 제조하였다.

이 실시예1의 이온유기화 게르마늄의 게르마늄 농도를 한국세라믹기술원에 의뢰하여 측정해본 결과, 도 2의 시험성적서에서 알 수 있는 바와 같이 고농도의 1,141(mg/L)이었다.

전술한 실시예1의 (a)~(c)단계는 실시예2와 동일하다. 실시예2는 다만 (d)단계에서 유기액상 미네랄 1000kg에 무기게르마늄 4kg을 혼합한 후 24시간 반응시켜 이온유기화 게르마늄을 제조하였다.

이 실시예1의 이온유기화 게르마늄의 게르마늄 농도(ppm)를 한국세라믹기술원에 의뢰하여 측정해본 결과, 도 3의 시험성적서에서 알 수 있는 바와 같이 고농도의 2,576(mg/L)이었다.

위의 실시예1,2의 측정결과를 정리하면 다음 표2와 같다. 표2는 견운모와 이온화칼슘의 혼합물과 무기게르마늄의 혼합비율에 따른 반응시간과 게르마늄 농도를 나타내고 있다.

이온유기화 게르마늄 농도(ppm)

혼합비율	반응시간	게르마늄 농도(ppm)
1000 : 2	24	1,141
1000 : 4	24	2,576

상기 결과에 의해서 견운모와 이온화칼슘의 혼합물과 무기게르마늄의 혼합비율이 1000 : 2과 1000 : 4 사이의 중량비율에서도 게르마늄 비율이 높게 나온다는 것을 추정할 수 있다.

[비교예]

미생물발효방법을 이용하여 제조한 A사의 게르마늄과 EDTA 방법을 이용하여 제조한 B사의 게르마늄의 농도(ppm)를 한국세라믹기술원에 의뢰하여 측정해본 결과, 다음 표3과 같이 각각 700, 400 이었다.

회사명	제조방법	게르마늄 농도
A사	미생물발효	700 ppm
B사	EDTA	400 ppm

상기 실시예1,2과 비교예에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 이온 유기화 게르마늄은 종래에 비하여 게르마늄 농도보다 훨씬 높다.

[적용예]

다음에 본 발명의 이온유기화 게르마늄을 사용하여 농, 축산물을 재배 또는 사육하였을 때 이것을 흡수한 농, 축산물에서 검출되는 게르마늄의 농도를 확인하기 위하여 쌀 재배시에 이온유기화 게르마늄을 사용하였다.

전술한 실시예1의 이온유기화 게르마늄을 쌀재배시 초기 성장부터 각각 400배, 350배, 300배, 250배, 200배 희석하여 옆면시비로 5회 살포하여 재배된 쌀(서산 농협 골든퀸) 10kg을 한국세라믹기술원에 의뢰하여 함유된 게르마늄 농도를 분석해 본 바, 도 4와 같이 13mg/kg이 나왔다.

이와 같은 수치는 기존 산화광물 게르마늄이나 EDTA, 미생물 등을 활용한 게르마늄을 사용하는 경우보다 높은 수치이다. 기존 산화광물 게르마늄을 쌀재배에 사용하는 경우에는 재배된 쌀에 함유된 게르마늄 농도는 0,1mg/kg 미만이다.

즉, 본 발명에 따른 게르마늄은 기존 산화광물 게르마늄이나 EDTA, 미생물 등을 활용한 게르마늄보다 게르마늄 농도가 높을 뿐 아니라 동, 식물의 흡수율도 높아 이를 섭취한 동식물의 게르마늄 농도도 높다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 용이하게 이온화 유기게르마늄을 제조할 수 있으며, 이를 농산물에 엽면시비 하거나 관주하거나 축산 음용에 첨가하여 게르마늄이 함유된 농, 축산물을 생산할 경우에 흡수하여 생산된 농, 축산물에 게르마늄 농도가 증가하고, 사람이 이와 같은 게르마늄이 함유된 농,축산물을 섭취함으로써 산소공급과 면역세포 활성화가 향상되어 인체의 건강을 향상시키는 데에 기여한다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. (a) 견운모 광물 분말과 재첩분말(이온화칼슘)을 준비하여 혼합하는 단계,
   (b) 유기산발효수를 음용지하수와 혼합하여 1~1.2 N의 농도를 갖는 희석용액을 준비하는 단계,
   (c) 위의 (a)단계의 원료 30~35중량%, (b)단계의 희석용액을 65~70중량%의 비율로 반응탱크에 투입하여 100rpm~200rpm으로 회전하면서 48시간 반응시키는 단계, 그리고
   (d) 24시간 후 생성물의 상부 액체만 뽑은 유기액상 미네랄과 무기게르마늄을 1000:2~4의 중량 비율로 혼합하여 24시간 반응시켜 게르마늄 농도가 1,000ppm 이상의 이온유기화 게르마늄을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온유기화 게르마늄의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 견운모 광물 분말과 재첩분말의 크기는 각각 325메쉬이고, 이들을 9:1의 중량비율로 혼합하고, 재첩분말은 가스로에서 800℃에서 8시간 소성하는 것을 특징으로 하는 이온유기화 게르마늄의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 유기산발효수는 시판중인 아세트산, 사과산, 아미노산, 구연산, 풀빅산 중 하나인 것을 특징으로 하는 이온유기화 게르마늄의 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 유기액상 미네랄과 무기게르마늄의 혼합은 1000:2 또는 1000:4의 중량 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 이온유기화 게르마늄의 제조방법.

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