KR20100045817A

KR20100045817A - 계피 비누 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20100045817A
Application number: KR1020080104926A
Authority: KR
Inventors: 김정석; 김혜경
Original assignee: 호서대학교 산학협력단
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2010-05-04
Also published as: KR100973248B1

Abstract

본 발명은 천연 계피 분말을 이용한 기능성 계피 비누 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 천연 상태의 계피를 0.3 ~ 300㎛의 크기로 미세하게 분쇄한 계피 분말을 비누의 총 중량 대비 0.1 ~ 50중량%만큼 첨가하고, 나머지 비누의 일반 원료론 혼합시킴으로써, 천연 계피의 유효성분들이 사용자의 손, 얼굴, 발의 피부에 항염증 및 항균활성 작용을 하고, 두피에 대해 강한 소염 및 탈모 방지효능, 피부의 가려움증 치료, 가벼운 상처치료, 국부 충혈 조절, 손과 발의 유해 대장균 억제 효과, 곰팡이 제거, 항산화, 대장균(Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococus aureus)의 생육 저해, 진드기에 대한 살충작용 등의 효능을 발현하도록 하는 발명에 관한 것이다.

천연계피, 미세분말, 비표면적, 비누원료, 항염증, 항균활성 기능, 항산화, 두피 소염 및 탈모 방지효능, 가려움증, 곰팡이 제거, 가벼운 상처치료, 손과 발의 유해 대장균 억제 효과

Description

계피 비누 및 이를 제조하는 방법{SOAP WITH FINELY MILLED NATURAL CINNAMON POWDER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 계피 비누 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 계피 추출물을 이용하지 않고, 천연 계피분말을 분말을 제조하여 이를 비누의 주요한 원료로 사용함으로써, 사용감이 우수하면서도 계피의 유효 약리 성분들이 갖는 효과를 증진 시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

계피는 녹나무과의 계피 나무의 껍질로서 스리랑카 산의 트루 시나몬(True-cinnamon)과 중국, 일본 및 한국 등의 캐셔 시나몬(Cassia-cinnamon)으로 나눠진다. 계피의 외피를 제거하거나 혹은 그대로 건조한 것으로서 보통 계피 또는 육계라고 한다. 계피는 한약이나 의약품, 식품 등으로 사용되어왔다. 계피의 추출물을 계피유라고 하고 이에는 신나믹 알데하이드(cinnamic aldehyde), 캄펜(camphene), 치네올(cineol), 신나믹산(cinnamic acid), 리나룰(linalool), 유게놀(eugenol), 지방질, 인, 철분, 비타민A, 비타민B1 및 비타민B2 등의 성분이 포함되어 있다.

계피는 전통 한방에서 뿐만 아니라 현대의 의약학에 의해서도 여러 효능이 입증되고 있다. 계피의 성분은 음식물의 부패를 억제시키는 항균활성 기능, 충치균 증식의 억제효과, 머리에 사용함으로써 두피에 대해 강한 소염 및 탈모 방지효능, 가려움증, 가벼운 상처치료, 국부 충혈 조절, 유해 대장균 억제 효과, 콜레스테롤 형성 억제 효과, 항균활성효과 등이 입증되어있다.

이 같은 계피 효능을 활용하기 위한 방법으로 많은 연구 및 발명들은 모두 계피의 유효성분을 추출한 후 제품으로 활용하는 방안을 제시하고 있다.

계피의 유효성분인 계피유의 추출과 관련하여서는 계피 추출물의 추출조건과 유효성분의 함량, 계피의 추출조건이 추출물의 항산화성에 미치는 영향 등이 연구되었고, 이외에도 계피 추출물의 효능과 추출법에 대해서는 오래전부터 많은 연구가 있었다.

계피유를 추출하기 위한 방법으로는 다양한 방법이 있을 수 있고, 기본적으로는 다음과 같은 여러 단계의 반응과정을 거쳐 추출한다. 일예로는 천연 계피와 용매의 진탕, 여과 및 감압농축, 추출액 획득, 잔류물에 대한 4 ~　5회 재추출, 클로로포름에 의한 재추출, 추출 후 잔액을 에틸아세테이트로 재추출, 에틸아세테이트 추출 후 남은 물층을 부탄올로 재추출하는 방법이다. 또 다른 예는 계피와 에탄올 진탕, 여과 및 응축 (에탄올 증발), 추물의 용해 및 원심분리, 상층 채취, 황산암모늄 첨가 및 단백질 침전, 상층액 제거 및 펠렛 채취, 물에 재용해 후 투석, 추출물의 동결건조 및 분획 수집 등의 과정으로 추출하는 방법이다.

상기 과정을 거친 계피 추출액은 소화 건위제등의 의약품이나 건강보조 식품, 건강음료, 드링크의 첨가제로 상용되고 있다. 근래에는 계피 추출물의 충치균 억제 및 사멸 작용, 콜레스테롤 억제, 항산화 및 피부 노화를 방지하거나 지연 효과, 유해균인 대장균(E. Coil O157: H7) 제거 효과가 있음이 보고되었다.

그러나 계피뿐만 아니라 천연식물에서 생리효능을 갖는 유효성분들은 추출하여 제품으로 사용하는 방법은 우선적으로 추출 과정에서 일부 유효 생리활성물질들이 파괴되거나 일부 유효성분들은 효율적으로 추출할 수 없는 공정기술상에 문제점들이 있다. 또한, 무엇보다 추출된 유효성분들은 장시간 보존 시 자연적으로 성분이 파괴되거나 유효성분의 변화를 일으켜 효능이 저하된다는 문제로 인해 실제 제품으로 널리 응용되는데 한계가 있다.

계피의 유효성분의 추출과정에서의 성분변화 및 추출물의 유효성분이 자연적으로 변화되는 예를 설명하면 다음과 같다. 계피의 주요한 유효성분인 계피알데하이드(신나믹알데하이드)는 공기 중에 산화되어 계피산(cinnamic acid)을 형성하여 빛이 차단된 밀봉용기에 보관해야 하는 등 추출물은 공기 중에서 당초 유효 성분 및 효능이 저하된다.

또한, 주요한 유효성분의 하나인 치네올(cineol)은 무색 액체의 천연 유기화합물로 신선한 장뇌(camphor)와 같은 냄새와 향긋한 향, 시원한 맛을 가지고 있는데 끓는점은 176℃이고, 인화점은 49℃이기 때문에 추출물이 추출과정에서 대부분 휘발하거나 성분의 분해가 나타날 것이 명백하다.

그 외에 계피의 유효성분들인 리날로올, 유게놀 및 탄닌은 끓는점이 매우 낮은 유기물로서 추출과정에서 분해 내지 휘발하고, 이 성분들은 대부분 공기 중에서 성질이 변화한다.

한편, 비누는 세수, 두발의 세정, 목욕 등을 하는 과정에서 신체 피부 상의 노폐물, 각질, 외부 접촉으로부터 오염된 각종 박테리아 등을 제거 하기 위한 세정제의 기능을 한다. 또한, 비누는 피부 세정뿐만 아니라 각종 의복을 세탁하기 위한 빨래의 목적으로도 사용된다. 이와 같은 목적에는 상술한 계피의 유효 성분들이 도움이 될 수 있다. 그러나, 이제까지의 모든 연구 및 발명들은 천연 계피에서 추출한 추출물 상태로 활용하는 것에 관한 것이다. 따라서, 계피 추출물은 기능성 비누의 조성물로서 널리 사용되지 못하고 있다. 즉, 추출 과정에서 유효성분의 기능 저하, 화학적 변화, 유효성분의 추출 수율 저하 및 제품에 응용 시 다른 물질들과의 반응 등으로 인해 본래의 계피 약리작용기능이 저하되는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 기능성 비누 같은 제품군에서는 추출물 형태의 원료를 사용할 필요가 없다는 것에 착안하여 천연 계피를 0.3 ~ 300㎛ 크기로 분쇄한 천연 계피 분말을 주요한 원료로 0.1 ~ 50중량%만큼 사용하고, 나머지 기능성 비누 성분을 함유시킴으로써, 우수한 피부 치료 효과를 갖도록 하는 기능성 계피 비누 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명에서는 계피 추출물이 아닌 계피분말 자체를 이용함으로써, 사용자의 손, 얼굴, 발의 피부에 항염증 및 항균활성 작용을 하고, 두피에 대해 강한 소염 및 탈모 방지효능, 피부의 가려움증 치료, 가벼운 상처치료, 국부 충혈 조절, 손과 발의 유해 대장균 억제 효과, 곰팡이 제거, 항산화, 대장균(Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococus aureus)의 생육 저해, 진드기에 대한 살충작용 등의 효능을 갖는 천연 계피분말을 이용한 기능성 계피 비누를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 기능성 계피 비누는 냉동 분쇄 공정을 거쳐 0.3 ~ 300㎛의 입자크기를 갖도록 미세하게 형성된 천연 계피 분말 0.1 ~ 50중량% 및 잔부의 비누 원료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 천연 계피 분말은 -8℃ ~ -200℃ 의 냉동 상태에서 분쇄된 형 태로 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 천연 계피 분말은 천연 계피 10mm³를 분쇄하였을 때의 비표면적이 200 ~ 48,000mm² 인 형태로 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 비누 원료는 계면활성제 및 동/식물성 유지를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 동/식물성 유지 및 상기 계면활성제 비율은 1 : 0.134 ± a (0 ≤ a ≤ 0.7 )인 것을 특징으로 하고, 상기 비누 원료는 인삼, 우유, 쑥, 오이, 맥반석 분말, 죽염 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 보조 첨가제는 상기 계피 비누의 총 질량 대비 0.1 ~ 5중량%만큼 하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 기능성 계피 비누 제조 방법은 천연 계피를 0.3 ~ 300㎛의 입자크기를 갖도록 미세하게 분쇄시켜 천연 계피 분말을 형성하는 단계와, 상기 천연 계피 분말을 0.1 ~ 50중량% 및 잔부의 비누 성분을 혼합하여 비누 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 비누 혼합물을 압착성형기에 넣고 덩어리 형태의 비누를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피를 상온에서 1차 분쇄한 후에 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도로 냉각한 후 무기물 또는 유기물 원료 분쇄기를 이용하여 2차로 미세하게 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피를 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도로 냉각한 후 무기물 또는 유기물 원료 분쇄기를 이용하여 미세하게 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피 10mm³를 분쇄하였을 때의 비표면적이 200 ~ 48,000mm² 가 되도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 비누 혼합물은 계면활성제 및 동/식물성 유지를 포함하도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 동/식물성 유지 및 상기 계면활성제 비율은 1 : 0.134 ± a (0 ≤ a ≤ 0.7 )인 것을 특징으로 하고, 상기 비누 혼합물은 인삼, 우유, 쑥, 오이, 맥반석 분말, 죽염 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나를 포함하도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 보조 첨가제는 상기 계피 비누의 총 질량 대비 0.1 ~ 5중량%만큼 포함되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 계피 치약은 미세한 천연 계피 분말을 비누의 원료로 직접 사용하여 천연 계피가 가지는 당초의 약리 효능을 유지할 수 있도록 함으로써, 사용자의 손, 얼굴, 발의 피부에 항염증 및 항균활성 작용을 하고, 두피에 대해 강한 소염 및 탈모 방지효능, 피부의 가려움증 치료, 가벼운 상처치료, 국부 충혈 조절, 손과 발의 유해 대장균 억제 효과, 곰팡이 제거, 항산화, 대장균(Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococus aureus)의 생육 저해, 진드기에 대한 살충작용을 할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

아울러, 종래의 계피 추출액을 제조하는 공정을 생략할 수 있으므로, 계피 비누 제조공정을 단순화할 수 있고, 천연 계피의 약리효능의 최대한 유지 및 발현시킬 수 있으므로 생산 효율을 극대화 시킬 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 비누 제품에 있어 미세하게 분쇄한 천연 계피 분말을 원료로 사용함으로써, 계피가 가지는 당초의 효능을 그대로 활용할 수 있도록 하고, 추출물 이상의 효능을 발휘하게 할 수 있도록 한다.

천연 계피 분말을 특수 분쇄과정을 통해 미세한 분말 상태를 조성물을 주요 원료로 사용함으로써, 계피 추출물을 사용하는 종래 기술에서 나타나는 제반 단점을 보완하여 천연 그대로의 우수한 약리 작용을 극대화하여 활용하는 것이다.

미세하게 분쇄된 계피 분말은 분말입자의 비표면적이 매우 크기 때문에 미세한 천연 계피 분말이 함유된 비누를 사용하여 세수, 목욕, 두발 세척, 세탁조, 위생용기 등을 세척하는 경우 세척과정에서 천연 계피 분말 내에 함유된 유효성분들이 용출되어 나오고, 피부나 두피 또는 위생용기의 표면에 미세한 계피 분말이 직접 작용하여 항균활성, 강한 소염 및 탈모 방지 기능, 가려움증 치료, 항산화작용, 가벼운 상처치료, 유해 대장균 억제 효과, 곰팡이 제거, 대장균 (Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococus aureus)의 생육 저해, 진드기와 집벌레에 대한 살충작용 등의 효능을 효과적으로 발휘할 수 있도록 한다.

이러한, 계피의 약리 효능은 신나믹 알데하이드(cinnamic aldehyde), 신나믹산(cinnamic acid), 탄닌(tannin) 등이 건위, 소염, 혈압조절, 항종양, 미생물 생육억제, 항산화, 효소작용억제, 항궤양 작용 등이 있음이 보고되어 왔다.

아울러, 한방에서는 계피를 성질이 따뜻하고 독이 없는 약제로서 위장의 경련성 통증 억제, 위장관의 운동 촉진, 혈액순환 촉진, 장내의 이상 발효를 억제하 는 방부효과 등을 가진다고 알려져 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 천연 계피 분말을 이용한 기능성 계피 비누 및 이를 제조하는 방법에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 미세한 천연 계피분말을 제조하는 방법과 미세하게 분쇄한 계피 분말을 이용하여 비누를 제조방법으로 구성된다.

우선 일반적으로 알려진 천연 계피의 성분과 약리 효능을 설명하면 하기 [표 1]과 같다.

[표1] 천연 계피에 함유된 유효성분들의 물리 화학적 특성과 효능

성분	물리 화학적 특성	효능
계피 알데하이드 (cinnamic aldehyde)	-방향족 알데히드류로서 화학식은 C₉H₈O, 물에 녹지 않음. 알코올, 에테르, 기름에 녹음 -영하7.5℃에서 고형화(융점), 끓는점 252℃ -공기 중에서 산화되어 계피산을 형성하기 때문에 빛이 차단된 밀봉용기에 보관	-암과 염증을 유발하는 NFK와 IRF의 활성을 낮추어 암과 염증 질병예방 -지속적인 말초혈관 확장작용(혈압강하) 및 혈소판 응집억제작용, 기타 발한작용, 진토작용 개선
치네올 (cineol)	-화학식은 C₁₀H₁₈O, 신선한 장뇌(camphor)와 같은 냄새와 향긋한 향 -물에 잘 녹지 않으며, 에테르, 에탄올, 클로로포름에 녹음. -끓는점은 176℃이고,인화점은 49℃	-향신료, 향수, 화장품으로 이용 -만성 폐색성 폐질환과 천식의 치료에 이용 -항염증효과 및 고통 경감에 효과 -백혈병 세포를 죽이는 역할 -방부제,거담제,방충제,구강제,진해제,소독제 ,알레르기비염 치료에 효과 -정맥두염에 효과적인 치료제
캄펜	-화학식 C₁₀H₁₆. 결정으로 물에는 녹지 않음. 에탄올이나 에테르에는 용해	-장뇌의 합성, 향료의 원료 등에 주로 사용
계피산	-계피산에틸(C₁₁H₁₂O₂)과 계피산메틸(C₁₀H₁₀O₂) - 물에 녹지 않으며 유기용매에 녹음	-향기가 있는 착향료로 사용,
리날로올 (linalool)	-화학식 C₁₀H₁₈O. 천연물은 대부분 β형. 액체로 끓는점은 198∼200℃. -물에는 녹지 않고, 알코올, 에테르에 녹음.	-화장품 ㅇ비누 등의 향료로 사용
알칼로이드	-식물염기(植物鹽基). 화학적으로 매우 광범위한 물질을 가리키며, 현재 250종 이상의 것이 알려져 있음	-식물계에 널리 분포하며, 동물에 대해서 매우 특이하면서도 강한 생리작용 효능 -진통, 마비성 등의 효과
플라보노이드	-페닐기 2개가 C3사슬을 매개하여 결합한 탄소골격구조 -산성에서는 안전, 강한 알칼리에서는 화학적 변화로 짙은 황색이나 갈색으로 변함.	-항균ㅇ항암ㅇ항바이러스ㅇ항알레르기 및 항염증 활성이 있고, 생체 내 산화작용을 억제 효과
유게놀	-액체로 클로브향. 화학식 C₁₀H₁₂O₂. 물에는 잘 녹지 않음. 알코올에 녹음. -공기 중에서 변화되어 검은 점조한 액체	-바닐라향의 조합 및 음료, 육류에 이용
탄닌	-갈로탄닌(gallotannins)으로 구성 물, 아세톤, 에탄올 등에 녹음. - 저장 시 차광한 밀폐 용기에 보존	-식품에 청징제, 향미료, 향미조정제 등으로 사용 -주로 청주 등에 청징제로 사용
카바크롤(carvacrol)	-cymophenol -C₆H₃CH₃(OH)(C₃H₇)	-대장균(Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococus aureus) 등의 박테리아 생육을 저해 -낮은 독성, 향미료 원료
기타(계피유)	-육계유(肉桂油), 독특한 방향(芳香)과 매운 맛이 있으며, 약재ㅇ향료ㅇ조미료 등의 원료로 쓰임. -주성분은 신남알데히드 C₉H₈O이다.	- 곰팡이, 진드기 제거 효과 - 아토피 등 예방 - 곰팡이 독소 아플라톡신 억제

상기 [표 1]에서와 같이 천연 계피에 함유된 유효성분들은 곰팡이 제거 기능, 진드기 제거 효과, 충치균의 사멸 작용, 음식물의 부패를 억제시키는 항균활성 기능, 피부노화를 지연시키는 효과, 두피에 대해 강한 소염 효과, 위궤양과 위암을 유발하는 헬리코박터균이나 식중독을 일으키는 포도상구균과 병원성 대장균 O-157 등의 사멸효과, 항산화 작용 등을 가지고 있어 비누의 기능성을 부여하는데 매우 유효한 성분과 약리작용을 가지고 있다.

따라서, 이하에서 설명하는 본 발명의 천연 계피 분쇄방법을 이용하게 되면, 계피 분말은 상기와 같은 여러 약리 작용을 바탕으로 한 천연 상태의 효능과 유효성분들을 그대로 유지시킬 수 있게 되므로, 상술한 여러 효능을 효율적으로 발현할 수 있다.

먼저, 계피 분말을 비누의 제조 원료로 사용할 경우, 계피가 가지는 당초의 약리효능을 나타내기 위해서는 계피 분말을 미세하게 함으로써, 계피 분말의 총 비표면적을 넓혀 주어야 한다. 계피 분말이 미세하고 분말 비표면적이 커야만 계피 비누를 사용하여 세척 할 때 계피 분말 표면과 피세척물의 표면이 접촉 또는 마찰되어 약리물질이 작용하기 용이해 진다.

한편 천연 계피 내에는 [표 1]에 나타낸 바와 같이 다양한 종의 유기 생리 활성 물질이 함유되어있으므로, 계피를 상온에서 분쇄할 때 미세하게 분쇄하기가 어렵다.

따라서, 본 발명에서는 이 같은 유기물질들을 저온에서 결정 상태로 고형화되도록 한다. 유기성분들이 고형화 되면 천연 계피가 분쇄하기가 용이한 취성을 갖 게 되어 유기물질들의 성질을 유지하면서도 분말을 미세하게 분쇄하는 것이 가능하다.

여기서, 계피를 저온으로 냉각하면 분쇄가 용이해 지는 이유를 설명하면 다음가 같다. 계피 유효성분 중 계피알데하이드는 상온에서 무색 내지 엷은 황색의 투명한 액체로서 방향족 알데히드류로서 화학식은 C₉H₈O 이다. 이는 물, 석유에테르에 는 녹지 않으며, 알코올, 에테르 및 기름에 녹는다. 상온에서 액체 상태인 계피 알데하이드는 영하7.5℃에서 고형화(결정화) 된다. 따라서 계피를 영하7.5℃ 이하로 냉각하는 경우 계피알데하이드가 고형화 되어 취성이 생기므로, 천연 계피 조직 자체 또한 저온이 될수록 미세한 크기의 분말 상태로 분쇄하는 것이 용이해질 수 있다.

하기 [표 2]는 계피를 미세한 분말 상태로 분쇄한 경우 계피 분말 크기에 따른 비표면적의 증가를 나타내었다.

체적이 10mm³인 계피를 평균 10㎛직경으로 분쇄하는 경우 계피분말의 비표면적은 6,000mm²로 증가하는데 이는 초기 10mm³계피의 비표면적 22mm²의 약 300배에 해당한다.

[표 2] 체적이 10mm³인 천연 계피를 미세한 분말 상태로 분쇄하였을 때 계피 분말의 평균 직경 크기에 따른 계피 분말의 비표면적의 이론적 계산

분쇄한 계피분말의 직경 크기	표면적
2.67mm (2,670㎛)	22mm²
1.00mm (1,000㎛)	60mm²
0.50mm (500㎛)	120mm²
0.25mm (250㎛)	240mm²
0.12mm (120㎛)	500mm²
0.06mm (60㎛)	1,000mm²
0.03mm (30㎛)	2,000mm²
0.02mm (20㎛)	3,000mm²
0.01mm (10㎛)	6,000mm²
0.005mm (5㎛)	12,000mm²
0.0012mm (1.2㎛)	48,000mm²

여기서, 분쇄한 계피 분말을 구형이라 가정하고, 평균입자 직경을 기준으로 예상되는 비표면적을 계산하면, 실제 분쇄한 계피 분말은 구형보다는 불규칙한 모양이 되어 실제 비표면적은 구형으로 가정하였을 때보다 크게 나타난다.

실제 분쇄한 계피 분말은 여러 크기의 입자크기 분포를 가지고 있으나, 상기 [표 2]에서는 하나의 평균 직경 크기로 가정하여 아래의 [방정식 1]을 이용하여 계산한다.

[방정식 1]

분쇄한 후의 계피 분말의 비표면적 =

도 1은 분말입자 직경 감소에 따른 비표면적의 증대효과를 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 상기 [표 2]로부터 계피 분말을 미세하게 분쇄할수록 계피분말을 비누 원료로 첨가하는 경우 계피 분말의 표면적이 기하급수적으로 증가하여 세척을 하는 동안 피세척물과 접촉하는 면적이 증가하게 되고, 또한 세척 중에 계피 분말 내의 유효성분들이 용출되고, 용출된 유효성분들이 피세척물에 흡수되도록 하여 천연 계피의 효능을 증대시킬 수 있는 것을 명백하게 알 수 있다.

따라서, 천연 계피를 미세하게 분쇄하는 것이 계피 분말을 비누 주요 원료로 사용 할 때 계피의 당초 효능을 극대화시킬 수 있는 핵심이 되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 미세 계피 분말을 포함하는 계피 비누 및 이를 제조하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

실시예1

우선 천연 계피를 상온에서 적절한 크기로 일차 분쇄한 후에 계피 알데하이드의 고형화(결정화) 온도(-7.5℃) 이하인 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도로 계피를 냉각한 후 통상적인 무기물 또는 유기물 원료 분쇄기들을 이용하여 계피분말을 2차로 미세하게 분쇄한다. 분쇄기는 습식분쇄기 보다는 건식 분쇄기가 유효성분의 보존측면에서 더 적합하다. 마이크로밀(micro mill), 공기제트밀(air jet mill), 핀밀(pin mill), 햄머밀(hammer mill), 햄머크러셔(hammer crusher), 컷크려셔(cut crusher), 슈레더(shredder), 볼밀(ball mill), 습식밀(wet mill), 롤밀(roll mill), 조크라셔(jaw crusher), 터보 밀, 아토마이저 및 유발 등의 분쇄기 중의 하 나 또는 둘을 결합하여 사용한다. 이때, 분쇄를 위해 계피를 냉각하기 위해서는 극저온 냉각펌프(cryogenic pump), 액체질소, 기타 냉장고와 같이 냉매를 이용한 냉각장치가 달린 용기 내에서 계피를 넣어 냉각한다. 분쇄할 때 공기중 분위기를 질소나 알곤가 같이 산소가 없는 상태에서 분쇄하는 것이 계피 유효성분의 변화를 억제 시키는데 효과적이다.

여기서, 저온으로 냉각할 때 계피 내의 유기성분들이 고형화(결정화)될 뿐만 아니라 천연 계피 조직 자체가 냉각되어 분쇄가 용이하게 되어 미세하게 분쇄된다. 저온에서 적절한 시간 분쇄한 후에는 분급기나 체(sieve)를 이용하여 원하는 크기 이하의 계피 분말 크기만을 선택하여 사용할 수도 있다. 계피분말의 분쇄 효율성과 계피분말의 약리효능을 고려할 때 분쇄한 계피분말을 체로 걸러 100㎛ 이하의 계피분말을 사용하여 비누의 원료로 사용하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는데 효과적이다.

도 2는 본 발명에 따른 계피 분말의 입도를 분석한 그래프로, 상기의 실시예1에 의해 액체질소에 냉각하여 분쇄한 계피분말을 분쇄한 상태 그대로의 입도분포를 입도분석기를 통해 분석한 결과이다.

여기서, 가로축은 측정한 계피 분말 시료 내에 들어있는 분말들의 입도크기(Particle Size)를 나타내고, 세로축은 가로축의 각 입도크기(Particle Size)에 해당하는 크기를 갖는 계피 분말이 측정 시료 내에 얼마나 많이 들어 있는가를 체적%(Volume%)로 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 계피분말은 약 0.5 ~ 300㎛ 범위의 입도 크기(Particle Size) 분포를 가진다. 이때, 도 2에서 측정한 입도분석 결과로부터 계산된 계피 분말의 비표면적(specific surface area)은 0.51m²/g, 비표면적 가중법(surface area weighted average diameter)에 의해 계산된 분말 평균직경은 11.7㎛, 분말 체적에 가중치(volume weighted average diameter)를 두고 계산된 계피분말의 평균직경은 50.3㎛이다.

따라서, 본 발명에 따라 액체질소에서 분쇄한 계피 분말을 325메쉬(약 100㎛직경)의 체로 걸러 100㎛이하의 미세한 계피분말을 비누의 원료로 사용하는 경우 계피분말의 효능을 극대화 시킬 수 있다. 이때, 계피분말은 가볍고 모양이 불규칙하기 때문에 체로 거를 때 일반적인 체보다는 초음파를 이용한 초음파 진동체로 100㎛이하의 입자를 거르는 것이 매우 효과적이다.

도 3은 종래의 기술에 따른 계피 분말의 입도를 분석한 그래프로, 종래의 통상적인 방법에 의해 상온에서 분쇄한 계피분말을 입도분석기로 분석한 결과로서 본 발명에 의한 저온냉각 분쇄 방법의 효과(도2)를 명확하게 비교하기 위하여 도시한 것이다.

도 3에서 분석한 결과에 의하면 0.5 ~ 1,000㎛ 범위의 입도 크기(Particle Size) 분포를 가진다. 도 3에서 측정한 입도분석 결과로부터 계산된 계피 분말의 비표면적은 0.22m²/g, 비표면적 가중법에 의해 계산된 분말 평균직경은 26.7㎛, 분 말 체적에 가중치를 두고 계산된 계피분말의 평균직경은 187.9㎛이다.

도 2 및 도 3을 비교할 때 입도분포가 최대값을 보이는 직경은 도 3 (종래의 상온 분쇄법)의 경우는 약 220㎛인 반면에 도 2(액체질소 분쇄한 계피 분말)에서는 약 17㎛에서 최대 분포를 갖는다.

이와 같이, 종래의 방법인 공기 중에서 분쇄한 경우 최대 입도가 0.5mm(500㎛) 이상인 계피 분말이 남아 있고 분쇄한 계피분말의 비표면적이 작아 비누의 원료로 사용하기에 부적합하나, 액체질소에서 분쇄한 경우 최대 입도가 0.3m(300㎛) 이하로서 분쇄한 상태로 비누의 원료로 사용하여도 무방함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 천연 계피 분말의 입도는 0.3 ~ 300㎛ 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

실시예2

실시예2는 실시예1과 동일하나 단지 실시예1에서는 상온에서 계피를 1차로 분쇄하는 과정을 생략하고 바로 계피알데하이드의 고형화(결정화)온도 이하인 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도에서 계피를 냉각시켜 분쇄를 완료하는 것이다.

계피를 상온에서 분쇄하는 경우는 계피에 함유된 상기 [표 1]의 유효성분들이 휘발되거나 공기와 반응하여 산화 될 수가 있다. 그러나, 본 발명에 따른, 실시예2 또는 실시예1에서와 같이 저온에서 계피 분쇄를 완료하는 경우 유효성분의 휘발 및 성분변화를 억제 시킬 수 있는 장점이 있다. 실시예2에서도 실시예1과 같이 분쇄시의 대기는 질소나 알곤 등을 사용함으로써 산소와 계피 성분과의 반응을 억제 시키는 것이 계피 효능을 극대화 시킬 수 있다.

상기의 실시예1 및 2에서와 같이 제조한 미세한 계피 분말을 비누의 총 중량 대비 0.1 ~ 50중량%을 첨가하는 것을 제외하고는 통상적인 비누 조성물의 제조 방법에 따라 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 계피 비누가 당초 목적과 효능을 발휘하기 위해서는 비누 조성물에 미세한 계피분말을 0.1중량% 이상 첨가해야 한다. 0.1중량% 미만으로 첨가하는 경우 계피의 약리효능이 미미해져 효과가 떨어지고, 90중량%이상으로 너무 많이 첨가해도 비누 본원의 기능을 가질 수 없기 때문에 0.1 ~ 50 중량% 첨가하며, 더 바람직하게는 0.5 ~ 20 중량%의 비율로 첨가한다.

상술한 실시예 1 및 2에 사용되는, 비누의 주성분은 세정작용을 하는 계면활성제와 동/식물성 유지이다. 아울러, 본 발명에서는 계피 분말 및 기본 성분 이외에 비누의 기능을 보완시키는 보조첨가제 등을 더 첨부할 수 있다.

계면활성제는 세제의 주된 원료이면서 동시에 비누의 기능을 발휘하게 하는 것으로서 친유성과 친수성을 동시에 갖고 있다. 먼지나 기름기가 있는 이물질들은 대부분은 친유성의 탄화수소 사슬로 이뤄진 분자이기 때문에 비누의 소수성(친유성) 부분인 탄화수소 부분이 오물에 침투하여 오물을 둘러싸게 된다. 이때, 비누분자에 둘러싸인 오물은 마이셀(micell)을 형성하여 작은 입자로 쪼개져 물 속에 분 산된다. 마이셀 입자의 표면은 친수성이기 때문에 물에 녹아 분산된다. 이때, 계피 비누 내의 계피분말은 비누화 반응에 참여하지 않기 때문에 계피분말의 함량과는 무관하게, 비누 내의 총 유지량에 대해서 비누화값 (saponification value, SAP값)에 해당하는 계면활성제 값을 첨가함으로써 비누화 반응이 적절히 발생하도록 한다.

비누의 계면활성제로는 가성소다(NaOH)나 가성칼리(KOH)를 넣는데 고체비누는 가성소다(NaOH)를, 액체비누는 가성칼리(KOH)를 사용한다. 사용하는 유지의 종류에 따라서 가성소다 또는 가성칼리와 결합하는 양이 정해져 있다. 유지 1g을 비누로 만드는데 필요한 가성칼리의 mg(밀리그램) 수가 비누화 값이다. 예로서 올리브유는 0.188, 코코넛유는 0.266, 팜유는 0.198 이다. 가성소다(NaOH)를 사용하여 고체비누를 만들 때는 가성칼리를 기준으로 한 비누화값을 가성소다값으로 바꾸어 주기 위해서는 가성칼리를 기준으로 한 비누화값의 수치를 1.4로 나눈다. 가성소다를 사용하여 수퍼팻(superfat) 비누를 제조하는 경우에는 5 ~ 15% 유지를 더 넣거나, 디스카운트(Discount)법에 의해 가성소다의 양을 5 ~ 15% 줄인다.

비누 총 질량 대비 0.1 ~ 50중량%가 계피 분말이고, 하기 설명의 보조 첨가제가 0.1 ~ 5 중량% 만큼 첨가되고 있으므로, 계면활성제와 유지는 비누 총 질량 대비 45 ~ 99중량% 정도가 된다. 올리브유 유지와 가성소다를 사용하여 슈퍼팻 고체비누를 만드는 경우를 예로 들면 비누 내의 계면활성제와 유지의 총중량비가 45 또는 99중량%인 경우 올리브유와 계면활성제의 비율은 각각 39.7(x = 45/1.134):5.3 및 87.3 (x= 99/1.134):11.7 이 된다.

아울러 본 발명에서는 상기와 같은 세정작용 뿐 만 아니라 피부병 예방치료, 항균기능, 항산화성, 피부 영양 보충 등의 다양한 기능을 보완할 수 있는 첨가제를 넣어 비누의 기능을 다양화시킬 수 있다. 기능을 보완할 수 있는 첨가제로서 인삼, 우유, 쑥, 오이, 맥반석 분말, 죽염 분말을 함유시킬 수 있다.

유지, 계면활성제, 계피분말을 포함한 비누 베이스에 상술한 보조 첨가제들을 비누의 총 중량 대비 0.1 ~ 5 중량% 함유하는 것이 본 발명에서 목적하는 계피분말의 효능을 주된 작용으로 하는 계피 비누의 제조에 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 비누 형태의 제품군에서 계피를 추출물 형태로 첨가하지 않음으로써, 추출물 사용이 오히려 계피 효능과 제조공정 상의 비용측면에서 비효율적으로 작용하는 것을 방지하였다. 따라서, 복잡한 추출 과정을 거치면서 천연 계피의 유효 성분의 불완전한 추출, 약리 효능의 저하를 방지할 뿐 만 아니라, 추출물 보존 상태시의 성분변화를 최소화시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 계피 비누는 두발과 얼굴의 세정에 사용함으로써, 피부의 가벼운 염증과 가려움증을 현저히 감소시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도1은 분말입자 직경 감소에 따른 비표면적의 증대효과를 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 계피 분말의 입도를 분석한 그래프.

도 3은 종래의 기술에 따른 계피 분말의 입도를 분석한 그래프.

Claims

냉동 분쇄 공정을 거쳐 0.3 ~ 300㎛의 입자크기를 갖도록 미세하게 형성된 천연 계피 분말 0.1 ~ 50중량% 및 잔부의 비누 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 1 항에 있어서,

상기 천연 계피 분말은 -8℃ ~ -200℃ 의 냉동 상태에서 분쇄된 형태로 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 1 항에 있어서,

상기 천연 계피 분말은 천연 계피 10mm³를 분쇄하였을 때의 비표면적이 200 ~ 48,000mm² 인 형태로 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 1 항에 있어서,

상기 비누 원료는 계면활성제 및 동/식물성 유지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 4 항에 있어서,

상기 동/식물성 유지 및 상기 계면활성제 비율은 1 : 0.134 ± a (0 ≤ a ≤ 0.7 )인 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 1 항에 있어서,

상기 비누 원료는 인삼, 우유, 쑥, 오이, 맥반석 분말, 죽염 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 보조 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
제 6 항에 있어서,

상기 보조 첨가제는 상기 계피 비누의 총 질량 대비 0.1 ~ 5중량%만큼 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누.
천연 계피를 0.3 ~ 300㎛의 입자크기를 갖도록 미세하게 분쇄시켜 천연 계 피 분말을 형성하는 단계;

상기 천연 계피 분말을 0.1 ~ 50중량% 및 잔부의 비누 성분을 혼합하여 비누 혼합물을 제조하는 단계; 및

상기 비누 혼합물을 압착성형기에 넣고 덩어리 형태의 비누를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피를 상온에서 1차 분쇄한 후에 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도로 냉각한 후 무기물 또는 유기물 원료 분쇄기를 이용하여 2차로 미세하게 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피를 -8℃ ~ -200℃ 범위의 온도로 냉각한 후 무기물 또는 유기물 원료 분쇄기를 이용하여 미세하게 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 천연 계피 분말을 형성하는 단계는 천연 계피 10mm³를 분쇄하였을 때의 비표면적이 200 ~ 48,000mm² 가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 비누 혼합물은 계면활성제 및 동/식물성 유지를 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 동/식물성 유지 및 상기 계면활성제 비율은 1 : 0.134 ± a (0 ≤ a ≤ 0.7 )인 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 비누 원료는 인삼, 우유, 쑥, 오이, 맥반석 분말, 죽염 분말 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 보조 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 보조 첨가제는 상기 계피 비누의 총 질량 대비 0.1 ~ 5중량%만큼 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 기능성 계피 비누 제조 방법.