KR20110033174A - 옻추출물을 이용하여 음용수를 만드는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 옻추출물을 이용하여 음용수를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옻나무로부터 옻 성분을 추출하여 무독화한 것을 담수(淡水)에 가하여 음용수를 만드는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 옻추출물로부터 음용수를 만드는데 있어서, 상기 옻추출물은 7년생 이상 되는 옻나무를 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 수피(樹皮), 옻의 잎이나 순을 물과 함께 가마솥에 넣고 90∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하여 옻추출물을 추출하는 단계,
상기 옻추출물을 스크린(Screen)으로 거른 다음 여과하여 고형물질을 제거한 여액을 전기분해장치의 음극실에 공급하여 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation-reduction potential, ORP) 값이 -100∼-250㎷ 범위로 처리하여 무독화한 옻추출물을 만드는 단계,
상기 무독화한 옻추출물을 광천수, 수돗물 또는 해양 심층수를 탈염처리한 담수(淡水)에 첨가하여 음용수를 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
이를 위하여 본 발명은 옻추출물로부터 음용수를 만드는데 있어서, 상기 옻추출물은 7년생 이상 되는 옻나무를 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 수피(樹皮), 옻의 잎이나 순을 물과 함께 가마솥에 넣고 90∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하여 옻추출물을 추출하는 단계,
상기 옻추출물을 스크린(Screen)으로 거른 다음 여과하여 고형물질을 제거한 여액을 전기분해장치의 음극실에 공급하여 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation-reduction potential, ORP) 값이 -100∼-250㎷ 범위로 처리하여 무독화한 옻추출물을 만드는 단계,
상기 무독화한 옻추출물을 광천수, 수돗물 또는 해양 심층수를 탈염처리한 담수(淡水)에 첨가하여 음용수를 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
Description
본 발명은 옻추출물을 이용하여 음용수를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옻나무로부터 옻 성분을 추출하여 무독화한 것을 담수(淡水)에 가하여 음용수를 만드는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 옻은 독성과 약성을 동시에 지닌 신비로운 약재로 알려져, 동양에서는 옛날부터 옻이 식용과 약용으로 이용되어 왔으며, 어혈제거(瘀血除去), 구충(驅蟲), 위장질환(胃臟疾患), 여성의 생리불순(生理不順) 등 민간요법(民間療法)에 이를 이용하는 처방이 전래 되고 있다. 동의보감(東醫寶鑑)에서도 위장병과 변비, 어혈을 치료하는 약재로 소개되고 있으며 예로부터 다양하게 민간요법으로 활용되어 왔으며, 우리나라에서는 여름철 보신용(保身用)으로 옻나무의 수피와 가지를 옻 닭, 옻 오리 등으로 식용하고 있으나, 옻에 대한 알레르기(Allergy) 반응이 심한 사람은 옻오름 현상이 야기되는 문제점이 있었다.
종래의 기술로서, 다음 특허문헌 1의 경우는 170℃에서 4시간 이상 건조시켜서, 물과 유기용매를 사용하여 고온, 고압상태에서 추출하는 방법이 제시되어 있으나, 고온에서 옻 성분이 열 분해되어 약효성분과 항산화성이 떨어지는 문제점이 있다.
그리고 특허문헌 2의 경우도 옻나무에서 채취한 수액 또는 껍질을 열풍 건조하는 제1차 독성제거 공정과 제2차 추출공정으로 구성된 독성이 제거된 옻나무 추출물의 추출방법이 제시되어 있으나 이 역시 고온 열풍건조시에 옻 성분이 열 분해되어 약효성분과 항산화성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 옻나무, 수피, 옻의 잎이나 순으로부터 옻 성분을 추출하여 무독화한 옻추출물로 음용수를 만드는 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있는 것이다.
본 발명은 옻추출물로부터 음용수를 만드는데 있어서, 상기 옻추출물은 7년생 이상 되는 옻나무를 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 수피(樹皮), 옻의 잎이나 순을 물과 함께 가마솥에 넣고 90∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하여 옻추출물을 추출하는 단계, 상기 옻추출물을 스크린(Screen)으로 거른 다음 여과하여 고형물질을 제거한 여액을 전기분해장치의 음극실에 공급하여 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation-reduction potential, ORP) 값이 -100∼-250㎷ 범위로 처리하여 무독화한 옻추출물을 만드는 단계, 상기 무독화한 옻추출물을 광천수, 수돗물 또는 해양 심층수를 탈염처리한 담수(淡水)에 첨가하여 음용수를 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
본 발명은 옻나무로부터 추출한 옻 성분을 무독화한 옻추출물을 담수에 가한 음용수는 옻오름 현상이 나타나지 않은 효과가 있기 때문에 옻 성분이 함유된 음용수를 만드는데 널리 이용될 것으로 기대된다.
도 1은 옻추출물을 전해환원처리하는 공정도
옻나무(Rhus Verniciflua Stokes)는 중앙아시아 고원지대인 티벳(Tibet) 및 히말라야(Himalaya) 지방이 원산지로 알려져 있으며 옻나무과(Anacardiaceae)에 속하는 낙엽활엽교목(落葉闊葉喬木)으로 수고(樹高)가 20m, 직경(直徑)이 60㎝에 이르고, 옻나무의 수피에서 채취되는 수액(樹液)인 칠액(漆液)은 식물생리상 일종의 분비물로써 금방 채취한 칠 액(생 옻)은 회백색의 유상(乳狀)의 액으로 단맛과 떫은맛이 나며 공기와 접촉하면 갈색으로 변한다. 칠 액의 주성분인 옻 산(Urushiol)은 공기 중의 산소와 접촉되면 효소반응에 의해 견고하게 굳어지면서 다른 도료와는 특이하게 3차원 구조의 고분자인 훌륭한 도막을 형성하여 엿 날부터 칠(漆)로 널리 이용되어 왔다.
옻나무과의 식물은 세계적으로 약 70속, 600여 종 정도 있으며, 우리나라에는 참옻나무, 개옻나무, 덩굴옻나무, 붉나무, 검양옻나무 및 산검양옻나무 등의 6종이 생육하고 있다.
한국. 중국. 일본에 자생하는 옻나무 수액(樹液)에는 우루시올(Urushiol)이 주성분이자만, 타이완(Taiwan)과 베트남(Vietnam)의 더운 날씨의 옻나무에는 카테콜(Catechol)에 탄소 수 17개의 곁가지(Side chain)가 결합한 라콜(Laccol)이 주성분이며, 태국(泰國)과 미얀마(Myanmar)의 옻나무 수액에는 탄소 수 17개의 곁가지가 우루시올 및 라콜과는 달리 다른 위치에 결합하는 팃시올(Thitsiol)이 보고되어 있다. 이와 같이 옻나무 자생지에 따라 주성분의 구조가 약간씩 다르며 독성도 다르다. 즉 태국과 미얀마의 카테콜은, 포이죤 아이비(Poison ivy), 포이죤 오크(Poison Oak), 포이죤 수맥(Poison Sumac) 등 여러 가지 나무에 공통으로 들어 있는 카테콜(Catechols)이 원인물질로서 병변은 일직선으로 잘 나타나는데 접촉부위에 물집이 생겨 가렵고 벌게지며, 시간이 지남에 따라 병변(病變)이 번지는 것처럼 보이지만 실제로는 시간이 어느 정도 지나 피부 중심에 자극이 직접 전달되어야 발진(發疹)이 나타나며 옻나무에 직접 접촉했던 부위가 접촉이 적었던 부위보다 증상이 심하게 나타난다.
한국에서 나는 옻의 성분은 우루시올이 60∼80wt%, 수분이 10∼30wt%, 고무 질이 7∼8wt%, 미량의 함질소화합물과 옻 닭, 옻 오리, 옻 수육, 옻 불고기와 같은 옻 요리를 하였을 때 맛과 향을 좋게 하는 비환원당(Nonreducing sugar)인 트레할로스(Trehalose)와 같은 물질이 함유되어 있는 것으로 밝혀져 있다.
최근에 이루어진 연구결과를 보면 옻 액의 주성분이며 알레르기(Allergy)를 유발하는 옻 산 성분이 강한 항암(抗癌), 항산화(抗酸化) 및 항균활성(抗菌活性)이 있는 것으로 보고되었으며, 옻나무의 수피(樹皮) 및 목부(木部)에서 추출된 플라보노이드(Flavonoids) 성분이 혈관형성 억제작용을 나타내어 암세포의 증식 및 전이를 억제하고 암세포를 정상세포로의 분화를 유도하는 항암효과(抗癌效果)가 확인되었으며, 또한, 항산화(抗酸化), 숙취해소(熟醉解消) 및 위염억제효과(胃炎抑制效果)도 있는 것으로 밝혀졌다.
칠 액이 고화된 것을 분쇄하여 분말로 만든 것을 건칠(乾漆)이라 하는데 한방 및 민간에서는 혈액촉진(血液促進), 위산과다증(Hyperacidity), 여성의 생리통(生理痛), 어혈제거(瘀血除去), 편도선염(扁桃腺炎), 구충제(驅蟲劑) 등에 쓰이고 있다.
옻의 주성분(主成分)은 폴리페놀(Polyphenol) 유도체(誘導體)인 우루시올(Urushiol)이며 처음에는 무색투명하나, 공기에 접촉하면 산화효소(Oxidase)의 작용으로 검게 변하면서 도막(塗膜)을 이루는 물질로, 화학식은 C21H34O2이며, 점성(粘性)이 있는 무색액체이고, 끓는점은 210∼222℃(0.4∼0.6㎜ Hg)이다. 공기 중에서는 검게 변하며, 진득하게 되어 응고한다. 1종류의 화합물이 아니라, 2가(價)페놀의 혼합물이며, 주요 성분인 우루시올(Urushiol)의 구조식(構造式)은 다음과 같다.
상기 우루시올의 구조식에서 곁 사슬(Side chain) R는 (CH2)14CH3 , (CH2)7CH=CH(CH2)6CH2, (CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3 , (CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2로 표시되는 4종류의 혼합물로 알려져 있다.
옻나무로부터 채취한 생칠(生漆)의 지질성분(脂質成分)인 우루시올(Urushiol)은 우선 옻나무 수액(樹液) 중의 탈수소효소(脫水素酵素)인 라카아제(Laccase)에 의해서 효소산화(酵素酸化)가 진행된다. 다음에, 우루시올 중의 불포화측쇄(不飽和側鎖)는 습한 공기 중의 산소(O2)에 의해서 퀴논 화합물(Quinone compounds)로 전환되면서 과산화물(過酸化物)이 생성하여, 자동산화(自動酸化)가 일어나, 복잡한 망목구조(網目構造)를 형성한다. 우루시올은 상기의 구조식에서와 같이 2개의 수산기(水酸基: -OH)를 가진 항산화성(抗酸化性)을 나타낸다. 옻나무는 효소중합(酵素重合)을 하면 수산기가 감소하기 때문에, 항산화성도 감소한다. 따라서 옻나무가 중합하는 것에 따라 2단계로 일어나는 자동 산화가 촉진하게 되며, 이는 항산화성과 수산기(水酸基)를 측정하는 것으로 확인할 수 있다.
Urushiol(Phenolic Compounds) + 공기(O2) ――Laccase(Oxidase)→ Quinone compounds + H2O2 ………………………………………………………①
Quinone compounds + Protein, Amino acid, 기타 유기산 등 → 망목구조(網目構造)의 거대고분자화합물(巨大高分子化合物) + H2O …………②
옻이 피부를 헐게 하는 것은, 옻의 성분인 우루시올과 라카아제가 피부를 묻으면, 우루시올이 공기 중에서 라카아제의 산화촉매작용에 의해서 산화되면서 피부 단백질과 반응하여 생기는 알레르기성 피부염을 야기되어 피부가 약한 사람은 옻오름 현상이 나타나게 된다.
상기와 같은 옻의 독성(옻오름)을 감소 내지는 무독화하는 방법을 고려하면 다음과 같다.
1) 옻추출물은 공기 중에서 완전산화를 하면 무독화된다.
옻추출물을 가구 등에 옻칠을 하여 공기 중에서 완전산화를 한 옻칠 가구에서는 옻오름 현상이 야기되지 않는다.
옻추출물을 가구나 공예품 등에 옻칠을 하여 상기 반응식 ①과 ②의 반응이 완료되어 옻칠이 된 경우는 독성물질인 우루시올과 라카아제의 반응이 없게 되어 무독화된다.
2) 고온에서 가열하면 독성이 감소 내지는 무독화된다.
옻나무나 수피를 가압상태에서 150∼200℃ 범위로 2∼6시간 동안 열처리를 하면 산화효소인 라카아제가 분해되어 무독화된다.
한방에서는 옻나무의 수피를 고온에서 법제처리(法製處理)를 하여 약재로 사용하고 있다.
그러나 고온에서 장시간 열처리를 하면 옻 성분이 열 분해되어 약효성분이 소실되면서 항산화성 기능이 감소하는 문제점이 있다.
3) 수용액 중에서도 고온으로 장시간 동안 가열하면 독성이 감소 된다.
옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하면 독성이 감소 된다.
옻추출물에 함유되어 있는 산화효소(Oxidase)인 라카아제(Laccase)는 45℃ 이상에서 장시간 가열하면 활성이 떨어지면서 독성은 급격히 감소한다.
옻칠용의 옻 수지(Urushi lacquer)를 제조하는 경우에 45℃ 이상에서 장시간 가열하면 품질이 떨어지기 때문에 45℃ 이하에서 농축하게 된다. 그러나 독성이 감소한 옻추출물을 얻고자 하는 경우는 45℃ 이상의 고온에서 장시간 가열하는 것이 바람직하다.
그리고 옻 닭이나 옻 오리의 요리에서와 같이 단백질 성분을 함께 넣고 고온으로 가열하면 우루시올 성분이 단백질과 반응하게 되어 독성은 감소하게 된다.
또한, 타닌(Tannin)성분이 함유된 밤, 감나무 잎, 느릅나무, 등롱과(燈籠果: 까마귀밥여름나무) 등과 함께 가열하면 우루시올성분이 타닌과 반응하여 독성이 감소하는 것으로 밝혀져 있다.
그러나 상술한 가열방법으로는 옻의 독성이 완벽하게 처리되지 않은 문제점이 있어 옻오름이 심한 사람은 알레르기성 피부염을 야기할 수 있다.
4) 산소농도가 높은 수용액에서 고온으로 가열하면 독성의 거의 없는 옻추출물을 얻을 수 있다.
옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃로 가열을 하면서 산소나 공기를 주입하여 폭기를 하거나, 옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 고압 가마솥에 넣고 산소의 분압(分壓)을 1∼2㎏/㎠a으로 유지하면서 95∼100℃로 가열을 하면 상기의 ①과 ②의 반응이 일어나 무독성의 옻추출물을 얻을 수 있다.
그러나 옻의 약성 성분이 중축합반응(重縮合反應)에 의해서 거대고분자화합물(巨大高分子化合物)로 전환되어 고형물질로 되면서 소실되며, 항산화성(抗酸化性) 기능도 소실되기 때문에 바람직한 방법이 될 수 없다.
5) 발효처리하는 방법
옻나무 토막이나 수피, 옻순을 된장이나 고추장과 같이 발효식품을 만드는 경우에 함께 주입하여 발효하면 옻의 독성성분을 무독화할 수 있다.
옻나무 토막이나 수피, 옻순만을 국균(麴菌), 고초균(枯草菌), 나도균(納豆菌: Bacillus natto)과 같은 발효미생물을 이용하여 발효처리를 하면 발효미생물이 옻 성분을 섭취하여 무독성의 대사산물을 배설하여 독성이 없는 옻 성분을 추출할 수 있다.
그러나 발효방법에 의한 옻 성분의 추출은 추출시간이 길어 시설비와 경비가 많이 들어가는 문제점이 있다.
6) 가열 추출한 옻추출물을 전해환원처리를 하면 완벽한 무독성으로 처리된다.
옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하여 추출한 옻추출물을 전기분해장치의 음극실로 공급하여 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation-reduction potential, ORP) 값을 -100㎷ 이하로 처리하면 옻의 독성이 완벽하게 무독화된다.
옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 단순 가열추출한 옻추출물은 옻의 주성분인 우루시올과 산화효소인 라카아제성분이 잔존(殘存)하고 있기 때문에 옻의 독성은 남아 있으며, 이를 전기분해장치의 음극실로 공급하여 전해환원처리를 하면 음극에서 발생하는 환원성이 강한 활성수소(活性水素)와 산화효소인 라카아제성분이 중화처리되어 옻의 독성은 없어지면서 약효성분은 그대로 보존되어 항산화성 기능은 유지되면서 무독화된 옻추출물을 생산할 수 있다.
본 발명에서 옻 성분의 추출은 7년생 이상 되는 옻나무(Rhus verniciflua)를 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 수피(樹皮), 옻의 잎이나 순으로부터 옻추출물을 추출하여 무독화한 옻추출물을 광천수, 수돗물 또는 해양 심층수를 탈염처리한 탈염수와 같은 담수(淡水)에 첨가하여 음용수를 만드는 방법에 관한 것으로 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하 혼합비를 나타내는 "부"는 특별한 언급이 없는 한 "중량부"를 의미한다.
1. 옻추출물을 추출하는 단계
7년생 이상 되는 옻나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 옻나무의 수피(樹皮), 옻잎 또는 옻순 중에서 한 종류 이상의 옻 100부와 깨끗한 용수 400∼600부를 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열한 다음, 채반이나 스크린(Screen) 망으로 걸러 고형물질을 제거한 다음, 옻 성분을 추출한다.
8년생 옻나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것 100㎏와 수돗물 600㎏을 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 24시간 동안 가열한 다음, 상온으로 냉각 후 채반으로 걸러 고형물질을 제거하고, 옻 성분을 추출한 옻추출물 560㎏을 만들었다.
2. 무독화한 옻추출물을 만드는 단계
전기분해장치(電氣分解裝置; 1)의 양극실(2)에 3∼6wt%의 염수 또는 해수와 같은 전해질을 양극실 용액으로 공급하고, 음극실(3)에는 상기 옻추출물을 추출하는 단계에서 추출한 옻 성분을 공급하면서 정류기(7)로부터 3∼20볼트(Volt)의 직류전기를 음극실(3)의 산화환원전위지시스위치(Oxidation reduction potential indicating switch; ORPIS)의 산화환원전위 값이 -100∼-250㎷ 범위로 양극(4)과 음극(5)에 인가(印加)하여 음극실(3)에서 무독화한 옻추출물로 처리하여 옻추출물 저장조(10)로 보내었다가, 옻추출물 이송펌프(11)로 음용수제조공정으로 보낸다.
이때 음극실(3)에 설치된 수소이온농도지시계(pH indicator; pHI)의 값은 9∼12 범위의 알칼리성이 된다.
양극실(2)에는 3∼6wt%의 염수나 해수를 양극실(2)에 설치된 수소이온농도지시계(pH indicator; pHI)의 값이 2∼3 범위가 되게 공급하여 처리된 전해산화수는 전해산화수 저장조(8)로 보내었다가 전해산화수 이송펌프(9)에 의해서 음용수제조공정으로 보낸다. 이때 양극실(2)에 설치된 산화환원전위지시계(Oxidation reduction potential indicator; ORPI)의 값은 +800∼+1,200㎷ 범위가 된다.
여기서 생산된 전해산화수는 살균수, 목욕용수, 화장수, 농작물의 엽면살포제 등으로 사용한다.
이때 전기분해공정에서 일어나는 전기화학반응은 다음과 같다.
양극실 용액의 염수는 다음과 같이 가수분해반응이 일어난다.
H2O ⇔ 2H+ + OH- ………………………………………………③
MaXb ⇔ aMb + + bXa - ………………………………………………④
여기서 M는 Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn …등과 같은 양이온물질을, X는 Cl, Br, CO3, SO4 …와 같은 음이온물질을, a는 양이온(+) 원자가의 수를, b는 음이온(-) 원자가의 수를 의미한다.
1) 양극실(2)에서 반응
H2O → 2H+ + [O]( aq ) + 2e- →1/2O2 (g)↑ + 2e- ……………⑤
여기서 [O]( aq )는 수용액에 용해되어 있는 상태의 활성산소를 의미하며, O2 (g)↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스(Gas)상태로, 대기 중으로 방출하는 산소를 의미한다.
bXa - → Xb ( aq ) + be- → Xb (g)↑ + be- ……………………⑥
Xa -가 Cl- 이온의 경우 전해반응을 고려하면 다음과 같다.
2Cl- → Cl2 ( aq ) + 2e- → Cl2 (g)↑ + 2e- …………………⑦
여기서 Cl2 ( aq )는 수용액에 용해되어 있는 상태의 염소를 의미하며, Cl2 (g)↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스상태로, 대기 중으로 방출하는 염소를 의미한다.
2) 양극실에서 용액반응
Cl2 ( aq ) + 2H2O →H+ + Cl- + HClO( aq ) …………………………⑧
2) 음극실에서 반응
2H2O + 2e- → 2[H]( aq ) + 2OH- → H2 (g)↑ + 2OH- …………⑨
여기서 [H]( aq )는 물에 용해되어 있는 활성수소를 의미하며, H2 (g)↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스상태로 발생하는 수소를 의미한다.
Ma + + aOH- → M(OH)a …………………………………………⑩
Ma +가 Na+ 이온의 경우 전해반응을 고려하면 다음과 같다.
Na+ + OH- → NaOH ……………………………………………⑪
전기분해장치(1)의 재질은 내식성이면서 절연성이 우수한 PVC(Poly vinyl chlorite), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), ABS수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 부타디엔 수지(Butadiene resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 아크릴수지(Acrylic resin) 중에서 한 종류를 선택하여 사용한다.
양극실(2)의 양극(4)은 내식성(耐蝕性) 재질이면서 염소 및 산소발생 과전압(過電壓)이 높은 티타늄 판(Titanium plate)에 RuO2-TiO2를 소부도장(燒付塗裝)한 DSA(Dimensionally stable anode)전극이나 백금도금 전극을 사용한다.
음극실(3)의 음극(5)은 수소발생과전압(水素發生過電壓)이 높은 랜니니켈(Raney nickel) 또는 스테인리스 강판(Stainless steel plate)을 사용한다.
그리고 격막(6)은 2가 이상 다가(多價) 양이온의 투과는 억제하면서 1가 양이온만을 선택투과하는 교환막으로, 폴리스티렌-디비닐 벤젠(Polystyrene-divinylbenzene) 계의 주사슬(主鎖: Main chain)에 부전하(負電荷) R-SO3 -를 고정하고 있는 부전하막(負荷電膜)에 측쇄(側鎖: Side chain)가 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 또는 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine) 등의 그래프트 폴리머(Graft polymer)나 주사슬이 폴리에틸렌이민 또는 폴리비닐 피리딘으로 된 측쇄가 폴리스티렌인 그래프트 폴리머로 합성된 이온교환막으로, 그래프트 폴리머의 주사슬인 양이온교환막은 주사슬 또는 측쇄와 동일한 분자구조를 하고 있는 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinylchlorde), 폴리스티렌(polystyrene) 등에 부전하 R-SO3 -를 고정한 양이온교환막으로 구성된 고분자와 동일한 분자구조를 가진 주사슬 혹은 측쇄에 1가 양이온만 투과능(透過能)을 가지는 분자구조인 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine), 폴리비닐 아민(Polyethyleneamine) 또는 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine)과 같은 양이온 수지를 수식처리(修飾處理)한 막을 사용할 수 있으며, 특히, 폴리스티렌-디비닐벤젠계의 폴리스티렌-그래프트-에틸렌 이민이 가장 바람직하게 사용할 수 있다.
만약 2가 이상의 다가(多價)의 양이온을 동시에 투과하는 격막(8)을 사용하는 경우에는 Ca, Sr, Mg, Fe, Fe 등 다가(多價) 이온이 음극실(5)로 이동하여 음극(8) 판에 스케일(Scale)이 생성되어 전기저항을 증가하여 처리효율을 저하하기 때문에 다가(多價) 이온을 투과하는 격막(6)을 사용하는 것은 피해야 한다.
양극실(2)의 크기가 1,000㎜(길이)×500㎜(폭)×1,200㎜(깊이)이고, 음극실(3)의 크기도 양극실(2)의 크기와 동일한 1,000㎜(길이)×500㎜(폭)×1,200㎜(깊이)인 크기의 사이에 튜본(Dupont) 사의 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid) 계 나피온 수지(Nafion resin) Nafion-115의 격막(6)으로 격리(隔離)하고, 양극(4)은 800㎜(폭)×1,200㎜(높이)×5㎜(두께)의 티타늄 판에 TiO2-RuO2를 소부 코딩한 DSA(Dimensionally stable anode)전극을 사용하고, 음극(3)은 800㎜(폭)×1,200㎜(높이)×10㎜(두께)의 강판에 레이니 니켈(Raney nickel)을 3㎜ 두께로 라이닝한 전극을 사용한 전해분해장치(1)의 양극실(2)로는 3.4wt%의 염수 500㎏을 공급하고, 음극실(3)에는 실시 예1에서 생산된 옻추출물 500㎏을 주입하고, 정류기(7)로부터 6.2볼트(Volt)의 직류전기를 인가하여 산화환원전위(ORP) 값이 -200㎷로 회분식운전(Batch operation)을 하여 전해환원수인 무독화한 옻추출물 500㎏을 생산하였다.
이때 음극실(2)의 pHI의 pH는 9.6이었으며, 양극실(2)의 pHIS의 pH는 2.5이었으며, ORPI의 산화환원전위 값은 +920㎷이었다.
상기 무독화한 옻추출물을 과거 옻오름의 경험이 있는 10인의 팔에 도포하여 옻오름 현상을 테스트한 결과, 옻오름이 야기되는 자는 한 명도 없었다.
따라서 추출한 옻 성분을 상기와 같이 전기분해장치(1)의 음극실(3)에 공급하여 산화환원전위 값이 -100∼-250㎷ 범위로 전해환원처리를 하면 독성이 없는 옻추출물로 처리되는 것을 확인할 수 있다.
3. 음용수를 만드는 단계
상기 무독화한 옻추출물을 광천수 또는 해수(해양 심층수 포함)를 탈염처리한 탈염수와 같은 담수에 첨가하여 옻 성분이 함유된 음용수를 만든다.
해양 심층수를 정밀여과(Microfiltration), 나노여과(Nanofiltration)와 2단계 역삼투 여과(Reverse osmosis filtration)를 순차적으로 처리하여 담수화한 담수에 해양 심층수에서 생산된 미네랄조정제를 경도가 352㎎/ℓ로 주입한 것에 실시 예2에서 생산된 무독화한 옻추출물을 5wt%를 혼합하여 음용수를 만들었다.
본 실시 예3에서 만든 옻추출물이 함유된 음용수를 과거에 옻오름을 경험한 10인에 공급하여 7일간 식음(食飮) 하도록 하였으나, 모두가 옻오름 현상이 없었다.
1: 전기분해장치 2: 양극실
3: 음극실 4: 양극
5: 음극 6: 격막
7: 정류기 8: 전해산화수 저장조
9: 전해산화수 이송펌프 10: 옻추출물 저장조
11: 옻추출물 이송펌프
FI:유량지시계(Flow indicator) pHI: 수소이온농도지시계(pH indicator)
ORPI: 산화환원지시계(Oxidation-reduction potential indicator)
ORPIS: 산화환원지시제어스위치(Oxidation-reduction potential indicating switch)
3: 음극실 4: 양극
5: 음극 6: 격막
7: 정류기 8: 전해산화수 저장조
9: 전해산화수 이송펌프 10: 옻추출물 저장조
11: 옻추출물 이송펌프
FI:유량지시계(Flow indicator) pHI: 수소이온농도지시계(pH indicator)
ORPI: 산화환원지시계(Oxidation-reduction potential indicator)
ORPIS: 산화환원지시제어스위치(Oxidation-reduction potential indicating switch)
Claims (1)
- 옻추출물의 무독화에 있어서, 7년생 이상 되는 옻나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 수피(樹皮)를 벗긴 것, 옻잎 또는 옻순 중에서 한 종류 이상과 용수를 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열한 다음, 채반이나 스크린(Screen) 망으로 걸러 고형물질을 제거하여 옻추출물을 추출하는 단계와,
상기 옻추출물을 전기분해장치(電氣分解裝置; 1)의 음극실(3)에 공급하고, 양극실(2)에 3∼6wt%인 염수나 해수를 양극실 용액으로 공급하면서 정류기(7)로부터 직류전기를 음극실(3)의 산화환원전위 값이 -100∼-250㎷ 범위로 양극(4)과 음극(5)에 인가(印加)하여 무독화된 옻추출물을 만드는 단계와,
상기 무독화된 옻추출물을 수돗물, 광천수 또는 해수를 탈염처리한 탈염수 중에서 한 종류의 담수에 첨가하여 옻 성분이 함유된 음용수를 만드는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옻추출물을 이용하여 음용수를 만드는 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101369742B1 (ko) * | 2011-09-16 | 2014-03-06 | 주식회사 블루텍 | 고전압 전기 방전 방식의 옻 독성제거 시스템 |
| KR101446837B1 (ko) * | 2012-09-26 | 2014-10-08 | 권영길 | 옻을 이용한 수용성 추출액 제조방법 |
-
2011
- 2011-03-20 KR KR1020110024660A patent/KR20110033174A/ko not_active Application Discontinuation
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