KR20110104661A - 안정한 유황 미립자 분산물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유황을 미립자로 분쇄하여 안정한 수분산 유황가공물을 제공하여 동,식물의 항균 및 살균제로 사용함에 편리성을 부여한 안정한 수분산 유황 가공물에 관한 것이다.

Description

안정한 유황 미립자 분산물{Stable for sulfur particle dispersing phase in water}

본 발명은 유황을 미립자로 분쇄하여 안정한 수분산 유황가공물을 제공하여 동,식물의 항균 및 살균제로 사용함에 편리성을 부여한 안정한 수분산 유황 가공물에 관한 것이다.

일반적으로 유황은 질병치유의 오랜 역사를 가지고 있으며, 광물질 유황은 만병을 물리친다는 천하의 명약인 금단(金丹)의 주원료로 쓰여 왔을 만큼 그 약성이 매우 강한 것으로 알려져 있다.따라서, 생체건강의 최대의 적이 되는 중금속, 화공약품 각종 농약 등의 공해물질의 오염에서 해방될 수 있는 신비한 해독(解毒)작용을 가지고 있어, 이 유황이야말로 21세기의 필수 영양제라 할 수 있다.

황(黃) 또는 유황(硫黃)은 화학 원소의 하나이다. 기호는 S이고 원자 번호는 16이다. 맛과 냄새가 없는 비금속 원소이다. 자연 상태에서는 순수한 황, 또는 황화물이나 황산염의 형태로 존재한다. 생명에 필수적인 원소로 두 종류의 아미노산에 황이 포함되어 있다. 비료의 주성분이며, 그밖에 화약, 성냥, 살충제, 살균제 등에도 쓰인다. 본 발명의 분산물을 제조하게 된 배경은 기존의 축산물의 유황 섭취는 사료에 일정량의 유황을 섞어 가축 등에 섭취시켜 왔으나 유황 입자와 사료 등의 비중차와 잘 섞기지않고 유황 입자가 분리되어 실제로 동물의 섭취율이 매우 떨어지기 때문에 입자를 좀더 작게 만들어 안정한 수분산을 만들어 축산물의 음용 형태로 섭취할 수 있게 하면 그 용도가 상당히 넓어져 좀더 폭 넓게 사용할 수 있다.

유황의 입자는 분쇄물 역시 수분산 에서는 비중이 물보다 무겁기 때문에 이를 안 정하게 유지할 수 있는 분산제의 선택이 중요하며, 특히 동물의 섭취와 직접적인 관계가 있으므로 식품첨가물의 분산제 선정 및 분산제 농도, 이와 함께 분산물인 유황 입자크기 및 가공성 등이 중요하며 또한 분산물이 물에 잘 희석되어 농가에 서 사용시 사용 편리성 등을 고려해야한다.

독성이 제거된 유황 및 일반유황은 동물의 체내 섭취와 직접적으로 관련이 있으므로 섭취시 문제가 없는 식품첨가물 분산제의 선정과 사용의 편리성을 고려한 적정한 분산물의 유동성 및 물리적성질의 가장 접합한 농도와 입자의 가공을 통하여 문제점을 해결하였다.

본 발명은 안전하고, 안정한 수분산 유황 가공물을 제공함으로서 우수한 농축산소재로 다양한 응용물을 제공할 수 있다.

[유황]

유황은 비금속 원소의 하나, 노란색의 결정(結晶)으로 천연적으로 홑원소 물질로 존재한다. 수지 광택이 있으며, 공기 중에서 가열하면 푸르스름한 불꽃을 내며 타 서 이산화황이 된다. 의약품, 화약, 성냥 따위의 원료로 쓴다. 원소 기호는 S, 원 자 번호는 16, 원자량은 32.07. ‘황’으로 순화된다.

일반적인 유황은 화산지역에서 용해되어 분출되는 황화수소와 이산화유황의 상호 작용에 의하여 형성되고, 광산에서 채광하는 자연상태에서 얻어지거나 또는 조합 된 상태로 발견되는 비금속소자로써, 화산지역에서 형성되는 유황은 황화물이라는 금속과 많은 화합물을 형성하고 있으며, 비등하는 유황의 증기 내에서 금속은 연 소되고, 연소 되는 유황은 이산화유황을 형성하고, 예리한 악취를 발산하고, 기침 을 하게 되며, 광산에서 채광되는 유황은 황화수소로 알려진 유황화합물과 수소를 취입하는 박테리아에 의하여 이루어지는 것으로 사람에게 유독성이기 때문에 사람 이나 동물이 그대로 적용할 수는 없고 유해물질을 제거한 후 사용하고 있다.

이와 같은 유황은 가열하거나 화합물로서 병실 소독용, 양초의 제조, 의약, 염료 화학 등을 제조하고 색소물질 또는 색소 과일이나 직조사를 표백하는 등 거의 모 든 산업분야에서 사용되고 있는 바와 같이 이미 선조들로부터 민간요법으로 사용 되어 왔던 사례가 고대 의학서적을 통하여 전하여지고 있으나, 그 법제가 까다롭 고 난점이 많이 공식적으로 실용화되지 못하다가 최근에 와서는 동, 식물에서 유 기되는 유황을 섭취하기 위하여 유황오리를 건강식품으로 사용하고 있으며, 뿐만 아니라 피부병을 치료하기 위하여 유황온천욕을 하고 있다.

특히 유황은 제16족에 속하는 산소족의 원소로서 산성토양을 중화시키거나 바닷물 의 적조현상을 제거하는데 쓰이고 있는 바와 같이 유황은 원소주기율표상 산소와 같은 6족으로 산소와 유황이 없이는 동,식물이 생존할 수 없는 것처럼 유황과 산 소는 생체의 호흡작용, 동화작용, 신진대사작용 등에 필수적인 물질이다.

사람의 몸을 구성하고 있는 생체원소에는 수소(H), 산소(O), 질소(N), 유황(S) 등 을 포함한 14종으로써 인체를 구성하는 총원소 중 99.8%를 차지하고 있으며, 그중 에 유황은 우리 몸속에서 8번째의 비중을 차지하고 있다.

따라서, 유황은 생체의 필수적인 영양소로써 생체의 정화 및 해독의 효능을 발휘 하는 것이므로 전술한 광물질 등의 유황에 함유된 독성을 제거하여 동,식물에게 직,간접적으로 전이(轉移)하여 사람이 식보(食補)할 수 있는 법제유황을 얻어내고 자 한다. 또한 유황은 보양 작용뿐 아니라 암과 각종 난치병의 원인이 되는 중금 속, 농약, 기타 화공 물질의 독성을 해독하는 작용이 뛰어난 것으로 알려져 있는 데, 동의보감에서도 유황은 열이 많고 독성이 강하나 몸 안의 냉기를 몰아내어 양 기 보족을 돕는 한편 심장의 적취(積聚)와 사기를 다스리며, 단독(丹毒)을 풀어주 는 것으로 알려져 있고,중국의 고전 문헌에서도 유황에 대한 약성(藥性)의 평가는 대단하다. 따라서 해독된 유황을 인체가 섭취하면 그 효과를 볼 수 있는데, 보다 안전한 방법으로는 유황을 섭취한 식용 가축을 제공하는 것이다. 따라서 메틸설포 닐 메탄(Methyl Sulfonyl Methane)의 결핍이 큰 가축에 적정량의 유황을 인위적으 로 공급해야 할 필요가 있다.

천연유기유황이란 (Dimethyl Sulfone; Methyl Sulfonyl Methane)

신종” 물질인 천연 유황 합성물, 천연유기유황(Natural Sulfur)은- 식물에서 추 출해낸 무독, 무취의 유황(천연유기유황/Natural Sulfur) - 소나무에서 추출한 천 연식이유황을 말한다

무기황(플랑크톤, 조류 등)→유기 황 화합물→가스(대기층) →수증기(비, 눈) → 지상 →식물, 작물 흡수(100배 농축)→메티오닌(Methionine)과 시스테인(Cysteine )아미노산으로 전환 →단백질형성 → 인간, 동물섭취 -유황 아미노산은 우리 인체 에 필요한 하나의 미네랄이다.

MSM이란 Methyl-Sulfonyl-Methane, Dimethylsulfone의 약자이며, 비금속(유기) 황화합물을 지칭하는 것으로, 자연 상태에서 생성되는 천연물이다. 일반적으로 우리가 알고 있는 황은 무기황으로서 노란 물질로 고체 및 액체의 다양한 물질과 혼합되어 존재한다. 황은 인체에서 발견되는 흔한 물질 중의 하나이기 때문에 우리가 가볍게 무시하기 쉬우나, 황은 인간의 영양 상태 유지에서 매우 중요한 역할을 하고 있다.

MSM은 DMSO(Dimethylsulfoxide)에서 유래하는 물질이다. DMSO는 말과 같은 동물의 관절이나 상처부위의 염증을 치료하기 위해 사용되고 있으나, 고약한 냄새와 유해한 불순물을 함유하고 있기 때문에 인체에서 DMSO의 사용은 의사의 처방에 의해 극히 제한적으로 이용되고 있다.

MSM은 설탕과 비슷한 흰색이며 냄새가 전혀 없는 결정체의 유기화합물이다(무기황과는 근본적으로다른 형태). 무게를 기준으로 할 때, MSM에서 황의 성분은 34%로 자연 상태에서 황을 가장 많이 함유하는 물질 중의 하나이다. MSM이 맛은 약간 신맛이며, 물이나 주스에 쉽게 녹는 등 MSM은 용해성이 매우 좋다. MSM은 생명체에 있어 물이나 소금처럼 기본 성분에 해당하며, 독성이 없으며 물처럼 안전하다.

화학적 분류를 할 때 MSM은 산소와 동일한 그룹에 속한다. 황은 산소가 없는 환경에서 살아가는 유기체에서 산소 대신에 생명을 유지시켜주는 화학적 에너지에 해당한다.

유황의 결정은 복잡하다. 특정 조건에 따라, 유황 동소체의 여러 가지 결정 구조 를 형성한다. 유황의 결정은 복잡하다. 특정 조건에 따라, 유황 동소체, 마름모꼴 및 단사정계의(monoclinic) 몇 가지 결정 구조의 형태로 알려져 있다.

1) 황색의 고체 또는 분말이며 많은 이성체를 갖고 있다.

2) 이성체는 고체에서 사방정계(α황 ; Sα),단사정계 (β황 ; Sβ) 액체에서는 황색 유동체인 λ황(Sλ) 및 진한 갈색점조인 μ(Sμ)이 있고 기체에서는 왕관상 S8 과 그들이 분활된 S6, S4, S2 등이 있다.

이밖에 단사정계인 γ황, σ황과 또 각종의 부정형황도 알려져 있다.

3) 사방정계와 단사정계의 전이점은 95.5℃ 이다.

4) 사방황, 단사황, 고무상황의 동소체가 있다.

5) 사방정계를 가열하면 95.5℃에서 단사정계가 되며, 단사정계를 더욱 가열하면 160℃에 갈색으로부터 흑색 불투명이 되고, 200℃에서 점조가 되지만 250℃에서 유동성이 회복되고, 444.6℃에서 끓는다.

6) 백금(Pt), 금(Au)을 제외한 모든 금속과 결합한다.

7) 착화온도 360℃정도의 공기중에서 연소하면 푸른불꽃을 내며 이산화황(SO2)이 된다. 또한 오산화바나늄(V205) 촉매하에서 SO3 가 된다.

8) 전기의 부도체로 마찰하면 정전기가 발생한다.

정전율 : 4 , 융해열 : 9 cal/g , 증발열 : 362 cal/g , 연소열 : 2220 cal/g

9) 물에는 녹지 않으나, 알콜에 약간 녹고, 이황화탄소(CS2)에 잘 녹는다.

[ 분산제]

본 발명에 사용된 분산제는 식품 첨가물용 분산제로서 카르목시메칠셀룰로오즈(Carboxy methyl cellulose), 잔탄검(Xanthan gum), 젤란검(Gellan gum), 카라기난(carrageenan) ,아크릴산나트륨(Sodium Polyacrylate)등을 이용하였다.

카르복시메칠셀룰로오즈(Carboxy methyl cellulose(CMC))

알칼리 셀룰로오스에 클로로아세트산 염을 반응시켜 만드는 흰색 고체로 곰팡이나 썩는 것을 방지하는 성질이 있어 장기간 보관이 가능하다.섬유제품의 풀먹이기 외에 세척효과를 높이기 위해 사용된다.

잔탄검(Xanthan gum)

식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진하며 식품의 물성 및 촉감을 향상시키기 위한 식품첨가물이다. 식품의 증점제, 안정제,결착제,유화제,고결제,발포제 등으로 사용된다.

1) 엷은 노란색 가루로 물에 잘 녹으며 수용액은 중성이다.

물에 녹으며 에탄올에 녹지 않는다.

2) 냉수에 분산되고 열수에 용해 되는데 용해되는 온도에 따른 점도는 거의 없다.

3) 잔탄검은 pH 에 의한 점도 변화가 거의 없다(pH 2~13 범위 내 안정)

4) 다른 증점제에 의해 점도가 높은 편이며 농도에 따라 점차 점도가 증가한다.

젤란검(Gellan gum)

포도당,글루콘산,람노스가 규칙적으로 반복된 곧은 사슬 모양의 다당류이다.

식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진하며 식품의 물성 및

촉감을 향상시키기 위한 식품 첨가물이다.

카라기난(Carrageenan)

식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진하며 식품의 물성 및 촉감 을 향상시키기 위한 식품첨가물이다. 식품의 증점제, 안정제,응고제,습윤제,유화 분산제, 조직계량제 등으로 널리 사용한다.

1) 백-엷은 갈색의 분말 또는 입자로서 냄새가 없거나 또는 약간 특이한 냄새가 있다.

2) 분자 중에 황산기를 가지고 있는 황산화 갈락탄으로 황산기의 수나 결합된 위치에 따라 κ,ι,λ로 구분한다

3) 보수력은 매우 우수한 편으로서 시간이 지나도 점도가 변화하지 않는다.

4) 카라기난의 점성은 1-2% 에서 급격히 상승하지만 점차 온도의 상승과 교반에 의해 감소하며, 교반을 중지하면 다시 증가 된다.

아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate)

백색의 분말로 냄새와 맛이 없다.아크릴산나트륨의 중합체로서 친수성 및 흡습성이 크다. 물에 서서히 녹아서 점조성이 큰 투명한 용액이 되며 모든 유기 용매에 녹지 않는다.0.5% 의 경우 점도는 약 1000cps로 분자 내 다수의 음이온에 의한 이온현상에 의하여 분자가 늘어나기 때문에 고점도 용액이 된다.

이하 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 설명하고자 한다. 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정하는 되는 것은 아니다.

실시예1 : 유황 가공 입자크기에 따른 상 안정도 및 분산성 조사

본 실시예 에서는 분산제의 종류에 따른 상안정도 변화를 측정하였다. 상안정도는 제조 후 상의 분리되는정도를 육안으로 관찰하였으며, 물성은 Brookfield사 DV Type 점도계를 이용하여 점도를 측정하였다. 또한 사용성(분산성) 및 분산안정은 가공 분산된 시료를 일정량(약1g)을 150ml 비이커에 물 100ml를 취한 후 시료를 떨어뜨려 쉽게 분산되는 정도와 분산된 희석액의 안정한 상의 유지되는 시간을 희석안정도로를 육안 측정하였다. 그 외 구체적인 실험조건은 다음과 같다.

유황의 평균입도 분포: 1~4㎛

측정입도분석기 : Beckman Coulter사 LS Particle Analyzer

유황 농도 : 10%

분산제 함량 : 2%

분쇄분산설비 : 일본 Hosokawa사 Bead Mill, Planetary Mill

점도측정 : Brookfield 사 DV-I 점도계 Spindle #2, 30rpm, 상온측정

	카르복시메칠셀룰로오즈	젤란검	잔탄검	카라기난	아크릴산나트륨
상안정도	좋음	좋음	보통	보통	보통
점도cPs	300	200	800	2000	4000
분산성 (사용성)	좋음	좋음	보통	나쁨	나쁨
분산안정성	보통	보통	보통	나쁨	나쁨

실시예2 : 유황 가공 입자크기에 따른 상 안정도 및 분산성 조사

본 실시예에서는 유황 가공입자의 크기에 따른 상안정도 변화를 측정하였다. 상안정도는 제조 후 상의 분리현상을 상온에서 1주동안 보관 후 분리되는정도를 육안으로 관찰하였으며, 물성은 Brookfield사 DV Type 점도계를 이용하여 점도를 측정하였다. 또한 사용성(분산성) 및 분산안정은 가공 분산된 시료를 일정량(약1g)을 150ml 비이커에 물 100ml를 취한 후 시료를 떨어뜨려 쉽게 분산되는 정도와 분산된 희석액의 안정한 상의 유지되는 시간을 희석안정도로를 육안 측정하였다. 그 외 구체적인 실험조건은 다음과 같다.

유황의 평균입도 분포: 0.1~10㎛

* 측정입도분석기1 (1 ~ 10㎛) : Beckman Coulter사 LS Particle Analyzer

* 측정입도분석기2 (0.1 ~1.0㎛) : 제타포텐셜(Zeta Potential)측정

유황 농도 : 20%

분산제 함량 : 카르복시메칠셀룰로오즈 2%

분쇄분산설비 : 일본 Hosokawa사 Bead Mill, Planetary Mill

점도측정 : Brookfield 사 DV-I 점도계 Spindle #2, 30rpm, 상온측정

	0.1~0.3㎛	0.3~0.7㎛	0.7~1.0㎛	1~4㎛	5~7㎛	10㎛
상안정도	1주안정	1주안정	1주안정	5일후 분리	1일 후 분리	제조후 분리
점도cPs	600	500	300	300	200	100
분산성 (사용성)	좋음	좋음	좋음	좋음	좋음	좋음
분산안정성	좋음	좋음	좋음	3일후 분리	1일 후 분리	분리

실시예3 : 유황의 입자의 농도에 따른 상 안정도 및 분산성 조사

본 실시예에서는 유황 가공입자의 농도에 따른 상안정도 변화를 측정하였다. 상안정도는 제조 후 상의 분리현상을 상온에서 1주동안 보관 후 분리되는정도를 육안으로 관찰하였으며, 물성은 Brookfield사 DV Type 점도계를 이용하여 점도를 측정하였다. 또한 사용성(분산성) 및 분산안정은 가공 분산된 시료를 일정량(약1g)을 150ml 비이커에 물 100ml를 취한 후 시료를 떨어뜨려 쉽게 분산되는 정도와 분산된 희석액의 안정한 상의 유지되는 시간을 희석안정도로를 육안 측정하였다. 그 외 구체적인 실험조건은 다음과 같다.

유황의 평균입도 분포: 0.3~0.8㎛

* 측정입도분석기(0.1 ~1.0㎛) : 제타포텐셜(Zeta Potential)측정

유황 농도 : 1.0 ~ 40%

분산제 함량 : 카르복시메칠셀룰로오즈 2%

분쇄분산설비 : 일본 Hosokawa사 Bead Mill, Planetary Mill

점도측정 : Brookfield 사 DV-I 점도계 Spindle #2, 30rpm, 상온측정

	유황농도 5%	유황농도 10%	유황농도 20%	유황농도 40%
상안정도	1주안정	1주안정	1주안정	1주안정
점도cPs	1000	400	300	3000
분산성 (사용성)	보통	좋음	좋음	보통
분산안정도	1주안정	1주안정	1주안정	5일 후 분리

실시예4 : 분산제 농도에 따른 상 안정도 및 분산성 조사

본 실시예에서는 분산제의 농도에 따른 상안정도 변화를 측정하였다. 상안정도는 제조 후 상의 분리현상을 상온에서 1주동안 보관 후 분리되는정도를 육안으로 관찰하였으며, 또한 사용성(분산성) 및 분산안정은 가공 분산된 시료를 일정량(약1g)을 150ml 비이커에 물 100ml를 취한 후 시료를 떨어뜨려 쉽게 분산되는 정도와 분산된 희석액의 안정한 상의 유지되는 시간을 희석안정도로를 육안 측정하였다. 그 외 구체적인 실험조건은 다음과 같다.

유황의 평균입도 분포: 0.3~0.8㎛

* 측정입도분석기(0.1 ~1.0㎛) : 제타포텐셜(Zeta Potential)측정

유황 농도 : 20%

분산제 : 카르복시메칠세룰로오즈

분쇄분산설비 : 일본 Hosokawa사 Bead Mill, Planetary Mill

	0.1%	0.5%	1.0%	2.0%	4.0%	6.0%
상안정도	3일후 분리	1주안정	1주안정	1주안정	1주안정	1주안정
분산성 (사용성)	좋음	좋음	좋음	좋음	좋음	나쁨
분산안정도	1일후 분리	5일후 분리	1주안정	1주안정	1주안정	1주안정

Claims (1)

1. 안정한 수분산 유황 가공물로서 유황의 평균 입도가 0.1 ~ 1㎛이고, 유황의 함량이 5내지 40중량%, 분산제로서 카르복시 메칠셀룰로오즈 0.1 내지 6중량%를 함유하는 수분산 유황 가공물