KR20130016978A - 피톤치드 발효물 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법 - Google Patents

피톤치드 발효물 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피톤치드 발효물 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피톤치드를 함유한 나무의 잎 또는 줄기를 발효시켜 수처리나 탈취효과, 항산화 활성이 우수하여 수처리용, 탈취제, 액비제조, 사료, 화장품, 식품 등에 이용할 수 있는 피톤치드 발효물을 제조하기 위한 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 피톤치드 발효물 제조장치는 피톤치드를 함유한 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단한 가공물을 내부에 수용할 수 있는 제 1수용공간이 형성된 발효조와, 상기 발효조에 설치되어 상기 제 1수용공간을 가열하기 위한 열원공급체와, 상기 발효조 내부에 설치되어 상기 제 1수용공간의 하방에 미생물배양액이 저장되는 제 2수용공간을 형성하며, 상기 가공물의 통과는 차단시키되 상기 미생물배양액은 통과시킬 수 있도록 관통홀들이 형성된 스크린판과, 상기 발효조에 결합되어 상기 발효조를 개폐하는 커버와, 상기 미생물배양액을 상기 제 2수용공간에서 상기 제 1수용공간으로 순환시키는 미생물배양액순환부를 구비한다.

Description

피톤치드 발효물 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법{manufacturing apparatus of phytoncide fermented materials and manufacturing method and water treatment method}
본 발명은 피톤치드 발효물 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피톤치드를 함유한 나무의 잎 또는 줄기를 발효시켜 수처리나 탈취효과, 항산화 활성이 우수하여 수처리용, 탈취제, 액비제조, 사료, 화장품, 식품 등에 이용할 수 있는 피톤치드 발효물을 제조하기 위한 제조장치와 이의 제조방법 그리고 피톤치드 발효물을 이용한 수처리방법에 관한 것이다.
피톤치드(phytoncide)란 식물이 병원균, 해충이나 미생물로부터 자신을 방어하기 위하여 만들어 내는 살균성 물질의 총칭이다. 피톤치드의 주요성분은 테르펜(terpene)류 화합물로 이들은 독특한 방향성을 가지며, 심폐기능 강화, 혈관기능 강화, 호흡기 강화 및 피부살균 작용 등 여러 가지 산림욕 효과에 가장 크게 기여하는 물질이라고 알려져 있다.
테르펜은 다수의 이소프렌(isoprene, C5H8)이 결합하여 이루어진 탄화수소의 일종으로, 식물은 태양에너지의 광합성작용을 통하여 0.01～5％ 가량의 테르펜을 합성한다. 일반적으로 테르펜은 수증기 증류법, 압착법 또는 추출법을 통하여 정유(essential oil)의 형태로 얻어진다.
피톤치드의 방출량과 그에 함유된 성분은 수목마다 다르다. 피톤치드는 초본류나 관목류에 비해 교목이 훨씬 더 많이 배출하는 것으로 알려져 있다. 특히, 침엽수는 활엽수보다 피톤치드의 배출량이 더 많다. 즉, 송진이 많은 침엽수에 많다. 참고로 침엽교목 중 편백나무는 피톤치드의 배출량이 5.2 내지 5.5 ㎖/100g이고, 구상나무는 3.9 내지 4.8, 삼나무는 3.6 내지 4.0 ㎖/100g인 것으로 알려져 있다.
피톤치드는 인간에게 사용할 경우 스트레스 완화, 항균, 소취 및 유해물질 중화, 진정작용 및 쾌적효과, 알레르기 및 피부질환 개선 그리고 면역기능 증대 등의 효과를 발휘하므로, 오늘날과 같이 각종 오염 및 스트레스에 시달리는 현대인에게는 무엇보다 그 활용이 기대되고 있는 물질이다.
하지만, 상기와 같은 피톤치드의 유용성에도 불구하고 아직까지 수처리용, 화장품 또는 식품 등에 활용된 예가 없다.
이에 따라 본 발명자는 피톤치드에 대한 연구를 진행하던 중에 피톤치드를 함유하는 잎이나 줄기를 발효시킨 발효물이 우수한 항산화 효과 및 탈취능, 여과효과 등을 가진다는 사실을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 항산화 효과 및 탈취능, 여과효과가 우수한 피톤치드 발효물을 용이하게 제조할 수 있는 제조장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피톤치드 발효물 제조장치는 피톤치드를 함유한 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단한 가공물을 내부에 수용할 수 있는 제 1수용공간이 형성된 발효조와; 상기 발효조에 설치되어 상기 제 1수용공간을 가열하기 위한 열원공급체와; 상기 발효조 내부에 설치되어 상기 제 1수용공간의 하방에 미생물배양액이 저장되는 제 2수용공간을 형성하며, 상기 가공물의 통과는 차단시키되 상기 미생물배양액은 통과시킬 수 있도록 관통홀들이 형성된 스크린판과; 상기 발효조에 결합되어 상기 발효조를 개폐하는 커버와; 상기 미생물배양액을 상기 제 2수용공간에서 상기 제 1수용공간으로 순환시키는 미생물배양액순환부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 미생물배양액순환부는 상기 커버에 설치된 분사노즐과, 상기 분사노즐과 상기 발효조의 제 2수용공간을 연결하는 순환관과, 상기 미생물배양액을 상기 제 1수용공간으로 분사시킬 수 있도록 상기 순환관에 설치되어 상기 미생물배양액을 상기 분사노즐로 공급하는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피톤치드 발효물의 제조방법은 피톤치드를 함유한 나무의 잎과 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단하여 가공물을 준비하는 가공단계와; 상기 가공물을 미생물배양액과 혼합하여 발효시키는 발효단계와; 상기 발효단계에서 수득한 발효물로부터 고형분과 발효액을 분리하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발효단계는 상기 가공물을 오존수로 세척한 후 건조시키는 세척단계와, 곡물에 미생물을 접종하여 배양시킨 미생물배양액을 제조하는 배양단계와, 관통홀들이 형성된 스크린판이 내부에 설치되고 상기 스크린판 상방에 제 1수용공간이 형성되며 상기 스크린판 하방에 제 2수용공간이 형성된 발효조에 상기 미생물배양액과 상기 가공물을 투입하는 투입단계와, 상기 스크린판을 통과하여 상기 제 2수용공간으로 유입된 미생물배양액을 상기 발효조의 상부에 설치된 분사노즐로 공급하여 상기 제 1수용공간으로 상기 미생물배양액을 분사시키는 순환단계와, 상기 미생물배양액의 순환을 중단시킨 후 상기 발효조 내부를 설정된 온도로 가열하여 유지시키는 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수처리방법은 상기의 방법으로 제조된 피톤치드 발효물을 이용하여 수처리하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 피톤치드를 함유하는 나무의 줄기 또는 잎을 이용하여 식물로부터 유래된 피톤치드 발효물을 용이하게 제조할 수 있다.
이러한 피톤치드 발효물은 피톤치드 성분이 가지는 생리활성물질 및 발효과정을 통해 생성된 발효대사산물 등을 함유하여 항산화 활성이 우수하여 사료, 화장품, 식품 등에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 수처리용 여재나 탈취제, 축산분뇨의 액비화 처리 등에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피톤치드 발효물의 제조장치를 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 피톤치드 발효물 제조장치 및 이의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 피톤치드 발효물 제조장치를 구체적으로 설명한다. 본 명세서에서 피톤치드 발효물은 피톤치드를 함유한 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단한 가공물을 미생물배양액과 혼합하여 발효시켜 수득한 산물을 의미한다.
도시된 피톤치드 발효물 제조장치(10)는 크게 발효조(11)와, 열원공급체(70)와, 스크린판(60)과, 커버(20)와, 미생물배양액순환부(50)를 구비한다.
발효조(11)는 일정량의 내용물을 수용할 수 있도록 내부에 내부공간이 형성되고, 상부가 개방된 원통형으로 형성된다. 발효조(11)는 내부식성이 강한 스테인레스 재질을 이용한다. 발효조(11)의 내부에는 온도센서(75)가 설치되어 발효조(11) 내부의 온도를 감지한다. 발효조(11)의 바닥은 하방으로 진행할수록 점진적으로 단면적이 좁아지는 원추형으로 형성되고, 바닥의 중심에는 내용물이 배출되는 배출구(13)가 형성된다.
그리고 발효조(11)의 하부에는 발효조(11)를 지지하기 위한 지지다리(17)가 다수 설치된다. 지지다리(11)는 도시된 바와 달리 다양하게 변경되어 실시될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 지지다리(17) 대신에 발효조(11) 저면에 구동 휠이 장착될 수 있다. 구동휠은 조향 및 제동이 용이하도록 피벗 회전 가능하게 발효조(11)에 결합되며, 제동부가 더 형성될 수 있다.
발효조(11)의 측면에는 본 발명의 피톤치드 발효물 제조장치를 작동 제어하기 위한 통상적인 컨트롤 박스(90)가 설치된다. 컨트롤 박스(90)에는 컨트롤러 및 각종 조작버튼이 마련된다. 그리고 도시되지 않았지만 발효조(11)의 측면에는 내부를 들여다볼 수 있는 투광창이 마련될 수 있다.
개방된 발효조(11)의 상부에는 발효조(11)와 힌지결합된 커버(20)가 설치된다. 커버(20)는 발효조(11)의 내부공간을 개폐한다.
발효조(11) 내부에는 스크린판(60)이 설치된다. 스크린판(60)은 원판형으로 형성된다. 스크린판(60)은 발효조(11) 내측면에서 돌출되어 형성된 지지턱에 가장자리가 지지된다. 스크린판(60)은 발효조(11) 내부공간을 가로지르도록 설치된다. 이러한 스크린판(60)은 발효조 내부공간을 2개의 공간으로 구획한다. 즉, 스크린판(60)의 상방에 위치한 제 1수용공간(15), 스크린판(60)의 하방에 위치한 제 2수용공간(16)으로 구획한다.
스크린판(60)에는 다수의 관통홀들(65)이 마련된다. 관통홀(65)의 크기는 후술할 미생물배양액은 통과하고 가공물은 통과할 수 없을 정도의 크기로 형성된다.
발효조(11) 내부에는 제 1수용공간(15)을 가열하기 위한 열원공급체(70)가 설치된다. 열원공급체(70)로 통상적인 히터가 적용될 수 있다. 히터로는 건식히터 또는 습식히터가 이용될 수 있다. 히터는 하나 또는 둘 이상이 설치될 수 있다. 히터는 온도센서로부터 신호를 입력받는 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 그리고 도시되지 않았지만 발효조(11)의 하부, 즉 제 2수용공간(16)의 수위를 측정하기 위한 수위감지센서가 설치될 수 있다.
상기 발효조(11)의 제 1수용공간(15)으로 가공물과 미생물배양액이 투입된다. 이와 달리 미생물배양액이 제 2수용공간(16)에 수용된 상태에서 가공물을 제 1수용공간(15)으로 투입할 수 있다. 본 발명에서 가공물은 피톤치드를 함유하는 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 잘게 절단한 것을 의미한다. 여기서 나무는 침엽수, 활엽수를 포함하는 교목 외에도 초본류나 관목류를 포함한다. 그리고 미생물배양액은 가공물을 발효시키기 위한 것으로, 곡물에 미생물을 접종하여 배양시켜 얻는다. 이러한 가공물 및 미생물배양액에 대해서는 후술한다.
발효조(11)의 제 1수용공간(15)으로 투입된 미생물배양액과 가공물 중에 미생물배양액은 스크린판(60)의 관통홀을 통과하여 제 2수용공간(16)으로 유입된다.
제 2수용공간(16)으로 유입된 미생물배양액을 제 1수용공간(15)으로 순환시키기 위한 미생물배양액순환부(50)는 커버(20)에 설치된 분사노즐(45)과, 상기 분사노즐(45)과 상기 발효조의 제 2수용공간(16)을 연결하는 순환관(53)(55)과, 상기 미생물배양액을 상기 제 1수용공간(15)으로 분사시킬 수 있도록 상기 순환관에 설치되어 상기 미생물배양액을 상기 분사노즐(45)로 공급하는 펌프(51)를 구비한다.
발효조(11) 외부에 설치된 펌프(51)로는 통상적인 원심펌프가 이용될 수 있다. 순환관은 제 1 및 제 2순환관(53)(55)로 구분된다. 펌프(51)의 흡입구는 제 1순환관(53)과 연결된다. 제 1순환관(53)에는 유로를 개폐하는 제 1밸브(57)가 설치된다. 제 1순환관(53)은 발효조(11)의 바닥에 형성된 배출구(13)에 설치된 T형 연결구의 일측에 연결된다. 그리고 연결구의 타측에는 배양액을 외부로 배출하기 위한 드레인관(18)이 설치되고, 드레인관(18)에는 제 2밸브(19)가 설치된다. 펌프(51)의 토출구에는 제 2순환관(55)이 연결된다. 제 2순환관(55)은 발효조(11)의 상부로 연장되어 커버와 연결된다. 제 2순환관(55)은 커버의 개폐에 지장이 없도록 길게 형성되며, 변형이 가능한 플렉시블한 호스로 형성되는 것이 바람직하다. 펌프(51)가 가동되면 미생물배양액이 제 1순환관(53)을 통해 흡입되어 제 2순환관(55)을 지나서 분사노즐(45)로 공급된다. 분사노즐(45)은 커버(20)의 내측면에 다수가 일정 간격으로 설치된다. 커버(20)에는 각 분사노즐(45)과 연결되는 다수의 유로가 형성된다. 유로는 제 2순환관(55)과 연결된다.
이하, 상술한 피톤치드 발효물 제조장치(10)를 이용한 피톤치드 발효물 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
피톤치드 발효물 제조방법은 크게 가공단계와, 발효단계와, 분리단계를 포함한다.
먼저, 가공단계에서 피톤치드를 함유한 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단하여 가공물을 준비한다. 잎이나 줄기는 1~10cm 크기로 절단하여 가공물을 만든다.
자연에서 자생하는 나무의 잎, 줄기는 다양한 유효성분을 함유하고 있어 효과가 우수하다. 특히, 침엽수는 주위의 해충이나 미생물로부터 자기를 방어하기 위해 공기 중에 또는 땅 속으로 방향성의 항생 물질인 피톤치드를 발산하는 것으로 알려져 있다.
피톤치드(phytoncide)는 식물이 병원균, 해충, 곰팡이에 저항하려고 내뿜거나 분비하는 물질의 총칭으로서, 그 주성분은 휘발성이 있는 테르펜(terpene) 계통의 유기화합물이다. 이 외에 페놀 화합물, 알칼로이드 성분, 글리코시드 등이 함유되어 있다.
피톤치드는 초본류나 관목류에 비해 교목이 훨씬 더 많이 배출하는 것으로 알려져 있다. 특히, 침엽수는 활엽수보다 피톤치드의 배출량이 더 많다. 즉, 송진이 많은 침엽수에 많다. 침엽교목 중 편백나무는 피톤치드의 배출량이 5.2 내지 5.5 ㎖/100g이고, 구상나무는 3.9 내지 4.8, 삼나무는 3.6 내지 4.0 ㎖/100g인 것으로 알려져 있다. 이러한 피톤치드 때문에 나무들은 외부로부터 병원균을 이겨낼 수 있는 것이다.
침엽수의 일 예로는 편백나무, 삼나무, 구상나무, 화백나무, 소나무, 잣나무, 젓나무 등이다. 활엽수로 박달나무, 단풍나무, 상수리나무, 오갈피나무, 옻나무, 떡갈나무, 물푸레나무, 오리나무, 피나무 등을 이용할 수 있다. 이외에도 대나무, 녹차, 월계수, 뽕나무, 어성초, 삼백초 등을 이용할 수 있다. 바람직하게 침엽수의 어린잎을 5~6월경에 채취한 것을 이용한다. 이와 달리 간벌(間伐)시 부산물로 발생된 편백, 소나무 등의 줄기나 잎을 이용할 수 있다.
다음으로, 가공물을 미생물배양액과 혼합하여 발효시키는 발효단계를 수행한다. 발효단계는 구체적으로 세척단계, 배양단계, 투입단계, 순환단계, 가열단계로 이루어진다.
세척단계에서 가공물을 세척한 후 건조시킨다. 세척시 오존수를 이용할 수 있다. 오존수는 산소를 전기방전, 플라즈마, 화학분해, 자외선을 이용한 산소분해 등의 방법으로 생성된 오존(O3)이 용해된 물을 의미한다. 본 발명에서는 물속에 용존된 오존의 농도가 1ppm인 오존수를 이용한다. 오존수는 수돗물 살균에 사용하는 염소의 25배나 되는 살균력이 있어 일반세균 및 박테리아는 물론 곰팡이, 바이러스, 대장균 등에 대한 살균력이 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, 살균력이 강력하기 때문에 물속에 있는 비브리오, 일반대장균, 살모넬라, O-157, 황색 포도상 구균 등의 병인성 세균을 살균시킬 수 있다. 오존수는 강력한 산화력으로 암모니아(NH3), 황화수소(H2S),메탄(CH4) 등을 비롯한 각종 악취물질을 산화 분해하고 강력한 살균력으로 세균과 바이러스 등을 살균하는 능력은 늘리 알려진 사실이다. 상기와 같이 본 발명은 세척단계에서 오존수로 세척하여 이물질 및 각종 유해 공해물질, 인체에 해로운 농약이나 각종 유기 화합물을 제거할 수 있다. 세척된 가공물은 열풍건조 또는 자연건조시킨다.
그리고 배양단계에서 미생물배양액을 제조한다. 곡물로 쌀, 보리, 대두 또는 밀, 현미 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 이용할 수 있다. 상기 곡물은 비타민과 미네랄의 함량이 높아 피부에 영양분을 공급하는 역할을 한다.
미생물을 접종하기 위해 미생물액을 곡물가루에 첨가한다. 미생물액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균 중 1종 이상의 유용미생물군(Effective Microoganims)을 배지에 접종하여 배양한 것이다. 배지로 물에 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 글루코스(glucose), 염화나트륨(NaCl), 인산수소칼륨(K2PO4)을 가하여 조성한다. 가령, 증류수 1ℓ에 Tryptone 3g, yeast extract 3g, glucose 3g, NaCl 5g, K2HPO4 1g를 가하여 조성한다. 배지에 유용 미생물군을 접종한 후 40 내지 60℃에서 2 내지 8일 동안 배양하여 미생물액을 얻을 수 있다. 이외에도 미생물액으로 시판중인 제품을 이용할 수 있다.
상기 미생물액은 곡물가루 100중량부에 대하여 20 내지 60중량부를 가하여 반죽을 제조한 후 30 내지 50도에서 10 내지 20일간 발효시켜 발효반죽을 얻는다. 그리고 발효반죽에 물을 동일 중량비로 혼합하여 20 내지 24시간 놓아둔다. 그리고 발효반죽과 물이 혼합된 혼합물에 20배 중량의 물을 더 가하여 골고루 혼합하여 미생물배양액을 수득한다.
다음으로, 준비된 가공물과 미생물배양액을 상술한 발효조(11)의 내부에 투입하는 투입단계를 수행한다. 투입단계에서 커버(20)를 열고 발효조의 제 1수용공간(15)에 가공물 및 미생물배양액을 투입한다. 가공물 및 미생물배양액을 제 1수용공간(15)에 투입하게 되면 가공물은 스크린판(60)에 걸려 스크린판(60) 위에 남게 되고, 미생물배양액은 스크린판의 관통홀(65)을 통과하여 제 2수용공간(16)으로 유입된다.
다음으로, 제 2수용공간(16)으로 유입된 미생물배양액을 제 1수용공간으로 순환시키기 위해 커버(20)에 설치된 분사노즐(45)을 통해 미생물배양액을 분사시키는 순환단계를 수행한다. 이를 위해 커버(20)를 닫은 후 펌프(51)를 3~5분 정도 1~2회 주기로 하루 동안 타이머 또는 컨트롤러에 의해 구동시킨다. 미생물배양액은 분사노즐을 통해 제 1수용공간(15)으로 분사된다. 제 1수용공간(15)으로 분사된 미생물배양액은 제 1수용공간(15)에 수용된 가공물을 골고루 적시면서 다시 제 2수용공간(16)으로 유입된다.
순환단계가 완료되면 펌프(51)의 구동을 중지시킨 후, 발효조(11)의 내부에 설치된 열원공급체(70)에 전원을 공급하여 발효조(11) 내부를 가열하는 가열단계를 수행한다. 상기 가열단계를 통해 발효조(11) 내부에 저장된 가공물 및 가공물 성분이 혼합된 미생물배양액이 발효된다. 가열단계에서 발효조(11) 내부온도를 30~50℃로 유지한 상태로 10~50시간 발효시킬 수 있다. 투시창(미도시)을 통해 발효상태를 육안으로 수시로 확인할 수 있다.
상술한 과정들을 거쳐 수행되는 발효가 완료되면 열원공급체(70)의 전원을 차단하고 커버(20)를 열어 식힌 후 피톤치드 발효물을 수득할 수 있다. 피톤치드 발효물은 분리단계에서 고형분과 발효액으로 분리된다.
본 발명에서는 분리단계가 별도의 여과과정 없이 수행될 수 있다. 즉, 가공물이 발효된 고형분은 스크린판 위에 있고, 액체상태의 발효액은 제 2수용공간에 있으므로 발효조(11)의 하측에 설치되는 제 2밸브(19)를 열어 드레인관(18)을 통해 발효액을 외부로 배출시킨다. 배출되는 발효액은 별도의 저장용기에 담아 보관한다. 그리고 발효조의 제 1수용공간(15)에서 고형분을 밖으로 꺼냄으로써 발효액과 고형분을 분리한다.
분리된 고형분은 수분 함량 10중량% 미만으로 건조시킨 후 분쇄기를 통해 50내지 300메쉬 크기로 분쇄하여 발효미분을 얻을 수 있다. 그리고 발효액은 그 자체로 이용하거나, 여과기를 이용하여 여과처리 후 이용할 수 있다.
이하, 상술한 피톤치드 발효물은 다양한 방식으로 수처리에 활용될 수 있다. 수처리방법의 일 예로 통상적인 활성슬러지 공법의 호기조 또는 혐기조에 투입되어 생물학적 수처리에 이용될 수 있다. 또한, 수처리 방법의 다른 예로 카트리지 내부에 상기 발효미분 형태의 피톤치드 발효물을 충진시킨 후 카트리지 내부로 물을 통과시켜 물을 여과할 수 있다. 즉 여과작용에 의해 원수 중의 각종 이물질을 걸러낸다. 이와 함께 피톤치드 발효물에서 배출되는 피톤치드 성분이 원수에 침투하여 방향, 항균 기능을 갖는 기능수로 변화시킨다. 또한, 곡물 및 발효대사 과정에서 발생한 유용한 생리활성물질들이 물에 함유되어 아토피 등의 피부질환 치료와 미용 등 기능성을 증대시킨다.
피톤치드 발효물의 또 다른 활용 예는 탈취제이다. 피톤치드 발효물을 탈취효과가 우수하여 상하수처리, 축산분뇨 액비화 처리 공정에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 이용될 수 있다.
또한, 피톤치드 발효물은 항산화 활성이 우수하여 화장품, 식품, 식품 첨가제 등으로 활용될 수 있다.
화장료 조성물의 일 예로 피톤치드 발효물을 유효성분으로 함유한다. 화장료 조성물은 피톤치드 발효물을 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 20중량%로 함유하는 것이 바람직하다. 화장료 조성물은 피톤치드 발효물에 각종 공지의 성분 등을 추가하여 화장수, 로션, 크림, 에센스, 팩, 메이컵베이스, 파운데이션, 바디오일, 바디로션, 클렌징오일, 클렌징폼, 헤어오일, 헤어샴프 및 헤어린스 중에서 선택된 어느 하나의 제형으로 제조될 수 있다. 제형의 일 예로 화장수는 에탄올 1.5중량%, 내추럴 리퀴드 1.0중량%, 베타인 3.0중량%, 디엘 판테놀 3.0중량%, 세붐-A 1.0중량%, 알부틴 페이스트 2.0중량%, 아네노신 2.0중량%, 에코검 0.03중량%, 글리세린 4.0중량%, 콜라겐 1.0중량%, 피톤치드 발효물 5.0중량%, 방부제(미량), 정제수(잔량)로 조성될 수 있다. 또한, 제형의 일 예로 로션은 카보머 1.0중량%, 디메치콘 2.0중량%, 호호바 오일 5.0중량%, 프로비타민E 0.5중량%, 올리브 유화왁스 1.0중량%, 알부틴 페이스트 5.0중량%, T-믹스처 1.2중량%, 폼믹스처 1.0중량%, 바타인 1.0중량%, 세테아릴알코올 1.5중량%, 글리세린 4.0중량%, 플렉스오일 5.0중량%, 알부틴 페이스트 5.0중량%, 피톤치드 발효물 5.0중량%, 블랜딩 에센스 오일(미량), 방부제(미량), 정제수(잔량)로 조성될 수 있다. 또한, 제형의 일 예로 크림은 세테아릴알코올 1.5중량%, 글리세릴스테아레이트 1.0중량%, 폴리소르베이트60 1.0중량%, 소르비탄세스퀴올리에이트 0.3중량%, 세틸옥타노에이트 6.0중량%, 스쿠알란 8.0중량%, 아프리코드커넬오일 4.0중량%,디메치콘 2.0중량%, 부틸렌글라이콜 4.0중량%, 글리세린 4.0중량%, 마그네슘알루미늄실리케이트 0.4중량%, 피톤치드 발효물 5.0중량%, 블랜딩 에센스 오일(미량), 방부제(미량), 정제수(잔량)로 조성될 수 있다.
한편, 식품첨가제는 피톤치드 발효물을 유효성분으로 함유한다. 식품첨가제는 분말, 과립, 정제, 캡슐, 액상 중 어느 하나의 제형으로 이루어진다. 식품첨가제는 피톤치드 발효물 그 자체이거나 공지의 식품 첨가물과 혼합되어 조성될 수 있다. 이 경우 피톤치드 발효물은 20 내지 99중량%로 함유될 수 있다.
또한, 피톤치드 발효물을 이용한 또 다른 예로 식품이다. 가령, 피톤치드 발효물은 식품 전체 중량의 0.01 내지 5.0중량%로 함유될 수 있다. 여기서 식품은 통상적인 식품 외에 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
식품의 예를 들면 김치, 장아찌, 나물, 국, 찌게 등의 반찬류나 국류가 적용될 수 있다. 또한, 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지 콘비이프 등), 빵류 및 면류(예:우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터, 치즈 등), 식용식물유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 장류(예: 된장, 간장, 고추장 등), 각종 조미료의 형태로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
전남 장성에서 채취된 편백나무의 잎과 줄기를 2:8의 중량비로 혼합하여 약 1~5cm의 크기로 잘게 절단하여 가공물을 준비하였다. 준비된 가공물은 오존수로 세척한 후 건조시켜 2kg을 얻은 다음 도 1에 도시된 발효물 제조장치의 발효조 내부에 미생물 배양액 3ℓ와 함께 투입하였다. 커버를 닫은 후 펌프를 가동하여 하루 동안 2회 주기, 각 주기마다 5분 정도 미생물배양액을 순환시킨 다음 발효조 내부온도를 40℃로 유지한 상태에서 2일 정도 발효시켜 피톤치드 발효물을 제조하였다. 피토치드 발효물은 고형분과 발효액으로 분리하였다.
상기 미생물 배양액은 하기와 같은 방법으로 준비하였다. 시중에서 구입한 미생물액(효미, 이엠바이오, 한국)을 쌀가루 100중량부에 대하여 30중량부를 가하여 반죽을 제조한 후 40℃에서 15일간 발효시켜 발효반죽을 얻고, 발효반죽에 물을 동일 중량비로 혼합하여 40℃에서 약 22시간 놓아둔 다음, 발효반죽과 물이 혼합된 혼합물에 20배 중량의 물을 더 가하여 미생물 배양액을 얻었다.
<1. 항산화 활성실험>
제 1 내지 제 2시험시료에 대한 라디칼 소거 활성능을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 실시 예에서 수득한 발효액을 제 1시험시료, 고형분을 제 2시험시료로 이용하였다.
시료의 항산화 활성(electron donation ability, EDA%)은 Blois의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료용액 2 mL에 0.2 mM의 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 0.5 mL를 놓고 교반한 후 30분간 방치한 다음 517 nm에서 흡광도를 측정한다. 전자공여 효과는 시료용액의 첨가구와 무첨가구의 흡광도 감소율로 나타내었다. 라디칼 소거 활성능은 다음과 같은 식에 의해 계산하였다.
라디칼소거활성능(%) = (1-시료첨가구의 흡광도/무첨가구의 흡광도)×100
구분 라디칼소거활성능
제 1시험시료 56.8±0.35
제 2시험시료 57.3±0.45
대조구 45.1±0.40
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 제 1 내지 2시험시료의 라디칼소거활성능은 대조구로 사용된 BHT(합성산화방지제)의 소거능보다 더 높게 나타났다. 따라서 본 발명의 피톤치드 발효물은 항산화 활성이 우수하여 화장료 조성물로 이용되는 경우 활성산소로부터 피부를 보호하는 항산화 효과에 의해 피부의 생리활성을 강화시켜 피부의 노화방지, 미백, 주름 개선에 효과적일 것으로 기대된다. 또한, 식품첨가제로 이용되면 식품의 장기 보관성을 증대시킬 수 있다.
<2.탈취실험>
상기 제 1 및 제 2시험시료를 각각 50g씩을 취하여 뚜껑이 있는 두 개의 페트리디쉬에 넣어 뚜껑을 닫고, 밀폐된 38ℓ의 용기(탈취시험용 용기)에 투입한 다음 암모니아를 주입하였다. 그리고 용기 내부의 암모니아 농도가 100ppm이 되었을 때 페트리디쉬의 뚜껑을 열어 20분 간격으로 암모니아 농도를 가스텍으로 측정하였다. 탈취시험 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 초기(ppm) 20분 후(ppm) 40분 후(ppm) 60분 후(ppm) 80분 후(ppm)
제 1시험시료 100 82 75 41 18
제 2시험시료 100 79 63 45 12
blank 100 98 94 93 91
상기 표 2를 참조하면, 제 1 및 제 2시험시료의 암모니아 탈취능이 우수한 것으로 나타났다. 특히, 탈취면에서는 제 2시험시료가 제 1시험시료보다 더 나은 결과를 보였다.
<3.관능검사>
상기 제 1 및 제 2시험시료를 삼겹살 표면에 골고루 도포하여 구운 삼겹살의 기호도를 살펴보기 위해 관능검사를 실시하였다. 제 1시험시료를 도포한 삼겹살을 제 1실험구, 제 2시험시료를 도포한 삼겹살을 제 2실험구, 제 1 및 제 2시험시료를 도포하지 않은 삼겹살을 대조구로 하였다.
패널은 성인 10명(남 5명, 여 5명)을 선정하여 1회에 2가지의 시료를 제시하고 10회에 걸쳐 시료의 반복횟수는 3번으로 하여 김치찌개의 외관, 향, 맛, 전체적기호도를 다음과 같은 9점척도법에 의해 평가하도록 하였다. 결과는 SAS(Statistical Analysis System)를 이용하여 ANOVA test후 Duncan's multiple range test로 시료 간의 유의성은 5% 수준에서 최소 유의 차 검정(least significant difference test)으로 조사하였다. 관능검사의 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
구분 외관 맛 향 전체적기호도
제 1실험구 7.63 8.65 8.41 8.17
제 2실험구 7.50 8.50 8.62 8.23
대조구 7.58 6.71 5.30 6.54
상기 표 3의 결과를 참조하면, 외관에 있어서는 전체적으로 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 맛과 향에 있어서 실험구와 대조구간에 많은 차이가 나타났다. 이는 피톤치드 발효물이 첨가된 제 1 및 제 2실험구의 경우 육류 특유의 냄새가 제거되고 발효물의 향이 가미되어 향미를 개선한 결과로 보인다.
상술한 관능검사를 통해 본 발명은 음식의 향미를 개선시키고 좋지 않은 냄새를 효과적으로 제거하여 기호도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
11: 발효조 15: 제 1수용공간
16: 제 2수용공간 20: 커버
45: 노즐 51: 펌프
60: 스크린판 70: 열원공급체

Claims (5)

  1. 피톤치드를 함유한 나무의 잎, 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단한 가공물을 내부에 수용할 수 있는 제 1수용공간이 형성된 발효조와;
    상기 발효조에 설치되어 상기 제 1수용공간을 가열하기 위한 열원공급체와;
    상기 발효조 내부에 설치되어 상기 제 1수용공간의 하방에 미생물배양액이 저장되는 제 2수용공간을 형성하며, 상기 가공물의 통과는 차단시키되 상기 미생물배양액은 통과시킬 수 있도록 관통홀들이 형성된 스크린판과;
    상기 발효조에 결합되어 상기 발효조를 개폐하는 커버와;
    상기 미생물배양액을 상기 제 2수용공간에서 상기 제 1수용공간으로 순환시키는 미생물배양액순환부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 피톤치드 발효물 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미생물배양액순환부는 상기 커버에 설치된 분사노즐과, 상기 분사노즐과 상기 발효조의 제 2수용공간을 연결하는 순환관과, 상기 미생물배양액을 상기 제 1수용공간으로 분사시킬 수 있도록 상기 순환관에 설치되어 상기 미생물배양액을 상기 분사노즐로 공급하는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 피톤치드 발효물 제조장치.
  3. 피톤치드를 함유한 나무의 잎과 줄기 중 적어도 어느 하나를 절단하여 가공물을 준비하는 가공단계와;
    상기 가공물을 미생물배양액과 혼합하여 발효시키는 발효단계와;
    상기 발효단계에서 수득한 발효물로부터 고형분과 발효액을 분리하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피톤치드 발효물의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 발효단계는 상기 가공물을 오존수로 세척한 후 건조시키는 세척단계와, 곡물에 미생물을 접종하여 배양시킨 미생물배양액을 제조하는 배양단계와, 관통홀들이 형성된 스크린판이 내부에 설치되고 상기 스크린판 상방에 제 1수용공간이 형성되며 상기 스크린판 하방에 제 2수용공간이 형성된 발효조에 상기 미생물배양액과 상기 가공물을 투입하는 투입단계와, 상기 스크린판을 통과하여 상기 제 2수용공간으로 유입된 미생물배양액을 상기 발효조의 상부에 설치된 분사노즐로 공급하여 상기 제 1수용공간으로 상기 미생물배양액을 분사시키는 순환단계와, 상기 미생물배양액의 순환을 중단시킨 후 상기 발효조 내부를 설정된 온도로 가열하여 유지시키는 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피톤치드 발효물의 제조방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항의 방법으로 제조된 피톤치드 발효물을 이용하여 수처리하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.
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