KR20160072926A - 신선도 유지 및 탈취용 세라믹 구조체의 제조방법 - Google Patents

신선도 유지 및 탈취용 세라믹 구조체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신선도 유지 및 탈취용 세라믹 구조체의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 세라믹 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규조토 40 내지 60wt% 및 제올라이트 40 내지 60wt%를 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 1단계; 상기 1단계의 무기 혼합물 60 내지 80wt% 및 식물성 유기물질 20 내지 40wt%를 혼합하고 50% 농도의 과망간산칼륨 수용액을 첨가하여 배합하는 2단계; 및 상기 2단계의 배합물을 700 내지 800℃에서 소성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 구조체의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 세라믹 구조체에 관한 것이다.

Description

신선도 유지 및 탈취용 세라믹 구조체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF CERAMIC STRUCTURE FOR MAINTAINING FRESHNESS AND DEODORIZING}
본 발명은 신선도 유지 및 탈취용 세라믹 구조체의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 세라믹 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규조토, 제올라이트, 식물성 유기화합물 및 과망간산칼륨을 포함하는 조성물을 소성하는 세라믹 구조체 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 세라믹 구조체에 관한 것이다.
원예산물 및 농산물 등의 작물은 수분함량이 높아 부패성이 강하며, 수확 후 저장 및 이동과정중 숙성되어 발생하는 에틸렌 가스, 수분, 세균 및 기타 유해가스로 인한 부패 등의 발생으로 신선도가 저감되면 상품성이 떨어지고 보관 중 발생하는 각종 유해가스로 인해 악취가 발생하는 문제가 있다. 최근 소비자 인식의 향상으로 보다 신선한 제품을 찾는 욕구가 증대하고 있으며, 원예산물 및 농산물의 장기 보존에 의한 출하조정 등으로 원예산물 및 농산물 등의 높은 신선도 유지기술의 필요성이 증대하고 있는 실정이다.
수확 후 저장과 유통 과정에서 작물의 신선도에 영향을 미치는 요인은 다양하지만 그 중 중요한 요인으로 조직의 노화를 촉진하는 에틸렌 가스의 발생이 있다. 에틸렌 가스는 과일 및 야채 등 식물의 호흡작용을 통하여 발생하여로 과일의 숙성을 촉진하게 된다. 에틸렌 가스의 농도가 일정 수준이상으로 높게 되면 과일 야채 등의 급격한 성숙이 이루어져 빠른 시간 내에 부패가 일어나게 되는데, 0.01ppm 정도의 낮은 농도부터도 과일이나 야채에 영향을 준다고 알려져 있다. 따라서 과일, 야채, 화훼 등을 신선한 상태로 장기간 보관하기 위하여는 발생하는 에틸렌 가스의 제거가 중요하다. 이러한 에틸렌 가스 발생을 저감시키기 위해 과일이나 야채를 저온보관하여 호흡을 억제시키고, 발생한 에틸렌 가스의 제거를 위하여는 활성탄 등을 이용하고 있다. 그러나, 활성탄은 에틸렌 농도가 낮은 경우 제거효과가 적고 활성탄에 흡착된 에틸렌이 재 방출될 수 있으며 과습시 그 제거력이 감소하는 문제가 있다.
한국공개특허 특2001-0050402(2001.06.15)
본 발명은 우수한 흡착 및 탈취 성능을 갖는 다공성 세라믹 구조체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 흡착 및 탈취 성능이 우수하여 원예, 농산물 및 식품 등의 신선도 유지를 위한 목적으로 사용될 수 있는 다공성 세라믹 구조체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 규조토 40 내지 60wt% 및 제올라이트 40 내지 60wt%를 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 1단계; 상기 1단계의 무기 혼합물 60 내지 80wt% 및 식물성 유기물질 20 내지 40wt%를 혼합하고 50% 농도의 과망간산칼륨 수용액을 첨가하여 배합하는 2단계; 및 상기 2단계의 배합물을 700 내지 800℃에서 소성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 구조체의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 세라믹 구조체는 기공이 잘 발달되어 우수한 물리적 및 화학적 흡착능을 갖는다. 이를 통하여, 유기용제류 및 유독성 기체 및 식물노화 호르몬인 에틸렌 가스 등에 대한 우수한 흡착능을 가지므로, 저장고용 탈취제, 신선도 유지제 및 공기 정화 탈취 필터의 소재 등으로 사용되기 유용하다.
본 발명은 규조토 40 내지 60wt% 및 제올라이트 40 내지 60wt%를 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 1단계; 상기 1단계의 무기 혼합물 60 내지 80wt% 및 식물성 유기물질 20 내지 40wt%를 혼합하고 50% 농도의 과망간산칼륨 수용액을 첨가하여 배합하는 2단계; 및 상기 2단계의 배합물을 700 내지 800℃에서 소성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 세라믹 구조체에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법에서는, 먼저 규조토 및 제올라이트가 혼합되어 무기 혼합물이 제조된다. 규조토는 숯의 30 내지 100배에 이르는 수분의 흡수 및 방출 성능을 가지며, 제조되는 세라믹 구조체에 수분 조절 및 흡착 성능을 부가한다. 제올라이트는 유기물질의 분해 및 살균, 항균, 방부, 유기물 흡착 및 분해 성능을 가지며, 제조되는 세라믹 구조체에 살균 및 흡착 성능을 부가한다. 규조토 및 제올라이트는 혼합되어 이용되는 경우 서로의 성능을 저하시키지 않으면서 흡착 및 흡습 효과를 극대화시킬 수 있다. 상기 규조토와 제올라이트는 규조토 40 내지 60wt% 및 제올라이트 40 내지 60wt% 로 혼합된다. 규조토의 함량이 상기 함량범위를 초과하여 포함되는 경우에는 제조되는 세라믹 구조체의 제조원가가 상승하는 문제가 발생할 수 있으며, 제올라이트의 함량이 상기 함량범위를 초과하여 포함되는 경우에는 제조되는 세라믹 구조체의 흡습성이 저감되는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 규조토 50wt% 및 제올라이트 50wt%로 혼합될 수 있다. 상기 혼합은 당업계에서 공지된 방법을 이용하여 이루어질 수 있으며, 예를 들면 믹서 등의 혼합기 또는 배합기를 이용하여 혼합될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 규조토 및 제올라이트는 분쇄되어 200 내지 300메쉬 크기의 분말상으로 혼합되는 것이 바람직하다. 분쇄된 입자 크기가 200메쉬 미만이면 입자가 너무 작아 분진화될 수 있고, 300메쉬 초과이면 흡습성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 상기 단계에서 제조된 규조토 및 제올라이트의 무기 혼합물은 식물성 유기물질과 혼합되고 50% 농도의 과망간산칼륨 수용액을 첨가하여 배합된다. 상기 식물성 유기물질은 식물에서 유래한 탄소계 물질 중 선택될 수 있으며, 예를 들면 식물의 줄기(목부), 뿌리, 톱밥, 잎, 열매 및 이를 탄화시켜 얻어진 숯으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 식물성 유기물질은 분말상으로 분쇄되어 혼합되는 것이 바람직하며, 그 입자 크기는 특별히 한정되지는 않으나 200 내지 300메쉬일 수 있다. 상기 무기 혼합물 및 식물성 유기물질은 무기 혼합물 60 내지 80wt% 및 식물성 유기물질 20 내지 40wt%로 혼합되어 배합된다. 바람직하게는, 무기 혼합물 70wt% 및 식물성 유기물질 30wt%로 혼합될 수 있다. 식물성 유기물질이 상기 범위 내의 함량으로 혼합되는 경우에, 세라믹 구조체의 제조를 위한 소성중 유기물질이 완전연소되어 발생하는 탄소, 탄화수소로 인한 기공 효율을 극대화시킬 수 있다. 상기 첨가되는 과망간산칼륨은 제조되는 세라믹 구조체의 에틸렌 가스 흡착 성능을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 첨가되는 과망간산칼륨 수용액의 물은 점결제의 역할을 수행할 수 있다. 상기 50% 농도(w/w)의 과망간산칼륨 수용액은 상기 무기 혼합물 및 식물성 유기물질의 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 50 중량부의 함량으로 첨가될 수 있다. 과망간산칼륨 수용액의 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 혼합된 분말 사이에 결합이 제대로 이루어지지 않아 잘 뭉쳐지지 않을 수 있고, 50 중량부 초과인 경우에는 반죽의 점성이 약해져 성형이 어려운 문제가 발생할 수 있다. 상기 배합은 분쇄된 무기 혼합물 및 식물성 유기물질을 배합기에 넣고 배합하여 수행될 수 있으며, 배합시간은 특별히 한정되지 않으며 배합기 투입후 30분동안 배합할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법에서, 과망간산칼륨은 수용액 상태로 첨가되어 배합되므로 반죽되는 세라믹 구조체 소재 내부까지 골고루 침착될 수 있다. 이를 통하여, 과망간산칼륨의 산화력을 극대화시키고 제조되는 세라믹 구조체의 흡착성능을 극대화시킬 수 있다.
상기 단계에서 배합된 세라믹 구조체 소재를 소정 크기의 볼 형상으로 성형할 수 있다. 상기 성형은 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 수작업 또는 볼 성형기를 이용할 수 있다. 볼 형상으로 성형된 세라믹 성형물은 소성전 건조될 수 있다. 상기 건조는 당업계에 공지된 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 100℃의 열풍건조기에서 24 내지 48시간 동안 건조되어 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 세라믹 구조체의 형태는 구형이거나 혹은 다면체 형태일 수 있다.
다음으로, 세라믹 구조체 성형물을 소성한다. 소성과정은 건조된 세라믹 성형물을 내화갑에 넣고 700 내지 800℃의 소성로에서 소성시켜 수행된다. 소성시키는 시간은 10 내지 20시간일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법에서는, 종래 세라믹 구조체 소성온도보다 낮은 700 내지 800℃온도조건에서 소성함으로써, 세라믹 원료의 원소 결정구조의 파괴를 저감시키고 다공성을 향상시킬 수 있다. 이를 통하여, 우수한 유해가스 흡착능력을 가지는 세라믹 구조체를 제조할 수 있다. 제조되는 세라믹 구조체의 수분 함량을 최소화하는 측면에서, 소성 후에는 급속 냉각하지 않고 천천히 온도를 떨어뜨리는 것이 바람직하다.
필요에 따라, 소성된 세라믹 구조체는 건조될 수 있다. 상기 건조는 당업계에 공지된 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 20℃의 회전바람을 이용하여 4 내지 8시간 동안 건조되어 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 소성된 세라믹 구조체는 건조된 후에 세척될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
<다공성 세라믹 구조체의 제조>
입자크기 200메쉬인 분말상의 규조토 및 제올라이트를 1:1의 중량비로 혼합하여 무기 혼합물을 제조하고, 상기 무기 혼합물에 식물성 유기물질로 목재분말을 첨가하여 혼합하여 유·무기 분말상 혼합물을 제조하였다. 무기 혼합물과 식물성 유기물질의 혼합비는 7:3의 중량비가 되도록 혼합하였다. 상기 분말상 혼합물과 과망간산칼륨(KMNO4) 50%(w/w) 수용액을 혼합기에 넣고 80rpm으로 30분간 혼합하여 유·무기물질을 배합하였다. 상기 과망간산칼륨 50% 수용액은 60 내지 70℃ 온도의 물에 과망간산칼륨을 용해시켜 제조하였다. 배합된 반죽은 압출하고, 적당한 크기로 절단한 후 구형으로 성형체를 제조하였다. 성형체를 105℃건조기에서 2시간 건조시킨 후 800℃에서 식물성 유기물질인 목재분말이 완전 연소되도록 충분한 시간을 주어 소성시켰다. 소성된 다공성 세라믹 구조체를 다시 건조시키고 물로 세척하여 본 발명의 다공성 세라믹 구조체를 제조하였다.
<시험예>
상기 실시예의 방법에 따라 제조된 세라믹볼을 과일의 신선도 유지 장치에 실제 적용하여 신선도 유지 성능을 테스트하였다. 그 결과, 본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예의 세라믹 구조체를 과일 저장고에 함께 두는 경우, 과일의 저장성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, 10ppm 에틸렌이 존재하는 상태에서 2개월간 과실을 저장후 확인한 결과, 본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예의 세라믹 구조체를 과일 저장고에 함께 두는 경우 과피 얼룩, 심부장해 등이 저감된 것을 확인할 수 있다.
상기 실시예의 방법에 따라 제조된 세라믹볼의 탈취효과는 관능평가를 수행하여 측정하였으며, 관능평가 결과를 우수한 탈취 효과를 갖는 것을 확인할 수 있다.

Claims (1)

  1. 규조토 40 내지 60wt% 및 제올라이트 40 내지 60wt%를 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 1단계;
    상기 1단계의 무기 혼합물 60 내지 80wt% 및 식물성 유기물질 20 내지 40wt%를 혼합하고 50% 농도의 과망간산칼륨 수용액을 첨가하여 배합하는 2단계; 및
    상기 2단계의 배합물을 700 내지 800℃에서 소성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 구조체의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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