KR20190004740A - 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하는 코팅재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일의 안전성 및 유용성을 종합적으로 개선하는 기능성 소재를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 따르면, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 사용함으로써 여러가지 오일의 품질을 개선할 수 있다.

Description

연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하는 코팅재

본 발명은, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물(calcined product)을 포함하는 코팅재(coating material)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 유질(油質)을 개선하는 작용을 갖는 조성물, 장치 또는 기구에 관한 것으로서, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 그 유효 성분으로서 이용하는 것이다.

동식물의 유지는 글리세롤 1분자에 3분자의 지방산이 결합한 트리아실글리세롤을 주성분으로 하는 지질이며, 지방산 부분의 길이나 입체 구조에 따라 유지의 물리 화학적 특성이 변화한다. 이 지방산에는, 1개 이상의 불포화 결합(이중 결합)을 갖는 것이 있고, 탄소끼리의 불포화 결합의 같은 측에 2개의 수소가 있는 것을 시스형이라 하고, 2개의 수소가 반대측에 있는 것을 트랜스형이라고 부르고 있다. 이 트랜스형의 지방산(트랜스지방산)은 시스형의 지방산보다도 안정되어 분해되지 않고 체내에 남아 심혈관 질환(특히 관동맥성 심질환) 등의 리스크를 높이는 인자로 여겨지고 있다. 튀김을 하는 식용유 지방은 여러가지 식물유나 동물유를 원재료로 하여 제조되고 있지만, 트랜스 지방산은 유지 정제 공정의 하나의 탈취 공정에서 수증기에 의한 가열 처리로 생성될 뿐만 아니라 유지를 구성하는 지방산의 불포화 결합 부분에 수소를 부가시켜 경화유(마가린 또는 쇼트닝 등)를 제조할 때에도 생성된다.

또한, 식용유 또는 쇼트닝 속에서 튀김을 했을 경우, 메일라드 반응에 의해 포테이토 칩, 프라이드 포테이토 및 뻥튀기 등의 튀김이 갈색으로 변화하여 유해한 이중 결합을 갖는 아크릴아미드가 발생한다. 아크릴이미드는 발암물질이며, 노화와 관련되는 당화 최종 산물(AGE)로서도 알려져 있다.

또한 광유 또는 화학 합성 오일은 차량 또는 선박의 연료유 또는 윤활유로서 이용되고 있지만, 이들의 열화는 연비의 저하를 야기한다.

한편, 연질 다공성 고대 해양 부식질은 천연의 광물을 풍부하게 포함하는 해니이며, 예를 들어 화장품 첨가물(다나쿠라 클레이)로서 이용되고 있다(특허문헌 1). 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물은, 예를 들어 적외선을 발생하여 목욕탕 물을 활성화하기 위하여(특허문헌 2), 또는 미네랄 워터를 생성하기 위하여(특허문헌 3) 이용되고 있다. 그러나, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 코팅재 중에 배합하는 것 및 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물로 오일을 처리하는 것은, 어느 선행 기술문헌에도 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제 2007-269656호 공보 일본 특허 공개 평 9-236324호 공보 일본 특허 공개 제 2008-68237호 공보

오일의 안전성 및 유용성을 개선하는 기술이 요망되고 있지만, 충분한 해결책은 제공되지 않았다. 또한, 연질 다공성 고대 해양 부식질은 기능성 소재로서 유용하지만, 응용예는 한정되어 있어, 그 잠재 능력을 살리지 못하고 있었다. 따라서, 본 발명은, 오일의 안전성 및 유용성을 종합적으로 개선하는 기능성 소재를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성 분말 또는 소결체 등의 소성물이, 유질을 개선하는 작용을 가지고 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 이하에 나타내는 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하는 코팅재 등의 유질 개선용 조성물, 또는, 상기 소성물을 구비하는 유질 개선용 장치 혹은 기구를 제공하는 것이다.

[1] 연질 다공성 고대 태양 부식질의 소성물을 포함하는 코팅제.

[2] 상기 소성물의 함유량이, 상기 코팅재 중의 고형분에 대하여 0.005 질량% 내지 20.0질량%인 상기 [1]에 기재된 코팅재.

[3] 금속을 코팅하기 위한 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 코팅재.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 코팅재로 코팅되어 있는 장치 또는 기구.

[5] 조리에 사용하기 위한, 상기 [4]에 기재된 장치 또는 기구.

[6] 플레이트 혹은 카트리지 또는 냄비, 프라이팬, 가마 혹은 식품 제조용 형틀(mold)인 상기 [5]에 기재된 장치 또는 기구.

[7] 연료유, 윤활유, 원유 또는 석유와 접촉하는, 상기 [4]에 기재된 장치 또는 기구.

[8] 연료 탱크, 연료 공급 파이프, 엔진 오일 탱크, 오일 게이지, 오일 펌프 오일 라인, 오일 필터, 변속기 케이스, 디퍼렌셜 기어 케이스, 회전 전달 부품, 또는, 탱커(tanker)인 상기 [7]에 기재된 장치 또는 기구.

본 발명에 따르면, 이하와 같은 유질 개선 작용이 발휘되어 오일의 안전성 및 유용성을 향상시킬 수 있다.

(1) 오일 중의 트랜스 지방산을 저감하고, 완전히 소거할 수도 있다.

(2) 오일 중에서의 아크릴아미드의 발생을 억제할 수 있다.

(3) 오일의 점도 상승을 억제 또는 점도를 저하될 수 있다.

(4) 튀김 오일의 수율을 향상시킬 수 있다.

(5) 오일의 산가 상승을 억제 또는 산가를 저감할 수 있다.

(6) 오일의 과산화물가의 상승을 억제 또는 과산화물가를 저감할 수 있다.

(7) 내연 기관의 연비를 향상시킬 수 있다.

도 1은, 원적외선의 미약 진동에 의해 형성되는 오일의 특수 구조의 가설을 나타낸다.
도 2A 는, 탄소간 이중 결합 부분에 있어서의, 첨가 수소의 부가에 의한 시스형 구조로부터 트랜스형 구조로의 변환 및 첨가 수소의 이탈에 의한 시스형 구조로의 재변환의 가설을 나타낸다.
도 2B는, 탄소간 이중 결합 부분에 있어서의, 첨가 수소의 부가에 의한 시스형 구조로부터 트랜스형 구조로의 변환 및 첨가 수소의 이탈에 의한 시스형 구조로의 재변환의 가설을 나타낸다.
도 2C는, 탄소간 이중 결합 부분에 있어서의, 첨가 수소의 부가에 의한 시스형 구조로부터 트랜스형 구조로의 변환 및 첨가 수소의 이탈에 의한 시스형 구조로의 재변환의 가설을 나타낸다.
도 2D는, 탄소간 이중 결합 부분에 있어서의, 첨가 수소의 부가에 의한 시스형 구조로부터 트랜스형 구조로의 변환 및 첨가 수소의 이탈에 의한 시스형 구조로의 재변환의 가설을 나타낸다.
도 3A는, 탄소간 이중 결합 부분의 원자 궤도를 나타낸다 (θ=0도).
도 3B는, 탄소간 이중 결합 부분의 원자 궤도를 나타낸다 (θ=180도).
도 3C는, 탄소간 이중 결합 부분의 원자 궤도를 나타낸다 (θ=90도).
도 4는, 튀김 오일의 산가 추이를 나타낸다.
도 5는, 처리 전후의 튀김 오일의 사진을 나타낸다.

본 발명의 코팅재는, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함한다.

본 명세서에 기재된 "연질 다공성 고대 해양 부식질"이란, 고대 바닷속에서 여러가지 해양 동식물(해초류, 플랑크톤, 산호 및 어패류 등)이 매몰 퇴적되어 미생물 등의 작용으로 오랜 기간에 걸쳐 분해, 대사 및 재합성이 반복되어 형성된 해니를 말한다. 이러한 해니는, 지각 변동에 의해 융기될 수 있어, 예를 들어 후쿠시마현의 다나구라 파쇄대로부터 채취될 수 있는 것이어도 좋고, 이것은 다나쿠라 클레이(등록 상표), 미네그린(등록 상표), 미네그레트(등록 상표), 미로넥톤(등록 상표) 등의 상품명으로 시판되고 있다. 후쿠시마현의 다나구라 파쇄대로부터 채취되는 연질 다공성 고대 해양 부식질에 대해서는 현재 64종류의 원소 함유가 확인되고 있고, 성분으로서는, 규산, 인산, 탄산 칼륨, 마그네슘, 규산, 철, 망간, 붕소 및 몰리브덴 등으로 이루어져 있다.

상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물은, 모래상의 연질 다공성 고대 해양 부식질을 미분화하고, 예를 들어 약 500 내지 약 1000℃, 바람직하게는 약 800℃에서 소성하여 제작해도 된다. 미분화된 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성 시의 온도는, 당해 미분화물의 내부에 수증기나 아황산 가스 둥의 가스가 남지 않도록, 단계적으로 상승시켜도 좋다. 미분화된 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 원료 입자의 입경은, 예를 들어 레이저 회절/산란식 입자 직경 분포 측정 장치로 측정했을 경우에, 1㎛ 내지 100㎛이어도 좋고. 바람직하게는 2㎛ 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛이다. 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물은, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 원료 입자에 물을 첨가하여 성형한 후에 소성하여 제작한 소결체이어도 좋고, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 원료 입자를 그대로 소성하여 제작한 소성 분말이어도 좋지만, 바람직하게는 소성 분말이다. 상기 소성 분말의 입경은, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 원료 입자의 입경을 거의 유지하고 있어, 예를 들어 레이저 회절/산란식 입자 직경 분포 측정 장치로 측정했을 경우에, 1㎛ 내지 100㎛이어도 좋고, 바람직하게는 2㎛ 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛이다.

본 발명의 코팅재는, 예를 들어 철 및 스테인리스 등의 금속을 코팅하기 위하여 사용해도 좋고, 목적에 따라 적절한 코팅 수지를 함유할 수 있다. 상기 코팅 수지는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE. 사불화 수지), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 및 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 등의 불소 수지, 또는 실리콘 수지이어도 좋다. 상기 코팅 수지의 분산 매체로서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 물:탄소수 1 내지 3의 1가 또는 다가 알코올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 알코올류: 상기 알코올류의 탄소수 1 내지 3의 알킬에테르; 상기 알코올류의 탄소수 1 내지 3의 알킬에스테르; 또는 그들의 혼합물을 채용하여도 된다. 본 발명의 코팅재는, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을, 예를 들어 불소 수지 40 내지 60질량부, 물 40 내지 50질량부, 에틸렌글리콜 1 내지 5질량부, 저급 알코올 0.5 내지 3질량부 및 미량의 임의 성분(계면 활성제 및 안료 등)을 포함하는 분산액(도료)에 첨가하여 조제해도 좋다.

본 발명의 코팅재는, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을, 상기 코팅 수지를 포함하는 시판 중인 도료에 첨가하여 조제하여도 좋다. 상기 시판 중인 도료로서는, 예를 들어 미츠이·듀퐁 플루오로케미컬 가부시키가이샤제의 852N-201, 856N-200, EM-500CL 및 959-202 등, 또는, 다이킨 고교 가부시키가이샤제의 폴리프론(등록 상표) PTFE EK-3700 시리즈, TC-7100 시리즈 및 TC-7800 시리즈 및 네오프론(등록 상표) ND-2R, ND-4R, ND4GYHR, PFA AD-2CRER 및 PFA AW-5000R 등을 사용해도 된다.

본 발명의 코팅재 중의 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물의 함유량은, 상기 코팅 수지 및 후술하는 임의가 첨가제로 이루어지는 고형분 100 질량부에 대하여, 예를 들어 0.005 질량부 내지 20.0질량부이어도 좋고, 바람직하게는 0.01 질량부 내지 3.0 질량부이며, 보다 바람직하게는 0.05 내지 2.0 질량부이다. 상기 코팅재 중의 상기 고형분의 함유량이 50질량%인 경우, 상기 소성물의 함유량은 상기 코팅재에 대하여, 0.0025질량% 내지 10.0질량%, 0.005질량% 내지 1.5질량%, 또는 0.025질량% 내지 1.0질량%로 계산된다. 상기 소성물의 함유량을 이러한 범위로 조정하면, 양호한 유질 개선 작용을 발휘하며, 또한 벗겨지기 어려운 코팅재를 제조할 수 있다.

본 발명의 코팅재는, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질 소성물의 유질 개선 작용을 방해하지 않는 한, 도료에 통상 배합될 수 있는 임의의 첨가제를 포함해도 좋다. 상기 임의의 첨가제로서는, 예를 들어 폴리에테르술폰(PES) 수지, 폴리아미드이미드(PAI) 수지, 폴리이미드(PI) 수지 및 폴리페닐렌술피드(PPS) 수지 등의 결합제 수지, 안료 등의 착색제, 마이카 및 세라믹 입자 등의 도막 보강제, 또는 기재에 대한 접착성을 향상시키는 킬레이트제 등을 채용해도 된다.

본 발명의 코팅재를 사용한 코팅 방법으로서는, 본 기술 분야에서 통상 사용될 수 있는 코팅 방법을, 특별히 제한없이 채용할 수 있고, 예를 들어 에어건 도장 또는 에어리스건 도장에 의해 코팅을 행해도 된다. 본 발명의 코팅재로 형성되는 코팅의 막 두께는 코팅 대상물의 특성이나 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질 소성물의 적용량 등에 따라 임의로 조정할 수 있으며, 예를 들어 0.1㎛ 내지 1000㎛이어도 좋고, 바람직하게는 1㎛ 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 50㎛이다.

상기 코팅재로, 예들 들어 금속을 한번 코팅하면, 설령 그 후의 금속 가공 공정 또는 사용에 의해 상기 코팅재중의 코팅 수지 성분이 벗겨져 나갔다 해도, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질 소성물은 코팅 처리한 금속 표면의 미세한 요철 또는 구멍 등으로 유지되어 상기 유질 개선 작용을 발휘할 수 있다.

본 명세서에 기재된 "오일"이란 물에 불용이고, 점성이 있으며, 물보다 비중이 작고, 연소되는 물질을 말하고, 동식물 유지 및 광유가 포함될 수 있다. 상기 동식물 유지는, 예를 들어 식용유이어도 좋고, 구체적으로는, 대두유, 채종유, 올리브유, 콘유 및 호마유 등의 식물유, 또는 어유, 간유 및 고래 오일 등의 동물유이어도 좋다. 상기 광유는, 예를 들어 원유 또는 석유이어도 좋고, 구체적으로는, 가솔린, 경유 및 등유 등의 연료유, 또는, 엔진 오일 및 트랜스미션 오일 등의 윤활유이어도 좋다.

어떤 양태에서는, 본 발명은, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하는 유질 개선용 조성물에 관한 것이다. 상기 유질 개선용 조성물"이란, 유질을 개선하기 위하여 사용되는 조성물을 말한다. 상기 "유질"이란, 예를 들어 오일의 안전성 및 유용성 등에 관한 그 오일의 품질을 말하고, 이것은, 오일의 가공 또는 사용 시에, 물리적 또는 화학적인 변화가 발생하거나 불순물이 혼입되거나 하는 등 하여 저하될 수 있는 것이다. 본 명세서에 기재된 "유질 개선"이란, 저하된 유질을 윈래의 상태를 향하여 회복시키는 것뿐만 아니라, 그 이상으로 안전성 또는 유용성 등을 높여 오일의 품질을 향상시키는 것도 의미한다. 또한, 본 발명의 유질 개선용 조성물은, 예를 들어 코팅재로서 사용되어도 좋다.

어떤 양태에서는, 본 발명은, 상기 코팅재 또는 유질 개선용 조성물로 코팅 되어 있는 장치 또는 기구에 관한 것이다. 상기 장치 또는 기구는 그 표면의 코팅 내에 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하고 있기 때문에, 당해 소성물에 기초하는 유질 개선 작용을 발휘할 수 있다. 상기 장치 또는 기구의 재질은, 상기 코팅재 또는 유질 개선용 조성물에 의해 코팅될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 철 및 스테인리스 등의 금속이어도 좋다. 또한, 상기 장치 또는 기구의 종류는 상기 소성물에 기초하는 유질 개선 작용이 발휘될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만 예를 들어 임의의 플레이트이어도 좋고, 냄비, 프라이팬, 가마 및 식품 제조용 형틀 등의 조리에 사용하는 장치 또는 기구이어도 좋고, 연료 탱크, 연료 공급 파이프, 엔진 오일 탱크, 오일 게이지, 오일 펌프, 오일 라인, 오일 필터, 변속기 케이스, 디퍼렌셜 기어 케이스, 회전 전달 부품 및 탱커 등의 연료유, 윤활유, 원유 또는 석유와 접촉하는 장치 또는 기구이어도 좋다.

어떤 양태에서는, 본 발명은, 상기 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 구비하는 유질 개선용 장치 또는 기구에 관한 것이다. 상기 유질 개선용 장치 또는 기구는, 예를 들어 그 표면에 상기 소성물을 포함하는 코팅을 가지고 있어도 좋고, 그 내측에 상기 소성물을 가지고 있어도 좋고, 상기 소성물을 원료로서 포함하고 있어도 좋다. 상기 유질 개선용 장치 또는 기구는, 상기 소성물에 기초하는 유질 개선 작용을 발휘할 수 있다. 이 유질 개선 작용에는, 상기 소성물에 유래하는 원적외선에 의한 미약 진동이 관여하고 있다고 생각되므로, 당해 미약 진동이 전달되면, 상기 소성물은 반드시 처리 대상의 오일과 접촉하도록 배치되어 있을 필요는 없지만, 바람직하게는 처리 대상의 오일과 접촉 가능하도록 배치되어 있다. 상기 장치 또는 기구의 종류는, 상기 소성물에 기초하는 유질 개선 작용이 발휘될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 임의의 플레이트이어도 좋고, 냄비, 프라이팬, 가마 및 식품 제조용 형틀 등의 조리에 사용하는 장치 또는 기구이어도 좋고, 연료 탱크, 연료 공급 파이프, 엔진 오일 탱크, 오일 게이지, 오일 펌프, 오일 라인, 오일 필터, 변속기 케이스, 디퍼렌셜 기어 케이스, 회전 전달 부품 및 탱커 등의 연료유, 윤활유, 원유 또는 석유와 접촉하는 장치 또는 기구이어도 좋다. 또한, 상기 장치 또는 기구가 그 내측에 상기 소성물을 갖는 경우에는, 당해 장치 또는 기구는, 예를 들어 상기 소성물을 내측의 공동에 저장한 카트리지이어도 좋고, 상기 소성물을 오일의 수용부에 구비한 탱크류이어도 좋다. 상기 카트리지는, 예를 들어 처리 대상의 오일 중에 투입하여 사용되어도 좋다. 상기 카트리지에 저장되는 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물, 또는 탱크류 오일의 수용부에 구비되는 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물은, 소성 분말 또는 소결체일 수 있지만, 바람직하게는 소결체이다. 상기 소결체의 입경은, 예를 들어 0.1mm 내지 100mm이어도 좋고, 바람직하게는 1mm 내지 20mm이다.

본 발명의 코팅재 또는 유질 개선용 조성물, 장치, 혹은 기구를, 트랜스 지방산을 포함하는 식품과 접촉시키면, 상기 식품 중의 트랜스 지방산이 저감되므로, 안전한 식품을 제조할 수 있다. 접촉시의 온도는 탄소간 이중 결합에 있어서의 트랜스형 구조로부터 시스형 구조로의 변환이 발생하면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1℃ 내지 10℃의 저온이어도 좋고, 오일 분자가 활발하게 진동하는 50℃ 내지 60℃이어도 좋고, 튀김 조리 시의 150℃ 내지 200℃이어도 좋다. 트랜스형 구조로부터 시스형 구조로의 변환에 요하는 시간은, 저온에서는 길어지고(예를 들어, 약 4℃에서 약 3일간), 고온에서는 짧아진다(예를 들어, 약 180℃에서 약 30분), 상기 트랜스 지방산은 심장 질환의 리스크를 크게 한다고 하는 물질이며, 이것을 포함하는 식품으로서는 예를 들어 마가린, 팻 스프레드 쇼트닝, 빵, 케이크, 도너츠 및 튀김 등의 공업적으로 제조되는 식품, 및 쇠고기, 양고기(반추 동물), 우유 및 유제품(버터 및 요구르트 등) 등의 천연으로 얻어지는 식품을 들 수 있다. 전자의 트랜스 지방산은, 예를 들어 유지에 수소 첨가 처리할 때에 생성될 수 있는 것이며, 후자의 트랜스 지방산은 예를 들어 소 등의 반추 동물에 있어서, 위 속 미생물의 작용으로 생성될 수 있는 것이다. 본 발명에 따르면, 어느쪽 트랜스 지방산이어도 시스형 구조로 변환할 수 있다. 상기 트랜스 지방산의 함유량은 예를 들어 가스크로마토그래피 질량 분석법(GSMSY) 등에 의해 측정할 수 있다.

연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물에 의한 유질 개선 작용은, 특정한 이론에 구속될 필요는 없지만, 예를 들어 상기 소성물로부터 방사되는 4 내지 24㎛ 파장의 원적외선이 기여하고 있다고 생각된다. 상기 소성물로부터의 원적외선은 저온 또는 상온에서도 방사되지만, 고온에서는 보다 강하게 방사된다고 생각된다. 이 원적외선에 의한 미약 진동에 의해, 오일을 구성하는 탄소 및 수소가 공진하고, 플러스의 수소를 마이너스의 탄소에 대하여 궤도 상한까지 밀어 올린다. 이에 따라 오일 분자를 구성하는 플러스의 수소가 서로 반발하여, 오일은 분해되기 어려운 특수 구조를 형성한다(도 1), 이 특수 구조를 형성하는 과정에서, 이중 결합 부분의 트랜스형 구조가 시스형 구조로 변환하였다고 생각된다.

이러한 공진 현상에 의한 이중 결합의 트랜스형 구조로부터 시스형 구조로의 변환은, 예를 들어 이하와 같은 가설에 의해 설명할 수 있다. 식용유의 제조 공정에서 이루어지는 수소 첨가 처리에 의해 트랜스 지방산이 생성된다는 것이 알려져 있지만, 이 처리 시에, 시스형 구조를 취하고 있는 이중 결합 w의 해방 위치 o.p.(도 2A)에 첨가 수소 h가 들어가고, 인접한 첨가 수소 h끼리는 동극이므로 서로 반발하여 (도 2B), 이중 결합 부분이 반전한다(도 2C), 이와 같이 하여 발생한 트랜스형 구조는 시스형 구조보다도 안정되어 있으므로, 어떠한 에너지가 더해지지 않는 한 시스형 구조로는 되돌아가지 않는다. 그러나, 상기 첨가 수소 h는, 외부로부터 부가된 수소이고 결합력은 약하므로, 여기에 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물에 유래하는 미약 진동이 가해지면, 즉시 비켜갈 것으로 생각된다. 그렇게 하면, 트랜스형 구조라고 하는 여기 상태에 있던 이중 결합이, 반전하여 원래의 기저 상태인 시스형 구조로 돌아갈 것으로 생각된다(도 2D).

또한, 일반적으로 2개의 탄소 원자간에 형성되는 이중 결합은, 2개의 핵을 연결하는 축 a를 따라 배열하는 원자 궤도에 의해 형성되는 σ결합 및 이 축 a에 대하여 직교하는 축 b를 따라 배열하는 원자 궤도에 의해 형성되는 π결합으로 이루어져 있다(도3A). 이 이중 결합이 시스형 구조(도 3A)로부터 트랜스형 구조(도 3B)로 변환할 때는, π결합을 형성하는 원자 궤도의 축방향은 회전각 θ=0°에서 θ=180°로 변화한다. 또한, 회전각 θ=90°의 경우(도 3C)는 축 b상의 전자 e끼리는 전혀 상호 작용하지 않으므로, π결합에 의해 안정화되지 않는다. 식용유의 제조 공정에서 이루어지는 수소 첨가 처리에 의해 부가되는 첨가 수소 h의 반발력에 의해, 결합 축이 180°회전하여, 시스형 구조로부터 트랜스형 구조로의 변환이 발생한다. 여기에 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물에 유래하는 진동(공진파)이 가해지면, 특히 트랜스형 구조의 직선적인 지방산은 공진파의 진행 방향과 평행해지고, 공진파는 공진파와 직행하는 원자 궤도 상의 π전자에 영향을 주고, 결합축을 반전시켜 가장 안정된 기저 상태(θ=0°)의 시스형 구조로 되돌아가는 것이라고 추정된다.

본 발명의 코팅재 또는 유질 개선용 조성물, 장치, 혹은 기구를, 아크릴아미드가 발생할 수 있는 식품의 생산 라인에서 사용하면, 아크릴아미드의 발생이 억제되므로, 안전한 식품을 제조할 수 있다. 아크릴아미드는 발암성이나 신경 독성이 의심되고 있는 유해 물질이며, 식품 원료 중의 아스파라긴과 환원당이, 튀김 오일 등에서의 고온 조리 중에 화학 반응(아미노카르보닐 반응)을 일으켜 생성된다고 여겨지고 있다. 상기 아크릴아미드가 발생할 수 있는 식품으로서는, 예를 들어 포테이토 칩 및 프라이드 포테이토 등의 튀김을 들 수 있다. 상기 아크릴아미드의 함유량은, 예를 들어 가스 크로마토그래프-질량 분석법(GC/MS법), 액체 크로마토그래프-질량 분석법(LC/MS법), 또는 액제 크로마토그래프-탠덤형 질량 분석법(LC/MS/MS법) 등에 의해 측정할 수 있다.

본 발명의 코팅재 또는 유질 개선용 조성물, 장치 흑은 기구를, 예를 들어 튀김 오일을 사용한 조리에서 사용하면, 튀김 오일의 점도 상승을 억제 또는 점도를 저하할 수 있으므로, 당해 튀김 오일의 빠짐이 좋아져 바삭하게 튀길 수 있다. 또한, 튀김 오일의 회수율이 상승하여 수율이 향상되므로, 오일의 추가량 및 횟수를 저감시킬 수 있다. 또한 튀김 오일의 점도 상승 억제 또는 저하에 의해, 프라이어 본체의 청소나 환기 팬 등의 프라이어 주위의 청소가 용이해져, 오일 특유의 냄새가 경감되는 등 하여 주방의 환경이 개선된다.

본 발명의 코팅재 또는 유질 개선용 조성물, 장치 혹은 기구를, 예를 들어 튀김 오일을 사용한 조리에서 사용하면, 튀김 오일의 산가 혹은 과산화물가의 상승을 억제하거나 튀김 오일의 산가 혹은 과산화물가를 저감할 수 있다. 식품 중의 유지는 산소, 온도, 광, 금속, 수분 등의 외적 요인에 의해 가수 분해, 산화, 분해, 중합 등의 변패 경로를 거쳐 열화되고, 최종적으로 카르보닐 화합물 등이 생성되는 것이 알려져 있다. 열화의 정도에 따라서는, 풍미를 손상시킬 뿐만 아니라, 인체에 유해한 물질이 발생될 수 있다. 유지의 열화를 평가하기 위한 이화학적 지표로서, "산가" 및 "과산화물가"가 사용되고 있다. 산가는, 유지 중의 유리 지방산량의 지표이며, 유지 1g 중에 포함되어 있는 유리 지방산을 중화하는데 필요로 하는 수산화 칼륨의 mg수로 표시된다. 과산화물가는, 유지 중의 과산화 지질량의 지표이며, 유지 1g 중의 과산화물에 의해 요오드화 칼륨으로부터 유리되는 요오드량 mg수로 표시된다. 예를 들어 후생성 통지의 "도시락 및 반찬의 위생 규범에 대하여"에서는, 튀김 처리 중의 유지 산가가 2.5를 초과하는 등 하여 명백하게 열화가 인정되는 경우에는, 그 모두를 새로운 유지와 교환하도록 요망되고 있다. 업무용 튀김 오일은, 통상은 3 내지 4일만에 폐유가 되지만, 본 발명에 따르면, 산가를 약 2이하로 계속하여 유지할 수 있다. 그렇게 하면, 튀김 오일을 장기간 계속 사용하여도, 오일을 보충하는 것만으로 폐기할 필요가 발생하지 않으므로, 조리 시에 용출된 식재 유래의 유용성 단백질이 튀김 오일 중에 축적되고, 이것이 감칠맛이 되어, 이후의 튀김을 보다 맛있게 조리할 수 있다. 가정에서는 튀김 오일은 통상 1 내지 2회 사용하고 폐기하는 수가 많은데, 예를 들어 본 발명의 코팅재로 표면을 코팅한 튀김 냄비로 조리하면, 튀김 오일의 산가는 항상 0.5정도로 추이하기 위하여, 폐기하지 않고, 오일을 보충하는 것만으로 계속하여 사용할 수 있다.

본 발명의 코팅재 또는 유질 개선용 조성물, 장치 혹은 기구를, 예를 들어 광유에 대하여 사용하면, 당해 광유의 분자를 직선적으로 배향시키므로, 점도의 상승을 억제 또는 점도를 저하될 수 있다. 연료유의 분자가 직선적으로 배향되면 연소되기 쉬워지고, 윤활유의 분자가 직선적으로 배향하면, 분해 내성 및 윤활성이 향상되므로, 본 발명에 따르면, 연비의 개선 작용 및 엔진 성능의 향상 작용이 발휘된다.

연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물에 의한 광유에 대한 유질 개선 작용은, 특정한 이론에 구속될 필요는 없지만, 광유의 분자를 구성하는 탄소에 대하여 미약한 진동을 부여함으로써, 광유의 분해를 방지하거나, 광유 중의 불순물을 분리하거나 함으로써 발휘되는 작용일 수 있다. 상기 광유가 연료유일 경우에는, 그 연소 효율이 향상되기 때문에, 내연 기관의 출력이 상승하고, 연비가 개선되어, NO_x 및 CO₂ 등의 유해 물질이 감소할 수 있다. 또한, 상기 광유가 엔진 오일 및 트랜스 미션 오일 등의 윤활유일 경우에는, 그 분해 내성이 향상되어 오일 수명이 연장된다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

[실시예 1]

1. 코팅재 및 그것으로 코팅한 플레이트의 제작

연질 다공성 고대 해양 부식질인 미로넥톤(이와세 코스파 가부시키가이샤제)을, 분말 상태 그대로 약 800℃에서 소성하여, 소성 분말(입경 10㎛ 이하)을 제작하였다. PTFE를 포함하는 도료(고형분(PTFE)을 약 50질량부 포함하는 852N-201(미츠이·듀퐁 플루오로케미컬 가부시키가이샤제) 또는 EK-3700C21R(다이킨 고교 가부시키가이샤제)) 16L에, 8g의 상기 소성 분말(상기 고형분에 대하여 약 0.1질량%)을 혼합하여 코팅재(상기 소성 분말을 약 0.05 질량% 함유)를 제작하였다.

상기 코팅재를 세로 5cm, 가로 10cm의 스테인리스 플레이트 표면에, 약 20㎛의 두께로 균일하게 도포하여 건조시켰다. 제작한 코팅이 끝난 플레이트를, 유질 개선용 플레이트로서, 이하의 실험에서 사용하였다.

2. 트랜스 지방산에 대하여

상기 유질 개선용 플레이트들, IL의 식용유(캐놀라유(쇼와 산교 가부시키가이샤제) 또는 리놀 캐놀라유(닛신 오일리오 그룹 가부시키가이샤제)) 속에 침지하고, 180℃에서 30분간 정치하였다. 상기 유질 개선용 플레이트에 의한 처리 전 및 처리 후의 트랜스 지방산 함유량을 GCMS법에 의해 측정하였다. 트랜스 지방산으로서는 헥사데센산, 옥타데센산, 엘라이딘산, 박센산, 에이코센산 및 도코센산에 대하여 조사하였다. 4회의 시험 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

식품 안전 위원회의 보고에 따르면, 22품목의 식용 조리 오일에 대하여 조사 했더니(2006년도), 트랜스 지방산의 함유량은 평균 100g당 1.40g (1.4질량%), 최대 2.78g(2.78 질량%)이었다. 또한, 식품 종합 연구소의 보고에서도, 십몇 종류의 시판 중인 식물성 유지에는, 0.1 내지 1.2질량%의 트랜스 지방산이 포함되어 있다는 것이었다. 상기 시험에서 사용한 식용유도 이러한 보고와 동일 정도의 트랜스 지방산을 포함하는 것이었지만, 본 발명의 코팅을 실시한 유질 개선용 플레이트에 의해 처리했더니 트랜스 지방산은 검출되지 않게 되었다.

3. 아크릴아미드에 대하여

상기 유질 개선용 플레이트를, 튀김 오일 중에 침지하고, 140℃에서 포테이토 칩을 튀겼다. 튀김 오일로서는, 리놀 캐놀라유(닛신 오일리오 그룹 가부시키가이샤제)을 사용하였다. 제조한 포테이토 칩에 포함되어 있는 아크릴아미드를 LC/MS/MS법에 의해 측정했더니(정량 한계는 0.01mg/kg), 그 함유량은 0.0786mg/kg이었다.

포테이토 칩 중의 아크릴아미드에 대하여, 후생 노동성의 "가공 식품 중 아크릴아미드에 관한 Q&A"에 의하면, 그 함유량은 0.467mg/kg 내지 3.5440mg/kg로 되어 있고, 농림수산성의 자료에 의하면, 0.17mg/kg 내지 2.287mg/kg로 되어 있다. 이에 대하여, 본 발명의 코팅을 실시한 유질 개선용 플레이트를 침지한 튀김 오일로 포테이토 칩을 제조했더니, 아크릴아미드의 발생이 현저하게 억제되었다. 오일이나 프라이어의 관리 및 제조 환경을 갖춤으로써, 아크릴아미드의 양을 정량 한계인 0.01ppm 미만으로 하는 것도 가능하다고 생각된다.

4. 코팅재 및 그것으로 코팅한 냄비의 제작

연질 다공성 고대 해양 부식질인 미로넥톤(이와세 코스파 가부시키가이샤제)을, 분말 상태 그대로 약 800℃에서 소성하여 소성 분말(입경 10㎛ 이하)을 제작하였다. 실리콘 수지 함유 흑색 도료 ("파이로진(등록 상표) KX-3983", 오시마 고교 가부시키가이샤제) 16L에, 10g의 상기 소성 분말(상기 도료 중의 고형분에 대하여 약 0.125질량%)을 혼합하여 코팅재(상기 소성 분말을 약 0.0625 질량% 함유)를 제작하였다.

상기 코팅재를, 엠보스 가공이 실시된 직경 28cm의 볶음 냄비에 약 20㎛의 두께로 균일하게 도포하여 건조시켰다. 제작한 코팅 완료 냄비는, 유질 개선용 냄비로서 이용할 수 있었다.

[실시예 2]

1. 소결체를 구비하는 유질 개선용 카트리지의 제작

연질 다공성 고대 해양 부식질인 미로넥톤(이와세 코스파 가부시키가이샤제)을, 직경 15mm의 구상으로 성형하고, 약 800℃에서 소성하여 구상의 소결체를 제작하였다. 이 소결체 2개를 카트리지(25x25x60mm, 스테인리스제, 구멍 있음) 속에 저장하고 유질 개선용 카트리지로 만들어 이하의 실험에서 사용하였다.

2. 트랜스 지방산에 대하여

상기 유질 개선용 카트리지를 1L의 식용유 중에 가라앉히고, 실시예 1과 동일한 방법으로 트랜스 지방산 함유량을 측정하였다. 본 발명의 소결체를 구비하는 유질 개선용 카트리지에 의해 처리했더니, 이하의 표 2에 나타낸 바와 같이, 트랜스 지방산은 검출되지 않게 되었다.

3. 아크릴아미드에 대하여

상기 유질 개선용 카트리지를, 튀김 오일 중에 가라앉히고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 포테이토 칩에 포함되어 있는 아크릴아미드 함유량을 측정했더니, 0.0786mg/kg이었다.

4. 점도 및 수율에 대하여

상기 유질 개선용 카트리지를, 튀김 오일 중에 가라앉히고, 튀김을 조리하였다. 실험은 1일에 약 5000개의 도시락을 제조하는 도쿄도 내의 도시락점에서 행하였다. 유질 개선용 카트리지를 사용했더니, 이것을 사용하지 않았을 경우와 비교하여 튀김 오일의 점도가 저하되어 물과 같이 찰랑거렸다. 그렇게 했더니, 튀김 오일의 끊김이 좋아졌기 때문에 바삭하게 튀겨지고, 튀기고 나서 시간이 지나도 튀김은 끈적해지지 않았다. 또한, 튀김 오일의 회수율이 상승하고, 유질 개선용 카트리지 미사용 시와 비교하여 오일 보충량이 약 30% 적었으므로, 튀김 오일의 수율은 약 30% 개선되었다고 할 수 있다.

5. 산가에 대하여

상기 유질 개선용 카트리지를, 튀김 오일 중에 가라앉히고, 당해 튀김 오일의 산가를 측정하였다. 실험은, 1일에 약 5000개의 도시락을 제조하는 도쿄도 내의 도시락점에서 행하였다. 결과를 도 4에 도시한다.

산가는, 튀김 오일을 폐기할 때의 지표의 하나이다. 산가가 2.5를 초과하면 교환 시기가 왔다는 것을 의미하고, 산가가 3이 되면 폐유가 된다. 유질 개선용 카트리지를 사용하지 않으면, 튀김 오일의 산가는 사용일수에 비례하여 상승하고, 15일만에 폐유가 되었지만, 유질 개선용 카트리지를 사용하면, 튀김 오일의 산가 상승은 완만하고, 또한 2를 초과하는 것은 거의 없었다.

6. 과산화물가에 대하여

상기 유질 개선용 카트리지를, 장기간 사용하여 과산화물가가 상승한 튀김 오일 속에 넣고, 180℃에서 30분간 가열하였다. 일본 식품 분석 센터의 측정에 의하면, 유질 개선용 카트리지에 의한 처리 전의 과산화물가는 10.1 meq/kg이었던데 반해, 처리 후의 과산화물가는 3.8meq/kg로까지 저하되어 있었다. 또한, 도 5에, 처리 전후의 튀김 오일의 사진을 도시한다. 처리 전의 튀김 오일과 비교하여 처리 후의 튀김 오일은 맑고, 비이커의 바닥에 침전이 발생하고 있었다. 본 발명의 유질 개선용 카트리지로 처리했더니, 튀김 오일 중의 산화물 또는 과산화물이 응집하여 침전하여, 거기에서 분리되므로, 당해 오일의 산가 및 과산화물가가 저하된 것이 라고 생각된다.

[실시예 3]

1. 탱크 내 투입용 소결체의 제작

연질 다공성 고대 해양 부식질인 미로넥톤(이와세 코스파 가부시키가이샤제)을, 직경 15mm 또는 5mm의 구상으로 성형하고, 약 800℃에서 소성하여 구상의 소결체를 제작하였다.

2. 최고 출력, 최대 토크 및 연비에 대하여

상기 소결체(직경 5mm)를, 엔진 오일을 포함하는 엔진 오일 탱크(E) 또는 트랜스미션 오일을 포함하는 변속기 케이스(T) 내에 1개 투입하였다. 투입 전후의 최고 출력, 최대 토크 및 연비의 측정 결과를, 이하의 표 3에 나타낸다.

본 발명의 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소결체를 엔진 또는 변속기 케이스 내에 투입했더니, 최고 출력을 발휘할 때의 엔진 회전수가 낮아져, 회전수가 낮아도 최대 토크가 상승하고, 또한 연비가 개선되었다.

다음으로, 연비 개선율의 차종 및 연료에 의한 차이를 조사하였다. 상기 소결체(직경 15mm)를, 연료 오일을 포함하는 연료 탱크 내에 1개 투입하고, 또한 상기 소결체(직경 5mm)를, 엔진 오일을 포함하는 엔진 오일 탱크 내에 1개 투입하여 각 차량의 연비를 측정하였다. 결과를 이하의 표 4에 나타낸다.

본 발명의 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소결체를 연료 탱크 및 엔진 오일 탱크에 투입했더니, 어떤 차종 및 연료에 있어서도 연비가 개선하였다. 또한, 표 3 중의 항목 7 및 8의 버스는, 월 1회의 정기 점검을 실시하고 있는 차량이며, 정비 상태는 원래 극히 양호했기 때문에 연비의 개선율은 6 내지 8% 정도에 머무른 것이라고 생각된다. 반대로 말하면, 극히 양호한 정비 상태의 차량이어도, 본 발명의 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소결체를 사용하면 추가로 연비를 개선하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

3. 점도에 대하여

상기 소결체(직경 5mm)를, 광유인 중질유 200mL을 포함하는 비이커 내에 1개 투입하였다. 투입 후 15분간 정치하고, 광유의 점도를 측정하였다. 결과를 이하의 표 5에 나타낸다.

본 발명의 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소결제를 광유를 포함하는 폴리 탱크 내에 투입했더니, 어떤 종류의 광유에서도 점도가 저하되었다. 이것은, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물에 유래하는 공진파가 광유의 분자를 직선적으로 배향시킨 결과, 당해 광유의 분자끼리의 얽힘이 없어져 끈적한 상태로부터 물과 같이 찰랑찰랑한 상태가 되었기 때문이라고 생각된다.

4. 그 밖의 효과

본 발명의 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소결체를 연료 탱크(직경 15mm의 것을 1개) 및 엔진 오일 탱크(직경 5mm의 것을 1개)에 투입했더니, 다음과 같은 효과가 확인되었다.

· 엔진 소리가 조용해졌다.

· 변속 시의 쇼크가 누그러지거나 없어졌다.

이상으로부터, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물이, 여러가지 오일의 품질을 개선하는 채용을 가지고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 소성물을 코팅재 속에 배합하여도, 카트리지 등의 장치 또는 기구 내에 저장하여도 동일한 유질 개선 효과가 발휘된다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을, 오일의 안전성 및 유용성을 종합적으로 개선하는 기능성 소재로서, 다양한 용도에 응용하는 것이 가능하게 되었다.

Claims (8)

1. 연질 다공성 고대 해양 부식질의 소성물을 포함하는 코팅제.
2. 제1항에 있어서, 상기 소성물의 함유량이 상기 코팅재 중의 고형분에 대하여 0.005질량% 내지 20.0질량%인 코팅제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속을 코팅하기 위한 코팅재.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 코팅재로 코팅되어 있는 장치 또는 기구.
5. 제4항에 있어서, 조리에 사용하기 위한 장치 또는 기구.
6. 제5항에 있어서, 플레이트 혹은 카트리지 또는 냄비, 프라이팬, 가마(cauldron), 흑은, 식품 제조용 형틀(mold)인 장치 또는 기구.
7. 제4항에 있어서, 연료유, 윤활유, 원유 또는 석유와 접촉되는 장치 또는 기구.
8. 제7항에 있어서. 연료 탱크, 연료 공급 파이프, 엔진 오일 탱크, 오일 게이지, 오일 펌프, 오일 라인, 오일 필터, 변속기 케이스, 디퍼렌셜 기어 케이스, 회전 전달 부품, 또는 탱커(tanker)인 장치 또는 기구.
   

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