KR20230034519A - 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 및 그 제조방법 - Google Patents

바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료는, 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제1크기범위로 형성된 제1담지체; 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제2크기범위로 형성되되, 상기 제2크기범위는 상기 제1크기범위와 상이한 제2담지체; 상기 제1담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제1담지체에 담지되는 제1 기능성 화장료 원료; 및 상기 제1 기능성 화장료 원료와 다른 크기로 형성되되 상기 제2담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제2담지체에 담지되는 제2 기능성 화장료 원료;를 포함한다.

Description

바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 및 그 제조방법 {FUNCTIONAL COSMETIC MATERIAL USING BIOCHAR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 바이오차의 공극에 화장료를 담지한 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 기능성 화장품은 통상적으로 기능성 화장료 원료를 미세 플라스틱 캡슐이나 기타 다양한 수용성의 합성물질에 투입하여 사용하였다. 그러나 최근 미세 플라스틱에 의한 환경 오염이 문제가 되고 있다.
한편, 바이오차(biochar)는 식물체 등의 바이오매스(biomass)를 무산소 조건에서 열분해하여 얻어지는 것으로서, 식물체가 자연에서 수집한 탄소를 고정시켜 사용함으로써 탄소 중립적인 친환경 물질이다.
이러한 바이오차의 표면 및 내부에는 미세한 공극이 형성되는 바, 이러한 공극에 기능성 화장료 원료를 투입하여 기능성 화장품을 제조함으로써, 친환경 화장품을 제조할 수 있다.
그러나 종래의 바이오차는 그 공극 사이즈를 특별히 제어하지 않았기 때문에, 기능성 화장료 원료가 공극에 투입된 후 산소가 침투하여 기능성 화장료 원료를 산화시키는 등의 문제가 있었다.
따라서, 기능성 화장료 원료의 크기와 바이오차의 공극 사이즈를 대응시킴으로써, 산소 침투에 의한 산화 변질을 방지할 수 있는 새로운 바이오차 기능성 화장료를 제조하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-1944972 B1 (2019.01.28)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 바이오차에 담지된 기능성 화장료 원료의 산화를 방지하고 우수한 품질을 유지할 수 있는 기능성 화장료를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료는, 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제1크기범위로 형성된 제1담지체; 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제2크기범위로 형성되되, 상기 제2크기범위는 상기 제1크기범위와 상이한 제2담지체; 상기 제1담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제1담지체에 담지되는 제1 기능성 화장료 원료; 및 상기 제1 기능성 화장료 원료와 다른 크기로 형성되되 상기 제2담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제2담지체에 담지되는 제2 기능성 화장료 원료;를 포함한다.
상기 제1 기능성 화장료 원료의 원상당 직경은, 상기 제1크기범위의 10~90% 크기로 형성되고, 상기 제2 기능성 화장료 원료의 원상당 직경은, 상기 제2크기범위의 10~90% 크기로 형성되며, 상기 제1크기범위의 중앙값보다, 상기 제2크기범위의 중앙값이 더 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 기능성 화장료 원료는 원상당 직경이 10nm 미만인 비타민계 원료를 포함하고, 상기 제2 기능성 화장료 원료는 원상당 직경이 10nm 이상인 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함할 수 있다.
상기 제1담지체는 상기 제2담지체에 비해, 리그닌의 분율이 더 높은 바이오매스 원료를 사용하거나, 열분해시 분해되는 물질의 비율을 더 적게 제어하여 제조될 수 있다.
상기 제1담지체는, 셀룰로오스가 열분해되고 잔존된 리그닌 및 헤미셀룰로오스를 포함하여 상기 제1크기범위의 공극을 형성하고, 상기 제2담지체는, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 열분해되고 잔존된 리그닌을 포함하여 상기 제2크기범위의 공극을 형성할 수 있다.
상기 제1담지체는, 바이오매스를 300℃~600℃에서 열분해하여 셀룰로오스를 제거하여 제조되고, 상기 제2담지체는, 바이오매스를 600℃~800℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 제거하여 제조될 수 있다.
상기 제1담지체는, 리그닌의 분율이 상대적으로 높은 식물체의 줄기를 열분해하여 상기 제1크기범위의 공극을 형성하도록 제조되고, 상기 제2담지체는, 리그닌의 분율이 상대적으로 낮은 식물체의 뿌리, 잎, 꽃잎을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 열분해하여 상기 제2크기범위의 공극을 형성하도록 제조될 수 있다.
한편, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법은, 사용할 기능성 화장료 원료를 원상당 직경을 기준으로 적어도 두 개 이상의 군으로 구분하는 단계; 초화류 식물체를 포함하는 바이오차 원료를 준비하는 단계;
바이오차 원료를 건조 및 분쇄하는 단계; 분쇄된 바이오차 원료를 열분해하여 상기 기능성 화장료 원료의 각 군별 원상당 직경과 대응되는 크기의 공극을 갖는 적어도 두 개 이상의 군으로 구분되는 바이오차(biochar)를 제조하는 단계; 공극의 크기와 원상당 직경이 서로 대응되는 바이오차와 기능성 화장료 원료를 혼합하여 슬러지 형태의 혼합물을 얻는 단계; 및 혼합물을 원심분리하여 기능성 화장료 원료가 바이오차의 공극에 담지된 고형물을 회수하는 단계;를 포함한다.
상기 바이오차 원료를 준비하는 단계는, 초화류 식물을 리그닌의 함량 비율에 따라 복수 개의 군으로 구분하여 마련하고, 상기 바이오차를 제조하는 단계는, 상기 리그닌의 함량 비율에 따라 서로 다른 공극 크기를 갖도록 바이오차를 제조할 수 있다.
상기 바이오차를 제조하는 단계는, 바이오차 원료를 300℃~600℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스를 제거하거나, 600℃~800℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 제거하여 서로 다른 크기의 공극이 형성된 바이오차를 제조할 수 있다.
상기 기능성 화장료 원료는 비타민계 원료, 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하고, 상기 비타민계 원료를 포함하는 군은 10nm 미만의 원상당 직경을 갖도록 형성되며, 상기 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하는 군은 10nm 이상의 원상당 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 고형물을 회수하는 단계는, 분리된 고체인 기능성 화장료는 빛과 산소가 차단된 진공 밀폐용기에 저장하여 냉장 보관하고, 분리된 액체인 용매는 재처리하여 혼합시 용매로 재활용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바이오차의 공극 크기를 용이하게 제어할 수 있어 기능성 화장료 원료의 크기에 따라 적절한 크기의 공극에 담지할 수 있으며, 이에 따라 바이오차에 담지된 기능성 화장료 원료가 산소 환경에 노출되는 것을 최소화하기 때문에 산화를 방지하여 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 바이오차와 기능성 화장료 원료를 혼합하여 기능성 화장료를 제조하는 장치의 개략적인 모습을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기능성 화장료를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이며,
도 3은 서로 다른 공극 크기를 갖는 바이오차 및 이에 담지된 기능성 화장료 원료를 나타낸 도면이고,
도 4는 바이오차 원료의 종류에 따라 공극의 크기가 달라지는 모습을 나타낸 도면이며,
도 5는 열분해의 처리조건에 따라 공극의 크기를 제어하는 모습을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 바이오차와 기능성 화장료 원료를 혼합하여 기능성 화장료를 제조하는 장치의 개략적인 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기능성 화장료를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이며, 도 3은 서로 다른 공극 크기를 갖는 바이오차 및 이에 담지된 기능성 화장료 원료를 나타낸 도면이고, 도 4는 바이오차 원료의 종류에 따라 공극의 크기가 달라지는 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 열분해의 처리조건에 따라 공극의 크기를 제어하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료는, 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제1크기범위로 형성된 제1담지체(110), 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제2크기범위로 형성되되, 제1크기범위와 상이한 제2담지체(130), 제1담지체(110)의 공극(111)보다 작은 크기로 형성되어 제1담지체(110)에 담지되는 제1 기능성 화장료 원료(210) 및 제1 기능성 화장료 원료(210)와 다른 크기로 형성되되 제2담지체(130)의 공극(131)보다 작은 크기로 형성되어 제2담지체(130)에 담지되는 제2 기능성 화장료 원료(220)를 포함하여 구성된다.
이때, 제1담지체(110) 및 제2담지체(130)의 공극을 제외한 입자 자체의 직경은 특별히 한정하지 않지만, 인체의 피부에 적용하는 화장료로서 사용하기 위하여 0.001mm 내지 0.5mm 의 크기 범위로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
제1담지체(110)의 표면에 형성된 공극(111, 이하, 제1공극으로 지칭함)과 제2담지체(130)의 표면에 형성된 공극(112, 이하, 제2공극으로 지칭함)은 그 내부의 평균 직경 및 부피가 상이하게 형성된다.
이는 제1공극(111)에 담지되는 제1 기능성 화장료 원료(210)와, 제2공극(121)에 담지되는 제2 기능성 화장료 원료(220)가 상이하기 때문이다. 공극과 기능성 화장료 원료의 크기가 지나치게 차이날 경우, 공극 내부와 화장료 원료의 사이 공간으로 산소가 침투하면서 기능성 화장료 원료를 산화, 변질시킬 수 있다.
따라서, 기능성 화장료 원료의 산화에 의한 변질을 최소화할 수 있도록, 작은 공극에는 작은 크기의 기능성 화장료 원료를 담지하고, 큰 공극에는 큰 크기의 기능성 화장료 원료를 담지하여 산소의 침투를 방지할 필요가 있다.
이에 본 발명에서는 적어도 두 종류의 담지체를 마련하고, 각각의 담지체의 공극 크기를 서로 달리 형성함으로써, 서로 다른 크기의 기능성 화장료 원료를 각각 적절한 크기의 공극에 삽입하여 산화를 방지하게 된다.
제1 기능성 화장료 원료(210)의 원상당 직경은, 제1크기범위, 즉 제1공극(111)의 평균 직경의 10~90% 크기로 형성되고, 제2 기능성 화장료 원료(220)의 원상당 직경은, 제2크기범위, 즉 제2공극(121)의 평균 직경의 10~90% 크기로 형성되며, 제1크기범위의 중앙값보다, 제2크기범위의 중앙값이 더 크게 형성된다.
더 구체적으로, 제1 기능성 화장료 원료(210)는 원상당 직경이 10nm 미만인 비타민계 원료를 포함하고, 제2 기능성 화장료 원료(220)는 원상당 직경이 10nm 이상인 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하며, 제1공극(111) 및 제2공극(121)의 평균 직경은 이러한 제1 기능성 화장료 원료(210) 및 제2 기능성 화장료 원료(220)의 크기에 비례하도록 형성된다.
이때, 제1 기능성 화장료 원료(210)에는 일부 크기가 작은 아미노산계나 단백질계 원료를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 500kda 미만의 분자량을 가지고 형태적으로 구형에 가까운 소형 아미노산 및 단백질은 약 10nm 미만의 직경을 가질 수 있다.
제1 기능성 화장료 원료(210) 및 제2 기능성 화장료 원료(220)의 원상당 직경을 제1공극(111) 또는 제2공극(121)의 평균 크기의 10~90% 크기로 한정하는 이유는, 각각의 화장료 원료가 제1공극(111) 및 제2공극(121)에 용이하게 담지되면서, 산소의 침투를 최소화할 수 있기 때문이다.
화장료 원료의 크기가 제1공극(111) 또는 제2공극(121)의 평균 직경의 90%보다 클 경우, 공극에 담지되지 않는 화장료 원료가 많아지면서 담지체의 역할을 제대로 수행할 수 없고, 평균 직경의 10%보다 작아질 경우, 공극과 화장료 원료의 사이에 산소가 침투하면서 이를 산화시킬 수 있다.
한편, 제1담지체(110)와 제2담지체(130)의 공극 크기를 서로 다르게 형성하기 위해, 크게 두 가지의 방법을 사용할 수 있다.
첫 번째는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1담지체(110) 및 제2담지체(130)를 서로 다른 바이오매스 원료로 제조하는 방법이다.
즉, 제1담지체(110)는 제2담지체(130)에 비해 리그닌(131)의 분율이 더 높은 바이오매스 원료를 사용하여, 제1담지체(110)에서 분해되는 물질의 분율이 제2담지체(130)에서 분해되는 물질의 분율보다 작게 제어하게 된다.
이를 달리 말하면, 제1담지체(110)는 보다 치밀한 리그닌(131) 구조를 가지므로 리그닌(131)으로 구성된 셀(cell) 크기가 더 작게 형성된다. 이에 따라, 열분해 이후 셀룰로오스(132) 및 헤미셀룰로오스(133)가 분해되면, 남아있는 리그닌(131)의 밀도에 따라 공극의 크기가 결정되는 것이다.
이에 따라 제1담지체(110)는 치밀하고 조밀한 리그닌(131) 셀을 가지므로 비교적 작은 제1공극(111)을 형성하고, 제2담지체는 느슨한 리그닌(131) 셀을 가지므로 비교적 큰 제2공극(121)을 형성하는 것이다.
이때 예를 들어, 제1담지체(110)는 리그닌(131)의 분율이 상대적으로 높은 식물체의 줄기를 포함하는 바이오매스 원료를 사용할 수 있고, 제2담지체(130)는 리그닌(131)의 분율이 상대적으로 낮은 식물체의 뿌리, 잎, 꽃잎을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 바이오매스 원료를 사용할 수 있을 것이다.
두 번째는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1담지체(110) 및 제2담지체(130)의 열분해 조건을 달리하여 제조하는 방법이다.
즉, 제1담지체(110)는, 셀룰로오스(132)가 열분해되고 잔존된 리그닌(131) 및 헤미셀룰로오스(133)를 포함하여 제1크기범위의 제1공극(111)을 형성하고, 제2담지체(130)는, 셀룰로오스(132) 및 헤미셀룰로오스(133)가 열분해되고 잔존된 리그닌(131)을 포함하여 제2크기범위의 제2공극(121)을 형성하게 된다.
이를 위하여, 제1담지체는, 바이오매스를 300℃~600℃에서 열분해하여 셀룰로오스(132)를 열분해하여 제거함으로써 제조되고, 제2담지체(130)는, 바이오매스를 600℃~800℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스(132) 및 헤미셀룰로오스(133)를 열분해하여 제거함으로써 제조하게 된다.
이렇게 열분해 온도를 달리 하여 분해되는 성분을 구분함으로써, 셀룰로오스(132)만 열분해하면 리그닌(131) 및 헤미셀룰로오스(133)로 구획되는 비교적 작은 직경의 제1공극(111)이 형성되고, 셀룰로오스(132) 및 헤미셀룰로오스(133)를 열분해하면 리그닌(131)으로 구획되는 비교적 큰 직경의 제2공극(121)이 형성되므로, 동일한 바이오매스 원료를 사용하더라도 서로 다른 크기의 공극을 형성할 수 있게 된다.
물론, 앞서 설명한 두 가지 방법을 복합적으로 사용하여, 더욱 다양한 크기의 공극을 형성할 수도 있을 것이다.
한편, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 사용할 기능성 화장료 원료(200)를 원상당 직경을 기준으로 적어도 두 개 이상의 군으로 구분하는 단계와, 초화류 식물체를 포함하는 바이오차 원료를 준비하는 단계와, 바이오차 원료를 건조 및 분쇄하는 단계와, 분쇄된 바이오차 원료를 열분해하여 기능성 화장료 원료(200)의 각 군별 원상당 직경과 대응되는 크기의 공극(101)을 갖는 적어도 두 개 이상의 군으로 구분되는 바이오차(100)를 제조하는 단계와, 공극(101)의 크기와 원상당 직경이 서로 대응되는 바이오차(100)와 기능성 화장료 원료(200)를 혼합하여 슬러지 형태의 혼합물을 얻는 단계와, 혼합물을 원심분리하여 기능성 화장료 원료(200)가 바이오차(100)의 공극에 담지된 고형물을 회수하는 단계를 포함하여 구성된다.
기능성 화장료 원료(200)를 원상당 직경을 기준으로 복수개의 군으로 구분하는 단계에서는, 예를 들어 10nm 미만의 원상당 직경을 갖는 제1군과, 10nm 이상의 원상당 직경을 갖는 제2군으로 구분할 수 있다.
제1군은 비교적 크기가 작은 비타민계 원료를 포함하고, 제2군은 비교적 크기가 큰 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함한다.
이때 제1군에는 일부 분자량이 낮고 구형의 형태를 지녀 직경이 작은 아미노산계 원료 및 단백질계 원료가 더 포함될 수도 있다.
다만 필요에 따라, 기능성 화장료 원료(200)의 군 구분을 두 개의 군이 아닌, 더 많은 수의 군으로 세부적으로 분류할 수도 있다.
바이오차 원료를 준비하는 단계에서는, 초화류 식물을 리그닌(131)의 함량 비율에 따라 복수 개의 군으로 구분하여 마련한다. 이렇게 리그닌(131)의 함량 비율에 따라 열분해시 공극의 크기가 달라지므로, 기능성 화장료 원료(200)의 크기별로 다른 바이오차 원료를 통해 제조된 바이오차(100)를 활용함으로써, 공극과 기능성 화장료 원료의 크기 차이를 최소화할 수 있을 것이다.
바이오차(100)를 제조하는 단계에서는, 리그닌(131)의 함량 비율에 따라 서로 다른 공극 크기를 갖도록 바이오차(100)를 제조하거나, 열분해 조건을 달리하여 헤미셀룰로오스(133)의 분해 여부를 제어함으로써 생성되는 공극(101)의 직경을 달리 형성시키게 된다.
바이오차 원료의 리그닌(131)의 함량 분율이 높으면 열분해 이후 비교적 작은 크기의 제1공극(111)이 형성되고, 함량 분율이 낮으면 열분해 이후 비교적 작은 크기의 제2공극(121)이 형성된다.
또한, 열분해시 열분해 온도를 높일수록 헤미셀룰로오스(133)의 분해량이 증가하여 더 큰 크기의 공극이 형성된다. 구체적으로, 바이오차 원료를 300℃~600℃ 조건에서 열분해하면 셀룰로오스가 제거되어 비교적 작은 크기의 제1공극(111)이 형성되고, 600℃~800℃ 조건에서 열분해하면 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 제거되어 비교적 큰 크기의 제2공극(121)이 형성된다.
혼합물을 얻는 단계에서는, 바이오차(100)와 기능성 화장료 원료(200)를 빛이 차단되는 불투명한 혼합기(300)에 투입한 이후, 배기관(310)을 통해 내부의 공기를 제거하여 진공, 무산소 또는 저산소 환경을 마련한 후, 혼합하여 바이오차(100)의 공극(101)에 기능성 화장료 원료(200)를 삽입시키게 된다. 혼합 조건은 예를 들어, 150~300 RPM 조건으로 30~60분간 진탕 혼합 또는 교반처리 할 수 있다.
이때, 바이오차(100)와 기능성 화장료 원료(200)의 분산성 및 혼합성을 개선하기 위하여, 혼합물로부터 쉽게 분리 가능한 용매를 혼합기(300)에 추가 투입하여 혼합을 수행하는 것이 바람직할 것이다.
혼합이 완료된 이후, 바이오차(100)의 공극(101)에 기능성 화장료 원료(200)가 투입된 기능성 화장료를 용매로부터 분리하기 위하여, 원심분리를 이용하여 밀도의 차이를 통한 고체-액체 분리를 수행하게 된다. 공정 조건은 예를 들어, 3,000~5,000 RPM, 5~10분 원심분리할 수 있다.
분리된 고체는 기능성 화장료로서, 빛과 산소를 차폐할 수 있는 밀폐용기에 저장하고, 변질을 방지하기 위하여 냉장 보관한다. 밀폐용기는 예를 들어, 갈색 유리용기나 알루미늄 파우치 등을 사용할 수 있다.
분리된 액체는 이물질을 제거하는 필터링 과정을 거친 후, 다시 혼합기(300)에 투입되어 혼합시 용매로 재사용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 바이오차 101: 공극
110: 제1담지체 111: 제1공극
120: 제2담지체 121: 제2공극
200: 기능성 화장료 원료 210: 제1 기능성 화장료 원료
220: 제2 기능성 화장료 원료 300: 혼합기
310: 배기관

Claims (12)

  1. 식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제1크기범위로 형성된 제1담지체;
    식물체에서 유래된 바이오매스를 열분해하여 제조되고, 표면에 형성된 공극의 평균 직경이 미리 설정된 제2크기범위로 형성되되, 상기 제2크기범위는 상기 제1크기범위와 상이한 제2담지체;
    상기 제1담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제1담지체에 담지되는 제1 기능성 화장료 원료; 및
    상기 제1 기능성 화장료 원료와 다른 크기로 형성되되 상기 제2담지체의 공극보다 작은 크기로 형성되어 상기 제2담지체에 담지되는 제2 기능성 화장료 원료;를 포함하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기능성 화장료 원료의 원상당 직경은, 상기 제1크기범위의 10~90% 크기로 형성되고,
    상기 제2 기능성 화장료 원료의 원상당 직경은, 상기 제2크기범위의 10~90% 크기로 형성되며,
    상기 제1크기범위의 중앙값보다, 상기 제2크기범위의 중앙값이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 기능성 화장료 원료는 원상당 직경이 10nm 미만인 비타민계 원료를 포함하고,
    상기 제2 기능성 화장료 원료는 원상당 직경이 10nm 이상인 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1담지체는 상기 제2담지체에 비해, 리그닌의 분율이 더 높은 바이오매스 원료를 사용하거나, 열분해시 분해되는 물질의 비율을 더 적게 제어하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1담지체는, 셀룰로오스가 열분해되고 잔존된 리그닌 및 헤미셀룰로오스를 포함하여 상기 제1크기범위의 공극을 형성하고,
    상기 제2담지체는, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스가 열분해되고 잔존된 리그닌을 포함하여 상기 제2크기범위의 공극을 형성하는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1담지체는, 바이오매스를 300℃~600℃에서 열분해하여 셀룰로오스를 제거하여 제조되고,
    상기 제2담지체는, 바이오매스를 600℃~800℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 제거하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1담지체는, 리그닌의 분율이 상대적으로 높은 식물체의 줄기를 열분해하여 상기 제1크기범위의 공극을 형성하도록 제조되고,
    상기 제2담지체는, 리그닌의 분율이 상대적으로 낮은 식물체의 뿌리, 잎, 꽃잎을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 열분해하여 상기 제2크기범위의 공극을 형성하도록 제조되는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료.
  8. 사용할 기능성 화장료 원료를 원상당 직경을 기준으로 적어도 두 개 이상의 군으로 구분하는 단계;
    초화류 식물체를 포함하는 바이오차 원료를 준비하는 단계;
    바이오차 원료를 건조 및 분쇄하는 단계;
    분쇄된 바이오차 원료를 열분해하여 상기 기능성 화장료 원료의 각 군별 원상당 직경과 대응되는 크기의 공극을 갖는 적어도 두 개 이상의 군으로 구분되는 바이오차(biochar)를 제조하는 단계;
    공극의 크기와 원상당 직경이 서로 대응되는 바이오차와 기능성 화장료 원료를 혼합하여 슬러지 형태의 혼합물을 얻는 단계; 및
    혼합물을 원심분리하여 기능성 화장료 원료가 바이오차의 공극에 담지된 고형물을 회수하는 단계;를 포함하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이오차 원료를 준비하는 단계는, 초화류 식물을 리그닌의 함량 비율에 따라 복수 개의 군으로 구분하여 마련하고,
    상기 바이오차를 제조하는 단계는, 상기 리그닌의 함량 비율에 따라 서로 다른 공극 크기를 갖도록 바이오차를 제조하는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이오차를 제조하는 단계는, 바이오차 원료를 300℃~600℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스를 제거하거나, 600℃~800℃ 조건에서 열분해하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 제거하여 서로 다른 크기의 공극이 형성된 바이오차를 제조하는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 기능성 화장료 원료는 비타민계 원료, 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하고,
    상기 비타민계 원료를 포함하는 군은 10nm 미만의 원상당 직경을 갖도록 형성되며,
    상기 아미노산계 원료, 지방산계 원료 및 단백질계 원료를 포함하는 군은 10nm 이상의 원상당 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 고형물을 회수하는 단계는, 혼합물을 고체와 액체로 분리하고,
    분리된 고체인 기능성 화장료는 빛과 산소가 차단된 진공 밀폐용기에 저장하여 냉장 보관하고, 분리된 액체인 용매는 재처리하여 혼합시 용매로 재활용하는 것을 특징으로 하는, 바이오차 담지체를 활용한 기능성 화장료 제조방법.
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