KR20200077385A - 건강 기능 맞춤형 천연 미네랄 활성화 복합필터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

건강 기능 맞춤형 천연 미네랄 활성화 복합필터 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체에 유용한 미네랄이 용출되고, 건강 기능에 맞추어 미네랄의 함량을 조절할 수 있는 복합필터 및 이의 제조방법을 제공한다. 상세하게 본 발명은 할라이트(Halite)가 담지된 필터; 칼사이트(Calcite)가 담지된 필터; 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 포함하며, 할라이트가 담지된 필터, 칼사이트가 담지된 필터 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터가 순서대로 적층된 복합필터를 제공한다.

Description

건강 기능 맞춤형 천연 미네랄 활성화 복합필터 및 이의 제조 방법{Composite filter of activating natural minerals customized by health function and method for manufacturing the same}
본 발명은 천연 미네랄 함량을 향상시킬 수 있는 정수용 복합필터 및 이의 제조방법을 제공한다.
일반적으로 각 가정에 공급되는 수돗물은 각 하천의 수계에서 취수장을 통하여 취수되어 저수장에서 오염된 물을 정수과정을 거쳐 상수도관을 통하여 공급된다.
그러나, 상수도관 역시 관리 부족 및 오염수 등으로 인해 부식이 심각하며, 정수과정에서 다량의 소독약품을 사용하더라도, 별도의 처리 없이 그대로 취음할 경우 오취로 인하여 취음 시 불쾌감을 유발하는 문제점이 있다. 또한, 정수공장에서 사용되는 염소와 유기물과의 반응으로 소독 부생성물인 클로로폼이나 브로모폼, 트리할로메탄 등의 발암성 물질이 생성되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 생수를 식용으로 취음하거나, 정수된 수돗물을 취음하는 경향이 일반화되고 있다. 예를 들어 상기 정수는 수조가 합성수지제로 형성되고, 미세필터에 의하여 정수시키는 역삼투압 정수기를 사용한다. 그러나, 상기와 같은 정수기는 인체에 해로운 대장균 제거작용과 살균작용 및 탈취작용을 하나, 미네랄 등의 인체에 이로운 성분이 제거되고, 상기 미네랄을 더욱 활성화시킬 수 없어, 건강을 해치게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 오염된 물의 취음을 방지하기 위해 물을 정수하는 과정이 필요하며, 한국등록특허 제1774576호와 같이 역삼투압을 이용한 정수기에 대한 연구가 있으나, 역삼투압 정수기로 정수된 물의 경우 현저히 낮은 함량의 필수미네랄을 함유하는 문제가 있다.
본 발명은 인체에 유용한 미네랄이 용출되고, 건강 기능에 맞추어 미네랄의 함량을 조절할 수 있는 복합필터 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 할라이트(Halite)가 담지된 필터; 칼사이트(Calcite)가 담지된 필터; 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 포함하며, 할라이트가 담지된 필터, 칼사이트가 담지된 필터 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터가 순서대로 적층된 복합필터를 제공한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 본 발명은 게르마늄 함유 광석 분말에 혐기성 발효물질을 섞어 30 내지 50℃의 온도에서 6 내지 15일 동안 유지하여 발효시켜 제조된 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 제조하는 단계; 및 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터 상에 칼사이트가 담지된 필터 및 할라이트가 담지된 필터를 순차적으로 적층하는 단계를 포함하는 복합필터 제조방법을 제공한다.
본 발명은 게르마늄, 스트론튬, 란타넘, 3가 크롬 등 인체에 유용한 미네랄이 용출되고, 정수된 물을 획득할 수 있는 복합필터 및 이의 제조방법을 제공할 수 있으며, 나아가 포함되는 필터 소재의 함량을 조절함으로써 건강 기능에 맞추어 활성화된 천연 미네랄의 함량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 복합필터로 사용될 수 있는 예시적인 필터를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 물의 정수 과정 중 게르마늄, 스트론튬, 란타넘, 3가 크롬 등의 인체에 유용한 효과를 제공할 수 있는 성분을 물속에 용출시킬 수 있는 복합필터 및 이의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 게르마늄을 함유하는 천연광석을 발효시켜 유기게르마늄으로 전환시키고, 이를 필터 소재의 일부로 사용함으로써 정수과정 중 물에 게르마늄이 용출되고, 칼사이트 및 할라이트를 필터 소재의 일부로 사용함으로써 정수과정 중 물에 미네랄 이온의 함량을 증가시킬 수 있는 복합필터를 제공하는 것이다. 상기 게르마늄을 함유하는 천연광석으로는 예를 들어, 화강암을 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 할라이트(Halite)가 담지된 필터; 칼사이트(Calcite)가 담지된 필터; 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 포함하며, 할라이트가 담지된 필터, 칼사이트가 담지된 필터 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터가 순서대로 적층 또는 연결된 복합필터를 제공한다.
상기 유기게르마늄 함유 광석의 공급원으로서 천연광석을 사용할 수 있다. 상기 천연광석으로는 게르마늄을 함유하는 것이라면 특별히 한정하지 않고, 본 발명에서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 게르마늄을 함유한 광석으로는 예를 들어, 화강암을 사용할 수 있다.
한편, 상기 칼사이트(Calcite) 및 상기 할라이트(Halite)는 물의 미네랄 이온의 함량을 증가시키기 위한 역할을 하는 것으로, 물이 칼사이트 및 할라이트를 통과하면서 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨, 스트론튬, 란타넘, 크롬 3가 등의 성분이 물에 용출될 수 있다.
본 발명의 복합필터는 활성탄, 은활성탄 또는 이들의 혼합을 더 포함할 수 있다. 상기 활성탄 및 은활성탄은 물의 냄새를 제거하고 불순물을 제거하기 위한 것으로, 정수기에 일반적으로 사용되는 활성탄 및 은활성탄이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 염소(Cl)를 제거할 수 있는 은활성탄을 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 복합필터는 활성탄, 은활성탄 또는 이들의 혼합을 통과한 물을 사용할 수 있다.
한편, 상기 광석 분말, 칼사이트 및 할라이트는 함량을 한정하지 않으나, 상기 각 필터는 광석 분말, 칼사이트 및 할라이트를 1:6:1 내지 1:4:2의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 광석 분말, 칼사이트 및 할라이트의 함량이 과도하게 많아지면 정수된 물에 미네랄이 과도하게 많아져 취음 시 과잉 섭취가 될 수 있으며, 함량이 적으면 정수된 물에 포함된 미네랄의 함량이 미미한 문제가 있다. 예를 들어, 상기 광석 분말 50g, 칼사이트 200g 및 할라이트 60g을 사용할 수 있다. 따라서, 상기 광석 분말, 칼사이트 및 할라이트의 함량을 조절함으로써 물 내에 원하는 미네랄의 함량을 조절할 수 있는 건강 기능 맞춤형 천연 미네랄 활성화 복합필터를 제공할 수 있다.
나아가 본 발명은 복합필터의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 게르마늄 함유 광석 분말에 혐기성 발효물질을 섞어 30 내지 50℃의 온도에서 6 내지 15일 동안 유지하여 발효시켜 제조된 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 제조하는 단계; 및 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터 상에 칼사이트가 담지된 필터 및 할라이트가 담지된 필터를 순차적으로 적층 또는 연결하는 단계를 포함하는 복합필터 제조방법을 제공한다.
상세하게, 게르마늄 공급원으로 사용되는 천연광석을 분쇄하여 상기 게르마늄 함유 광석 분말을 제공한다. 본 발명은 광석 중에 포함된 게르마늄을 발효시키고자 하는 것으로서, 상기 게르마늄의 원활한 발효를 위해서는 상기 광석을 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광석의 분쇄는 특별히 한정하지 않으나, 평균 입도 크기 100 내지 500메쉬의 사이즈로 분쇄하는 것이 바람직하다. 광석의 입자 사이즈가 작을수록 발효에는 보다 바람직하지만, 분쇄에 많은 노력과 비용이 소모되어 바람직하지 않다. 또한, 분쇄된 광석의 입자 사이즈가 크면 발효 효율이 저하되고, 발효에 보다 많은 시간이 소요되어 바람직하지 않다. 따라서, 상기 범위 내의 입자 사이즈를 갖도록 광석을 분쇄하는 것이 보다 바람직하다.
나아가 상기 광석 분말에 혐기성 발효물질을 첨가하여 혼합한 후 발효시키는 단계를 포함한다. 상기 혐기성 발효물질은 광석 중에 포함된 게르마늄을 유기 게르마늄으로 변화시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 생이스트, 활성 건조이스트 및 인스턴트 이스트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 이스트를 사용할 수 있다.
상기 혐기성 발효물질은 상기 게르마늄 함유 광석 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부의 함량으로 첨가할 수 있다. 상기 혐기성 발효물질을 5중량부 미만으로 포함하는 경우에는 광석 내에 포함된 게르마늄을 충분히 발효시킬 수 없으며, 50중량부를 초과하여 포함하더라도 추가적인 발효 효과 향상에는 기여하지 못한다. 바람직하게는 5 내지 20중량부의 함량으로 첨가할 수 있다.
상기 광석 분말에 상기 혐기성 발효물질을 첨가하여 혼합한 후 30 내지 50℃의 온도에서 6 내지 15일 동안 유지하여 발효시킨다. 상기와 같은 온도 및 시간 조건하에서 발효를 수행하는 것이 광석 내에 존재하는 게르마늄을 발효시켜 유기 게르마늄을 생성하는데 바람직하다. 특히, 30℃ 미만의 온도에서는 혐기성 발효물질의 생장이 활발하지 못하며, 50℃ 이상에서는 혐기성 발효물질이 죽어 발효가 잘 일어나지 않는 문제가 있다.
상기 발효를 수행한 후 100 내지 120℃에서 1 내지 2시간 동안 건조를 수행한다. 상기 건조는 유기 게르마늄의 성질을 변화시키지 않는다면, 제한 없이 수행할 수 있으며, 예를 들어 오븐에서 상기 건조를 수행할 수 있다.
이와 같은 발효과정에 의해 광석 분말 중의 게르마늄이 발효물질에 의해 발효되어 유기게르마늄으로 변화된다. 이러한 유기게르마늄은 예를 들어, 필터 중에 포함된 경우 유기게르마늄이 정수 과정에서 용출되어 유기게르마늄을 함유한 물을 제공할 수 있다.
나아가, 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말을 필터 소재에 적용할 수 있다. 또한, 칼사이트 또는 할라이트는 2 내지 3mm의 입도 크기로 필터 소재에 적용할 수 있다. 상기 칼사이트 또는 할라이트는 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말과 유사한 입도 크기로 사용할 수 있다.
상기 필터 소재는 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 부직포, 활성탄, 제올라이트, 세라믹볼, 화강암 및 천연미네랄 광석 등을 들 수 있다.
상기와 같은 필터 소재에 대하여 유기게르마늄 함유 광석 분말, 칼사이트 또는 할라이트를 적용함에 있어서는, 예를 들어, 필터 카트리지 내에 다공성 기재와 함께 충진하거나; 하나의 다공성 기재상에 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말, 칼사이트 또는 할라이트를 분산시키고 그 위에 다른 다공성 기재를 적층하는 방법을 반복함으로써 수행할 수 있으며; 활성탄의 기공 내에 유기게르마늄 함유 광석 분말, 칼사이트 또는 할라이트를 내재시키는 방법에 의해 필터를 제조할 수 있다.
이때, 필요에 따라서는 상기 유기게르마늄 함유 광석 분말, 칼사이트 또는 할라이트를 바인더에 분산시킨 후 상기 필터 소재 표면에 도포하는 등의 방법으로 적용할 수도 있다. 이외에 다양한 공지의 방법을 적용할 수도 있다.
한편, 상기와 같은 방법으로 필터 소재 표면에 유기게르마늄 함유 광석 분말, 칼사이트 또는 할라이트가 담지된 필터를 획득할 수 있으며, 상기 필터를 순차적으로 적층 또는 연결하여 복합필터를 제조할 수 있다. 예를 들어, 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터, 칼사이트가 담지된 필터 및 할라이트가 담지된 필터 순으로 적층 또는 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 복합필터는 물의 정수처리를 위한 것으로, 정수 대상 물은 할라이트(Halite)가 담지된 필터 측으로 유입되어 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 통과하여 배출되는 것이다. 본 발명에 의한 복합필터에 의해 정수된 물은 물의 불순물 등이 정수처리될 뿐만 아니라 활성화된 천연 미네랄을 포함하게 되어 취음 시 건강에 유리한 효과를 제공할 수 있다.
나아가 상기와 같은 방법으로 획득된 복합필터에 의해 정수 과정에서 게르마늄, 스트론튬, 란타넘, 3가 크롬 등 인체에 유용한 미네랄이 용출되고, 정수된 물을 획득할 수 있다. 나아가 상기 정수과정에서 용출된 미네랄은 이온의 형태이기 때문에 취음 시 활성화된 상태로 인체에 흡수될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
화강암 400g을 평균 입도 크기가 100 내지 500메쉬가 되도록 분쇄하여 화강암 분말을 획득하였다.
상기 화강암 분말에 혐기성 발효물질 35g을 첨가하여 균질하게 섞이도록 60분간 교반하였다.
이어서, 상기 화강암과 혐기성 발효물질의 혼합물을 반응기 내에 장입하여, 36 내지 40℃의 범위 내에서 6일 동안 유지하여 발효시켰다.
발효된 혼합물을 110℃에서 1시간 동안 건조하여 유기게르마늄이 함유된 화강암 분말을 획득하였다.
상기 유기게르마늄이 함유된 화강암 분말 50g을 부직포 기재에 균질하게 담지시켜, 유기게르마늄이 함유된 화강암 분말이 담지된 필터를 제조하였다.
상기 필터에 칼사이트, 할라이트, 활성탄, 은활성탄이 각각 담지된 필터를 각각 제조하여 도 1에 도시된 바와 같이 순차적으로 적층하여 복합필터를 제조하였다.
상기 칼사이트는 약 200g이 부직포 기재에 균질하게 담지되도록 제조하였으며, 할라이트는 약 60g이 부직포 기재에 균질하게 담지되도록 제조하였다. 상기 활성탄 및 은활성탄은 20g을 부직포 기재에 균질하게 담지되도록 제조하였다.
실험예 1
상기 복합필터를 통해 물(게르마늄, 스트론튬, 란타넘, 3가 크롬 미검출)을 통과시켰다.
그 후 정수된 물의 성분을 분석하였다. 물은 은활성탄 필터, 활성탄 필터, 할라이트 필터, 칼사이트 필터 및 유기게르마늄이 함유된 화강암 분말이 담지된 필터 순으로 통과시켰다. 분석된 물의 성분을 표 1에 정리하였다.
성분 농도
칼슘(Ca) 26mg/L
마그네슘(Mg) 5.9mg/L
칼륨(K) 0.05mg/L
나트륨(Na) 15mg/L
아연(Zn) 0.6mg/L
게르마늄(Ge) 2.05mg/L
철(Fe) 10mg/L
망간(Mn) 0.1mg/L
코발트(Co) 0.1mg/L
구리(Cu) 0.2mg/L
실리콘(Si) 11.5mg/L
스트론튬(Sr) 100㎍/L
란타넘(La) 0.15㎍/L
3가 크롬(Cr) 2.06 mg/L
상기 표 1에 보이는 바와 같이, 게르마늄이 검출되지 않은 물 속에 게르마늄이 검출되었으며, 일반적인 물에 포함되지 않는 스트론튬, 란타넘, 3가크롬 등의 성분이 검출되므로, 인체에 유용한 효과를 제공할 수 있는 물을 획득할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 유기 게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터
2: 칼사이트가 담지된 필터
3: 할라이트가 담지된 필터
4: 활성탄이 담지된 필터
5: 은활성탄이 담지된 필터

Claims (7)

  1. 할라이트(Halite)가 담지된 필터;
    칼사이트(Calcite)가 담지된 필터; 및
    유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 포함하며,
    할라이트가 담지된 필터, 칼사이트가 담지된 필터 및 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터가 순서대로 적층된, 복합필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기게르마늄 함유 광석은 화강암을 혐기성 발효물질로 발효시켜 제조된 것인, 복합필터.
  3. 제1항에 있어서, 활성탄, 은활성탄 또는 이들의 혼합을 통과한 물을 사용하는, 복합필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각 필터는 광석 분말, 칼사이트 및 할라이트를 1:6:1 내지 1:4:2의 중량비로 포함하는, 복합필터.
  5. 게르마늄 함유 광석 분말에 혐기성 발효물질을 섞어 30 내지 50℃의 온도에서 6 내지 15일 동안 유지하여 발효시켜 제조된 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터를 제조하는 단계; 및
    상기 유기게르마늄 함유 광석 분말이 담지된 필터 상에 칼사이트가 담지된 필터 및 할라이트가 담지된 필터를 순차적으로 적층하는 단계를 포함하는,
    복합필터 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 게르마늄 함유 광석 분말은 평균 입도 크기가 100 내지 500메쉬인, 복합필터 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 혐기성 발효물질은 생이스트, 활성 건조이스트, 인스턴트 이스트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 이스트인, 복합필터 제조 방법.
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KR20180117320A (ko) * 2017-04-19 2018-10-29 (주)진행워터웨이 천연화강암으로부터 유기게르마늄 제조방법

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