KR0170603B1 - 유기성 부산물 분해능 및 악취 제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 예컨대 가정, 축산, 식품공장, 도축장등에서 다량 발생되는 유기성 부산물의 부숙기에 투여하여 유기성 부산물내에 다량 존재하는 각종 유기물질을 신속히 분해시키면서 발생되는 악취도 저감하여 부숙효율을 증가시킬 수 있는 부숙촉진 미생물제 및 그 제조방법에 관한 것으로 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종의 균주가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 부산물 분해능 및 악취 제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제.
Description
[발명의 명칭]
유기성 부산물 분해능 및 악취 제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제 및 그 제조방법
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 유기성 부산물 분해능 및 악취 제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제의 제조방법에 관한 것으로, 예컨대 가정, 축산, 식품공장, 도축장등에서 다량 발생되는 유기성 부산물의 부숙기에 투여하여 유기성 부산내에 다량 존재하는 각종 유기물질을 신속히 분해시키면서 발생되는 악취도 저감하여 부숙효율을 증가시킬 수 있는 부숙촉진 미생물제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[종래기술]
산업화와 도시화에 따라 각 공장과 도시지역에서 식품가공 부산물 또는 음식물 찌꺼기와 같은 유기성 부산물이 다량 발생되고 있고, 축산업의 경우 가축을 대규모 사육함에 따라 분뇨와 같은 유기성 부산물이 다량 배출되어 이의 처리에 많은 문제점이 야기되고 있다. 물론, 매립이나 소각과 같은 방법에 의한 처리도 동원되고 있으나, 이러한 방법은 또 다른 2차오염을 일으키고 지역 이기주의 때문에 설치에도 많은 문제점을 가지고 있다.
반면에, 증산위주의 농업정책에 따라 화학비료 및 농약을 과다 사용함으로써 농지의 토양산선화 및 황폐화가 심각한 문제점으로 부각됨에 따라 농지에 유기질을 많이 황폐화가 심각한 문제점으로 부각됨에 따라 농지에 유기질을 많이 공급하여 지력을 향상시키는 노력이 많은 분야에서 이루어지고 있다. 즉, 화학비료나 농약을 될 수 있으면 감소시키는 반면 유기 부산물을 농지에 공급함으로써 지력을 향상시켜 화학비료 및 농약사용을 절감하는 유기농법이 각광을 받고 있는 실정이다.
따라서, 전술한 바와 같이 공장 및 도시, 축산단지등에서 다량 발생하는 유기성 부산물을 퇴비화함으로써 이를 다시 농지에 환원시켜 주면 환경오염의 절감 및 농지의 지력향상뿐만 아니라 폐기물을 재활용 할 수 있는 1석 3조의 효과를 가져올 수 있다.
그러나, 전통적 방법에 의해 퇴비제조를 하게 되면, 다량 발생되는 유기성 부산물을 신속하게 처리할 수 없고 악취발생도 수반되는 문제점을 가지고 있다. 즉, 재래적인 방법은 각종 퇴비원료를 높게 쌓은 후 자연발효를 시키는 방법으로서 퇴비화 시간이 장기간 소요되고 제조과정에서 악취, 치출수가 다량 발생하는등 시간적, 경제적, 환경, 위생적으로 비효율적이고 불결한 면이 적지 않았다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 기계적, 생물화학적인 여러 가지 방법이 고안되어 실용화되고 있으며 그 중에서 퇴비화 과정에 관여하는 미생물을 선별, 제제화한 부숙촉진 미생물제의 사용도 점차 확대되고 있다.
부숙촉진 비생물제라 함은 공장, 도시, 축산단지등에서 다량 발생되는 가축의 분료, 활성오니 슬럿지, 동식물 잔사, 음식찌꺼기 등의 유기성 부산물을 부숙시켜 퇴비화되는 데 투여되는 미생물제로서, 제품내에 함유된 미생물 활성에 의해 유기성 부산물내의 각종 유기물을 분해하여 발효시킴으로써 퇴비화 과정을 촉진시키는 데 사용된다. 따라서, 우수한 부숙촉진 미생물제의 구성요건으로는 여러 가지가 있으나, 초기 부숙과정에서 유기성 부산물내의 각종 유기물을 신속히 분해할 수 있는 미생물이 다량 함유되어 있어야 하고, 유기물의 부숙발효중에 발생되는 암모니아 등의 악취를 저감할 수 있어야 한다. 또한, 퇴비화 과정이라는 것은 미생물의 상호작용에 의한 분해작용이므로 각 미생물간에는 경쟁성이 없어야 하며, 따라서 유기물 분해에는 잡균오염이 없는 고활성의부숙촉진 미생물제를 사용하여야 퇴비화를 위한 부숙발효가 신속하고 안정되며 악취발생이 저감될 수 있는 것이다.
이러한 부숙촉진 미생물제를 제조하는 방법에 관한 선행기술은 대한민국 특허공고 제84-463호, 대한민국 특허공고 제79-1036호 등에 명시되어 있으나, 이들의 경우 부숙시키는 미생물을 고온성 위주로 균주구성을 도모함으로써 유기물을 구성하고 있는 탄수화물, 지방, 단백질, 섬유소의 성분을 분해시키는 데 있어 부숙초기이 유기물 분해과정을 소홀히 하고 있고, 대한민국 특허공고 제92-9410호에서와 같이 제품을 제조시 개방적 공간을 사용하여 원하는 목적 균주 이외의 잡균에 의해 최종제품이 오염될 가능성을 내포하고 있으며, 대한민국 특허출원 제92-25742호에 명시되어 있는 균주의 배양시 각 균주의 특성을 무시한 획일적 혼합배양의 제품내 균분포로 제품효능의 불안정성과 제품내 균분포의 불균형등이유발되는 단점이 있다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 고온성 균주위주의 균조성에 의한 유기물 분해력의 저하, 개방제조에 의한 잡균오염, 혼합배양에 의한 균주분포의 불균형에 의한 제품품질의 불안정 및, 악취제거율 미흡 등의 단점을 해소하고 유기성 부산물을 안정되게 발효/분해시키면서 악취발생을 현저히 감소시키고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 초기 부숙과정에서 유기성 부산물내의 유기물을 신속히 분해하여 부숙효율을 향상시킬 수 있으며, 악취도 현저히 감소될 수 있는 우수한 부숙촉진용 미생물제를 발명한 것으로서, 유기성 부산물내의 유기성 성분들을 신속하게 분해하는 미생물을 선발하고 배양한 후 제제화하여 부숙효율이 우수한 부숙촉진용 미생물제를 제공함으로써 양질의 유기질 부산물비료(퇴비)를 제조하거나 유기성 부산물을 무해화시키는데 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
유기성 부산물은 그 구성성분 특성상 중온 및 고온에서의 분해성이 높은 균주가 좋으며 발생하는 악취를 무해한 가스로 전환시키는 균주가 있으면 더욱 유리하다. 또한 이러한 유기성 부산물을 신속하게 분해하기 위해서는 분해영역이 다른 다양한 균종이 있으면 더욱 유리하나 제조공정상 여러 균주를 혼합배양하면 상호오염의 가능성이 크고 품질이 일정하지 않는 단점을 가지게 된다. 따라서 균주들을 각각 단독으로 배양 및 건조를 한 후에 혼합을 하여야 실제로 제품을 유기성 부산물의 분해에 적용할 때 효과가 빠르고 안정적이다. 이러한 조건에 적합한 균주로는 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aerogiosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종임을 알았다.
즉, 본 발명은 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aerogiosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종의 균주를 각각 트립틱 소이 부로스 (tryptic soy broth)에 접종하여 25~45℃의 온도에서 24~48 시간 동안 진탕 배양한다. 진탕 배양한 각 배양액을 종균으로하여 각각 포도당 0.05~5%, 전분 0.01~5%, 황산암모늄 0.02~1%, 이스트추출물 0.01~1%가 함유된 준비 멸균된 배지에 1~5% 접종하여 자-퍼멘터(jar-fermenter)에서 온도 25~45℃, 공기 공급량 0.1~2.0 l/분의 조건으로 18~72시간동안 각각을 단독 교반 배양시킨다. 각각을 단독 배양함으로써 잡균의 혼입을 막는다. 또한 단독 배양함으로써 혼합 배양을 통한 제품품질의 불균형을 방지할 수 있다. 배양이 종료가 된 후 각 균주의 배양약을 균주에 따라 밀기올, 옥분, 규조토와 같은 건조 보조 매체와 혼합하여 각각을 저온 건조시키고, 건조된 각 균주의 건조물을 분쇄기로 분쇄하고 체로 거른후 동량씩 혼합하여 유기물질의 분해 능력이 우수한 부숙촉진용 미생물제를 제조할 수 있다.
본 발명에 사용되는 포도당은 미생물의 증식영양원으로 사용되며 0.05% 이하에서는 미생물생육이 효과적이지 못하며 5.0% 이상에서는 미생물생육이 포도당 농도에 비례하여 상승하지 않으므로 5.0% 이상을 사용할 필요가 없다.
본 발명에 사용되는 전분은 바실러스 섭틸리스의 영양원으로 사용되며 이균이 생성하는 전분분해효소인 알파아밀리제(α-amylase)를 유도시킨다. 0.01% 이하에서는 미생물의 생장 및 효소유도가 효과적이지 못하고 5.0% 이상은 미생물의 생육과 효소유도가 전분농도에 비례하여 상승하지 않으므로 사용할 필요가 없다.
본 발명에 사용되는 황산암모늄은 미생물 성장시 질소원으로 이용되며 0.02% 이하에서는 미생물의 성장이 효과적이지 못하고 1% 이상에서는 암모니아 발생의 원인이 되어 악취를 발생시키게 된다.
본 발명에 사용되는 이스트추출물은 미생물 생육시 비타민 등의 필수 미량영양원으로 이용되어 성장을 촉진하게 된다. 0.01% 이하에서는 효과가 없으며 1% 이상 투여는 1% 투여시와 거의 같은 효과를 나타내므로 그 이상 투여할 필요가 없다.
본 발명에 사용되는 바실러스 섭틸리스는 탄수화물 및 단백질의 분해능이 우수하여 유기성 부산물내의 탄수화물, 단백질을 신속히 분해시켜 초기 부숙과정뿐만 아니라 부숙중기의 온도상승시까지 작용하여 부숙효율을 향상시킨다.
본 발명에 사용되는 니트로조모나스 유로파, 니트로박터 아길리스는 악취원인인 암모니아를 분해하여 무취한 질소가스로 변환시키는 기능을 가지고 있으며 이로 인해 부숙시 발생하는 악취를 상당 부분 제거가능하다.
본 발명에 사용되는 슈도모나스 아에로지노사의 2종은 탄수화물, 지방, 단백질 분해효소를 생성하여 유기성 부산물내에 존재하는 유기물을 신속히 분해시켜 초기 부숙과정을 촉진시킨다.
본 발명에 사용되는 셀룰로모나스 스페시스는 섬유소 분해효소를 생성하여 유기성 부산물내에 존재하는 섬유소성분을 분해하며 부숙의 초기 및 중기까지도안정되게 이끌어준다.
이하 본 발명의 부숙촉진 미생물제의 제조방법을 실시에에 의해 상세히 설명한다.
[실시예]
제1단계 : 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aerogiosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종의 균주를 각각 트립틱 소이 부로스(tryptic soy broth) 100ml에 접종한 후 30℃에서 24시간 동안 진탕 배양하여 각각 100ml의 진탕 배양액을 얻는다.
제2단계 : 포도당 250g, 전분 150g, 염화암모늄 50g, 이스트 추출물 30g을 10리터의 물과 함께 자-퍼멘터에 넣고 121℃, 15분간 증기 멸균한 후 상온으로 식히고, 상기 전배양액 100ml를 균주별로 각각 접종하여 온도℃, 공기공급량을 0.15~0.2리터/분의 조건하에서 바실러스 속 미생물은 24시간, 니트로 박터 속 미생물은 48시간, 슈도모나스 속 미생물은 16시간 동안 교반배양한다.
제3단계 : 상기 2단계에서 얻은 배양약을 균주에 따라 밀기올이나 옥분 또는 규조토와 1:1 혼합하고 저온에서 건조시킨 후 분쇄하여 각 미생물의 건조물을 동량씩 혼합하여 유기성 부산물 및 악취제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제를 얻는다.
상기에서 얻어진 부숙촉진 미생물제를 유기성 부산물의 퇴비화에 적용하여 그 결과를 표1에 나타내었다. 여기서, 부숙촉진 미생물제 투입량은 총유기성 부산물 중량대비 100ppm을 투여하였고, 대상 유기성 폐기물은 식품회사인 K사의 식품부산물과 유기성 슬러지와 톱밥을 1:1로 혼합하여 사용하였다. 부숙의 진척도는 실시기간 동안의 온도변화와 pH 상황을 측정하여 판단하였고 유기물의 분해도는 실시기간 동안 시료 10g씩을 취해 증류수 90ml에 현탁한 후 충분히 교반시켜 수용성 유기물을 추출하고 크롬에 의한 화학적 산소요구량(CODcr)을 측정하여 감소폭을 관찰하여 평가하였다. 또한, 악취발생정도는 관능법에 의해 검사하였다.
[비교예]
본 발명에서 제조된 부숙제를 미투여하고 화학적 산소요구량(CODcr)과 pH만 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
상기 표1에 나타난 바와 같이 본 발명의 부숙촉진제를 부숙 초기과정부터 투여할 경우에는 투여를 하지 않은 대조구에 비하여 부숙효율 및 유기물 분해능이 현저하게 상승함을 확인할 수 있었으며, 악취의 감소도 현저하게 일어났다. 따라서, 본 발명에서 제조된 부숙촉진 미생물제를 사용하게 되면 부숙기간도 무처리구에 비하여 7일 내지 10일 정도 단축이 가능함을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 유기성 부산물 분해능 및 악취제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제를 다량으로 발생하는 유기성 부산물의 발표/분해에 이용함으로써 토양을 안정되게 환원시켜 주는데 기여할 뿐만 아니라 유기성 부산물을 이용한 퇴비공장, 음식물(찬반)쓰레기의 발효분해에 이용가능하다. 또한, 유기물 잔재와 악취발생이 높은 폐수처리장 또는 쓰레기 집하장등에서도 이용가능하고 미생물로서 분해가 가능한 물질의 발효/분해 또는 악취의 제거에도 이용가능하다.
Claims (2)
- 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aerogiosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종의 균주가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 부산물 분해능 및 악취제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제.
- 바실러스 섭틸리스(bacillus subtilis KCTC 2210), 니트로조모나스 유로파(nitrosomonas europa ATCC 19178), 니트로박터 아길리스(nitrobacter agillis ATCC 14123), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aerogiosa KCTC 1700), 슈도모나스 아에로지노사(pseudomonas aeroginosa ATCC 9721), 셀룰로모나스 스페시스(cellulomonas sp. ATTCC 21399)의 6종 균주를 각각 트립틱 소이 부로스(tryptic soy broth)에 접종하여 25~45℃의 온도에서 24~48시간 동안 진탕배양하는 1단계와, 상기 진탕배양된 1단계의 각 배양액을 종균으로 하여 포도당 0.05~5%, 전분 0.01~5%, 황산암모늄 0.02~1%, 이스트추출물 0.01~1%가 함유된 배지에 각각 1~5% 접종한 다음, 자-퍼멘터(jar-fermenter)에서 온도 25~45℃, 공기공급량 0.1~2.0리터/분의 조건으로 18~72시간동안 각각을 교반 배양시키는 2단계 및 상기 2단계에서 배양이 종료된 각 균주의 배양액을 밀기올, 옥분, 규조토와 같은 건조매체와 혼합하여 저온건조시킨 다음, 건조된 각 균주의 건조물을 분쇄하고 동량씩 혼하하는 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 부산물 분해능 및 악취 제거능이 우수한 부숙촉진 미생물제의 제조방법.
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