KR100227456B1 - 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법 - Google Patents
음식물 쓰레기 처리제의 제조방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법 Download PDFInfo
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리제의 제조 방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
종래의 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리제는 호기성 미생물의 물질대사 촉진을 위한 유, 무기질 성분 영양 인자의 공급이 불충분할 뿐만 아니라 이를 이용하여 음식물 쓰레기를 발효 처리할 경우의 조건이 충족되지 못하여 음식물 쓰레기의 호기성 분해가 중단되고 혐기성 분해가 진행되어 처리효율 저하 및 악취 등이 발생하는 문제점이 있었다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 "도축장, 수산물 가공 공장 주변에서 채취된 토양을 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 멸균된 평판배지에 도말하고 30내지 37℃에서 3내지 4일간 배양하는 제1공정과,
상기 제 1공정에서 배양된 균락 0.1내지 0.5중량부를 배양액에 종균하여 35내지 40℃에서 18내지 24시간 동안 액체배양하는 제2공정과,
콩비지, 맥반석 분말 및 포도당으로 구성하여 살균처리한 고체배지에, 제 2공정의 배양액을 고체배지에 대하여 40%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 5내지 6일간 배양하는 제3공정과,
전답수로 및 고목나무 주변의 토양을 채취하여 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 멸균된 평판배지에 도말하여 35내지 40℃에서 5내지 7일간 배양하는 제4공정과, 제4공정으로 부터 배양된 균락 0.1내지 0.3중량부를 배양액에 종균하고 35℃에서 3일 동안 액체배양하는 제5공정과,
전분, 콩비지, 톱밥, 들깨묵 및 맥반석 분말을 혼합하여 살균처리한 고체배지에 제 5공정에서 제조한 배양액을 고체배지에 대하여 40내지 50%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 6내지 8일간 고체배양하는 제6공정과,
제 3공정에서 제조된 배양체 30중량부와 제 6공정에서 제조한 배양체 20중량부를 혼합한후 충분히 건조시켜 분쇄한 혼합 배양체 50중량부와, 맥반석 30중량부를 혼합하는 제 7공정" 으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법 및 이를 톱밥 및 음식물 쓰레기와 혼합하여 발효시키는 음식물 쓰레기의 처리방법을 제공함으로서 사용함으로서 상기의 문제점을 해결하였다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 각종 음식물 쓰레기의 분해, 소멸 처리제로서의 용도를 갖는다.
Description
본 발명은 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리제의 제조 방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도축장, 수산물 가공 공장, 고목나무, 전답수로 등지의 주변 토양으로부터 채취하여 선택 배양한 미생물 및 효소를 다공체 물질을 이용하여 생육 안정성을 증가시킴으로서 이들 미생물에 의한 음식물 쓰레기의 호기성 발효 및 분해를 지속적으로 유지할 수 있도록 한 음식물 쓰레기 처리제의 제조 방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법에 관한 것이다.
근래에 이르러 식생활 환경의 고급화 및 외식산업의 발달 등으로 인하여 일반 가정이나 요식업소 등지에서 배출되는 음식물 쓰레기의 양이 기하급수적으로 증가하고 있는 추세에 있으나, 이의 처리를 위한 시설은 턱없이 부족한 실정에 있다.
일반적인 음식물 쓰레기의 처리 방법으로는 음식물 쓰레기를 압착 및 건조 시켜 매립하는 물리적 처리 방법과, 음식물 쓰레기에 화학물질을 혼합하여 산화처리하는 화학적 처리 방법이 있으나 이들 방법은 대부분 적지않은 규모의 설비 및 처리 비용이 요구 되므로 그 처리능력에 한계를 드러내고 있다.
따라서, 생분해성 유기 오염물질을 주성분으로 하는 음식물 쓰레기의 경우에는 박테리아 등의 미생물을 이용하여 유기 오염물질을 산화, 분해 하는 생물학적인 처리 방법이 경제적인 측면에서 바람직하다 할 것이다.
상기한 생물학적 처리방법은 공장 폐수나 생활 하수 등으로부터 유기 오염 물질을 분해하여 정화처리하기 위하여 널리 이용되는 방법으로서, 유기 오염물질을 바실루스(Bacillus), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 슈도모나스(Pseudomonas), 에어로박터(Aerobactor) 등의 호기성 박테리아 미생물이 분해 흡수 하는 물질 대사 과정을 포함하며, 이러한 과정에서 미생물은 탄산가스(CO2)와 물(H2O) 및 에너지(열)를 방출하며 유기 오염물질을 분해, 소멸시키게 된다.
상기의 호기성 박테리아는 배양 및 발효시의 공기, 온도, 습도 및 배양시 공급되는 유, 무기 영양 성분의 공급량 등과 같은 생육 인자에 따라 활성도가 크게 달라지게 됨으로서 유기 오염물질에 대한 분해 흡수 및 처리효율이 결정되나, 이러한 생육 조건이 충족되지 못할 경우에 호기성 박테리아 미생물은 점차로 사멸되고 혐기성 박테리아 미생물이 증식하여 분해과정을 인계받게 됨으로서 CH4, NH3, H2S 및 PH3등과 같은 오염물질을 방출하면서 악취를 발생시키며, 토양, 대기, 하천 등 자연환경을 오염시키게 된다.
상기 열거한 생육인자에 있어서, 유기 영양성분은 미생물을 배양할 때에 사용되는 배지에 첨가하여 조성함으로서 미생물에게 공급 되며 이러한 유기 영양성분은 미생물의 안정적인 증식을 위한 목적 뿐만 아니라 배양시 각종 유기 오염물 분해 효소의 생성에도 영향을 미치게 되므로, 처리 대상인 유기 오염물질의 종류와 성상에 따라 배지에 조성되는 유기 영양성분의 선택은 매우 중요하며 궁극적으로 유기 오염물질의 처리 효율에 크게 관여하게 된다.
또한, 상기한 바의 유기 영양 성분과 함께 배지의 조성시에 첨가되는 무기 영양 성분은 독립영양세균으로서의 호기성 박테리아 미생물의 물질대사를 촉진시켜 세포의 활성을 강화시키는 중요한 역할을 하는 물질로서 미생물의 증식 안정성 및 활성도에 큰 영향을 미치게 되며, 그 예로는 질소, 인, 황, 철, 마그네슘, 칼륨, 아연, 구리, 몰리브덴, 칼슘 및 코발트 등이 있다.
따라서, 유기 오염물 처리를 위한 미생물의 배양 영양 조성물의 제조시에는 상기한 유, 무기 영양성분 모두를 충분히 고려하여야 하며, 공급되는 영양원이 어느 한 쪽에 편중될 경우에는 미생물의 생육 증식도가 저하되어 유기 오염물질의 처리 효과가 낮고 경제성이 결여됨은 물론 결과적으로 호기성 분해가 중단되고 혐기성 분해가 진행되는 문제점이 있다.
특히, 미생물의 배양 영양 조성물의 제조시에 첨가되는 무기 영양 성분과 관련하여, 종래에는 제조시에 토탄, 적토, 식토, 산성백토, 제오라이트 및 무수황산제일철 등의 무기 광물질을 개별적으로 첨가하여 필수 무기 영양 성분을 공급하는 방법이 소개된 바 있으나, 이러한 방법은 각개의 무기 광물질을 별도로 준비해야 하는 번거로움이 있었으며 첨가되는 광물질이 대부분 암밀성을 띄고 있어 이들 광물로부터 용출되는 무기 성분의 양을 증가시키기 위해서는 아주 미세한 입도로 분쇄하여 용출면적으로 크게 하여야 하는 등의 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 방법으로서, 본 발명자는 대한민국 특허 출원 제 96-4080호(이하 "선발명"이라 칭함)로부터 다량의 무기성분을 함유하고 있으며 다공체로 형성되어 있는 맥반석 등의 광물질을 적정입도로 분말화하여 미생물의 배양시에 첨가하여 줌으로서 미생물이 생육에 필요한 량의 무기물 미량원소를 충분히 공급받을 수 있어 안정적으로 다량 증식할 수 있도록 한 폐수처리제를 제공 한 바 있다.
본 발명자는 상기한 선발명의 미생물을 이용한 폐수처리제의 제조 기술을 기초로하여 이를 음식물 쓰레기의 처리에 응용하고자 연구를 거듭하는 과정에서, 음식물 쓰레기는 선 발명에서 처리 대상으로 하는 폐수와는 그 성상에 있어서 큰 차이를 나타내고 있음을 알게 되었다.
즉, 본 발명자는 음식물 쓰레기에 과량 첨가되어 있는 고형 지방질, 고형 단백질 및 셀룰로스 등 선발명의 폐수에서와는 대별되는 유기 오염 물질의 성상을 충분히 고려하고, 이들 오염물질에 대한 효과적인 분해 처리능력을 가진 미생물의 증식 및 효소의 생성 인자를 충족시키기 위하여 배양시 첨가되는 유기 영양원 등의 미생물 생육 인자를 변화시켜가며 여러 차례의 실험을 반복한 결과 본 발명을 완성하기에 이른 것이다
본 발명은 지방질이나 탄수화물의 함량보다는 단백질 및 섬유질의 함량이 상대적으로 높은 콩비지를 사용함으로서 음식물 쓰레기에 다량 함유된 고형 유기 물질에 대하여 우수한 분해 능력을 갖는 미생물 및 효소군을 선택 배양하고, 상기 선발명에서와 같이 다공체 물질로서 다량의 무기 성분이 함유된 맥반석을 이용하여 미생물의 물질 대사에 필요한 충분한 양의 무기 성분을 공급함으로서 미생물의 생육 안정성과 활성도를 크게 향상시킬 수 있음으로서, 이들 미생물에 의한 음식물 쓰레기의 호기성 발효 및 분해를 지속적으로 유지 수 있도록 한 음식물 쓰레기 처리제의 제조 방법 및 음식물 쓰레기의 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리제의 제조공정은 하기의 제 1공정 내지 제 7공정으로 이루어진다.
제 1공정은, 도축장, 수산물 가공 공장 주변에서 채취된 토양을 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 일반적으로 사용되는 배지로서 글루코스 1내지 5중량부와 K2HPO40.2내지 0.5중량부와 MgSO40.1내지 0.5중량부와 에그-알부민(Egg-Albumin) 0.1내지 0.5부와 애거(Agar) 15중량부로 조성되어 있고 pH가 7.2이며 멸균된 뉴트리언트애거(Nutrient agar) 평판배지에 도말하고 30내지 37℃에서 3내지 4일간 배양하여 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 엑티노미세테스(Actinomycetes), 플라보박테리움(Flavobacterium), 바실루스(Bacillus) 등의 음식물 쓰레기의 발효에 유용한 미생물을 선택 배양하는 공정이다.
제 2공정은, 상기 제 1공정에서 배양된 균락 0.1내지 0.5중량부를, 일반적인 액체 배양액으로 증류수 1000중량부와 K2HPO41내지 2중량부와 MnSO40.5내지 1중량부와 MgSO40.5내지 1중량부와 글루코스 3내지 10중량부와를 혼합하여 살균처리한 배양액에 종균하여 35내지 40℃에서 18내지 24시간 동안 증균 배양하는 공정이다.
제 3공정은 콩비지 5내지 10중량부와 100내지 350mesh의 입도로 분쇄한 맥반석 분말 1내지 3중량부와 포도당 0.5내지 1중량부를 혼합하여 살균한 배지에, 제 2공정에서 제조한 배양액을 상기 콩비지 등의 고형 혼합물에 대하여 40%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 5내지 6일간 배양하여 단백질 분해 효소(Protease), 탄수화물 분해 효소(Amylase) 및 지방질 분해 효소(Lipase) 와 단백질 분해 미생물, 탄수화물 분해 미생물 및 지방질 분해 미생물을 제조하하는 공정으로 본 공정에 의하여 제조된 미생물 집합체는 제7공정에서 사용된다.
제 4공정은 상기 제 1내지 제 3공정과는 별도의 공정으로 전답수로, 고목나무 주변의 토양을 채취하여 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 상기 제 1공정에서와 동일한 멸균된 뉴트리언트애거 평판배지에 도말하고 35내지 40℃에서 5내지 7일간 배양하여 바실루스(Bacillus), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 슈도모나스(Pseudomonas) 등의 음식물 쓰레기 발효에 유용한 미생물을 선택 배양하는 공정이다.
제 5공정은 상기 제4공정에서 제조한 균락 0.1내지 0.3중량부를, 증류수 1000중량부와 글루코스 5내지 20중량부와 펩톤(Peptone) 1내지 5중량부와 K2HPO4, 0.5내지 1.5중량부와 MnSO40.5내지 1중량부와 MgSO40.1내지 0.5중량부를 혼합하여 살균처리한 배양액에 종균하고 35℃에서 3일 동안 증균 배양하는 공정이다.
제 6공정은, 전분 2내지 5중량부와 콩비지 10내지 15중량부와, 2내지 5mm의 입자 크기로 세절된 톱밥 2내지 5중량부와, 들깨묵 5 내지 10중량부 및 100내지 350mesh의 입도로 분쇄한 맥반석 분말 28내지 32중량부를 혼합하여 살균한 후, 제 5공정에서 제조한 배양액을 상기 전분 등의 고형 혼합물 중량의 40내지 50%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 6내지 8일간 배양하여 섬유질 분해 효소(Cellulase) 및 섬유질 분해 미생물과 질소 화합물 분해 미생물을 함유하는 균체를 제조하여 제 7공정으로 이송한다.
제 7공정은 본 발명의 최종공정으로, 제 3공정에서 제조된 배양체 30중량부와 제 6공정에서 제조한 배양체 20중량부를 혼합한후 충분히 건조시켜 80내지 100mesh의 입도로 분쇄한 혼합 배양체 50중량부와, 100내지 350mesh의 입도로 분쇄한 맥반석 30중량부를 혼합하여 상기한 목적에 부합하는 음식물 쓰레기 처리제를 제조하는 것이다.
상기 제1공정 내지 제7공정으로 부터 알 수 있는 바와같이 본 발명에서는 증균과정에서 종래와는 달리 액체배지로 배양한 후, 다시 고체배지를 사용하여 증균시킴을 알 수 있다. 즉, 종래에는 액체배지가 주로 사용되었고, 일부 고체 배지가 사용되는 경우가 있었으나, 액체배지만을 사용하는 경우에는 증균후 수분을 증발시켜야 하는 문제가 있었으며, 고체배지의 사용시에는 적절한 수분공급을 하면서 증균시켜야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명에서는 액체배양의 배양액을 그대로 고체배지에 혼합하여 증균시킴으로서 상기와 같은 불편을 제거한 것에 또 하나의 특징이 있다고 하겠다.
또한, 상기 제 3공정과 제 6공정 및 제 7공정에서 사용되는 맥반석은 일반적으로 수처리분야에 사용되어 이온교환 작용에 의하여 무기물을 용출시키는데 주로 이용되어 온 것으로 SiO260%, Al2O316%, FeO 2%, Fe2O32%, CaO 1.5%, MgO24.5%, NaO23%, K2O 3% 등의 미생물의 생육에 필요한 무기물로 구성되어 있는 다공체의 광물이다.
본 발명에서는 맥반석의 공동부분에 상기 1내지 4공정에 의하여 제조된 다양한 유기물 분해 효소 및 미생물이 충진될 경우에 미생물은 생육에 필요한 량의 무기물 미량원소를 맥반석으로부터 충분히 공급받을 수 있어 안정적으로 다량 증식될 수 있는 것을 이용한 것이다.
이와 같은 작용을 하는 맥반석을 100 mesh 이하의 큰 입자 크기로 사용 할 경우에는 공동부분의 표면적이 감소되어 맥반석으로부터 용출되는 무기 미량원소의 양이 감소되고 미생물의 생육공간이 축소됨으로써 미생물의 증식률이 저하되어 결국 음식물 쓰레기 처리 효율을 하락 시키게 되며, 350mesh 이상의 작은 입자 크기로 사용 할 경우에는 분쇄과정에서의 어려움이 있을 뿐만 아니라 제조시 작업성에 문제점이 있으므로 맥반석의 입도는 100내지 350mesh가 가장 적당하다.
상기 제 3공정 및 제 6공정의 배지 및 배양액 제조공정에서 사용되는 콩비지는 두부 등의 제조시에 발생하는 부산물로서 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 탄수화물(10%), 지방분(13%), 단백질(20%), 회분(3.5%), 섬유질(12%) 등 미생물의 생육에 필요한 유기 영영성분이 다량으로 함유되어있어 이를 첨가하여 조성한 배지로부터 배양된 미생물은 안정적으로 증식할 수 있으며, 상기 유기 영양 성분의 분해를 위한 효소의 생산량 또한 크게 증가하게 되어 상기의 유기 물질에 대하여 우수한 분해 능력을 갖을 수 있는 것이다.
본 발명은 상기의 음식물 쓰레기 처리제를 이용하여 음식물 쓰레기를 처리하는 방법을 제공함에 또하나의 목적이 있는바 그 구성을 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명에 의한 음식물 쓰레기의 처리방법은 내부에 함유된 고형분의 최대 입자 크기가 10내지 30mm로 세절된 음식물 쓰레기와 톱밥을 1 : 0.8내지 1.2의 비율로 혼합하고, 수분 함량 40내지 50%(w/w)로 조절하는 선처리 과정을 거친 후, 본 발명의 음식물 쓰레기 처리제를 처리 대상인 음식물 쓰레기 중량의 2500내지 3500ppm의 비율로 첨가하여 고르게 혼합한 다음, 40내지 50℃에서 발효시키는 공정을 포함한다.
상기의 음식물 쓰레기 처리제 제조공정 및 이를 이용한 음식물 쓰레기의 처리시에 사용되는 톱밥은 미생물의 활동 근거지의 역할 및 배합 후의 수분 조절기능을 하는 것으로 활엽수 및 침엽수 원목의 가공 과정에서 쉽게 얻을 수 있으며, 일반적으로는 리그닌(목질소)의 함량이 적은 활엽수 톱밥을 사용한다.
이러한 톱밥의 입자 크기는 호기성 미생물의 증식률에 영향을 미치게 되는데, 입자 크기가 2mm 이하일 경우에는 통기성이 불량하여 충분한 산소 공급이 이루어질 수 없으므로 호기성 미생물의 증식이 억제되며, 입자 크기를 5mm이상으로 할 필요는 없다.
본 발명에 의한 음식물 쓰레기의 처리는 호기성 미생물에 의한 음식물 쓰레기 내의 유기 오염물질의 발효 처리 과정이므로 처리시 송풍기 등을 사용하여 충분한 양의 공기 공급을 하여 주면 음식물 쓰레기 내의 수분이 감소하고 호기성 미생물의 활성도가 증가하여 오염물질의 분해를 더욱 촉진시킬 수 있다.
그러나, 음식물 쓰레기에 함유되는 수분이 지나치게 감소하면 미생물의 활성도가 오히려 감소하게 되므로 공급되는 공기의 양은 음식물 쓰레기의 함유 수분을 40 내지 50%(w/w) 정도로 유지할 수 있는 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.
또한 음식물 쓰레기내에는 발효에 의한 분해가 잘 이루어지지 않는 김치, 파 등의 셀룰로스 계통의 물질 및 육류 등의 고형분이 다량 함유되어 있으므로 이들 물질을 잘개 분쇄하여 줌으로서 미생물과의 접촉 활동 면적을 증가시키게 되면 음식물 쓰레기의 전반적인 발효 분해 시간을 단축 시킬 수 있다.
이때 음식물 쓰레기내에 존재하는 고형분의 평균 입자 크기는 10내지 30mm로 하여 주는 것이 바람직한데, 그 이유는 입자크기를 30mm 이상으로 할 경우 소기의 발효 분해 시간 단축 효과를 얻을 수 없으며, 10mm이하로 할 경우 입자사이의 공극이 감소하여 미생물에 충분한 양의 산소공급이 이루어 질 수 없기 때문이다.
이러한 셀룰로스 계통 물질의 분해율은 발효시의 온도와도 밀접한 관련이 있는데, 발효시의 온도가 40℃ 이하로 되면 미생물은 포자화되어 활동이 크게 위축되므로 이들에 의한 음식물 쓰레기의 처리 효율이 하락하게 되며, 50℃ 이상이 되면 미생물의 세포질이 파괴되어 사멸할 수 있으므로 발효시의 온도는 40내지 50℃로 유지시키는 것이 바람직하다.
상기의 방법으로 처리할 경우 일정 시간이 경과하면 음식물 쓰레기는 대부분 분해되어 소멸되나, 톱밥은 고형물로서 그대로 남아 미생물 배지(Media)역활을 하게 되므로 이러한 상태에서 음식물 쓰레기를 재차 투입하게 되면 반복적으로 처리할 수있는 것이다.
이하 본 발명을 하기한 실시예 및 실험예에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
<음식물 쓰레기 처리제의 제조 실시예>
-제 1 공정-
수산물 가공 공장 및 도축장 주변에서 각각 10g씩의 토양을 채취하고 혼합한 다음 멸균수 1000ml와 섞어 진탕 현탁한 후, 125℃에서 약 15분동안 가열하여 멸균처리한 뉴트리언트애거(Nutrient Agar) 평판배지에 도말하고, 35±2℃의 온도를 유지하면서 5일동안 배양하여 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 엑티노미세테스(Actinomycetes), 플라보박테리움(Flavobacterium), 바실루스(Bacillus)등을 다량 함유하는 균체를 배양 하였다.
- 제 2 공정-
상기 제 1 공정으로 부터 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 엑티노미세테스(Actinomycetes), 플라보박테리움(Flavobacterium), 바실루스(Bacillus) 등을 함유하는 균락 3g을, 증류수 1000ml와 K2HPO42g과MnSO41g과 MgSO41g과 글루코스 100g을 혼합한 후 100℃에서 30분간 살균처리하여 40℃로 냉각시킨 용액에 종균하고, 35±2℃의 온도를 유지하면서 20시간동안 배양하였다.
- 제 3공정 -
콩비지 10g과 300mesh의 입도로 분쇄한 맥반석 30g과 포도당 10g을 혼합한 상태로 증기 살균하여 40℃로 냉각시킨 후, 상기 제 2공정에서 제조한 배양액 210ml를 혼합하여 37±2℃의 온도를 유지하면서 5일간 배양하였다.
- 제 4공정 -
전답수로 주변에서 10g의 토양을 채취하여 멸균수 100ml와 섞어 진탕 현탁한 후, 제 1공정에서 사용된 배지와 동일한 멸균된 뉴트리언트 애거(Nutrient Agar) 평판배지에 도말하고, 37±2℃에서 6일간 배양하여 바실루스(Bacillus), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 슈도모나스(Pseudomonas) 등을 함유하는 균체를 배양하였다.
- 제 5공정 -
상기 제4공정으로 부터 바실루스(Bacillus), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 슈도모나스(Pseudomonas) 등을 함유하는 균락 3g을, 증류수 1000ml와 K2HPO41.5g과MnSO41g과 MgSO40.5g과 펩톤 30g과 글루코스 200g을 혼합한 후, 100℃에서 30분간 살균처리하여 40℃로 냉각시킨 용액에 종균하고 35±2℃의 온도를 유지하면서 20시간동안 배양하였다.
- 제 6공정 -
전분 30g과 콩비지 120g과 평균 입자 크기가 2mm인 톱밥 40g과 300mesh의 입도로 분쇄한 맥반석 300g과, 돌깻묵 70g을 혼합한 상태로 증기 살균하여 40℃로 냉각시킨 후, 상기 제 5공정에서 제조한 배양액 790ml을 혼합하여 35±2℃의 온도를 유지하면서 5일간 배양하였다.
- 제 7공정 -
상기 제 3공정과 제 6공정에서 제조된 배양체를 30시간동안 통풍건조시킨 다음 각각 300g과 200g씩을 혼합하여 90mesh의 입도로 분쇄한 후, 300mesh의 입도의 맥반석 300g을 혼합하여 800g의 음식물 쓰레기 처리제를 제조하였다.
<실험예 1>
경기도 일원의 각기 다른 3개 요식업소에서 채취하여 고르게 혼합한 음식물 쓰레기 3리터와 평균 입자 크기가 4mm로 세절된 톱밥 3리터를 혼합하고 수분함량을 45±2%(W/W)로 조절한 후, 내부에 교반 블레이드가 설치된 2기의 발효조에 각각 1.5리터 씩 나누어 투입하고, 상기한 음식물 쓰레기 처리제 제조 실시예(이하 실시예라 약칭함)에서 제조한 음식물 쓰레기 처리제를 음식물 쓰레기에 대하여 3000PPM의 중량 비율로 첨가한 다음, 발효조 내부의 온도를 45℃로 유지한 상태에서 교반 블레이드를 회전시키면서 교반하되, 회전속도를 조절하여 음식물 쓰레기에 함유되어 있는 고형분의 최대 입자크기가 10mm이상으로 유지되도록 하였다.
이때, 송풍기에 의하여 발효조 내부로 공기를 통과시키면서 각각 8시간, 16시간, 24시간 동안 발효시킨 후의 음식물 쓰레기의 제거율, 잔존 내용물 및 취도에 관한 결과를 하기한 표 1에 나타내었으며, 이때 음식물 쓰레기의 제거율은 하기의 수학식 1에 대입하여 계산 하였다.
상기 수학식 1에서,
T : 음식물 쓰레기 및 톱밥의 초기 전체부피
R : 감소되고 남은 음식물 쓰레기와 톱밥의 부피
W : 톱밥의 부피
K : 제거율
본 실험예에서 사용한 음식물 쓰레기의 주된 내용물은 김치류, 어패류, 콩나물, 무, 고기, 생선, 밥, 파, 쏘세지, 두부 등이다.
<비교예>
상기 실험예 1과 동일 방법으로 시행하되, 상기 실시예에서 제조한 본 발명의 음식물 처리제를 첨가 하지 않은 상태에서 온도를 상온으로 유지시키면서 8시간, 16시간, 24시간 동안 발효시킨 후의 음식물 쓰레기의 제거율, 잔존 내용물 및 취도에 관한 결과를 하기한 표 2에 나타내었다.
상기의 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명 음식물 처리 방법에 의하여 발효 처리한 실험예의 경우에는 발효시 음식물 썩는 냄새를 전혀 맡을 수 없었을 뿐만 아니라, 발효시간이 경과함에 따라 음식물 쓰레기는 빠른 속도로 분해되어 24시간이 경과한 후에는 견각질의 패류를 제외한 모든 고형 음식물 쓰레기가 발효되어 소멸되었음을 알 수 있었으나, 본 발명에 의한 음식물 처리 방법을 따르지 않고 자연 분해되도록 방치한 비교예의 경우에는 약 16시간이 경과한 후 부터 혐기성 박테리아의 분해 작용으로 인하여 심한 악취가 발생하였고, 24시간이 경과한 후에도 패류 외에 파, 김치, 고기 등의 잔존물이 그대로 남아 있었다.
<실험예 2>
경기도 일원의 각기 다른 3개 요식업소에서 채취하여 고르게 혼합한 음식물 쓰레기 3 리터와 평균 입자 크기가 4mm로 세절된 톱밥 3리터를 혼합하여, 내부에 교반 블레이드가 설치된 2기의 발효조에 각각 1.5리터씩 나누어 투입하고 상기한 실시예에서 제조한 음식물 쓰레기 처리제를 음식물 쓰레기에 대하여 3000PPM의 중량 비율로 첨가한 다음, 발효조 내부의 온도를 45℃로 유지한 상태에서 교반 블레이드를 회전시켜가며 음식물 쓰레기를 분쇄하되, 교반 블레이드의 회전속도를 조절하여 음식물 쓰레기에 함유되어 있는 고형분의 최대 입자크기가 약 20mm로 유지되도록 하였다.
동시에 송풍기에 의하여 발효조 내부로 공기를 통과시켜 수분함량을 45±2%(W/W)로 유지한 상태로 발효시켰으며, 발효 사작 후 음식물 쓰레기의 분해가 완료될때까지의 시간을 측정하여 하기한 표 2에 나타내었다.
<실험예 3>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 교반 블레이드에 의한 음식물 쓰레기의 분쇄시에 음식물 쓰레기에 함유된 고형분의 평균 입경을 약 5mm로 조절하여 발효시켰으며, 발효 사작 후 음식물 쓰레기의 분해가 완료 될 때까지의 시간을 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
<실험예 4>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 교반 블레이드에 의한 음식물 쓰레기의 분쇄시에 음식물 쓰레기에 함유된 고형분의 평균 입경을 약 40mm로 조절하여 발효시켰으며, 발효 시작 후 음식물 쓰레기의 분해가 완료 될 때까지의 시간을 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
<실험예 5>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 상기 발효조 내부의 온도를 약 30℃로 유지하여 발효시켰으며, 발효 시작 후 음식물 쓰레기의 분해가 완료 될 때까지의 시간을 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
<실험예 6>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 발효조의 온도를 약 60℃로 유지하여 발효시켰으며, 발효 시작 후 음식물 쓰레기의 분해가 완료 될 때까지의 시간을 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
상기의 표 2에 나타난 바와 같이 발효조내의 온도가 45℃이고, 고형분의 평균 입자 크기를 20mm로 한 실험예 2의 경우는 음식물 쓰레기의 분해 및 소멸에 소요된 발효시간이 8시간 이었으나, 고형분의 평균 입자 크기가 10mm이하 또는 30mm이상인 실험예 , 실험예 4의 경우에는 실험예 2와 비교하여 4내지 9시간의 발효시간이 더욱 소요되었다.
또한, 발효조 내의 온도를 30℃로 유지시키면서 발효처리한 상기 실험예 4와 60℃로 유지시키면서 발효처리한 상기 실험예 6는 상기 실험예 2과 비교하여 각각 4시간, 8시간씩의 발효시간이 더욱 소요되었음을 알 수 있었다.
이러한 결과는 미생물에 의한 음식물 쓰레기의 발효처리시 음식물 쓰레기 내에 함유된 고형분의 평균 입자 크기 및 발효조 내의 온도는 미생물의 활동성 및 분해 효율에 큰 영향을 미치게 되는 것으로, 본 발명에서 제시한 바와 같이 음식물 쓰레기에 함유된 고형분의 평균입자 크기는 10내지 30mm이고 발효조 내의 온도는 40내지 50℃로 유지될 때 가장 바람직한 처리 효율을 나타낼 수 있음을 입증하는 것이다.
이상의 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 배양과정에서 미생물의 물질 대사에 필요한 충분한 양의 유, 무기 영양 성분을 공급함으로서 생육 안정성및 활성도가 크게 향상된 미생물을 배양체를 이용한 음식물 쓰레기 처리제를 제공하고, 이를 이용하여 음식물 쓰레기의 호기성 발효 및 분해를 지속적으로 유지 수 있도록 한 음식물 쓰레기의 처리방법을 제공함으로서 급증하는 음식물 쓰레기에 의한 환경오염을 줄일 수 있는 유용한 발명인 것이다.
Claims (7)
- 하기의 제1공정 내지 제7공정으로 이루어 지는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.도축장, 수산물 가공 공장 주변에서 채취된 토양을 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 멸균된 평판배지에 도말하고 30내지 37℃에서 3내지 4일간 배양하는 제1공정, 상기 제 1공정에서 배양된 균락 0.1내지 0.5중량부를 배양액에 종균하여 35내지 40℃에서 18내지 24시간 동안 액체배양하는 제2공정, 콩비지, 맥반석 분말 및 포도당으로 구성하여 살균처리한 고체배지에, 제 2공정의 배양액을 고체배지에 대하여 40%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 5내지 6일간 배양하는 제3공정, 전답수로 및 고목나무 주변의 토양을 채취하여 멸균수에 진탕하여 현탁시킨 후, 멸균된 평판배지에 도말하여 35내지 40℃에서 5내지 7일간 배양하는 제4공정과, 제4공정으로 부터 배양된 균락 0.1내지 0.3중량부를 배양액에 종균하고 35℃에서 3일 동안 액체배양하는 제5공정, 전분, 콩비지, 톱밥, 들깨묵 및 맥반석 분말을 혼합하여 살균처리한 고체배지에 제 5공정에서 제조한 배양액을 고체배지에 대하여 40내지 50%(w/w)로 혼합하고 35내지 40℃에서 6내지 8일간 고체배양하는 제6공정, 제 3공정에서 제조된 배양체 30중량부와 제 6공정에서 제조한 배양체 20중량부를 혼합한후 충분히 건조시켜 분쇄한 혼합 배양체 50중량부와, 맥반석 30중량부를 혼합하는 제 7공정.
- 제1항에 있어서, 제3공정의 고체배지가 콩비지 5내지 10중량부와 맥반석 분말 1내지 3중량부와 포도당 0.5내지 1중량부로 구성됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제6공정의 고체배지가 전분 2내지 5중량부와 콩비지 10내지 15중량부와 톱밥 2내지 5중량부와 들깨묵 5 내지 10중량부 및 맥반석 분말 28내지 32중량부로 구성됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 배양체 혼합물의 입도가 80내지 100mesh인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 맥반석 분말의 입도가 100내지 350mesh인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.
- 제 7항에 있어서, 톱밥의 평균 입자 크기가 2내지 5mm임을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리제의 제조방법.
- 내부에 함유된 고형분의 최대 입자 크기가 10내지 30mm로 세절된 음식물 쓰레기와 톱밥을 1 : 0.8내지 1.2의 비율로 혼합하고, 수분 함량 40내지 50%(w/w)로 조절하는 선처리 과정을 거친 후, 상기 제 1항에의한 방법으로 제조된 음식물 쓰레기 처리제를 음식물 쓰레기 중량의 2500내지 3500ppm의 비율로 첨가하여 고르게 혼합한 다음, 40내지 50℃에서 발효시킴을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 처리방법.
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