KR100537673B1

KR100537673B1 - 조미료 발효 부산모액을 이용한 유기질 비료의 제조방법

Info

Publication number: KR100537673B1
Application number: KR10-2003-0080338A
Authority: KR
Inventors: 도수자
Original assignee: 도수자
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-12-19
Also published as: KR20050046294A

Abstract

본 발명은 조미료 발효 부산모액을 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것으로, 조미료 발효 부산모액 55-80중량%, 생석회 6-15중량%, 황산제1철 13-32중량%를 혼합하여 교반함으로써 발열반응을 유도하여 수분 함량을 15%이하로 건조시킨 다음 파쇄하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 제조방법을 통하여, 에너지 비용이 절감됨으로써 제조원가가 저렴한 비료를 생산할 수 있으며, 본 발명의 제조방법을 통하여 얻어진 비료는 상대적으로 암모니아성 질소성분이 낮고 구용성 철 성분을 많이 함유하여 품질이 우수하다.

Description

조미료 발효 부산모액을 이용한 유기질 비료의 제조방법{Preparation method of an organic fertilizer using liquid by produced from fermentation of seasoning}

본 발명은 조미료 발효 부산모액을 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 제조원가가 저렴하고 사용시 가스의 발생이 방지되는 조미료 발효 부산모액을 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

조미료 발효 부산모액은 조미료(M.S.G, 핵산, 라이신 등)를 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서, 여기에는 단백질, 아미노산, 비타민 등 유효한 유기물이 많이 함유되어 있으므로 비료 또는 사료의 원료로 효과적으로 사용될 수 있다.

조미료 발효 부산모액을 비료화하는 종래의 기술로는 한국공개특허 제2000-0061949호에 개시된 바와 같이, 폐석회, 플라이 애쉬 등과 같은 광물질에 글루타민산 발효 부산모액을 첨가하여 입상 또는 과립상으로 제조하는 기술이 있다. 그러나 이 기술은 산성인 조미료 발효 부산모액과 강알칼리성인 폐석회, 플라이 애쉬 등이 혼합될 때 암모니아 가스가 다량으로 발생되어 작업환경이 극도로 열악하게 되어 실제로 생산이 불가능하다는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로는, 조미료 발효 부산모액과 백운석 또는 제올라이트를 혼합하여 입상으로 제조한 후 이를 건조기에 통과시켜 입상 비료로 제조하는 기술이 있다. 이 기술은 혼합시 가스의 발생이 없어 작업성이 좋은 장점이 있으므로 현재 산업화되고 있는 기술이다. 그러나 이 기술은 건조를 위한 에너지 비용이 지나치게 높고, 얻어진 비료가 흡습을 하여 입자 간 서로 붙게 되는 문제점이 있다. 입자 간에 서로 붙게 되면 사용시 분리하여 사용하여야 하므로 매우 번거롭고, 또한 상품성이 크게 저하된다. 이 외에, 이 기술은 조미료 발효 부산모액을 제올라이트 등에 많이 흡착시키기 위하여 수회에 걸쳐 반복하여 흡착공정을 수행하여야 하므로 생산성이 크게 저하되는 문제점과, 유기질 함량을 원하는 수치로 높이기 위하여 혼합공정에서 조미료 발효 부산모액의 농축염 분말을 첨가하는데 농축염 분말은 고가일 뿐만 아니라 부산모액보다 암모니아성 질소성분을 많이 함유하고 있어 최종 제품의 품질을 저하시키는 주요인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자체 발열반응을 이용함으로써 에너지 비용을 줄일 수 있는 유기질 비료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 얻어진 비료가 서로 붙게 되는 것을 방지하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 암모니아성 질소성분의 함량이 높은 조미료 발효 부산모액의 농축염을 사용하지 아니하는 유기질 비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 조미료 발효 부산모액 55-80중량%, 생석회 6-15중량%, 황산제1철 13-32중량%를 혼합하여 교반함으로써 발열반응을 유도하여 수분 함량을 15%이하로 건조시킨 다음, 덩어리진 혼합물을 파쇄하는 것으로 구성된다.

조미료 발효 부산모액의 흡착량을 더욱 높이기 위해서는, 퍼라이트, 팽창 질석 등과 같은 다공성 석분이 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5중량부 이내 첨가될 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

조미료 발효 부산모액은 배출공장에 따라 차이가 있으나 통상 고형분 함량이 40-50중량%이고, pH가 5.5 내지 6.5 정도의 산성을 띠는 점성이 강한 액상의 물질이다. 이 자체가 우수한 비료에 해당되지만 액상의 물질을 그대로 수송 및 시비하는데에는 어려움이 있다. 비료로 효과적으로 사용되기 위해서는 분상 또는 입상으로 변화시켜야 하지만, 이 과정에서 많은 에너지 비용이 소요되고 얻어진 비료가 서로 붙게되는 문제점이 있음은 전술한 바와 같다.

본 발명에서 사용되는 황산제1철은 주로 이산화티타늄 정련공정에서 부산물로 발생된다. 이와 같이 발생된 황산제1철은 주로 7수화물 형태(FeSO₄ㆍ7H₂O)이며, 자성산화철 제조원료, 사료첨가제, 비료용, 폐수처리제 등의 용도로 사용되는 청록색의 결정체이다. 이와 같은 황산제1철은 아직도 용도개발이 부족하여 발생량에 비하여 재활용량은 매우 적다. 그리고 황산제1철은 pH가 1 이내로서 매우 강한 산성물질이며, 이와 같은 성질이 재활용의 범위를 제한시키는 주요인이다.

본 발명에서 사용되는 생석회(CaO)는 석회석(CaCO₃)을 고온(1,100℃ 이상)에서 소성함으로써 얻어지는 알칼리성 물질로서, 폐수처리용, 건축자재 부재료, 토양개량제, 산성토양 중화제 등의 용도로 사용되고 있다.

본 발명에서는 강산성인 상기 황산제1철과 강알칼리성인 상기 생석회의 중화반응시 발생하는 열을 이용하여 조미료 발효 부산모액에 함유된 수분을 제거한다. 이를 통하여 에너지 비용을 크게 줄일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 조미료 발효 부산모액의 적절한 사용량은 55-80중량%이다. 이 범위 미만의 경우에는 얻어진 비료의 유효성분(N, K)의 함량이 부족하게 되며, 이 범위를 초과하는 경우에는 얻어진 비료의 함수율이 15%를 초과하여 별도로 건조시켜야 하는 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 생석회의 적절한 사용량은 6-15중량%로서, 이 범위 미만의 경우에는 교반시 암모니아 가스가 발생하여 작업성이 열악하게 될 뿐만 아니라, 발열반응도 충분하지 못하여 얻어진 비료의 함수율이 15%를 초과하여 별도의 건조공정을 거쳐야 한다. 이 범위를 초과하는 경우에는 얻어진 비료의 유효성분의 함량이 부족하게 된다.

본 발명에서 사용되는 황산제1철의 적절한 사용량은 13-32중량%로서, 이 범위 미만의 경우에는 발열반응이 충분하지 못하게 되고, 이 범위를 초과하는 경우에는 얻어진 비료의 유효성분의 함량이 부족하게 된다.

상기와 같은 조성의 혼합물을 서서히 1-2일간 교반하게 되면 발열반응이 유도되어 함수율이 15% 이내로 떨어지게 된다. 교반이 완료된 후 괴상의 건조물을 적절히 파쇄하게 되면 비료로 사용될 수 있다.

유효성분의 함량을 더욱 높이기 위해서는 퍼라이트, 팽창 질석 등의 다공성 석분을 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5중량부 이내 첨가할 수 있다. 다공성 석분을 상기 혼합물 100중량부에 대하여 3중량부 첨가하였을 경우에, 얻어진 비료 중의 유효성분 함량은 약 8% 정도 증가하게 된다. 다공성 석분을 상기 범위를 초과하여 사용할 경우에는 제조원가가 지나치게 상승할 뿐만 아니라, 발열반응이 미흡하여 건조에 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 실시예는 아래와 같다.

(실시예 1)

고형분 함량이 45중량%인 글루타민산 발효 부산모액 65중량%, 생석회 12중량%, 황산제1철(7수화물) 23중량%를 스크류형 교반기가 장착된 건조기에 투입하고 24시간 동안 서서히 교반하였다.

교반 시작 후 30분 후부터 발열반응이 유도되어 혼합물 중의 수분이 서서히 증발되기 시작하였으며, 교반 후 24시간이 경과하였을 때 함수율은 14%로 떨어졌다. 이후 교반을 중단하고 덩어리진 혼합물을 100메쉬의 망에 통과시켜 시료를 얻었다.

본 실시예에서 사용된 황산제1철은 이산화티타늄 정련과정에서 발생된 부산물로서 그 성분은 아래의 표1과 같으며, 얻어진 시료의 성분은 아래의 표2와 같았다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 시행하되, 글루타민산 발효 부산모액을 72중량%로 증량시키고, 생석회를 10중량%, 황산제1철을 18중량%로 감량시켰으며, 이 혼합물 100중량부에 대하여 퍼라이트를 3중량부 첨가하였다.

얻어진 시료의 성분은 아래의 표2와 같았다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 시행하되, 글루타민산 발효 부산모액의 함량을 53중량%로 감량하고, 생석회와 황산제1철의 함량을 각각 15.5중량% 및 31.5중량%로 증량하였다. 얻어진 시료의 성분은 아래의 표2와 같았다.

(비교예 2)

실시예 1과 동일하게 시행하되, 글루타민산 발효 부산모액의 함량을 83중량%로 증량하고, 생석회와 황산제1철의 함량을 각각 5.5중량% 및 11.5중량%로 감량하였다. 얻어진 시료의 수분함량은 18%로서 별도의 건조과정이 필요하였다. 또한 교반시 암모니아 가스가 발생하기 시작하였으며, 얻어진 시료를 별도로 건조하여 수분함량을 15% 이하로 한 이후 1일간 방치한 결과 수분함량이 다시 16%로 높아졌다.

구분	함량(중량%)
순도(Fe)	18.5%
Fe₂(SO₄)₃	0.5%
TiO₂	0.4%
Mn	0.5%
Cu	0.001%

분석항목(단위)	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
질소(%)	4.93	5.34	4.04	-
인산(%)	0.38	0.42	0.30	-
칼리(%)	1.12	1.22	0.91	-
유기물(%)	40.40	43.9	32.8	-
납(mg/kg)	87.00	85.00	89.00	-
카드뮴(mg/kg)	0.53	0.52	0.55	-
구리(mg/kg)	14.40	14.30	14.60	-
크롬(mg/kg)	107.20	105.30	109.10	-
아연(mg/kg)	51.42	51.35	51.55	-
니켈(mg/kg)	31.14	31.10	31.20	-
비소(mg/kg)	불검출	불검출	불검출	-
수은(mg/kg)	불검출	불검출	불검출	-
수용성 철(%)	0.18	0.18	0.19	-
구용성 철(%)	6.90	6.80	6.85	-

* 분석방법 : 농촌진흥청 고시 제2000-21호에 준함.

상기 실시예에 의하여 확인되는 바와 같이, 본 발명에 의한 비료는 질소와 칼리성분의 함량이 높아서 4-0-1 비료로 효과적으로 사용될 수 있으며, 상기 실시예 중 특기할 사항은 황산제1철의 철 성분이 교반과정에서 구용성 철로 대부분 변화되었다는 점이다. 구용성 철은 이미 음이온과 결합되어 있으므로 토양 중의 인산이나 다른 음이온과 화학적으로 결합하여 비활성(불용성)으로 침전되는 것이 방지된다. 교반 후 구용성 철로 변화되는 이유는 조미료 발효 부산모액의 유기물질이 교반과정에서 킬레이트화 되어 황산제1철의 철이온과 킬레이트 결합을 하기 때문인 것으로 추측된다.

본 발명의 제조방법을 통하여, 에너지 비용이 절감됨으로써 제조원가가 저렴한 비료를 생산할 수 있으며, 본 발명의 제조방법을 통하여 얻어진 비료는 상대적으로 암모니아성 질소성분이 낮고 구용성 철 성분을 많이 함유하여 품질이 우수하다. 또한, 본 발명의 제조방법을 통하여 현재 재활용율이 낮은 조미료 발효 부산모액과 황산제1철을 효과적으로 재활용할 수 있다.

Claims

조미료 발효 부산모액과 석고, 석회, 플라이 애쉬, 고로광재 중 선택된 광물질 분말을 혼합하여 제조하는 공지의 유기질 비료의 제조방법에 있어서, 조미료 발효 부산모액을 55-80중량%, 생석회를 6-15중량%, 황산제1철을 13-32중량%로 혼합하여 교반함으로써 발열반응을 유도하여 건조공정 없이 수분함량을 15% 이하로 건조시킨 다음, 파쇄하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료의 제조방법.
제1항에 있어서, 다공성 석분이 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5중량부 이내 첨가되는 것을 특징으로 하는 유기질 비료의 제조방법.
제2항에 있어서, 다공성 석분은 퍼라이트 또는 팽창 질석 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 유기질 비료의 제조방법.