KR100566639B1 - 음식물 쓰레기의 사료화 방법 - Google Patents

음식물 쓰레기의 사료화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것으로, 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 운송 계량 후 호퍼에 투입하고 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입공정 단계와, 투입된 음식물의 이물질인 금속물질과 비닐을 선별하는 선별공정 단계와, 선별된 음식물을 파쇄하여 일정크기의 소립자로 분쇄하는 공정단계와, 분쇄된 음식물 원료를 저장하는 공정단계와, 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중 분리공정 단계와, 분리된 고성 물질을 원심분리에 의한 탈수 공정단계와, 탈수된 원료를 고온, 고압하에서 원료를 알파화시켜, 증발에 의한 수분 및 염분이 제거되는 고온 증자공정 단계와, 가열에 의한 원료의 수분을 10% 이내로 조정하는 건조 공정 단계와, 냉풍건조기에 의한 냉각 공정단계와, 냉각된 원료의 분체의 입도를 분쇄하여 균일화하여 사료를 제조하여 포장하는 공정 단계들에 의해 제조됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것이다. 가정이나 식당에서 배출되는 음식물 쓰레기를 사료화하여 자원화함으로써 자연 환경을 보호하고 경제적 가치를 발생하는 잇점이 있도록 한 것이다.
음식물 쓰레기, 사료화, 고온 증자

Description

음식물 쓰레기의 사료화 방법{Method for Processing Kitchen Refuse into Livestock Feed}
도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 사료화 처리공정 모식도이다.
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것으로, 특히 일반 가정이나 식당 등에서 배출되는 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 운송 계량 후 호퍼에 투입하고 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입공정 단계와, 투입된 음식물의 이물질인 금속물질과 비닐을 선별하는 선별공정 단계와, 선별된 음식물을 파쇄하여 일정크기의 소립자로 분쇄하는 공정단계와, 분쇄된 음식물 원료를 저장하는 공정단계와, 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중 분리공정 단계와, 분리된 고성 물질을 원심분리에 의한 탈수 공정단계와, 탈수된 원료를 고온, 고압하에서 원료를 알파화시켜, 증발에 의한 수분 및 염분이 제거되는 고온 증자공정 단계와, 가열에 의한 원료의 수분을 10% 이내로 조정하는 건조 공정 단계와, 냉풍건조기에 의한 냉각 공정단계와, 냉각된 원료의 분체의 입도를 분쇄하여 균일화하여 사료를 제조하여 포장하는 공정 단계들에 의해 제조됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 고온 증자 공정 단계에서 고온 저진공의 간헐 처리에 의한 원료의 알파화 증발을 이용한 수분 및 염분 제거가 동시에 제거되는 특징이 있는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것이다.
국민소득 증강에 의한 식생활이 향상된 결과 우리의 식탁이 풍성해져 이전과 같이 음식을 제대로 먹지 못하는 현상이 없어진 반면에 풍성해진 식탁에서 불필요하게 남겨져서 쓰레기로 배출되는 음식물 쓰레기의 양이 점차 늘어나고 있음은 이미 주지된 사실이다.
반면 정부에서는 이와 같이 늘어나는 음식물 쓰레기 매립시 발생하는 침출수에 의한 토양 및 지하수의 오염을 방지하기 위하여 해양 투기 및 직매립을 2005년부터 전면 금지하고 있다. 일반적으로 음식물 쓰레기는 수분이 많이 포함되어 있어 물기가 주변 환경을 극도로 오염시키게 됨은 물론, 음식물 쓰레기를 따라다니는 파리나 쥐 등이 이를 섭취하면서 번식되므로 또 다른 환경오염의 원인으로 제공되고 있는 실정이다.
그러므로 일부 음식점에서 배출되는 음식물 쓰레기를 끓여서 동물의 먹이로 사용하는 경우가 있었다. 그러나 돼지를 비롯한 동물들에게 일반 음식물을 직접 먹일 때 음식물에 함유된 염기로 인해 많은 다른 사료와 섞어서 먹여야 하는 문제점이 있다.
한국공개실용신안공보 98-37664호(음식물 쓰레기를 동물의 사료로 전환하는 방법 및 장치)가 제안되었는바, 이는 장치의 내부에서 음식물 쓰레기를 100℃ 정도로 끓여서 멸균 및 부패 상태를 일시 정지시킨 후 건조시켜 장기간 보존이 가능하도록 하였다.
또한 한국공개특허 10-2000-0030318호에 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법 및 그 장치가 제안되었는바, 이는 배출되는 음식물 쓰레기에 톱밥, 칡뿌리, 한약재, 고령토, 솔잎, 깻묵 및 고추씨 등을 혼합하면서 돼지나 오리와 같은 동물의 사료로 제조하도록 함으로써 쓰레기의 수거와 처리에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 간단하고 저가의 운영비로 높은 칼로리의 사료를 제조할 수 있도록 한 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법이 일부 제안되어 사용되고 있다.
그러나 상기와 같이 단순히 음식물 쓰레기를 끓여서 동물의 사료로 사용할 경우에는 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 약한 균은 죽일 수 있을지 모르지만, 대부분의 병충해를 죽일 수 없는 한계가 있고, 끓이는 중에 음식물에 포함된 영양이 많이 파괴되는 문제점이 있으며, 쓰레기에 결여된 영양요소로 인해 가축의 균형 잡힌 영양공급이 원활하게 이루어지지 않는 등의 단점이 있었다.
또한 배출되는 음식물에 톱밥, 칡뿌리, 한약재, 고령토, 솔잎, 깻묵 등을 혼합하여 사료를 제조하고 있으나 이는 상기와 같은 부재료의 첨가에 의한 비용의 부담과 이로 인한 염분과 이물질의 제거에 한계가 있는 실정이다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 일반 가정이나 식당 등에서 배출되는 음식물 쓰레기를 이물질을 선별, 파쇄, 저장, 고온 비중 분리, 탈수, 고온 증자, 건조, 냉각 공정을 거쳐 염분이 제거된 가축의 소화 흡수율이 증대된 사료의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고온 증자공정이 고온 저진공의 간헐 처리에 의한 음식물 쓰레기 원료의 알파화 증발을 이용한 수분 및 염분 제거가 동시에 제거되는 특징이 있는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 운송 계량 후 호퍼에 투입하고 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입하고, 상기 투입된 음식물의 이물질인 금속물질과 비닐을 수작업으로 선별하는 선별하고, 선별된 음식물을 파쇄하여 일정크기의 소립자로 분쇄하고, 상기 분쇄된 음식물 원료를 1차 유압펌프에 의해서 저장하고, 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중 분리하고, 상기 고온 상태에서 분리된 고성 물질을 원심분리에 의한 탈수하고, 탈수된 원료를 130 내지 150℃ 고온, 5~7kg/cm2 고압하에서 원료를 알파화시켜 단백질을 변성시키고, 증발에 의한 수분 및 염분이 제거되는 고온 증자하여, 가열에 의한 원료의 수분을 10% 이내로 건조시켜, 잔류 수분의 배출과 원료의 저장성을 높이기 위한 냉풍건조기에 의한 냉각하여 사료를 제조하여 포장하는 공정들에 의해 제조되는 음식물 쓰레기를 이용한 사료화 방법에 특징이 있는 것이다.
본 발명은 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 운송 계량 후 호퍼에 투입하고 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입공정(S1) 단계와, 상기 투입된 음식물의 이물질인 금속물질과 비닐을 수작업으로 선별하는 선별공정(S2) 단계와, 선별된 음식물을 파쇄하여 일정크기의 소립자로 분쇄하는 공정(S3) 단계와, 상기 분쇄된 음식물 원료를 1차 유압펌프에 의해서 저장하는 공정(S4) 단 계와, 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중 분리공정(S5) 단계와, 상기 고온 상태에서 분리된 고성 물질을 원심분리에 의한 탈수 공정(S6) 단계와, 탈수된 원료를 130 내지 150℃ 고온, 5~7kg/cm2 고압하에서 원료를 알파화시켜 단백질을 변성시키고, 증발에 의한 수분 및 염분이 제거되는 고온 증자공정(S7) 단계와, 상기 증자 공정 후, 가열에 의한 원료의 수분을 10% 이내로 조정하는 디스크 건조 공정(S8) 단계와, 상기 건조 후 고온하 잔류 수분의 배출과 원료의 저장성을 높이기 위한 냉풍건조기에 의한 냉각 공정(S9) 단계와, 상기 냉각된 원료의 분체의 입도를 분쇄하여 균일화하여 사료를 제조하여 포장하는 공정(S10) 단계들에 의해 제조됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 고온 증자 공정(S7) 단계에서 고온 저진공의 간헐 처리에 의한 원료의 알파화 증발을 이용한 수분 및 염분 제거가 동시에 제거되는 특징이 있는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 음식물 쓰레기로부터 수분 조절제와 부재료를 전혀 사용하지 않고, 자동 선별기를 사용하여 이물질이 99%이상 제거되고, 고온 증자시 유해 미생물이 완전 살균되고, 염분의 농도가 0.3% ~ 2.0%로 최소화되고, 연속 작업으로 숙성 및 발효과정을 거치지 않는 수분 함량이 7 ~ 12%인 양질의 사료를 제조하는 방법에 관 한 것이다.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 도면 1을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제조 과정을 도시한 것으로서,
음식물 쓰레기의 투입공정(S1) 단계는 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 수거한 후 운송하여 계량 후 음식물 쓰레기를 자동 도어가 설치된 호퍼에 투입하고 악취 방지 설비가 구비된 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입공정(S1)이다 이때 수분 함량은 85% 정도이고 나머지는 고형물이다. 자동 도어가 설치된 호퍼는 음식물쓰레기가 외부오염원에 의해 오염되는 것을 방지하고 음식물쓰레기의 악취가 외부로 유출되거나 해충이 서식하는 것을 차단할 수 있도록 제작되어 있다.
상기한 2단 스크류 콘베어를 이용한 이송장치는 한 쌍 내지 두 쌍의 스크류로 이루어지고 회전하면서 음식물쓰레기를 이송하는 이송스크류와, 상기한 이송스크류를 통하여 이송되는 음식물쓰레기를 정량 이송시키는 유압펌프를 이용하여 음식물 쓰레기를 이송한다. 이송하여 투입된 음식물은 각종 금속물질과 수거용 비닐 봉투를 포함한 이물질을 자동으로 선별하는 선별공정(S2)이 거치게 된다, 필요에 따라 수동으로 이물질을 선별할 수도 있다. 자동 선별기는 세척 장치가 부착되어 있어 이 물질 선별 후 세척이 용이하게 하였다. 선별된 이물질은 비닐, 목재, 의류, 캔류의 금속물질이 포함된다. 상기와 같이 자동 선별기를 이용하면 이물질이 99%이상 제거되는 효과가 있다. 선별된 음식물을 파쇄 공정(S3)을 거치게 되는데 자동 선별기에서 선별되지 않는 비닐 및 금속, 유리, 모래 등을 파쇄할 수 있는 강력한 절단력과 내마모성과 내충격성을 유지할 수 있는 파쇄기가 필요하다. 바람직한 커터의 재질은 SCM 4종을 표면 처리하여 사용한다. 분쇄된 음식물 원료를 1차 유압펌프에 의해서 저장고로 이송하여 저장하는 공정(S4)으로 다음 단계로 넘어간다. 저장고는 작업의 효율성을 증대시키기 위해 1일 처리 용량으로 저장하게 된다. 이때 저장고 원료의 수분량은 75%정도이고, 저장과 처리를 자동으로 운전 가능한 저장고에서의 원료는 유압펌프를 이용하여 분리공정(S5) 단계를 거치게 된다. 분리공정은 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중차 분리공정을 이용한다. 스팀을 이용하여 85℃ 까지 승온하여 비중별로 원료를 액상 싸이클론을 이용하여 3상 분리한다. 상기 분리된 고성 물질은 탈수공정(S6) 단계를 거치게 된다. 고속 원심분리에 의한 탈수 공정을 거치게 되면 원료의 수분 함량은 70% 이하가 되게 된다. 상기의 음식물 쓰레기의 투입공정(S1)- 선별공정(S2)- 파쇄 공정(S3)- 저장 공정(S4) - 고온 비중 분리공정(S5)- 탈수 공정(S6)은 음식물 쓰레기의 사료화를 위한 전처리 공정이며, 사료화를 위한 처리의 첫 번째 공정이 고온 증자공정(S7)이다. 고온 증자공정은 탈수된 원료를 130 내지 150℃ 고온, 5~7kg/cm2 고압하에서 원료를 알파화시켜 단백질을 변성시키고, 간접열에 의해서 저진공 상태로 되어 원 료가 증발에 의해 수분 및 염분이 제거되는 특징이 있다. 고온, 고압 저진공에 의한 간헐 처리는 사료의 소화율이 향상되며 수분과 염분이 동시에 제거되는 효과가 있다. 탈수 원료의 바람직한 증자공정 조건은 150℃의 고온, 6kg/cm2 고압하에 증자공정을 수행하는 것이 좋다. 상기와 같이 증자공정을 거치면 유해 미생물이 완전 사멸되고 멸균되는 효과가 있다. 상기 증자 공정 후, 디스크 건조 공정(S8)이 필요하다. 가열에 의한 원료의 수분을 7 ~12%인 이내로 조정하는 디스크 건조 공정은 잔여 수분 제거 및 사료제품의 공극율을 유지하는 효과가 있으며, 원료의 갈변 현상과 탄화 현상을 막아준다. 건조 공정시 부착된 응축기에 의해서 응축수가 배출된다. 상기 건조 후 냉각 공정(S9)이 요구된다, 고온하 잔류 수분의 배출과 원료의 저장성을 높이기 위한 냉풍건조기에 의한 냉각 공정이 이루어지게 되며, 공냉 처리에 의해 원료의 사료제조가 용이하게 된다. 공냉처리시 탈취 설비를 병행하여 탈취한다. 음식물 쓰레기에서 발생하는 악취는 황화수소, 메틸 메카탄, 저급 지방산 같은 산성취, 암모니아, 트리 메칠 아민 같은 염기성취, 알데히드, 황화 메틸 같은 중성취가 발생하는데 본 공정으로 제조된 사료는 이와 같은 악취가 제거되었다. 상기 냉각된 원료는 통상의 사료 제조방법으로 분체의 입도를 분쇄하여 균일화하여 사료를 제조하여 포장하는 공정(S10)에 의해서 본 발명이 완성된다.
상기의 과정에 의해 제조된 사료를 농촌 진흥청 축산 연구소에서 사료의 성분별 분석한 결과 수분 9.59%, 조단백질 20.27%, 조지방 13.40%, 조섬유 6.58, 조회분 14.60%, 칼슘 3.54%, 인 1.87%, 염분 0.64%로 일반 사료의 조성비에 비하여 손색이 없는 사료가 제조되었다.
<시험예 1- 사료효율 조사>
본 시험예에서는 일반 가루사료와 본 발명에 따른 사료의 일당 증체량을 조사하여 사료 효율을 살펴보았다. 표 1은 양돈에서의 일당증체량 및 사료효율을 나타낸다.
[표 1]
일반 가루 본 발명 사료
개시시 평균 체중(g) 53.2 53.2
종료시 평균 체중(g) 67.7 66.1
일당 증체량(g) 702 694
일당 사료섭취량(g) 2115 2076
사료 요구율 3.013 2.991
표 1에서 보듯이 본 발명에 의해서 제조된 사료를 일반 가루 사료와 비교한 결과 일당 증체량 및 사료 요구율이 기존 가루 사료와 비교하여 대등한 사료효율을 갖고
있음을 알 수 있다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법은 선별공정, 고온 증자 공정을 거치면서 이물질이 제거되고 염분의 농도가 현저히 제거됨으로써 음식물 쓰레기를 사료로 자원화할 수 있는 효과가 있고, 또한 본 발명은 음식물 쓰레기로부터 수분 조절제와 부재료를 전혀 사용하지 않고, 유해 미생물이 완전 살균되고, 연속 작업으로 숙성 및 발효과정을 거치지 않는 수분 함량이 7 ~12%인 양질의 사료를 제조할 수 있다. 이러한 본 발명에 의해서 제조되는 사료는 일당증체량 및 사료효율이 기존 사료와 비교하여 손색이 없으므로 친환경적이며, 폐기물을 자원화하는 경제적인 효과를 제공한다.

Claims (2)

  1. 음식물 쓰레기를 전용수거 차량으로 운송 계량 후 호퍼에 투입하고 2단 스크류 콘베어를 이용하여 음식물 쓰레기를 배출하는 투입공정(S1) 단계와, 상기 투입된 음식물의 이물질인 금속물질과 비닐을 선별하는 선별공정(S2) 단계와, 선별된 음식물을 파쇄하여 일정크기의 소립자로 분쇄하는 공정(S3) 단계와, 상기 분쇄된 음식물 원료를 1차 유압펌프에 의해서 저장하는 공정(S4) 단계와, 액상 싸이클론을 이용하여 스팀에 의한 고온 비중 분리공정(S5) 단계와, 상기 고온 상태에서 분리된 고성 물질을 원심분리에 의한 탈수 공정(S6) 단계와, 탈수된 원료를 130 내지 150℃ 고온, 5~7kg/cm2 고압하에서 원료를 알파화시켜 단백질을 변성시키고, 증발에 의한 수분 및 염분이 제거되는 고온 증자공정(S7) 단계와, 상기 증자 공정 후, 가열에 의한 원료의 수분을 10% 이내로 조정하는 디스크 건조 공정(S8) 단계와, 상기 건조 후 고온하 잔류 수분의 배출과 원료의 저장성을 높이기 위한 냉풍건조기에 의한 냉각 공정(S9) 단계와, 상기 냉각된 원료의 분체의 입도를 분쇄하여 균일화하여 사료를 제조하여 포장하는 공정(S10) 단계들에 의해 제조됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 고온 증자 공정(S7) 단계에서 고온, 저진공의 간헐 처리에 의한 원료의 알파화 증발을 이용한 수분 및 염분 제거가 동시에 제거되는 특징이 있는
    음식물 쓰레기를 이용한 사료의 제조방법.
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