KR101026368B1 - 쑥 및 미강을 함유하는 탈취용 발효 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 악취를 제거하기 위한 연소형 탈취용 발효 조성물의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 탈취용 발효 조성물에 대한 것으로, 본 발명의 탈취용 발효 조성물 제조방법은 미강 100 중량부에 대하여, 질석 8 내지 15 중량부, 탄소원 1 내지 1.5 중량부 및 발효미생물 0.5 내지 1.5 중량부를 균일하게 혼합하는 1차 혼합단계; 상기 혼합된 원료를 25 내지 40℃에서 2 내지 4일간 배양시켜 발효하는 배양단계; 배양 후 온도를 45 내지 50℃로 상승시켜 수분함량을 7 내지 15% 이내로 건조시키는 건조단계; 상기 건조된 발효 배양물과 쑥 분말을 중량비를 기준으로 4:6 내지 7:3의 비율로 혼합하는 2차 혼합단계로 구성되며, 상기 제조방법에 의해 제조된 탈취용 발효 조성물을 일정한 용기에 넣고 연소시키면 연소과정에서 배출되는 가스에 의하여 악취가 제거된다. 상기 탈취용 발효 조성물은 연소로 인한 환경오염이 일어나지 않으며, 탈취 효과가 즉각적이며, 연소가 지속적으로 일어나고 가스에 의해 악취가 제거되므로 광범위하게 탈취 효과가 일어난다.

탈취, 발효, 미강, 쑥, 연소

Description

쑥 및 미강을 함유하는 탈취용 발효 조성물 및 그 제조방법{A fermented deodorant composition comprising wormwood and rice bran}

본 발명은 산업현장, 특히 공장 폐수나 축산 폐수 등 산업 폐기물에 의한 악취를 제거하기 위한 탈취용 발효 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발효된 미강성분을 포함하는 분말과 건조된 쑥 분말을 포함한 연소형 탈취용 발효 조성물에 관한 것이다.

종래의 악취제거방법으로는 악취의 원인이 되는 물질을 분해하는 방법, 흡착제로 흡착시키는 방법, 미생물을 직접 악취 원인 물질에 뿌리는 방법 또는 악취의 원인이 되는 물질과 다른 제3의 물질을 반응시켜 악취가 나지 않은 물질로 전환시키는 방법 등이 사용되고 있다.

악취를 제거하기 위해서는 악취 원인이 되는 지역에 직접 탈취제를 분사하거나, 악취를 발생시키는 공정에 별도의 집진설비를 구비하고 탈취 내지 소취설비를 이용하여 악취를 제거 또는 저감시키게 된다. 이들 방식은 탈취제의 직접 분사효과는 지속시간이 매우 짧고, 설비를 이용한 탈취의 경우 관련설비 설치에 막대한 비용이 투자되어야 하며, 직접 연소방식을 통해 악취의 원인이 되는 물질을 분해하는 경우에는 시설비는 물론 운영비가 많이 소요되고, 연소 후 배출되는 기체에 SOx나 NOx가 포함되어 2차 오염을 유발하며, 흡착방식으로 악취를 제거하는 경우 많이 쓰이는 활성탄의 경우 사용수명이 짧고 효율이 낮으며, 재생(decoaking)하기 쉽지 않아 2차 공해 부산물이 생기는 단점이 지적되고 있다.

이러한 문제점을 종합해보면, 고비용 저효율의 탈취설비의 문제, 2차 오염물질을 배출하는 문제 및 지속성이 떨어지고 탈취효과가 적용되는 범위가 좁다는 문제 등이 공통으로 지적되고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제1999-0024150호에서는 유기물질의 탈취제에 있어서, 정제수 93중량%, 생석회(CaO) 5중량%, 유황(S) 2중량 %을 혼합한 후 가열하여 열반응을 거쳐 농축시킨 제 1물질과; 정제수 87.5중량%, 쌀겨 4.0중량%, 참나무 목초액 4.0중량%, 설탕 2.5중량%, 식용소다 1.0중량%, 소금 0.5중량%, 및 키토산 0.5중량%를 상온에서 교반 혼합한 후 정제한 제 2물질을 1: 4 내지 6중량비로 혼합한 제 1혼합물을 포함함을 특징으로 하는 탈취제를 제공하고 있으며, 상기 탈취제는 현탁액상 또는 유용성 광물질이나 톱밥 등에 흡착 고정시켜 고형물로 사용하며,

대한민국 공개특허 제10-2007-0045783호에서는 (1) 음식물 쓰레기를 일정한 용기 내에 투입하고, 가열하여 음식물 쓰레기로부터 방출되는 증기를 응축시켜 응 축수를 제조하는 응축수제조단계; (2) 상기 응축수제조단계에서 수득되는 응축수 18ℓ를 기준으로 하여, 여기에 상용화된 EM균 80 내지 120g, 미강 800 내지 1,200g, 당밀 200 내지 250g, 물엿 200 내지 250g 및 목초액 0.4 내지 0.6ℓ을 혼합하여 원료혼합물을 수득하는 원료 혼합단계; (3) 상기 원료혼합물을 30 내지 40℃의 온도범위에서 3 내지 4일간 배양시키는 배양단계; 및 (4) 상기 배양단계의 수행 후, 수득되는 배양액을 여과해내고, 상온에서 13 내지 17일간 후숙시키는 후숙단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 추출되는 응축수를 이용한 탈취제의 제조방법 및 동 제조방법으로 제조되는 탈취제를 제공하고 있다.

또한, 대한민국 공개특허 10-2003-0068062호에서는 상실10∼20중량%, 애옆 5∼15중량%, 동청(사철나무)5∼15중량%, 자작나무피 5∼15중량%, 구기자잎 5∼10중량%, 익모초 5∼7중량%, 감초 3∼6중량%, 지우초 4∼10중량%, 갈근 5∼10중량%, 인동 5∼10중량%, 창출 5∼20 중량%, 진피 3∼6중량%, 무송실잎 3∼5중량%, 천남성 3∼5중량%로 혼합된 한약재 조성물을 그 한약재 조성물의 전체 중량의 8∼15배의 물에 넣어 40℃∼50℃의 온도에서 2시간에서 3시간 중탕하는 단계, 상기 중탕된 한약재 조성물을 110∼120℃의 온도에서 소정의 시간동안 2차 가열하여 상기 중탕액의 약 80∼90%의 한약재 증류수를 축출하는 단계, 상기 추출된 한약재 증류수와 키토산 분말을 10:1의 비율로 혼합한 후 2∼3일간 방치하는 단계, 상기 키토산 분말이 혼합된 한약재 증류수를 맥반석과 황토가 포함된 탱그 내에서 1∼2일간 숙성시키는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 탈취제 제조방법을 제공하고 있으며, 상 기 탈취제를 액상으로 사용하는 것을 제안하고 있다.

상기 방법으로 제조되는 탈취제의 경우 대부분 액상 또는 고형물로 제조되어 탈취효과가 미치는 범위가 제한적이고, 광범위한 지역에 사용하기 위해서는 많은 양의 탈취제가 필요하다는 단점이 있으며, 악취가 심한 곳에서는 탈취효과가 지속되는 시간이 짧으며, 탈취효과가 나타나기까지 시간이 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 미강, 질석, 탄소원 및 발효미생물을 혼합하여 발효시킨 혼합발효물; 및 쑥 분말을 함유하는 탈취제의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 연소형 탈취제에 관한 것으로, 탈취효과가 즉각적이고 광범위하게 미치는 연소형 탈취제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 쑥과 미강을 함유하는 연소형 탈취용 발효 조성물의 제조방법은,

미강 100 중량부에 대하여, 질석 8 내지 15 중량부, 탄소원 1 내지 1.5 중량부 및 발효미생물 0.5 내지 1.5 중량부를 균일하게 혼합하는 1차 혼합단계;

상기 혼합된 원료를 25 내지 40℃에서 2 내지 4일간 배양시켜 발효하는 배양단계;

배양 후 온도를 45 내지 50℃로 상승시켜 수분함량을 7 내지 15% 이내로 건조시키는 건조단계;

상기 건조된 발효 배양물과 쑥 분말을 중량비를 기준으로 4:6 내지 7:3의 비율로 혼합하는 2차 혼합단계로 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 연소형 탈취용 발효 조성물 제조방법으로 제조된 연소 형 탈취용 발효 조성물을 제공한다.

본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물 제조방법은 제조과정이 간단하고 친환경적이며, 저렴하지만 효과적인 탈취제를 제조할 수 있다. 본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물을 일정한 용기에 담아 연소시키면 상기 연소과정에서 배출되는 가스가 즉각적이고도 광범위하게 악취 원인이 되는 물질과 결합하여 악취를 제거하며, 상기 연소형 탈취용 발효 조성물은 연소가 급격히 진행되는 것이 아니라 모깃불과 같이 서서히 연소가 진행되므로 탈취효과가 오래도록 지속되는 특징이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 미강을 주 성분으로 하는 발효 조성물과 쑥을 함유하는 연소형 탈취용 발효 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 탈취용 발효 조성물의 제조방법은,

미강 100 중량부에 대하여, 질석 8 내지 15 중량부, 탄소원 1 내지 1.5 중량 부 및 발효미생물 0.5 내지 1.5 중량부를 균일하게 혼합하는 1차 혼합단계;

상기 혼합된 원료를 25 내지 40℃에서 2 내지 4일간 배양시켜 발효하는 발효단계;

발효 후 온도를 45 내지 50℃로 상승시켜 수분함량을 7 내지 15% 이내로 건조시키는 건조단계;

상기 건조된 발효 배양물과 쑥 분말을 중량비를 기준으로 4:6 내지 7:3의 비율로 혼합하는 2차 혼합단계로 구성된다.

상기 미강은 벼를 탈곡하는 과정에서 겉껍질인 왕겨를 벗겨낸 현미를 도정하는 과정에서 발생하는 쌀눈과 쌀겨로 이루어진 속껍질 가루를 의미하며, 이전과는 달리 지방, 단백질 및 식이섬유가 풍부한 물질로 재고찰 되고 있다. 본 발명에서 미강은 쑥의 연소시 발생하는 매캐한 냄새를 중화시켜 주는 작용과, 미강을 발효시키는 과정에서 미강 내 풍부한 성분인 단백질이 가수분해된 아미노산이 생산되어 암모니아에 의한 악취를 제거해 주는 작용 및 연소 시간을 늘려주는 작용을 한다.

상기 질석은 몬모릴로나이트와 구조적으로 유사한 흑운모 변질작용에 의해 생성된 작은 입자이다. 질석 자체로는 유익한 미생물이 번식하기에 아주 좋은 조건을 갖추고 있어 본 발명에서는 미생물 배양시 미생물이나 양분을 흡착하여 초기에 투입한 양분으로 미생물이 효과적으로 배양될 수 있도록 하는 토대로 사용한다. 또한, 약 300℃ 이상으로 급격히 가열할 경우 질석의 층간에 있는 수분이 기화되어 압력이 방출되면서 원래 두께의 20배까지 팽창하여 팽창질석이 된다. 이렇게 팽창된 팽창질석은 비중이 매우 낮고 단열성, 불연성, 방음성, 수분 흡착성 등이 뛰어나고 양이온 치환능력이 있어 오염 정화제 또는 유기흡착제로 사용하였다. 상기 혼합단계에서 질석의 비율이 8 중량부 미만이 되면 질석에 의한 미생물 배양 촉진 효과가 거의 일어나지 않고, 15 중량부를 초과하는 경우 연소가 잘 되지 않는다.

상기 1차 혼합단계에서 탄소원은 발효 미생물의 탄소원을 의미하며, 통상 사용되는 당밀, 설탕, 흑설탕, 물엿 또는 포도당 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 발효 미생물의 배양을 더욱 원활히 하기 위하여 이스트 추출물(yeast extract)을 탄소원과 동일한 비율로 첨가할 수도 있다.

상기 1차 혼합단계에서 발효 미생물이란 혼합되어 있는 유기물을 이용하여 발효대사를 할 수 있는 미생물로서, 공지의 발효미생물을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 효모(yeast), 메주균(Nattobacillus sp.), 누룩균(Aspergillus sp.), 젖산균(Lactobacillus sp.), 바실러스(Bacillus sp.) 또는 유효균 (Effective Microorganisms, EM균) 등을 들 수 있다. 상기 발효미생물은 0.5 중량부 미만인 경우에는 초기 미생물 배양과정 초기의 시간 래그(time lag)가 너무 길고, 1.5 중량부를 초과하는 경우에는 경제적으로 바람직하지 않으므로 0.5 내지 1.5 중량부로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 1차 혼합단계에서 수분함량은 25 내지 40%로 조절하는 것이 바람직하다. 수분함량이 25% 미만인 경우에는 발효 미생물의 배양이 원활하지 않으며, 수분함량이 40%를 초과하는 경우에는 원하지 않는 미생물이 배양될 가능성이 증가하는 것은 물론, 이후의 건조단계에서 건조하는데 많은 비용 및 시간이 필요하므로 경제성이 떨어지기 때문이다.

상기 발효단계에서 배양온도가 25℃ 미만에서는 발효 미생물의 배양속도가 너무 늦어지며, 40℃가 초과되면 발효 미생물이 사멸하므로 배양온도는 25 내지 40℃로 하는 것이 바람직하다.

상기 발효단계에서 배양일이 2일 미만이면 발효가 충분히 일어나지 아니하여 미강의 단백질 성분이 아미노산으로 가수분해되는 비율이 너무 낮고, 4일을 경과하는 경우 발효 미생물의 사멸이 증가하고, 불필요한 미생물이 함께 배양될 가능성이 높아지기 때문에 배양시간은 2 내지 4일간 배양하는 것이 바람직하다.

상기 건조단계에서 건조 온도가 45℃ 미만이면 건조시간이 오래걸리고 발효가 추가로 진행될 수 있으며, 50℃를 초과하면 발효된 혼합물의 내부와 외부 사이의 건조속도의 차이가 너무 커지므로 45 내지 50℃ 사이에서 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 수분의 경우 7% 이하까지 건조시키는 경우 건조비용이 증가하며, 15%를 초과하여 함유하는 경우 2차 혼합과정에서 쑥 분말과 혼합할 때 수분으로 점성이 증가하여 균일하게 혼합되지 않고, 나중에 연소하는데 어려움이 있고, 또한 연소시 불완전 연소가 일어날 가능성이 높으므로 7 내지 15%의 범위로 건조시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 건조단계 이후 건조된 발효 배양물을 분쇄하는 단계를 추가하여 2차 혼합단계에서 쑥 분말과 혼합을 용이하게 할 수 있다.

상기 2차 혼합단계에서 쑥 분말의 비율이 60%를 넘어가는 경우 탈취력은 향상되지만 강한 냄새로 거부감 또는 불쾌감을 느끼는 사람들이 늘어나는 문제가 있고, 30% 미만인 경우 탈취력이 감소하며, 상기 배합비율을 벗어나는 경우 불완전 연소가 되는 경우가 많아, 건조된 발효 배양물과 쑥 분말을 중량비를 기준으로 4:6 내지 7:3로 하는 것이 바람직하다.

상기 2차 혼합단계에서 추가되는 쑥 분말의 경우 수분함량 7% 미만으로 건조하는 것은 비경제적이고, 12% 이상인 경우 분말이 뭉쳐 건조된 발효 배양물과 균일하게 혼합되기 어려우므로, 수분함량을 7 내지 12%의 비율로 건조시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 연소형 탈취용 발효 조성물을 제공한다.

상기 연소형 탈취용 발효 조성물은 일정한 용기에 담아 불씨를 당겨주면 서서히 연소하며 탈취효과가 우수한 가스를 방출하며, 상기 가스가 대류에 의하여 공기 중의 악취 성분과 결합하여 악취를 제거하는 것으로 사료된다. 악취의 원인이 되는 물질로는 암모니아, 황화수소, 메틸머캅탄(Methyl mercaptan), 황화 메틸, 이황화 메틸, 트리메틸아민, 아세트 알데히드, 스티렌 등이 있으며, 본 발명의 탈취 용 발효 조성물의 연소로 발생된 기체와 상기 악취원인이 되는 물질들이 결합하여 악취가 제거된다.

본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물은 연소된 탈취성능을 가지는 개활지와 같이 기체가 분산되는 장소에서도 효과가 있지만, 악취가 발생되는 산업현장, 우사, 돈사, 계사 등의 축사 또는 하수처리 시설 내부 등 실내 또는 지붕 등에 의해 기체의 분산이 제한되는 곳에서 탁월한 탈취효과를 발휘한다.

[실시예 1] 탈취용 발효 조성물의 제조

미강 10kg, 질석 분말 1kg, 당밀 0.1kg, 상용 EM균 0.15kg 균일하게 혼합한 후, 수분함량이 30%가 되도록 증류수를 가수하고, 35℃에서 3일간 발효시켰다.

상기 발효가 끝난 발효 혼합물을 온도를 45 내지 50℃로 상승시켜 수분함량이 12% 이하가 될 때까지 건조시켰다.

상기 건조된 발효 배양물 5kg과 쑥 분말 5kg을 균일하게 혼합하여 탈취용 발효 조성물을 제조하였다.

[시험예1] 밀폐용기 내 탈취 성능 시험

상기 실시예 1에서 제조된 연소형 탈취용 발효 조성물 1g을 연소시켜 상방 수상치환 방식으로 연소된 기체를 포집하였다. 연소시 발생되는 기체 중 탈취 성능과 관계없는 이산화탄소가 유입되는 것을 방지하기 위해 탈취용 발효 조성물의 연 소 기체를 수상치환 방식을 채택하여 포집하였다.

상온 상압하에서, 밀폐된 탈취 시험용 용기(50cm × 50cm × 50cm)안에 프로브를 통하여 암모니아가 50 ppm이 되도록 주입하고, 상기 포집된 연소된 기체 100ml를 주사기를 이용하여 상기 밀폐된 탈취 시험용 용기에 주입하였다.

주입이 끝나고 난 뒤, 시험용 용기 내부의 기체가 균일하게 혼합되고, 반응이 충분히 일어날 수 있도록 3시간 동안 상온에서 방치한 뒤 멀티 VOC 가스 감지기(RAE 시스템사, MultiRAE IR PGM-54)를 이용하여 상기 시험용 용기 내부의 기체 농도를 측정하였다.

동일한 방법으로 황화 수소를 50ppm이 되도록 주입한 뒤 이에 대한 탈취 성능을 측정하였다.

상기 탈취 성능 시험은 각각 5회씩 실시하였으며, 탈취 성능 시험 결과(평균)는 하기와 같다.

탈취 성능 시험 기체	단위	초기농도	3시간 후 측정된 농도
암모니아(Ammonia, NH3)	ppm	50	1ppm 이하
황화 수소(Hydrogen Sulfide, H2S)	ppm	50	33.6ppm

상기 탈취 성능 검사 결과를 볼 때 본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물을 연소시킨 탈취용 가스의 탈취성능은 암모니아에 대한 탈취 성능은 매우 탁월하며, 황화 수소에 대한 탈취성능도 32.8%로 매우 탈취 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.

[시험예2] 밀폐시설(컨테이너) 내 탈취 성능 시험

폭 3m, 길이 6m, 높이 2.5m의 밀폐된 컨테이너에 암모니아 기체를 200ppm이 되도록 주입하고, 상기 실시예 1에서 제조된 연소형 탈취용 발효 조성물 30g을 내부에서 30분동안 연소시키며, 멀티 VOC 가스 감지기(RAE 시스템사, MultiRAE IR PGM-54)를 이용하여 내부 암모니아 농도 변화를 모니터링 한 결과는 다음과 같다.

시간 (min)	0	3	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	120	180
농도 (ppm)	200	177	168	147	132	119	103	93	83	74	65	57	49	42	5	1

실제 연소형 탈취제의 사용환경과 유사하게 실시한 탈취 성능 실험에서도 본 발명의 연소형 탈취형 탈취용 조성물의 탈취 성능은 암모니아 가스의 경우 1시간에 79%, 2시간에 97.5%, 3시간에 99.5%로 매우 우수함을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물 제조방법의 순서도.

도 2는 본 발명의 연소형 탈취용 발효 조성물을 이용한 탈취 성능 실험 과정을 촬영한 실시도.

Claims (2)

1. 미강 100 중량부에 대하여, 질석 8 내지 15 중량부, 탄소원 1 내지 1.5 중량부 및 발효미생물 0.5 내지 1.5 중량부를 균일하게 혼합하는 1차 혼합단계;

   상기 혼합된 원료에 수분함량이 25 내지 40%가 되도록 물을 가하는 단계;

   상기 가수된 혼합된 원료를 25 내지 40℃에서 2 내지 4일간 배양시켜 발효하는 배양단계;

   배양 후 온도를 45 내지 50℃로 상승시켜 수분함량을 7 내지 15% 이내로 건조시키는 건조단계; 및

   상기 건조된 발효 배양물과 쑥 분말을 중량비를 기준으로 4:6 내지 7:3의 비율로 혼합하는 2차 혼합단계로 제조되는 탈취용 발효 조성물을 연소시켜 공기 중의 악취를 제거하는 방법.
2. 삭제

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