KR101264876B1

KR101264876B1 - 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법

Info

Publication number: KR101264876B1
Application number: KR1020120134548A
Authority: KR
Inventors: 기회룡
Original assignee: (주)테라조경; 유한회사 테라조경; (주)테라생태환경
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-05-15

Abstract

본 발명은 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동물의 도축과정에서 발생하는 혈액을 발효시켜 유기성 비료로 유용하게 활용할 수 있는 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법은 도축장에서 수거한 동물 혈액을 10 내지 30메쉬의 체에 걸러 이물질을 제거하는 이물질제거단계와, 이물질이 제거된 혈액에 100 내지 120℃의 수증기를 80 내지 120분 동안 가하여 상기 혈액을 익히는 가열단계와, 가열단계에서 익혀진 혈액으로부터 응고된 고형분과 여액을 분리하는 고액분리단계와, 고액분리단계에서 분리된 여액를 교반기 및 폭기장치가 설치된 발효조에 투입하는 투입단계와, 발효조에 투입된 여액에 바실러스 소노렌시스 균주를 접종한 다음 상기 발효조 내부로 공기를 공급하면서 30 내지 40℃에서 10 내지 20일 동안 발효시키는 호기발효단계를 포함한다.

Description

동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법{Method for producing liquid fertilizer using animal raw blood}

본 발명은 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동물의 도축과정에서 발생하는 혈액을 발효시켜 유기성 비료로 유용하게 활용할 수 있는 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법에 관한 것이다.

동물(돼지, 소, 닭, 오리 등의 가축)의 혈액은 도축장으로부터 생산되는 축산 부산물로서, 각종 단백질이 풍부한 유용한 자원임에도 불구하고 현행 법률상 폐기물로 규정되어 있어 적절한 처리가 요구되는 양면성을 가진다.

우리나라에서는 이러한 동물의 혈액이 자원으로 이용되는 것이 아니라 대부분 폐기되고 있어 유용한 단백질 자원의 낭비는 물론 환경적 유해요인이 되고 있는 실정이다.

현재 동물의 혈액이 주로 이용되고 있는 분야는 동물성 단백질 사료나 비료의 제조인데, 도축장에서 발생하는 동물의 혈액을 수집한 후 이를 건조, 분말화한 혈분(blood meal)으로 공급되고 있고, 극히 일부는 제약회사 등에 공급되어 의약품의 원료로서 사용되고 있다.

동물의 혈액은 각종 단백질과 영양소 및 무기질이 풍부하게 함유되어 있다. 특히, 혈장 부분에는 알부민, 글로블린과 같은 단백질 성분들이 함유되어 있고, 혈구 부분에는 헤모글로빈이라는 단백질 성분이 다량 함유되어 있음에도 불구하고 자원으로서 재활용되지 못하고 거의 대부분 단순 폐기 처리되고 있기 때문에, 유용 자원의 낭비는 물론 환경오염의 주된 원인으로서 큰 문제를 낳고 있는 실정이다.

최근에는 동물의 폐 혈액을 단순히 폐기물로만 간주하던 종래의 시각에서 벗어나, 재활용이 가능한 유용한 자원으로서 새롭게 인식하려는 움직임이 일고 있다.

동물 혈액은 현재 여러 분야에 활용되고 있으며, 그 중 사료나 비료로도 이용되고 있다. 사료나 비료로 이용할 경우에는 혈액의 단백질을 응고시키고 즉, 덩어리화시켜 덩어리 형태의 고형분만을 비료나 사료로 가공하여 사용하고 있다. 따라서 제조과정에서 발생된 여액은 폐기되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 동물의 혈액을 가열하여 발생하는 여액을 발효시켜 유기성 비료로 제조하여 폐기되는 여액을 유용한 자원으로 재활용할 수 있는 액비의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법은 도축장에서 수거한 동물 혈액을 10 내지 30메쉬의 체에 걸러 이물질을 제거하는 이물질제거단계와; 상기 이물질이 제거된 혈액에 100 내지 120℃의 수증기를 80 내지 120분 동안 가하여 상기 혈액을 익히는 가열단계와; 상기 가열단계에서 익혀진 혈액으로부터 응고된 고형분과 여액을 분리하는 고액분리단계와; 상기 고액분리단계에서 분리된 여액를 교반기 및 폭기장치가 설치된 발효조에 투입하는 투입단계와; 상기 발효조에 투입된 여액에 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis) 균주를 접종한 다음 상기 발효조 내부로 공기를 공급하면서 30 내지 40℃에서 10 내지 20일 동안 발효시키는 호기발효단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 호기발효단계 완료 후 수득한 발효액에 광물 혼합물을 용융하여 입자화시킨 세라믹 파우더를 혼합하는 혼합단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 파우더는 a)사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨을 80 내지 100메쉬 입도 크기로 분쇄하는 단계와, b)분쇄된 사문석 분말 100중량부에 대하여 패각 분말 80중량부, 차돌 분말 60중량부, 견운모 분말 20중량부, 메타규산나트륨 분말 50중량부를 혼합하는 단계와, c)혼합된 광물 혼합물을 1500℃로 40분 동안 가열하여 용융시킨 다음 물을 뿌려 급랭시키는 단계와, d)급랭 후 냉각된 고화물에 열풍을 가해 수분을 제거하는 건조단계와, e)건조 후 상기 고화물을 5 내지 30메쉬 입도 크기로 거칠게 파쇄하는 파쇄단계와, f)파쇄된 고화물을 분쇄하여 100 내지 200메쉬 입도 크기로 미분화시키는 미분화단계를 통해 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 동물의 혈액을 가열하여 발생하는 여액을 발효시켜 유기성 비료로 제조하여 폐기되는 여액을 유용한 자원으로 재활용할 수 있다.

따라서 본 발명은 도축장에서 폐기되는 동물의 혈액을 자원화함으로써 폐기처리비용을 줄임과 동시에 도축장에서 발생하는 폐수의 양을 줄여 환경오염을 방지할 수 있고, 제조된 액비는 토양에 투입하여 토양의 지력을 회복시킬 수 있고, 작물 생산을 위한 비료로서 시비하여 작물의 수확량을 증대시킬 수 있다.

또한, 액비 중에 함유된 세라믹 파우더는 화학비료의 과다시비 및 오염으로 인해 산성화된 토양을 개량시키며, 작물의 줄기와 잎을 강건하게 하여 내병성을 높여 우수품질의 생산과 수확량 증대를 가져온다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동물 혈액을 이용한 액비의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 액비의 제조방법은 크게 이물질제거단계와, 가열단계와, 고액분리단계와, 투입단계와, 호비발효단계를 포함한다. 각 단계별로 구체적로 살펴본다.

1. 이물질제거단계

먼저, 이물질제거단계에서 도축장에서 수거한 동물 혈액을 10 내지 30메쉬의 체에 걸러 이물질을 제거한다.

일반적으로 동물의 도축은 도축장과 같은 도축시설에서 이루어진다. 동물은 소, 돼지, 닭, 오리 등을 예로 들 수 있다. 가축의 도축시 발생하는 혈액은 도축장에 설치된 저장탱크에 저장된다.

저장탱크에 저장된 동물의 혈액을 수거해 본 발명에 이용한다. 수거한 가축의 혈액에는 부수적으로 털, 혈관이나 힘줄 등과 같이 이물질이 섞여 있다. 따라서 수거한 혈액을 체에 걸러 이물질을 제거한다. 이때 체의 눈의 크기는 10 내지 30메쉬가 적절하다.

2. 가열단계

가열단계는 이물질이 제거된 혈액을 가열하여 혈액을 익히는 과정이다.

혈액을 가열하는 방법으로 뜨거운 수증기를 가한다. 수증기를 가해 혈액을 가열시키면 후술할 여액의 양을 증대시킬 수 있다. 수증기에 의한 가열방법으로 혈액에 100 내지 120℃의 수증기를 80 내지 120분 동안 가하여 혈액을 익힌다. 뜨거운 수증기에 의해 혈액이 가열되면 혈액 내의 단백질은 응고되고, 혈장은 액체 성분인 여액으로 남는다.

3. 분리단계

가열단계에서 혈액이 익혀지면 다음으로 응고된 고형분과 여액을 분리한다.분리방식으로 원심분리, 여과, 침전방식 등을 적용할 수 있다.

원심분리방식으로 회전하는 탈수기를 이용한다. 탈수기 내부에 익혀진 혈액을 투입한 후 1200 내지 1500rpm에서 4 내지 8분 동안 회전시켜 여액을 고형분으로부터 분리한다. 침전방식으로 침전조에 익혀진 혈액을 투입하고 2 내지 6일 동안 방치시켜 하층에 침전된 고형분을 제거하여 여액을 분리할 수 있다.

여액은 수용성 붕소, 수용성 철, 수용성 아연, 수용성 구리, 수용성 망간 등과 같은 미량원소를 다량 함유하고 있으며, 인산, 철, 붕소, 아연, 구리, 망간, 가리는 수용성으로 존재하기 때문에 비료로 이용되어질 경우 토양 미생물의 섭취에 용이하다.

분리된 여액은 후술할 발효과정을 거쳐 액비로 이용한다. 그리고 고형분은 건조 후 분쇄하여 비료의 원료로 이용할 수 있다.

4. 투입단계 및 호기발효단계

상기 분리단계에서 분리된 여액를 교반기 및 폭기장치가 설치된 발효조에 투입한다.

발효조의 내부에는 교반기 및 폭기장치가 설치된다. 발효조는 상부에 덮개가 설치되어 열고 닫을 수 있는 구조를 갖는다. 발효조에는 내부공기를 외부로 배출할 수 있는 배기관이 설치된다. 교반기로 여액을 교반하는 임펠러와, 임펠러와 연결되어 임펠러를 회전시키는 모터로 이루어진다. 그리고 폭기장치로 발효조 하부에 설치된 산기관과, 산기관과 파이프로 연결되어 산기관으로 공기를 공급하는 블로워로 이루어질 수 있다. 또한, 발효조에는 발효조 내부의 온도를 조절할 수 있도록 히터와, 히터의 작동을 제어하는 온도조절기가 설치될 수 있음은 물론이다.

발효조에 여액을 투입한 후 여액을 발효시키는 호기발효단계를 수행한다.

여액을 발효시키기 위한 발효 균주로 공지의 호기성 미생물인 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis)를 이용한다.

본 발명에서는 바실러스 소노렌시스를 배양한 배양액을 여액에 첨가한다.

배양액은 배지를 물에 혼합한 후 균주를 접종하여 호기성 조건 하에서 30 내지 40℃에서 배양하여 얻는다. 배지는 물에 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 글루코스(glucose), 염화나트륨(NaCl), 인산수소칼륨(K₂HPO₄)을 가하여 조성한다. 가령, 증류수 1ℓ에 Tryptone 3g, yeast extract 3g, glucose 3g, NaCl 5g, K₂HPO₄ 1g를 가하여 배지를 조성할 수 있다.

조성된 배지 0.5 내지 1.5ℓ를 물 20ℓ에 혼합한 후 바실러스 소노렌시스 균주를 접종하고 30 내지 40℃에서 4 내지 8일간 배양하여 배양액을 제조한다. 필요할 경우 3~5차 정도 계대배양을 더 실시하여 고농도의 미생물 배양액을 얻을 수 있다.

준비된 배양액을 발효조에 투입하여 균주를 여액에 접종한다. 여액 100중량부에 대하여 배양액 0.1 내지 0.3중량부를 투입한다. 배양액을 발효조 내부로 투입한 다음 폭기장치를 이용하여 발효조 내부로 공기를 공급한다. 그리고 온도조절기를 이용하여 온도는 30 내지 40℃로 조절한다. 그리고 교반기를 이용하여 여액을 간헐적으로 교반시켜 주면서 10 내지 20일 동안 여액을 발효시킨다. 본 발명에서 발효과정은 호기조건으로 진행되므로 혐기조건의 발효에 비해 악취의 발생이 거의 없다.

발효과정이 완료되면 본 발명의 액비가 제조된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로 호기발효단계 완료 후 수득한 발효액에 광물 혼합물로 이루어진 세라믹 파우더를 혼합하는 혼합단계를 더 수행할 수 있다. 이와 같이 제조된 액비는 세라믹 파우더가 함유된다. 본 발명에 적용된 세라믹 파우더는 화학비료의 과다시비 및 오염으로 인해 산성화된 토양을 개량시키며, 작물의 줄기와 잎을 강건하게 하여 내병성을 높여 우수품질의 생산과 수확량 증대를 가져온다.

세라믹 파우더는 광물로 사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨을 이용한다.

사문석(serpentine)은 단사정계(單斜晶系)에 속하는 규산염 광물로서 화학성분은 Mg₃Si₂O₅(OH)₄이다. 그리고 패각은 탄산칼슘을 주성분으로 하고, 유기물 및 미량의 SiO₂ , MgO, Na₂O와 같은 무기물로 이루어지고, 높은 비표면적에 의한 우수한 물리적 흡착과 Ca성분에 의한 화학적 흡착으로 토양 내의 중금속(Cd, Pb,Cu, Zn 등)을 제거하는데 유용하다. 그리고 차돌은 옥수와 석영이 주성분인 암석으로서, 회색, 갈색, 흑색 등 여러 가지 빛깔이 있으며 반투명 또는 불투명하며, 플린트 , 수석(燧石), 화석(火石)이라고도 불리운다.

그리고 견운모(sericite)는 단사정계(單斜晶系)족에 속하는 운모류 광물질의 한 종류로서 백색 또는 회백색의 진주광택이 있다. 견운모는 계면활성이 가장 높은 광물질로서, 원적외선 및 음이온과 각종 미네랄 성분을 함유하고 있고, 특히, 독성을 해독시키는 중화제 역할을 하며 토양 내의 각종 유해물질을 흡착 및 분해한다.

메타규산나트륨(Na₂SiO₃)은 수용성으로서, 토양 내에서 물과 접촉하여 가수분해되어 알칼리성이 된다. 따라서 메타규산나트륨은 산성화된 토양을 중화시키는 역할을 한다.

상술한 세라믹 파우더는 a)사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨을 80 내지 100메쉬 입도 크기로 분쇄하는 단계와, b)분쇄된 사문석 분말 100중량부에 대하여 패각 분말 80중량부, 차돌 분말 60중량부, 견운모 분말 20중량부, 메타규산나트륨 분말 50중량부를 혼합하는 단계와, c)혼합된 광물 혼합물을 1500℃로 40분 동안 가열하여 용융시킨 다음 물을 뿌려 급랭시키는 단계와, d)급랭 후 냉각된 고화물에 열풍을 가해 수분을 제거하는 건조단계와, e)건조 후 상기 고화물을 5 내지 30메쉬 입도 크기로 거칠게 파쇄하는 파쇄단계와, f)파쇄된 고화물을 분쇄하여 100 내지 200메쉬 입도 크기로 미분화시키는 미분화단계를 통해 형성된다.

세라믹 파우더를 제조하기 위한 과정을 구체적으로 살펴보면, 사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨 각각을 분쇄기를 이용하여 80 내지 100메쉬 입도 크기로 분쇄한다. 그리고 분쇄된 사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨 각각의 분말을 일정 비율로 혼합한다. 예를 들어, 사문석 분말 100중량부에 대하여 패각 분말 80중량부, 차돌 분말 60중량부, 견운모 분말 20중량부, 메타규산나트륨 분말 50중량부를 혼합하여 광물 혼합물을 준비한다.

다음으로, 광물 혼합물을 1500℃로 40분 동안 가열하여 용융시킨다. 혼합물이 충분히 가열되지 않으면 광물상의 용융과 재결이 부족할 수 있다. 용융된 용융물은 물을 뿌려 급랭시키는 것이 바람직하다. 급랭시킨 경우 입자가 작고 균일하게 생성되므로 분쇄작업이 용이하다. 급랭 후 냉각된 고화물을 건조시켜 수분을 제거한다. 이를 위해 60 내지 80℃의 열풍을 가해 건조시킬 수 있다. 건조 후 고화물을 죠크러셔와 같은 파쇄기를 이용하여 5 내지 30메쉬 입도 크기로 거칠게 파쇄한다. 그리고 볼 밀(mill)을 이용하여 거칠게 파쇄된 고화물을 100 내지 200메쉬 입도 크기로 미세하게 분쇄하여 미분화시킨다.

미분화된 세라믹 파우더는 상기 발효액에 첨가하여 액비를 제조할 수 있다. 가령, 발효액 100중량부에 대하여 세라믹 파우더 10 내지 30중량부를 혼합할 수 있다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 제조방법에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

도축과정에서 발생한 돼지의 혈액을 수거하여 약 20메쉬의 체에 걸러 이물질을 제거한 다음 110℃의 수증기를 100분 동안 가하여 혈액을 익혔다. 그리고 익혀진 혈액을 원심 탈수기에 투입하여 1300rpm에서 6분 동안 회전시켜 분리한 여액 200kg을 발효조에 투입하였다. 그리고 미생물 배양액 400g을 발효조에 첨가한 후 발효조 내부로 공기를 공급하고 발효조 내부 온도를 35±2℃로 조절하여 1시간에 20분씩 교반하면서 15일 동안 발효시켜 액비를 제조하였다.

상기 미생물 배양액은 다음과 같이 준비하였다.

증류수 1ℓ에 Tryptone 3g, yeast extract 3g, glucose 3g, NaCl 5g, K₂HPO₄ 1g를 가하여 조성한 배지 1ℓ를 물 20ℓ와 혼합한 후 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis , KCTC 10234BP) 균주를 접종하여 통기시키면서 약 45℃에서 4일간 배양하였다. 배양 후 배양액 중의 균체 수는 약 5×10⁹cells/㎖이었다.

<작물생육실험>

상기 실시 예에서 제조된 액비의 효과를 살펴보기 위해 작물의 생육정도 및 생리장해 실험을 하였다. 생육실험에 사용된 작물은 비료의 해에 민감하게 반응하는 열무를 이용하였다. 열무는 청다복열무(홍농종묘)를 이용하였다.

실험장소의 토양을 일반적인 비료와 퇴비를 이용한 토양과 동일한 환경을 유지하기 위해 실험 전에 화학비료와 퇴비를 기비로 먼저 시비하였다.

실험은 무처리구와 처리구로 나누어 수행하였다. 무처리구에는 통상 재배와 같이 4종 복합 식물영양제, 액상 석회, 미량요소제재를 물과 함께 시비하였고, 처리구는 상기 실시예의 액비를 시비하였다. 시비 후 토양을 경운하고 15일 후에 열무종자를 직파하여 실험하였다. 파종 후 열무의 본엽이 생성되고 7일 후 무처리구는 물만 살포하였고, 처리구는 실시예의 액비 1kg을 물 10리터에 현탁하여 시비하였다.

열무의 생육 정도의 조사를 위해 파종 후 70일이 경과한 후 수확하여 생육도 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

구분	수량(g/주)	생체중(kg/10아르)
무처리구	718	11.8±0.4
처리구	774	13.5±0.5

상기 표 1의 결과를 참조하면, 무처리구에 비해 처리구에서 수량 및 생체중이 더 높아 생육도가 더 양호한 것으로 나타났다. 그리고 생리장해를 육안으로 관찰한 결과 무처리구에서는 열무의 생리장해가 일부 발생하였으나 처리구에서는 생리장해가 없는 것으로 확인되었다.

상술한 생육실험을 통해 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 액비는 토양 내에 유용한 미생물을 증대시켜 항바이러스 및 내병성을 강화시키고, 작물의 생육을 양호하게 하여 생산성을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

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도축장에서 수거한 동물 혈액을 10 내지 30메쉬의 체에 걸러 이물질을 제거하는 이물질제거단계와;
상기 이물질이 제거된 혈액에 100 내지 120℃의 수증기를 80 내지 120분 동안 가하여 상기 혈액을 익히는 가열단계와;
상기 가열단계에서 익혀진 혈액으로부터 응고된 고형분과 여액을 분리하는 고액분리단계와;
상기 고액분리단계에서 분리된 여액를 교반기 및 폭기장치가 설치된 발효조에 투입하는 투입단계와;
상기 발효조에 투입된 여액에 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis) 균주를 접종한 다음 상기 발효조 내부로 공기를 공급하면서 30 내지 40℃에서 10 내지 20일 동안 발효시키는 호기발효단계와;
상기 호기발효단계 완료 후 수득한 발효액에 광물 혼합물을 용융하여 입자화시킨 세라믹 파우더를 혼합하는 혼합단계;를 포함하며,
상기 세라믹 파우더는 a)사문석, 패각, 차돌, 견운모, 메타규산나트륨을 80 내지 100메쉬 입도 크기로 분쇄하는 단계와, b)분쇄된 사문석 분말 100중량부에 대하여 패각 분말 80중량부, 차돌 분말 60중량부, 견운모 분말 20중량부, 메타규산나트륨 분말 50중량부를 혼합하는 단계와, c)혼합된 광물 혼합물을 1500℃로 40분 동안 가열하여 용융시킨 다음 물을 뿌려 급랭시키는 단계와, d)급랭 후 냉각된 고화물에 열풍을 가해 수분을 제거하는 건조단계와, e)건조 후 상기 고화물을 5 내지 30메쉬 입도 크기로 거칠게 파쇄하는 파쇄단계와, f)파쇄된 고화물을 분쇄하여 100 내지 200메쉬 입도 크기로 미분화시키는 미분화단계를 통해 형성된 것을 특징으로 하는 동물혈액을 이용한 액비의 제조방법.