KR101348228B1

KR101348228B1 - 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비 및 제조 방법

Info

Publication number: KR101348228B1
Application number: KR20130093809A
Authority: KR
Inventors: 배희동; 인강진; 문철현; 성병철; 오규진
Original assignee: 배희동
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2014-01-07
Also published as: WO2015020347A1; US20160192695A1; JP2016538862A; MY176360A; US10582724B2; CN105451579A; JP6516166B2; CN105451579B

Abstract

본 발명은 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법 및 설비에 관한 것이다.
본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비는, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료가 일측으로부터 공급되도록 구성되어 있으며, 공급된 처리원료를 일정 크기로 절단하는 절단기(2)와; 상기 절단기(2)에서 절단된 처리원료를 저장하는 처리원료저장조(3)와; 청수가 저장되는 청수저장탱크(15)와; 가용성 당분이 저장되는 당분저장고(7)와; 상기 청수저장탱크(15) 및 당분저장고(7)와 연결되어 청수와 가용성 당분이 내부로 공급되어 당분을 용해시키는 당분용해탱크(8)와; 상기 처리원료저장조(3) 및 당분용해탱크(8)로부터 각각 절단된 처리원료와 청수에 용해된 당분이 공급되며, 처리원료저장조(3)와 당분용해탱크(8)로부터 공급받은 처리원료와 청수에 용해된 당분을 혼합하는 1차혼합기(6)와; 팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원이 내부에 저장되는 단백질저장조(9)와; 내부에 광물질이 저장되는 광물질저장조(12)와; 상기 1차혼합기(6), 단백질저장조(9), 광물질저장조(12)에서 배출된 원료를 혼합하는 2차혼합기(17)와; 상기 2차혼합기(17)에서 혼합된 원료를 공급받아 2중으로 압착하는 이중압착기(19)와; 상기 이중압착기(19)에서 압착된 2중 압착된 원료를 포장하는 포장기(20)와; 상기 포장기(20)에서 포장된 원료를 저장하는 숙성저장고(22);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해 팜 산업에서 가장 어려운 처리 문제인 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소를 사료로 제조함으로써 안정적이고 지속적으로 처리할 수 있으며, 장기간 저장할 수 있어 높은 경제성을 유지할 수 있으며, 저장 공간을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

Description

팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비 및 제조 방법{Manufacturing equipment of Fiber Resource for Ruminants by Fermentation Technology with Empty Fruit Bunch and its Fiber from Palm By-products and manufacturing method of it}

본 발명은 팜가공공정 중에 발생되는 팜종실탈착부산물(EFB)와 종실내 함유괴어 있는 팜섬유소(Palm fiber) 사용하여 가축에게 공급할 수 있는 발효 섬유소 사료를 개발하는 것으로 팜종실탈착부산물(EFB)와 팜섬유소(Palm fiber)의 물리화학적인 특성을 분석하고 미생물성장이 용이할 수 있도록 하여, 유익한 미생물 발효가 이루어 질 수 있도록 함으로써 가축에게 필요한 섬유소 공급원을 제공할 수 있도록 하였으며, 섬유소 내 함유되어 있는 폴리페놀(poly phenol)의 이용을 극대화 시켜 가축의 설사방지 및 단백질 이용효율도 개선시킬 수 있도록 발효섬유소 사료를 생산하여 급여할 수 있도록 연속처리 할 수 있도록 한, 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비 및 제조 방법에 관한 것이다.

팜은 스팀가공공정을 거처 종실을 탈착하여 채유를 하게 되는데 이때 종실을 탈착한 후에 많은 양의 부산물이 발생되며 이를 팜종실탈착부산물(EFB:Empty Fruit Bunch)이라고 하고 종실로부터 발생되는 것을 팜종실 섬유소(PF:Palm fiber)라고 한다.

현재까지 이러한 물질을 처리에 어려움이 있어서 대부분 퇴비나, 연료로 투입하여 스팀을 생산하는데 사용되고 있는 실정이나, 발생량이 많고 이를 퇴비로 사용하는 데에는 발생 시 저장해야하는 공간이 필요할 뿐만 아니라, 일정시간 부숙기간을 거쳐야 하므로 추가적으로 많은 공간과 시간이 필요하며, 운반하는 데에도 많은 비용이 소요되므로 활용하는데 많은 어려움이 있는 실정이다.

특히. 이를 신재생에너지로 활용하기 위한 방안이 많이 검토되고 있으나, 연료로 사용하기에는 수분함량이 높아 저위발열량이 떨어지므로 소각하기 위하여 많은 양이 필요하며, 이를 관리하기 위한 비용투입이 용이하지 않아 많은 문제를 안고 있다.

팜유 추출공정 폐기물의 처리를 위한 기술로, "팜유 추출공정 폐기물을 이용한 생비료의 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0938490호, 특허문헌 1)에는 커널 껍질을 탄화시키고, EFB를 소각하고, 팜유 생산 가공 최종 공정 배출수(palm oil mill effluent : POME)를 미세공기방울로 처리하여 여과하여 탈수 케익을 수득하고, 이들을 혼합한 후 숙성시켜 생비료를 제조하는 공정이 공개되어 있다.

그러나, 상기 기술은 EFB를 탄화 및 소각하므로 이에 따른 에너지원의 소모가 발생하는 문제점이 있었다.

팜유 추출 공정에서의 폐기물의 활용 방법에 관한 또다른 기술로, 본 출원인이 출원하여 등록받은 "팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법"(한국 등록특허공보 제10-1265740호, 특허문헌 2)에는 팜유 생산 가공 최종 공정 배출수(palm oil mill effluent : POME)와 팜종실 껍질(palm kernel shell : PKS) 외에도 팜가공 공정수 탈수케익(palm oil decanter cake : PODC) 및 팜종실 탈유케익(palm kernel cake : PKC) 등을 통합적으로 처리하여 에너지원, 사료 등으로 활용할 수 있는 기술이 제공되기도 하였다.

그러나, 특허문헌2의 경우 통합적인 처리 방식으로, POME나 PODC, PKC 등의 처리에 적합하고, 팜종실탈착부산물(EFB)나 팜종실 섬유소(PF)를 처리하지 못하는 문제점이 있었다.

현재까지 팜종실탈착부산물(EFB)나 팜종실 섬유소(PF)의 처리는 연료로 사용하거나 최근에는 제지산업에서 이를 이용하여 제지를 생산하고 있지만 막대한 양의 폐수가 발생됨에 따라 처리에 많은 비용이 소요되고 경제성이 낮아지는 등의 문제점을 안고 있다.

그밖에도 보드 생산이나 압착 펠렛을 제조하여 연료로 생산하는 방법 등이 개발되어 있으나, 경제성이 낮고, 처리 공정이 복잡하여 보편화되지 못해왔다.

특히, 팜종실 섬유소(PF)는 부피가 크고 폴리페놀의 함량이 높아 이용 효율이 크게 감소하고, 부패가 빨라 효과적인 활용이 어려웠다.

또, 팜종실탈착부산물과 섬유소를 건조, 분쇄한 후 압착하여 펠렛으로 제조하여 신재생에너지 연료로 사용하기도 하나 이를 제조하기 위한 전기 사용량이 증가하고 건조하는 열량이 투입되는 등 생산비용이 크게 증가하기 때문에 실효성이 크게 감소되고 있는 실정이다.

즉, 팜 산업에서 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소의 처리는 가장 어려운 폐기물 처리 문제로 남아 있는 실정인 것이다.

그러나, 팜종실탈착부산물과 섬유소는 폴리페놀(Polyphenol : Lignin 등)의 함량이 높은 단점이 있는 반면, 섬유소 함량이 높고, 일부 유지류가 함유되어 있어서 이를 효과적으로 가공하여 사용할 경우, 활용도를 크게 증가시킬 수 있으며 좋은 사료원료로 활용될 수 있는 장점을 지니고 있다.

따라서, 팜종실탈착부산물과 섬유소의 효과적인 처리는 팜산업에 있어서 매우 중요한 의미를 지니고 있으며, 지속가능하고 경제적이며, 활용범위를 안정적으로 유지할 수 있는 방안을 개발하는 것은 매우 중요한 과제라 할 수 있다.

KR 10-0938490 (2010.01.21) KR 10-1265740 (2013.05.13)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 팜종실탈착부산물(EFB)과 섬유소(PF)의 생화학적인 특징을 분석하고 이의 문제점을 크게 개선하여 섬유소 사료원료로 사용할 수 있도록 효과적으로 생산할 수 있는 방법과 설비를 제공하려는 것이다.

보다 구체적으로, 종실이 포함된 신선한 팜열매(FFB : Fresh Fruit Bunch)로부터 팜열매 탈착 후 발생하는 팜종실탈착부산물(EFB : Empty Fruit Bunch)과 섬유소(EFB : Empty Fruit Bunch)을 사용하여 파쇄공정을 거처 섬유소의 크기를 10~50 mm로 파쇄 절단하고 함수율을 75% 내외로 조정하기 위하여 수분을 첨가하고 가용성 당분(고형분 기준 : 3~15%)과 단백질(고형분 기준 5~25%)을 첨가하고 적절한 비율로 혼합한 후, 압착하여 공기를 제거하고 밀봉한 후 25℃ 내외의 온도에서 30일간 이상 방치하고 처리가 완료된 것을 반추동물의 섬유소 및 에너지 사료로 공급하려는 것이다.

특히 박테리아의 증식을 촉진하여 미생물로부터 생산되는 용해성 단백질과 결합시켜 폴리페놀의 독성을 줄이기 위하여 박테리아의 효과적인 증식조건을 설정하고 단백질 원료를 투입함으로서 부족한 단백질 공급능력을 증가시키려는 것이다.

본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료가 일측으로부터 공급되도록 구성되어 있으며, 공급된 처리원료를 일정 크기로 절단하는 절단기(2)와; 상기 절단기(2)에서 절단된 처리원료를 저장하는 처리원료저장조(3)와; 청수가 저장되는 청수저장탱크(15)와; 가용성 당분이 저장되는 당분저장고(7)와; 상기 청수저장탱크(15) 및 당분저장고(7)와 연결되어 청수와 가용성 당분이 내부로 공급되어 당분을 용해시키는 당분용해탱크(8)와; 상기 처리원료저장조(3) 및 당분용해탱크(8)로부터 각각 절단된 처리원료와 청수에 용해된 당분이 공급되며, 처리원료저장조(3)와 당분용해탱크(8)로부터 공급받은 처리원료와 청수에 용해된 당분을 혼합하는 1차혼합기(6)와; 팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원이 내부에 저장되는 단백질저장조(9)와; 내부에 광물질이 저장되는 광물질저장조(12)와; 상기 1차혼합기(6), 단백질저장조(9), 광물질저장조(12)에서 배출된 원료를 혼합하는 2차혼합기(17)와; 상기 2차혼합기(17)에서 혼합된 원료를 공급받아 2중으로 압착하는 이중압착기(19)와; 상기 이중압착기(19)에서 압착된 2중 압착된 원료를 포장하는 포장기(20)와; 상기 포장기(20)에서 포장된 원료를 저장하는 숙성저장고(22);를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 2차혼합기(17)는 리본 또는 페탈혼합기 중 선택된 어느 한 가지인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법은, 상기 제조 설비를 이용하여, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료를 상기 절단기(2)를 이용하여 10~ 50mm 길이로 절단한 후 처리원료저장조(3)에 저장하는 절단단계와; 상기 청수저장탱크(15)에 저장되어 있는 청수와 당분저장고(7)에 저장되어 있는 가용성 당분을 당분용해탱크(8)에서 혼합시켜 가용성 당분을 청수에 용해시키는 당분용해단계와; 상기 처리원료저장조(3)에 저장되어 있는 절단된 처리원료와, 당분용해탱크(8)에서 가용성 당분이 용해된 청수를 상기 1차혼합기(6)를 이용하여 혼합시켜 1차혼합물을 제조하는 1차혼합단계와; 상기 단백질저장조(9)에 저장되어 있는 팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원과, 상기 광물질저장조(12)에 저장되어 있는 광물질 및 상기 1차혼합물을 상기 2차혼합기(17)에서 혼합시켜 2차혼합물을 제조하는 2차혼합단계와; 상기 2차혼합물을 상기 이중압착기(19)에서 2중으로 압착시키는 압착단계와; 상기 압착단계를 거친 2차혼합물을 상기 포장기(20)에서 포장하는 포장단계와; 상기 포장단계를 거친 2차혼합물을 숙성저장고(22)에서 숙성시키는 숙성단계;를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 당분용해단계에서의 용해 농도는 22 ~ 28%이며, 상기 1차혼합단계에서 가용성 당분이 용해된 청수는 절단된 처리원료 100 중량부 대비 3 ~ 15 중량부가 혼합되며, 상기 2차혼합단계에서 단백질원은 절단된 처리원료 100 중량부 대비 5 ~ 25 중량부가 혼합되며, 상기 숙성단계는 23 ~ 35℃ 온도로 30 ~ 90일간 숙성시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 팜 산업에서 가장 어려운 처리 문제인 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소를 사료로 제조함으로써 안정적이고 지속적으로 처리할 수 있으며, 장기간 저장할 수 있어 높은 경제성을 유지할 수 있으며, 저장 공간을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

특히, 미생물의 활성도를 크게 증가시켜 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소가 함유하고 있는 폴리페놀의 독성을 크게 완화시킬 수 있었으며, 유산균발효를 통해 풍미 및 기호성을 개선시킬 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소의 활용도는 매우 낮아 퇴비나 팜 가공공장(Palm Oil Mill)에서 필요로 하는 스팀을 생산하기 위한 연료로 사용하는데 활용되었으나, 본 발명을 통하여 사료로서의 활용도를 크게 높힘은 물론 팜산업의 수익창출에 크게 기여할 것으로 예측된다.

특히, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소를 사료로 활용할 경우, 팜 산업에서 가장 어려운 문제인 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 처리를 안정적이고 지속적으로 처리할 수 있고 장기간 저장할 수 있는 방식을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 경제성을 유지할 수 있으며, 저장 공간을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

또, 본 발명은 미생물의 활성도를 크게 증가시켜 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소가 함유하고 있는 폴리페놀의 독성을 크게 완화시킬 수 있으며, 유산발효가 일어나 풍미를 개선시키고 기호성도 높아진다.

더하여 본 발명은 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소에 대한 기존의 활용방식(퇴비 및 연료화) 보다도 부가가치가 높은 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 처리공간을 축소시킬 수 있고, 기존 방식의 압착펠렛연료를 제조하기 위한 전력요구량을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 저장성이 좋아 생산시기별에 따라 영향을 받지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법을 나타낸 공정도.

일반적으로 팜유 생산시 팜열매(FFB : Fresh Fruit Bunch)에 높은 온도의 스팀을 투입하여 살균하고 팜 탈착공정을 거쳐 배출되는 팜종실탈착부산물(EFB)과, 팜열매(Palm)로부터 채유후에 발생되는 팜종실 섬유소(PF)는 약 100℃ 내외의 높은 온도 상태로 배출되며, 채유량을 증가시키기 위하여 추가착유 공정을 거처 최종 배출되게 된다.

이처럼 팜오일 착유 과정에서 발생되는 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소는 수분함량이 60 % 내외로 낮아 미생물 활성화를 유지시키는데 매우 어렵다.

또, 미생물이 쉽게 이용할 수 있는 비구조적 당(not structural carbohydrate)의 함량이 낮기도 하다.

또한, 폴리페놀(리그닌 계통)의 함량이 높아 가축이 섭취할 경우 기호성(Paratability)이 감소되며, 폴리페놀과 단백질이 결합하여 단백질로서의 기능을 무력화시키는 결과를 초래하여 단백질 이용율(Protein availability)을 크게 제한시키게 될 뿐만 아니라, 소화율(Digestibility)을 감소시키는 부정적인 결과를 초래하게 되어 생산성을 감소시키게 된다.

이에 따라 종래에는 이들을 사료보다는 연료나 퇴비로의 활용에 많은 관심을 가져왔다.

그러나, 처리원료인 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소는 발생량이 많고 연료로 활용하기에는 수분함량이 높아 저위발열량이 감소함에 따라 효율이 저하되고, 퇴비로의 사용은 부숙에 많은 면적이 필요하고 부피가 많아 활용에 어려움이 있다.

그러나, 유지함량이 높고 섬유소 중 중성세제 섬유소 및 산세제섬유소의 함량이 높아 유산 발효를 달성할 경우 사료로의 가치가 크게 증가한다고 할 수 있다.

우리나라의 경우, 기후 등의 차이로 이러한 유지류 종실을 생산하기 않아 이에 대한 연구가 전무하였고 열대성 지역에서도 이러한 연구가 부족한 실정이었다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 물리화학적 특성을 검토하여 채유 후 발생하는 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소를 사료자원으로의 활용이 가능해질 수 있도록 하였다.

이를 위해 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소는 발생 즉시 부패를 방지하기 위하여 발생 즉시, 신속하게 절단(cutting)하고 단시간 처리원료저장조(3)에 저장하며, 정량을 1차혼합기(6)에 투입하되, 수분 함량을 70% 내외로 조정하기 위하여 청수에 당밀첨가 농도를 25% 내외로 용해하여 수분과 가용성 당을 공급하여 미생물의 발효를 증진시킬 수 있도록 분사하여 첨가하도록 하였다.

더불어, 사료 제조에 필요한 다량의 광물질(Ca, Mg, K 등)을 첨가하여 혼합하며, 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 내 부족한 단백질을 공급하기 위하여 팜커넬케익(PKC)와 건조된 팜오일데칸타케익(PODC) 분말을 투입하여 영향 균형을 맞출 수 있도록 하였으며, 이를 충분히 혼합한 후 진공 포장하여 보관하고 30일 이상 경과한 후 사료로 사용할 수 있도록 하였다.

즉, 미생물의 활성을 극대화 할 수 있는 수분조건을 조정하여 안정적인 상태를 유지시킬 수 있도록 하였으며, 미생물이 활성화 될 경우, 미생물로부터 분비되는 1차 또는 2차 용해성 단백질 중심의 대사물질로부터 폴리페놀과 우선 결합시켜 독성을 최소화 할 수 있도록 하였고 부족한 단백질은 팜커넬케익(Palm Kernel Cake : PKC) 등을 활용하여 공급할 수 있도록 하였으며, 가용성 당을 공급하여 미생물의 성장을 촉진시킬 수 있도록 한 것이다.

또한 필수 광물질을 공급하여 팜종실탈착부산물과 섬유소에 부족한 광물질을 공급할 수 있도록 하였으며, 진공포장을 통하여 부패될 수 있는 환경을 최소화 시킴으로써 개선된 사료자원을 확보할 수 있도록 하였다.

이하, 본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비는 크게 절단기(2), 처리원료저장조(3), 청수저장탱크(15), 당분저장고(7), 당분용해탱크(8), 1차혼합기(6), 단백질저장조(9), 광물질저장조(12), 2차혼합기(17), 이중압착기(19), 포장기(20), 숙성저장고(22)를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 구성요소인 절단기(2)는 팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료(100)가 일측으로부터 공급되도록 구성되어 있으며, 공급된 처리원료를 일정 크기로 절단하도록 이루어져 있다.

팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소는 착유 공정 후 배출될 때 그 길이가 길어 혼합 및 취급이 어려운 바, 발생 즉시 도시된 이송컨베이어(1)를 통하여 절단기(2)로 투입된다.

아울러, 절단기(2)에서 절단되는 크기는 30 ~ 50mm가 바람직하다.

이를 위한 절단기(2)는 2단 세절기로 구성됨이 바람직하다.

이처럼 절단 과정을 거치게 되면 혼합과 취급이 용이한 물리적 크기로 변화되며, 반추동물로 하여금 섬유소 이용 효율을 높일 수 있도록 섬유소 기능(Roughage factor)을 부여할 수 있게 된다.

본 발명의 구성요소인 처리원료저장조(3)는 도시된 것처럼 하부에 스크류컨베이어가 부착된 것이 바람직하며, 절단기(2)에서 절단된 처리원료를 단시간 동안 저장하는 역할을 한다.

처리원료저장조(3) 하부의 스크류컨베이어는 저장된 처리원료의 이송을 용이하게 해주게 된다.

아울러, 처리원료저장조(3)에서 이후의 제1혼합기(6)로 정량 이송을 위해 도시된 것처럼 정량측정기(4) 및 이송컨베이어(5)를 설치하여 정량측정기(4)에서 정량을 측정한 후 연설된 이송컨베이어(5)를 통해 제1혼합기(6)로 정량 공급하도록 되어 있다.

본 발명의 구성요소인 청수저장탱크(15)는 당분을 용해시켜 제1혼합기(6)로 이동되도록 함과 더불어, 처리원료의 수분 함량을 일정하게 조절해주기 위해 청수(200)가 저장되는 것이다.

이를 위해 청수저장탱크(15)와 당분용해탱크(8) 사이에는 청수의 이송을 위한 청수공급펌프(16)가 도면과 같이 설치되는 것이 좋다.

본 발명의 구성요소인 당분저장고(7)는 가용성 당분 예를 들어 당밀이 저장된다.

본 발명의 구성요소인 당분용해탱크(8)는 도시된 바와 같이 당분저장고(7) 및 청수저장탱크(15)와 배관 연결되어 있어 내부로 당밀 등과 같은 당분(300)과 청수가 유입되도록 구성되어 있으며, 당분을 청수에 용해시켜주는 역할을 한다.

이를 위해 당분용해탱크(8)는 상부 두 곳에 투입구가 형성되고, 하부에는 용해된 액상이 배출되도록 배출구가 형성된다.

아울러, 내부에는 교반날이 설치되어 골고루 당분이 청수에 용해될 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 구성요소인 1차혼합기(6)는 도시된 것처럼 상기 처리원료저장조(3) 및 당분용해탱크(8)와 배관 또는 이송컨베이어(5)에 의해 연결되어 있어 내부로 처리원료와 청수에 용해된 당분이 내부로 유입되도록 이루어져 있으며, 내부에서는 처리원료와 청수에 용해된 당분을 혼합하도록 이루어져 있다.

혼합을 1차혼합기(6)와 후술하는 2차혼합기(17)로 나뉘어 진행하는 것은 1차혼합기(6)에서는 처리원료가 적정한 수분함량이 되도록 유도시키는 역할 및 당분이 고르게 혼합될 수 있도록 하기 위함이다.

1차혼합기(6)에서 당분이 용해된 청수가 혼합된 처리원료 즉, 1차혼합기(6)에서 제조된 1차혼합물은 처리원료의 수분함량이 70% 내외가 되도록 혼합됨이 바람직하다.

본 발명의 구성요소인 단백질저장조(9)는 내부에 단백질원(400)이 저장된다.

단백질원으로는 공지의 다양한 단백질제를 사용할 수도 있으나, 팜오일 착유 과정에서 발생하는 팜박(Palm Kernel Cake, PKC)이나 팜오일데칸케익(Palm Oil Deanter Cake, PODC) 분말 중 선택된 어느 하나로 이루어지거나 이들이 포함되도록 구성됨이 보다 바람직하다.

이때, 단백질원은 처리원료 100 중량부 기준 6 ~ 10 중량부가 첨가됨이 바람직하다.

이를 위해 단백질저장조(9)에 이어 공급컨베이어(10) 및 정량측정기(11)가 연속으로 설치됨이 바람직하다.

본 발명의 구성요소인 광물질저장조(12)는 도시된 바와 같이 사료의 원료로써 필요한 필수미네랄과 같은 성분을 제공하기 위한 것으로, 여러 종류의 광물질(500)을 혼합하여 저장할 수 있으며, 광물질이 주로 포함하는 성분은 Macro mineral, Ca, Mg 및 K 등의 성분인 것이 바람직하다.

이때, 광물질은 처리원료 100 중량부 기준 0.2 ~ 0.7 중량부가 첨가됨이 바람직하다.

이를 위해 광물질저장조(12) 역시 뒤이어 공급컨베이어(13) 및 정량측정기(14)가 연속으로 설치됨이 바람직하다.

본 발명의 구성요소인 2차혼합기(17)는 상기 1차혼합기(6), 단백질저장조(9), 광물질저장조(12)에서 배출된 원료를 혼합하는 역할을 한다.

이때, 2차혼합기는 처리원료, 수분, 당분, 단백질, 광물질들이 물질별로 분리되지 않도록 충분한 시간동안 혼합되도록 함이 바람직하다.

이를 위해 리본혼합기나 페탈혼합기로 이루어짐이 좋다.

2차혼합기(17)에 이어서는 후술하는 이중압착기(19)로 2차혼합물을 공급하도록 혼합물이송컨베이어(18)가 설치됨이 바람직하다.

본 발명의 구성요소인 이중압착기(19)는 상기 2차혼합기(17)에서 혼합된 원료를 공급받아 2중으로 압착하도록 이루어져 있다.

2중 압착 방식을 선택하는 것은 압착 과정에서 산소를 최대로 제거할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 구성요소인 포장기(20)는 도시된 이중압착기(19)에서 2중 압착된 원료를 포장하도록 이루어져 있다.

이때, 포장기(20)는 압착된 원료가 외부 공기와 차단되도록 진공 포장 방식의 포장기로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명의 구성요소인 숙성저장고(22)는 도시된 것처럼 포장기(20)에서 배출된 원료가 포장물이송컨베이어(21)를 따라 내부로 유입되도록 이루어져 있으며, 내부에서 포장된 원료를 숙성, 저장하도록 이루어져 있다.

숙성저장고(22)는 열선 등에 의해 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 된 것을 이용하는 것이 바람직하며, 숙성저장고(22) 내부 온도는 23 ~ 35℃ 정도로 유지되도록 함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비를 이용한 발효사료 제조 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 절단단계

팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료를 상기 절단기(2)를 이용하여 10~ 50mm 길이로 절단한 후 처리원료저장조(3)에 저장한다.

2. 당분용해단계

상기 청수저장탱크(15)에 저장되어 있는 청수와 당분저장고(7)에 저장되어 있는 가용성 당분을 당분용해탱크(8)에서 혼합시켜 가용성 당분을 청수에 용해시킨다.

이때, 착유 과정 후 배출되는 처리원료의 수분함량이 대략 60 ~ 65% 정도인 바, 1차혼합 후 처리원료의 수분함량이 70%가 되도록 하고, 기호도 및 영양을 감안하여 단분용해단계에서 청수에 대한 당분의 용해 농도는 22 ~ 28%로 이루어짐이 바람직하다.

또, 가용성 당분이 용해된 청수는 절단된 처리원료 100 중량부 대비 3 ~ 15 중량부가 혼합됨이 바람직하다.

이때, 당의 공급을 증가시킬 필요가 있을 경우 밀기울을 당분저장고(7)나 단백질저장조(9)에 첨가하여 저장하도록 할 수 있다.

3. 1차혼합단계

상기 처리원료저장조(3)에 저장되어 있는 절단된 처리원료와, 당분용해탱크(8)에서 가용성 당분이 용해된 청수를 상기 1차혼합기(6)를 이용하여 혼합시켜 1차혼합물을 제조한다.

4. 2차혼합단계

상기 단백질저장조(9)에 저장되어 있는 팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원과, 상기 광물질저장조(12)에 저장되어 있는 광물질 및 상기 1차혼합물을 상기 2차혼합기(17)에서 혼합시켜 2차혼합물을 제조한다.

이때, 단백질원은 절단된 처리원료 100 중량부 기준 5 ~ 25 중량부, 보다 바람직하기로는 6 ~ 10 중량부가 첨가됨이 바람직하다.

또, 광물질은 절단된 처리원료 100 중량부 기준 0.2 ~ 0.7 중량부가 첨가됨이 바람직하다.

5. 압착단계

상기 2차혼합물을 상기 이중압착기(19)에서 2중으로 압착시킨다.

6. 포장단계

상기 압착단계를 거친 2차혼합물을 상기 포장기(20)에서 진공 포장한다.

7. 숙성단계

상기 포장단계를 거친 2차혼합물을 숙성저장고(22)에서 숙성시킨다.

숙성이 끝난 2차혼합물은 도시된 것처럼 배출컨베이어(23)를 통해 배출하면 된다.

이러한 숙성단계는 23 ~ 35℃ 온도로 30 ~ 90일간 숙성시키는 것이 바람직하다.

바람직한 일 실시 방법으로, 처리원료인 팜종실탈착부산물(EFB)과 팜종실 섬유소(PF)는 발생즉시, 절단공정을 거쳐 저장조로 이송하며, 이송된 처리원료는 수분함량을 측정하여 첨가하여야할 수분량을 결정한다.

분석이 완료된 처리원료는 청수(water)에 당밀농도를 25%로 조정하여 투입한 후 용해하여 수분과 함께 스프레이로 잘 혼합될 수 있도록 공급하며 원료의 수분함량을 75% 내외로 조정한다.

수분조정이 완료된 처리원료는 유산발효를 위한 질소공급원을 제공하기 위하여 단백질 함량이 높은 팜박(Palm Kernel Cake, PKC)이나, 건조한 팜오일데칸타 케익(Palm Oil Deanter Cake, PODC)분말을 8% 내외로 투입하며, 다량광물질(Macro mineral, Ca, Mg 및 K) 혼합물(Pre-mineral mixture)을 0.5% 투입하여 2차혼합기에서 충분히 혼합하고 혼합이 완료된 원료는 진공포장기로 포장하여 공기가 외부로부터 투입되지 않도록 밀봉하여 보관하며, 혐기유산발효가 잘 일어날 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 사료 제조 후 처리 직후, 숙성 1개월, 2개월, 3개월 순으로 미생물의 수, 유기산의 함량, 용해성 폴리페놀 함량, pH, 풍미 상대 평가를 조사하여 아래 표에 나타냈다.

항목	숙성기간
항목	제조 직후	1개월	2개월	3개월
미생물 수(CFU/g)	1.5×10²	2.54×10³	2.77×10⁶	1.89×10⁷
유기산 함량(mg/g)	0.1	0.3	15.3	250.6
용해성 폴리페놀 함량(mg/kg)	5.115.3	4,589.6	2,786.9	1,890.3
pH	7.89	6.98	6.23	5.16
풍미 상대비교 (1 : 가장낮음, 4 : 가장높음)	1	2	3	4

상기 표에 나타난 바와 같이 본 발명은 미생물 활성도를 크게 증가시켜 폴리페놀의 독성을 크게 완화시킬 수 있었으며, 유산 발효가 일어나 풍미를 개선시켜 기호성이 개선됨을 알 수 있다.

또, 유산발효가 안정적으로 이루어져 부패도가 크게 감소하고 이에 따라 풍미가 높게 나타났다.

특히, 폴리페놀은 기호성을 감소시키고 소화력을 떨어뜨리며 기타 영양소 이용율을 감소시키는 기능을 한다 알려져 있으나, 표에 나타난 바와 같이 미생물의 증식과 더불어 금 감소하여 용해성 독성이 크게 감소한 것을 알 수 있다.

숙성 과정에서 pH가 감소하는 것으로 나타났는데 이는 유산발효에 의한 것으로 이로 인해 부패감소는 물론 풍미 개선 및 사료로서의 기호성 개선이 될 것으로 판단된다.

본 발명은 산업적 중요성이 증대되고 재배면적이 점차 전세계적으로 확대되고 있는 추세에 따라 팜유가공 생산공정에서 발생되는 많은 양의 팜종실탈착부산물(EFB)과 팜종실 섬유소(PF)의 부가가치를 높이는 제품을 생산할 수 있는 새로운 방법을 개발한 것이고 이의 성장세가 크게 증가할 것으로 예측한다. 특히 팜 산업에 있어서 폐기물로 인식되었던 팜종실탈착부산물(EFB)과 팜종실 섬유소(PF)를 활용한 새로운 조사료(roughage)원으로 산업적인 가치가 매우 크다고 하겠으며, 일본, 한국 및 중국에서의 수요가 크게 늘어날 것으로 판단된다.

1 : 이송컨베이어 2 : 절단기
3 : 처리원료저장조 4 : 정량측정기
5 : 이송컨베이어 6 : 1차혼합기
7 : 당밀저장고 8 : 당밀용해탱크
9 : 단백질저장조 10 : 공급컨베이어
11 : 정량측정기 12 : 광물질저장조
13 : 공급컨베이어 14 : 정량측정기
15 : 청수저장탱크 16 : 청수공급펌프
17 : 2차혼합기 18 : 혼합물이송컨베이어
19 : 2중 압착기 20 : 포장기
21 : 포장물 이송컨베이어 22 : 숙성용 저장고
23 : 배출컨베이어 100 : 처리원료
200 : 청수 300 : 당분
400 : 단백질원 500 : 광물질

Claims

팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비에 있어서,
팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료가 일측으로부터 공급되도록 구성되어 있으며, 공급된 처리원료를 일정 크기로 절단하는 절단기(2)와;
상기 절단기(2)에서 절단된 처리원료를 저장하는 처리원료저장조(3)와;
청수가 저장되는 청수저장탱크(15)와;
가용성 당분이 저장되는 당분저장고(7)와;
상기 청수저장탱크(15) 및 당분저장고(7)와 연결되어 청수와 가용성 당분이 내부로 공급되어 당분을 용해시키는 당분용해탱크(8)와;
상기 처리원료저장조(3) 및 당분용해탱크(8)로부터 각각 절단된 처리원료와 청수에 용해된 당분이 공급되며, 처리원료저장조(3)와 당분용해탱크(8)로부터 공급받은 처리원료와 청수에 용해된 당분을 혼합하는 1차혼합기(6)와;
팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원이 내부에 저장되는 단백질저장조(9)와;
내부에 광물질이 저장되는 광물질저장조(12)와;
상기 1차혼합기(6), 단백질저장조(9), 광물질저장조(12)에서 배출된 원료를 혼합하는 2차혼합기(17)와;
상기 2차혼합기(17)에서 혼합된 원료를 공급받아 2중으로 압착하는 이중압착기(19)와;
상기 이중압착기(19)에서 압착된 2중 압착된 원료를 포장하는 포장기(20)와;
상기 포장기(20)에서 포장된 원료를 저장하는 숙성저장고(22);를 포함하여 구성된,
팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비.
제 1항에 있어서,
상기 2차혼합기(17)는 리본 또는 페탈혼합기 중 선택된 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는,
팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 설비.
팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법에 있어서,
제 2항의 제조 설비를 이용하여,
팜종실탈착부산물과 팜종실 섬유소 중 선택된 어느 하나가 포함된 처리원료를 상기 절단기(2)를 이용하여 10~ 50mm 길이로 절단한 후 처리원료저장조(3)에 저장하는 절단단계와;
상기 청수저장탱크(15)에 저장되어 있는 청수와 당분저장고(7)에 저장되어 있는 가용성 당분을 당분용해탱크(8)에서 혼합시켜 가용성 당분을 청수에 용해시키는 당분용해단계와;
상기 처리원료저장조(3)에 저장되어 있는 절단된 처리원료와, 당분용해탱크(8)에서 가용성 당분이 용해된 청수를 상기 1차혼합기(6)를 이용하여 혼합시켜 1차혼합물을 제조하는 1차혼합단계와;
상기 단백질저장조(9)에 저장되어 있는 팜박, 팜오일데칸케익 중 선택된 어느 하나가 포함된 단백질원과, 상기 광물질저장조(12)에 저장되어 있는 광물질 및 상기 1차혼합물을 상기 2차혼합기(17)에서 혼합시켜 2차혼합물을 제조하는 2차혼합단계와;
상기 2차혼합물을 상기 이중압착기(19)에서 2중으로 압착시키는 압착단계와;
상기 압착단계를 거친 2차혼합물을 상기 포장기(20)에서 포장하는 포장단계와;
상기 포장단계를 거친 2차혼합물을 숙성저장고(22)에서 숙성시키는 숙성단계;를 포함하여 구성된,
팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법.
제 3항에 있어서,
상기 당분용해단계에서의 용해 농도는 22 ~ 28%이며,
상기 1차혼합단계에서 가용성 당분이 용해된 청수는 절단된 처리원료 100 중량부 대비 3 ~ 15 중량부가 혼합되며,
상기 2차혼합단계에서 단백질원은 절단된 처리원료 100 중량부 대비 5 ~ 25 중량부가 혼합되며,
상기 숙성단계는 23 ~ 35℃ 온도로 30 ~ 90일간 숙성시키는 것을 특징으로 하는,
팜 가공 부산물을 이용한 섬유질 발효사료 제조 방법.