KR101358974B1 - 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비 및 처리 방법 - Google Patents

감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비 및 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비 및 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비는, 감귤가공부산물(1)을 절단하는 절단기(11), 상기 절단기(11)에서 절단된 감귤가공부산물(1)을 분쇄하는 분쇄기(12), 상기 분쇄기(12)에서 분쇄된 감귤가공부산물(1)을 저장하는 처리원료저장조(13)로 구성된 초기처리장치(10)와; 수분조절제(2)가 저장되는 수분조절저장조(20)와; 사료 원료 분말(3)이 저장되는 사료원료저장조(30)와; 상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에 저장되어 있는 원료를 공급받아 혼합하는 혼합기(40)와; 상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 공급받아 이물질을 걸러내는 여과장치(50)와; 상기 여과장치(50)를 통과한 혼합 원료를 선택적으로 양방향으로 배출하는 제1양방향배출기(60)와; 상기 제1양방향배출기(60) 일측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 통기성 용기에 포장하거나 부숙시켜 퇴비(4)를 제조하는 퇴비화장치(70)와; 상기 제1양방향배출기(60) 타측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 일정 크기의 펠렛으로 성형하는 펠렛성형기(80)와; 상기 펠렛성형기(80)와 연결되어 있어 성형된 펠렛을 건조시키는 건조기(90)와; 상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 저장하는 건조펠렛저장조(100)와; 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 선택적으로 양방향으로 배출하는 제2양방향배출기(110)와; 상기 제2양방향배출기(110) 일측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 분쇄하고, 분쇄된 분쇄펠렛(5)을 상기 수분조절저장조(20)로 공급하는 건조펠렛분쇄기(120)와; 상기 제2양방향배출기(110) 타측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 포장하는 건조펠렛포장기(130);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 감귤가공부산물을 해양 투기하지 않으면서 저장공간의 부족과 부패에 의한 사료로의 사용 제한 등 취급의 어려움을 해소할 수 있으며, 사료원료로의 부가가치가 상승되고, 더욱이 건조 펠렛은 낮은 함수율로 인하여 저위발열량을 크게 항상 시킬 수 있어서 신재생에너지로 활용할 수 있으며, 열량회수가 증가되고, 감귤가공부산물에 함유되어 있는 용해성 물질(펙틴, 과당 등)까지도 모두 건조하여 에너지 또는 영양소로 활용할 수 있기 때문에 부가가치 상승을 크게 도모할 수 있게 된다.

Description

감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비 및 처리 방법{Development of Integrated Drying Process Equipment and method for Renewable Energy and Feed Resources Production with Tangerine Peels after Juice extraction Process}
본 발명은 감귤로부터 쥬스를 착즙하고 발생하는 감귤가공부산물을 사용하여 퇴비화 할 수 있도록 하거나, 건조고형물을 신재생에너지 연료를 생산할 수 있도록 하며, 건조를 통하여 고부가가치의 사료 원료를 생산할 수 있도록 하는 것으로, 발생된 감귤가공부산물은 부패방지를 위하여 장기 저장과정을 배제하고, 장기간의 저장처리로 인한 2차 부패로 발생될 수 있는 많은 양의 수분생성을 원천적으로 억제하며, 펙틴에 의한 점성으로 물질의 이동이 제한되는 것을 방지하고, 당에 의한 2차 고부하 오염물질 발생을 방지하고, 고온보다도 저온 또는 낮은 습도의 외부공기를 사용하여 건조에 사용할 수 있도록 함으로써 에너지비용을 감소시키며, 신속하게 고형화하여 건조한 후 수분함량이 10 중량% 이하의 저위발열량 함량이 높은 고품질의 높은 신재생에너지, 사료원료, 및 퇴비원료를 생산하여 사용할 수 있도록 연속처리 할 수 있는, 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비 및 처리 방법에 관한 것이다.
감귤은 생산기간이 짧고, 많은 양이 일시에 생산되며, 지역적이고 기후적인 제한에 의하여 많은 양을 일시에 처리하여야 하는 물리적인 특성을 갖고 있으나, 감귤은 다양한 영양소를 함유하고 있어서, 연중 활용을 위하여 쥬스를 생산하고 공급하게 되는데, 이때 많은 가공 부산물이 발생하여 폐기물로 처리하여야 하는 어려움을 지니고 있다.
특히 감귤가공부산물은 곰팡이 박테리아 등에 오염될 경우, 착즙 후 잔류되어 있는 당(fructose 등)에 의하여 짧은 시간 내에 급속하게 부패하게 되므로 수분생성량이 크게 증가하게 되어, 탈수할 경우 폐수 내 오염부하도(COD 및 BOD 등)가 높아 폐수처리가 대단히 어려우며, 특히, 가용성 복합탄수화물(soluble structural carbohydrate : soluble fiber)인 펙틴(pectin)과 폴리페놀(poly phenol)인 플라보노이드(flovonoids) 등 많아 점도가 높을 뿐만 아니라 COD 함량이 높아 폐수처리에 어려운 문제점을 안고 있다.
따라서 이러한 많은 문제를 안고 있는 감귤박가공 부산물을 처리하기 위하여 최근까지 해양투기를 하거나 반추동물(ruminant)의 조사료 원료로 사용하여 왔으나, 해양투기는 런던협약 이행으로 원천적으로 금지되었고, 사료로의 활용은 수분의 함량이 많아 수송 및 취급에 많은 어려움이 있어 그 사용이 매우 제한 받고 있는 실정이다.
감귤가공부산물을 이용한 기술로, "감귤과피를 이용한 사료의 제조방법"(한국 공개특허공보 특1991-0019520호, 특허문헌 1)에는 감귤과피착즙액에 요소, 제1인산칼륨, 황상마그네슘을 첨가하고, 균주를 배양시켜 효모배양물을 얻은 후 이를 착즉박에 첨가, 건조시키는 사료 제조 방법이 공개되어 있다.
그러나 감귤가공부산물을 장기간 저장할 경우, 수분 생성은 물론 발효에 의한 당(soluble carbohydrates : fructose)의 소비가 많아 BOD의 오염부하도가 감소되고 탈수가 용이한 점을 활용해 탈수공정이 도입되기도 하나, 많은 저장공간이 필요하고 처리량이 많아 경제성에 문제가 있다.
그 외에도 감귤가공부산물을 처리하기 위한 알코올 생산 등과 같은 방법이 사용되었다는 보고도 있으나, 실효성이 낮고 소규모의 생산에서만 적용 가능한 것으로 산업적으로 큰 의미가 없는 실정이다.
따라서 감귤가공부산물은 발생즉시 처리할 수 있는 공법과 장비가 개발되어야하고 부패를 방지하고 수분의 배출을 최소화시켜 건조생산물의 에너지함량과 추후 사료로 활용할 경우, 분해되거나 부패되지 않도록 영양소의 함량이 손실없이 보관될 수 있도록 하는 공정과 방법의 개발이 매우 중요한 실정이며, 취급이 간편하여 활용도를 증가시킬 수 있도록 하는 방법이 중요하다고 하겠다.
KR 10-1991-0019520 (1991.12.19)
본 발명은 감귤을 사용하여 착즙이 완료되고 배출되는 감귤가공부산물을 대상으로 종래의 저장 중 발생되는 부패문제와, 탈수 시 발생되는 높은 오염부하도에 따른 폐수처리의 문제를 비롯한 감귤가공부산물 자체가 안고 있는 화학적 조성상의 문제점, 즉, 펙틴과 플라보노이드에 의한 장애를 받지 않고 실시간으로 처리할 수 있는 건조처리 공정 및 장치를 개발하여 문제를 효과적으로 해결하는데 있다.
특히 감귤가공부산물 내에는 현재까지 처리상에 문제로 알려져 있는 펙틴과 플라보노이드가 다량 함유되어 있어서 처리상 어려움이 있었으나 오히려 긍정적인 면에서의 활용이 가능할 수 있는 활용공정과 방법 및 장치도 함께 개발하여 신재생에너지로의 가치는 물론 사료로서의 부가성 높은 최종 건조부산물을 생산하는데 있다.
보다 구체적으로, 감귤가공부산물은 발생 즉시, 분쇄공정을 거쳐 함수율을 50~60 중량% 정도로 조정하여 펙틴의 점도를 강하시키고 플라보노이드의 용출을 방지하고 당의 배출을 중지시킬 수 있도록 성형한 후, 저온 건조 열풍방식으로 건조하여 신재생에너지 또는 사료원료로 사용할 수 있도록 하며, 사료원료로 사용할 경우, 적용 가축의 종류와 사용목적에 따라 배합비를 달리하며 성형 건조할 수 있도록 하는데 있다.
이는 실시간 처리를 달성함은 물론, 폐수배출을 최소화하며, 감귤가공부산물의 물리적인 물성(physical characteristics)을 변화시켜 목적에 맞는 건조물을 생산하는데 있다.
본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 감귤가공부산물(1)을 절단하는 절단기(11), 상기 절단기(11)에서 절단된 감귤가공부산물(1)을 분쇄하는 분쇄기(12), 상기 분쇄기(12)에서 분쇄된 감귤가공부산물(1)을 저장하는 처리원료저장조(13)로 구성된 초기처리장치(10)와; 수분조절제(2)가 저장되는 수분조절저장조(20)와; 사료 원료 분말(3)이 저장되는 사료원료저장조(30)와; 상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에 저장되어 있는 원료를 공급받아 혼합하는 혼합기(40)와; 상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 공급받아 이물질을 걸러내는 여과장치(50)와; 상기 여과장치(50)를 통과한 혼합 원료를 선택적으로 양방향으로 배출하는 제1양방향배출기(60)와; 상기 제1양방향배출기(60) 일측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 통기성 용기에 포장하거나 부숙시켜 퇴비(4)를 제조하는 퇴비화장치(70)와; 상기 제1양방향배출기(60) 타측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 일정 크기의 펠렛으로 성형하는 펠렛성형기(80)와; 상기 펠렛성형기(80)와 연결되어 있어 성형된 펠렛을 건조시키는 건조기(90)와; 상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 저장하는 건조펠렛저장조(100)와; 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 선택적으로 양방향으로 배출하는 제2양방향배출기(110)와; 상기 제2양방향배출기(110) 일측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 분쇄하고, 분쇄된 분쇄펠렛(5)을 상기 수분조절저장조(20)로 공급하는 건조펠렛분쇄기(120)와; 상기 제2양방향배출기(110) 타측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 포장하는 건조펠렛포장기(130);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에는 각각 정량측정기(140)가 연결되어 있어 혼합기로 보내는 각 원료의 비율을 조절하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법은, 상기 처리 설비를 이용하여, 감귤가공부산물(1)을 절단기(11)에서 절단한 후 분쇄기(12)에서 직경 3mm 이하로 분쇄한 후 처리원료저장조(13)에 저장하는 초기처리단계와; 상기 초기처리단계를 거친 감귤가공부산물(1)과, 상기 수분조절저장조(20)에 저장되어 있는 수분조절제(2)와, 사료원료조장조(30)에 저장되어 있는 사료 원료 분말(3)을 혼합기(40)에서 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 상기 여과장치(50)에서 여과시키는 여과단계와; 상기 여과단계에서 여과된 원료를 제1양방향배출기(60)를 통해 선택적으로 상기 퇴비화장치(70) 또는 펠렛성형기(80)로 이동시키는 1차분류단계와; 상기 제1양방향배출기(60) 일측을 통해 퇴비화장치(70)로 이동한 원료를 퇴비화장치(70)에서 퇴비(4)화시키는 퇴비제조단계와; 상기 제1양방향배출기(60) 타측을 통해 펠렛성형기(80)로 이동한 원료를 펠렛성형기(80)에서 일정 크기의 펠렛으로 성형하는 펠렛성형단계와; 상기 펠렛성형기(80)에서 성형된 펠렛을 상기 건조기(90)에서 건조시키는 건조단계와; 상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장시키는 저장단계와; 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 제2양방향배출기(110)를 통해 선택적으로 상기 건조펠렛분쇄기(120) 또는 건조펠렛포장기(130)로 이동시키는 2차분류단계와; 상기 제2양방향배출기(110) 일측을 통해 건조펠렛분쇄기(120)로 이동한 원료를 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄하여 상기 수분조절저장조(20)로 공급하는 건조펠렛분쇄단계와; 상기 제2양방향배출기(110) 타측을 통해 건조펠렛포장기(130)로 이동한 원료를 건조펠렛포장기(130)에서 포장하는 포장단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 초기처리단계부터 포장단계가 여러 사이클이 반복되어 진행되되, 상기 1차분류단계는 첫번째 사이클에서는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키고, 2차분류단계에서는 건조펠렛을 건조펠렛분쇄기(120)로 이동시켜 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄된 분쇄펠렛(5)은 상기 수분조절저장조(20)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또, 두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서, 상기 1차분류단계는 원료를 퇴비화장치(70)로 공급하여 퇴비화제조단계가 진행되며, 상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 65 ~ 75 중량%가 되도록 원료가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서, 상기 1차분류단계는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키되, 상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 45 ~ 65 중량%가 되도록 원료가 혼합되며, 상기 2차분류단계에서 원료를 건조펠렛포장기(130)로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 퇴비화제조단계에서는 퇴비를 부숙시키되, 상기 부숙된 퇴비를 상기 수분조절저장조(20)에 첨가하여 수분조절제로 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 감귤가공부산물은 해양투기하여 처분하거나 일부 사료로 활용하였던 소극적인 방법에 비하여, 해양투기 전면금지 정책에 적극적으로 대처할 수 있고, 부산물로 생산되는 감귤가공부산물을 보관하는데 있어서 저장공간의 부족과 부패에 의한 사료로의 사용 제한 등 취급의 어려움으로 연중 사용할 수 없었던 불편함을 건조함으로 인하여 완전히 해결시킬 수 있으며, 이로 인하여 사료원료로의 부가가치가 상승되고, 더욱이 건조 펠렛은 낮은 함수율로 인하여 저위발열량을 크게 항상 시킬 수 있어서 신재생에너지로 활용할 수 있으며, 열량회수가 증가되고, 특히 본 발명에 의한 건조는 감귤가공부산물에 함유되어 있는 용해성 물질(펙틴, 과당 등)까지도 모두 건조하여 에너지 또는 영양소로 활용할 수 있기 때문에 부가가치 상승을 크게 도모할 수 있다.
또한 감귤가공부산물은 수분의 함량이 높아 자체 퇴비로의 활용이 불가능하며, 탈수할 경우 고오염농도의 폐수가 발생되어 수처리에 큰 어려움을 발생시킬 수 있으나, 건조펠렛 분말을 혼합하여 사용할 경우 함수율이 낮아서 퇴비생산을 위한 부숙화가 빠르게 진행될 수 있도록 해 주기 때문에 매우 긍정적인 영향을 미친다.
이는 완전 감귤가공부산물을 처리하는데 있어서 완전 무방류 폐수배출 효과를 달성하고 용해성 고형분까지도 회수하여 퇴비원료, 신재생에너지 또는 사료원료로 사용할 수 있고 인위적인 첨가제를 투입하지 않는 방법과 장치로 구성되어 있다.
본 발명은 감귤 착즙 후 발생되는 감귤가공부산물을 발생 즉시 처리하여 건조화하는 것으로 저장을 위한 공간을 획기적으로 줄여주는 역할을 하며 함수율을 10 중량% 이하로 건조함으로써 다양한 목적으로 사용할 수 있도록 해, 통합 처리 공정 및 설비를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 착즙 후 발생된 감귤가공부산물을 이용한 통합 처리 시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 통합 처리 방법을 나타낸 공정도.
감귤가공부산물은 감귤원과를 착즙하여 부산물로 발생되며 이때 수분함량은 78 ~ 85 중량%로 발생되며, 감귤가공부산물에는 미착즙된 당(fructose)의 함량이 높고 수용성 섬유소인 펙틴(pectin)의 함량이 높아 점도가 높고, 감귤가공부산물을 저장고에 보관할 경우 시간에 경과됨에 따라 수분의 함량이 증가되고 당과 펙틴이 용출되어 탈수할 경우 COD의 함량이 증가되어 수처리에 많은 어려움을 발생시키게 된다.
다만 저장기간이 오래될 경우, 당과 펙틴은 발효과정을 거쳐 가수분해되어 산을 생성하고 분해되어 CO2와 H2O로 변화되어 COD와 BOD의 오염부하도는 감소되지만 이 경우, 저장기간이 길어야 하므로 큰 저장 공간을 필요로 하게 된다.
본 발명에서는 이러한 물리화학적 특징을 감안하여 발생되는 감귤가공부산물을 통합적으로 처리할 수 있도록 하였다.
감귤 착즙 후 발생하는 감귤가공부산물은 저장하지 않고 부패를 방지하기 위하여 신속하게 절단(cutting)하고 분쇄(grinding/maceration)하여 저장고로 이송하며 처리 전까지 짧은 시간동안 보관한다.
아울러 분쇄된 감귤가공부산물은 퇴비원료, 사료원료 또는 신재생에너지 생산을 위한 기초 주원료로 건조하여 사용할 수 있도록 하였다.
분쇄된 감귤가공부산물을 사료원료로 사용하기 위하여는 수분조절제를 첨가하여야 하고, 부족한 영양소(단백질 등)를 첨가하여야 하는데 이때 사용하는 분말 원료는 옥수수, 보리, 밀 팜박(Palm kernel cake) 또는 건조된 팜오일데칸타케익 (PODC : Palm oil decanter cake)의 분쇄된 분말을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 감귤가공부산물의 통합 처리 시스템 및 처리 방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비는 크게 초기처리장치(10), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30), 혼합기(40), 여과장치(50), 제1양방향배출기(60), 퇴비화장치(70), 펠렛성형기(80), 건조기(90), 건조펠렛저장조(100), 제2양방향배출기(110), 건조펠렛분쇄기(120), 건조펠렛포장기(130)를 포함하여 구성되어 있다.
아울러, 각 구성요소 사이에는 이송컨베이어, 스크류 등과 같은 이송장치(150)가 구비되어 각 구성 사이에 원료를 이송하도록 이루어져 있으며,
높이 변화가 있는 부분에는 버킷엘리베이터(160)가 설치되어 있다.
본 발명의 구성요소인 초기처리장치(10)는 감귤가공부산물(1)을 절단하는 절단기(11), 상기 절단기(11)에서 절단된 감귤가공부산물(1)을 분쇄하는 분쇄기(12), 상기 분쇄기(12)에서 분쇄된 감귤가공부산물(1)을 저장하는 처리원료저장조(13)로 구성되어 있다.
감귤가공부산물(1)은 착즙 설비에서 감귤착즙과 재착즙이 완료된 후 배출된 것으로 이를 이송컨베이어 등으로 이송시켜 절단기(11)로 유입된다.
절단기(11)는 착즙이 완료되어 이송되는 이송컨베이어 상부에 설치되어 컨베이어 상의 감귤가공부산물(1)을 세절하도록 종래의 다양한 절단기로 이루어질 수 있다.
분쇄기(12)는 그라인더 믹서(grinder, Mixcer)로 구성됨이 바람직한데, 분쇄기(12)는 절단된 감귤가공부산물(1)을 길이 3mm 이하로 분쇄하여 마치 죽과 같은 걸죽한 상태가 되도록 만들어주게 된다.
처리원료저장조(13)는 죽과 같은 상태가 된 원료를 일시적으로 저장하도록 이루어져 있되, 내부에 교반 설비가 구비되어 원료가 내부에서 골고루 섞여 있는 상태가 되도록 함이 바람직하다.
본 발명의 구성요소인 수분조절저장조(20)는 수분조절제(2)가 저장된다.
수분조절제(2)는 공지된 다양한 재료가 사용될 수 있으나, 보다 바람직하기로는 도시된 점선에 표시한대로 한 사이클의 전체 공정을 통과한 후 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄된 분쇄펠렛(5)이 유입되어 저장되도록 하거나, 퇴비화장치(70)를 통해 제조된 퇴비(4)가 유입되어 저장되도록 함이 보다 바람직하다.
이때, 수분조절제(2)로 분쇄펠렛(5)과 퇴비(5) 모두가 사용될 수도, 선택적으로 그 함량이 조절될 수 있는데, 이는 제조될 품목이 퇴비인지, 사료인지, 에너지원(연료)인지에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 사료원료조장조(30)는 사료 원료 분말(3)이 저장된다.
사료 원료로는 옥수수나 밀, 보리나 팜박 등의 다양한 공지의 사료 원료가 적용될 수 있다.
이때, 상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에는 각각 배출시 정량을 측정할 수 있는 계량기 즉, 정량측정기(140)가 연결되어 있어 혼합기로 보내는 각 원료의 비율을 계량에 따라 조절하도록 이루어짐이 바람직하다.
또는 배출 라인에 정량밸브를 설치하여 정량밸브의 조절에 따라 혼합비를 조절하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 구성요소인 혼합기(40)는 상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에 저장되어 있는 원료를 공급받아 혼합하도록 이루어져 있다.
이러한 혼합기는 이송스크류 타입, 탱크 교반 타입 등 다양한 공지의 혼합기로 구성될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 여과장치(50)는 상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 공급받아 이물질을 걸러내도록 구성되어 있다.
여과장치(50)의 바람직한 실시예로 직경 5 mm 이상의 입자가 통과되지 않는 크기의 시브(Seive)스크린으로 구성됨이 바람직하다.
본 발명의 구성요소인 제1양방향배출기(60)는 상기 여과장치(50)를 통과한 혼합 원료를 선택적으로 양방향으로 배출하도록 이루어져 있다.
제1양방향배출기는 여과장치(50)로부터 원료를 공급받는 배관과, 그 하부에 두 개의 배관이 분기되도록 구성되고, 분기되는 지점에 체크밸브나 댐퍼와 같이 일방향만 개방될 수 있는 구성 등으로 적용될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 퇴비화장치(70)는 상기 제1양방향배출기(60) 일측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 통기성 용기에 포장하거나 부숙시켜 퇴비(4)를 제조하도록 이루어져 있다.
이때, 퇴비화장치(70)는 포장장치로 구성하되, 포장을 위한 포대는 공기가 통과될 수 있는 통기성 포대로 형성하고, 포대를 공급받아 원료를 퇴비화시키는 다양한 퇴비부숙장으로 구성될 수도 있다.
이때, 포장장치는 선택적으로 배제된 채 제1양방향배출기(60)를 통해 배출된 원료를 이송컨베이어로 직접 퇴비부숙장으로 이송시켜 퇴비화시키도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 구성요소인 펠렛성형기(80)는 상기 제1양방향배출기(60) 타측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 일정 크기의 펠렛으로 성형하도록 이루어져 있다.
펠렛성형기(80) 역시 공지의 다양한 펠렛 성형기로 구성될 수 있다.
이때, 성형된 펠렛은 직경 6 ~ 12mm 정도가 바람직하다.
본 발명의 구성요소인 건조기(90)는 상기 펠렛성형기(80)와 연결되어 있어 성형된 펠렛을 건조시키도록 이루어져 있다.
펠렛성형기(80)에서 성형된 펠렛은 도시된 것처러 버킷엘리베이터(160)를 통해 건조기(90) 상부로 유입된 후 건조가 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.
이러한 건조기(90)는 저온 열풍 건조기(Mixed flow dryer)가 바람직하며, 건조는 펠렛의 함수율이 10 중량% 이하가 되도록 건조함이 바람직하다.
이를 위해 건조기에는 저온의 열풍을 공급하기 위해 열풍기와 같은 건조열공급원(170)이 연결되는 것이 바람직하다.
아울러, 건조열공급원(170)에는 LPG, 스팀, LNG, 유류, 폐열과 같은 연료가 공급되고, 다른 쪽에서는 연소를 위해 외부공기를 공급하는 송풍기(180)가 연결됨이 바람직하다.
또, 연료로 생산된 감귤가공부산물을 활용할 수도 있으며, 이를 연소시켜 발생되는 배기가스를 재활용하도록 구성될 수도 있다.
이때, 건조열공급원(170)으로 연소된 후 배출된 연소가스가 재공급되도록 구성될 수 있다.
건조기(90)에 열풍만을 공급하는 것은 아니며, 상대습도가 45%이하의 대기중 공기가 공급될 수 있다.
건조열공급원(170)을 통해 건조기(90)로 공급되는 열풍은 온도가 60 ~ 150℃인 것이 바람직하다.
분당 투입하는 열풍량은 건조기(90) 체적의 1.5배가 1분당 공급되는 것이 바람직하다.
건조기(90)의 타측에는 건조 후 공기가 배출되도록 송풍기(180) 및 멀티사이클론(190)이 설치되어 무거운 입자를 제거한 후 공기 중에 배출되도록 함이 바람직하다.
본 발명의 구성요소인 건조펠렛저장조(100)는 상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 저장하도록 이루어져 있다.
건조펠렛저장조(100)는 건조기(100)와 버킷엘리베이터(160)를 통해 연결되어 건조된 펠렛이 상부로 유입된다.
건조펠렛저장조(100)는 내부가 빈 탱크나 호퍼 형상을 취하는데, 하측으로 후술하는 제2양방향배출기(110)가 연결되어 있다.
본 발명의 구성요소인 제2양방향배출기(110)는 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 선택적으로 양방향으로 배출하도록 이루어져 있다.
이는 제1양방향배출기(60)와 같은 구성으로 구성될 수 있으며, 배출 방향에 따라 건조펠렛을 분쇄하거나 저장하여 사료 또는 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 건조펠렛분쇄기(120)는 상기 제2양방향배출기(110) 일측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 분쇄하고, 분쇄된 분쇄펠렛(5)을 상기 수분조절저장조(20)로 공급하도록 이루어져 있다.
이때, 분쇄펠렛(5)은 그 자체로 수분조절저장조(20)로 공급하지 않고 사료 등으로 활용될 수도 있다.
아울러, 본 발명의 구성요소인 건조펠렛포장기(130)는 상기 제2양방향배출기(110) 타측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 포장하도록 이루어져 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비를 이용한 통합 처리 방법에 대해 설명하기로 한다.
1. 초기처리단계
감귤가공부산물(1)을 절단기(11)에서 절단한 후 분쇄기(12)에서 직경 3mm 이하로 분쇄한 후 처리원료저장조(13)에 저장한다.
이때, 감귤꼭지 등 식물성 이물질은 모두 분쇄하여 추후 단계에서 처리원료를 성형처리하는 장비에 장애를 일으키지 않도록 하는 것이 바람직하다.
2. 혼합단계
상기 초기처리단계를 거친 감귤가공부산물(1)과, 상기 수분조절저장조(20)에 저장되어 있는 수분조절제(2)와, 사료원료조장조(30)에 저장되어 있는 사료 원료 분말(3)을 혼합기(40)에서 혼합한다.
혼합단계에서는 각 원료를 선택적으로 정량하여 혼합하도록 이루어진다.
생산 대상물이 퇴비 원료의 경우 감귤가공부산물(1)과, 감귤가공부산물(1)을 한 사이클 순환시켜 제조된 분쇄펠렛(5)을 이용하여 함수율은 65 ~ 75 중량%로 혼합하고, 신재생에너지 원료의 경우 동일한 원료를 혼합하되 함수율을 45 ~65 중량%로 혼합하고, 사료원료의 경우 감귤가공부산물(1)과 사료 원료 분말(3)을 이용하여 함수율이 45 ~ 65 중량%가 되도록 혼합한다.
3. 여과단계
상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 상기 여과장치(50)에서 여과시킨다.
시크 스크린을 통과시켜 잔류된 상부 이물질은 별도의 이물질 배출기를 통해 제거하고, 통과된 처리 원료는 후속 공정으로 이송한다.
4. 1차분류단계
상기 여과단계에서 여과된 원료를 제1양방향배출기(60)를 통해 선택적으로 상기 퇴비화장치(70) 또는 펠렛성형기(80)로 이동시킨다.
5. 퇴비제조단계
상기 제1양방향배출기(60) 일측을 통해 퇴비화장치(70)로 이동한 원료를 퇴비화장치(70)에서 퇴비(4)화시킨다.
6. 펠렛성형단계
상기 제1양방향배출기(60) 타측을 통해 펠렛성형기(80)로 이동한 원료를 펠렛성형기(80)에서 일정 크기의 펠렛으로 성형한다.
이때 펠렛의 크기는 직경이 6 ~ 12mm, 길이는 20 ~ 60mm 정도가 되도록 함이 바람직하다.
성형된 펠렛은 사료 원료나 신재생에너지 원료로 활용된다.
7. 건조단계
상기 펠렛성형기(80)에서 성형된 펠렛을 상기 건조기(90)에서 건조시킨다.
이때 건조된 펠렛의 함수율은 10 중량% 이하가 되도록 함이 바람직하다.
아울러, 건조는 열풍에 의해 진행되되 열풍의 온도는 50 ~ 150℃이고, 상대습도는 0 ~ 60%인 것이 바람직하다.
이때, 건조기(90) 하부에서 배출되는 건조펠렛을 냉각시킨 공기는 건조기 열풍투입구에 재투입하여, 열을 재활용하거나 온도 및 습도 조절 용도로 활용할 수 있다.
또한, 건조기(90) 내에는 혼합물 내의 고른 수분증발을 유도하면서 수분의 증발 발한성을 유도하기 위하여 투입공기량을 조절하고, 환풍관의 배열을 조정함으로써 배출되는 공기를 일정하게 배출될 수 있도록 하여 건조 과정에서 발생하는 공기의 대류 및 역학적 원리를 이용하여 수분 증발 효과를 극대화시키는 것이 좋다.
또, 건조기(90) 내에서 습기를 포함한 공기는 건조기(90) 일측에 형성된 배출관을 통해 즉각 배출되어 건조 효율을 가일층 증대시키고, 순차적으로 하강하면서 건조될 수 있도록 하고, 건조된 건조물이 용이하게 배출되도록 함이 바람직하다.
8. 저장단계
상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장한다.
9. 2차분류단계
상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 제2양방향배출기(110)를 통해 선택적으로 상기 건조펠렛분쇄기(120) 또는 건조펠렛포장기(130)로 이동시킨다.
10. 건조펠렛분쇄단계
상기 제2양방향배출기(110) 일측을 통해 건조펠렛분쇄기(120)로 이동한 원료를 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄하여 상기 수분조절저장조(20)로 공급한다.
11. 포장단계
상기 제2양방향배출기(110) 타측을 통해 건조펠렛포장기(130)로 이동한 원료를 건조펠렛포장기(130)에서 포장한다.
상기와 같은 공정에 있어서, 초기처리단계부터 포장단계가 여러 사이클이 반복되어 진행되되, 상기 1차분류단계는 첫번째 사이클에서는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키고, 2차분류단계에서는 건조펠렛을 건조펠렛분쇄기(120)로 이동시켜 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄된 분쇄펠렛(5)은 상기 수분조절저장조(20)로 공급되도록 구성될 수 있다.
이때, 두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서, 상기 1차분류단계는 원료를 퇴비화장치(70)로 공급하여 퇴비화제조단계가 진행되며, 상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 65 ~ 75 중량%가 되도록 원료가 혼합되도록 구성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 퇴비화제조단계에서는 퇴비를 부숙시키되, 상기 부숙된 퇴비를 상기 수분조절저장조(20)에 첨가하여 수분조절제로 사용될 수도 있다.
또는, 두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서, 상기 1차분류단계는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키되, 상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 45 ~ 65 중량%가 되도록 원료가 혼합되며, 상기 2차분류단계에서 원료를 건조펠렛포장기(130)로 이동시키도록 구성될 수도 있다.
생산 대상이 퇴비원료인 경우에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 첫번째 사이클에서 정량측정기를 이용하여 상기 수분조절저장조(20) 및 사료원료저장조(30)의 원료는 0으로 하거나 최소화한 채 처리원료저장조(13)로 유입된 감귤가공부산물을 1차분류단계에서 펠렛성형기(80)로 이송하여 펠렛을 성형한 후, 2차분류단계에서 건조펠렛분쇄기(120)로 이동시켜 분쇄한 후, 분쇄된 분쇄펠렛(5)을 수분조절저장조(20)로 이동시켜 수분조절제(2)로 준비한다.
그 후 두번째 혹은 그 이후 사이클에서는 처리원료조장조(13)의 원료 및 수분조절저장조(20)에 저장된 분쇄펠렛을 혼합기(40)에서 혼합하고 1차분류단계에서 퇴비화장치(70) 측으로 공급하여 퇴비로 생산하여 사용한다.
신재생에너지 즉, 연소를 위한 연료로 생산하고자 하는 경우에는 첫번째 사이클은 상기 퇴비원료와 동일하게 진행하되, 두번째 사이클에서 1차분류단계에서 퇴비화장치(70) 측이 아닌 펠렛성형기(80)로 이송하고, 이어 2차분류단계에서는 건조펠렛포장기(130)로 이동하여 연료로 생산한다.
이때, 두번째 사이클에서 정량측정기(140)의 조절에 따라 혼합기(40)에서는 원료 수분의 함량이 50 ~ 60 중량%가 되도록 조정하여 신재생에너지 원료로 생산하여 사용한다.
사료원료로 생산하고자 하는 경우에는 첫번째 사이클에서 사료원료저장조(30)에 곡류나 단백질 사료 분말을 저장한 상태에서 진행하며, 혼합기(40)에서 원료의 수분 함량이 45 ~ 65 중량%가 되도록 하여 진행한다.
처리 원료를 건조하기 위하여 펠렛으로 성형하기 전에는 반드시 수분조절용 물질이 필요한데, 이때 퇴비원료로 및 신재생에너지 연료 제조시에는 한 싸이클을 통과한 분쇄분말(5)을 활용하며, 사료 원료를 제조할 때에는 별도로 공급되는 사료 원료 분말(3)을 수분조절제(2)로 사용한다.
이때, 수분조절제(2)로 사용하는 원료의 수분 함량은 10 중량% 이내인 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 탈수방식을 적용한 처리 방식과 비교하여 아래 표 1에 나타난 바와 같다.
항목 감귤가공부산물(1톤 기준)
탈수방식 본 발명
폐수발생량 2.1톤 없음
용해성 고형분 함량(중량%) 7.8 전량 건조 처리
건조물 생산량(kg)
(함수율 10 중량% 기준)		 80.0 166.7
오염부하도(mg/L)
COD		 18,500 ~ 24,300 0
표 1에 나타난 바와 같이 일반 탈수 방식으로 처리할 경우 감귤가공부산물의 용해성 고형분의 함량은 약 7 ~ 11 중량% 에 이르며, 저장기간이 길어질수록 용해성이 증가되고, 이로 인하여 건조물의 생산성(퇴비원료 및 신재생에너지 연료량)이 현저히 감소되며, 경제성이 감소된다.
또한 폐수발생시 COD 오염부하도가 크게 증가되나, 본 발명으로 건조할 경우, 생산성 향상 및 폐수발생량을 제로화하여 오염부하 발생을 원천적으로 제거할 수 있다.
특히, 아래 표 2에 나타난 바와 같이 건조된 펠렛을 대상으로 측정한 에너지 함량은 큰 차이를 나타냈으며, 본 발명으로 생산된 건조물의 에너지 함량(저위발열량)은 탈수방식을 적용하여 생산한 것에 비하여 수분함량을 보정하지 않은 상태에서도 약 10% 정도 높은 것으로 나타났는데, 이는 용해성 당과 펙틴을 모두 건조함으로써 나타난 것으로 우수한 장점을 보유하고 있다.
항목 감귤가공부산물
탈수방식 본 발명
함수율(중량%) 7.3 8.1
저위발열량
(kCal/kg)		 3.850 4.215
이상과 같은 본 발명은 산업슬러지 중 용해성물질의 함량이 높고, 유지류의 함량 또는 유동성물질의 함량이 높은 폐수슬러지와 탈수가 어렵거나 탈수 후 고오염농도의 폐수가 발생될 것으로 우려되는 식품가공부산물, 쥬스 생산 가공부산물 등의 건조에너지화 또는 사료화 및 퇴비화 등에 적용성이 우수하다 할 것이다.
1 : 감귤가공부산물 2 : 수분조절제
3 : 사료 원료 분말 4 : 퇴비
5 : 분쇄펠렛 6 : 포장펠렛
7 : 배출가스 10 : 초기처리장치
11 : 절단기 12 : 분쇄기
13 : 처리원료저장조 20 : 수분조절저장조
30 : 사료원료저장조 40 : 혼합기
50 : 여과장치 60 : 제1양방향배출기
70 : 퇴비화장치 80 : 펠렛성형기
90 : 건조기 100 : 건조펠렛저장조
110 : 제2양방향배출기 120 : 건조펠렛분쇄기
130 : 건조펠렛포장기 140 : 정량측정기
150 : 이송컨베이어 160 : 버킷엘리베이터
170 : 건조열공급원 180 : 송풍기
190 : 멀티사이클론

Claims (7)

  1. 감귤가공부산물 처리 설비에 있어서,
    감귤가공부산물(1)을 절단하는 절단기(11), 상기 절단기(11)에서 절단된 감귤가공부산물(1)을 분쇄하는 분쇄기(12), 상기 분쇄기(12)에서 분쇄된 감귤가공부산물(1)을 저장하는 처리원료저장조(13)로 구성된 초기처리장치(10)와;
    수분조절제(2)가 저장되는 수분조절저장조(20)와;
    사료 원료 분말(3)이 저장되는 사료원료저장조(30)와;
    상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에 저장되어 있는 원료를 공급받아 혼합하는 혼합기(40)와;
    상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 공급받아 이물질을 걸러내는 여과장치(50)와;
    상기 여과장치(50)를 통과한 혼합 원료를 선택적으로 양방향으로 배출하는 제1양방향배출기(60)와;
    상기 제1양방향배출기(60) 일측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 통기성 용기에 포장하거나 부숙시켜 퇴비(4)를 제조하는 퇴비화장치(70)와;
    상기 제1양방향배출기(60) 타측에 연결되어 있으며, 혼합 원료를 일정 크기의 펠렛으로 성형하는 펠렛성형기(80)와;
    상기 펠렛성형기(80)와 연결되어 있어 성형된 펠렛을 건조시키는 건조기(90)와;
    상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 저장하는 건조펠렛저장조(100)와;
    상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 선택적으로 양방향으로 배출하는 제2양방향배출기(110)와;
    상기 제2양방향배출기(110) 일측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 분쇄하고, 분쇄된 분쇄펠렛(5)을 상기 수분조절저장조(20)로 공급하는 건조펠렛분쇄기(120)와;
    상기 제2양방향배출기(110) 타측에 연결되어 있으며, 건조펠렛을 포장하는 건조펠렛포장기(130);를 포함하여 구성되어 있고,
    상기 처리원료저장조(13), 수분조절저장조(20), 사료원료저장조(30)에는 각각 정량측정기(140)가 연결되어 있어 혼합기로 보내는 각 원료의 비율을 조절하도록 이루어진 것을 특징으로 하는,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비.
  2. 삭제
  3. 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법에 있어서,
    제 1항의 감귤가공부산물 무방류 통합 처리 설비를 이용하여,
    감귤가공부산물(1)을 절단기(11)에서 절단한 후 분쇄기(12)에서 직경 3mm 이하로 분쇄한 후 처리원료저장조(13)에 저장하는 초기처리단계와;
    상기 초기처리단계를 거친 감귤가공부산물(1)과, 상기 수분조절저장조(20)에 저장되어 있는 수분조절제(2)와, 사료원료조장조(30)에 저장되어 있는 사료 원료 분말(3)을 혼합기(40)에서 혼합하는 혼합단계와;
    상기 혼합기(40)에서 혼합된 원료를 상기 여과장치(50)에서 여과시키는 여과단계와;
    상기 여과단계에서 여과된 원료를 제1양방향배출기(60)를 통해 선택적으로 상기 퇴비화장치(70) 또는 펠렛성형기(80)로 이동시키는 1차분류단계와;
    상기 제1양방향배출기(60) 일측을 통해 퇴비화장치(70)로 이동한 원료를 퇴비화장치(70)에서 퇴비(4)화시키는 퇴비제조단계와;
    상기 제1양방향배출기(60) 타측을 통해 펠렛성형기(80)로 이동한 원료를 펠렛성형기(80)에서 일정 크기의 펠렛으로 성형하는 펠렛성형단계와;
    상기 펠렛성형기(80)에서 성형된 펠렛을 상기 건조기(90)에서 건조시키는 건조단계와;
    상기 건조기(90)에서 건조된 건조펠렛을 상기 건조펠렛저장조(100)에 저장시키는 저장단계와;
    상기 건조펠렛저장조(100)에 저장된 건조펠렛을 제2양방향배출기(110)를 통해 선택적으로 상기 건조펠렛분쇄기(120) 또는 건조펠렛포장기(130)로 이동시키는 2차분류단계와;
    상기 제2양방향배출기(110) 일측을 통해 건조펠렛분쇄기(120)로 이동한 원료를 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄하여 상기 수분조절저장조(20)로 공급하는 건조펠렛분쇄단계와;
    상기 제2양방향배출기(110) 타측을 통해 건조펠렛포장기(130)로 이동한 원료를 건조펠렛포장기(130)에서 포장하는 포장단계;를 포함하여 구성된,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 초기처리단계부터 포장단계가 여러 사이클이 반복되어 진행되되, 상기 1차분류단계는 첫번째 사이클에서는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키고, 2차분류단계에서는 건조펠렛을 건조펠렛분쇄기(120)로 이동시켜 건조펠렛분쇄기(120)에서 분쇄된 분쇄펠렛(5)은 상기 수분조절저장조(20)로 공급되는 것을 특징으로 하는,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서,
    상기 1차분류단계는 원료를 퇴비화장치(70)로 공급하여 퇴비화제조단계가 진행되며,
    상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 65 ~ 75 중량%가 되도록 원료가 혼합되는 것을 특징으로 하는,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    두번째 사이클 내지 마지막 사이클 중 선택된 어느 한 사이클에서,
    상기 1차분류단계는 원료를 펠렛성형기(80)로 이동시키되, 상기 사이클에서 혼합단계는 혼합된 원료의 함수율이 45 ~ 65 중량%가 되도록 원료가 혼합되며,
    상기 2차분류단계에서 원료를 건조펠렛포장기(130)로 이동시키는 것을 특징으로 하는,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 퇴비화제조단계에서는 퇴비를 부숙시키되, 상기 부숙된 퇴비를 상기 수분조절저장조(20)에 첨가하여 수분조절제로 사용되는 것을 특징으로 하는,
    감귤가공부산물 무방류 통합 처리 방법.
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