KR101507895B1

KR101507895B1 - 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치

Info

Publication number: KR101507895B1
Application number: KR20140012064A
Authority: KR
Inventors: 윤태수
Original assignee: (주)금강생활환경; (주)엠에스케이티엘; 윤태수
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2015-04-07

Abstract

본 발명은 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치는, 음식물이 투입되는 투입 호퍼; 상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조; 상기 1차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기; 상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물을 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조; 상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 중간저장조; 상기 중간저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관; 상기 중간저장조에 설치되어 상기 중간저장조를 통과하는 상대적으로 가벼운 음식물 가루를 흡인하는 집진기; 상기 집진기와 연결되는 제2 이송관; 사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조; 상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관; 상기 제1 이송관, 상기 제2 이송관, 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 중간저장조, 상기 집진기, 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기; 상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기; 를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 투입 호퍼에 음식물을 투입부터 펠릿 형태로의 성형까지 남은 음식물로부터 사료를 생산하기 위한 공정을 자동화하면서 고품질의 사료를 제조할 수 있는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치를 제공할 수 있다.

Description

남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치 {Apparatus for producing feed for animals with food waste}

본 발명은 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에 관한 것이다.

산업발달과 함께 소득증대, 소비성향의 변화 그리고, 유통구조의 발달로 생활폐기물의 양은 날로 증가되는 추세이다.

이와 같이, 생활폐기물의 처리방안으로는 매립지를 확보하여 매립처리하는 방법, 소각하여 처리하는 방법, 재가공하여 새로운 자원으로 활용하는 방법 등으로 처리되고 있다.

매립처리의 경우는 처리 후 매립지의 지질오염과 유해가스발생, 그리고 수질오염 등의 공중위생상의 많은 문제점과, 매립지 확보를 위한 경제적 부담이 뒤따른다는 문제점이 있었다. 소각처리의 경우는 소각처리를 위한 비용 부담과 소각시 대기오염이 발생되는 문제점이 있으며, 또 처리대상물인 폐기물의 종류에 제한을 받고 있다.

재활용처리의 경우는 최상의 처리방법에 해당하지만, 재활용으로 인한 효율성, 재활용처리과정에서의 이차적인 환경오염 발생 여부를 함께 생각해야 한다.

배출되는 여러 쓰레기 중에서 특히, 음식물 쓰레기는 그 처리가 곤란하고, 그대로 버려지는 경우 환경에 심각한 악영향을 주게 된다.

종래에 음식물 쓰레기는 소각 또는 매립으로 처리되었는데, 이러한 처리 방식은 상기에서 언급된 바와 같이, 비경제적, 비생산적 처리방법으로 많은 문제점을 가지고 있다.

과거에는 음식물 쓰레기를 별도의 처리 과정을 거치지 않은 채 그대로 축산 농가에서 돼지 등의 먹이로 이용하였지만, 음식물 쓰레기는 시간이 지남에 따라 부패하게 되므로, 여름철의 경우 부패로 인해 많은 문제가 발생될 수 있다.

이러한 단점을 극복하고자 음식물 쓰레기로부터 비료를 생산하는 방법이 모색되었으나, 제조된 비료는 사료만큼의 고부가가치 제품이 아니어서 경제적 효과가 미미하므로 음식물 쓰레기의 재활용이 활성화되지 못하는 문제점이 있었다.

최근에는 음식물 쓰레기를 건조시켜 사료화하는 방법이 모색되고 있지만, 여전히 음식물 쓰레기의 부패로 인한 문제, 음식물 쓰레기에 과다 함유되는 염분의 처리 문제 등 여러 가지 문제점을 안고 있다.

대한민국 특허 출원 제10-2000-0019603호

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 음식물 쓰레기로부터 사료를 생산하기 위한 공정을 자동화하면서 음식물 쓰레기의 부패를 지연시키고 음식물에 포함되는 염분을 효율적으로 제거할 수 있는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치 및 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치는, 음식물이 투입되는 투입 호퍼; 상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조; 상기 1차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기; 상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물을 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조; 상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 중간저장조; 상기 중간저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관; 상기 중간저장조에 설치되어 상기 중간저장조를 통과하는 상대적으로 가벼운 음식물 가루를 흡인하는 집진기; 상기 집진기와 연결되는 제2 이송관; 사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조; 상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관; 상기 제1 이송관, 상기 제2 이송관, 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 중간저장조, 상기 집진기, 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기; 상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기; 를 포함한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치는, 음식물이 투입되는 투입 호퍼; 상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조; 상기 1차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기; 상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물을 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조; 상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관; 사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조; 상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관; 상기 제1 이송관 및 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 3차 저장조 및 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기; 상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기; 를 포함하고, 상기 1차 저장조는 공기에서 질소를 분리하여 질소를 생산하는 질소 발생 장치와 연결되고, 상기 질소 발생 장치에서 생산된 질소는 상기 1차 저장조로 공급된다.

또한, 상기 질소 발생 장치는, 병렬로 배치되고 내부에 흡착제가 충전되는 제1 흡착용기 및 제2 흡착용기; 상기 제1 및 제2 흡착용기로 압축 공기를 공급하는 압축공기 공급기; 상기 제1 및 제2 흡착용기에서 분리되는 질소가 저장되는 질소 저장 용기; 를 포함한다.

또한, 상기 투입 호퍼의 하부와 연결되어 음식물의 액체 성분이 저장되는 액상추출 저장조; 상기 액상추출 저장조 및 상기 진공건조기와 연결되는 경사 관로; 를 더 포함하고, 상기 경사 관로에는 상기 액상추출 저장조에 인접하여 밸브가 설치되어, 상기 액상추출 저장조 내의 액체 성분은 상기 경사 관로를 따라 상기 진공건조기로 투입될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치는, 음식물이 투입되는 투입 호퍼; 상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조; 상기 1차 저장조와 연결되고 음식물에서 이물질을 선별하는 선별파쇄기; 상기 선별파쇄기와 연결되는 2차 저장조; 상기 2차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기; 상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물에서 금속을 선별하는 금속 선별기; 상기 금속 선별기를 통과한 음식물을 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조; 상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관; 사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조; 상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관; 상기 제1 이송관 및 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 3차 저장조 및 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기; 상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기; 상기 펠릿 성형기에서 성형된 음식물 사료를 포장하는 포장기; 를 포함한다.

본 발명에 따르면, 투입 호퍼에 음식물의 투입부터 펠릿 형태로 성형된 사료를 포장까지 전 공정을 자동화하면서 음식물 쓰레기의 부패를 지연시키고 음식물에 포함되는 염분을 효율적으로 제거하여 고품질의 사료를 제조할 수 있는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 사료 제조 장치의 전단 구성을 상세히 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 사료 제조 장치의 후단 구성을 상세히 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에서 사료를 제조하는 방법을 단계별로 도시하는 공정흐름도이다.
도 5는 도 1의 사료 제조 장치에서 질소 발생 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 1의 사료 제조 장치에서 진공 건조기의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 진공 건조기에서 일부 구성 요소를 상세히 도시하는 도면이다.
도 8은 도 6의 진공 건조기에서 챔버의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 6의 진공 건조기에서 세정조를 상세히 도시하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 사료 제조 장치의 전단 구성을 상세히 도시하는 도면이다. 도 3은 도 1의 사료 제조 장치의 후단 구성을 상세히 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에서 사료를 제조하는 방법을 단계별로 도시하는 공정흐름도이다.

본 발명의 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치(100)(이하, 사료 제조 장치)는 남은 음식물을 사료화함으로써 퇴비화의 문제점을 해결하고 고품질의 사료화를 통해 음식물을 재활용하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 사료 제조 장치(100)(이하, 사료 제조 장치)는 투입 호퍼(110), 1차 저장조(130), 선별파쇄기(140), 2차 저장조(150), 진공 건조기(300), 금속 선별기(160, 165), 분쇄기(170), 3차 저장조(180), 부원료 저장조(185), 배합기(190), 펠릿 성형기(195), 포장기(198) 등을 포함한다.

본 발명의 사료 제조 장치(100)를 이용하여 남은 음식물을 사료화하는 단계를 설명하면, 먼저 남은 음식물을 수집한 운반 차량(1)은 투입 호퍼(110)로 음식물을 투입한다. 투입 호퍼(110)에는 개폐장치가 설치되어, 음식물이 외부 오염원에 의해 오염되는 것을 방지하고 악취가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

투입 호퍼(110) 내에는 교반기가 배치되어 음식물이 엉키는 것을 방지하고 액체 성분의 배출이 원활히 이루어질 수 있도록 한다. 음식물의 액체 성분은 투입 호퍼(110)의 하부로 배출되어 액상추출 저장조(120)에 수집될 수 있다.

1차 저장조(130)는 컨베이어(111)를 통해 투입 호퍼(110)와 연결된다. 액체 성분이 배출된 음식물은 컨베이어(111)를 통해 1차 저장조(130)로 이송되어 1차 저장조(130)에서 1일에서 수일 동안 저장된다. 1차 저장조(130)는 질소 발생 장치(200)와 가스 배관(285)으로 연결될 수 있다. 1차 저장조(130) 내에는 질소 발생 장치(200)로부터 전달되는 질소가 충전될 수 있다. 1차 저장조(130) 내에 저장되는 질소는 산소와의 접촉을 차단하여 음식물의 부패를 지연시켜 악취 발생을 최소로 하면서 음식물을 최대한 원형 그대로 보존할 수 있도록 한다. 1차 저장조(130)는 질소 가스의 보존을 위해 밀폐형으로 구성될 수 있다.

선별파쇄기(140)는 컨베이어(131)를 통해 1차 저장조(130)와 연결된다. 선별파쇄기(140)는 음식물에서 플라스틱, 비닐, 양파망, 노끈 등과 같은 각종 이물질들을 선별하여 분리한다.

2차 저장조(150)는 선별파쇄기(140)와 연결된다. 선별파쇄기(140)에서 이물질들이 제거된 음식물은 2차 저장조(150)에 다시 저장될 수 있다. 2차 저장조(150)는 질소 발생 장치(200)와 연결되어 2차 저장조(150) 내로 질소가 공급될 수 있다. 2차 저장조(150)는 질소 가스의 보존을 위해 밀폐형으로 구성될 수 있다.

진공 건조기(300)는 컨베이어(151)를 통해 2차 저장조(150)와 연결된다. 2차 저장조(150)에 저장되었던 음식물은 컨베이어(151)를 통해 진공 건조기(300)에 투입되어 진공 건조되어 수분이 제거된다. 진공 건조기(300)는 경사 관로(121)를 통해 액상추출 저장조(120)와 연결될 수 있다. 경사 관로(121)에는 액상추출 저장조(120)에 인접하여 밸브(122)가 설치되어, 액상추출 저장조(120) 내의 액체 성분은 하향으로 경사지게 연장되는 경사 관로(121)를 따라 자연 낙하 방식으로 진공 건조기(300)로 투입될 수 있다. 액상추출 저장조(120)에 수집된 액체 성분은 진공 건조기(300)로 투입되어 다른 음식물과 함께 수분이 제거될 수 있다.

진공 건조기(300)에서 배출되는 음식물에 포함된 수분은 정화처리된 다음 배출된다. 이러한 진공 건조기(300)에서는 45 내지 65℃, 4.58mmHg에서 1시간 30분 이상 진공 건조에 의해 수분과 염분을 함께 제거할 수 있도록 한다. 증발된 수증기는 진공펌프를 통해 배출된 후, 콜드트랩을 통해 액화 및 정화처리하여 악취제거도 효과적으로 할 수 있다. 이러한 진공 건조기(300)에서는 진공 건조된 음식물의 수분 함량이 10 내지 13% 정도가 되게 할 수 있다.

금속 선별기(160, 165)는 컨베이어(161)를 통해 진공 건조기(300)와 연결된다. 진공 건조기(300)에서 수분이 제거되어 건조된 음식물은 금속 선별기(160, 165)를 통과하면서 철이나 비철 성분들이 제거될 수 있다.

분쇄기(170)는 컨베이어(162)를 통해 금속 선별기(160, 165)와 연결된다. 분쇄기(170)에서는 건조된 음식물이 가루 형태로 분쇄된다.

3차 저장조(180)는 컨베이어(171) 및 뉴매틱 컨베이어(172)를 통해 분쇄기(170)와 연결된다. 분쇄기(170)에서 분쇄된 음식물 가루는 3차 저장조(180)로 이송된다.

3차 저장조(180)의 하부는 중간 저장조(181)와 연결된다. 중간 저장조(181)의 하부는 제1 이송관(182)과 연결되어, 음식물 가루는 자유낙하 방식 또는 송풍 방식으로 3차 저장조(180), 중간 저장조(181) 및 제1 이송관(182)을 통해 배합기(190)로 유입될 수 있다.

집진기(183)는 중간 저장조(181)에 설치되어 이러한 중간 저장조(181)를 통과하는 상대적으로 가벼운 음식물 가루를 흡인한다. 집진기(183)는 제2 이송관(184)과 연결되어, 집진기(183)로 수집된 상대적으로 가벼운 음식물 가루는 제2 이송관(184)을 통해 배합기(190)로 유입될 수 있다.

부원료 저장조(185)는 제3 이송관(186)을 통해 배합기(190)와 연결된다. 부원료 저장조(185)에는 아미노산제, 생균제, 비타민제, 효소제, 규산염제, 추출제 등과 같은 사료 제조용 부원료가 저장될 수 있다. 예를 들어, 부원료 저장조(185)에는 황토, 질석, 카오린라이트, 벤토나이트, 버머귤라이트, 일라이트와 같은 규산염제가 저장될 수 있다. 이러한 사료 제조용 부원료는 단미사료 공정에 의해 3% 정도가 음식물 가루와 혼합되어 사료의 품질을 높이는 기능을 할 수 있다.

각각의 제1 이송관(182), 제2 이송관(184), 제3 이송관(186)을 통과하는 물질들의 양은 관의 개방 정도를 조절하는 등의 방법으로 조절될 수 있다. 배합기(190)에서는 일반 음식물 가루, 상대적으로 가벼운 음식물 가루, 부원료가 단미사료 제조 공정에 의해 소정의 비율로 혼합된다. 이러한 물질들의 혼합 비율은 매우 정밀한 수준까지는 요구되지 않으므로, 제1 이송관(182), 제2 이송관(184), 제3 이송관(186)을 통과하는 물질들의 양을 개략적으로 조절하는 방식으로 이루어진다. 따라서, 별도 추가 공정없이 음식물 가루는 부원료와 적절한 비율로 자동으로 배합기(190)에서 혼합될 수 있다.

배합기(190)에서 혼합된 음식물 가루는 멸균기(192)를 통과하면서 각종 세균이 멸균된다. 멸균기(192)에서는 혼합된 음식물 가루가 100℃에서 약 15분간 또는 80℃ 이상에서 30분 이상 유지되면서 멸균될 수 있다.

멸균기(192)에서 멸균된 음식물 가루는 컨베이어(192)를 통해 펠릿 성형기(195)로 들어가 펠릿(pellet) 형태로 성형될 수 있다. 펠릿 형태로 성형된 음식물 가루는 포장기(198)에서 자동 포장되어 출하될 수 있다.

상술한 사료 제조 장치(100)에 따르면, 남은 음식물을 수집한 운반 차량(1)으로부터 투입 호퍼(110)로 투입된 음식물은 자동으로 각종 이물질들이 제거된 후, 진공 건조기(300)에서 건조되어 자동으로 배합된 후 펠릿 형태로 포장될 수 있다. 이러한 사료 제조 장치(100)와 사료 제조 방법에서는 저렴한 비용으로 음식물 사료를 양산할 수 있으며 환경친화적이며 높은 경제성으로 남은 음식물의 자원화를 이룰 수 있다.

도 5는 도 1의 사료 제조 장치에서 질소 발생 장치(200)의 구성을 도시하는 도면이다.

이러한 질소 발생 장치(200)는 제1 흡착 용기(240), 제2 흡착 용기(250), 압축공기 공급기(210), 질소 저장 용기(280) 등을 포함한다.

제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)의 내부에는 각각 흡착제(246, 256)가 충전된다. 산소를 흡착하는 흡착제는 "CMS(Carbon Molecular Sieve)"가 사용될 수 있다. 흡착제에는 표면 세공이 형성되고, 표면 세공은 3.9Å 내지 4.1Å의 범위를 이룰 수 있다. 상기 표면 세공보다 크기가 작은 산소가 단시간에 흡착제에 용이하게 흡착될 수 있다. 제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)에는 각각 바이브레이터(245, 255)가 연결될 수 있다. 바이브레이터(245, 255)는 제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)로 유입되는 공기에 미세한 진동을 주어 산소가 흡착제(246, 256)를 통과할 때 흡착 효율을 향상시킬 수 있다.

압축공기 공급기(210)는 제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)로 일정 압력의 압축 공기를 공급하기 위해 컴프레셔를 구비한다.

질소 저장 용기(280)에는 제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)로 공급된 압축 공기에서 분리되는 질소가 저장된다. 질소 저장 용기(280)에 저장된 질소는 가스 배관(285)을 통해 1차 저장조(130)로 공급될 수 있다. 질소 저장 용기(280)의 전단에는 이물질을 제거하기 위한 필터(270)가 설치될 수 있다.

압축공기 공급기(210)에서 제1 및 제2 흡착 용기(240, 250)로 이어지는 배관(215)에는 공기 탱크(211), 공기 건조기(220), 필터(221), 누설감지기(225), 유량측정기(230)가 설치될 수 있다.

공기 탱크(211)는 압축공기 공급기(210)에서 압축된 공기를 저장했다가 배관(215)을 통해 보내는 역할을 한다. 공기 건조기(220)는 공기에서 수분을 제거하고, 필터(221)는 압축 공기에서 이물질을 제거한다. 누설감지기(225)는 배관(215)을 통해 누설되는 공기를 감지하고, 유량측정기(230)는 공기의 유량을 측정한다.

배관(215)을 통해 공급된 압축공기는 병렬로 설치되는 제1 배관(241)과 제2 배관(251)을 통해 분기되어 각각 제1 흡착 용기(240)와 제2 흡착 용기(250)로 유입된다. 제1 배관(241)의 전단과 후단에는 각각 밸브(242)와 밸브(243)가 설치된다. 제2 배관(251)의 전단과 후단에는 각각 밸브(252)와 밸브(253)가 설치된다.

제1 배관(241)의 후단에는 제2 배관(251)의 전단으로 연결되는 우회 배관(260)이 설치될 수 있다. 이러한 우회 배관(260)에는 밸브(261)가 설치된다.

제1 흡착 용기(240)를 통과한 공기는 다시 우회 배관(260)을 통해 제2 배관(251)의 전단을 지나 다시 제2 흡착 용기(250)로 유입될 수 있어, 2회 흡착을 통해 산소의 흡착 효율을 향상시켜 질소 저장 용기(280)에 저장되는 질소의 순도를 높일 수 있게 한다.

이하에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 진공건조기(300)의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 도 1의 사료 제조 장치에서 진공 건조기의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6의 진공 건조기에서 일부 구성 요소를 상세히 도시하는 도면이다. 도 8은 도 6의 진공 건조기에서 챔버의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 9는 도 6의 진공 건조기에서 세정조를 상세히 도시하는 도면이다.

진공 건조기(300)는 챔버(310), 진공 펌프(350), 콜드트랩(330), 세정조(340), 오일 미스트 집진기(360)를 포함한다.

챔버(310)는 피건조물(음식물)이 수용되는 수용공간을 갖는다. 챔버(310)는 금속으로 제작될 수 있다. 챔버(310)에는 도어(319)가 형성되어 이를 통해 피건조물을 출납할 수 있다.

진공 펌프(350)는 챔버(310) 내부의 공기를 흡인하여 챔버(310) 내부를 진공으로 만든다. 이를 위해, 진공 펌프(350)는 챔버(310)에 연결된 연결관(311)을 통해 챔버(310) 내의 공기를 흡인할 수 있다. 진공 펌프(350)에 의해 흡인된 공기는 연결관(311)을 통해 콜드트랩(330)를 통과한 후, 콜드트랩(330)와 연결된 연결관(351)을 통해 흡인될 수 있다.

피건조물에 포함된 수분은 대기압 하에서는 100℃에서 증발되지만, 챔버(310) 내의 압력이 낮아지면 증발되는 온도가 낮아지게 된다. 예를 들어, 92.51 mmHg에서는 50℃에서 증발되고, 4.58 mmHg에서는 0℃에서 증발이 일어난다. 본 실시예에서, 챔버(310) 내에 가해지는 진공의 정도는 피건조물의 종류, 장치의 구성 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.

따라서, 진공 펌프(350)에 의해 챔버(310) 내의 압력을 낮춤으로써 피건조물에 포함된 수분이 100℃ 이하, 예를 들어 상온에서도 증발되도록 할 수 있다. 진공에 의한 건조는 가열에 의한 건조보다 과일이나 야채의 생화학적 성질이 변질되지 않도록 하면서 신속한 건조가 가능하다는 이점이 있다. 또한, 진공 건조 과정에서 음식물에 포함된 염분도 함께 제거할 수 있다.

진공 펌프(350)에 의해 챔버(310) 내부를 흡인하면, 챔버(310) 내에서 건조되는 피건조물 중에 포함된 수분은 증발하여 콜드트랩(330)를 통과하게 된다. 콜드트랩(330)은 챔버(310)와 진공 펌프(350)의 사이에 위치한다.

콜드트랩(330) 내에는 냉매가 유동하는 열교환배관(331)이 형성된다. 챔버(310)로부터 흡인된 공기 중에 포함된 수증기는 열교환배관(331)을 지나면서 냉매와 열교환되어 응축된다. 열교환배관(331)에는 다수의 전열부재(332)가 부착될 수 있다. 콜드트랩(330) 내의 온도는 0℃~6℃ 정도가 될 수 있다.

콜드트랩(330)에서 응축된 응축수는 콜드트랩(330)의 하부에 모이게 되고, 콜드트랩(330)의 하부는 세정조(340)와 연결될 수 있다. 세정조(340)는 응축수 중에 포함된 오염물질을 여과시켜 응축수를 정화하는 역할을 한다. 세정조(340)에서 여과된 응축수는 저수조(346)에 저장된 후, 방류되거나 세척 등과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 세정조(340)는 필요에 따라 생략될 수 있다.

진공 펌프(350)에 의해 챔버(310) 내의 공기를 흡인하는 과정에서 공기 중에는 유분이나 각종 오염물질이 포함된다. 이를 위해, 오일 미스트 집진기(360)가 진공 펌프(350)와 연결되어 공기 중에 포함된 유분이나 악취, 오염 물질 등을 제거할 수 있다.

오일 미스트 집진기(360) 내부에는 유분이나 오염 물질 등을 흡착할 수 있는 흡착 물질들이 배치된다. 또한, 공기 중에 포함된 수분도 함께 여과되어 오일 미스트 집진기(360)의 하부에 모이게 된다. 오일 미스트 집진기(360)의 하부에 모인 수분은 드레인코크(362)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 오염 물질이 제거된 공기는 배기관(361)을 통해 대기 중으로 배기될 수 있다. 오일 미스트 집진기(360)는 필요에 따라 생략될 수 있다.

콜드트랩(330) 내의 열교환배관(331) 내로 냉매를 유동시키기 위해 냉각장치(320)가 배치된다. 냉각장치(320)는 열교환배관(331)과 연결되고 팽창밸브(322)와 압축기(321)를 포함한다.

챔버(310)의 외벽에는 응축 탱크(312)가 배치된다. 응축 탱크(312)는 챔버(310)의 외벽에 부착되고 내부에는 물이 수용된다. 응축 탱크(312)는 챔버(310)의 외벽을 감싸도록 배치되거나 챔버(310)의 외벽의 일 측에만 부착될 수도 있으며, 응축 탱크(312)의 배치는 당업자가 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 응축 탱크(312) 내부에는 냉매가 유동하는 제1 응축 배관(313)이 배치된다. 제1 응축 배관(313)은 제1 응축 밸브(314)에 의해 개폐가 조절될 수 있다. 제1 응축 배관(313)은 냉각장치(320)에 포함된 압축기(321)와 연결된다. 그에 따라, 압축기(321)에서 압축된 냉매는 제1 응축 배관(313)을 유동하면서 응축 탱크(312) 내의 물과 열교환될 수 있다. 챔버(310)의 외벽에는 바이브레이터(314)가 연결될 수 있다. 바이브레이터(314)는 챔버(310)의 외벽을 진동시켜 음식물이 챔버 외벽에 달라붙는 것을 방지하고, 응축 탱크(312) 내의 물과 접촉을 활성화시켜 물이 갖는 열량이 챔버(310) 내로 더욱 효과적으로 전달될 수 있도록 한다.

챔버(310)의 상부에는 챔버(310) 내부로 공기를 송풍하는 송풍팬(317)이 배치될 수 있다. 또한, 송풍팬(317)에 인접하게 제2 응축 배관(316)이 설치될 수 있다. 제2 응축 배관(316)은 압축기(321)와 연결되고 내부로 냉매가 유동한다. 제2 응축 배관(316)은 제2 응축 밸브(315)에 의해 개폐가 조절될 수 있다.

도 6을 참조하면, 송풍팬(317)은 제2 응축 배관(316)에 인접하게 설치되어 송풍팬(317)에 의해 송풍되는 공기는 제2 응축 배관(316)을 통과하게 된다. 송풍팬(317)과 제2 응축 배관(316)은 응축 챔버(318) 내에 수용될 수 있다. 응축 챔버(318)의 입구는 개폐장치(318a)에 의해 개폐될 수 있다. 압축기(321)에서 압축된 냉매는 제2 응축 배관(316)을 유동하면서 송풍팬(317)에 의해 송풍된 공기와 열교환될 수 있다.

압축기(321)에서 압축된 냉매는 분기점(P1)에서 제1 응축 밸브(314) 또는 제2 응축 밸브(315)의 조절에 의해 제1 응축 배관(313) 또는 제2 응축 배관(316)으로 분기될 수 있다. 즉, 제1 응축 밸브(314)가 개방되고 제2 응축 밸브(315)가 폐쇄된 경우, 압축기(321)에서 압축된 냉매는 제1 응축 배관(313)으로 유동한다. 제1 응축 밸브(314)가 폐쇄되고 제2 응축 밸브(315)가 개방된 경우, 압축기(321)에서 압축된 냉매는 제2 응축 배관(316)으로 유동한다. 이와 달리, 제1 응축 밸브(314)와 제2 응축 밸브(315)가 모두 개방된 경우, 압축기(321)에서 압축된 냉매는 제1 응축 배관(313) 및 제2 응축 배관(316)으로 유동할 수 있다.

진공 건조기(300)에서 열교환배관(331) 내를 유동하는 냉매의 냉각 사이클의 구성을 설명하면 다음과 같다.

팽창밸브(322)에서 팽창된 냉매는 압력이 낮아져서 콜드트랩(330) 내의 열교환배관(331)을 유동하게 된다. 이때, 냉매는 콜드트랩(330)를 통과하는 공기와 열교환되어 증발이 일어난다. 한편, 진공 펌프(350)에 의해 챔버(310)에서 흡인된 공기 중의 수증기는 콜드트랩(330) 내의 열교환배관(331)을 통과하면서 냉매와 열교환되어 응축수로 된다.

열교환배관(331)을 통과하여 증발된 냉매는 압축기(321)에서 압축되어 일부는 액화된다. 다음에, 냉매는 분기점(P1)에서 제1 응축 밸브(314)와 제2 응축 밸브(315)의 개폐 상태에 따라 제1 응축 배관(313) 또는 제2 응축 배관(316)으로 유동하게 된다.

제1 응축 배관(313)으로 유동하는 냉매는 응축 탱크(312) 내의 물과 열교환되어 열을 방출하고 응축되어 액체 냉매 상태가 된다. 응축 탱크(312) 내의 물은 열을 얻어 데워지면서 챔버(310)의 외벽으로 열을 전달하고, 이러한 열은 챔버(310) 내의 피건조물에 전달되어 피건조물의 건조를 촉진시킨다.

제2 응축 배관(316)을 유동하는 냉매는 송풍팬(317)에 의해 송풍된 공기와 열교환되어 열을 방출하여 응축되어 액체 냉매 상태가 된다. 냉매와 열교환되어 열을 얻은 공기는 챔버(310) 내로 유입되어 피건조물에 열을 전달하다. 이러한 열은 피건조물의 건조를 촉진시킨다.

제1 응축 배관(313) 또는 제2 응축 배관(316)을 통해 유동하는 냉매는 분기점(P2)에서 합쳐져서 팽창밸브(322)로 유입될 수 있다. 도면에서, 화살표는 냉매의 유동 경로를 나타낸다.

이와 같이, 냉각장치(320)에 의한 냉각 사이클에 의해 발생되는 열은 챔버(310) 내부로 전달되어 피건조물의 건조를 촉진함으로써, 피건조물의 건조에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.

도 8을 참조하면, 챔버(310) 내에는 피건조물의 이송을 위한 장치들이 설치될 수 있다. 예를 들어, 피건조물이 축산 분뇨나 슬러지와 같이 악취를 유발하는 물질인 경우, 피건조물의 투입과 배출이 자동으로 이루어지도록 할 수 있다.

이를 위해, 챔버(310) 상부의 일측 단부에는 피건조물을 투입하는 투입구(301)가 형성될 수 있다. 투입구(301)로 투입된 피건조물은 투입구(301)의 하부에 위치하는 이송 스크류(302)에 의해 챔버(310)의 중앙으로 이송될 수 있다.

챔버(310)의 하부 중앙에는 건조된 피건조물을 배출하기 위한 배출구(308)가 형성될 수 있다. 배출구(308)의 상부에는 건조된 피건조물을 배출구(308)를 통해 배출할 수 있도록 배출 스크류(305)가 설치될 수 있다. 배출 스크류(305)는 챔버(310)의 일측에서 배출구(308) 방향으로 피건조물을 이송하는 제1 배출 스크류(305a)와, 챔버(310)의 타측에서 배출구(308) 방향으로 피건조물을 이송하는 제2 배출 스크류(305b)로 구성될 수 있다.

이와 같이, 투입구(301)를 통해 챔버(310) 내로 투입되는 피건조물은 이송스크류(302)에 투입 작업이 원활해지고, 건조된 후에는 배출 스크류(305)와 배출구(308)에 의해 챔버(310)의 중앙을 통해 자동으로 배출될 수 있어 건조 작업의 효율성을 도모할 수 있게 된다.

도 9를 참조하면, 콜드트랩(330)에서 응축된 응축수는 세정조(340)를 거치면서 오염물질이 여과될 수 있다. 세정조(340)에는 상부에서부터 차례로 활성탄층(341), 여과 매체층(342), 자갈층(343), 모래층(344)이 적층될 수 있다. 여과 매체층(342)은 응축수 중에 포함된 고체입자를 포집하는 다공성 물질일 수 있으며, 섬유, 부직포, 여과지, 다공성 금속 또는 플라스틱 등으로 구성될 수 있다.

응축수 중에 포함된 고체입자는 활성탄층(341), 여과 매체층(342), 자갈층(343), 모래층(344)을 차례로 통과하면서 흡착될 수 있고, 이러한 과정을 통해 정화된 응축수는 저수조(346)로 들어가 저장될 수 있다. 저수조(346)에 저장된 물은 방류되거나 세척 등의 용도로 사용될 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 진공 건조기(300)를 통한 피건조물의 건조 과정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 진공 펌프(350)에 의해 음압을 제공하면 챔버(310) 내의 압력이 낮아지면서 피건조물에 포함된 수분은 100℃ 보다 훨씬 낮은 온도에서 증발이 일어나게 된다. 챔버(310) 내에 제공되는 진공도는 진공 펌프(350)에 의해 조절될 수 있다. 피건조물에 포함된 수분의 증발이 일어나는 온도는 진공 펌프(350)에 의한 음압의 조절과 냉각 사이클에 의해 챔버(310) 내로 공급되는 열에 의해 조절될 수 있다.

진공 펌프(350)에 의한 흡인력에 의해 챔버(310)의 공기와 증발된 수분은 연결관(311)을 통해 콜드트랩(330) 내로 유입된다. 콜드트랩(330) 내로 유입된 공기 중에 포함된 수증기는 콜드트랩(330)를 지나면서 열교환배관(331) 내의 냉매와 열교환에 의해 응축된다. 응축에 의해 발생되는 응축수는 콜드트랩(330)의 하부에 모이게 된다. 이러한 응축수는 세정조(340)를 거치면서 정화된 후 저장조(346)에 저장될 수 있다.

수증기가 제거된 공기 등은 연결관(351)을 통해 진공 펌프(350)로 유입된다. 진공 펌프(350)를 거친 공기 등은 오일 미스트 집진기(360)를 통과하면서 나머지 수분, 오일 등은 하부로 모이게 되고, 공기 중의 입자 등도 집진된 후 배기관(361)을 통해 배기될 수 있다.

본 발명의 진공 건조기(300)는 진공 펌프(350)에 의해 피건조물이 낮은 온도에서도 수분의 건조가 일어남으로써 피건조물의 생화학적 성질을 유지하면서 건조할 수 있다. 또한, 냉각장치(320)에 의한 냉각 사이클에서 냉매의 응축 과정 중에 발생되는 열은 챔버(310) 내로 전달될 수 있어 버려지는 열을 피건조물의 건조에 이용함으로써 전체 시스템의 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 피건조물 중에 포함된 오염물질은 세정조(340)와 오일 미스트 집진기(360)를 통해 정화된 후 방류되거나 대기 중으로 배출될 수 있어 오염물질을 별도로 정화하는 과정을 거칠 필요가 없어 작업의 효율성이 증대된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치
110 : 투입 호퍼
130 : 1차 저장조
140 : 선별파쇄기
150 : 2차 저장조
160, 165 : 금속 선별기
170 : 분쇄기
180 : 3차 저장조
183 : 집진기
185 : 부원료 저장조
190 : 배합기
195 : 펠릿 성형기
198 : 포장기
200 : 질소 발생 장치
300 : 진공 건조기

Claims

남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에 있어서,
음식물이 투입되는 투입 호퍼;
상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조;
상기 1차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기;
상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물을 분쇄하는 분쇄기;
분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조;
상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 중간저장조;
상기 중간저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관;
상기 중간저장조에 설치되어 상기 중간저장조를 통과하는 상대적으로 가벼운 음식물 가루를 흡인하는 집진기;
상기 집진기와 연결되는 제2 이송관;
사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조;
상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관;
상기 제1 이송관, 상기 제2 이송관, 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 중간저장조, 상기 집진기, 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기;
상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기;
를 포함하는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치.
남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에 있어서,
음식물이 투입되는 투입 호퍼;
상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조;
상기 1차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기;
상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물을 분쇄하는 분쇄기;
분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조;
상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관;
사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조;
상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관;
상기 제1 이송관 및 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 3차 저장조 및 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기;
상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기;
를 포함하고,
상기 1차 저장조는 공기에서 질소를 분리하여 질소를 생산하는 질소 발생 장치와 연결되고, 상기 질소 발생 장치에서 생산된 질소는 상기 1차 저장조로 공급되는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 질소 발생 장치는,
병렬로 배치되고 내부에 흡착제가 충전되는 제1 흡착용기 및 제2 흡착용기;
상기 제1 및 제2 흡착용기로 압축 공기를 공급하는 압축공기 공급기;
상기 제1 및 제2 흡착용기에서 분리되는 질소가 저장되는 질소 저장 용기;
를 포함하는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 투입 호퍼의 하부와 연결되어 음식물의 액체 성분이 저장되는 액상추출 저장조;
상기 액상추출 저장조 및 상기 진공건조기와 연결되는 경사 관로;
를 포함하고,
상기 경사 관로에는 상기 액상추출 저장조에 인접하여 밸브가 설치되어, 상기 액상추출 저장조 내의 액체 성분은 상기 경사 관로를 따라 상기 진공건조기로 투입될 수 있는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치.
남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치에 있어서,
음식물이 투입되는 투입 호퍼;
상기 투입 호퍼와 연결되는 1차 저장조;
상기 1차 저장조와 연결되고 음식물에서 이물질을 선별하는 선별파쇄기;
상기 선별파쇄기와 연결되는 2차 저장조;
상기 2차 저장조와 연결되고 음식물을 진공 건조시키는 진공건조기;
상기 진공건조기와 연결되어 건조된 음식물에서 금속을 선별하는 금속 선별기;
상기 금속 선별기를 통과한 음식물을 분쇄하는 분쇄기;
분쇄된 음식물이 저장되는 3차 저장조;
상기 3차 저장조의 하부와 연결되는 제1 이송관;
사료 제조용 부원료가 수용되는 부원료 저장조;
상기 부원료 저장조와 연결되는 제3 이송관;
상기 제1 이송관 및 상기 제3 이송관과 연결되어 상기 3차 저장조 및 상기 부원료 저장조를 통과한 물질들이 혼합되는 배합기;
상기 배합기와 연결되어 혼합된 물질들을 펠릿 형상으로 성형하는 펠릿 성형기;
상기 펠릿 성형기에서 성형된 음식물 사료를 포장하는 포장기;
를 포함하는 남은 음식물을 이용한 사료 제조 장치.