KR101586768B1 - 도축 부산물을 이용한 사료 원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료 원료 - Google Patents

도축 부산물을 이용한 사료 원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료 원료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료원료에 관한 것으로서, 도축장에서 살균처리하여 도축 부산물의 부패를 방지할 수 있으며, 단백질 분해용 발효액 및 응고제를 사용함으로써 제조된 사료원료의 아미노산 함량을 향상시킬 수 있으며, 종래 산업폐기물이었던 도축 부산물을 산업상 유용한 사료원료로 제조할 수 있다.

Description

도축 부산물을 이용한 사료 원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료 원료{MANUFACTURING METHOD OF FEED INGREDIENT USING ANIMAL BYPRODUCT AND FEED INGREDIENT MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료원료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업 폐기물이었던 도축 부산물인 도축 혈액을 비롯한 지방, 내장 등을 이용하여 사료원료를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 장기 저장 안정성이 높은 사료원료에 관한 것이다.
가축(돼지, 소 등)의 도축 부산물은 도축장으로부터 생산되는 부산물로서, 각종 단백질, 영양소 및 무기질이 풍부한 유용한 자원임에도 불구하고 현행 법률상 폐기물로 규정되어 있다.
따라서, 이러한 도축 부산물은 자원으로 이용되지 못하고 대부분 폐기되고 있어 유용한 단백질 자원의 낭비는 물론 폐처리로 인한 경제적 손실과 환경적 파괴를 유발하고 있다. 이에, 도축 부산물을 환경 친화적으로 재사용할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
이와 관련하여, 대한민국 특허공보 제2002-0022416호는 도축장에서 수거된 가축의 혈액을 발효, 건조, 분쇄단계를 거쳐 분말 혈분을 제조하고, 분말가공된 혈분에 바이오 세라믹, 톱밥, 쌀겨, 발효소, 광합성 미생물을 배합 발효시키는 유기질 비료 원료의 제조방법을 개시하고 있고, 대한민국 특허공보 제2002-0089760호는 도축장에서 발생하는 동물의 혈액을 수거하여 살균과 함께 열 분해시켜 함수율 15% 이하를 유지하는 분말상태의 혈분을 추출하고, 상기 혈분을 분해한 후 점토 광물인 제올라이트 분말을 혼합시키는 아미노산액 비료 원료의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 방법들은 분쇄단계에서 악취를 발생시킬 뿐만 아니라 탈수공정에 따른 폐수의 발생 및 건조공정에 따른 제조 비용 상승의 문제가 있으며, 생산된 혈분을 액체비료 원료로 재생산하기 위해서 다시 액상화 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 부단한 연구를 수행한 결과, 악취를 발생시키지 않으며, 탈수공정에서 발생한 폐수를 액체비료 원료로 재사용 하여 비용을 절감할 수 있는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 특허공보 제2002-0022416호 대한민국 특허공보 제2002-0089760호
따라서, 본 발명의 목적은 악취가 발생하지 않으며, 식물 생장에 필수적인 아미노산의 함량이 높아 우수한 생장 효과를 나타내는 친환경적 유기질 비료 원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 액체비료 원료를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 제조방법에 비해 제조시간이 단축되어 보다 경제적이고, 장기 보관시 외형의 변형이 거의 없어 보관 안정성이 우수한 사료원료의 제조방법 및 이를 통해 제조된 사료원료를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 도축 부산물 및 살균제를 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 1단계; 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 2단계; 분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 3단계; 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 4단계; 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 5단계; 및 상기 고형분을 건조하여 사료원료를 제조하는 6단계를 포함하는 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법을 제공한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 영양이 풍부하고 제조단가가 저렴한 사료원료를 제공한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도축 부산물 및 살균제를 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 Ⅰ단계; 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 Ⅱ단계; 분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 Ⅲ단계; 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 Ⅳ단계; 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 Ⅴ단계; 및 상기 액상을 발효시켜 액체비료 원료를 제조하는 Ⅵ단계를 포함하는 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법을 제공한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 액체비료 원료를 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법은 버려지는 도축 부산물을 친환경 비료 원료 또는 사료원료로 재활용할 수 있으며, 종래에 비해 제조시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 탈수과정에서 발생되는 폐수를 액체비료 원료로 재활용하여, 이로 인한 환경오염을 방지할 수 있으며, 식물 생장에 필수적인 아미노산을 다량 함유하고 있는 유기질 액체비료 원료를 수득할 수 있다. 또한 규산염(SiO3)을 첨가하여 도축 부산물의 부패 및 발효시 발생할 수 있는 냄새 및 가스의 발생을 방지할 수 있으며, 장기 보관시 외형의 변형이 거의 없어 보관 안정성이 우수한 사료원료를 제공할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 도축 부산물 및 살균제를 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 1단계; 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 2단계; 분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 3단계; 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 4단계; 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 5단계; 및 상기 고형분을 건조하여 사료원료를 제조하는 6단계를 포함하는 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법을 상세히 설명한다.
1단계: 살균단계
본 발명에 따른 제조방법의 1단계는 도축장에서 발생하는 도축 부산물을 수거한 후 이를 살균하는 단계이다.
상기 도축 부산물은 도축장에서 발생하는 돼지, 소 등의 가축으로부터 얻어지는 동물성 단백질을 다량 함유하는, 예를 들면 혈액; 지방; 및 내장 등을 일컫는다.
상기 단계는 도축 부산물을 수거한 후에 이를 살균 및 방부처리 하는 공정으로서, 상기 도축 부산물은 부패방지를 위해 0℃로 유지되는 저온 창고에서 보관된 다음 사료 원료의 제조를 위한 주원료로 사용된다. 이때 도축 부산물은 저온에서 보관하더라도 쉽게 부패할 수 있는 물질이므로 하절기에도 보관기간이 통상 2일을 넘지 않도록 보존하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 보관기간이 1시간 내지 1일일 수 있다.
또한, 상기 살균제는 통상적으로 도축 부산물 처리시 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 염소(Cl2), 황산(H2SO4), 염산(HCl), 인산, 아세트산(CH3COOH), 탈수소아세트산 및 프로피온산(CH3CH2COOH)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl) 및 이산화염소(ClO2)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 차아염소산소다(NaOCl)를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상술한 바와 같은 살균제를 처리하여 살균함으로써, 도축 부산물의 보관기관을 연장할 수 있으며, 도축 부산물 내에 존재할 수 있는 병원성 세균 등을 완전히 사멸시킬 수 있다.
또한, 상기 도축 부산물과 살균제의 혼합비는 도축 부산물 내에 존재할 수 있는 병원성 세균을 사멸시킬 수 있는 함량이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 대하여 0.0001 ~ 5 중량부의 살균제를 혼합하여 살균할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 대하여 0.001 ~ 1 중량부의 살균제를 혼합하여 살균할 수 있다.
2단계: 분쇄단계
본 발명에 따른 제조방법의 2단계는 상기 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 단계이다.
도축장에서 수거된 도축 부산물에는 혈액, 혈관 및/또는 힘줄 등이 섞여 있어 쉽게 응고되므로 이를 반응기에 넣어 단백질 분해하기 전에 반드시 분쇄공정을 거쳐 단백질 분해가 원활하게 진행되도록 해야 한다. 만일 그렇게 하지 않고 곧바로 반응기에 투입하여 단백질 분해 공정을 수행할 경우, 일부 응고된 혈액이나 혈액에 섞여있는 혈관, 힘줄 등이 효소에 의해 제대로 분해되지 않아 최종 생성물에서 바람직하지 못한 냄새가 날 수 있다.
도축 부산물의 분쇄시 공지의 분쇄기 등을 사용할 수도 있으나, 바람직하게는 다이아몬드 등과 같이 단단한 광물로 된 연마판이 상측과 하측(또는 좌, 우측)으로 구비되어 한 조를 이루는 맷돌 형식의 분쇄기를 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2단계의 분쇄단계 이후에 분쇄된 도축 부산물의 살균제를 중화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 중화는 분쇄된 도축 부산물 내에 포함되어 있는 살균제를 중화하여 다음 단계인 분해단계의 단백질 분해 효율을 상승시키기 위한 것으로서, 상기 살균단계에서 사용한 살균제의 종류에 따라 적합한 물질을 첨가하여 pH 7.0 내지 8.0 범위에 도달할 때까지 수행할 수 있다.
3단계: 분해단계
본 발명에 따른 제조방법의 3단계는 상기 분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 단계이다.
상기 단계에서는 분쇄과정을 거쳐 일부 응고된 혈액이나, 혈관, 힘줄 등이 완전히 분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액을 혼합한다. 상기 단백질 분해용 발효액은 단백질과 펩티드 결합을 가수분해시키는 효소로서, 하기와 같은 방법으로 제조한 단백질 분해용 발효액을 사용할 수 있다.
파인애플, 키위 및 강낭콩을 분쇄 또는 절단하는 단계; 상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 당류와 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 발효조에 넣어 발효시키는 단계; 및 상기 발효된 혼합물을 여과하여 발효액을 수득하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조된 단백질 분해용 발효액을 사용할 수 있다.
상기 분쇄 또는 절단하는 단계에 앞서, 파인애플, 키위 및 강낭콩에 묻어 있는 농약 및 불순물 등을 완전히 제거하기 위해 이들 농산물을 세척할 수 있으며, 세척시에는 공지의 세척제를 이용하여 수세미로 닦거나 자동세척기를 이용할 수 있다. 또한, 상기 농산물의 완벽한 세척을 위해, 1 ~ 10%의 식초, 바람직하게는 3 ~ 5%의 식초를 이용하여 2차 세척을 할 수 있다.
상기 분쇄 또는 절단단계는 기계적 분쇄방법, 절단기 규격 분쇄방법 또는 수동식 분쇄방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 기계적 분쇄방법은 회전칼이 부착된 기기에 파인애플, 키위 및 강낭콩을 각각 또는 함께 투입하여 가루상태로 분쇄하는 방법이다. 상기 방법은 원료인 파인애플, 키위 및 강낭콩을 분말상태로 분쇄해 줌으로서 발효시간을 단축하고 발효 후 정밀한 여과를 하는데 도움이 될 수 있다.
상기 절단기 규격 분쇄방법은 각 파인애플, 키위 및 강낭콩의 규격을 설정하여 절단하는 방법이다. 이 방법은 과채(파인애플, 키위 및 강낭콩)의 특성과 구조를 고려하지 않고 일괄 분쇄하는 기계적 분쇄방법과는 달리, 일정한 규격으로 절단할 수 있어 과채가 지니고 있는 탄수화물, 비타민, 섬유질 등의 과다 파쇄를 방지할 수 있다. 따라서, 발효 후 다량의 탄수화물과 무기질을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 수동식 분쇄방법은 일반적인 과도나 칼을 이용하여 손으로 직접 절단하는 방식이다. 상기 방법은 과일의 씨앗을 골라내고 채소의 엽록소를 보존할 수 있으므로, 다른 방식에 비해 씨앗이 들어 있는 과채의 절단에 유용하다.
상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩은 0.1 내지 30 ㎜의 크기를 갖는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 당류와 혼합한다. 여기에서, '당류(糖類)'라 함은 물에 잘 녹으며 단맛이 있는 탄수화물을 지칭한다. 상기 당류는 단당류, 이당류, 다당류로 나뉘며, 포도당, 과당, 맥아당, 전분 등이 포함된다. 구체적으로, 본 발명에서는 설탕, 물엿 또는 꿀 등이 사용될 수 있다.
상기 파인애플, 키위 및 강낭콩의 혼합비는 파인애플 100 중량부에 대하여 키위 80 내지 120 중량부 및 강낭콩 30 내지 70 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 파인애플 100 중량부에 대하여 키위 100 중량부 및 강낭콩 50 중량부일 수 있다.
상기 당류는 파인애플, 키위 및 강낭콩의 총합 100 중량부에 대하여 120 내지 140 중량부의 비율로 첨가될 수 있다. 상기 비율로 당류를 첨가함으로써 당분 함량 부족에 따른 초산발효로 인한 독한 냄새의 발생을 방지할 수 있고, 식물에 함유되어 있는 유효성분을 원활하게 추출할 수 있다.
다음, 당류와 혼합된 파인애플, 키위 및 강낭콩의 혼합물을 발효조에 넣어 발효시킨다. 상기 발효단계는 자기 항아리나 내식성이 있는 스테인리스 재질의 탱크에 상기 혼합물을 첨가한 후, 10 내지 40℃의 온도에서 5 내지 365일 동안 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서 발효시킴으로써 미생물의 활동을 원활하게 하여 발효 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 과정에서는 발효 속도를 증가시키기 위해 효모를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 효모는 키모트립신이나 트립신을 분비하는 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 엘립소이더스(Saccharomyces ellipsoideus), 사카로마이세스 포르모센시스(Saccharomyces formosensis), 사카로마이세스 카를스베르겐시스(Saccharomyces carlsbergensis), 사카로마이세스 맨드슈리커스(Saccharomyces mandshuricus) 및 사카로마이세스 코레아누스(Saccharomyces coreanus)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 효모는 혼합물 1L를 기준으로 0.01 내지 500㎎의 양으로 투입할 수 있다.
다음으로, 발효된 혼합물을 여과하여 단백질 분해용 발효액을 수득한다(여과 단계). 상기 여과 단계는 3,000 내지 10,000 rpm으로 회전하는 원심분리기를 이용하여 수행될 수 있으며, 최종적으로 남은 여액을 0.5 내지 5 ㎛의 여과포로 정밀여과 처리하여 미세한 침전물을 제거할 수 있다. 이로 인해, 고순도의 파인애플, 키위 및 강낭콩의 발효액을 수득할 수 있다.
상술한 바와 같이 제조한 단백질 분해용 발효액은 단백질 분해과정에서 아미노산의 파괴가 적고, 온도 안정성이 뛰어나며, 농산물로부터 수득되어 안전하고 환경친화적이다. 따라서, 본 발명의 단백질 분해용 발효액은 폐기물로 버려지는 도축 부산물을 재활용하기 위한 공정에서 단백질 분해효소로서 유용하게 사용될 수 있다.
분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액의 혼합비는 도축 부산물 내 단백질을 분해할 수 있는 함량이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 0.01 내지 10 중량부의 단백질 분해용 발효액을 혼합할 수 있다. 만약, 도축 부산물 100 중량부에 0.01 중량부 미만의 단백질 분해용 발효액을 혼합할 경우, 발효액의 농도가 낮아 반응속도가 느린 문제가 발생할 수 있으며, 10 중량부를 초과하는 단백질 분해용 발효액을 혼합할 경우, 단백질 분해용 발효액의 첨가량 대비 수득할 수 있는 효과가 적어 경제적이지 않은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 단백질 분해용 발효액을 이용한 분해 과정은 고온, 고압이 아닌 온화한 조건하(1기압 ~ 2기압 및 45 ~ 65 ℃)에서 이루어지므로 도축 부산물에 포함된 단백질 성분이 유리 아미노산은 물론, 디펩타이드(dipeptide), 트리펩타이드(tripeptide) 등 여러 가지 형태의 아미노산으로 분해되므로 제조된 사료원료가 다량의 아미노산을 포함하는 뛰어난 장점을 갖는다. 또한, 효소 분해 과정에서 동물의 성장에 유용한 칼륨 등과 같은 미량원소들이 생성된 아미노산들과 킬레이트화된다. 따라서, 분해효소를 처리한 본 발명의 사료원료는 동물 체내로의 흡수 및 이동이 매우 용이하게 되므로 사료원료의 효과가 매우 뛰어난 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 사료원료의 제조방법에서, 도축 부산물에서 발생하는 각종 악취를 제거하기 위해, 상기 1단계 내지 3단계 중 어느 하나의 공정 중에 규산염을 더 첨가할 수 있다.
상기 규산염(SiO3)은 수질의 유기성 물질을 분해하는 자정능력을 가진 무공해 규석을 주체로 하는 청정제로서, 식품용기의 방식제부터 반도체산업 및 바이오산업 등 최첨단 산업까지 폭넓게 사용되고 있는 신소재이다. 또한, 규산염은 지구상에 존재하는 물질 중 순수성이 가장 높다는 규석을 고온으로(1650℃ 이상) 용융시켜 제조되므로 완전 멸균되어 인체에 무해하다. 상기 규산염이 첨가된 비료 원료를 사용할 경우, 내병성 증대효과로 인해 뿌리썩음병, 깨씨무늬병, 세균성 병해, 바이러스성 병해는 물론 냉해에 대한 저항성이 증가되며, 이로 인한 시비효율 증진, 토양 비옥도 증진 및 병 해충 경감 등의 작용으로 인해 생산비를 절감하는 효과가 있다. 하지만, 규산염을 도축 부산물을 이용하여 제조한 사료원료의 제조에 악취제거 용도로 사용한 예는 전혀 알려져 있지 않다. 종래 탈취효과를 가진 물질로서 활성탄; 편백나무 증류액; 제올라이트; 또는 녹차, 감 및 대나무 추출액 등이 알려져 있으나, 이들도 도축 부산물을 이용하여 제조한 사료원료의 악취를 제거하는데 규산염만큼 효과적이지는 못하다. 따라서, 상기 활성탄; 편백나무 증류액; 제올라이트; 또는 녹차, 감 및 대나무 추출액은 단독으로 사용하는 것보다 강력한 탈취효과를 갖는 규산염에 추가하여 사용하는 것이 바람직하다.
상업적으로 이용 가능한 규산염을 포함하는 화합물은, 그로피드 웰팜(그로피드(주)), 메가존(에닉스(주)), 루비타(국송(주)), 코시(동부팜한농(주)) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있고, 바람직하게는 그로피드 웰팜이 사용될 수 있다.
상기 화합물은 규산염 함량 기준으로 도축 부산물 총량에 대하여 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 만약 도축 부산물에 첨가되는 규산염의 양이 0.01 중량% 미만이면 제대로 된 탈취 효과를 발휘하지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 규산염을 포함할 경우, 강력한 탈취 효과를 발휘할 수 있으나, 강염기성을 띠므로 사료원료로서 바람직하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
4단계: 응고단계
본 발명에 따른 제조방법의 4단계는 상기 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 단계이다.
상기 단계는 단백질의 분해가 완전히 완료되었을 때 수행하는 것이 바람직하며, 단백질 분해의 완료 여부는 분해된 도축 부산물의 pH로 판별할 수 있다. 반응이 시작된 후 3 내지 6시간 내에 분해된 도축 부산물의 pH를 측정하여 pH 7.4 내지 8.0의 범위에 도달한 경우 분해가 완성된 것으로 판단하여 반응을 종료한다. 분해 반응을 종료한 후, 상온(20 ~ 30 ℃)에서 6 내지 8시간 방치하여 완전히 응고시킨다. 이때, 응고 반응시간을 단축시키기 위해 응고제와 도축 부산물을 혼합하여 수행할 수 있다.
상기 응고제는 트롬빈, 프로트롬빈, 트롬보플라스틴, 피브린, 피브리노겐, 칼슘 이온, 비타민 K 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며 바람직하게는 트롬빈과 비타민 K를 조합하여 사용할 수 있다. 도축 부산물은 저온(0 ~ 5℃)에서 보관하더라도 쉽게 부패할 수 있는 물질이므로 혐기조건(산소가 없는 상태)에서 가능한 한 빠른 시간 내에 처리되는 것이 바람직하다. 상기 응고제를 사용함으로써 제조된 사료원료에 아미노산 농도를 높일 수 있다.
상기 응고제는 분해된 도축 부산물 100 중량%를 기준으로 0.001 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.005 내지 0.08 중량%, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.05 중량%의 양으로 사용될 수 있으나, 사용된 응고제의 종류에 따라 달라질 수 있다.
5단계: 원심분리
본 발명에 따른 제조방법의 5단계는 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상을 제거하고 고형분을 수득하는 단계이다.
상기 응고된 도축 부산물은 원심분리에 의해 고형분과 액상으로 분리되는데, 분리된 고형분은 이후의 제조 공정에 따라 사료원료의 제조에 사용되고, 액상은 액체 비료 원료의 제조에 사용될 수 있다.
상기 원심분리는 종래 널리 사용되는 원심분리기를 이용하여 500 내지 30,000 rpm으로 2분 내지 30분간 수행될 수 있다.
6단계: 건조
본 발명에 따른 제조방법의 6단계는 상기 고형분을 건조하여 혈분상태의 사료원료를 제조하는 단계이다.
상기 단계는 70 ℃ 이하의 온도 또는 동결건조로 고형분을 건조하는 공정으로서, 단백질 분해용 발효액 및 도축 부산물에 포함되어 있는 유산균 사멸을 방지하여, 종래에 비해 동물에게 유효한 유산균을 포함하는 장점이 있다. 또한, 상기와 같은 동결건조를 통해 제조된 혈분 사료원료는 시간이 지나도 외형을 그대로 유지하므로 사료원료의 보관안정성이 매우 우수하다.
또한, 70 ℃ 이하의 건조 및 동결건조는 건조과정에서 발생할 수 있는 아미노산의 파괴를 최소화함으로써, 본 발명에 의해 수득된 혈분에는 기존의 혈분 사료원료에 비해 아스파르트산, 트레오닌, 세린, 글루탐산, 프롤린, 글리신, 알라닌, 발린, 이소류신, 류신, 티로신, 페닐알라닌, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 시스틴, 메티오닌, 트립토판 등의 각종 아미노산이 풍부하게 함유되어 있다.
상기 건조 온도는 70 ℃ 이하라면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 30 ~ 70 ℃일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 45 ~ 70 ℃일 수 있다. 건조 온도가 상기 범위를 만족할 경우, 아미노산 파괴의 최소화 및 유산균 사멸을 방지하면서 수분을 충분히 제거하여 보관 안정성이 우수한 사료를 제조할 수 있다.
상기 6단계 이후, 최종 생성물인 사료원료를 분배조로 이송하고, 상기 분배조에서 규격화된 용기에 사료원료를 분주한 후 포장하여 완제품을 출하하게 된다. 상기와 같은 각 단계를 거쳐 제조된 사료원료는 제품으로 포장된 이후 추가적인 부패현상이 발생하지 않은 안정화된 상태를 유지한다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조되는 사료원료를 포함한다. 상기 사료원료는 도축장에서 폐기물로 버려지는 도축 부산물을 재활용함으로써 도축 부산물로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있고, 상기 과정 중 발생하는 액상 성분을 액체비료 원료를 제조하는데 사용함으로써 폐수 처리 비용을 절감할 수 있으며, 자원의 효율적 이용을 도모할 수 있다.
본 발명은 또한 도축 부산물 및 살균제를 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 Ⅰ단계; 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 Ⅱ단계; 분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 Ⅲ단계; 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 Ⅳ단계; 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 Ⅴ단계; 및 상기 액상을 발효시켜 액체비료 원료를 제조하는 Ⅵ단계를 포함하는 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법을 상세히 설명한다.
Ⅰ단계: 살균단계
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅰ단계는 도축장에서 발생하는 도축 부산물을 수거한 후 이를 살균하는 단계이다.
상기 도축 부산물은 도축장에서 발생하는 돼지, 소 등의 가축으로부터 얻어지는 동물성 단백질을 다량 함유하는, 예를 들면 혈액; 지방; 및 내장 등을 일컫는다.
상기 단계는 도축 부산물을 수거한 후에 이를 살균하는 공정으로서, 상기 도축 부산물은 부패방지를 위해 0℃로 유지되는 저온 창고에서 보관된 다음 비료 원료의 제조를 위한 주원료로 사용된다. 이때 도축 부산물은 저온에서 보관하더라도 쉽게 부패할 수 있는 물질이므로 하절기에도 보관기간이 통상 2일을 넘지 않도록 보존하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 보관기간이 1시간 내지 1일일 수 있다.
또한, 상기 살균제는 통상적으로 도축 부산물 처리시 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 염소(Cl2), 황산(H2SO4), 염산(HCl), 인산, 아세트산(CH3COOH), 탈수소아세트산 및 프로피온산(CH3CH2COOH)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl) 및 이산화염소(ClO2)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 차아염소산소다(NaOCl)을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상술한 바와 같은 살균제를 처리하여 살균함으로써, 도축 부산물의 보관기관을 연장할 수 있다. 또한, 이 과정에서 도축 부산물 내에 존재할 수 있는 병원성 세균 등을 완전히 사멸시킬 수 있다.
또한, 상기 도축 부산물과 살균제의 혼합비는 도축 부산물 내에 존재할 수 있는 병원성 세균을 사멸시킬 수 있는 함량이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 대하여 0.0001 ~ 5 중량부의 살균제를 혼합하여 살균할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 대하여 0.001 ~ 1 중량부의 살균제를 혼합하여 살균할 수 있다.
Ⅱ단계: 분쇄단계
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅱ단계는 상기 살균된 도축 부산물을 분쇄하는 단계이다.
도축장에서 수거된 도축 부산물에는 혈액, 혈관 및/또는 힘줄 등이 섞여 있어 쉽게 응고되므로 이를 반응기에 넣어 단백질 분해하기 전에 반드시 분쇄공정을 거쳐 단백질 분해가 원활하게 진행되도록 해야 한다. 만일 그렇게 하지 않고 곧바로 반응기에 투입하여 단백질 분해 공정을 수행할 경우, 일부 응고된 혈액이나 혈액에 섞여있는 혈관, 힘줄 등이 효소에 의해 제대로 분해되지 않아 최종 생성물에서 바람직하지 못한 냄새가 날 수 있다. 또한, 식물이나 작물에 사용하는 경우에는 식물 등의 생육 성장에 악영향을 미치는 가스가 발생되어 식물 등을 고사시킬 수도 있다.
도축 부산물의 분쇄시 공지의 분쇄기 등을 사용할 수도 있으나, 바람직하게는 다이아몬드 등과 같이 단단한 광물로 된 연마판이 상측과 하측(또는 좌, 우측)으로 구비되어 한 조를 이루는 맷돌 형식의 분쇄기를 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 Ⅱ단계의 분쇄단계 이후에 분쇄된 도축 부산물의 살균제를 중화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 중화는 분쇄된 도축 부산물 내에 포함되어 있는 살균제를 중화하여 다음 단계인 분해단계의 단백질 분해 효율 및 이후 미생물에 의한 발효 효율을 상승시키기 위한 것으로서, 상기 살균단계에서 사용한 살균제의 종류에 따라 적합한 물질을 첨가하여 pH 7.0 내지 8.0 범위에 도달할 때까지 수행할 수 있다.
Ⅲ 단계: 분해단계
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅲ 단계는 상기 분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 단계이다.
상기 단계에서는 분쇄과정을 거쳐 일부 응고된 혈액이나, 혈관, 힘줄 등이 완전히 분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액을 혼합한다. 상기 단백질 분해용 발효액은 단백질과 펩티드 결합을 가수분해시키는 효소로서, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법에서 상술한 바와 같은 방법으로 제조한 단백질 분해용 발효액을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 파인애플, 키위 및 강낭콩을 분쇄 또는 절단하는 단계; 상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 당류와 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 발효조에 넣어 발효시키는 단계; 및 상기 발효된 혼합물을 여과하여 발효액을 수득하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조한 단백질 분해용 발효액은 단백질 분해과정에서 아미노산의 파괴가 적고, 온도 안정성이 뛰어나며, 농산물로부터 수득되어 안전하고 환경친화적이다. 따라서, 본 발명의 단백질 분해용 발효액은 폐기물로 버려지는 도축 부산물을 재활용하기 위한 공정에서 단백질 분해효소로서 유용하게 사용될 수 있다.
분쇄된 도축 부산물과 단백질 분해용 발효액의 혼합비는 도축 부산물 내 단백질을 분해할 수 있는 함량이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 도축 부산물 100 중량부에 0.01 내지 10 중량부의 단백질 분해용 발효액을 혼합할 수 있다. 만약, 도축 부산물 100 중량부에 0.01 중량부 미만의 단백질 분해용 발효액을 혼합할 경우, 발효액의 농도가 낮아 반응속도가 느린 문제가 발생할 수 있으며, 10 중량부를 초과하는 단백질 분해용 발효액을 혼합할 경우, 단백질 분해용 발효액의 첨가량 대비 수득할 수 있는 효과가 적어 경제적이지 않은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 단백질 분해용 발효액을 이용한 분해 과정은 고온, 고압이 아닌 온화한 조건하(1기압 ~ 2기압 및 45 ~ 65 ℃)에서 이루어지므로 도축 부산물에 포함된 단백질 성분이 유리 아미노산은 물론, 디펩타이드(dipeptide), 트리펩타이드(tripeptide) 등 여러 가지 형태의 아미노산으로 분해되므로 제조된 비료 원료가 다량의 아미노산을 포함하는 뛰어나 비료 원료로서 매우 적합한 장점을 갖는다. 또한, 효소 분해 과정에서 작물의 성장에 유용한 칼륨 등과 같은 미량원소들이 생성된 아미노산들과 킬레이트화된다. 따라서, 분해효소를 처리한 본 발명의 비료 원료는 식물 내로의 흡수 및 이동이 매우 용이하게 되므로 비료 원료로서 매우 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 비료 원료의 제조방법에서, 도축 부산물에서 발생하는 각종 악취를 제거하기 위해, 상기 Ⅰ 단계 내지 Ⅲ 단계 중 어느 하나의 공정 중에 규산염을 더 첨가할 수 있다.
상기 규산염(SiO3)은 수질의 유기성 물질을 분해하는 자정능력을 가진 무공해 규석을 주체로 하는 청정제로서, 식품용기의 방식제부터 반도체산업 및 바이오산업 등 최첨단 산업까지 폭넓게 사용되고 있는 신소재이다. 또한, 규산염은 지구상에 존재하는 물질 중 순수성이 가장 높다는 규석을 고온으로(1650℃ 이상) 용융시켜 제조되므로 완전 멸균되어 인체에 무해하다. 상기 규산염이 첨가된 비료 원료를 사용할 경우, 내병성 증대효과로 인해 뿌리썩음병, 깨씨무늬병, 세균성 병해, 바이러스성 병해는 물론 냉해에 대한 저항성이 증가되며, 이로 인한 시비효율 증진, 토양 비옥도 증진 및 병 해충 경감 등의 작용으로 인해 생산비를 절감하는 효과가 있다. 하지만, 규산염을 도축 부산물을 이용하여 제조한 비료 원료의 제조에 악취제거 용도로 사용한 예는 전혀 알려져 있지 않다. 종래 탈취효과를 가진 물질로서 활성탄; 편백나무 증류액; 제올라이트; 또는 녹차, 감 및 대나무 추출액 등이 알려져 있으나, 이들도 도축 부산물을 이용하여 제조한 비료 원료의 악취를 제거하는데 규산염만큼 효과적이지는 못하다. 따라서, 상기 활성탄; 편백나무 증류액; 제올라이트; 또는 녹차, 감 및 대나무 추출액은 단독으로 사용하는 것보다 강력한 탈취효과를 갖는 규산염에 추가하여 사용하는 것이 바람직하다.
상업적으로 이용 가능한 규산염을 포함하는 화합물은, 그로피드 웰팜(그로피드(주)), 메가존(에닉스(주)), 루비타(국송(주)), 코시(동부팜한농(주)) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있고, 바람직하게는 그로피드 웰팜이 사용될 수 있다.
상기 화합물은 규산염 함량 기준으로 도축 부산물 총량에 대하여 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 만약 도축 부산물에 첨가되는 규산염의 양이 0.01 중량% 미만이면 제대로 된 탈취 효과를 발휘하지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 규산염을 포함할 경우, 강력한 탈취 효과를 발휘할 수 있으나, 강염기성을 띠므로 비료 원료로서 바람직하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
Ⅳ 단계: 응고단계
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅳ 단계는 상기 분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 단계이다.
상기 단계는 단백질의 분해가 완전히 완료되었을 때 수행하는 것이 바람직하며, 단백질 분해의 완료 여부는 분해된 도축 부산물의 pH로 판별할 수 있다. 반응이 시작된 후 3 내지 6시간 내에 분해된 도축 부산물의 pH를 측정하여 pH 7.4 내지 8.0의 범위에 도달한 경우 분해가 완성된 것으로 판단하여 반응을 종료한다. 분해 반응을 종료한 후, 상온(20 ~ 30 ℃)에서 6 내지 8시간 방치하여 완전히 응고시킨다. 이때, 응고 반응시간을 단축시키기 위해 응고제와 도축 부산물을 혼합하여 수행할 수 있다.
상기 응고제는 트롬빈, 프로트롬빈, 트롬보플라스틴, 피브린, 피브리노겐, 칼슘 이온, 비타민 K 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며 바람직하게는 트롬빈과 비타민 K를 조합하여 사용할 수 있다. 도축 부산물은 저온(0 ~ 5℃)에서 보관하더라도 쉽게 부패할 수 있는 물질이므로 혐기조건(산소가 없는 상태)에서 가능한 한 빠른 시간 내에 처리되는 것이 바람직하다. 상기 응고제를 사용함으로써 제조된 비료 원료에 아미노산 농도를 높일 수 있다.
상기 응고제는 분해된 도축 부산물 100 중량%를 기준으로 0.001 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.005 내지 0.08 중량%, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.05 중량%의 양으로 사용될 수 있으나, 사용된 응고제의 종류에 따라 달라질 수 있다.
Ⅴ 단계: 원심분리
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅴ 단계는 응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하여 액상 성분을 수득하는 단계이다.
상기 응고된 도축 부산물은 원심분리에 의해 고형분과 액상으로 분리되는데, 분리된 고형분은 사료원료의 제조에 사용되고, 액상은 이후의 제조 공정에 따라 액체 비료 원료의 제조에 사용될 수 있다.
상기 원심분리는 종래 널리 사용되는 원심분리기를 이용하여 500 내지 30,000 rpm으로 2분 내지 30분간 수행될 수 있다.
Ⅵ 단계: 발효
본 발명에 따른 제조방법의 Ⅵ 단계는 상기 액상을 발효시켜 액체비료 원료를 제조하는 단계이다.
상기 액체비료 원료는 원심 분리에 의해 얻어진 도축 부산물의 액상 성분으로부터 미생물 접종 공정 및 발효 공정을 거쳐 제조될 수 있으며, 관주시비용 또는 엽면시비용으로 농작물에 사용할 수 있다.
상기 미생물 접종 공정은 미생물 생육 조건을 만들기 위하여 상기 액상의 온도를 30℃ 내지 40℃, pH를 4.5 내지 5.5로 조절한 다음 배지에서 미생물을 접종하는 방식으로 수행할 수 있다. 액상에 접종하는 미생물들은 고초균(Bacillus subtilis), 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 엔테로코쿠스 파시움(Enterococcus faecium), 사카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces serevisiae), 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 니게르(Aspergillus niger) 및 로도박터 스페로이드스(Rhodobacter sphaeroides)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 균주를 용도에 따라 적절히 조합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라서는 길항미생물인 트리코더마 하지아늄(Trichoderma harzianum), 바실러스 드리지엔시스(Bacillus thringiensis), 부르코데리아 세파시아(Burkhoderia cepacia) 등을 더 첨가할 수도 있다. 상기 미생물들은 유기물을 분해하여 작물이 영양소를 쉽게 흡수하도록 하고, 도축 부산물의 액상의 특유한 비린내를 완화시켜 주는 역할을 한다.
접종하는 미생물의 양은 액상에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 접종하는 미생물의 양이 0.1 중량% 미만일 경우에는 배양기간 내에 발효가 제대로 진행되지 않을 수 있으며, 미생물의 접종량이 부족하면 우점종의 효과가 떨어져 다른 균에 쉽게 오염될 수 있으므로 바람직하지 않고, 접종하는 미생물의 양이 10 중량%를 초과할 경우, 균주의 낭비를 초래하는 결과가 되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 액체비료 원료를 사용하여 재배한 농작물은 도축 부산물 중에 함유되어 있는 각종의 천연 영양소, 특히 철을 공급받게 되므로 생육이 빠를 뿐만 아니라 종래 일반 화학 비료 원료를 사용한 농작물에 비하여 맛과 색상이 우수하고 철 성분의 함유량이 높다. 또한, 버려지는 액체를 재활용한다는 점에서 하천오염 문제를 해결할 수 있으며, 보관이 용이하고 제조 비용이 절감되어 기존 비료 원료가격의 1/4 가격에 액체비료 원료를 공급할 수 있다.
상기 기재된 제조방법에 의해 제조된 도축 부산물의 액체비료 원료는 그 자체로 아미노산이 풍부하여 유기질 비료 원료로 사용할 수 있으며, 요소, 가리, 인산 등 첨가제를 혼합하거나, 상기 발효 단계에서 미생물 접종 공정 이전에 요소, 가리, 인산 등의 첨가제를 추가적으로 처리함으로써 요소, 가리, 인산 등이 함유된 액상 복합비료 원료(제4종 복합비료 원료)로 제조할 수 있다. 또한, 상기 제조한 액체비료 원료에 질소, 인산, 가리, 고토, 망간, 붕소, 철, 몰리브덴, 아연, 구리, 칼슘 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 더 첨가할 수 있다.
상기 Ⅵ 단계 이후, 최종 생성물인 액체비료 원료를 분배조로 이송하고, 상기 분배조에서 규격화된 용기에 액체비료 원료를 분주한 후 포장하여 완제품을 출하하게 된다. 상기와 같은 각 단계를 거쳐 제조된 액체비료 원료는 제품으로 포장된 이후 추가적인 부패현상이 발생하지 않는 안정화된 상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조되는 액체비료 원료를 포함한다. 상기 액체비료 원료는 도축장에서 폐기물로 버려지는 도축 부산물을 재활용함으로써 도축 부산물로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있고, 상기 액상을 액체비료 원료를 제조하는데 사용함으로써 폐수 처리 비용을 절감할 수 있으며, 자원의 효율적 이용을 도모할 수 있다.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
준비예 1. 단백질 분해용 발효액 제조
파인애플 4㎏, 키위 4㎏ 및 강낭콩 2㎏을 흐르는 물에 깨끗이 세척하고 절단기(PC-14-T, (주)성창기계)를 사용하여 0.5㎜의 크기로 분쇄하였다. 그 다음, 상기 분쇄된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 발효조에 넣은 후, 설탕 13㎏을 첨가하여 혼합하였다. 이후, 상기 발효조에 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces serevisiae) 3 mg/L를 접종한 후 35℃에서 10일 동안 발효시켰다. 상기 발효가 끝난 혼합물을 5000 rpm에서 2분간 원심분리한 후, 1 ㎛ 여과포로 여과시켜 고순도의 단백질 분해용 발효액을 제조하였다.
실시예 1. 액체비료 원료 및 사료원료의 제조
도축장에서 발생하는 돼지의 도축 부산물(혈액, 지방 및 내장)을 수거한 후 이동 중 발생할 수 있는 도축 부산물의 부패방지를 위해 도축장에서 도축 부산물 100 중량부에 차아염소산소다(NaOCl)를 0.1 중량부의 양으로 첨가하여 도축 부산물을 살균하였다. 그 다음, 도축 부산물 총량에 대하여 규산염으로 그로피드 웰팜(그로피드(주))을 5 중량%의 양으로 첨가한 후, 이를 분쇄기를 이용하여 20분간 완전히 분쇄하였다. 분쇄된 돼지 도축 부산물 100 ㎏에 준비예 1에서 제조한 단백질 분해용 발효액 1 ㎏을 첨가하였다. 이후 온수를 3중 자켓 반응기에 순환시켜 반응기 내부의 온도를 53℃로 고정한 후에 상기 단백질 분해용 발효액이 첨가된 돼지 도축 분산물을 이송 펌프를 사용하여 배관을 통해 상기 반응기에 주입한 다음 반응기를 밀폐하고 5시간 동안 분해 공정을 수행하였다. 5시간 경과 후, 단백질 분해된 돼지 도축 분산물의 pH를 측정한바, pH 7.64를 확인하고 단백질 분해를 종료하였다. 이후 상기 반응기에 트롬빈과 비타민 K를 1:1 중량비로 포함하는 응고제를 분해된 도축 부산물 총량을 기준으로 0.01 중량%의 양으로 첨가하고 상온에서 30분 동안 방치하여 응고시킨 후, 원심분리기를 이용하여 5,000 rpm에서 2분간 탈수 공정을 거쳐 액상과 고형분을 분리하였다. 상기 액상을 발효조에 넣은 후 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae)를 액상 총 중량의 2 중량%로 접종한 후 35℃에서 150일 동안 발효시켰다. 상기 발효가 끝난 혼합물을 5,000 rpm에서 2분간 원심분리한 후, 1㎛ 여과포로 여과시켜 액체비료 원료를 제조하였다.
상기 고형분은 55 ℃에서 3 시간 동안 건조시켜 혈분 사료원료를 제조하였다.
비교예 1.
응고제를 넣지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
실시예 2.
트롬빈과 비타민 K를 포함하는 응고제 대신 피브린과 칼슘이온을 1:1 중량비로 포함하는 응고제를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
실시예 3.
트롬빈과 비타민 K를 포함하는 응고제 대신 트롬빈과 칼슘이온을 1:1 중량비로 포함하는 응고제를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
실시예 4.
트롬빈과 비타민 K를 포함하는 응고제 대신 피브린과 비타민 K를 1:1 중량비로 포함하는 응고제를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
시험예 1: 액체비료 원료의 성분 분석
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 액체비료 원료의 아미노산 성분의 함량(%)을 비교하였다. 대조구는 시판되고 있는 가축 혈분을 이용하여 제조한 액상비료 원료를 이용하여 성분을 분석하였다. 상기 성분 분석은 하기와 같은 방법으로 수행하였다. 또한, 상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 액체비료 원료 20 ㎖를 Pharmacia LKB alpha plus amino acid analyzer의 분석용 비료 원료로 사용하였으며, 이 때 분석조건은 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112015070263222-pat00001
성분 대조구 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
아스파르트산(중량%) 0.90 2.11 1.96 1.95 1.99 1.45
트레오닌(중량%) 0.25 0.68 0.61 0.66 0.51 0.52
세린(중량%) 0.40 0.95 0.79 0.82 0.77 0.52
글루탐산(중량%) 0.80 1.75 1.31 1.37 1.19 0.94
프롤린(중량%) 0.30 1.02 0.93 0.94 0.82 0.57
글리신(중량%) 0.23 0.85 0.67 0.72 0.74 0.60
알라닌(중량%) 0.62 1.44 1.02 1.02 0.91 0.97
발린(중량%) 0.61 1.46 1.17 1.18 1.14 0.87
이소류신(중량%) 0.05 0.19 0.09 0.09 0.17 0.09
류신(중량%) 1.00 2.29 1.91 2.07 1.72 1.76
티로신(중량%) 0.10 0.32 0.29 0.29 0.24 0.25
페닐알라닌(중량%) 0.47 1.16 0.83 0.87 1.01 0.65
히스티딘(중량%) 0.48 1.28 0.88 0.83 0.83 0.56
라이신(중량%) 0.72 1.64 0.95 0.97 0.92 0.95
아르기닌(중량%) 0.23 0.68 0.41 0.50 0.44 0.37
시스틴(중량%) 0.10 0.38 0.23 0.23 0.18 0.13
메티오닌(중량%) 0.03 0.13 0.12 0.12 0.10 0.04
트립토판(중량%) 0.07 0.19 0.14 0.17 0.09 0.12
합계(중량%) 7.36 18.52 14.31 14.80 13.77 11.36
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 액체비료 원료는 비교예 1 내지 4의 액체비료 원료에 비해, 식물의 생장에 필수적인 아미노산이 다량 함유되어 비료 원료로 매우 적합한 것을 확인할 수 있다.
상기 결과는 액체비료 원료의 제조시, 응고제를 사용하는 것이 아미노산의 함량을 높이는데 기여한다는 것을 보여주며, 특히 응고제로서 트롬빈과 비타민 K를 사용하는 것이 액체비료 원료 내 아미노산 함량을 높이는데 가장 효과적임을 보여준다.
실시예 5.
준비예 1에서 파인애플 4kg, 키위 4kg 및 강낭콩 2kg 대신, 파인애플 5kg, 키위 5kg을 사용한 것을 제외하고는, 상기 준비예 1과 동일한 공정을 수행하여 발효액을 제조하였다. 이후 상술한 바와 같이 제조한 발효액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
실시예 6.
준비예 1에서 파인애플 4kg, 키위 4kg 및 강낭콩 2kg 대신, 파인애플 6kg 및 강낭콩 4kg을 사용한 것을 제외하고는, 상기 준비예 1과 동일한 공정을 수행하여 발효액을 제조하였다. 이후 상술한 바와 같이 제조한 발효액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
실시예 7.
준비예 1에서 파인애플 4kg, 키위 4kg 및 강낭콩 2kg 대신, 키위 6kg 및 강낭콩 4kg을 사용한 것을 제외하고는, 상기 준비예 1과 동일한 공정을 수행하여 발효액을 제조하였다. 이후 상술한 바와 같이 제조한 발효액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
시험예 2.
실시예 1 및 실시예 5 내지 7에서 제조한 액체비료 원료의 아미노산 성분의 함량(%)을 시험예 1과 동일한 방법으로 수행하였으며, 아미노산 성분 함량 분석 결과는 하기 표 3에 기재하였다.
성분 대조구 실시예 1 실시예 5 실시예 6 실시예 7
아스파르트산(중량%) 0.90 2.11 1.55 1.60 1.71
트레오닌(중량%) 0.25 0.68 0.52 0.61 0.51
세린(중량%) 0.40 0.95 0.52 0.69 0.77
글루탐산(중량%) 0.80 1.75 0.64 1.21 1.09
프롤린(중량%) 0.30 1.02 0.57 0.83 0.82
글리신(중량%) 0.23 0.85 0.50 0.67 0.74
알라닌(중량%) 0.62 1.44 0.67 0.92 0.71
발린(중량%) 0.61 1.46 0.87 1.07 0.94
이소류신(중량%) 0.05 0.19 0.09 0.09 0.17
류신(중량%) 1.00 2.29 1.46 1.81 1.72
티로신(중량%) 0.10 0.32 0.25 0.29 0.24
페닐알라닌(중량%) 0.47 1.16 0.65 0.83 0.91
히스티딘(중량%) 0.48 1.28 0.56 0.88 0.83
라이신(중량%) 0.72 1.64 0.75 0.95 0.92
아르기닌(중량%) 0.23 0.68 0.27 0.41 0.34
시스틴(중량%) 0.10 0.38 0.13 0.23 0.18
메티오닌(중량%) 0.03 0.13 0.04 0.12 0.10
트립토판(중량%) 0.07 0.19 0.12 0.14 0.09
합계(중량%) 7.36 18.52 10.16 13.35 12.79
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 단백질 분해용 발효액을 이용하여 제조한 액체비료 원료는 실시예 5 내지 7의 발효액을 이용하여 제조한 액체비료 원료에 비해, 18종 아미노산의 함량이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 강낭콩을 첨가하여 제조된 실시예 1, 실시예 6 및 실시예 7의 발효액은 강낭콩을 넣지 않은 실시예 5의 발효액에 비해, 단백질 분해능력 및 아미노산 보존능력이 현저히 높은 것을 알 수 있었다.
상기 결과는 발효액의 제조시, 강낭콩을 첨가하는 것이 제조된 액체비료 원료 내 아미노산의 함량을 높이는데 기여한다는 것을 보여주며, 특히 단백질 분해효소로서 파인애플, 키위 및 강낭콩의 발효액을 사용하는 것이 제조된 액체비료 원료 내 아미노산 함량을 높이는데 가장 효과적임을 보여준다.
실시예 8.
살균제로 황산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 액체비료 원료 및 사료원료를 제조하였다.
시험예 3.
실시예 1 및 8의 액체비료 원료 및 시판되고 있는 단백질 분해효소를 이용하여 제조한 혈분 액체비료 원료 내 아미노산 성분 함량을 시험예 1과 동일한 방법으로 분석하여 하기 표 4에 나타냈다.
성분 실시예 1 실시예 8 브로멜라인
(Bromelain 1000, JARROW사)		 액티니딘
(Mega actinidin, TWINLAB사)		 파파인
(Plant Enzyme of Papain,
NOW사)		 퀘르세틴
(Quercetin with Bromelain,
NOW사)
아스파르트산(중량%) 2.11 1.93 1.55 1.22 1.11 1.90
트레오닌(중량%) 0.68 0.96 0.92 0.56 0.61 0.92
세린(중량%) 0.95 0.82 0.54 0.80 0.77 0.42
글루탐산(중량%) 1.75 1.57 0.94 1.00 1.49 1.19
프롤린(중량%) 1.02 0.94 0.87 0.84 0.82 0.77
글리신(중량%) 0.85 0.82 0.50 0.63 0.44 0.49
알라닌(중량%) 1.44 1.12 0.67 0.77 0.90 0.81
발린(중량%) 1.46 1.28 0.87 1.01 1.09 0.97
이소류신(중량%) 0.19 0.19 0.29 0.09 0.10 0.19
류신(중량%) 2.29 2.17 1.46 1.41 1.27 1.49
티로신(중량%) 0.32 0.39 0.45 0.33 0.33 0.45
페닐알라닌(중량%) 1.16 0.97 0.61 0.74 1.01 0.85
히스티딘(중량%) 1.28 0.93 0.58 0.88 0.81 0.76
라이신(중량%) 1.64 1.07 0.75 0.98 0.90 0.95
아르기닌(중량%) 0.68 0.60 0.38 0.40 0.44 0.47
시스틴(중량%) 0.38 0.25 0.14 0.27 0.17 0.12
메티오닌(중량%) 0.13 0.14 0.05 0.13 0.12 0.26
트립토판(중량%) 0.19 0.17 0.17 0.17 0.09 0.23
합계(중량%) 18.52 16.32 11.73 12.23 12.47 13.24
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 준비예 1의 단백질 분해용 발효액을 이용하여 제조한 실시예 1의 액체비료 원료는 기존에 시판되고 있는 단백질 분해효소들을 사용하여 제조한 액체비료 원료에 비해, 다량의 아미노산이 함유되어 있음을 알 수 있다.
상기 결과는 본 발명에 따른 단백질 분해용 발효액이 종래 단백질 분해효소에 비해 단백질분해 효능이 더 뛰어남을 보여주며, 따라서 본 발명의 단백질 분해용 발효액이 폐기되는 도축 부산물의 단백질 분해효소로서 현저히 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다.
또한, 살균제로 차아염소산소다를 사용한 실시예 1의 액체비료 원료는 황산을 살균제로 사용한 실시예 8에 비해, 아미노산의 함량이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다.
상기 결과는 본 발명에 따른 액체비료 원료 제조시, 살균제로 차아염소산소다를 사용하는 것이 황산을 사용하는 것보다 제조한 액체비료 원료의 아미노산 함량을 높이는데 가장 효과적임을 보여준다.
실시예 9.
분무건조기(BUCHI Spray Drayer B-290)를 이용하여 건조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 10.
동결건조기(DRC-100; 랩코퍼레이션)를 이용하여 건조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 11.
75 ℃의 열풍을 이용하여 2시간 동안 열풍건조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 12.
90 ℃의 오븐을 이용하여 1시간 동안 건조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
시험예 5: 보관 안정성 평가
상기 실시예 1 및 실시예 9 내지 12에서 제조된 사료원료를 펠릿타이저(ICPE-80; 이노크린(주))를 이용하여 직경 10mm의 펠릿을 제조한 후, 이를 가혹조건(60℃, 습윤조건)에서 24개월 동안 보관하면서 그 형태를 관찰하였다. 상기 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
기간 실시예 1 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12
6개월 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지
12개월 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 외형이 그대로 유지 부서지거나
뭉게짐
18개월 외형이 그대로 유지 부서지거나
뭉게짐		 외형이 그대로 유지 부서지거나
뭉게짐		 부서지거나
뭉게짐
24개월 외형이 그대로 유지 부서지거나
뭉게짐		 부서지거나
뭉게짐		 부서지거나
뭉게짐		 부서지거나
뭉게짐
상기 표 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 사료원료는 실시예 9 내지 12의 사료원료와 비교하여 볼 때, 시간이 지나도 외형을 그대로 유지하므로 사료원료의 보관 안정성 측면에서 매우 우수한 것으로 나타났다. 또한, 실시예 10의 동결건조에 의해 제조한 사료원료는 실시예 9(분무건조), 실시예 11(열풍건조) 및 실시예 12(고온 건조)에 비해 오랜기간 외형이 변하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 13.
규산염 대신 활성탄을 넣은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 14.
규산염 대신 편백나무 증류액을 넣은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 15.
규산염 대신 제올라이트 분말을 넣은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
실시예 16.
규산염을 넣지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 사료원료를 제조하였다.
시험예 6: 탈취 효능 평가
상기 실시예 1 및 실시예 13 내지 16에서 제조된 사료원료의 냄새강도를 냄새측정장치(OMX-SRM, SHINYEL)를 이용하여 측정하였다. 냄새농도(악취강도)는 낮을수록 악취가 적은 것이며, 객관적 판단기준인 10 이하는 악취가 없는 것으로 판단한다. 상기 측정 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16
악취강도 9 132 103 54 172
상기 표 6에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 사료원료는 규산염을 사용하지 않은 실시예 16의 사료원료와 비교하여 볼 때, 악취강도가 현격하게 줄어든 것으로 나타났다. 특히, 규산염을 사용한 실시예 1의 사료원료는 활성탄, 편백나무 증류액 또는 제올라이트 분말을 사용한 비교예 13 내지 15의 사료원료에 비해 악취가 낮았는데, 이는 사료원료의 제조시 규산염을 사용하는 것이 악취제거에 효과적이라는 것을 보여준다.

Claims (14)

  1. 도축 부산물 및 살균제를 도축장에서 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 1단계;
    살균된 도축 부산물을 분쇄하는 2단계;
    분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 3단계;
    분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 4단계;
    응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 5단계; 및
    상기 고형분을 건조하여 사료원료를 제조하는 6단계를 포함하고,
    상기 단백질 분해용 발효액은 파인애플, 키위 및 강낭콩을 분쇄 또는 절단하는 단계, 상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 당류와 혼합하는 단계, 혼합물을 발효조에 넣어 발효시키는 단계, 및 발효된 혼합물을 여과하여 단백질 분해용 발효액을 수득하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조된, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살균제는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 염소(Cl2), 황산(H2SO4), 염산(HCl), 인산, 아세트산(CH3COOH), 탈수소아세트산 및 프로피온산(CH3CH2COOH)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 응고제는 트롬빈, 프로트롬빈, 트롬보플라스틴, 피브린, 피브리노겐, 칼슘 이온 및 비타민 K로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조는 70 ℃ 이하의 온도 또는 동결건조를 이용하여 수행되는, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2단계와 3단계 사이에 살균제를 중화하는 단계를 더 포함하는, 도축 부산물을 이용한 사료원료의 제조방법.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는, 사료원료.
  8. 도축 부산물 및 살균제를 도축장에서 혼합하여 도축 부산물을 살균하는 Ⅰ단계;
    살균된 도축 부산물을 분쇄하는 Ⅱ단계;
    분쇄된 도축 부산물 및 단백질 분해용 발효액을 혼합하여, 도축 부산물 내 단백질을 분해하는 Ⅲ단계;
    분해된 도축 부산물과 응고제를 혼합하여 도축 부산물을 응고시키는 Ⅳ단계;
    응고된 도축 부산물을 원심분리하여 액상과 고형분을 분리하는 Ⅴ단계; 및
    상기 액상을 발효시켜 액체비료 원료를 제조하는 Ⅵ단계를 포함하고,
    상기 단백질 분해용 발효액은 파인애플, 키위 및 강낭콩을 분쇄 또는 절단하는 단계, 상기 분쇄 또는 절단된 파인애플, 키위 및 강낭콩을 당류와 혼합하는 단계, 혼합물을 발효조에 넣어 발효시키는 단계, 및 발효된 혼합물을 여과하여 단백질 분해용 발효액을 수득하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조된, 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 살균제는 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaOCl), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 염소(Cl2), 황산(H2SO4), 염산(HCl), 인산, 아세트산(CH3COOH), 탈수소아세트산 및 프로피온산(CH3CH2COOH)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는, 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    Ⅱ단계와 Ⅲ단계 사이에, 살균제를 중화하는 단계를 더 포함하는, 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 응고제는 트롬빈, 프로트롬빈, 트롬보플라스틴, 피브린, 피브리노겐, 칼슘 이온 및 비타민 K로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는, 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 Ⅵ단계는 고초균(Bacillus subtilis), 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 엔테로코쿠스 파시움(Enterococcus faecium), 사카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces serevisiae), 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 니게르(Aspergillus niger) 및 로도박터 스페로이드스(Rhodobacter sphaeroides)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 균주를 액상에 접종하여 수행되는, 도축 부산물을 이용한 액체비료 원료의 제조방법.
  14. 제8항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는, 액체비료 원료.
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