KR101748625B1 - 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호기성 발효균이 최적의 상황에서 기생 및 배양될 수 있는 기공이 형성된 바이오칩을 제공함으로써, 종래의 유기성 폐기물의 분해를 위한 효소를 첨가하여야 하는 공정이 포함된 바이오칩과 달리 경제적 또는 분해력이 탁월한 유기성 폐기물 분해용 바이오칩을 제공할 수 있는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법은 1)적어도 하나 이상구비되는 반응기 내부에 공정수와 중화제를 투입 후, 열원공급관에서 제공하는 열원에 의해 용해되어 중화수를 생성하는 단계와, 2)상기 중화수가 생성된 상기 반응기 내부에 세편을 투입하며, 상기 반응기 내부에 회전가능하게 구비된 교반기에 의해 상기 세편을 중화시키는 단계와, 3)중화된 상기 세편을 상기 중화수와 상기 세편으로 분리되도록 탈수 또는 상기 중화수가 분리된 상기 세편을 세척하는 단계와, 4)상기 중화수가 분리된 상기 세편의 건조 또는 살균하여 바이오칩을 생성하는 단계 및 5)생성된 바이오칩을 포장하는 단계를 포함한다.

Description

유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법 및 그 제조장치{Bio-chip manufacturing method and a manufacturing apparatus for decomposition of organic waste}

본 발명은 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호기성 발효균이 최적의 상황에서 기생 및 배양될 수 있는 기공이 형성된 바이오칩을 제공함으로써, 종래의 유기성 폐기물의 분해를 위한 효소를 첨가하여야 하는 공정이 포함된 바이오칩과 달리 경제적 또는 분해력이 탁월한 유기성 폐기물 분해용 바이오칩을 제공할 수 있는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사람이 생활하는 곳이면 어디서나 발생되는 유기성 폐기물(음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산 폐기물 등)은 이제까지 처리비용이 그나마 저렴한 해양에 버려지거나 소각 및 매립에 의해 처리 또는 일부는 재활용할 수 있도록 선별되어 처리되어 왔으나, 근래에는 국제환경조약에 의거 해양 투기가 전면 금지되면서 해양투기에 대부분을 의존해왔던 유기성 폐기물은 소각이나 매립으로 처리할 수 있는 방법밖에는 없다. 이와 같은 처리방법 중 특히 음식물 쓰레기의 경우, 매립지의 침출수로 인한 지하수의 오염이나 소각시에 발생하는 유해가스로 인해 2차 안전사고의 요인으로 작용하여 그 처리방법에 관한 다양한 방법들이 제시되고 있는 실정이다.

일 예로, 음식점점이나 가정에서 발생되는 음식물 쓰레기의 양은 전체 생활쓰레기의 약 25∼35% 수준으로 상당량을 차지하고 있으며, 이러한 음식물 쓰레기는 수십년동안 땅속에 매립하거나 소각처리하였다.

그러나, 상기 음식물 쓰레기는 단백질, 탄수화물, 지방, 섬유소 등을 함유하고 있어, 매립하게 될 경우, 여러가지 오염물질을 방출하게 되며, 매립지의 침출수로 인하여 지하수가 오염되고, 유해가스의 발생에 의해 대기오염이 발생되었다.

현재는 이와 같은 환경오염의 발생을 줄이기 위하여, 음식물 쓰레기의 매립을 전면금지하고 있으며, 음식물 쓰레기의 별도 처리를 위하여, 음식물 쓰레기와 일반 쓰레기를 분리하여 배출하고 있다.

그러나, 상기와 같은 음식물의 분리배출은 일시적으로 음식물 쓰레기의 양을 줄이는 효과는 있으나, 음식물 자체를 처리하는 것은 아니므로, 결국 음식물 쓰레기로 인한 환경문제가 다시 발생하는 문제점이 있다.

이와 같은 이유로 인하여, 음식물 쓰레기를 배출자가 자체적으로 처리하여 소멸시킬 수 있는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 특히 음식물 쓰레기를 생물화학적으로 분해시켜 소멸시킬 수 있는 미생물이 주입된 바이오 칩에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있다.

일 예로, 도 1에 도시한 바와 같이, 대한민국등록특허 제10-737122호(2007.07.02)인 '음식물 쓰레기 소멸처리용 목질 바이오칩과 그 제조방법'을 살펴보면, 목질세편을 산처리하는 무균처리단계와, 상기 무균처리된 목질세편에 복합효소를 투입하여 첨가하는 효소첨가단계 및 상기 효소가 첨가된 목질세편을 건조시키는 건조단계로 이루어져 무균처리된 바이오칩 내에 미생물을 활성화용 효소를 첨가하여 음식물 쓰레기의 처리시, 미생물을 활성화시키고, 이를 통해 처리능력을 향상하는 장점은 있으나, 분해하고자 하는 음식물의 종류마다 분해 정도의 차이가 있어 첨가하고자 하는 효소를 서로 달리하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 분해하고자 하는 음식물에 따른 효소를 바이오칩에 첨가하지 않고도 그 분해하고자 하는 음식물에서 발생하는 호기성 발효균의 배양조건이 활발하도록 유도하는 바이오칩을 제공하여 유기성 폐기물의 종류에 상관없이 신속하게 분해할 수 있는 바이오칩을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법은 1)적어도 하나 이상구비되는 반응기 내부에 공정수와 중화제를 투입 후, 열원공급관에서 제공하는 열원에 의해 용해되어 중화수를 생성하는 단계와, 2)상기 중화수가 생성된 상기 반응기 내부에 세편을 투입하며, 상기 반응기 내부에 회전가능하게 구비된 교반기에 의해 상기 세편을 중화시키는 단계와, 3)중화된 상기 세편을 상기 중화수와 상기 세편으로 분리되도록 탈수 또는 상기 중화수가 분리된 상기 세편을 세척하는 단계와, 4)상기 중화수가 분리된 상기 세편의 건조 또는 살균하여 바이오칩을 생성하는 단계 및 5)생성된 바이오칩을 포장하는 단계를 포함하되, 상기 4)단계에서는 건조하고자 하는 상기 세편 1kg 당 500W의 세기를 갖는 마이크로 웨이브파를 조사하여 상기 세편에 형성된 기공의 크기가 커질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 1)단계에서는 상기 반응기 내부에 수용되는 상기 공정수가 고온의 스팀 또는 온수를 제공하는 상기 열원공급관에 의해 상기 반응기 내에서 30~60℃까지 상승한 이후에 상기 중화제를 투입하여 용해시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 반응기 내부에서 용해되는 상기 중화제와 상기 공정수의 투입비율은 상기 중화수:중화제가 20:1의 중량비율로 투입되는 것이 바람직하다.

또한 상기 반응기 내부에 수용되는 상기 공정수의 양은 상기 반응기 내부 체적의 60~70% 이내로 수용되며, 상기 공정수의 수소이온농도(Ph농도)는 7.2~7.8인 것이 바람직하다.

또한 상기 중화제는 탄화수소나트륨 또는 중조 중 적어도 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다.

또한 상기 2)단계에서는 상기 중화수로 중화된 상기 세편의 산성농도가 6.5~6.8Ph 농도를 갖도록 상기 교반기에 의해 12시간 이상 교반하는 것이 바람직하다.

또한 상기 세편의 크기는 침엽수과의 소나무를 사용하며, 최종적으로 생산된 상기 바이오칩에 호기성 발효균의 배양조건에 의한 최적의 공극율이 유지될 수 있도록 2~10mm 이내의 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 3)단계에서는 3-1)단계로 중화된 상기 세편을 원심탈수기의 회전에 의해 상기 세편과 상기 중화수로 분리하는 단계와, 3-2)단계로 분리된 상기 세편을 세척하는 하는 단계와, 3-3)단계로 상기 3-2)단계에서 세척된 상기 세편을 상기 원심탈수기에 의해 재탈수하는 단계 및 3-4)단계로 상기 3-1)단계에서 분리된 중화수와 상기 3-2)단계에서 상기 세편의 세척에 사용된 세척수는 수집되어 상기 1)단계에서의 상기 반응기 내부로 유입되는 공정수로 재사용되는 것이 바람직하다.

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또한 상기 4)단계에서는 건조가 완료된 상기 세편의 수분함유율이 10~15% 이내를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 4)단계 이후에 4-1)단계로 건조가 완료된 상기 세편의 온도를 기준으로 120℃(허용오차±5℃)의 온도로 최소 5분간 상기 세편에 온도를 가하여 멸균하고, 멸균시에 상기 세편의 탄화현상이 일어나지 않도록 상기 세편을 냉각기로 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 호기성 발효균이 최적의 상황에서 기생 및 배양될 수 있는 기공이 형성된 바이오칩을 제공함으로써, 종래의 유기성 폐기물의 분해를 위한 효소를 첨가하여야 하는 공정이 포함된 바이오칩과 달리 경제적 또는 분해력이 탁월한 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 바이오칩 제조방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법을 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법을 간략하게 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법의 반응기를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치를 나타낸 블럭도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 및 그 제조방법(이하 간략하게 '바이오칩 제조방법'이라 한다)에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오칩 제조방법은 크게 중화수 생성단계(S100), 세편중화단계(S200), 탈수/세척단계(S300), 건조단계(S400), 멸균/냉각단계(S500) 및 포장단계(S600)를 포함한다.

좀더 상세히 설명하면, 상기 중화수 생성단계는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 세편이 가지고 있는 고유의 산성도를 낮추기 위한 중화수를 생산하기 위한 것으로, 원활한 세편의 중화를 위해 공정수 공급관(300)과 관 연결되는 제1연결관(113)을 통해 반응기(110) 내부로 유입되는 공정수가 채워지고, 공정수가 채워진 반응기(110)를 열원공급관(200)과 관 연결하는 제2연결관(115)을 통해 고온의 스팀으로 가열하여 반응기(110) 내부에 채워진 공정수의 온도가 약 30~60℃ 까지 상승하면 중화제 투입수단(500)을 통해 중화제를 투입하여 반응기(110) 내에서 공정수와 중화제가 용해되도록 한다. 이때 중화제는 탄산수소나트륨(NaHCO₃)이 사용되며, 필요에 따라 중조 및 파우더가 사용되고, 반응기(110) 내부에 투입되는 공정수의 양은 생성된 중화수에 의한 세편의 교반이 용이하도록 반응기(110) 내부 체적의 약 60~70% 정도로 채워지는 것이 바람직하다.

아울러, 중화제와 공정수의 비율은 중화수:중화제가 20:1의 비율로 반응기(110) 내부에서 용해시키며, 공정수의 Ph 농도가 높거나 낮아 반응기(110)로 중화되는 세편이 중성화되어야 하는 조건을 만족할 수 있도록 공정수의 Ph 농도가 약 7.2~7.8의 설정값으로 유지될 수 있도록 한다. 즉, 공정수의 Ph 농도의 설정값을 약 7.2~7.8 이내로 유지하여 세편을 중화함으로써, 본 발명인 바이오칩 제조방법에 의해 생산된 바이오칩이 산성이나 알카리성이 되면 상기 바이오칩의 기공에서 생성되는 발효균의 활동에 문제가 발생하지 않도록 하는 것이다.

나아가, 반응기(110)에 수용된 공정수를 가열하는 방법은 열원공급관(200)을 통해 유입되는 고온의 스팀으로 가열하는 것을 일 예로 설명하였으나 이는 하나의 실시예이며, 필요에 따라 고온의 온수로 세편의 공급량에 따른 단속운전으로 온도를 유지할 수 있도록 한다.

더 나아가, 반응기(110)은 중화하고자 하는 세편의 공급량을 높일 수 있도록 다수의 유닛으로 설치되며, 중화제 투입수단(500)은 수평이동하여 각각의 반응기(110) 내부로 일정량의 중화제를 투입할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 세편투입단계는 반응기(110) 내부에 생성된 중화수에 세편을 투입 및 교반하여 중화하기 위한 것이다.

반응기(110) 내부에서 용해된 중화수와 세편의 비율은 약 세편 2 : 중화수 5 의 비율로 교반기(111)에 의해 교반되어 세편이 중성화되는 가장 최적의 조건을 맞추도록 한다. 이때 교반기의 회전속도는 약 10~40RPM으로 회전하도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 중화수에 의해 중화된 세편의 산성농도는 약 6.5~6.8Ph 농도의 중성을 갖도록 12시간 이상 교반하며, 교반기(111)는 약 30분 간격으로 2분씩 10~40RPM(오차범위 ±5)으로 세팅하여 교반한다.

나아가, 세편은 침엽수과의 소나무를 사용하며, 바람직하게는 생산된 바이오칩에 최적의 공극율이 유지되어 호기성 발효균의 배양조건이 만족할 수 있도록 약 2~10mm 이내의 크기를 갖도록 한다.

그리고, 상기 탈수/세척단계는 중화된 세편과 중화수를 분리하기 위한 것으로, 내부에 필터(미도시:Back Filter)를 내장한 원심탈수기(600)에 중화수에 의해 중화된 세편을 투입하여 상기 세편에서 중화수를 분리하는 1차 탈수단계를 실시하고, 1차 탈수에 의해 중화수가 분리된 세편을 다시 세척 후, 세척된 세편을 재탈수하는 공정을 통해 이루어진다. 이때 세편을 세척하는 이유는 상기 세편을 재탈수한 이후의 세척수와 원심탈수기(600)에서 분리된 중화수를 상술한 중화수 생성단계에서의 반응기(110)에 수용되는 공정수로 재사용하기 위한 것이며, 상기 원심탈수기(600)를 통해 분리된 중화수와 세척수는 배출관(610)을 통해 공정수 공급관(300)과 관 연결되어 반응기(110)에 공급될 수 있도록 연결되거나 또는 상기 배출관(610)을 통해 배출되는 중화수와 세척수가 공정수탱크(310)에 수집되어 공정수 공급관(300)에서 공급되는 공정수와 함께 섞여 반응기(110)의 공정수로 사용될 수 있도록 하여 별도의 여과장치(미도시)를 설치하여야 하는 경제적인 문제는 물론, 버려지는 물을 최소화하여 환경오염의 문제도 해결하고자 하는 것이 바람직하다.

아울러, 원심탈수기(600)를 통해 탈수/세척된 세편은 건조기(700)로 유입되기 이전에 수분함유율이 60% 이하를 유지할 수 있도록 한다.

나아가, 중화수 생성단계에 재사용되는 중화수와 세척수가 포함된 공정수는 재사용 이전에 중화수의 수소이온농도(Ph농도)를 측정하여 부족한 Ph는 중화제를 투입하여 중화 전의 Ph를 7.2~7.8으로 맞추어 재사용하여 이로 인한 중화수 1kg당 약 20kcal 이상의 에너지 절감효과를 갖도록 한다.

그리고, 상기 건조단계에서는 원심탈수기(600)에서 탈수/세척된 세편을 컨베이어 벨트(미도시) 등을 통해 20mm 이하의 두께로 건조기(700)에 투입하여 세편에 함유된 수분이 건조될 수 있도록 마이크로 웨이브파를 조사한다. 이때 건조기(700)는 세편 1kg당 약 500W의 세기를 갖는 마이크로 웨이브파를 조사하는 것이 바람직하다.

즉, 건조단계에 사용되는 마이크로 웨이브파는 시간이 오래 걸리는 일반적인 전도과열 방식과는 달리 상기 세편의 표면은 물론 내부에까지 일시적으로 열을 가하여 한번에 수분이 배출될 수 있도록 건조를 실시함으로써, 미생물(호기성 발효균)이 기생할 수 있는 세편의 기공을 크게 할 수 있는 것이다.

아울러, 마이크로 웨이브파를 이용한 건조시간은 최소 15분 이상 컨베이어 벨트를 이동하는 세편에 마이크로 웨이브파가 조사되어 건조가 이루어질 수 있게 체류하도록 하며, 건조된 이후의 세편의 수분율은 약 10~15% 이내를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

나아가, 건조단계에서 세편에 가하는 온도로 인하여 상기 세편에 존재하는 세균을 어느 정도 살균이 이루어져 어느 정도의 멸균이 진행될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 멸균/냉각단계에서는 건조 및 살균이 완료된 세편을 리터당 250W 정도의 출력으로 일정온도를 가하여 건조기(700)를 통해 완전히 멸균되지 않은 세편에 기생하는 균을 멸균기(800a)로 멸균하며, 멸균에 사용되는 온도는 세편의 온도를 기준으로 120℃(오차범위±5)로 약 5분 정도 이상 온도를 가하여 멸균한다. 이때 멸균시 가해지는 온도로 인하여 세편의 탄화현상에 의해 연소되지 못하도록 멸균이 이루어진 세편을 냉각기(800b) 내부에 바로 컨베이어 등을 통해 이동시켜 냉각을 실시하는 것이 바람직하다.

아울러, 멸균/냉각단계는 상술한 건조단계에서 이미 세편의 살균이 실시된 상태이므로, 필요에 따라 생략도 가능하다.

마지막으로 상기 포장단계에서는 멸균이 완료된 세편을 일시적으로 저장하고, 저장된 세편을 포장기(900)에 의해 일정량으로 포장하여 소비자에게 바로 공급할 수 있도록 한다. 이때 저장된 세편은 내부공기에 의해 손상이 가해지지 않도록 제습이 실시되며, 포장시에는 외부공기와 접촉하지 못하도록 밀봉되어 출하되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법에 의하면 종래와는 차별적으로 분해하고자 하는 유기성 폐기물에 따라 다른 효소를 첨가하여 생성하는 종래의 바이오칩과는 달리 유기성 폐기물을 분해하고자 하는 호기성 발효균이 최적에 상황에서 기생 및 배양될 수 있는 바이오칩을 제공할 수 있는 제조방법을 통해 경제적 및 분해력이 탁월한 바이오칩을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치(이하, 간략하게 '바이오칩 제조장치'라 한다)에 대하여 상세히 설명한다. 설명에 앞서, 본 발명에 따른 바이오칩 제조장치의 요지를 흐리지 않도록 전술한 바이오칩 제조방법에서 설명한 내용과 동일한 설명은 생략하도록 한다.

먼저, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오칩 제조장치는 크게 반응기(110), 열원공급관(200), 공정수공급관(300), 원심탈수기(600), 건조기(700), 멸균기(800a), 냉각기(800b) 및 포장기(900)를 포함한다.

좀더 상세히 설명하면, 상기 반응기(110)는 2중 챔버를 갖는 원통형상을 갖도록 형성되며, 내부에는 공정수, 중화제 및 세편이 수용되어 교반될 수 있도록 수용공간부가 형성되고, 교반기(111), 제1연결관(113) 및 제2연결관(115)를 포함한다. 이때 반응기(110)는 본 발명에 따른 바이오칩 생산에 따른 공급량을 늘릴 수 있도록 다수 구비되며, 후술하는 원심탈수기(600)를 통해 재공급되는 중화수 또는 세척수가 공정수로 재활용될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

아울러, 중화제는 반응기(110) 상부에 이동가능하게 설치되는 중화제 투입수단(500)을 통해 반응기(110) 내부에 일정량의 중화제를 투입할 수 있도록 하며, 도시되지는 않았지만, 반응기(110) 내부로 투입되는 세편 역시, 별도의 이동가능한 투입수단(미도시)에 의해 투입되도록 한다.

나아가, 반응기(110) 일측 또는 양측에는 열원공급관(200)과 관 연결되어 상기 반응기(110) 내부에 수용된 공정수와 중화제의 용해에 필요한 고온의 열원을 제공할 수 있게 구비되는 제1연결관(113)과 공정수 공급관(300)을 통해 반응기(110) 내부로 공정수가 유입될 수 있도록 관 연결되는 제2연결관(115)이 외면에 구비된다.

또한 교반기(111)는 반응기(110) 내부의 수용공간부에 회전가능하게 설치되며, 공정수와 중화제의 용해로 얻어진 중화수에 의해 세편이 교반날개의 회전에 의해 중화될 수 있도록 교반이 이루어진다. 이때 교반기(111)의 회전속도는 약 10~40RPM의 회전속도를 유지할 수 있도록 회전하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열원공급관(200)은 반응기(110)와 관 연결되며, 고온의 스팀 또는 온수에 의해 상기 반응기(110) 내부에 수용된 공정수와 중화제가 용해될 수 있는 온도를 제공한다. 이때 열원공급관(200)은 반응기(110)에 구비된 제1연결관(113)과 서로 관 연결되어 용해에 필요한 열원을 반응기(110)에 제공할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공정수 공급관(300)은 반응기(110)와 관 연결되어 수용공간부 내부에 공정수를 제공한다. 이때 공정수 공급관(300)은 공정수가 일시저장되어 반응기(110) 내부로 유입될 수 있는 공정수탱크(310)가 설치되며, 상기 공정수탱크(310)는 원심탈수기(600)를 통해 제공되는 세편에서 분리된 중화수나 또는 중화수가 분리된 상기 세편을 세척한 세척수가 저장되어 반응기(110)의 공정수로 재사용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 원심탈수기(600)는 교반기(111)에 의해 중화된 세편에서 중화수를 분리할 수 있도록 회전가능하게 설치된다. 이때 원심탈수기(600)는 회전에 의해 중화수가 분리된 세편을 세척하여 재탈수할 수 있는 기능을 포함하도록 구비되며, 공정수 공급관(300) 또는 공정수탱크(310)와 관 연결되는 배출구(610)가 형성되어 원심탈수기(600)에 의해 세편에서 분리된 중화수나 세척수가 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 원심탈수기(600)는 일 예로, 중화수와 세편의 분리가 용이한 필터(미도시:Back Filter)가 구비된다.

그리고, 상기 건조기(700)는 원심탈수기(600)를 통해 탈수 또는 세척된 세편을 마이크로 웨이브파의 온도에 의해 세편을 건조한다. 이때 건조기(700)는 수평방향으로 이동가능한 컨베이어 벨트(미도시) 상면에서 20mm 이하의 두께로 이동하는 세편에 온도를 가하여 건조가 이루어지며, 최소 15분 이상 세편의 건조(어느 정도의 살균도 포함)에 필요한 온도를 가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 건조기(700)는 상부에 흡입팬(미도시)이 설치되어 건조시에 발생하는 수증기 등을 외부로 배출할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 멸균기(800a)는 건조가 이루어진 세편에 기생하는 세균을 고온의 온도로 박멸할 수 있도록 구비된다. 이때 멸균기(800a)는 도시하지는 않았지만, 작업자에 의해 건조가 이루어진 세편을 현미경 등으로 관찰하여 세균의 기생 여부를 판단하며, 필요에 따라 생략도 가능하다.

그리고, 상기 냉각기(800b)는 멸균기(800a)와 이웃하게 구비되며, 멸균기(800a)를 통해 가해지는 온도에 의해 세편에 탄화현상이 일어나지 않도록 저온의 온도로 상기 세편을 냉각하여 유기성 폐기물을 분해하기 위한 바이오칩을 획득한다.

아울러, 본 발명의 상세한 설명에서는 냉각기(800b)를 거친 세편을 통해 최종적인 바이오칩을 완성하는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 건조기(700)를 통해 어느 정도의 멸균이 이루어지는 경우에는 세편을 건조하는 과정만으로 최종적인 유기성 폐기물을 분해하기 위한 바이오칩을 획득하는 것도 가능한 것에 유의한다.

마지막으로 상기 포장기(900)는 최종적으로 획득한 바이오칩이 출하되어 소비자에게 공급될 수 있도록 일정량씩 포장된다. 이때 포장기(900)는 포장하고자 하는 바이오칩이 일시적으로 저장되어 포장될 수 있도록 설치되며, 저장된 바이오칩이 공기에 의해 손상되지 않도록 저장시에는 제습이 이루어지며, 포장시에는 마찬가지의 이유로 밀폐포장되는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 반응기 111: 교반기
113; 제1연결관 115: 제2연결관
200: 열원공급관 300: 공정수 공급관
310: 공정수탱크 500: 중화제 투입수단
600: 원심탈수기 610: 배출구
700: 건조기 800a: 멸균기
800b: 냉각기 900: 포장기

Claims (17)

1)적어도 하나 이상구비되는 반응기 내부에 공정수와 중화제를 투입 후, 열원공급관에서 제공하는 열원에 의해 용해되어 중화수를 생성하는 단계;
2)상기 중화수가 생성된 상기 반응기 내부에 세편을 투입하며, 상기 반응기 내부에 회전가능하게 구비된 교반기에 의해 상기 세편을 중화시키는 단계;
3)중화된 상기 세편을 상기 중화수와 상기 세편으로 분리되도록 탈수 또는 상기 중화수가 분리된 상기 세편을 세척하는 단계;
4)상기 중화수가 분리된 상기 세편을 건조 또는 살균하여 바이오칩을 생성하는 단계; 및
5)생성된 바이오칩을 포장하는 단계;를 포함하되,
상기 4)단계에서는,
건조하고자 하는 상기 세편 1kg 당 500W의 세기를 갖는 마이크로 웨이브파를 조사하여 상기 세편에 형성된 기공의 크기가 커질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 1)단계에서는
상기 반응기 내부에 수용되는 상기 공정수가 고온의 스팀 또는 온수를 제공하는 상기 열원공급관에 의해 상기 반응기 내에서 30~60℃까지 상승한 이후에 상기 중화제를 투입하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 반응기 내부에서 용해되는 상기 중화제와 상기 공정수의 투입비율은 상기 중화수:중화제가 20:1의 중량비율로 투입되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 반응기 내부에 수용되는 상기 공정수의 양은 상기 반응기 내부 체적의 60~70% 이내로 수용되며, 상기 공정수의 수소이온농도(Ph농도)는 7.2~7.8인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 중화제는
탄화수소나트륨 또는 중조 중 적어도 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 2)단계에서는
상기 중화수로 중화된 상기 세편의 산성농도가 6.5~6.8Ph 농도를 갖도록 상기 교반기에 의해 12시간 이상 교반하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 세편의 크기는
침엽수과의 소나무를 사용하며, 최종적으로 생산된 상기 바이오칩에 호기성 발효균의 배양조건에 의한 최적의 공극율이 유지될 수 있도록 2~10mm 이내의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 3)단계에서는
3-1)단계로 중화된 상기 세편을 원심탈수기의 회전에 의해 상기 세편과 상기 중화수로 분리하는 단계;
3-2)단계로 분리된 상기 세편을 세척하는 단계;
3-3)단계로 상기 3-2)단계에서 세척된 상기 세편을 상기 원심탈수기에 의해 재탈수하는 단계; 및
3-4)단계로 상기 3-1)단계에서 분리된 중화수와 상기 3-2)단계에서 상기 세편의 세척에 사용된 세척수는 수집되어 상기 1)단계에서의 상기 반응기 내부로 유입되는 공정수로 재사용되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

삭제

제1항에 있어서, 상기 4)단계에서는
건조가 완료된 상기 세편의 수분함유율이 10~15% 이내를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

제1항에 있어서, 4)단계 이후에 4-1)단계로
건조가 완료된 상기 세편의 온도를 기준으로 120℃(허용오차±5℃)의 온도로 최소 5분간 상기 세편에 온도를 가하여 멸균하고, 멸균이 이루어진 이후에 상기 세편의 탄화현상이 일어나지 않도록 멸균이 이루어진 상기 세편을 냉각기로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조방법.

내부에 수용되는 공정수와 중화제를 용해하여 중화수를 생성하도록 적어도 하나 이상 구비되는 반응기;
상기 반응기 내부에 회전가능하게 구비되며, 상기 반응기 내부로 투입되는 세편을 회전에 의해 중화수로 교반하여 상기 세편을 중화시키는 교반기;
상기 반응기에 수용된 공정수와 중화제의 용해에 필요한 고온의 열원을 제공하는 열원공급관;
상기 반응기로 공정수를 제공하는 공정수공급관;
상기 반응기에 의해 중화된 상기 세편에 포함된 중화수가 분리되도록 탈수 또는 상기 세편을 세척하는 원심탈수기; 및
상기 원심탈수기에 의해 제공되는 상기 세편을 건조 또는 살균하는 건조기;를 포함하되,
상기 건조기는,
건조하고자 하는 상기 세편의 표면이나 내부까지 일시적으로 고온의 열을 가하여 한번에 수분을 배출하도록 건조하여 미생물이 기생할 수 있는 기공의 크기를 크게 할 수 있도록 마이크로 웨이브파가 조사되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치.

제12항에 있어서, 상기 반응기는
상기 열원공급관과 관 연결되는 제1연결관; 및
상기 공정수공급관과 관 연결되는 제2연결관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치.

제12항에 있어서, 상기 열원공급관은
고온의 스팀 또는 온수에 의해 상기 반응기 내부에 수용된 공정수를 가열하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치.

제12항에 있어서, 상기 공정수 공급관은
공정수탱크를 포함하며,
상기 공정수탱크는, 상기 공정수공급관 및 상기 원심탈수기와 관 연결되고,
상기 공정수공급관에 의해 상기 반응기로 공급되는 공정수와,
상기 원심탈수기를 통해 상기 세편에서 분리된 중화수 또는 상기 원심탈수기에 의해 중화수가 분리되어 상기 세편의 세척에 사용된 세척수가 일시적으로 저장되어 상기 반응기에 수용된 중화제와의 용해반응에 사용되는 공정수로 사용될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치.

삭제

제12항에 있어서,
상기 건조기에 의해 건조가 완료된 상기 세편에 고온의 온도를 가하여 멸균하기 위한 멸균기; 및
상기 멸균기로 상기 세편을 멸균시에 탄화현상이 일어나지 않도록 상기 세편을 냉각하는 냉각기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 분해용 바이오칩 제조장치.

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