KR101857502B1 - 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법 - Google Patents
어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 어류를 이용하여 친환경 유기질 비료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 인산이 5~30%의 농도로 희석된 인산 수용액에 1 내지 24시간 액침시킨 어류를 소정 크기로 분쇄하는 원료 준비단계(1차, 산처리단계); 상기 분쇄물 65~75중량%에 알칼리 분말 25~35중량%를 혼합하여 분해한 다음, 상기 분해물 50~80중량%에 벤토나이트 20~50중량%를 첨가하여 중화하는 원료 처리단계(2차, 알칼리처리단계); 및 상기 분해물 50~90중량%에 톱밥 10~50중량%를 혼합한 다음, 상기 혼합물을 3 내지 7일간 상온에서 건조하는 비료 완성단계(3차, 혼합 및 숙성단계);를 포함하여 이루어진다.
이에 따라, 본 발명은 단백질과 지방, 무기질로 이루어진 어류를 토양에서 쉽게 분해되도록 산, 알칼리로 교차 처리하여 작물에 필요한 다량의 영양소를 손실없이 식물체가 이용할 수 있도록 함으로써 생태계를 교란하는 유해 어류를 원료로 사용하여 저렴한 비용으로 단시간에 친환경 유기질 비료로 제조·활용하는 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명은 단백질과 지방, 무기질로 이루어진 어류를 토양에서 쉽게 분해되도록 산, 알칼리로 교차 처리하여 작물에 필요한 다량의 영양소를 손실없이 식물체가 이용할 수 있도록 함으로써 생태계를 교란하는 유해 어류를 원료로 사용하여 저렴한 비용으로 단시간에 친환경 유기질 비료로 제조·활용하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 어류를 이용하여 친환경 유기질 비료로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 단백질과 지방을 다량 함유한 어류를 산과 알칼리를 사용하여 토양에서 쉽게 분해되도록 처리·제조함으로써 작물에 필요한 다량 영양소를 손실 없이 효과적으로 공급할 수 있도록 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.
최근 친환경 유기 농산물에 대한 국민적 관심이 높아지고 있어 화학비료를 대체할 수 있는 유기질 비료에 대한 관심이 증대되고 있다. 이에 따라 화학비료를 사용하지 않거나 일부만 사용하는 친환경 농법의 일환으로 각종 식물, 육류 또는 어류 등의 천연재료를 미생물 발효과정을 거쳐 유기질 비료로 생산하는 방법이 연구되고 있다.
이들 중, 어류는 식물재료에 비해 단백질과 지방 함량이 풍부하고, 육류에 비해서는 불포화지방 함량이 높으며, 식물의 생장에 필요한 각종 미네랄이 풍부하여 유기질 비료의 훌륭한 재료가 된다. 어류는 평균 70∼80%의 수분, 10∼15%의 단백질, 5∼15%의 지방, 소량이지만 다양한 무기물질들을 함유하고 있다. 어류를 이용하여 유기질 비료를 생산하게 되면, 어류의 근육(가식부), 내장에 포함된 단백질은 아미노산으로 분해되어 식물 발육을 도우며, 지방 및 뼈에 포함된 칼슘, 인산, 미네랄 등도 식물 생장에 유용하게 이용된다.
한편, 한강, 낙동강, 금강 등의 대하천과 안동댐, 임하댐, 대청댐 등 대형 댐의 대표적인 유해 어종인 배스, 끄리, 강준치, 블루길 등은 강한 포식성과 왕성한 번식력으로 수중 생태계를 심각하게 교란하고 있는 실정이다. 이러한 외래어종의 왕성한 식욕은 토종 어류인 쏘가리를 능가할 만큼 강하여 상당한 토종 어류들이 외래어종들의 먹이가 되고 있고, 작은 저수지에서는 소형 어종의 급격한 감소로 모기 유충 등의 해충이 급격히 증가하는 부작용도 일어나고 있다.
이에, 환경부 및 지자체에서는 유해 어종 수매사업을 통하여 개체수를 조절하려는 각종 사업을 시행하고 있고 다양한 요리방법을 개발하여 식용으로 전환하려는 노력도 꾸준히 이루어지고 있다. 그러나, 수매한 어류의 처리기술의 부족으로 대부분의 지자체에서는 매립에 의존하는 실정이며, 식용으로의 소비량도 극히 제한적이다. 또한, 일부에서는 어류를 사료 원료나 퇴비 부재료로 이용하고 있으나 그 활용이 미미한 실정이다.
어류를 이용하여 유기질 비료를 제조할 때에는 비린내와 부패에 의한 악취로 인해 제조 과정 또는 완제품에서 불쾌한 냄새가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 한국 공개특허공보 제10-2010-0035545호 "어류를 이용한 액상비료 및 그 제조방법"과, 한국 등록특허공보 제10-1394837 "수산물과 수산 부산물을 이용한 친환경 사료 및 기능성 비료의 제조방법"을 제안하였다.
하지만, 이들 기술에서는 제조에 필요한 발효 기간이 6개월 이상 장기간 소요될 뿐만 아니라 고가의 미생물을 이용함에 따라 제조비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 유기질 비료가 액상으로 제조되므로 작물에 살포시 흡수되는 양보다 강우 등으로 유실되는 양이 많아서 효율성이 낮으며 식수원인 하천, 댐의 부영양양화를 유발하는 부작용이 있다.
이를 해결하기 위한 방안으로 한국 등록특허공보 제10-0860351호 "배스로부터 비료를 제조하는 방법 및 그로부터 제조된 비료"를 제안하고 있으나, 발효 미생물을 이용함에 따라 발효 기간이 장기간 소요되고 전반적인 유지관리 비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 어류를 순간적으로 산과 알칼리에 교차 용해시켜 악취를 제거하는 것은 물론 제조기간을 현격히 단축시켜 처리 및 제조비용을 절감하고, 부패 없이 고상으로 장기간 보관하면서 사용할 수 있도록 하고자 한다. 그리고 어류에 함유된 단백질을 분해시켜 아미노산으로 변화시킬 뿐만 아니라 지방을 비누화시켜 식물체로의 흡수를 촉진시킬 수 있도록 하는 유기질 비료의 제조방법을 제공한다. 또한, 어류를 완전히 분해시키지 않음으로 토양에서 어류가 토양 미생물에 의해서 점차적으로 분해되어 식물에게 지속적인 영양 공급이 이루어질 수 있도록 제조하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 인산(H3PO4)이 5~30%의 농도로 희석된 인산 수용액에 1 내지 24시간 담가둔 어류를 소정 크기로 분쇄하는 어류를 이용한 유기질 비료의 원료 준비단계(산처리 단계); 상기 분쇄물 65~75중량%에 알칼리 분말 25~35중량%를 혼합하여 분해한 다음, 상기 분해물 20~50중량%에 벤토나이트(Bentonite) 50~80중량%를 첨가하여 중화하는 어류를 이용한 유기질 비료의 원료 처리단계(알칼리처리 단계); 및 상기 중화된 분해물 50~90중량%에 벌킹재(bulking agent, 톱밥, 왕겨 등) 10~50중량%를 혼합한 다음, 상기 혼합물을 3 내지 7일간 상온에서 숙성하는 어류를 이용한 유기질 비료의 비료 완성단계(혼합 및 숙성단계);를 거쳐 제조한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 원료 준비단계는 어류를 20~30㎜의 크기로 1차 분쇄한 다음, 상기 1차 분쇄물을 2~10㎜의 크기로 2차 분쇄한다. 상기 원료 준비단계는 1차 분쇄물 40~60중량%에 젖산(C3H6O3)과 물이 1:1 중량비로 혼합된 젖산 수용액 40~60중량%를 혼합한 상태에서 2차 분쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 상기 알칼리 분말은 생석회(CaO) 75~85중량%와 수산화칼륨(KOH) 15~25중량%가 배합된 것을 이용한다. 상기 원료 처리단계는 분쇄물을 알칼리 분말로 분해하는 과정에서 단백질의 분해를 촉진시키는 분해효소를 더 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 분해효소는 로이신아미노펩티다아제, 카르복시펩티다아제, 펩신, 트립신, 키모트립신, 프로테아제 중 택일한 1종 또는 2종 이상으로 복합된 것을 이용한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 분쇄물과 알칼리 분말 혼합시, 180~200RPM의 교반속도로 40초~1분간 1차 교반하고, 60~80RPM의 교반속도로 3~5분간 2차 교반한 후, 20~40RPM의 교반속도로 8~10분간 3차 교반하는 것이 바람직하다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이 어류를 순간적으로 산, 알칼리로 교차 처리하므로 제조과정을 현격히 단축시켜 어류를 이용한 유기질 비료의 제조비용을 절감하고, 특히 어류에 함유된 단백질, 지방, 각종 무기물을 신속하게 분해하여 토양에서 식물체가 쉽게 흡수하게 함으로써 친환경 경작에 기여하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제조방법을 전체적으로 나타내는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 어류를 이용한 친환경 유기질 비료를 제조하는 방법에 관련되며, 도 1처럼 산으로 처리하는 원료 준비단계(S10), 알칼리로 처리하는 원료 처리단계(S20), 벌킹재 혼합 및 숙성하는 비료 완성단계(S30)를 거쳐 제조하는 어류를 이용한 유기질 비료를 제조하는 방법이다.
본 발명은 어류가 가진 단백질, 지방, 무기질을 토양에서 쉽게 분해되도록 처리하여 우수한 영양소를 작물에 직접 공급할 수 있도록 함과 함께 어류를 이용한 친환경 유기질 비료를 보다 저렴한 비용으로 신속하게 처리·제조할 수 있도록 개선한 것을 주요 요지로 한다.
- 원료 준비단계(S10) -
어류를 이용한 유지질 비료 제조방법의 원료 준비단계(S10)는 원료로 사용하는 어류의 악취를 제거와 부패를 방지하여 장기 보관이 가능하게 함과 함께 후속단계에서 어류의 분해를 촉진시켜 전반적인 제조시간을 단축되도록 산성화하는 과정이다. 즉, 원료 어류를 인산(H3PO4) 5~30%의 농도로 희석된 인산 수용액에 1 내지 24시간 담가 보관을 장시간 가능하게 하면서 후속 단계의 효과를 높이는 과정이다.
어류는 폐사된 즉시 부패가 시작되어 비린내와 악취를 동반하게 된다. 인산 수용액은 이러한 어류가 부패되면서 유발하는 악취의 원인인 암모니아를 인산암모늄으로 변환시켜 비린내와 악취를 제거하고, 미생물에 의한 부패를 억제시키고 어류의 단백질을 산 분해시킴으로써 비린내와 악취 없이 장기간 상온에서 보관이 가능하게 해준다.
여기서, 인산의 농도가 5% 이하이면 비린내 및 악취 제거효율이 현저히 떨어지며, 30% 이상에서는 과도한 처리비용과 산 분해가 급격하게 이루어져 어류의 표면이 분해되는 현상이 발생하여 형태가 변형되는 문제가 있으므로 10%의 농도가 바람직하다.
1차로 산 처리된 어류는 유기질 비료를 제조하는 시점에 인산 수용액으로부터 건져지고, 후속단계의 분해를 촉진하기 위해 소정 크기로 분쇄하는 과정을 거친다. 이때, 어류는 20~30㎜의 크기로 1차 분쇄한 다음, 1차 분쇄물을 2~10㎜의 크기로 2차 분쇄하는 것이 바람직하다.
원료로 사용하는 어류는 그 크기가 다양하므로 500㎜ 이상의 체장을 가진 것은 균질하게 분쇄하기 어려우므로 1차 분쇄와 2차 분쇄로 나누어 분쇄하는 것이 바람직하다. 최종 분쇄물의 크기가 2㎜ 이하이면 분쇄 시 입자들 간의 부착성이 높아 후속단계에서 알칼리 분말과의 반응성이 떨어지고, 10㎜ 이상으로 분쇄 시 입자가 너무 두꺼워 순간적인 반응이 지연되어 분해능이 저하된다.
1차 분쇄물 40~60중량%에 젖산과 물을 1:1 중량비로 혼합한 젖산 수용액 40~60중량%를 혼합한 상태에서 2차 분쇄하는 것이 좋다. 즉, 젖산 수용액은 분쇄물을 산성화하여 후속단계에서 알칼리 분말과의 반응성을 증폭시켜 분해성을 향상시켜 준다. 그리고, 젖산은 제조과정에서 산성의 수소이온이 어류의 이차아민(-NH)에 결합하여 일차아민(-NH2)의 아미노기를 만들어 단백질이 부패되어 암모니아를 만드는 악취를 예방하는 역할도 수행한다. 또한 젖산은 미생물 발효로 만들어지는 산으로서 인체에 무해하며, 토양에서는 유기질 비료원으로 사용된다.
여기서 젖산 수용액은 본래의 역할을 가중시키기 위해 순수 젖산만으로 사용할 수 있으나 젖산만을 사용 시 점성이 높아서 어류 분쇄물과 혼합이 잘 이루어지 않는다. 그리고 분쇄물 자체에 있는 수분만으로는 후속단계에서 반응에 필요한 충분한 물을 공급하기에 부족하다.
그리고 젖산 수용액에 함유하는 물의 함량이 낮으면 젖산의 점성이 높아지고, 물의 함량이 높으면 혼합 후 분쇄물의 물이 너무 많아서 알칼리 분말과 혼합이 원활하지 못하고 분해물의 산성도가 낮아 알칼리 분말과의 반응성이 저하된다. 따라서 분쇄물과의 혼합성에 따른 점성과 반응성을 위해 젖산과 물을 1:1 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
- 원료 처리단계(S20) -
어류를 이용한 유기질 비료 제조방법의 원료 처리단계(S20)는 산성화된 분쇄물(어류)을 수화 반응시켜 분해하고, 토양에 적절한 산도로 조절하는 과정이다. 먼저, 준비된 분쇄물 65~75중량%에 알칼리 분말 25~35중량%를 혼합하여 단백질과 지방을 분해하는 것이 바람직하다. 분쇄물에 알칼리 분말을 첨가시, 단계적 교반시간과 교반속도로 혼합하는 것을 바람직한데, 1차 혼합시 40초~1분간 180~200RPM으로 고속으로 혼합하여 균질화 시키고, 2차 혼합시 60~80RPM으로 3~5분간 혼합하여 젖산과 알칼리 분말과의 산, 알칼리 반응을 유도시켜 100℃로 순간 고온 반응을 시킨 후, 3차 혼합에서 20~40RPM으로 8~10분간 수분과 생석회 분말과의 수화반응으로 고온을 유지시키면서 지방과 단백질을 단계적으로 분해시키는 것이 바람직하다.
점성을 갖는 분쇄물과 분말상태의 알칼리 분말을 초기 혼합시 고속으로 균질화 시키지 않으면, 분쇄물이 부분적으로 반응을 하고 전체적으로 균질화 반응이 유도되지 않기에, 1차 교반속도는 180~200RPM으로 고속 회전시키는 것이 바람직한데 1차 혼합에서 장시간 반응시키면 과도한 교반으로 열손실이 많아 지방과 단백질 분해 효율이 저하됨에 따라 40초~1분 간 반응시키는 것이 바람직하다.
2차에서는 60~80RPM의 교반속도가 바람직한데, 80RPM 초과하면 교반시 분쇄물에서 과도한 열손실이 발생하고 60RPM 미만이면 교반시 순간 고열을 유도하여야 하는 산, 알칼리 반응의 효율이 떨어져진다. 2차 교반시간은 3~5분이 바람직한데, 5분을 초과하면 교반시 분쇄물이 순간 고열로 발생된 열이 손실되고 3분 미만이면 반응시 충분한 산, 알칼리 반응이 유도되지 않는다.
3차에서는 20~40RPM의 교반속가 바람직한데, 교반속도가 40RPM를 초과하면 열손실이 발생하고 20RPM 미만이면 어류 내에 있는 수분이 빠져나오면서 생석회와 반응하는 속도가 느려서 고온을 유지하지 못하는 문제가 있다. 3차 교반시간은 8~10분 이상으로 하는 것이 바람직한데, 반응시간이 충분하지 않으면 어류의 수분이 천천히 빠져나와 생석회와 지속적으로 수분간의 수화반응이 유도되지 못하여 고온의 반응온도가 유지되지 못하는 문제가 있다.
여기서 알칼리 분말은 생석회 75~85중량%와 수산화칼륨 15~25중량%이 배합된 것을 사용한다. 생석회는 반응식(CaO(생석회) + H2O → Ca(OH)2(소석회))처럼 수분과 반응하여 소석회가 만들어지면서 발열반응이 생성되고, 이러한 소석회가 Ca2+ 와 OH-로 분해되어 수산화 이온이 만들어진다.
수산화 이온은 젖산과 반응하여 산, 알칼리 반응에 의한 순간적으로 고열을 발생시킨다. 그리고 수산화칼슘(KOH)은 바로 분해되어 수산화 이온이 만들어지며, 이 수산화 이온이 산, 알칼리 반응에 의한 발열반응과 지방과 단백질을 분해하여 준다. 지방은 수산화 이온과 공존시 발열반응이 주어져 비누화 반응을 유도함으로써 지방을 지방산과 글리세롤로 분해한다. 단백질은 수산화 이온에 의하여 펩타이드로 분해되고 반응이 지속됨에 따라 다시 아미노산으로 분해한다.
이때, 생석회와 수산화칼륨을 배합함에 있어 수산화칼륨의 함량이 50% 이상이면, 반응성이 빠르고 알칼리도 상승에 따른 지방의 비누화와 단백질의 분해능은 우수하나 상대적으로 생석회의 함량이 적어 수화 반응에 따른 발열 반응온도를 유지하지 못하여 반응이 촉진되지 못한다. 반대로 수산화칼륨이 3% 이하이면, 지방의 비누화와 단백질 분해능이 저하된다. 따라서 생석회 80중량%와 수산화칼륨 20중량%로 배합하는 것이 바람직하다.
여기서 생석회도 물과 반응하여 소석회로 화학반응을 일으킴에 따라 단독으로 혼합시켜도 무방하지만, 용해도가 적어서 반응성이 수산화칼륨에 비해 현저히 떨어짐에 따라 지방의 비누화 반응과 더불어 단백질 분해능도 낮다. 그러므로 수산화칼륨을 반드시 첨가시켜 주어야 어류의 지방과 단백질을 탁월하게 분해시킬 수가 있다.
그리고 수산화칼륨과 수산화나트륨도 서로 동일한 역할을 수행함에 따라 수산화칼륨을 수산화나트륨으로 대체 사용이 가능하지만, 본 발명은 어류를 친환경 비료로 사용하기 위한 목적이므로 3대 비료성분의 하나인 칼륨(K) 공급을 위해 수산화나트륨보다 수산화칼륨을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 알칼리 분말의 혼합량이 20중량% 이하에서는 어류의 지방과 단백질을 충분히 분해시키지 못하며, 발열량이 적어서 비누화반응과 단백질을 알칼리 분해시킬 수 있는 온도에 도달하지 못한다.
반대로 40중량% 이상에서는 과도한 알칼리도로 인한 미 반응 생석회의 잔류와 중화반응에 소요되는 시간과 후속하는 중화과정 중 첨가되는 벤토나이트의 함량이 증가됨에 따라 전반적인 공수가 낭비하게 된다. 따라서 분쇄물 70중량%에 알칼리 분말 30중량%를 혼합하여 분해하는 것이 바람직하다.
이때, 단백질의 분해를 가속하도록 알칼리 분말과 함께 분해효소를 더 첨가할 수 있다. 바람직하게는 분쇄물 55~70중량%에 알칼리 분말 25~30중량%과 분해효소 0.5~2중량%를 혼합하여 단백질과 지방을 분해한다. 분해효소로는 로이신아미노펩티다아제, 카르복시펩티다아제, 펩신, 트립신, 키모트립신, 프로테아제 중 택일한 1종 또는 2종 이상으로 복합된 것을 이용할 수 있다.
즉, 로이신아미노펩티다아제와 카르복시펩티다아제는 단백질 펩티드사슬의 말단에만 작용하여 아미노산을 차례로 유리시키는 작용을 수행하고, 펩신과 트립신키모트립신은 단백질 내부에 작용하여 여러 가지 크기의 펩티드를 유리시키는 작용을 수행하며, 프로테아제는 단백질과 펩타이드 결합을 가수 분해하는 역할을 수행한다.
한편, 어류에 함유하는 지방은 반응식(지방(1분자) + 3H2O → 지방산(3분자) + 글리세롤(1분자))에 따라 비누화된다. 즉, 지방에 물과 알칼리 분말을 넣고 열이 가해지면 아래와 같이 지방이 분해되어 지방산과 글리세롤로 만들어진다. 3분자의 물이 1분자의 지방과 반응해서 3분자의 지방산과 1분자의 글리세롤이 생겨난다.
RCOOR' + KOH →(H2O, 열)→ RCOOK + R'OH
비누화반응은 물에 녹지 않는 기름을 물에 녹는 물질로 바꾸는 반응으로 에스에스테르(-COOR-)로 이루어져 있는 기름(RCOOR')이 물과 반응하여 계면활성을 갖는 지방산과 알코올류의 글리세롤이 만들어진다. 물론, 이 때에는 강한 염기의 반응조건과 열이 필요하다.
이처럼 어류의 지방은 토양에 그냥 뿌려졌을 때 물에 녹지 않으며, 토양 미생물에 의해 분해가 잘 되지 않아 작물의 영양소로 흡수가 어렵다. 그러나 지방산과 글리세롤로 분해가 된 경우에는 물에 잘 녹으며, 작물의 유용한 영양소로 빠르게 이용될 수 있다.
이어서, 분해물 50~80중량%에 벤토나이트 20~50중량%를 첨가하여 중화한다. 분쇄물이 초기에 젖산과 반응하여 알칼리도가 낮아도 젖산에 비하여 생석회와 수산화칼륨이 과량 혼합되어 있어 알칼리도가 높기 때문에 이를 중화시켜 주는 것이 바람직하다. 중화과정 없이 토양에 그대로 살포하면, 과다한 pH 상승으로 작물의 뿌리가 마르고 미네랄 흡수를 방해하는 부작용이 있다.
벤토나이트(Bentonite)는 산성을 나타내는 광물질로서 다양한 미량 미네랄을 함유하고 있을 뿐만 아니라 과량의 알칼리도를 서서히 중화시켜 주어 유기질 비료를 안정화 시켜주는 역할을 수행한다. 벤토나이트는 나노 수준의 미세한 극 미립자로서 칼슘(Ca), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 망간(Mn), 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se), 규소(Si) 등의 작물에 필요한 필수 미량 미네랄을 공급해 줄 뿐만 아니라 양이온 교환성을 갖는다.
이러한 벤토나이트의 혼합량이 20중량% 이하이면 알칼리도를 충분히 중화시켜 주지 못하고, 50중량% 이상이면 벤토나이트 특유의 미립자의 흡착성과 팽윤성으로 인하여 토양 내에서 통기성과 물의 침투성을 차단하여 작물의 뿌리성장을 저하시킨다. 따라서 분해물 75중량%에 벤토나이트 25중량%를 첨가하여 중화하는 것이 바람직하다.
- 비료 완성단계(S30) -
어류를 이용한 유기질 비료 제조방법의 비료 완성단계(S30)는 단백질과 지방 및 뼈가 분해된 슬러지 형태의 화합물을 고체 형태의 비료로 완성하는 과정이다.
먼저, 중화된 분해물 50~90중량%에 벌킹재(bulking agent) 10~50중량%를 혼합한다.
중화된 분해물은 잔류 수분과 어류 반응 생성물인 지방산과 글리세롤 등으로 인하여 건조 시 통기성이 떨어지고 분해물 입자들 간에 뭉쳐지는 현상이 나타난다. 이들 입자들 간의 뭉쳐지는 현상을 없애고 입자들 사이의 통기성을 높여 건조 효율을 높여주기 위해 벌킹재(bulking agent, 톱밥, 왕겨 등)를 첨가한다.
벌킹재의 혼합량이 10중량% 이하이면 통기성 효율이 떨어지고, 50중량% 이상이면 톱밥 사이에서 분해물 입자들의 뭉침현상이 과도하게 발생하게 되므로 20중량%로 혼합하는 것이 바람직하다. 여기서 벌킹재는 톱밥, 왕겨, 짚 분쇄물, 낙엽 분쇄물, 활성탄, 탄화 정수슬러지를 이용하여도 무방하다.
이어서 벌킹재가 혼합된 혼합물을 3 내지 7일간 상온에서 숙성하여 완성한다. 즉, 벌킹재가 혼합된 혼합물을 스테인리스 망 등 통기성이 뛰어난 건조용 체반에 높이 60mm 두께로 적층하여 바람직하게는 7일간 자연 숙성하여 완성한다.
자연 건조 중 혼합물에 함유된 벤토나이트와 알칼리 성분들과의 중화가 진행되며, 부분적으로 미 반응된 생석회는 공기 중의 수분과 반응하여 소석회로 변화하고, 변화된 소석회는 공기 중의 이산화탄소와 접촉하여 탄산칼슘으로 변화되면서 중화가 진행된다.
본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
Claims (7)
- 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 있어서:
인산이 5~30%의 농도로 희석된 인산 수용액에 1 내지 24시간 담가둔 어류를 소정 크기로 1차 분쇄하는 원료 준비단계;
상기 1차 분쇄물 65~75중량%에 알칼리 분말 25~35중량%를 혼합하여 분해한 다음, 상기 분해물 50~80중량%에 벤토나이트 20~50중량%를 첨가하여 중화하는 원료 처리단계; 및
상기 중화된 분해물 50~90중량%에 톱밥 10~50중량%를 혼합한 다음, 상기 혼합물을 3 내지 7일간 상온에서 건조하는 비료 완성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 원료 준비단계는 어류를 20~30㎜의 크기로 1차 분쇄한 다음, 상기 1차 분쇄물을 2~10㎜의 크기로 2차 분쇄하는 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 원료 준비단계는 상기 1차 분쇄물 40~60중량%에 젖산과 물이 1:1 중량비로 혼합된 젖산 수용액 40~60중량%를 혼합한 상태에서 2차 분쇄하는 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알칼리 분말은 생석회 75~85중량%와 수산화칼륨 15~25중량%가 배합된 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 원료 처리단계는 분쇄물을 알칼리 분말로 분해하는 과정에서 단백질의 분해를 촉진시키는 분해효소를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 분해효소는 로이신아미노펩티다아제, 카르복시펩티다아제, 펩신, 트립신, 키모트립신, 프로테아제 중 택일한 1종 또는 2종 이상으로 복합된 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 1차 분쇄물과 알칼리 분말 혼합시, 180~200RPM의 교반속도로 40초~1분간 1차 교반하고, 60~80RPM의 교반속도로 3~5분간 2차 교반한 후, 20~40RPM의 교반속도로 8~10분간 3차 교반하는 것을 특징으로 하는 어류를 이용한 유기질 비료의 제조방법.
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