KR101951359B1 - 증숙 기반의 화식사료 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증숙을 기반으로 하여 화식사료를 제조하는 방법에 있어서: (A) 옥수수, 루핀콩, 면실을 설정된 비율로 섞은 배합물을 생성하는 단계; (B) 상기 배합물을 스팀이 분사되는 탱크 내에서 증숙하는 단계; (C) 상기 증숙된 배합물에 미생물을 착상하여 발효를 유발하는 단계; 및 (D) 상기 발효된 배합물을 설정된 단위로 포장하여 숙성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 유전자변형 곡물을 가축의 사료로 생성함에 있어 가축의 소화흡수율을 높이면서 LMO 곡물의 발아기능을 완전하게 제거하여 축산산업의 경쟁력을 높이고 환경적 유해성 우려를 차단하는 효과가 있다.

Description

증숙 기반의 화식사료 제조 방법{Method for manufacturing cooked feed based on steaming}
본 발명은 화식사료 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유전자변형 곡물을 양산적 시설에서 가축의 사료로 생성하기 위한 증숙 기반의 화식사료 제조 방법에 관한 것이다.
축산산업에서 전통사육방식으로, 볏짚, 보리, 쌀겨, 조사료, 땅콩박, 옥수수 등의 곡물 원료를 끓여 여물(화식사료)을 만들어 먹이는 방식을 통해 고품질의 가축을 사육할 수 있다. 근래에는 유전자 재조합 기술 등 생명과학기술이 발달함에 따라 유전자변형생물체(LMO) 유래의 사료 등을 생산하고 유통하는 사례가 증가되는 추세이다. 이와 같은 사료로 인한 알레르기나 안전성의 문제가 드러나지 않는 상황에서 축산산업의 경쟁력 확보를 위해 활용성의 제고가 필요하다.
사료 가공과 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제2018-0009535호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1641996호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 (A) 섬유질재를 숙성시키는 단계; (B) 단백질재와 섬유질재 및 당분재를 혼합시켜 혼합 재료를 생성하는 단계; (C) 제(B)단계의 혼합 재료를 밀봉부재를 이용하여 밀봉 처리하는 단계; (D) 밀봉된 혼합 재료를 저온 발효시키는 단계를 포함한다. 이에, 축산농가에서 발효 사료의 대량 구입이 가능해 유통비가 감소하는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 발효원료에 조사료, 부원료, 단미원료, 보조사료들을 함께 투입하여 혼합물을 제공하는 혼합단계; 호기성 균주와 통성 혐기성 균주를 혼합물에 투입하여 상온에서 발효 숙성시키는 제1 발효 및 숙성단계; 완제품 TMR 사료에 혼합물(발효사료)를 일정 비율로 배합시키는 배합단계; 등을 거친다. 이에, 소화흡수율을 향상시켜 사료비용 절감과 가축 생산량 증가를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에 의하면 LMO 곡물에 대한 대비를 고려하지 않으므로 가축 급이 과정에서 발아ㆍ번식 우려를 배제하기 미흡하여 개선의 여지가 있다.
한국 등록특허공보 제2018-0009535호 "발효 사료 제조 장치 및 방법" (공개일자 : 2018.01.29.) 한국 등록특허공보 제1641996호 "발효사료의 제조방법 및 이로부터 제조된 사료물" (공개일자 : 2015.10.02.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 유전자변형 곡물을 양산적 시설에서 가축의 사료로 생성함에 있어 가축의 소화흡수율을 높이면서 LMO 곡물의 발아기능을 완전하게 제거하는 증숙 기반의 화식사료 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증숙을 기반으로 하여 화식사료를 제조하는 방법에 있어서: (A) 옥수수, 루핀콩, 면실을 설정된 비율로 섞은 배합물을 생성하는 단계; (B) 상기 배합물을 스팀이 분사되는 탱크 내에서 증숙하는 단계; (C) 상기 증숙된 배합물에 미생물을 착상하여 발효를 유발하는 단계; 및 (D) 상기 발효된 배합물을 설정된 단위로 포장하여 숙성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (A)는 옥수수, 루핀콩, 면실 중의 적어도 일부에 유전자변형생물체(LMO) 유래물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (A)에서 면실은 종실에 린트가 부착된 상태의 전지면실(Whole cotton seeds)을 그대로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 90 ~ 100℃의 온도와 2 ~ 5기압의 압력으로 2 ~ 3시간 증숙하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (C)에서 미생물은 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도플러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 중에서 선택된 2종 이상을 사용하고, 35 ~ 45℃의 온도와 수분 함량을 35 ~ 45% 범위로 유지하면서 1 ~ 2시간 미생물 착상을 거치는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 단계 (A), (C), (D) 중 적어도 하나는 전체 배합물에 대하여 조사료 15 ~ 25wt%를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (D)는 발효된 배합물을 비닐 포장지에 포장하여 2 ~ 3일 숙성을 거치는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 유전자변형 곡물을 가축의 사료로 생성함에 있어 가축의 소화흡수율을 높이면서 LMO 곡물의 발아기능을 완전하게 제거하여 축산산업의 경쟁력을 높이고 환경적 유해성 우려를 차단하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화식사료 제조 방법의 주요 단계를 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 화식사료의 주요 원료와 완제품을 나타내는 사진.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 증숙을 기반으로 하여 화식사료를 제조하는 방법에 관하여 제안한다. 소화흡수율과 지육율을 높이는 화식사료는 과다한 노동력이 요구되는 반면 사료비를 절감하는 측면에서 유용한 방식으로 인식되고 있다. 본 발명은 양산적 규모로 소의 급식을 위한 화식사료를 제조하는 방법을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 양산이 생산성을 고려할 때 전통적인 삶는 방식에 비하여 증숙을 기반으로 하는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 단계 (A)는 옥수수, 루핀콩, 면실을 설정된 비율로 섞은 배합물을 생성하는 과정으로 진행된다. 옥수수, 루핀콩, 면실 등의 원료 함량은 특별하게 정하지 않으며 수요자의 요구 사항, 원료의 가격 변동 등에 대응하는 것이 좋다. 양산에서 각각의 원료는 컨베이어를 이용하여 믹싱호퍼에 투입되고, 원료의 파손이 초래되지 않도록 저속으로 교반된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (A)는 옥수수, 루핀콩, 면실 중의 적어도 일부에 유전자변형생물체(LMO) 유래물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 LMO는 GMO, GM, GME라는 용어와 구분하지 않고 동일한 개념으로 호칭한다. 한국바이오안전성정보센터(http://www.biosafety.or.kr) 등의 자료에 의하면 2012년 기준 식용ㆍ사료용 GMO 농산물 수입 물량은 784만톤이고 이 중에서 옥수수, 면실 등이 수위를 차지한다. 특히 사료용 GMO 농산물의 수입량이 압도적으로 많은 상황을 고려할 때 급이한 소의 분변을 통하여 배출된 후에 발아를 차단하여 생태계 교란 등의 환경적 문제를 해소해야 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (A)에서 면실은 종실에 린트가 부착된 상태의 전지면실(Whole cotton seeds)을 그대로 사용하는 것을 특징으로 한다. 전지면실은 국내산 뿐아니라 전지면실은 미국, 호주, 중국, 인도, 베트남, 파키스탄, 브라질, 터키, 우즈베키스탄 등의 수입산도 사용한다. 비교적 단단한 외피로 둘러싸인 종실과 더불어 일정량의 린트가 외피에 부착되어 있다. 린트는 사료화 공정에서 분진을 유발하기도 하지만 영양적 가치가 높으므로 그대로 사용한다. 전지면실에 파쇄, 프레싱(플레이크), 코팅 등의 어떠한 처리도 배제하는 것은 영양분 소실을 최소화하고 양산의 생산비를 절감하기 위함이다.
본 발명에 따른 단계 (B)는 상기 배합물을 스팀이 분사되는 탱크 내에서 증숙하는 과정을 거친다. 본 출원인에 의한 출원번호 제2017-0096857호 "스팀식 화식사료 제조기"에서 양산적 규모의 증숙 설비가 개시된다. 이러한 설비는 박스 형태로 이루어지고, 유입구와 배출구가 형성되며, 원료가 유입되어 배출되는 통로를 형성하는 케이싱부; 케이싱부에 설치되어 유입구를 개폐하는 셔터유닛; 탱크부에 투입된 원료를 증숙시켜 화식사료가 제조되도록 탱크부내에 고온의 증기를 제공하는 스팀공급부; 등을 포함한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (B)는 90 ~ 100℃의 온도와 2 ~ 5기압의 압력으로 2 ~ 3시간 증숙하는 것을 특징으로 한다. 이는 통상적인 증숙에 비하여 상대적으로 낮은 온도와 압력을 작용하는 것으로서 영양소 파손의 최소화 및 양산의 생산성을 절충하는 최적의 공정 조건이다. 특히 옥수수, 루핀콩, 면실을 배합물로 사용하는 경우 설정된 온도와 압력을 초과하는 경우 증숙 시간은 다소 단축되나 후속된 공정을 거치면서 표면의 플레이크화로 영양소 감소가 유발된다. 상기한 최적의 공정 조건에 의하면 배합물의 플레이크화를 방지하는 강도를 유지하면서 증숙된 미세 기공에 의하여 후속된 발효 공정의 효율성도 높일 수 있다.
본 발명에 따른 단계 (C)는 상기 증숙된 배합물에 미생물을 착상하여 발효를 유발하는 과정을 거친다. 단계 (C)는 가축의 장내 정장, 신진대사 촉진, 면역력 증대 외에 곰팡이 및 병원성 미생물을 제거하여 완제품 사료의 보존성을 높이는 효과를 나타낸다. 증숙된 배합물은 컨베이어를 거쳐 발효 탱크에 유입되고 적절한 온도에서 소정의 미생물 착상과 발효를 거친다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (C)에서 미생물은 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도플러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 중에서 선택된 2종 이상을 사용하고, 35 ~ 45℃의 온도와 수분 함량을 35 ~ 45% 범위로 유지하면서 1 ~ 2시간 미생물 착상을 거치는 것을 특징으로 한다.
특히, 고기맛을 좌우하는 팔미틱산과 올레익산을 충분히 함유하는 면실의 발효와 숙성을 고려하여 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도플러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)를 선택적으로 활용한다. 물론 이외에 배합물의 발효를 촉진하는 효소나 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 등의 균주들을 더 부가할 수 있다.
단계 (C)의 발효에 있어서 온도와 수분 함량의 조절이 중요한 공정 조건에 해당한다. 배합물의 발효를 거치면 일반 조사료에 비하여 암모니태 질소 함량을 감소시키고, 프로피온산의 함량을 증가시킨다. 양산에서 발효 탱크의 온도는 전 단계의 증숙 설비에서 폐기되는 열량을 활용하여 조절하는 것이 바람직하다. 균주의 착상 효율을 높이고 시간을 단축하기 위해 발효 탱크 내에 교반 스크류 또는 급기용 패들을 부가할 수 있다.
본 발명의 변형예로서, 상기 단계 (A), (C), (D) 중 적어도 하나는 전체 배합물에 대하여 조사료 15 ~ 25wt%를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다. 반추가축의 사료에서 고형의 섬유성물질이 적을 경우에는 교반과 발효가 충분히 진행되지 못하여 여러 가지 장해를 초래한다. 볏짚, 보리, 수수 등의 조사료는 농후사료인 완제품(40)이 완전배합사료(total mixed ration, TMR)로 전환되도록 한다. 조사료는 반추가축에 필요한 영양소 요구량에 맞도록 15 ~ 25wt% 범위의 비율로 배합한다.
이때, 조사료는 단계 (A), 단계 (C), 단계 (D)에서 선택적으로 투입할 수 있으며, 해당 단계에 따라 투입되는 물성은 차등적으로 적용된다. 단계 (A)에서는 세절된 조사료를 그대로 투입하지만, 단계 (C) 및 (D)에서는 세절 외에 별도의 증숙과 발효를 선택적으로 거친 상태로 투입할 수 있다.
본 발명에 따른 단계 (D)는 상기 발효된 배합물을 설정된 단위로 포장하여 숙성하는 과정으로 진행된다. 발효 탱크에서 배출되는 최종의 배합물은 컨베이어를 거쳐 자동포장 설비로 이송되어 사료 완제품(40)으로 포장된다. 물론 사료 완제품이 적절한 수분 함량을 유지하도록 자연건조, 열풍건조, 마이크로웨이브 조사 공정 등을 부가할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (D)는 발효된 배합물을 비닐 포장지에 포장하여 2 ~ 3일 숙성을 거치는 것을 특징으로 한다. 비닐 포장지 내에서 외부의 빛과 수분이 차단된 상태로 10 ~ 20℃의 저온에서 혐기 숙성을 통하여 사료 완제품이 생성된다. 2 ~ 3일의 숙성 시간은 양산의 생산성을 고려한 최소 요건이므로 현장 상황, 환경 조건 등을 고려하여 연장한다. 숙성에 앞서서 복분자박, 인삼박, 매실 부산물 등의 기능성 성분을 부가할 수도 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 옥수수
20: 루핀콩
30: 배합물
40: 사료 완제품
A, B, C, D: 단계

Claims (7)

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  7. 증숙을 기반으로 하여 화식사료를 제조하는 방법에 있어서:
    (A) 옥수수, 루핀콩, 면실을 설정된 비율로 섞은 배합물을 생성하는 단계;
    (B) 상기 배합물을 스팀이 분사되는 탱크 내에서 90 ~ 100℃의 온도와 2 ~ 5기압의 압력으로 2 ~ 3시간 증숙하는 단계;
    (C) 상기 증숙된 배합물에 미생물을 착상하여 발효를 유발하는 단계; 및
    (D) 상기 발효된 배합물을 설정된 단위로 포장하여 10 ~ 20℃의 저온에서 2 ~ 3일간 혐기 숙성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
    상기 단계 (A)는 옥수수, 루핀콩, 면실 중의 적어도 일부에 유전자변형생물체(LMO) 유래물을 포함하고,
    상기 면실은 종실에 린트가 부착된 상태의 전지면실(Whole cotton seeds)을 그대로 사용하며,
    상기 미생물은 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 애시도플러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 중에서 선택된 2종 이상을 사용하고, 35 ~ 45℃의 온도와 수분 함량을 35 ~ 45% 범위로 유지하면서 1 ~ 2시간 미생물 착상을 거치는 것이며,
    상기 단계 (D)에서는 숙성에 앞서서 복분자박, 인삼박, 매실 부산물의 기능성 성분을 부가하여 숙성하고,
    상기 단계 (A), (C), (D) 중 적어도 하나의 단계에서 전체 배합물에 대하여 조사료 15 ~ 25wt%를 더 혼합하고,
    상기 단계 (B) 의 스팀이 분사되는 탱크는
    유입구와 배출구가 형성되며, 원료가 유입되어 배출되는 통로를 형성하는 케이싱부; 케이싱부에 설치되어 유입구를 개폐하는 셔터유닛; 탱크부에 투입된 원료를 증숙시켜 화식사료가 제조되도록 탱크부내에 고온의 증기를 제공하는 스팀공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증숙 기반의 화식사료 제조 방법.
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