KR101994166B1

KR101994166B1 - 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101994166B1
Application number: KR1020180128363A
Authority: KR
Inventors: 송재황
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 기림
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2019-07-01

Abstract

본 발명은 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산 약비 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하세는 견직공장의 정련과정에서 발생된 아미노산폐액과 아미노산 생산공정이나 농산물 유통 및 저장조에서 발생되는 다량의 폐농산물을 이용하여 해충기피기능과 항균기능을 포함하는 발효조성물인 액체 비료인 액체 아미노산 약비 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 및 그 제조방법{ECOFRIENDLY LIQUID AMINO ACID INSECTICIDE-FERTILIZER USING WASTE AGRICULTURAL PRODUCTS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

통상적으로, 비료는 좁은 의미로는 토양의 생산력을 유지 또는 증진시키고 작물의 양호한 생장을 위하여 토양 또는 식물에 직접 투입하는 영양물질로 정의될 수 있으며, 넓은 의미로는 직접적으로는 작물의 영양물질이 되지는 않으나 토양의 물리화학적 성질을 개선하고 유용한 미생물을 증진시키며 토양 중에 식물이 이용할 수 없는 형태의 영양분을 이용 가능한 형태로 변환시키는 등 작물의 생육에 간접적으로 도움이 되는 물질로 정의될 수 있으며, 다양한 종류의 비료가 제공되고 있다.

다양한 비료 중에서도 수용성 화학비료(인산암모늄, 과인산석회) 및 유기질 비료는 가장 광범위하게 사용되고 있으며, 매년 다량을 시비하여야 하나, 시비된 비료 성분 중 식물이 흡수하는 양은 약 15% 내외에 불과하다.

화학비료는 대량 생산이 비교적 용이하고 속효성이며 운송 및 보관이 상대적으로 용이하다는 장점은 있으나, 일반적으로 고가이고, 원료를 수입에 의존하며, 비료효과가 단기적이고, 식물에 흡수되지 않은 부분은 토양고착화(不容化)에 따른 토양 오염을 유발시키며 토양 미생물의 활동을 억제하고 일부 하천수에 유입되어 녹조나 적조 등과 같은 폐해를 야기하는 등 자연 생태계를 오염시키고 파괴한다. 또한, 과다 시비 시 식물에 농도 장애를 일으키고, 장기간 시비 시 가스 장애를 유발할 염려가 있으며, 토양 질소 기아 현상을 초래할 수 있는 등 여러 가지 심각한 문제점을 안고 있다.

한편, 현재 생산되고 있는 유기질 비료는 토양의 고착화 등과 같은 토양오염 문제는 없지만 단위당 비료성분함량이 낮아 화학비료에 비해 토양에 많은 양을 시비하여야 하는 문제점이 있다. 특히 퇴비화 또는 부숙 시설비용 및 제조비용이 높고, 대량생산이 용이하지 않으며, 토양 온도가 낮거나 배수가 불충분할 경우 그 효과가 감소한다는 문제점이 있다.

이에 생산성이 우수하고 제조비용이 저렴한 화학비료의 장점을 살리면서도 비료성분함량이 높고 토양오염을 유발하지 않을 뿐만 아니라 친환경적인 방식으로 제조가 가능한 비료제조방법에 대한 필요성이 제기되었다.

또한, 재배지는 비료뿐만 아니라 각종 해충 및 병균에 의한 감염을 예방하기 위해 농약을 살포한다. 이러한 농약은 대부분 화학성분에 의해 이루어지므로, 최대한 친환경적인 재배를 위해서는 비료 뿐만 아니라 농약에서도 친환경 성분을 이용한 살포가 이루어져야 한다. 일부 친환경 농약이 제공되고 있으나 대부분 배양균주를 살포하는 정도이며, 일부 농산물을 통해서 항균성분을 추출하여 친환경농약으로 사용을 시도하고 있지만, 폐농산물을 이용하여 농약을 생산하는 방식과는 다소 상이하다. 또한, 농약과 비료 생산이 각각 이루어지기 때문에 각각 구입하여 혼합 살포해야되는 번거로움이 있다.

한국등록특허 제10-0847122호(2008.07.11.등록; 이하 '선행문헌1' 이라 함)는 아미노산 폐액을 이용한 질소함유 비료의 제조방법을 제시하였다. 상기 선행문헌1은 조미료 생산공장에서 발생한 아미노산 폐액에 충전제를 혼합하여 사용하고 있으나, 충전제는 수분조절제로서 기능을 수행할 뿐 비료에 추가적인 기능성을 제공하지 못하였다.

한국등록특허 제10-0901799호(2009.06.02.등록; 이하 '선행문헌2'이라 함)는 아미노산 액체비료 제조방법을 제시하였다. 상기 선행문헌2는 단백질에 발효균을 투입하여 발효시키고 이에 비료성분을 추가하여 액체비료를 제조하는 것이다.

이와같이 아미노산 폐액을 이용하거나 단백질을 발효시켜 생산된 액체비료는 비료성능만을 제공하고 있어 병충해를 방지하기 위해서는 별도의 농약을 추가살포 해야되는 단점이 있다.

따라서, 아미노산이 다량 포함된 산업폐수인 정련폐액을 이용하여 액체비료를 제조하되 농약기능을 추가로 제공하는 다목적 비료에 대한 필요성이 대두되었다.

한국등록특허 제10-0847122호(2008.07.11.등록) : 아미노산 폐액을 이용한 질소함유 비료의 제조방법 한국등록특허 제10-0901799호(2009.06.02.등록) : 아미노산 액체비료 제조방법

이에 본 발명의 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 및 그 제조방법은,

견직공장의 정련공정에서 발생되는 폐액을 이용하여 폐기되는 동식물단백질 성분을 혼합하여 아미노산의 함량을 증가시킨 액체 아미노산 약비를 제공하는 것이다.

특히 폐농산물의 혼합에 의해 해충기피와 항균 기능이 추가된 액체 아미노산 약비의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비는,

견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액; 아미노산 생산과정에서 발생된 두과식물 또는 견직공장의 번데기분말 중 적어도 어느 하나인 폐단백질; 양파, 마늘 중 일종 또는 이종 혼합한 폐농산분쇄물; 및 누룩, 바실러스균 중 일종 또는 이종 혼합한 효모;를 포함한 혼합물을 발효시킨 것이다.

상기 혼합물은 정련폐액 100중량부에 대해 폐단백질 15~25 중량부, 폐농산분쇄물 1~1.5중량부, 효모 0.5~1 중량부로 혼합될 수 있다 .

또한, 상기 정련폐액 100중량부에 대해 곽향 또는 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료 1~1.5중량부;를 더 혼합할 수 있다.

또한, 상기 정련폐액 100중량부에 대해 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이종 혼합한 증효제 2~3 중량부; 설탕 0.5~1 중량부;를 더 혼합할 수 있다.

또한, 상기 정련폐액 100중량부에 대해 양파액상물이 함침된 0.1~1mm 직경으로 외면에 단백질이 더 코팅된 다공성 황토알갱이를 2~5중량부;를 더 혼합할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 제조방법은,

폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 제조방법에 있어서, 견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액에 폐단백질을 혼합하는 원료혼합단계; 혼합원료에 산소를 폭기시키는 살균단계; 살균된 혼합원료에 폐농산물인 양파, 마늘 중 선택된 1종 또는 2종을 분쇄하여 혼합하는 폐농산분쇄물 혼합단계; 폐농산분쇄물이 혼합된 혼합원료를 가열하여 분해시키는 가열분해단계; 가열분해단계에서 분해가 완료되면 슬러지와 액상물로 분리하는 여과단계; 여과단계에서 수취된 액상물은 발효조로 이송하고 효모를 추가 혼합하여 발효시키는 발효단계; 및 발효가 완료된 발효물을 숙성조로 이송시켜 숙성시키는 숙성단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 상기 발효단계에는 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이송 혼합한 증효제; 및 설탕;이 더 혼합되고, 상기 폐농산분쇄물 혼합단계에는, 곽향, 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료;가 더 혼합될 수 있다.

또한, 상기 살균단계에는, 폭기조에서 20~28시간 산소 또는 공기로 폭기시켜 산소에 의해 살균이 이루어지게 하고, 상기 가열분해단계에는, 90~120℃ 가열조건에서 20~30분간 교반하면서 이루어지고, 상기 발효단계는, 30~40℃ 가열조건에서 10~12시간 동안 산소가 공급되는 환경에서 발효가 이루어지고, 상기 숙성단계는, 30~40℃ 가열조건에서 11~13시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 할 수 있다.

또한, 상기 원료혼합단계는, 정련폐액 100중량부에 대해 폐단백질 15~25 중량부;로 혼합하고, 상기 폐농산분쇄물 혼합단계에는, 정련폐액 100중량부에 대해 폐농산분쇄물 1~1.5 중량부; 첨가원료 1~1.5중량부;로 혼합하고, 상기 발효단계에는, 정련폐액 100중량부에 대해 효모 0.5~1중량부; 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이송 혼합한 증효제 2~3 중량부; 및 설탕 0.5~1 중량부;로 혼합한다.

또한, 상기 숙성단계를 수행한 발효숙성물에는, 황토를 150~250℃로 소성하는 황토알갱이 소성단계; 0.1~1.0mm 직경의 다공성 황토알갱이를 선별수취하는 선별단계; 선별된 황토알갱이는 양파액상물에 침지시켜 양파액상물을 함침시키는 함침단계; 양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내어 정련폐액 100중량부에 대해 2~5중량부로 혼합하는 단계;가 더 이루어지거나,

황토를 150~250℃로 소성하는 황토알갱이 소성단계; 0.1~1.0mm 직경의 다공성 황토알갱이를 선별수취하는 선별단계; 선별된 황토알갱이는 양파액상물에 침지시켜 양파액상물을 함침시키는 함침단계; 양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내어 진동스크린에 단층으로 펼치는 분산단계; 분산된 황토알갱이에 콜라겐과 물을 1:2의 중량비로 혼합하여 분해시킨 액상젤라틴을 분무하여 코팅하는 단계; 코팅된 황토알갱이를 정련폐액 100중량부에 대해 2~5중량부로 혼합하는 코팅 황토알갱이 혼합단계;가 더 이루어질 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 및 그 제조방법은,

견직공장에서 발생된 정련폐액으로부터 아미노산 비료를 생산하되 폐단백질을 추가투입하여 아미노산 함량을 증가시키고, 폐농산물로부터 천연 농약성분을 혼합하여 사용함으로써 비료 살포만으로도 병충해의 기피효과를 제공할 수 있다. 또한, 양파액상물이 함침되어 코팅된 황토알갱이를 추가 혼합하여 비료 살포 후에도 코팅물 분해에 의해 양파액상물이 지속적으로 제공되므로 항균 및 해충 기피 효능의 제공시간을 더욱 연장 시킬 수 있다.

이와같은 천연물질을 이용하여 농약기능이 포함된 복합적인 비료를 제공하여 식물성장율을 높이고 고품질 대과율 생산을 증대시키고, 병균에 대한 저항성을 높여 과실의 보관저장성을 향상시킬 수 있는 유용한 비료 및 제조방법의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아미노산약비 제조과정을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토알갱이를 추가혼합한 아미노산약비 제조과정을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사과 크기를 대비한 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서리콩의 크기를 대비한 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사과의 병균 저항성을 대비한 사진.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 셀러리 식물의 뿌리 발육상태를 대비한 사진

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 액체 아미노산약비는, 액체 아미노산이 다량 포함되고, 일부 항균 및 해충기피성분이 포함된 농약기능을 갖는 비료이다. 따라서 농약기능을 갖는 비료를 줄여서 약비로 표현한 것이다.

본 발명의 액체 아미노산약비는, 견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액; 아미노산 생산과정에서 발생된 두과식물 또는 견직공장의 번데기분말 중 적어도 어느 하나인 폐단백질; 양파, 마늘 중 일종 또는 이종 혼합한 폐농산분쇄물; 및 누룩, 바실러스균 중 일종 또는 이종 혼합한 효모;를 포함한 혼합물을 발효시킨 것이다.

상기 견직공장의 정련(degumming, boiling off, scouring)과정은, 정련액에 견섬유 또는 견직물을 침지하여 고온에서 일정시간 처리하여 세리신을 제거하는 과정이며, 상기 과정을 수행한 정련폐액은 100중량부에는 대략 아미노산 성분이 2~3중량부로 포함되어 있다.

상기 정련폐액 100중량부에 포함되어 있는 아미노산 성분은 대략 글리신 0.22중량부, 알리신 0.11중량부, 이소루우신 0.023중량부, 류우신 0.015중량부, 발린 0.078중량부, 알기닌 0.105중량부, 히스리딘 0.035중량부, 라이신 0.138중량부, 아스파라긴 0.42중량부, 글루타민 0.253중량부, 알파-세린 0.753중량부, 트레오닌 0.088중량부, 페닐알라닌 0.015중량부, 티로신 0.123중량부, 프롤린 0.013중량부,, 메티오닌 0.003중량부, 트립토판 0.013중량부, 시스틴 0.008중량부가 포함된다.

상기 정련폐액에는 아미노산 생산과정에서 발생된 두과식물 또는 견직공장의 번데기분말 중 적어도 어느 하나인 폐단백질을 더 혼합할 수 있다. 상기 폐단백질은 분해에 의해 아미노산 성분의 함량을 증가시키기 위해 첨가하는 것으로, 대표적으로는 아미노산 생산과정에서 발생되는 두과식물 또는 견직공장의 번데기분말 중 어느 하나 또는 둘 모두 선택하여 혼합 사용될 수 있으며, 분해를 촉진시키기 위해 분쇄에 의해 입자크기를 작게 형성할 수 있다.

또한 정련폐액에는 양파, 마늘 중 일종 또는 이종 혼합한 폐농산분쇄물이 혼합된다. 상기 양파 또는 마늘은 상품성이 떨어지는 제품을 포집하여 사용하는 것으로, 일정크기로 분쇄하여 액성 성분이 추출되게 한다. 상기 분쇄는 믹서기의 절단날에 의해 작은 크기로 절단하거나, 압착기에 의해 압착시켜 고액분리가 이루어지게 한다.

상기 효모는 누룩 또는 바실러스균을 사용하여 발효시키는 것이 바람직하며, 혼합되는 물질의 영양분을 파괴하지 않고 단백질을 아미노산으로 분해하기 위한 다양한 효모가 사용될 수 있다.

상기 물질들의 혼합비로는 정련폐액 100중량부에 대해 폐단백질 15~25 중량부, 폐농산분쇄물 1~1.5중량부, 효모 0.5~1 중량부로 혼합될 수 있다.

상기 폐단백질이 15중량부 이하로 혼합되면 아미노산 보충량이 낮아 전체혼합물에 대해 아미노산 함유량이 30중량부 이상으로 제공하기 어려워 아미노산 비료의 효과증진이 미비하고, 25중량부 이상으로 혼합하면 효모에 의한 분해가 잘 이루어지지 않아 잔류물이 다량 발생되므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 폐농상분쇄물은 1중량부 이하로 혼합되면 항균 및 해충기피 효과가 미비하고, 1.5중량부 이상으로 혼합하면 효과 향상정도가 미비하므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 효모는 0.5중량부 이하로 혼합하면 발효시간이 길게 소요되며, 1중량부 이상으로 혼합하면 효과향상 정도가 미비하므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명은 정련폐액 100중량부에 대해 곽향 또는 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료 1~1.5중량부;를 더 혼합할 수 있다. 상기 첨가원료는 살모넬라균이나 대장균에 대한 살균 및 항균 효과를 제공하며, 1중량부 이하로 혼합하면 효과가 미비하고, 1.5중량부 이상으로 혼합하면 효과향상정도가 미비하므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명은 정련폐액 100중량부에 대해 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이종 혼합한 증효제 2~3 중량부가 더 포함될 수 있다. 상기 증효제를 2중량부 이하로 혼합하면 습도조절기능이 미비하고, 3중량부 이상으로 혼합하면 효과향상정도가 미비함으로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 설탕은 효모의 에너지원으로 사용되도록 혼합하는 것으로, 정련폐액 100중량부에 대해 0.5~1중량부로 혼합된다. 상기 0.5 중량부 이하로 혼합하면 효모의 성장이 미비하고, 1중량부 이상으로 혼합하면 과도한 농도에 의해 효모의 분해기능이 저하되므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액체 아미노산약비에는, 정련폐액 100중량부에 대해 양파액상물이 함침된 0.1~1mm 직경의 다공성 황토알갱이를 2~5중량부;를 더 혼합할 수 있다. 상기 다공성 황토알갱이는 내부에 양파액상물을 함침시켜, 시간이 지남에 따라 함침된 양파액상물이 서서히 표출되어 지속적인 항균, 살균 및 기피 효능이 제공되게 할 수 있다. 이때 상기 황토알갱이는 외면에 분해가 용이한 물질로 코팅한 코팅층을 형성하여 일정시간 후에 코팅층이 분해된 다음 내부의 양파액상물이 배출되게 할 수 있다. 이때 코팅층은 단백질에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 또한 황토알갱이는 0.1mm 이하의 직경을 사용하면 양파액상물의 함침량이 적어 항균 효능제공이 미비하고, 1mm 이상을 사용하면 침전이 이루어져 고른 살포가 어려우며 살포과정에서 분사구를 막는 문제를 야기시킬 수 있으므로 상기 범위로 형성하고, 바람직하게는 0.2~0.5mm로 사용하여 침전을 최소화하여 사용하는 것이다. 또한, 상기 2중량부 이하로 혼합사용하면 항균기능이 미비하고, 5중량부이상으로 혼합하면 항균효과의 증진정도가 미비하므로 상기 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다. 또한 황토알갱이가 추가로 혼합되므로 비료공급시 교반에 의해 균일하게 혼합하면서 공급하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 제조방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명에 따른 액체 아미노산약비 제조방법은, 원료혼합단계, 살균단계, 폐농산분쇄물혼합단계, 가열분해단계, 여과단계, 발효단계 및 숙성단계를 포함하여 이루어진다.

상기 원료혼합단계는, 견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액에 폐단백질을 혼합하는 단계이다. 본 단계에서는 폭기조에 정련폐액과 함께 폐단백질인 두과식물 또는 번데기 분말을 혼합한다. 혼합되는 폐단백질은 두과식물과 같은 박 종류일 경우 잘게 분쇄하여 수분 및 단백질 배출이 용이하게 이루어지도록 하고, 번데기일 경우에는 분말화하여 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 살균단계는, 폭기조에 산소를 공급하여 정련폐액과 폐단백질의 혼합원료를 폭기시켜 살균이 이루어지는 단계이다. 본 단계에서 폭기는 20~28시간 동안 산소 또는 공기에 의해 폭기가 이루어지며, 산소용해장치와 연계시켜 혼합원료 내에 용존산소량을 증가시켜 살균효과를 제공할 수 있다.

상기 폐농산분쇄물 혼합단계는, 살균된 혼합원료에 폐농산물인 양파, 마늘 중 선택된 1종 또는 2종을 분쇄하여 혼합하는 단계이다. 본 단계의 혼합은 폭기조에서 수행하거나, 살균단계가 완료되면 살균된 혼합원료를 가열조로 이송하고 가열조에서 폐농산분쇄물의 혼합이 이루어지게 한다. 여기서 혼합되는 폐농산분쇄물은 가열분해가 용이하게 이루어지게 위해 최대한 작은 크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.

상기 가열분해단계는, 가열조에 저장된 폐농산분쇄물이 혼합된 혼합원료에 열을 가하여 분해시키는 단계이다. 본 단계는 90~120℃ 가열조건에서 20~30분간 교반하면서 이루어진다. 상기 가열시간은 예열시간을 제외한 시간이며, 가열은 전열 또는 가열자켓을 통한 열교환, 연소열 등 다양한 방식을 적용할 수 있다. 상기 가열은 잔여 유해세균을 제거하면서 혼합되는 폐농산분쇄물의 조직을 풀어서 분해시킨다. 상기 가열조건에서 120℃ 이상으로 가열하면 영양분이 파괴되고, 90℃ 이하로 가열하면 조직을 분해하는 시간이 오래 소요됨으로, 20~30분동안 가열하는 조건에서는 상기 범위의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 물론 가열온도조건을 낮추면 그만큼 가열시간을 증가시켜 분해가 이루어지게 할 수 있다.

상기 여과단계는 분해물을 여과시켜 액상물과 슬러지를 포함하는 고상물을 분리하는 단계이다. 상기 여과는 필터를 통해 이루어지며, 필요에 따라서는 탈수를 통해 고액분리가 이루어지게 할 수 있다. 분리된 슬러지를 포함한 고형물은 토양개량제로 사용할 수 있다.

상기 발효단계는 여과에 의해 분리된 액상물을 발효조로 투입하고 효모, 증효제, 설탕을 혼합한 다음 산소가 공급되는 환경에서 발효가 이루어지도록 하여 액상물에 포함된 단백질이 분해되어 아미노산을 생성하여 액상물 내의 아미노산 함량을 증가시킨다. 상기 발효조를 교반기를 구비하여 저속으로 교반이 이루어지게 함으로써 저장된 액상물의 내외부 혼합이 이루어져 내부로의 산소공급이 이루어지게 하거나, 산소를 폭기시켜 내부로 산소공급이 이루어져 발효를 촉진시킬 수 있다. 또한, 투입된 증효제에 의해 습도를 최대한 일정하게 유지시켜 발효에 적합한 환경을 조성할 수 있다. 본 발효단계는 30~40℃ 가열조건에서 10~12시간 동안 산소가 공급환경에서 이루어지며, 발효온도를 상기 조건 이상으로 높이면 효모가 사멸되어 발효효율이 떨어지고, 설정된 온도보다 낮으면 발효시간이 오래 소요되므로 상기 조건에서 발효가 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

상기 숙성단계는, 발효단계를 수행한 발효물을 숙성조로 이송시켜 상온 가열조건에서 11~13시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 한다. 본 숙성단계를 통해서 소량의 미발효분을 추가 발효하여 발효물의 발효율을 높여 균일한 제품을 생산할 수 있다.

이러한 공정 중 상기 폐농산분쇄물 혼합단계에는, 곽향, 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료;가 더 혼합될 수 있다. 상기 혼합되는 곽향이나 자소유는 항균과 해충기피제로서 기능을 제공함으로 이러한 성분을 추가로 혼합 천연농약효능을 갖는 비료를 제공할 수 있다.

상기 숙성이 완료된 아미노산약비에는 양파액상물이 함침된 황토알갱이가 더 혼합될 수 있다.

도 2를 참조한 바와같이, 상기 황토알갱이는 소성단계를 통해 소성하여 다공질화한 황토알갱이를 사용하며, 선별단계에서는 메쉬를 통과시켜 직경이 0.1~1.0mm 인 것을 선별하여 사용하였다. 상기 소성단계는 150~250℃에서 1시간 동안 이루어졌으며, 선별단계에서는 분쇄과정이 포함될 수 있다.

이어서 함침단계에서는 양파를 분쇄하여 여과한 액상물만 저장된 저장조에 선별된 황토알갱이를 투입하여 침지시키고, 교반기에 의해 적어도 30분이상 혼합하여 다공질의 황토알갱이 내부로 양파액상물이 투입되게 한다.

여기서 상기 양파액상물을 함침시킨 황토알갱이를 꺼내서 직접 숙성이 완료된 아미노산약비에 일정비율로 혼합하여 사용하거나, 황토알갱이를 별도의 코팅과정을 수행한 다음 혼합하여 사용할 수 있다.

즉, 상기 코팅은 양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내어 평판 진동스크린에 안착시키고 진동스크린을 작동시켜 황토알갱이들이 펼쳐지게 하는 분산단계와; 황토알갱이가 펼쳐진 상태에서 분해가 용이한 물질 예컨대 콜라겐과 물을 1:2로 혼합하여 가열분해시킨 액상젤라틴을 분무하여 황토알갱이 외면을 덮어 황토알갱이 내부가 밀폐되도록 코팅하는 단계;를 수행한다. 이와같이 코팅된 황토알갱이는 정련폐액 100중량부에 대해 2~5중량부로 발효숙성물에 혼합하는 코팅황토알갱이 혼합단계를 통해 아미노산약비를 생산할 수 있다.

이와같이 코팅된 황토알갱이를 아미노산약비에 혼합하여 사용하면 초기에는 코팅층에 의해 내부가 밀폐되었다가 일정시간 이후에 코팅층이 분해되면 내부가 표출되어 함침된 양파액상물의 항균과 기피 성능이 추가로 제공될 수 있으므로, 항균과 기피효능 제공시간을 기존보다 연장시킬 수 있다.

이러한 황토알갱이를 활용하는 과정은, 황토알갱이 소성단계, 일정크기의 황토알갱이를 선별하는 선별단계, 양파액상물에 선별된 황토알갱이를 함침시키는 단계, 양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내서 진동시켜 펼치는 분산단계, 펼쳐진 황토알갱이에 분해가 용이한 코팅물질을 분무하여 코팅층을 형성하는 코팅단계, 코팅이 완료된 황토알갱이를 발효숙성물에 혼합하여 생산하는 혼합단계로 진행된다.

< 실시예1 - 정련폐액 , 폐단백질을 함유하는 아미노산약비 제조>

혼합물질로,

정련폐액은 충남 공주시를 소재로 한 견직공장에서 폐기되는 것을 사용하였으며, 정련폐액의 아미노산 함량은 정련폐액 100중량부에 대해 2~3%내외로 세리신아미노산을 함유하였다.

폐단백질로는 아미노산 생산공장에서 폐기되는 두과식물인 박을 사용하였고, 상기 견직공장에서 폐기되는 번데기를 사용하였다. 이 때 박은 잘게 분쇄하여 사용하고, 번데기는 분말을 사용하였다.

증효제로는 펄라이트를 열처리하여 분쇄한 것을 사용하였다.

효모로는 누룩을 사용하였다.

비료 제조방법으로는,

정련폐액 100L 에 폐단백질을 혼합한 다음 24시간 공기로 폭기하였다.

또한, 폭기후 가열조를 통해 100℃에서 20분간 가열하였고, 가열후 액상물을 여과하여 고상물과 액상물을 분리하였다.

수취된 액상물은 숙성조로 투입하고, 효모 1kg과 증효제로 펄라이트 2.5kg 및 설탕 1kg을 혼합하여 균질화시킨 후 35℃ 온도에서 10시간 동안 산소공급환경에서 발효를 수행하였다.

발효가 완료되면 35℃ 온도에서 12시간동안 숙성이 이루어지게 한 다음 최종적인 아미노산약비를 수취하였다.

여기서 상기 정련폐액, 박, 번데기분말의 조성비는 하기 표1의 조건으로 하여 아미노산 약비인 비료를 제조하였다.

< 실험예1 - 아미노산약비 처리유무에 따른 사과의 과실 특성 비교>

표1의 조성비로 제조된 아미노산 약비인 비료를 사과나무에 처리하였다. 이때 각 실시예의 비료는 서로 영향이 미치지 않도록 충분히 이격된 장소의 객체를 선택하여 공급하였다.

처리방법은 사과나무의 발아에서 신초정지까지는 표1의 조성비를 갖는 비료 10L를 물 100L에 희석하여 사과나무에 관주시켰다. 이때, 사과나무의 발아에서 신초 정지까지 3~6회 정도 관주를 반복 실시하였다. 최초 생장기에는 비료 조성물 5L를 물 50L에 희석하여 2회 엽면시비 하였고, 수확 60일 전에는 비료 5L를 물 50L에 희석하여 2~3회 반복하여 엽면시비 하였다.

사과는 일반수확기에 맞춰서 수확하였고 그 품질을 조사하여 결과를 하기 표2에 나타내었다.

표2에 나타난 바와같이 아미노산 공급원으로서 정련폐액만 사용한 비교예1보다는 폐단백질을 추가 혼합하여 발효시킨 실시예1-1 내지 1-12에서 대체적으로 과중과 종경 및 횡경이 크게 나타남을 알 수 있었다. 그러나, 폐단백질을 소량 추가한 실시예1-1과 1-6는 비교예1보다 큰 차이가 없었으며, 다량 추가한 실시예 1-5와 1-10은 추가된 량 대비 크기 향상정도가 미비하였다. 또한 폐단백질로서 박과 번데기분말 혼합 사용하여도 단일품목사용과 대비했을 때 혼합되는 총량에 영향을 받지 폐단백질 종류에 따라서는 품질에 크게 영향이 미치지 않은 것으로 나타났다.

따라서, 정련폐액 100L 대비 폐단백질 15~25kg을 혼합하여 비료를 생산한 실시예1-2 내지 1-4 및 실시예1-7 내지 1-9에서 사과 과실의 품질이 우수하게 나타났으며, 바람직하게는 혼합량 대비 품질은 실시예1-4와 실시예1-8이 가장 좋은 결과가 나타났다.

도 3은 비료를 공급하지 않고 재배한 사과 열매와 본 발명의 실시예1-4에 의해 재배한 사과열매를 비교한 사진이다. 비교한 바와같이 본 발명의 아미노산약비 비료는 열매 크기에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

< 실시예2 . 정련폐액 , 폐단백질 , 폐농산분쇄물을 함유하는 아미노산약비 제조>

조성물질로는, 실시예1의 조성물과 동일하게 사용하였고, 폐농산분쇄물이 추가되었다.

상기 폐농산분쇄물로는, 농산물 저장창고 또는 가공공장에서 폐기되는 양파나 마늘을 사용하며, 양파는 잘게 분쇄하여 사용하고, 마늘은 분말을 사용하였다.

비료제조방법은 실시예1과 동일하게 수행하되 폐농산분쇄물의 투입은 폭기가 이루어진 다음에 혼합하여 균질화시킨 후 가열이 수행되게 하였다.

조성비로는, 폐단백질은 가장 좋은 결과를 나타낸 실시예1-4와 1-9의 혼합량인 정련폐액 100L 대비 25kg을 혼합하는 것으로 고정시켰으며, 폐농산분쇄물의 혼합량만 변화시켰으며, 하기 표3의 조건으로 비료를 제조하였다.

<실험예2 - 폐농산분쇄물 첨가 유무에 따른 사과의 과실 특성 비교>

표3의 조성비로 제조된 아미노산 약비인 비료를 사과나무에 처리하였다.

처리방법은 실험예1과 동일한 방법으로 이루어졌다.

사과는 일반수확기에 맞춰서 수확하였고 그 품질을 조사한바, 폐농산분쇄물을 첨가하지 않은 것과 유사한 결과가 나타났다. 따라서, 폐농산분쇄물 첨가가 유무가 과실 크기 변화에는 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.

<실험예3 - 폐농산분쇄물 첨가 유무에 따른 식물방제력 비교>

표 3의 조성비로 제조된 비료를 물에 10배 희석하여 벼, 오이, 토마토, 밀, 보리에 엽면시비하였다.

24시간 후 벼-도열병균, 벼-문고병균, 오이-잿빛곰팡이병균, 토마토-역병균, 밀-녹병균, 보리-흰가루병균을 제공받아 각각 해당 식물에 분무 접종하였다.

각 식물에 대한 방제가는 백분율로 평가하여 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표4를 참조한 바와같이, 양파나 마늘분말의 폐농산분쇄물을 첨가하지 않은 비교예2에서는 전체적으로 방제가가 낮았고 일부 10%는 증효제로 공급한 펄라이트에 의해 흡착제거된 것으로 판단된다.

또한, 각 병균에 대해 폐농산분쇄물 1kg이상 혼합된 실시예에서 방제가가 다소 높게 나타났으며, 1~1.5kg을 혼합한 실시예 2-2 내지 2-3, 실시예 2-6 내지 2-7에서 높은 방제가를 가지며, 실시예 2-5 와 2-8 은 2kg 이상 과잉 혼합했지만 실시예 2-3 과 2-7과 유사한 값이 나타났다.

또한, 실시예 2-9와 2-10은 폐농산분쇄물로서 양파와 마늘분말을 혼합한 것이나, 종류에의한 영향은 미비하고 총량에 대해 방제 효과가 나타났다.

이와같이 화학농약보다는 효능이 낮지만 비료 자체만으로도 어느정도 병충해 제거효율이 제공됨을 알 수 있다.

<실험예4 - 콩 재배시 아미노산약비 비료 공급 유무에 따른 콩 비교>

검은콩(서리태)를 파종하여 일반적인 콩재배방법으로 재배하였다.

비료는 실시예2-3의 조성비로 제조된 아미노산약비를 물에 10배 희석하여 사용하였고, 콩의 본잎이 4~5일때와, 6~7장 일 때 각각 시비하였다.

도 4는 실시예2-3 조성비를 갖는 비료를 공급하여 재배한 콩과 비료공급없이 재배한 콩을 비교한 사진이다. 참조한 바와같이 본 발명의 비료(실시예2-3)를 공급한 콩(실험구)의 크기가 비료를 공급하지 않은 콩(대조구)보다 2배이상 크게 성장한 것을 알 수 있다.

< 실시예3 - 첨가원료를 혼합한 아미노산약비 비료 제조>

조성물질로는 실시예2의 정련폐액과, 폐단백질(박)과 폐농산분쇄물(양파)을 사용하였고, 첨가원료(곽향, 자소유)를 추가하였다.

비료제조방법은 실시예1과 동일하게 수행하되 폭기가 이루어진 다음 폐농산분쇄물과 첨가원료를 투입하여 균질화시킨 후 가열이 수행되게 하였다.

조성비로는, 정련폐액과, 폐단백질(박) 및 폐농산분쇄물(양파)의 혼합은 실시예2에서 가장 좋은 결과를 나타낸 실시예2-3의 비율로 고정하였고, 첨가원료(곽향, 자소유)량만 변화시켜 혼합하여 하기 표 5의 조건으로 비료를 제조하였다.

<실험예5 - 항균시험>

실시예3의 각 제조비료를 물에 10배 희석한 다음 각각 10ml를 채취하여 샬레에 담고, 살모넬라균과 대장균을 각각 접종하여 1시간~3시간경과에 따른 사멸여부를 확인하여 하기 표 6에(사멸한 것 : ○, 균이 잔존한 것 : ×) 표시하였다.

표 6을 참조한 바와같이 첨가원료인 곽향 또는 자소유가 포함된 실시예3-1 내지 3-10 모두 3시간 후에 살모넬라균과 대장균이 모두 사멸됨을 확인하였고, 혼합사용하여도 동일한 살균효과가 제공됨을 확인하였다. 1.5kg 이상 혼합한 실시예 3-3, 3-4, 3-7 및 3-8에서 1시간 이내로 사멸효과를 제공함을 알 수 있었다.

비교예3-1의 결과를 보면 6시간 경과되어 사멸이 이루어지는 것으로 보아 양파성분만 혼합하여도 항균기능이 약간 제공됨을 확인하였다.

<실험예6 - 사과의 과실 항균 특성 비교>

실시예3-3의 조성비인 정련폐액 100L에 폐단백질(박) 25kg, 폐농산분쇄물(양파) 1.5kg, 첨가원료(곽향) 1.5kg을 혼합하여 제조된 비료를 사과나무에 처리하였다.

처리방법은 실험예1과 동일한 방법으로 이루어져 일반수확기에 맞춰서 수확하였다.

수확한 사과(실험구)와, 비료를 공급하지 않은 사과(대조구)에 각각 송곳으로 찌른 다음 7일 경과후 변질정도를 확인하였다.

도 5를 참조한 바와같이 실험구는 상처가 발생된 부위만 변색이 되고 주위로 확산되지 않은 반면 대조구는 상대적으로 넓은 범위에서 변질이 발생되어 상품가치가 크게 하락함을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명의 비료로 처리한 사과는 외부균에 대한 저항성이 크게 나타남을 알 수 있으며, 이는 운반 보관시 발생된 상처에 의해 상품회손율을 낮춰 상품가치를 보존할 수 있는 등 저장성 향상으로 농가소득을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

<실험예7 - 식물 뿌리 발육상태 비교>

실험구와 대조구 모두 일반적인 셀러리를 재배방식을 적용하여 재배하였다. 다만 실험구에는 실시예3-3의 조성비로 제조된 비료를 물에 10배 희석하여 사용하였고, 대조구에는 일반적으로 사용되는 비료를 사용하였다.

파종후 150일 후 뿌리 발육상태 확인하여 도 6에 나타내었다.

도 6을 참조한 바와같이 실험구가 대조구보다 잔뿌리 수와 길이가 160~180%정도로 향상됨을 알 수 있으므로, 본 발명의 실시예3-3의 조성비를 갖는 비료는 일반 비료보다 식물 뿌리 성장을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

< 실시예4 - 양파액상물이 함침된 황토알갱이가 혼합된 아미노산약비 제조>

1) 아미노산약비 제조

실시예3-3의 조성비로 실시예3의 제조방법에 의해 제조하였다.

2) 황토알갱이 제조

황토알갱이를 200℃에서 1시간 동안 소성하여 다공질화하고, 메쉬를 통과시켜 직경0.1~1.0mm인 것을 선별하여 수취하였다. 수취한 황토알갱이는 미리 준비된 양파액상물에 침지시키고 30분이상 교반기에 의해 혼합하였다. 양파액상물에서 황토알갱이를 꺼내고 진동시크린에 안착시켜 얇게 단층으로 펼쳐지게 하였다. 그 상부에 콜라겐과 물을 1:2로 혼합가열하여 수용성젤라틴을 제조하고, 제조된 수용성젤라틴을 황토알갱이에 분무하여 코팅시켰다.

3) 황토알갱이 혼합비료 제조

준비된 아미노산약비에 황토알갱이를 혼합하되, 하기 표7과 같이 혼합량을 변화시켜 비료를 제조하였다.

<실험예8 - 해충기피 실험>

비닐하우스 내부에 재배한 서리태를 일정폭으로 구획하여 다수개의 서래태 재배군을 형성하고, 각 재배군에는 표 7의 실시예 4-1 내지 4-6과, 비교예4-1 및 4-2의 성분으로 제조된 비료를 물에 10배 희석하여 재배군에 각각 엽면살포하였다.

밀폐된 비닐하우스 내부에 노린재를 200마리 풀어 넣고, 6시간마다 노린재의 접근 여부를 확인하여 하기 표 8에 (접근함 : ○, 접근 안함 : ×)로 표시하였다.

표 8을 참조한 바와같이 폐농산분쇄물(양파)를 혼합한 비료를 살포한 식물로는 노린재의 기피현상이 뚜렷하게 나타났다.

양파액상물이 함침된 황토알갱이를 투입하지 않은 비교예3은 12시간 경과후 기피현상이 둔화되었고, 황토알갱이를 소량투입된 실시예4-1은 24시간 경과후 기피현상이 둔화되었다.

실시예4-2 내지 4-6은 모두 36시간 경과후 까지 해충기피기능을 제공함을 알 수 있다. 이는 황토알갱이의 코팅층이 부식제거되면서 내부에 함침된 양파액상물 성분이 서서히 표출되어 지속적인 기피기능을 제공한 것으로 판단된다. 또한, 실시예4-6의 결과를 보면 황토알갱이를 다량 투입하여도 기피효능을 제공하는 시간은 한정됨을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 코팅층이 형성된 황토알갱이를 혼합하면 해충기피효능 장시간 제공할 수 있다.

Claims

견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액;
아미노산 생산과정에서 발생된 두과식물 또는 견직공장의 번데기분말 중 적어도 어느 하나인 폐단백질;
양파, 마늘 중 일종 또는 이종 혼합한 폐농산분쇄물;
누룩, 바실러스균 중 일종 또는 이종 혼합한 효모; 및
곽향 또는 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료;
를 포함한 혼합물을 발효시킨 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비.
제1항에 있어서,
상기 혼합물은 정련폐액 100중량부에 대해 폐단백질 15~25 중량부, 폐농산분쇄물 1~1.5중량부, 효모 0.5~1 중량부, 첨가원료 1~1.5중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비.
삭제
제2항에 있어서,
상기 정련폐액 100중량부에 대해
게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이종 혼합한 증효제 2~3 중량부;
설탕 0.5~1 중량부;를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비.
제2항에 있어서,
상기 정련폐액 100중량부에 대해
양파액상물이 함침된 0.1~1mm 직경으로 외면에 단백질이 더 코팅된 다공성 황토알갱이를 2~5중량부;를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비.
폐농산물을 이용한 친환경 액체 아미노산약비 제조방법에 있어서,
견직공장의 정련과정에서 발생된 정련폐액에 폐단백질을 혼합하는 원료혼합단계;
혼합원료에 산소를 폭기시키는 살균단계;
살균된 혼합원료에 폐농산물인 양파, 마늘 중 선택된 1종 또는 2종을 분쇄하여 혼합하는 폐농산분쇄물 혼합단계;
폐농산분쇄물이 혼합된 혼합원료를 가열하여 분해시키는 가열분해단계;
가열분해단계에서 분해가 완료되면 슬러지와 액상물로 분리하는 여과단계와;
여과단계에서 수취된 액상물은 발효조로 이송하고 효모를 추가 혼합하여 발효시키는 발효단계; 및
발효가 완료된 발효물을 숙성조로 이송시켜 숙성시키는 숙성단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 발효단계에는 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이송 혼합한 증효제; 및 설탕;이 더 혼합되고,
상기 폐농산분쇄물 혼합단계에는, 곽향, 자소유 중 일종 또는 이종 혼합한 첨가원료;가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 살균단계에는, 폭기조에서 20~28시간 산소 또는 공기로 폭기시켜 산소에 의해 살균이 이루어지게 하고,
상기 가열분해단계에는, 90~120℃ 가열조건에서 20~30분간 교반하면서 이루어지고,
상기 발효단계는, 30~40℃ 가열조건에서 10~12시간 동안 산소가 공급되는 환경에서 발효가 이루어지고,
상기 숙성단계는, 30~40℃ 가열조건에서 11~13시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 원료혼합단계는, 정련폐액 100중량부에 대해 폐단백질 15~25 중량부;로 혼합하고,
상기 폐농산분쇄물 혼합단계에는, 정련폐액 100중량부에 대해 폐농산분쇄물 1~1.5 중량부; 첨가원료 1~1.5중량부;로 혼합하고,
상기 발효단계에는, 정련폐액 100중량부에 대해 효모 0.5~1중량부; 게르마늄, 펄라이트로부터 일종 또는 이송 혼합한 증효제 2~3 중량부; 및 설탕 0.5~1 중량부;로 혼합하는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 숙성단계 다음으로는,
황토를 150~250℃로 소성하는 황토알갱이 소성단계;
0.1~1.0mm 직경의 다공성 황토알갱이를 선별수취하는 선별단계;
선별된 황토알갱이는 양파액상물에 침지시켜 양파액상물을 함침시키는 함침단계;
양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내어 정련폐액 100중량부에 대해 2~5중량부로 혼합하는 단계;가 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 숙성단계 다음으로는,
황토를 150~250℃로 소성하는 황토알갱이 소성단계;
0.1~1.0mm 직경의 다공성 황토알갱이를 선별수취하는 선별단계;
선별된 황토알갱이는 양파액상물에 침지시켜 양파액상물을 함침시키는 함침단계;
양파액상물이 함침된 황토알갱이를 꺼내어 진동스크린에 단층으로 펼치는 분산단계;
분산된 황토알갱이에 콜라겐과 물을 1:2의 중량비로 혼합하여 분해시킨 액상젤라틴을 분무하여 코팅하는 단계;
코팅된 황토알갱이를 정련폐액 100중량부에 대해 2~5중량부로 혼합하는 코팅 황토알갱이 혼합단계;가 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 아미노산약비 제조방법.