KR102034865B1 - 발효사료 제조방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

베일 또는 농식품 부산물을 포함하는 사료 원료를 자동으로 커팅 또는 파쇄하여 공급하는 사료공급부와, 사료공급부에서 커팅 또는 파쇄된 사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 1차 이송스크류부와, 1차 이송스크류부에 의해 연결된 사료를 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연 발생하도록 혼합하여 발효를 시작하는 제1 연질 및 발열배합부와, 제1 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 2차 이송스크류부와, 2차 이송스크류부에 의해 이송된 혼합사료를 밀폐공간에서 수용하여 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연발생되도록 혼합하여 발효상태를 유지시키는 제2 연질 및 발열배합부와, 제2 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 3차 이송스크류부와, 3차 이송스크류부에 의해 이송되는 혼합사료를 밀폐 공간에서 스크류를 이용하여 연질 및 마찰발열시켜 발효 저장하는 연질 및 발효 저장부와, 연질 및 발효 저장부에서 배출되는 사료를 연질화 및 혼합 발열하여 발효되는 상태로 이송하는 4차 이송크류부와, 사료를 정량 포장하는 포장부와, 포장부에서 포장된 제품을 적재 공간으로 이송하는 배출부와, 사료공급부에서 4차 이송스크류까지의 원료의 가공 공정별 온도 및 습도를 모니터링 하는 모니터링부 및, 사료공급부에서 배출부까지의 원료의 가공 공정을 구동 제어하는 제어모듈을 포함하는 발효 사료 제조시스템이 개시된다.

Description

발효사료 제조방법 및 그 시스템{A METHOD FOR MANUFACTURING FERMENTED FEED}

본 발명은 보리, 볏짚과 같은 조사료의 베일을 커팅부터 포장까지의 생산라인을 배치하여 생산하되, 포장 상태에서 3일경과 후 완전 발효상태가 가능하도록 하는 발효 사료 제조방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가축을 사육하는 농가에서는 겨울철에 가축의 먹이(사료)로 사용할 수 있도록 볏짚, 옥수숫대, 밀, 보리 등을 원형으로 말아서 압축한 베일(bale)을 저장하였다가, 필요할 때 가축의 먹이로 공급하게 된다.

베일은 가축이 먹기에 적당한 크기로 절단한 후, 가축의 영양상태에 따라서 선택적으로 건초와 배합하여 공급하게 된다.

여기서 상기와 같이 베일을 커팅(세절)한 다음에 복수의 공정을 거쳐서 원하는 사료를 포장까지 해야 하는 사료 제조 공정이 이루어지는데, 이를 위해서 대규모 사료 플랜트시설이 교구된다.

일예로 대한민국 등록특허 제10-0742526호(특허문헌)에는, 반입된 조사료(베일)를 세절하는 세절기와, 세절된 조사료를 배합기에 투입하는 뉴메틱 컨베이어와, 필요에 따라 농후사료(곡물사료, 맥주 박 등)를 배합기에 투입하는 벨트 컨베이어와, 세절된 조사료와 농후사료를 혼합하는 배합기와, 배합기에서 배출되는 티엠알 사료를 제품탱크로 이송하는 제1 컨베이어(벨트 컨베이어)와, 티엠알 사료를 저장하는 제품탱크와, 제품탱크에서 배출되는 티엠알 사료를 포장기로 이송하는 제2 컨베이어(벨트 컨베이어)와, 티엠알 사료를 계량 및 포장하는 포장기로 이루어진 티엠알 사료 조제 농가용 소형 플랜트 및 티엠알 사료 제조방법이 공지되어 있다.

그러나 이 특허문헌에 개시된 플랜트는 이하와 같은 단점이 있다.

1) 베일을 세절(원하는 길이로 절단)하는 데에 사용되는 트랙터 견인형 세절기는 베일을 투입/세절하는 부위가 완전히 오픈되어 있기 때문에, 세절 작업 중에 발생한 분진이 주변에 퍼진다는 단점이 있다.

2) 배합기가 지하(pit)에 설치됨에 따라, 근무인원이나 작업장비(예를 들면, 로더 등)가 안전하게 이동할 수 있는 동선을 확보하는 데에 지장을 준다는 단점이 있다.

3) 공정간 이송(배합기에서 제품탱크로의 이송, 제품탱크에서 포장기로의 이송)에 벨트 컨베이어가 사용되기 때문에, 다량의 잔물(殘物, 벨트 컨베이어에서 작업장 바닥으로 떨어져 쌓이는 티엠알 사료)과 분진 및 악취가 발생하여 작업장의 환경이 나빠진다는 단점이 있다.

4) 제품(가공 완료된 티엠알 사료)이 톤 백에 수백 ㎏씩 담겨 출하되기 때문에, 지게차를 사용하지 않으면 취급할 수 없다는 단점이 있다.

또한, 특허문헌의 플랜트에서 생산되는 티엠알 사료는 다음과 같은 단점이 있다.

1) 세절된 조사료와 다양한 농후사료가 배합된 티엠알 사료는 발효사료에 비해 기호성이 낮다는 단점이 있다.

2) 낮은 기호성 때문에, 출하일령이 길고(평균 30개월), 평균적으로 도축우의 육질과 등급, 출하 체중이 기대에 못 미치며, 질병에 취약하다는 단점이 있다.

3) 소 한 마리당 출하일령까지 약 7톤이 사용되는 티엠알 사료는 농후사료의 배합량에 따라 가격에 편차가 있지만, 대체로 가격이 높아 농가 입장에서 수익성이 나쁘다는 단점이 있다.

즉, 이러한 점을 감안하여 최근에는 기호성이 좋은 발효 사료에 대한 요구가 많아지고 있다.

특허문헌 : 대한민국 등록특허 제10-0742526호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 베일을 공급, 커팅, 연질화를 거쳐서 포장까지 완료하는 과정에서 3일 동안 완전 발효상태가 되도록 가공할 수 있는 발효사료 제조방법 및 그 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발효 사료 제조방법은, 가) 베일을 자동 공급 및 절단하는 단계; 나) 상기 가) 단계에서 절단된 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 1차 이송하는 단계; 다) 상기 나) 단계에 의해 이송된 사료를 1차 저장하면서, 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시켜 발효를 시작하는 단계; 라) 상기 다) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 2차 이송하는 단계; 마) 상기 라) 단계에 의해 이송된 사료를 2차 저장하면서, 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시켜 발효하는 단계; 바) 상기 마) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 3차 이송하는 단계; 사) 상기 바) 단계에 의해 이송된 사료를 발효 저장하는 단계; 아) 상기 사) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 발효하면서 4차 이송하는 단계; 자) 상기 아) 단계를 통해 배출된 사료를 계량하는 단계; 및 차) 상기 자) 단계에서 계량된 사료를 포장 및 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 사료는 커팅공정부터 포장까지 자동으로 생산하면서, 생산 후 3일 후에는 완전 발효상태가 되어 출하 가능하도록 제조하는 것이 가능하다.

여기서, 상기 가) 단계에서 나) 단계로 이송되는 사료에 포함된 중량 이물질과 경량이물질을 제거하는 메인 이물질 제거단계; 및 상기 1차 내지 제3차 이송단계 각각으로 진입되는 사료에 포함된 경량의 이물질을 제거하는 서브 이물질 제거단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인 이물질 제거단계는, 자석을 이용하여 상기 사료에 포함된 금속물질을 제거하는 금속이물질 제거단계; 상기 사료에 포함된 돌덩어리를 포함하는 비금속 중량물을 중량크기별로 단계적으로 분리하여 중량이물질 제거하는 단계; 및 상기 금속이물질 및 중량이물질 제거단계 이후에 상기 사료에 남은 자갈 내이 흙을 포함하는 경량의 이물질을 분리하여 제거하는 경량이물질 제거단계;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 커팅된 사료에 포함된 금속이물질과 중량의 이물질을 초기에 제거하여 양질의 사료를 제조할 수 있다.

또한, 상기 다) 단계에서는 사료를 10 내지 15분 동안 저장하면서 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 진행되고, 상기 마) 단계에서는 사료를 15분 내지 20분 동안 저장하면서 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 진행되는 것이 좋다.

이로써, 연질화 및 마찰 발열에 의해 발효온도로 유지되는 사료가 발효과정이 정상적으로 진행될 수 있도록 관리할 수 있다.

또한, 외부 온도를 측정하고, 측정된 외부 온도가 기준 온도 이하일 경우 상기 나)단계부터 상기 아) 단계 각각에서 히터를 구동하여 가공 및 이송공간을 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 외부 온도 조건에 따라서 사료의 가공공정별로 필요한 발효온도 조건을 만족하도록 보조적으로 열을 제공하여 발효온도를 유지하도록 할 수 있다.

또한, 상기 나) 단계부터 상기 아) 단계 중에서 적어도 어느 한 공정에서 사료에 물을 분사하여 주는 물분사 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 사료의 건조 상태에 따라서 물을 공급하여 원활한 발효과정이 이루어질 수 있도록 관리할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발효 사료 제조시스템은, 베일 또는 농식품 부산물을 포함하는 사료 원료를 자동으로 커팅 또는 파쇄하여 공급하는 사료공급부; 상기 사료공급부에서 커팅 또는 파쇄된 사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 1차 이송스크류부; 상기 1차 이송스크류부에 의해 연결된 사료를 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연 발생하도록 혼합하여 발효를 시작하는 제1 연질 및 발열배합부; 상기 제1 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 2차 이송스크류부; 상기 2차 이송스크류부에 의해 이송된 혼합사료를 밀폐공간에서 수용하여, 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연발생되도록 혼합하여 발효상태를 유지시키는 제2 연질 및 발열배합부; 제2 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 3차 이송스크류부; 상기 3차 이송스크류부에 의해 이송되는 혼합사료를 밀폐 공간에서 스크류를 이용하여 연질 및 마찰발열시켜 발효 저장하는 연질 및 발효 저장부; 상기 연질 및 발효 저장부에서 배출되는 사료를 연질화 및 혼합 발열하여 발효되는 상태로 이송하는 4차 이송크류부; 사료를 정량 포장하는 포장부; 상기 포장부에서 포장된 제품을 적재 공간으로 이송하는 배출부; 상기 사료공급부에서 상기 4차 이송스크류까지의 원료의 가공 공정별 온도 및 습도를 모니터링 하는 모니터링부; 및 상기 사료공급부에서 상기 배출부까지의 원료의 가공 공정을 독립적으로 구동 제어하고, 구동시간을 포함한 구동조건을 상기 모니터링부의 측정결과를 근거로 하여 결정하여 제어하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 사료공급부부터 사료의 발효상태로 포장 및 적재까지 자동화 공정을 통해서 대량생산할 수 있다.

여기서, 상기 1차 내지 4차 이송스크류부와, 상기 제1 및 제2연질 및 발열배합부와, 상기 연질 및 발효 저장부 각각에는 내부온도를 승온하기 위한 가열히터가 구비되어 상기 제어모듈에 의해 구동 제어되는 것이 바람직하다.

이로써, 외부 온도에 상관없이 사료의 가공공정별로 발효 가능한 온도를 유지하도록 하면서 가공함으로써, 가공공정을 거치면서도 발효가 진행되도록 할 수 있다.

또한, 상기 모니터링부는, 외부 온도를 측정하기 위한 외부 온도센서; 상기 1차 내지 4차 이송스크류부 각각의 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 이송부 온도센서; 상기 제1 및 제2연질 및 발열배합부 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 배합부 온도센서; 상기 연질 및 발효 저장부 내부의 온도는 측정하기 위한 발효저장부 온도센서; 및 상기 사료공급부에서 커팅되어 상기 1차 이송스크류부로 공급되는 원료의 습도를 측정하는 습도 센서;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 공정별 외부 및 내부환경 조건을 체크하여 그에 따른 최적의 발효상태를 유지하도록 제어하면서 가공할 수 있다.

또한, 상기 1차 내지 4차 이송스크류부 각각은, 상부가 개방되고, 어느 한쪽 단부에 배출구가 형성된 U형 슈트; 양 단부 중에서 배출구와 대응하지 않는 쪽의 단부에 공급구가 형성되고, 상기 U형 슈트의 개방된 상부를 덮는 평판형 커버; 상기 U형 슈트의 양끝에 장착되는 마감판; 및 상기 U형 슈트 내에 회전 자유롭게 설치되며, 양 단부가 베어링을 통해 상기 마감판에 지지되는 스크류;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 사료공급부에서 상기 1차 이송스크류부로 공급되는 사료에 포함된 이물질을 제거하는 메인 이물질 제거유닛을 더 포함하며, 상기 메인 이물질 제거유닛은, 상기 사료공급부의 배출부와 상기 1차 이송스크류부의 입구부를 연결하는 사료 이동하우징; 상기 사료 이동하우징 내부의 상류에 설치되어 커팅된 사료에 포함된 금속 이물질을 자석을 이용하여 제거하는 금속이물질 제거부; 상기 금속이물질 제거부를 통과하는 사료에 포함된 중량의 돌을 중량크기별로 단계적으로 걸러내는 중량이물질 제거부; 및 상기 중량이물질 제거부를 통과한 사료와 상기 1차 이송스크류부로 이송되는 사료에 포함된 경량의 이물질을 걸러내는 메인 경량이물질 제거부;를 포함하는 것이 좋다.

이로써, 사료를 커팅하여 공급할 때 포함된 비교적 중량의 이물질과 금속이물질 등을 효과적으로 제거하여 이후의 공정에서 이물질로 인한 문제 발생을 근본적으로 제거할 수 있다.

또한, 2차 내지 4차 이송스크류부 각각으로 유입되는 사료에 포함된 경량의 돌과 흙을 포함하는 경량의 이물질을 걸러내기 위한 서브 경량 이물질 제거유닛을 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 공정별로 남아 있는 이물질을 단계적으로 제거할 수 있게 되어 최종 포장되는 사료에는 이물질이 거의 남지 않게 되어 양질의 사료를 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 중량이물질 제거부는, 상기 이동하우징의 이동경로의 바닥에 형성된 이물질 배출공을 외측에서 개폐하도록 설치되는 이물질 개폐셔터; 및 상기 이물질 개폐셔터가 상기 이물질 배출공을 폐쇄하도록 하는 탄성력을 제공하는 가압부재;를 포함하며, 상기 이동하우징을 통과하는 사료에 포함된 중량의 이물질이 상기 개폐셔터에 위치되면, 상기 중량의 이물질에 의해 상기 가압부재의 탄성을 이기고 상기 이물질 개폐셔터가 개방되어 상기 중량의 이물질이 상기 이물질 배출공으로 배출되어 분리 가능한 것이 좋다.

이러한 구성에 의하면, 중량의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 중량크기별로 단계적으로 제거함으로써 중량이물질의 제거효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 발효 사료 제조방법 및 그 제조시스템에 따르면, 사료 가공 및 공정간 이송이 밀폐형 컨테이너와 스크류 컨베이어를 통해 이루어지므로, 잔물이 생기거나 분진 및 악취가 작업장 내에 퍼지는 일이 없다. 따라서 작업장 환경이 청결하게 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사료 제조 시스템은 사료공급부터 포장까지 자동으로 이루어지므로, 근무인원과 작업장비의 안전 시야 및 동선을 확보하기가 용이하며, 각 부분의 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사료 제조 시스템 및 발효 방법은, 대용량 제품 및 소용량 제품을 둘 다 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사료 제조 시스템 및 발효 방법은 사료 가공 및 공정간 이송시에 조사료가 연질 처리될 뿐 아니라, 가공 및 이송 과정에서의 마찰열로 인해 사료 온도가 초기 발효온도에 도달하기 때문에, 생균제의 투입과 온도 조절 없이도, 제품 포장 후, 사료의 자연 종균에 의한 숙성발효 및 질소 안정화가 단기간에 이루어질 수 있다. 발효 사료는 티엠알 사료에 비해 기호성과 품질이 뛰어나며, 소화체열의 둔화와 반추위 내 pH 안정을 도모할 수 있기 때문에, 출하일령의 단축, 도축우의 육질과 등급의 향상, 출하체중의 증가, 건강증진 효과 등을 기대할 수 있다. 게다가, 질소 안정화가 이루어진 숙성발효사료는 기호성 및 품질의 변화 없이 6개월 이상 보관이 가능하다. 따라서 본 발명에 의한 사료 제조 플랜트에서 생산된 숙성발효사료를 사용하면, 농가의 수익성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 사료의 가공 공정시마다 이물질을 단계적으로 분리하여 제거함으로써, 최종 포장되는 사료에는 이물질이 거의 남지 않게 되어 양질의 사료를 제공할 수 있다.

특히, 초기에 베일커팅후의 사료에 포함된 금속이물질과 중량의 이물질을 우선적으로 제거함으로써, 이러한 금속 및 중량이물질에 의해 장비의 손상을 방지할 수 있고, 이물질의 파편이나 가루가 사료에 포함되는 것을 원천적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

특히, 전 과정을 자동화로 수행할 수 있으므로, 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 되어, 가축 사육 농가의 운영비용을 절감할 수 있게 되어 소득 증대에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발효 사료 제조 시스템의 개략적인 측면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발효 사료 제조 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 연질 및 발열배합부와 연질 및 발효저장부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 연질 및 발열배합부와 연질 및 발효저장부를 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 2차 내지 4차 이송스크류부의 일측 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 2차 내지 4차 이송스크류부의 타측 평면도이다.
도 7은 이송스크류부의 배출구에 연결 슈트가 장착된 상태의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 R판의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메인 이물질 제거유닛을 개략적으로 나타내 보인 부분 정단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 메인 이물질 제거유닛의 개략적인 부분 평단면도이다.
도 11 및 조 12는 도 9에 도시된 중량이물질 제거부를 나타내 보인 개략적인 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발효 사료 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발효 사료 제조방법 및 그 시스템을 자세히 설명하기로 한다.

우선, 도 1 및 도 12에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 발효 사료 제조 시스템은, 사료를 파쇄 및 공급하는 사료 공급(100), 상기 사료 공급부(100)에서 커팅 및 파쇄된 사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 1차 이송스크류부(210), 상기 1차 이송스크류부(210)에 의해 연결된 사료를 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연 발생하도록 혼합하여 발효를 시작하는 제1 연질 및 발열배합부(300), 상기 제1 연질 및 발열배합부(300)에서 배출되는 사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 2차 이송스크류부(220), 상기 2차 이송스크류부(220)에 의해 이송된 혼합사료를 밀폐공간에서 수용하여 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연발생되도록 혼합하여 발효상태를 유지시키는 제2 연질 및 발열배합부(300'), 제2 연질 및 발열배합부(300')에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 3차 이송스크류부(230), 상기 3차 이송스크류부(230)에 의해 이송되는 혼합사료를 밀폐 공간에서 스크류를 이용하여 연질 및 마찰 발열시켜 발효 저장하는 연질 및 발효 저장부(300"), 상기 연질 및 발효 저장부(300")에서 배출되는 사료를 연질화 및 혼합 발열하여 발효되는 상태로 이송하는 4차 이송스크류부(240), 사료를 정량 포장하는 포장부(410), 상기 포장부(410)에서 포장된 제품을 적재 공간으로 이송하는 배출부(420), 적재부(430), 상기 사료 공급부(100)에서 상기 4차 이송스크류(240)까지의 원료의 가공 공정별 온도 및 습도를 모니터링하는 모니터링부(500), 및 상기 사료공급부(100)에서 상기 배출부(420)까지의 원료의 가공 공정을 독립적으로 구동 제어하고 구동시간을 포함한 구동조건을 상기 모니터링부(500)의 측정결과를 근거로 하여 결정하여 제어하는 제어모듈(600)을 구비한다.

상기 사료공급부(100)부터 포장부(410)까지는 지상에 일직선으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 사료공급부(100)는 베일(10)을 자동으로 공급하여 원하는 사이즈로 커팅하고, 커팅 가공된 사료는 1차 이송스크류부(210)로 공급된다.

상기 사료공급부(100)의 구성은 다양한 구성이 가능하며, 베일(10)을 자동으로 장전하여 일정한 사이즈로 절단한다.

사료공급부(100)에서 커팅 완료된 사료는 1차 이송스크류부(210)로 공급된다. 1차 이송스크류부(210)는 일단의 입구와 타단은 배출구를 가지며, 일단에서 타단으로 상향 경사지게 배치되는 것이 좋다. 이러한 1차 이송스크류부(210)는 밀폐된 구성을 가지며, 내부에는 한 쌍의 이송스크류가 서로 반대 방향으로 회전하면서 진입된 사료를 연질화시키고, 마찰열이 자연발생되도록 함은 물론, 사료를 혼합하면서 이송시키는 역할을 한다. 이와 같이 1차 이송스크류부(210)에서부터 원재료 즉, 사료를 연질화 및 혼합마찰열에 의하여 발효에 필요한 온도가 자연발생되도록 승온시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 사료 공급부(100)에서 공급되는 사료는 폐버섯 배지, 비지 등을 포함하여 다양한 종류의 농식품 부산물을 포함할 수 있다.

1차 이송스크류부(210)에 의해 이송된 사료는 1차 연질 및 발열배합부(300)로 이송된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 1차 연질 및 발열배합부(300)는 컨테이너(310)와, 컨테이너(310)의 내부 하측에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 오거(320)와, 오거(320)를 구동하는 모터(330)와, 가공이 끝난 재료를 컨테이너(310)로부터 후공정의 2차 이송스크류부(320)로 보낼 때 열리는 개폐 도어(340)와, 컨테이너(310)에 투입된 재료의 양을 계측하기 위해 컨테이너(310)와 하부 스트럭처(350)의 연결부위에 설치되는 로드 셀(360)을 구비한다.

상기 컨테이너(310)는 이른바 "R판"이라고 부르는 하판과 사방 측판 및 상판이 용접이나 볼트체결에 의해 박스 모양을 이루고 있다.

R판(311)은, 도 8에 도시된 바와 같이, "J" 형상으로 굽힘 가공된 2개의 곡면판(311a)이 서로 용접되어 전체적으로 "ω" 형상을 이루고 있다.

사방 측판 중에서, 오거(320)의 회전축이 베어링을 통해 회전 자유롭게 전측판과 후측판 각각에 설치된다. 후측판 쪽에는 2개의 모터(330)가 설치된다. 좌측판과 우측판에는 개폐 도어(340)가 각각 설치되어 있으며, 개폐 도어(340)에 의해 개폐되는 토출구(미도시)가 형성되어 있다.

컨테이너(310)의 상판은 2개의 분할판(312)으로 이루어져 있고, 각각의 분할판(312)은 유압실린더(313)에 의해 여닫을 수 있도록 되어 있다. 그러나 이와 다른 방식으로, 예컨대, 상판은 하나의 평판으로 구성되어도 되며, 이 경우에 상판 개폐용 유압실린더는 필요가 없다.

다음으로, 오거(320)는, 중심축의 외면을 따라 블레이드가 나선형으로 형성되고, 상기 블레이드의 끝에 다수의 커터가 장착된 구성으로 이루어져 있다. 이러한 오거(320)는 공지의 기술로부터 이해할 수 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다. 오거(320)는 한 쌍이 나란하게 설치되어 상기 모터(330)에 의해 각각 구동 회전되면서, 투입된 사료를 파쇄하는 역할을 할 수 있다.

다음으로, 컨테이너(310)의 후측판 쪽에 배치되는 한 쌍의 모터(330)는 각각의 오거(320)를 독립적으로 정역 회전시킬 수 있도록, 커플링을 통해 오거의 중심축과 결합되어 있다.

다음으로, 컨테이너(310)의 좌우측에 각각 설치되는 개폐 도어(340)는, 유압실린더(351)에 의해 컨테이너(310)의 길이방향(수평방향)으로 개폐되도록 구성되어 있다. 개폐 도어(350)는 설치지점에 따라, 예컨대 개폐 도어(350)가 컨테이너(310)의 R판(311)에 설치되는 경우에는 도어 형상이 전체적으로 곡면을 이루고, 좌측판과 우측판에 설치되는 경우에는 전체적으로 그 형상이 평면을 이루며, R판(311)과 좌우 측판에 걸쳐 있는 경우에는 개폐 도어의 일부분은 곡면을 이루면서 나머지 부분은 평면을 이루도록 제작된다. 그러나 이와는 다른 방식으로, 예컨대, 개폐 도어는 종래와 마찬가지로, 컨테이너의 높이방향으로 개폐되도록 구성되어도 된다.

다음으로, 로드 셀(360)은 컨테이너(310)의 네 귀퉁이에 하나씩 설치되어 있다. 로드 셀(360)의 측정치(투입된 재료의 양)는 도시하지 않은 제어패널의 인디케이터를 통해 표시된다.

다음으로, 하부 스트럭처(360)는 원하는 치수와 모양으로 절단한 빔이나 앵글, 형강 등을 용접하거나 볼트 체결하여 제작된다.

또한, 상기 컨테이너(310)의 좌측판과 우측판 각각에는 1차 이송스크류부(210)에 의해 공급되는 사료가 투입되는 사료 투입구(315)가 형성된다.

상기 구성의 제1연질 및 발열배합부(300)는 밀폐된 구조로서, 지속적으로 사료를 공급받은 후, 대략 10분간 오거(220)의 구동에 의해서 사료를 연질화시키고 혼합 마찰 발열시킴으로써 발효가 시작된다. 즉, 마찰 발열에 의한 자연 발열에 의해 발효에 필요한 온도 즉, 30℃ 내지 70℃를 유지하여 발효를 시작한다. 여기서 발효에 필요한 온도는 사료의 물성 즉, 습도에 따라서 결정될 수 있다.

제1연질 및 발열배합부(300)에서 발효온도로 상승되면, 사료를 배출하여 2차 이송스크류부(220)로 공급한다. 2차 이송스크류부(220)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상부가 개방되고 어느 한쪽 단부에 배출구(201)가 형성된 U형 슈트(221)와, 양 단부 중에서 U형 슈트(221)의 배출구(201)와 대응하지 않는 쪽의 단부에 공급구(202)가 형성되고 용접이나 볼트체결에 의해 U형 슈트(221)의 개방된 상부를 덮는 평판형 커버(222)와, U형 슈트(221)의 양끝에 장착되는 마구리판(223)과, U형 슈트(221) 내에 회전 자유롭게 설치되며 양 단부가 베어링을 통해 마구리판(223)에 지지되는 스크류(224)를 구비한다.

스크류(224)는 중심축의 외면을 따라 블레이드(224a)가 나선형으로 형성된 것으로서, 이송 모터(TM)와 커플링을 통해 결합되어 있으며, 이송 모터(TM)에 의해 정역 회전된다.

또한, 상기 배출구(201)에는 연결덕트(227)가 연결된다.

이러한 2차 이송크류부(220)는 1차 이송스크류부(210)와 마찬가지로 사료를 이송하면서 연질화 및 마찰발열, 혼합하면서 이송하게 된다. 즉. 이송하는 과정에서도 연질화 및 발열시켜서 온도를 발효온도로 유지함으로써, 이송과정에서도 발효과정이 이루어지도록 한다. 다만, 1차 이송스크류부(210)에는 스크류가 한 쌍이 반대 방향으로 회전구동 되도록 한 쌍이 구비된 점에 차이점이 있다.

다음으로 2차 이송스크류(220)에 의해 이송된 사료는 2차 연질 및 발열배합부(300')로 공급되어 수용된다. 2차 연질 및 발열배합부(300')는 앞서 설명한 1차 연질 및 발열배합부(300)와 동일한 구조를 가지며, 제어유닛(600)에 의해 구동제어된다. 2차 연질 및 발열배합부(300')에서는 사료를 15분 내지 20분 정도 가공 즉, 연질화, 마찰발열 및 혼합가공하여 발효과정을 진행한다.

다음으로 2차 연질 및 발열배합부(300')에서 배출되는 사료는 3차 이송스크류부(230)를 통해 연질 및 발효저장부(300")로 이송된다. 3차 이송스크류부(230)도 2차 이송스크류부(220)와 동일한 구성 및 작용을 하여 사료를 연질화, 마찰발열, 혼합 및 발효하면서 이송한다.

연질 및 발효저장부(300")는 3차 이송스크류부(230)에 의해 이송된 사료를 계류시키면서 일정시간 발효 저장한다. 대략 3 내지 5분 정도 계류시키면서 발효과정이 진행되도록 한다. 물론, 연질 및 발효저장부(300")는 상기 제1연질 및 발열배합부(300)와 동일한 구성을 가질 수 있으며, 제어유닛(600)에 의해 구동 제어되어 사료를 연질화 및 마찰발열시킬 수 있다.

연질 및 발효저장부(300")에서 계류되면서 발효과정을 거친 사료는 4차 이송스크류부(240)를 통해 포장부(410)로 이송된다.

여기서, 4차 이송스크류부(240)도 2차 이송스크류부(220)와 동일한 구조를 가지며, 사료를 연질, 혼합, 발열 및 발효하면서 이송시킨다.

상기 포장부(410)는 사료를 정량 포장한다. 이러한 포장부(41)는 사료를 톤 백에 담는 대용량 포장 라인과, 사료를 20∼50㎏씩 포대에 담아 밀봉하는 소포장 라인이나 압축포장 라인 중 어느 하나을 포함할 수 있다.

예를 들어 소포장 라인은 계량 유닛과 포대 공급 유닛과 밴드실러와 완제품 성형 유닛으로 구성되며, 압축포장 라인은 압축 성형 유닛과 포대 공급 유닛과 밴드실러로 구성된다.

상기 대용량 포장 라인이나 소포장 라인이나 압축포장 라인의 세부 구성은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있으며, 이들은 하나의 세트로 구입 가능하기 때문에, 이들에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

포장부(410)에서 포장된 사료는 배출부(420)를 통해 적재부(430)로 배출된다. 배출부(420)는 적어도 하나의 컨베이어벨트를 포함할 수 있다. 적재부(430)에서는 적재 로봇이 포장된 사료는 일정 장소나 이송차량에 적재할 수 있다.

포장되어 적재된 사료는 3일 저장 후에는 포장상태에서 완전 발효 숙성이 되며, 이때에는 수요처로 출하될 수 있다.

상기 모니터링부(500)는 사료공급부(100)에서부터 상기 4차 이송스크류(240)까지의 원료의 가공 공정별 온도 및 습도를 모니터링 한다. 구체적으로는, 모니터링부(500)는 외부 온도를 측정하기 위한 외부 온도센서(510), 상기 1차 내지 4차 이송스크류부(210,220,230,240) 각각의 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 이송부 온도센서(520), 상기 제1 및 제2연질 및 발열배합부(300,300') 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 배합부 온도센서(530), 상기 연질 및 발효 저장부(300") 내부의 온도는 측정하기 위한 발효저장부 온도센서(540) 및 상기 사료공급부(100)에서 커팅되어 상기 1차 이송스크류부(210)로 공급되는 원료의 습도를 측정하는 습도 센서(550)를 구비한다.

상기 각 센서(510~550)에서 측정된 정보는 제어유닛(600)으로 전달된다. 습도센서(550)는 사료공급부(100)에 설치될 수도 있으며, 커팅된 사료의 습도를 측정하고, 측정된 정보는 제어유닛(600)으로 전달된다.

물론, 상기 습도센서(550)에서 자동으로 원료의 습도를 측정할 수도 있고, 작업자가 습도센서를 이용하여 원료의 습도를 측정한 후, 별도의 입력부(730)를 통해 측정된 값을 입력할 수도 있다.

또한, 상기 1차 내지 4차 이송스크류부(210~240)와, 제1 및 제2연질 및 발열배합부(300,300')와, 연질 및 발효저장부(300") 각각에는 가열히터(710)와 물 분사부(730)가 각각 설치될 수 있다.

상기 가열히터(710)는 제어유닛(600)에 의해 구동 제어됨으로써, 공정별 온도가 기준온도 이하일 경우 구동 제어되어 공정별 온도를 승온시켜서 발효공정이 정상적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 외부 온도센서(510)에서 측정된 외부온도가 18도 이상일 경우에는 원재료를 연질화 및 혼합마찰열에 의해서 발효에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있기 때문에, 베일 커팅공정부터 포장공정까지 발효온도를 유지시킬 수 있게 된다. 일예로서, 가열히터(710)는 가공공정별로 설치된 온도센서에 연동하도록 연결되어, 설정온도 이하로 내려갈 경우 자동으로 연동 구동되도록 할 수도 있다. 따라서 사료 가공공정별로 발효에 필요한 온도 이상을 일정하게 유지하도록 하여 가공 공정이 완료된 후에는 완전 발효 상태가 되어 포장완료 될 수 있다. 이러한 가열히터(710)는 공정별 챔버를 직접 가열하기 위한 전열히터, 히터봉을 포함할 수 있고, 이외에도 공정별 챔버로 고온으로 가열된 공기를 공급하는 가열공기 공급부를 별도로 구비할 수도 있다.

상기 물 분사부(720)는 가열히터(710)와 마찬가지로 1차 내지 4차 이송스크류부(210~240)와, 제1 및 제2연질 및 발열배합부(300,300')와, 연질 및 발효저장부(300") 각각에 설치되어, 제어유닛(600)에 의해 독립적으로 구동제어 될 수 있다.

또한, 상기 물 분사부(720)와 가열히터(710)는 고온의 증기를 발생시켜서 공정별 챔버 내부로 공급하기 위한 증기공급부로 대체될 수 있다. 이 경우 고온의 증기가 각 공정별 챔버로 공급됨으로써, 각 공정별 챔버의 온도를 승온시킬 수 있고, 습도를 조절할 수 있다.

또한, 각 공정별 챔버로 건조공기 또는 가열된 공기를 공급하고, 배출해내는 공기 순환장치가 설치되어서 챔버 내외로 공기를 순환시켜서 사료의 건조기능과 더불어 온도 조절기능을 부가할 수 있다.

또한, 상기 사료공급부(100)에서 절단된 사료들은 제1이송스크류부(210)로 이송하는 과정에서 사료에 포함된 이물질을 걸러내는 메인 이물질 제거유닛(800)을 더 구비하다. 상기 메인 이물질 제거유닛(800)은 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 이동하우징(810), 금속이물질 제거부(820), 중량이물질 제거부(830) 및 메인 경량이물질 제거부(840)를 구비한다.

상기 이동하우징(810)은 사료공급부(100)의 배출부와 1차 이송스크류부(210)의 입구부를 연결한다. 상기 금속이물질 제거부(820)는 사료 이동하우징(810) 내부의 상류에 설치되어 커팅된 사료에 포함된 금속 이물질을 자석(823)을 이용하여 제거한다. 이러한 금속 이물질 제거부(820)는 이동 하우징(810)에 회전 가능하게 설치되는 회전롤러(821)와, 회전롤러(821)의 외주에 설치되는 복수의 자석(823)을 구비한다. 회전롤러(812)는 하나 또는 복수가 서로 이격되게 설치되어, 사료의 이동시, 사료에 포함된 금속이물질을 흡착하여 분리 제거한다. 여기서 회전롤러(812)는 이동하는 사료에 의해 자유회전될 수도 있고, 별도의 모터(825)에 의해 회전구동 될 수 있다. 회전롤러(823)는 사료 이송방향으로 일정 간격으로 배치되거나, 교차방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 금속이물질 제거부(820)를 통과하는 사료에 포함된 중량의 돌은 중량이물질 제거부(830)에 의해 제거된다. 중량이물질 제거부(830)는 이동하우징(810)의 사료 이송 경로별로 복수 설치될 수 있으며, 순차적으로 중량이 큰 이물질부터 작은 중량의 이물질을 단계적으로 걸러낸다. 이러한 중량이물질 제거부(830)는 상기 이동하우징(810)의 이동경로의 바닥에 형성된 이물질 배출공(811)을 외측에서 개폐하도록 설치되는 이물질 개폐셔터(831) 및 상기 이물질 개폐셔터(831)가 이물질 배출공(811)을 폐쇄하도록 하는 탄성력을 제공하는 가압부재(833)를 구비한다. 이물질 배출공(811)은 이동하우징(810)에 복수가 이격되게 형성될 수 있다. 이물질 개폐셔터(831)는 이물질 배출공(811)의 외측에 회동 개폐 가능하게 설치된다. 이동하우징(810)을 통과하는 사료에 포함된 중량의 이물질(20)이 상기 개폐셔터(831)에 위치되면, 상기 중량의 이물질(20)의 무게에 의해 상기 가압부재(833)의 탄성을 이기고 이물질 개폐셔터(831)가 개방되어 중량의 이물질(20)이 이물질 배출공(811)으로 배출되어 분리 가능하게 된다. 이때, 순차적으로 배치되는 이물질 개폐셔터(831)의 가압부재(833)의 가압력을 단계적으로 약하게 설정하여 설치하게 되면, 중량이 큰 이물질(20)부터 먼저 분리되고, 상대적으로 작은 중량(30)은 다음에 순차적으로 분리 제거될 수 있다. 즉, 순차적으로 설치되는 이물질 개폐셔터(831)를 지지하는 가압부재(833)의 탄성력을 순차적으로 작게 설정하여 설치하게 되면, 중량이 큰 이물질부터 중량이 작은 이물질 순서대로 분리하여 제거할 수 있게 된다.

상기 메인 경량이물질 제거유닛(840)은 중량이물질 제거부(830)를 통과한 사료와 상기 1차 이송스크류부(210)로 이송되는 사료에 포함된 경량의 이물질을 걸러낸다. 이러한 메인 경량이물질 제거유닛(840)은 이동하우징(810)과 제1이송스크류부(210)의 연결부 하단에 설치되는 거름망(841)과, 상기 거름망(841)을 작동시키기 위한 구동부(843)를 구비한다. 거름망(841)은 이동하우징(810)과 1차 이송스크류부(210)의 연결부 하단 또는 이송스크류부(210)의 입구의 바닥부분에 움직임 가능하게 설치된다. 이 거름망(841)은 상기 구동부(843)에 의해 수평으로 왕복 이동되거나, 진동이 발생하여 떨림으로써 사료에 포함된 잔돌(자갈)이나 흙이 분리되어 떨어지도록 하여 제거할 수 있다. 상기 구동부(843)는 진동모터를 포함할 수 있고, 이외에도 왕복 구동시키기 위한 캠과 구동모터를 포함하거나, 액추에이터를 구비할 수도 있다.

또한, 1차 이송스크류(210)가 입구 쪽에서 배출 측으로 상향 경사지게 배치될 경우, 스크류에 의해 상방향으로 이동되는 사료에 섞여 있던 흙이나 모래, 작은 자갈 등은 하방향으로 흘러내려서 거름망(841)을 통해 걸려서 배출될 수 있게 된다.

이와 같이, 메인 이물질 제거유닛(800)은 사료공급부(100)에서 1차 이송스크류부(210)로 공급되는 사료에 포함된 이물질 중에서도, 금속이물질과, 비교적 큰 돌덩이 등을 포함하는 중량이물질 및 경량이물질을 대부분 걸러내는 역할을 한다.

또한, 상기 2차 내지 4차 이송스크류부(220,230,240) 각각으로 유입되는 사료에 포함된 경량의 돌과 흙을 포함하는 경량의 이물질을 걸러내기 위한 서브 경량 이물질 제거유닛(900)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 서브 경량 이물질 제거유닛(900)은 사료를 각 공정별로 연질화 및 혼합이송하는 과정에서 사료에 묻어 있다가 분리되거나, 사료 속에 묻혀서 분리되지 않고 있던 소량의 경량이 물질(작은 돌, 모래, 흙)을 단계적으로 제거한다. 이러한 서브 경량이물질 제거유닛(900)은 앞서 설명한 메인 경량이물질 제거유닛(840)의 구성과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 1차 이송스크류부(210)는 2차 내지 4차 이송스크류부(220,230,240)와 유사한 구성을 가지되, 다만 내부의 스크류(224)가 한 쌍이 나란하게 배치되고, 서로 반대 방향으로 회전하도록 설치된 점에서 차이점이 있는 것으로 이해할 수 있다.

상기 제어모듈(600)은 상기 모니터링부(500)에서 측정된 측정값과, 미리 설정된 사료 가공 공정 프로세스에 따라서 상기 각 공정을 독립적으로 구동 제어한다.

이하에서는 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 원팩 3일 완전 발효 사료 제조시스템을 이용하여 사료를 발효 가공하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 13을 참조하면, 사료공급부(100)로 사료 원료를 공급하고, 사료공급부(100)에서는 공급되는 사료 원료를 파쇄 및 커팅한다(S10). 예를 들어, 베일이 사료 원료로 공급될 경우, 공급된 베일을 일정한 사이즈로 커팅한다.

절단 및 파쇄된 사료는 1차 이송스크류부(210)를 통해 연질화, 마찰발열 및 혼합과정이 1차로 이루어지면서 이송된다(S11).

이때, 사료공급부(100)에서 1차 이송스크류부(210)로 공급되는 사료에 포함된 금속이물질, 중량이물질 및 경량이물질이 제거된다(S31).

다음으로 1차 이송스크류부(210)에 의해 이송된 사료는 제1 연질 및 발열배합부(300)로 공급되어 소정 시간 저장된 상태로 스크류에 의해 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 이루어지면서 발효시작이 가능한 온도까지 상승되어 발효가 시작된다(S12). 상기 단계(S12)는 대략 8분 내지 12분 동안 진행되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 단계(S12)에서 발효 시작온도까지 상승하게 되면, 2차 이송스크류부(200)로 사료를 공급하여 2차로 이송한다(S13). 이 단계(S13)에서도 스크류에 의해 이송되면서 연질화, 마찰발열 및 혼합이 지속적으로 이루어지게 되어 이송되는 사료는 발효온도 이상을 유지하게 되므로 이송하는 동안에도 발효과정이 진행된다.

상기 단계(S13)를 거쳐 이송된 사료는 2차 연질 및 발열배합부(300')로 순차 수용되어 스크류에 의해 연질화, 마찰발열 및 혼합과정이 일정 시간 진행되면서 발효과정이 이루어진다(S14). 상기 단계(S14)는 대략 13분 내지 17분간 이루어지며, 상기 시간이 지나면 3차 이송스크류부(230)로 이동되어 3차 이송과정이 이루어진다(S15). 상기 3차 이송단계(S15)에서도 사료의 연질화, 마찰발열 및 혼합과정이 이루어지게 되고, 이러한 과정을 거치면서 이동된 사료는 연질 및 발효저장부(300")로 공급되어 일정 시간 동안 계류되면서 발효과정을 거치게 된다(S16).

상기 단계(S16)는 대략 3 내지 5분 정도의 시간 동안 사료가 계류될 수 있다. 물론, 연질 및 발효저장부(300")의 사이즈에 따라서 사료가 계류되는 시간이 단축되거나 연장될 수도 있다.

발효저장단계(S16)를 거친 사료는 발효과정이 지속되면서 4차 이송스크류부(240)에 의해 포장부(410)로 이송된다(S17). 상기 단계(S17)에서도 이송스크류에 의해서 사료의 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 이루어지고, 이송되면서 발효과정이 이루어질 수 있게 된다.

상기 포장부(410)로 전달된 사료는 계량호퍼에 의해 포장단위별로 계량되고(S18), 계량된 양씩 포장용기(지)에 압축 포장된다(S19).

포장된 사료는 배출컨베이어 등에 의해 적재부(430)로 배출되고(S20), 배출된 포장사료는 적재 로봇 등에 의해 적재공간에 적재된다(S21).

이후 적재공간에 적재된 포장사료는 3일이 지난 후에는 필요한 수요처(농장)로 출하된다(S22).

즉, 상기와 같이 원라인 가공공정에 의해 발효상태로 포장된 사료는 포장된 상태로 3일이 경과하면 발효과정이 완성되므로, 이 상태에서는 그대로 출하하여 농장에서 최상의 상태로 급이 할 수 있게 된다.

여기서, 상기 단계들(S12)(S13) 사이에서는 경량의 이물질 즉, 작은 자갈이나 돌, 모래, 흙 등을 포함하는 경량이물질을 제거하는 공정이 이루어진다(S32).

또한, 상기 단계들(S14,S15) 사이에서도 경량이물질 제거공정(S33)이 이루어지고, 다음의 단계들(S16,S17) 사이에서도 경량이물질 제거공정(S34)이 순차적으로 이루어진다.

이와 같이, 이송공정마다 이물질을 제거하는 과정이 이루어지게 되면 사료에 묻어 있거나, 섞여 있는 이물질들을 연질화, 마찰 발열과정을 통해 사료와 분리한 후 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 따라서 최종적으로 포장되는 사료에는 흙이나 돌 등의 이물질이 거의 포함되지 않게 되어, 양질의 사료를 절단에서 가공 및 포장까지 자동화하여 생산 및 공급할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 사료 가공공정은 제어유닛(600)에 의해서 전체공정이 자동화로 진행되는데, 이때 모니터링부(500)에서 측정된 측정값에 따라서 가공공정별 진행시간과, 스크류의 회전속도 등이 결정되어 제어될 수 있다.

특히, 제어유닛(600)은 모니터링부(500)에서 측정된 측정값들을 기준으로 하여 상술한 발열히터(710)와 물 분사부(720)를 선택적으로 구동 제어하여 사료의 공급 및 포장까지 이루어지는 공정별로 발효조건을 만족하면서 각 공정이 이루어질 수 있도록 제어하게 된다.

즉, 외부 온도가 18℃ 이상일 경우에는 자연 상태에서 원재료의 연질화 및 혼합마찰열에 의하여 발효에 필요한 온도(30℃ 내지 70℃)까지 승온시켜서 유지시킬 수 있다. 이와 같이 발효에 필요한 온도까지 승온된 상태로 유지하면서 1차 연질 및 발열배합부(300)에서부터 발효 및 저장부(300")까지 사료를 이송하면서 가공할 수 있다. 따라서 사료의 가공 및 이송과정에서 자연발생하는 열을 이용하여 발효 상태가 유지되도록 할 수 있고, 결국 포장된 사료는 3일 후에는 완전 발효과정을 거쳐서 바로 출하 가능한 상태가 될 수 있다.

여기서 상기 발효에 필요한 온도(30℃ 내지 70℃)는 원재료의 물성치 즉, 습도와 건조 상태에 따라서 절절한 온도도 설정될 수 있으며, 이러한 설정온도는 반복테스트 과정을 통해서 최적의 온도로 설정할 수 있다. 그리고 설정된 발효에 필요한 온도가 설정되면, 설정된 발효온도로 승온시켜서 유지하면서 이송시킬 수 있는 충분한 전체 가공공정 시간과, 각 단계에서의 스크류의 RPM을 설정하여 제어할 수 있다.

한편, 외부 온도가 18℃에 미달될 경우에는, 제어유닛(600)은 상기 1차 이송단계(S11)부터 4차 이송단계(S17) 중에서 선택적으로 가열히터(710)를 구동시켜서 사료의 온도조건을 맞춰줄 수 있다. 또한, 원재료의 습도상태 즉, 건조 상태에 따라서 상기 물 분사부(720)를 구동 제어하여 필요한 공정별로 물을 분사하여 발효에 최적의 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.

여기서, 사료의 가공공정에 있어서 발효에 필요한 수분은 원재료의 물성에 따라서 30% 내지 70%까지 설정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발효 사료 제조시스템 및 발효사료 제조방법에 의하면, 조사료의 연질화에 의해서 고품질 사료를 저렴한 가격으로 생산할 수 있다. 이에 의해 농가의 사료비 부담은 경감시키면서 품질 만족도는 향상시킬 수 있다.

또한, 설비의 자동화를 통해 1인 생산이 가능하고, 근무 인원이 안전하게 작업할 수 있는 시야와 동선을 확보할 수 있다. 그리고 사료의 공정간 이송시나 가공시에 분진, 잔물, 악취가 전혀 발생하지 않아 작업장의 청결을 유지할 수 있고, 시스템 각부의 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있는 사료 제조 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 생균제를 투입하는 일 없이, 제품 포장이 완료된 후, 사료의 자연 종균에 의해 안전하고 완전한 숙성발효가 단기간(예를 들어, 3일)에 이루어질 수 있는, 소의 반추위를 닮은 사료 제조 시스템 및 발효방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 숙성발효를 통해, 기호성 및 품질 변화없이 장기 보관(예를 들어 6개월)이 가능한 고에너지 사료를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 소화체열의 둔화와 반추위 내 pH 안정을 통해, 반추위와 장 내에 우점균주가 지속적으로 보존될 수 있는 사료 제조 플랜트를 제공할 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10..베일 100..사료공급부
210..1차 이송스크류부 220..2차 이송스크류부
230..3차 이송스크류부 240..4차 이송스크류부
300..제1연질 및 발열배합부 300'..제2연질 및 발열배합부
300".연질 및 발효저장부 410..포장부
420..배출부 430..적재부
500..모니터링부 510..외부온도센서
520..이송부 온도센서 530..배합부 온도센서
540..발효저장부 온도센서 550..습도센서
600..제어유닛 710..가열히터
720..물 분사부 730..입력부
800..메인 이물질 제거유닛 810..이동하우징
820..금속이물질 제거부 830..중량이물질 제거부
840..메인 경량이물질 제거부 900..서브 경량이물질 제거부

Claims (13)

1. 베일 또는 농식품 부산물을 포함하는 사료 원료를 자동으로 커팅 또는 파쇄하여 공급하는 사료공급부;
   상기 사료공급부에서 커팅 또는 파쇄된 사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 1차 이송스크류부;
   상기 1차 이송스크류부에 의해 연결된 사료를 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연 발생하도록 혼합하여 발효를 시작하는 제1 연질 및 발열배합부;
   상기 제1 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 2차 이송스크류부;
   상기 2차 이송스크류부에 의해 이송된 혼합사료를 밀폐공간에서 수용하여, 스크류를 이용하여 연질화하여 마찰열이 자연발생되도록 혼합하여 발효상태를 유지시키는 제2 연질 및 발열배합부;
   제2 연질 및 발열배합부에서 배출되는 혼합사료를 연질화 및 마찰 발열되도록 혼합하면서 이송하는 3차 이송스크류부;
   상기 3차 이송스크류부에 의해 이송되는 혼합사료를 밀폐 공간에서 스크류를 이용하여 연질 및 마찰발열시켜 발효 저장하는 연질 및 발효 저장부;
   상기 연질 및 발효 저장부에서 배출되는 사료를 연질화 및 혼합 발열하여 발효되는 상태로 이송하는 4차 이송스크류부;
   사료를 정량 포장하는 포장부;
   상기 포장부에서 포장된 제품을 적재 공간으로 이송하는 배출부;
   상기 사료공급부에서 상기 4차 이송스크류부까지의 원료의 가공 공정별 온도 및 습도를 모니터링 하는 모니터링부;
   상기 사료공급부에서 상기 배출부까지의 원료의 가공 공정을 독립적으로 구동 제어하고, 구동시간을 포함한 구동조건을 상기 모니터링부의 측정결과를 근거로 하여 결정하여 제어하는 제어모듈;
   상기 사료공급부에서 상기 1차 이송스크류부로 공급되는 사료에 포함된 이물질을 제거하는 메인 이물질 제거유닛; 및
   2차 내지 4차 이송스크류부 각각으로 유입되는 사료에 포함된 경량의 돌과 흙을 포함하는 경량의 이물질을 걸러내기 위한 서브 경량 이물질 제거유닛;을 포함하고,
   상기 메인 이물질 제거유닛은,
   상기 사료공급부의 배출부와 상기 1차 이송스크류부의 입구부를 연결하는 사료 이동하우징;
   상기 사료 이동하우징 내부의 상류에 설치되어 커팅된 사료에 포함된 금속 이물질을 자석을 이용하여 제거하는 금속이물질 제거부;
   상기 금속이물질 제거부를 통과하는 사료에 포함된 중량의 돌을 중량크기별로 단계적으로 걸러내는 중량이물질 제거부; 및
   상기 중량이물질 제거부를 통과한 사료와 상기 1차 이송스크류부로 이송되는 사료에 포함된 경량의 이물질을 걸러내는 메인 경량이물질 제거부;를
   상기 중량이물질 제거부는,
   상기 이동하우징의 이동경로의 바닥에 형성된 이물질 배출공을 외측에서 개폐하도록 설치되는 이물질 개폐셔터; 및
   상기 이물질 개폐셔터가 상기 이물질 배출공을 폐쇄하도록 하는 탄성력을 제공하는 가압부재;를 포함하며,
   상기 이동하우징을 통과하는 사료에 포함된 중량의 이물질이 상기 개폐셔터에 위치되면, 상기 중량의 이물질에 의해 상기 가압부재의 탄성을 이기고 상기 이물질 개폐셔터가 개방되어 상기 중량의 이물질이 상기 이물질 배출공으로 배출되어 분리 가능한 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 1차 내지 4차 이송스크류부와, 상기 제1 및 제2연질 및 발열배합부와, 상기 연질 및 발효 저장부 각각에는 내부온도를 승온하기 위한 가열히터가 구비되어 상기 제어모듈에 의해 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 발효사료 제조시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 모니터링부는,
   외부 온도를 측정하기 위한 외부 온도센서;
   상기 1차 내지 4차 이송스크류부 각각의 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 이송부 온도센서;
   상기 제1 및 제2연질 및 발열배합부 내부 온도를 측정하기 위한 복수의 배합부 온도센서;
   상기 연질 및 발효 저장부 내부의 온도는 측정하기 위한 발효저장부 온도센서; 및
   상기 사료공급부에서 커팅되어 상기 1차 이송스크류부로 공급되는 원료의 습도를 측정하는 습도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효사료 제조시스템.
4. 제2항에 있어서, 상기 1차 내지 4차 이송스크류부 각각은,
   상부가 개방되고, 어느 한쪽 단부에 배출구가 형성된 U형 슈트;
   양 단부 중에서 배출구와 대응하지 않는 쪽의 단부에 공급구가 형성되고, 상기 U형 슈트의 개방된 상부를 덮는 평판형 커버;
   상기 U형 슈트의 양끝에 장착되는 마감판; 및
   상기 U형 슈트 내에 회전 자유롭게 설치되며, 양 단부가 베어링을 통해 상기 마감판에 지지되는 스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 가) 베일을 자동 공급 및 절단하는 단계;
   나) 상기 가) 단계에서 절단된 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 1차 이송하는 단계;
   다) 상기 나) 단계에 의해 이송된 사료를 1차 저장하면서, 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시켜 발효를 시작하는 단계;
   라) 상기 다) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 2차 이송하는 단계;
   마) 상기 라) 단계에 의해 이송된 사료를 2차 저장하면서, 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시켜 발효하는 단계;
   바) 상기 마) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 3차 이송하는 단계;
   사) 상기 바) 단계에 의해 이송된 사료를 발효 저장하는 단계;
   아) 상기 사) 단계를 거친 사료를 스크류를 이용하여 연질화 및 마찰 발열시키면서 발효하면서 4차 이송하는 단계;
   자) 상기 아) 단계를 통해 배출된 사료를 계량하는 단계;
   차) 상기 자) 단계에서 계량된 사료를 포장 및 배출하는 단계;
   상기 가) 단계에서 나) 단계로 이송되는 사료에 포함된 중량 이물질과 경량이물질을 제거하는 메인 이물질 제거단계; 및
   상기 1차 내지 제3차 이송단계 각각으로 진입되는 사료에 포함된 경량의 이물질을 제거하는 서브 이물질 제거단계;를 포함하고,
   상기 메인 이물질 제거단계는,
   자석을 이용하여 상기 사료에 포함된 금속물질을 제거하는 금속이물질 제거단계;
   상기 사료에 포함된 돌덩어리를 포함하는 비금속 중량물을 중량크기별로 단계적으로 분리하여 중량이물질 제거하는 단계; 및
   상기 금속이물질 및 중량이물질 제거단계 이후에 상기 사료에 남은 자갈 내이 흙을 포함하는 경량의 이물질을 분리하여 제거하는 경량이물질 제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제8항에 있어서,
    상기 다) 단계에서는 사료를 10 내지 15분 동안 저장하면서 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 진행되고,
    상기 마) 단계에서는 사료를 15분 내지 20분 동안 저장하면서 연질화, 마찰발열 및 혼합공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조방법.
12. 제8항 또는 제11항에 있어서,
    외부 온도를 측정하고, 측정된 외부 온도가 기준 온도 이하일 경우 상기 나)단계부터 상기 아) 단계 각각에서 히터를 구동하여 가공 및 이송공간을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 나) 단계부터 상기 아) 단계 중에서 적어도 어느 한 공정에서 사료에 물을 분사하여 주는 물분사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조방법.

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