KR102046797B1 - 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비에 관한 것으로서, 상세하게는 톱밥과, 스테비아 분말, 석회 분말, 발효 촉진제 및 쌀뜨물을 가축 분뇨에 혼합하여 1차 숙성시킨 다음, 1차 숙성이 완료된 숙성물에 톱밥을 혼합하여 수분을 조절한 다음 교반기를 이용하여 혼합하면서 2차 숙성시키고, 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄, 선별 과정을 거쳐 포장하여 퇴비를 제조함으로써 스테비아 분말 및 쌀뜨물을 통해 미생물을 활성화시켜 가축 분뇨의 발효를 촉진시킴과 동시에 악취를 제거하도록 하는 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비에 관한 것이다.

Description

스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비{MANUFACURING METHOD OF COMPOST CONTAINING STEVIA POWDER AND COMPOST MANUFACTURED THE SAME METHOD}

본 발명은 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비에 관한 것으로서, 상세하게는 톱밥과, 스테비아 분말, 석회 분말, 발효 촉진제 및 쌀뜨물을 가축 분뇨에 혼합하여 1차 숙성시킨 다음, 1차 숙성이 완료된 숙성물에 톱밥을 혼합하여 수분을 조절한 다음 교반기를 이용하여 혼합하면서 2차 숙성시키고, 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄, 선별 과정을 거쳐 포장하여 퇴비를 제조함으로써 스테비아 분말 및 쌀뜨물을 통해 미생물을 활성화시켜 가축 분뇨의 발효를 촉진시킴과 동시에 악취를 제거하도록 하는 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비에 관한 것이다.

일반적으로 축산농가의 가축분뇨는 생물학적 산소요구량(BOD)이 대개 수만ppm을 나타내므로 환경기준에 적합한 상태로 처리가 어려울 뿐만 아니라 처리에 많은 비용이 소모되며, 특히 환경에 지대한 오염을 유발하는 질소, 인의 농도가 높아 이를 하천 등의 생활환경에 배출 시에는 사회적인 문제가 되고 있다.

현재 이러한 가축분뇨는 퇴비화, 액비(액체비료)화를 통한 자원화시설을 이용하여 처리되고 있으나, 이러한 퇴비 또는 액비를 만들어도 수요자를 찾지 못하여 일부는 불법 매립 또는 바다에 투기되는 것으로 알려지고 있다.

그러나 가축분뇨의 해양투기 쿼터량이 2012년까지 400만톤으로 줄어듦에 따라 자연순환농업을 통해 가축분뇨를 처리하지 않으면 안 되는 상황이다.

이러한, 자연순환농업은 양축과정에서 발생하는 가축분뇨를 퇴비나 액비로 자원화해 경종농가에 환원하고, 경종농가는 가축분뇨 퇴비나 액비를 활용해 농산물을 생산해 다시 축산업에 필요한 사료자원 등을 제공하는 것으로, 가장 친환경적이고 자원이용을 극대화하는 농축산 생산 활동이다.

이에 따라, 최근 경종농가와 축산농가가 연계된 자연순환형농업에 대한 관심이 증대되고 있으나, 퇴비 및 액비는 악취나 낮은 품질, 이용편의성에서 화학비료보다 불리해 경종농가의 이용이 부진한 실정이다. 따라서 축산농가의 환경오염 발생 문제를 해결하면서 수익사업이 가능한 축분뇨 자원화 장치가 절대적으로 필요하게 되었으며, 여기에 축분뇨의 퇴비화, 즉 유기질 비료로의 전환 생산 및 판매로 인한 수익으로 인해 축산농가에 경제적으로 커다란 이익창출을 가져오고, 가축분뇨 처리 문제까지 원활히 해결할 수 있음으로써 환경과 토양오염 문제의 해소까지 여러 가지 효과로 인해 가축분뇨 퇴비화시설의 수요가 점점 늘어가고 있는 추세이다.

한편, 스테비아(stevia)는 하천이나 습지대 주변에서 자란다. 뿌리는 원뿌리의 발달이 분명하지 않고, 많은 곁뿌리와 막뿌리가 있다. 생육 후기에는 굵은 뿌리가 발달해서 저장 기능이 생긴다. 뿌리 가까이 있는 숨은눈에서 새가지가 자라 해마다 새로운 줄기를 이룬다. 줄기는 곧게 서며 월동 중 줄기의 기능이 없어진다.

줄기 마디에 잎이 달리며 잎겨드랑이에서 가지가 돋는다. 잎은 마주나고 바소꼴이며 길이 4∼10cm, 나비 약 2.5cm이다. 가는 톱니와 굴곡이 있고 잎맥은 3개이다. 잎자루는 없으며 포기 전체에 잔털이 난다.

꽃은 1송이에 5∼6개의 관상화가 모여서 피며, 자가불화합성의 성질이 있다. 단일식물이므로 단일조건에서 꽃이 빨리 핀다. 종자는 결실률이 낮고 매우 작다. 종자 앞 끝에 부챗살 모양의 관모가 있다.

남아메리카의 파라과이ㅇ아르헨티나ㅇ브라질 등의 국경 산간지에서 자란다. 파라과이에서는 옛날부터 스테비아잎을 감미료로 이용해 왔는데, 최근 합성감미료인 사카린의 유해성이 문제가 되자, 다시 주목을 끌게 되었다. 잎에는 무게의 6∼7% 정도 감미물질인 스테비오시드(stevioside)가 들어 있는데, 그 함유율은 개체에 따라 차이가 크다. 감미성분은 설탕의 300배로서, 차를 만들어 마시거나 껌 대용으로 하며 청량음료의 감미료로 사용한다.

한국에는 1973년에 들여왔으며 작물시험장에서 설탕 대체용 개발을 위하여 시험재배를 실시하였고 농가에서 재배하기도 하였다. 한국에서 육성한 품종으로는 수원 2호(감미성분 12.2%)와 수원 11호(23%)가 있다. 번식은 종자나 꺾꽂이로 한다. 수확은 l년에 l∼2회 할 수 있으며, 9월 상순과 중순이 적기이다(출처 : 네이버 지식백과)

이러한 스테비아를 이용한 비료의 일례로 국내 공개특허 제10-2010-0019015호(스테비아가 함유된 유기질 비료), 국내 등록특허 제10-1413455호(스테비아 액상 비료의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 스테비아 액상 비료), 국내 등록특허 제10-0689599호(원예용 비료 및 그 제조방법) 등이 게시되어 있다.

상기 스테비아가 함유된 유기질 비료는 유기물 원료에 스테비아 엑기스, 스테비아 분말 중 선택된 1종 이상이 혼합되어 이루어지고, 상기 유기물 원료는 어박, 골분, 잠용유박, 대두박, 피마자유박, 채종유박, 면실유박, 깻묵, 낙화생유박, 아주까리유박, 기타식물성유박, 미강유박, 계분가공비료, 아미노산발효부산비료 중 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합되어 이루어진다.

그리고, 유기물 원료 100중량부에 대해 스테비아 엑기스가 1~29중량부 혼합되되고, 유기물 원료 100중량부에 대해 스테비아 분말이 1~69중량부 혼합된다.

상기 스테비아 액상 비료의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 스테비아 액상 비료는 (S1) 스테비아의 줄기와 잎을 세척하고, 착즙하여 스테비아 엑기스 및 스테비아 슬러지를 얻는 단계; (S2) 상기 단계 (S1)의 스테비아 엑기스 및 스테비아 슬러지를 혼합하는 단계; (S3) 상기 단계 (S2)의 결과물에, 다음의 단계 (S3-1) 내지 (S3-4)를 포함하여 제조되는 스테비아 핵심촉매를 혼합하는 단계: (S3-1) 스테비아 생잎을 동결 건조시키는 단계; (S3-2) 상기 동결 건조된 스테비아 생잎을 분쇄 및 여과시키는 단계; (S3-3) 상기 단계 (S3-2)의 결과물을 열수 추출하는 단계; 및 (S3-4) 상기 단계 (S3-3)의 결과물을 건조시켜 스테비아 핵심촉매를 제조하는 단계; (S4) 상기 단계 (S3)의 결과물에 스테비아 생초에서 분리된 바실러스 속 균주, 락토바실러스 속 균주 및 피치아속 균주를 접종하여 발효시키는 단계; (S5) 상기 단계 (S4)의 결과물을 숙성시키는 단계; 및 (S6) 상기 단계 (S5)의 결과물을 여과시키는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (S2)에는, 타히보(Taheebo) 추출물 또는 코리앤더(Coriander) 추출물을 더 첨가하여 혼합하는 것을 특징으로 한다.

상기 원예용 비료 및 그 제조방법은 스테비아 식물조직으로부터 추출된 추출액을 농축하는 공정과; 상기 농축액을 일정시간 간격으로 공기를 주입하여 발효 및 숙성시키는 공정과; 상기 숙성된 농축액에 셀레늄을 추가하는 공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나, 이러한 스테비아를 이용한 비료는 대부분 액상의 비료로만 제조될 뿐 가축분뇨를 이용한 퇴비에는 이용되지 못하기 때문에 스테비아를 가축분뇨에 적용하여 퇴비를 제조할 수 있는 요구가 발생하는 실정이다.

국내 공개특허 제10-2010-0019015호 국내 등록특허 제10-1413455호 국내 등록특허 제10-0689599호

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 톱밥과, 스테비아 분말, 석회 분말, 발효 촉진제 및 쌀뜨물을 가축 분뇨에 혼합하여 1차 숙성시킨 다음, 1차 숙성이 완료된 숙성물에 톱밥을 혼합하여 수분을 조절한 다음 교반기를 이용하여 혼합하면서 2차 숙성시키고, 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄, 선별 과정을 거쳐 포장하여 퇴비를 제조함으로써 스테비아 분말 및 쌀뜨물을 통해 미생물을 활성화시켜 가축 분뇨의 발효를 촉진시킴과 동시에 악취를 제거하도록 하는 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

가축 분뇨를 야적장에 4~7일 보관하면서 액체를 분리시키는 액체 분리 공정과; 액체가 분리된 가축 분뇨를 숙성 야적장으로 운반하고, 가축 분뇨에 톱밥, 스테비아 분말, 발효 촉진제, 석회 분말 및 쌀뜨물을 혼합하여 혼합물의 함수율을 50~65% 미만으로 유지시키면서 15~20일동안 1차 숙성시키는 1차 숙성 공정과; 1차 숙성이 완료되면, 1차 숙성물을 교반기로 투입하고, 톱밥을 투입하여 함수율 25~30%로 유지시키면서 6~8일 동안 혼합 숙성시키는 2차 숙성 공정과; 2차 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄기로 투입하여 분쇄시키는 분쇄 공정과; 분쇄가 완료된 퇴비를 컨베이어를 통해 이동시키면서 금속 물질을 제거하는 이물질 선별 공정; 및 이물질이 제거된 퇴비를 포장 단위로 포장하여 출하시키는 포장 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 1차 숙성 공정은 가축 분뇨 100 중량부 대비 톱밥 30~70중량부, 스테비아 분말 2~5중량부, 발효 촉진제 0.2~0.5중량부, 석회 분말 1~3중량부, 쌀뜨물 2~5중량부를 혼합한다.

여기에서 또한, 상기 1차 숙성 공정은 혼합물 내부에 송풍기와 주입관을 이용하여 외기를 공급하여 미생물을 활성화시킨다.

여기에서 또, 상기 스테비아 분말은 70~90℃의 물 100 중량부에 건조된 스테비아 잎 50~60중량부를 침지하여 스테비아 추출액을 추출하여 정제하고, 스테비아 추출액을 감압 농축한 다음 감압 농축된 스테비아 추출액을 동결 건조한 후 동결 건조된 스테비아 추출액을 분쇄하여 제조된다.

본 발명의 다른 특징은,

상기의 의 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법에 의해 제조된 퇴비를 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 퇴비에 따르면, 톱밥과, 스테비아 분말, 석회 분말, 발효 촉진제 및 쌀뜨물을 가축 분뇨에 혼합하여 1차 숙성시킨 다음, 1차 숙성이 완료된 숙성물에 톱밥을 혼합하여 수분을 조절한 다음 교반기를 이용하여 혼합하면서 2차 숙성시키고, 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄, 선별 과정을 거쳐 포장하여 퇴비를 제조함으로써 스테비아 분말 및 쌀뜨물을 통해 미생물을 활성화시켜 가축 분뇨의 발효를 촉진시킴과 동시에 악취를 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

이하, 본 발명에 따른 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법은, 액체 분리 공정(S10)과, 1차 숙성 공정(S20)과, 2차 숙성 공정(S30)과, 분쇄 공정(S40)과, 이물질 선별 공정(S50) 및 포장 공정(S60)으로 이루어진다.

《액체 분리 공정-S10》

먼저, 농장에서 수거된 가축 분뇨(우분, 돈분, 계분 등)를 야적장에 4~7일 보관하면서 액체를 분리시킨다. 이때, 야적장에 바닥에는 스틸 그레이팅을 설치하고, 스틸 그레이팅의 상면에 부직포를 설치한 다음, 가축 분뇨를 부직포 위에 야적하여 부직포와 스틸 그레이팅을 통해 액체가 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 액체를 분리시키는 이유는 함수율이 너무 높으면 톱밥과 같은 첨가물의 첨가량이 높아져 생산 단가가 높아지고, 유기물 함량이 낮아져 C/N 비율이 낮아지는 단점이 있다.

《1차 숙성 공정-S20》

야적장에서 액체가 일부 분리된 가축 분뇨를 숙성 야적장으로 운반하고, 가축 분뇨에 톱밥, 스테비아 분말, 발효 촉진제, 석회 분말 및 쌀뜨물을 혼합하여 혼합물의 함수율을 55% 미만으로 유지시키면서 15~20일동안 1차 숙성시킨다.

한편, 1차 숙성 공정(S20)은 가축 분뇨 100 중량부 대비 톱밥 30~70중량부, 스테비아 분말 2~5중량부, 발효 촉진제 0.2~0.5중량부, 석회 분말 1~3중량부, 쌀뜨물 2~5중량부를 혼합한다. 이때, 1차 숙성 공정(S20)은 혼합물 내부에 송풍기와 주입관을 이용하여 외기를 공급하여 미생물을 활성화시키고, 일정 시간마다 장비를 이용하여 뒤집기를 반복한다.

톱밥은 탈질을 높여주고, 함수량을 조절하기 위한 것으로 30~70중량부가 혼합되는 데, 70중량부를 초과하면, 제조 비용이 증대되며, 30중량부 미만이면 탈질이 낮아지는 단점이 있다.

스테비아 분말은 2~5중량부가 혼합되는 데, 5중량부를 초과하면 제조 비용이 증대되고, 2중량부 미만이면 발효율이 낮아지는 단점이 있다. 이때, 스테비아 분말은 70~90℃의 물 100 중량부에 건조된 스테비아 잎 50~60중량부를 침지하여 스테비아 추출액을 추출하여 정제하고, 스테비아 추출액을 감압 농축한 다음 감압 농축된 스테비아 추출액을 동결 건조한 후 동결 건조된 스테비아 추출액을 분쇄하여 제조된다.

발효 촉진제는 0.2~0.5중량부가 혼합되고, 효모균, 유산균 등의 미생물로서, 미생물에 의해 분해되면서 발효를 촉진할 수 있게 되며, 발효 및 제조기간을 단축할 수 있게 되는 데, 0.5중량부를 초과하면, 제조 비용이 증대되며, 0.2중량부 미만이면 효과가 미미하다.

석회 분말은 발효에 유효한 효모, 박테리아 등의 미생물과 함께 유해한 세균 및 해충이 발생함으로 상기 조성물에 석회를 투입하여 유해균을 살균 및 소독하고, 이산화탄소를 제거하도록 1~3중량부가 혼합되고, 효모균, 유산균 등의 미생물로서, 미생물에 의해 분해되면서 발효를 촉진할 수 있게 되며, 발효 및 제조기간을 단축할 수 있게 되는 데, 3중량부를 초과하면, 살균력이 높아져 유익한 미생물이 살균되고, 제조 비용이 증대되며, 1중량부 미만이면 효과가 미미하다.

쌀뜨물은 발효율을 높여 발효 시간을 단축시키도록 2~5중량부가 혼합되고, 5중량부를 초과하면, 함수율이 높아져 톱밥의 투입량을 늘려야되고, 2중량부 미만이면 효과가 미미하다.

《2차 숙성 공정-S30》

1차 숙성이 완료되면, 1차 숙성물을 교반기로 투입하고, 톱밥을 투입하여 함수율 25~30%로 유지시키면서 6~8일 동안 혼합 숙성시킨다. 이때, 톱밥은 함수율을 조절하기 위하여 투입되는 데, 함수율 25~30%가 되도록 투입량이 조절된다.

《분쇄 공정-S40》

2차 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄기로 투입하여 분쇄시킨다.

《이물질 선별 공정-S50》

분쇄가 완료된 퇴비를 컨베이어를 통해 이동시키면서 금속 물질을 제거한다.

《포장 공정-S60》

이물질이 제거된 퇴비를 포장 단위(예를 들어, 10㎏, 20㎏ 등)로 포장하여 출하시킨다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

1. 가축 분뇨를 야적장에 4~7일 보관하면서 액체를 분리시키되, 야적장에 바닥에는 스틸 그레이팅을 설치하고, 스틸 그레이팅의 상면에 부직포를 설치한 다음, 가축 분뇨를 부직포 위에 야적하여 부직포와 스틸 그레이팅을 통해 액체가 배출되도록 하는 액체 분리 공정과;
   액체가 분리된 가축 분뇨를 숙성 야적장으로 운반하고, 가축 분뇨 100 중량부 대비 톱밥 30~70중량부, 70~90℃의 물 100 중량부에 건조된 스테비아 잎 50~60중량부를 침지하여 스테비아 추출액을 추출하여 정제하고, 스테비아 추출액을 감압 농축한 다음 감압 농축된 스테비아 추출액을 동결 건조한 후 동결 건조된 스테비아 추출액을 분쇄하여 제조된 스테비아 분말 2~5중량부, 발효 촉진제 0.2~0.5중량부, 석회 분말 1~3중량부, 쌀뜨물 2~5중량부를 혼합하여 혼합물의 함수율을 50~65% 미만으로 유지시키면서 15~20일동안 1차 숙성시키며, 혼합물 내부에 송풍기와 주입관을 이용하여 외기를 공급하여 미생물을 활성화시키고, 일정 시간마다 장비를 이용하여 뒤집기를 반복하는 1차 숙성 공정과;
   1차 숙성이 완료되면, 1차 숙성물을 교반기로 투입하고, 톱밥을 투입하여 함수율 25~30%로 유지시키면서 6~8일 동안 혼합 숙성시키는 2차 숙성 공정과;
   2차 숙성이 완료된 퇴비를 분쇄기로 투입하여 분쇄시키는 분쇄 공정과;
   분쇄가 완료된 퇴비를 컨베이어를 통해 이동시키면서 금속 물질을 제거하는 이물질 선별 공정; 및
   이물질이 제거된 퇴비를 포장 단위로 포장하여 출하시키는 포장 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법.
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5. 제 1 항의 스테비아 분말을 함유한 퇴비 제조 방법에 의해 제조된 퇴비.

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