KR102078958B1 - 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법에 관한 것이다. 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법은 준비된 폐 버섯배지로부터 수분이 조절되면서 이물질이 제거되는 단계; 일정 수준으로 수분이 조절된 폐 버섯배지가 파쇄가 되어 분말 형태로 만들어지면서 분말의 함수율이 조절되는 단계; 분말이 입도에 따라 선별되면서 불순물이 제거된 이후 압축 및 성형이 되어 미리 결정된 형상으로 만들어지는 단계; 및 압축 및 성형이 된 형상이 냉각되는 단계를 포함한다.

Description

버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법{A Method for Producing a Pellet with a Mushroom Culture Medium}

본 발명은 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 다양한 종류의 버섯의 배양에 사용된 이후 버려지는 버섯배지를 이용하여 연소용 펠릿을 제조하는 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법에 관한 것이다.

표고버섯 또는 이와 유사한 버섯의 재배에 사용된 버섯배지는 버섯생육이 완료되면 폐기물로 처리되고 이로 인하여 처리에 따라 비용이 소요되면서 자원 낭비가 된다. 버섯배지는 유기물로 이루어져 있으므로 이에 따라 재활용이 되는 것이 유리하고 관련 기술이 이 분야에 공지되어 있다. 특허공개번호 10-2015-0114035는 폐 버섯배지를 이용한 펠릿 및 그 제조방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2015-0116429는 버섯재배 후의 폐 배지 또는 폐목재를 활용한 연료용 펠릿 제조방법에 대하여 개시한다. 버섯배지를 이용하여 연소용 펠릿을 제조하는 경우 그에 적합한 강도 및 발열량을 가지면서 취급에 편리한 형상으로 만들어질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것을 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술 1: 특허공개번호 10-2015-0114035(주식회사 놀 에너지, 2015.10.12. 공개) 폐 버섯배지를 이용한 펠릿 및 그 제조방법 선행기술 2: 특허공개번호 10-2015-0116429(농업회사법인 포천버섯개발 주식회사, 2015.10.15.공개) 버섯재배 후의 폐배지 또는 폐목재를 활용한 연료용 펠릿 제조방법

본 발명의 목적은 폐 버섯배지로부터 높은 수준의 강도 및 발열량을 가진 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법은 준비된 폐 버섯배지로부터 수분이 조절되면서 이물질이 제거되는 단계; 일정 수준으로 수분이 조절된 폐 버섯배지가 파쇄가 되어 분말 형태로 만들어지면서 분말의 함수율이 조절되는 단계; 분말이 입도에 따라 선별되면서 불순물이 제거된 이후 압축 및 성형이 되어 미리 결정된 형상으로 만들어지는 단계; 및 압축 및 성형이 된 형상이 냉각되는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압축 성형 과정으로 투입되는 분말의 함수율은 12 wt% 이하가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압축 및 성형 과정에서 분말은 원뿔 형상의 유도 경로 및 실린더 형상의 성형 경로를 통하여 유입 및 배출이 된다.

본 발명에 따른 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법은 적절한 수준으로 함수량을 조절하는 것에 의하여 일정한 형상을 가진 펠릿이 성형되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 제조방법은 높은 수준의 발열량을 가지는 것에 의하여 예를 들어 보일러의 연료로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법은 다양한 종류의 버섯배지로부터 펠릿이 제조되도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법이 적용되는 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법에 적용되는 압축 성형 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법은 준비된 폐 버섯배지로부터 수분이 조절되면서 이물질이 제거되는 단계; 일정 수준으로 수분이 조절된 폐 버섯배지가 파쇄가 되어 분말 형태로 만들어지면서 분말의 함수율이 조절되는 단계; 분말이 입도에 따라 선별되면서 불순물이 제거된 이후 압축 및 성형이 되어 미리 결정된 형상으로 만들어지는 단계; 및 압축 및 성형이 된 형상이 냉각이 되는 단계를 포함한다.

다양한 종류의 버섯배지가 펠릿 성형을 위한 소재가 될 수 있고, 예를 들어 톱밥 배지가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 폐 버섯배지는 버섯 양식장으로부터 또는 폐 버섯배지 처리장으로부터 이송되어 펠릿 성형을 위한 장치로 이송될 수 있다. 폐 버섯배지가 준비되면(P11), 폐 버섯배지의 수분이 조절되면서 이물질이 제거될 수 있다(P12). 폐 버섯배지는 다량의 수분을 포함할 수 있고, 다양한 형태의 무기질, 금속 성분 또는 비닐과 같은 합성수지 성분을 포함할 수 있다. 이와 같은 성분이 펠릿에 포함되면, 펠릿이 연소용으로 사용되는 경우 다양한 종류의 유해 물질을 발생시킬 수 있다. 또한 이와 같은 성분으로 인하여 발열량이 감소될 수 있으므로 펠릿으로 제조되기 전 이와 같은 성분이 미리 제거될 필요가 있다. 폐 버섯배지의 수분 조절은 예를 들어 컨베이어 유닛과 같은 이송 수단을 통하여 이송되면서 이루어질 수 있다. 예를 들어 경사 컨베이어를 따라 폐 버섯배지가 이송되면서 수분이 조절될 수 있고, 수분 함량이 25 wt% 이하가 되도록 조절될 수 있다. 컨베이어 유닛에 예를 들어 히터와 같은 건조 수단이 배치될 수 있다. 또한 컨베이어 유닛에 금속 성분의 제거를 위한 자성체가 배치되거나, 비닐 또는 이와 유사한 합성수지 성분의 제거를 위한 걸림 망이 배치될 수 있다. 걸림 망은 서로 분리된 다수 개의 선형 분리 날로 이루어질 수 있고, 폐 버섯배지가 컨베이어 유닛을 따라 이동되는 과정에서 다수 개의 선형 분리 날에 의하여 다양한 형태의 이물질이 제거될 수 있다. 이와 같은 방법으로 수분 조절이 되고, 이물질이 제거된 폐 버섯배지가 파쇄기로 이송되어 분말 형태로 파쇄가 될 수 있다(P13). 파쇄기는 회전축 및 회전축의 둘레 면에 배치된 분쇄 돌기를 포함할 수 있고, 회전축이 회전되면서 분쇄 돌기에 의하여 예를 들어 평균 직경이 2 ㎜ 이하가 되는 분말 형태로 폐 버섯배지가 파쇄가 될 수 있다. 파쇄 과정에서 발생되는 수분이 제거될 수 있고, 예를 들어 파쇄기의 아래쪽에 수분 수집 유닛이 배치될 수 있다. 이와 같이 버섯배지가 파쇄가 되면(P13), 분말이 건조가 되어 함수율이 12 wt% 이하가 되도록 조절될 수 있다(P14). 그리고 컨베이어 유닛에 의하여 이송되어 입도 선별기로 이송되어 입도가 선별될 수 있다(P15). 입도 선별기는 진동 가능한 체 또는 망 유닛을 가질 수 있고, 체 또는 망은 예를 들어 지름이 2 ㎜ 또는 그 이하가 되는 투과 홀을 포함할 수 있다. 입도 선별기는 전체적으로 속이 빈 원통 형상이 될 수 있고, 체 유닛은 원판 형상이 되면서 원통 형상의 내부에 배치될 수 있다. 입도 선별기는 또한 불순물의 제거를 위하여 와전류 분리기(Eddy Current Separator) 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 방법으로 입도 선별이 되면서 불순물이 제거된 분말은 압축 성형이 되어 펠릿 형상으로 만들어질 수 있다(P16). 분말의 압축 성형을 위한 성형기는 분말을 미리 결정된 압력으로 압축하여 성형 홀을 통하여 성형이 되도록 하는 다양한 구조로 만들어질 수 있다. 압축 성형 공정을 통하여 만들어진 펠릿 형상이 냉각 및 훈련 공정에 의하여 예를 들어 연소용 펠릿과 같은 펠릿으로 만들어질 수 있다. 냉각은 예를 들어 0 내지 15 ℃의 온도 및 15 내지 30 %의 상대 습도의 조건에서 24 내지 60 시간 동안 이루어질 수 있다. 냉각 과정에서 선택적으로 펠릿이 코팅이 될 수 있고, 코팅은 예를 들어 식물성 기름, 점토, 하이드로프로필셀룰로오스 또는 이들의 혼합물에 의하여 이루어질 수 있고, 예를 들어 유채 기름과 같은 식물성 기름 점토, 의 혼합물은 펠릿에 분무하는 것에 의하여 펠릿 표면이 코팅이 될 수 있고, 예를 들어 3 내지 10 wt%의 식물성 기름, 0.1 내지 1.0 wt%의 하이드로프로필셀룰로오스 및 전체를 100 wt%로 만드는 점토 분말에 형성된 코팅 용액에 의하여 펠릿 코팅이 될 수 있다(P17). 이와 같이 펠릿 코팅에 의하여 저장, 이송 또는 사용 과정에서 분진이 발생되는 것이 방지되도록 하면서 저장 기간이 증가되도록 한다. 펠릿의 코팅은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따라 제조된 펠릿은 발열량이 4,000 내지 4800 Kcal이 되고, 회분율이 4.0 내지 8.0 wt% 그리고 수분 함량이 3 내지 11 wt%가 되어 보일러 연소용으로 사용되기에 적합한 것으로 나타났다.

도 2는 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법이 적용되는 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 폐 버섯배지가 공급 수단(21)으로 이송이 될 수 있고, 공급 수단(21)은 폐 버섯배지의 이송에 적합한 컨베이어 구조가 될 수 있다. 공급 수단(21)을 통하여 이송된 폐 버섯배지는 경사 컨베이어를 통하여 이송되면서 이물질이 제거될 수 있다. 또한 경사 컨베이어를 통하여 이송이 되는 과정에서 수분이 제거될 수 있고, 예를 들어 경사 컨베이어의 바닥 면에 히터가 배치되어 수분이 증발되도록 할 수 있다. 일부 수분이 증발되어 함수율이 조절된 폐 버섯배지가 파쇄기(22)로 공급되어 분말 형태로 만들어질 수 있다. 파쇄기(22)에서 만들어진 분말은 건조기(23)로 공급되어 함수율이 조절될 수 있고, 예를 들어 함수율이 12 wt% 이하가 되도록 조절될 수 있다. 건조기(23)에서 건조된 분말은 제1 혼합기(24)로 투입되어 균일하게 혼합이 될 수 있다. 이후 혼합 분말이 선별기(25)로 이송되어 입도 선별 및 불순물이 제거될 수 있다. 이후 선별 분말이 제2 혼합기(26)로 투입이 되어 균일하게 혼합되고, 이송 스크루와 같은 이송 수단에 의하여 성형기(27)로 이송될 수 있다. 성형기(27)에서 압축 가공에 의하여 균일 혼합 분말이 펠릿 형상으로 만들어지고, 이후 자연 냉각이 가능한 이송 컨베이어에 의하여 제진기(28)로 이송될 수 있다. 제진기(28)는 진동 제진 수단을 가질 수 있고, 진동 제진에 의하여 펠릿 형상의 부착된 분말이 제거될 수 있다. 제거된 분말은 다시 공급 수단(21)으로 이송되고, 펠릿은 냉각기(29)로 이송될 수 있다. 냉각기(29)에서 냉각된 펠릿은 필요에 따라 코팅이 되어 저장될 수 있다. 펠릿의 성형 과정에서 성형기(27)의 적절한 압축 구조가 안정된 펠릿 형성을 위하여 요구된다.

도 3은 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법에 적용되는 압축 성형 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 압축 및 성형 과정에서 분말은 원뿔 형상의 유도 경로(321) 및 실린더 형상의 성형 경로(331)를 통하여 유입 및 배출된다. 압축기(27)은 전체적으로 속이 빈 실린더 형상이 되는 성형 유닛(33); 성형 유닛(33)의 내부 둘레 면에 배치되는 주입 유닛(32); 및 주입 유닛(32)의 내부에 배치되는 적어도 하나의 압축 롤러(31a, 31b, 31c)를 포함할 수 있다. 성형 유닛(33)과 주입 유닛(32)은 일체로 형성되면서 회전 가능한 구조를 가질 수 있다. 성형 유닛(33) 및 주입 유닛(32)의 둘레 면을 따라 성형 경로(331) 및 유도 경로(321)가 성형 유닛(33) 및 주입 유닛(32)을 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 유도 경로(321)는 안쪽에서 바깥쪽 방향이 단면적이 작아지는 원뿔 형상이 될 수 있고, 유도 경로(321)의 끝 부분으로부터 속이 빈 실린더 형상의 성형 경로(331)가 성형 유닛(33)의 둘레 면을 관통하도록 형성될 수 있다. 제1, 2 압축 롤러(31a, 31b)의 둘레 면에 유도 경로(321)와 맞물릴 수 있는 이빨이 형성될 수 있고, 제3 압축 롤러(31c)는 둘레 면이 평평한 곡면 형상이 될 수 있다. 주입 유닛(32)의 내부로 균일 혼합 분말이 투입되면 제3 압축 롤러(31c)에 의하여 유도 경로(321)로 주입될 수 있고, 제1, 2 압축 롤러(31a, 31b)의 압축에 의하여 성형 경로(331)의 외부로 원기둥 형상으로 압축 성형이 된 펠릿 성형물이 돌출될 수 있다. 펠릿 성형물은 성형 유닛(33)의 회전에 따라 성형 유닛(33)의 바깥쪽에 위치하는 펠릿 커터(34)에 의하여 절단이 되어 펠릿으로 만들어질 수 있다. 펠릿 커터(34)는 회전 커터 구조가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법은 적절한 수준으로 함수량을 조절하는 것에 의하여 일정한 형상을 가진 펠릿이 성형되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 제조방법은 높은 수준의 발열량을 가지는 것에 의하여 예를 들어 보일러의 연료로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법은 다양한 종류의 버섯배지로부터 펠릿이 제조되도록 한다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

21: 공급 수단 22: 파쇄기
23: 건조기 24, 26: 혼합기
25: 선별기 27: 성형기
28: 제진기 29: 냉각기
31a, 31b, 31c: 압축 롤러 32: 주입 유닛
33: 주입 유닛

Claims (3)

1. 준비된 폐 버섯배지로부터 수분이 조절되면서 이물질이 제거되는 단계;
   일정 수준으로 수분이 조절된 폐 버섯배지가 파쇄가 되어 분말 형태로 만들어지면서 분말의 함수율이 조절되는 단계;
   분말이 입도에 따라 선별되면서 불순물이 제거된 이후 압축 및 성형이 되어 미리 결정된 형상으로 만들어지는 단계; 및
   압축 및 성형이 된 형상이 냉각이 되는 단계를 포함하고,
   압축 성형 과정으로 투입되는 분말의 함수율은 12 wt% 이하가 되고,
   진동 가능한 체 또는 망 유닛을 가지며 불순물의 제거를 위한 와전류 분류기 구조를 가지는 입도 선별기에 의해 입도 선별 및 불순물 제거된 선별 분말이 균일하게 혼합된 후 압축 및 성형이 되며,
   냉각 과정에서 식물성 기름, 점토, 하이드로프로필셀룰로오스 또는 이들의 혼합물에 의해 펠릿이 코팅되는 것을 특징으로 하는 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 압축 및 성형 과정에서 분말은 원뿔 형상의 유도 경로 및 실린더 형상의 성형 경로를 통하여 유입 및 배출이 되는 것을 특징으로 하는 버섯배지를 이용한 펠릿의 제조방법.

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