KR102181048B1 - 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법 - Google Patents

고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 내지 제3고체원료의 원료투입구(110)로의 고체원료 투입 단계(S110)와, 고체원료 분말 분쇄 단계(S120)와, 고농축 사탕수수액과 수증기의 액상 분사 단계(S130)와, 혼합기(140)에 의한 분말형태의 고체원료와 액상을 혼합하는 혼합 단계(S140)와, 펠릿성형기(150)에 의한 펠릿 성형 단계(S150)와, 건조 및 냉각에 의한 고형화 단계(S160)와, 제품화 단계(S170)로 구성되어, 질소함유율과 당도를 높이며, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조하고, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높여서, 작물의 원활한 생장 변화를 유도할 수 있는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 개시한다.

Description

고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법{Method of Manufacturing pellet-type Organic Fertilizer by Mixing high enriched Sugar Cane Liquid}
본 발명은 유기질비료 제조기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소함유율과 당도를 높이며, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조하고, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높일 수 있는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 유기질 비료의 경우, 고체원료를 혼합한 후 펠릿형태로 성형하여 단순 혼합과정을 거쳐 유기질 비료를 생산하는데, 선행기술인 등록특허공보 제0363568호와, 등록특허공보 제1221530호와, 등록특허공보 제1365728호에서와 같이, 사탕수수를 활용한 비료 제조 방법이 개시되어 있다.
등록특허공보 제0363568호의 정제형 부산물 비료의 제조 방법에서는, 사탕수수박의 폐기물을 활용하여 특정비율로 혼합하고, 사탕수수를 1차발효시킨 후 교반하여 혼합하고 2차발효시키는 공정을 통해서 비료를 제조하나, 발효 후 점도가 높아진 사탕수수를 균일하게 혼합시키는데 한계가 있어 흡수율이 낮다.
또한, 등록특허공보 제1221530호의 벼목 화본과의 작물과 뜨물을 이용한 천연비료 및 그 제조방법에서는, 사탕수수를 잘게 분쇄하고 발효 숙성액을 혼합한 후 숙성하여 천연비료를 제조하나, 발효 후 점도가 높아진 사탕수수를 균일하게 혼합시키는데 한계가 있어 흡수율이 낮다.
또한, 등록특허공보 제1365728호의 친환경 유기 액체 비료 및 그 제조 방법에서는, 탄소원으로서 사탕수수 혼합물에 미생물을 첨가하여 발효시켜 유기 액체 비료를 제조하나, 발효 후 점도가 높아진 사탕수수를 균일하게 혼합시키는데 한계가 있어 흡수율이 낮다.
이에, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높일 수 있는 기술이 요구된다.
한국 등록특허공보 제0363568호 (정제형 부산물 비료의 제조 방법, 2003.05.14) 한국 등록특허공보 제1221530호 (벼목 화본과의 작물과 뜨물을 이용한 천연비료 및 그 제조방법, 2013.01.11) 한국 등록특허공보 제1365728호 (친환경 유기 액체 비료 및 그 제조 방법, 2014.02.21)
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 질소함유율과 당도를 높이며, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조하고, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높여서, 작물의 원활한 생장 변화를 유도할 수 있는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 고체원료 전체 중량 대비 40% 내지 60% 비율의 피마자박의 제1고체원료와, 10% 내지 25% 비율의 미강의 제2고체원료와, 20% 내지 30% 비율의 가공계분 또는 채종유박 또는 깻묵 중 어느 하나 이상의 제3고체원료를 원료투입구로 각각 투입하는 단계; 상기 투입된 고체원료를 분쇄기에 의해 혼합하면서 분말로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 고체원료의 분말을 수직 낙하시키면서 고농축 사탕수수액과 수증기의 액상을 분사노즐부를 통해 상기 고체원료 분말의 낙하방향에 경사진 특정각도의 방향으로 분사하되, 상기 고체원료의 전체 중량 대비 상기 액상을 10% 내지 20% 비율로 분사하는 단계; 낙하된 상기 고체원료와 상기 사탕수수액과 상기 수증기의 액상을 혼합기에 의해 혼합하는 단계; 상기 혼합된 고체원료와 상기 액상을 펠릿성형기에 의해 성형하여 펠릿형태의 액상혼합 고체비료를 성형하는 단계; 상기 액상혼합 고체비료를 건조하고 냉각하여 고형화하는 단계; 및 상기 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하고, 중량을 측정하여 단위포장하여서, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료를 제품화하는 단계;로 구성되고, 상기 액상을 상기 고체원료 분말의 수직 낙하 방향에 경사진 45° 내지 90°의 방향으로 하강 분사하고, 상기 분사노즐부는, 상기 사탕수수액을 공급하는 제1분사관과, 상기 제1분사관으로부터 미스트분사하는 제1분사노즐, 및 상기 수증기를 공급하는 제2분사관과, 상기 제2분사관으로부터 미스트분사하는 제2분사노즐로 각각 구성되고, 상기 제1분사노즐과 상기 제2분사노즐은 동일 분사 방향으로 형성되되, 상기 제2분사노즐은 상기 제1분사노즐 상단에 형성되어 분리 구성되는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 분쇄기는, 상기 원료투입구 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 상기 고체원료를 특정크기 이하로 분쇄하여 분말을 형성하는 나선형 회전커터가 부착된 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 혼합기는, 상기 분사노즐부 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 상기 고체원료와 상기 액상을 혼합하는 나선형 날개가 부착된 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 분쇄기와 상기 분사노즐부 사이에는, 상기 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이하의 분말을 선별하는 타공망이 형성되어 상기 분사노즐부로 제공하는 필터 선별기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 분쇄기와 상기 분사노즐부 사이에는, 상기 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이상의 분말을 선별하는 타공망을 구비한 회전식 선별기와, 상기 회전식 선별기로부터 상기 타공망을 통과하지 못한 분말을 상기 분쇄기로 재투입하는 회송 컨베이어가 형성될 수 있다.
또한, 특정크기 이하의 상기 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하는 타공망이 형성된 펠릿 필터 선별기가 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 시료분석 측정결과, 고농축 액상 사탕수수액을 10% 이상 투입하게 되면 5 : 2 : 1의 NPK가 5.2 : 2 : 1 이상으로 변화하고, 당도가 5%로부터 30% 이상으로 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조할 수 있으며, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높이고 생산수율을 10%이상 증가시키고 펠릿성형기의 부하를 감소시켜 내구성을 높이고 생산량을 증가시킬 수 있고, 작물의 원활한 생장 변화를 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 구현하기 위한 분쇄기와 분사노즐부와 혼합기를 분리 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 분사노즐부의 구성을 예시한 것이다.
도 4는 도 2의 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법의 선별 구성을 예시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 구현하기 위한 분쇄기(120)와 분사노즐부(130)와 혼합기(140)를 분리 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 분사노즐부(130)의 구성을 예시한 것이고, 도 4는 도 2의 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법의 선별 구성을 예시한 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법을 상술하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 의한 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법은, 전체적으로, 제1 내지 제3고체원료의 원료투입구(110)로의 고체원료 투입 단계(S110)와, 고체원료 분말 분쇄 단계(S120)와, 고농축 사탕수수액과 수증기의 액상 분사 단계(S130)와, 혼합기(140)에 의한 분말형태의 고체원료와 액상을 혼합하는 혼합 단계(S140)와, 펠릿성형기(150)에 의한 펠릿 성형 단계(S150)와, 건조 및 냉각에 의한 고형화 단계(S160)와, 제품화 단계(S170)로 구성되어, 질소함유율과 당도를 높이며, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조하고, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높여서, 작물의 원활한 생장 변화를 유도하는 것을 요지로 한다.
우선, 고체원료 투입 단계(S110)에서는, 고체원료 전체 중량 대비 40% 내지 60% 비율의 식물성 피마자박(Castorseed Meals,아주까리박)의 제1고체원료와, 10% 내지 25% 비율의 식물성 미강(rice bran,속겨)의 제2고체원료와, 20% 내지 30% 비율의 동물성 가공계분 또는 식물성 채종유박(Sesame Oilseed Cake) 또는 식물성 깻묵 중 어느 하나 이상의 제3고체원료를 호퍼형상의 원료투입구(110)로 각각 투입한다.
여기서, 피마자박은 0% 내지 5%의 수분을 함유하여 고체원료에 대한 고농축 사탕수수액과 수증기의 흡수성을 높이도록 하고, 미강은 펠릿 형태의 성형가공이 원활하도록 하여서, 펠릿형태의 액상혼합 고체비료의 두께 및 강도를 일정하고 균일하도록 할 수 있다.
즉, 피마자박은 주 고체원료로서 고체원료 전체 중량 대비 40% 내지 60% 비율로 투입되고 수분함유율이 낮아서 고농축 사탕수수액과 수증기의 분사시 흡수율을 높일 수 있다.
한편, 미강의 비율이 10% 미만이거나 25% 초과하면 펠릿 형상을 유지하기 어려워 두께 및 강도를 보장할 수 없다.
다음, 분말 분쇄 단계(S120)에서는, 앞선 투입된 제1 내지 제3 고체원료를 분쇄기(120)에 의해 혼합하면서 분말로 분쇄한다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 분쇄기(120)는, 원료투입구(110) 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 고체원료를 특정크기 이하로 분쇄하여 분말을 형성하는 나선형 회전커터(121)가 부착된 스크류(122)와, 스크류(122)를 회전시키는 구동모터(123)로 구성되어서, 스크류(122)의 고속회전에 의해 고체원료를 미세한 분말로 분쇄한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 분쇄기(120)와 분사노즐부(130) 사이에는, 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이하의 분말을 선별하는(S125) 타공망이 형성되어 분사노즐부(130)로 제공하는 필터 선별기(125)가 형성될 수 있다.
또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 분쇄기(120)와 후단의 분사노즐부(130) 사이에는, 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이상의 분말을 선별하는(S125) 타공망을 구비한 회전식 선별기(161)와, 회전식 선별기(161)로부터 타공망(161a)을 통과하지 못한 분말을 분쇄기(120)로 재투입하는 회송 컨베이어(162)가 형성될 수도 있다.
다음, 액상 분사 단계(S130)에서는, 앞서 분쇄된 고체원료의 분말을 수직 낙하시키면서 고농축 사탕수수액(bagasse liquid;버개스액)과 수증기의 액상을 분사노즐부(130)를 통해 고체원료 분말의 수직낙하방향에 경사진 특정각도의 방향으로 분사하되, 고체원료의 전체 중량 대비 액상을 10% 내지 20% 비율로 분사한다.
여기서, 고농축 사탕수수액은 질소(N)와 인(P)와 칼륨(K)은 6 : 2 : 2의 비율로 구성되고, 60 birx 내지 70 brix의 당도를 유지한다.
한편, 분사노즐부(130)는 액상을 고체원료 분말의 수직 낙하 방향에 경사진 45° 내지 90°의 방향으로 미스트로 하강 분사하도록 하여서, 분말의 낙하를 저해하지 않으면서 분말에 균일하게 분사되도록 할 수 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 분사노즐부(130)는, 사탕수수액을 공급하는 제1분사관(131a)과, 제1분사관(131a)으로부터 미스트분사하는 제1분사노즐(131b), 및 수증기를 공급하는 제2분사관(132a)과, 제2분사관(132a)으로부터 미스트분사하는 제2분사노즐(132b)로 각각 구성되고, 제1분사노즐(131b)과 제2분사노즐(132b)은 동일 분사 방향으로 형성되어서, 사탕수수액과 수증기를 동일방향으로 분사하여 사탕수수액 분사효율과 분사후의 분말과의 혼합효율을 높일 수 있다.
여기서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2분사노즐(132b)은 제1분사노즐(131b) 상단에 형성되어 분리 구성되거나, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1분사노즐(131b)과 제2분사노즐(132b)은 방사형으로 교차하거나, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 동심형으로 교차하여 혼합 분사하는 통합 분사노즐로 구성되어 혼합 분사하도록 다양한 방식으로 변형하여 구성할 수도 있다.
또한, 액상의 분사속도는 50㎏/h 내지 450㎏/h로 설정하여, 점도와 밀도가 높은 사탕수수액이 원활히 분사되도록 할 수 있다.
다음, 혼합 단계(S140)에서는, 낙하된 고체원료와 사탕수수액과 수증기의 액상을 혼합기(140)에 의해 혼합하여, 분말형태의 고체원료와 액상을 혼합한다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합기(140)는, 분사노즐부(130) 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 고체원료와 액상을 혼합하는 나선형 날개(141)가 부착된 스크류(142)와, 스크류(142)를 회전시키는 구동모터(143)로 구성되어서, 스크류(143)의 고속회전에 의해 분말형태의 고체원료와 액상을 균일하게 혼합할 수 있다.
다음, 펠릿 성형 단계(S150)에서는, 혼합된 고체원료와 액상을 펠릿성형기(150)에 의해 성형하여 펠릿형태의 액상혼합 고체비료를 성형한다.
다음, 고형화 단계(S160)에서는, 액상혼합 고체비료를 건조하고 냉각하여 고형화하는데, 앞서 분사된 수증기를 증발시켜 고체원료 또는 사탕수수액의 감손(소실)없이 펠릿형태로 고형화할 수 있다.
최종, 제품화 단계(S170)에서는, 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하고, 중량을 측정하여 단위포장하여서, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료를 제품화한다.
여기서, 도시되지는 않았으나, 특정크기 이하의 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하는 타공망이 형성된 펠릿 필터 선별기가 형성되어서 상품화가 가능한 균일한 크기와 길이의 펠릿을 선별할 수 있다.
이후, 팔레타이징하고, 랩핑기에 의해 랩핑한 후 창고 보관과 상품 출고를 수행하게 된다.
따라서, 전술한 바와 같은 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법의 구성에 의해서, 시료분석 측정결과, 고농축 액상 사탕수수액을 10% 이상 투입하게 되면 5 : 2 : 1의 NPK가 5.2 : 2 : 1 이상으로 변화하고, 당도가 5%로부터 30% 이상으로 향상될 수 있으며, 두께와 강도가 높고 균일한 펠릿형태의 유기질비료를 제조할 수 있으며, 사탕수수액의 분사를 통해 분말형태의 고체원료와 균일하게 혼합하여 사탕수수액의 흡수율을 높이고 생산수율을 10%이상 증가시키고 펠릿성형기의 부하를 감소시켜 내구성을 높이고 생산량을 증가시킬 수 있고, 작물의 원활한 생장 변화를 유도할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
S110 : 고체원료 투입 단계 S120 : 분말 분쇄 단계
S125 : 고체원료 선별 단계 S130 : 액상 분사 단계
S140 : 혼합 단계 S150 : 펠릿 성형 단계
S160 : 고형화 단계 S170 : 제품화 단계
110 : 원료투입구 120 : 분쇄기
121 : 나선형 회전커터 122 : 스크류
123 : 구동모터 125 : 필터 선별기
130 : 분사노즐부 131a : 제1분사관
131b : 제1분사노즐 132a : 제2분사관
132b: 제2분사노즐 140 : 혼합기
141 : 나선형 날개 142 : 스크류
143 : 구동모터 150 : 펠릿성형기
161 : 회전식 선별기 161a : 타공망
162 : 회성 컨베이어

Claims (6)

  1. 고체원료 전체 중량 대비 40% 내지 60% 비율의 피마자박의 제1고체원료와, 10% 내지 25% 비율의 미강의 제2고체원료와, 20% 내지 30% 비율의 가공계분 또는 채종유박 또는 깻묵 중 어느 하나 이상의 제3고체원료를 원료투입구로 각각 투입하는 단계;
    상기 투입된 고체원료를 분쇄기에 의해 혼합하면서 분말로 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 고체원료의 분말을 수직 낙하시키면서 고농축 사탕수수액과 수증기의 액상을 분사노즐부를 통해 상기 고체원료 분말의 낙하방향에 경사진 특정각도의 방향으로 분사하되, 상기 고체원료의 전체 중량 대비 상기 액상을 10% 내지 20% 비율로 분사하는 단계;
    낙하된 상기 고체원료와 상기 사탕수수액과 상기 수증기의 액상을 혼합기에 의해 혼합하는 단계;
    상기 혼합된 고체원료와 상기 액상을 펠릿성형기에 의해 성형하여 펠릿형태의 액상혼합 고체비료를 성형하는 단계;
    상기 액상혼합 고체비료를 건조하고 냉각하여 고형화하는 단계; 및
    상기 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하고, 중량을 측정하여 단위포장하여서, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료를 제품화하는 단계;로 구성되고,
    상기 액상을 상기 고체원료 분말의 수직 낙하 방향에 경사진 45° 내지 90°의 방향으로 하강 분사하고, 상기 분사노즐부는, 상기 사탕수수액을 공급하는 제1분사관과, 상기 제1분사관으로부터 미스트분사하는 제1분사노즐, 및 상기 수증기를 공급하는 제2분사관과, 상기 제2분사관으로부터 미스트분사하는 제2분사노즐로 각각 구성되고, 상기 제1분사노즐과 상기 제2분사노즐은 동일 분사 방향으로 형성되되, 상기 제2분사노즐은 상기 제1분사노즐 상단에 형성되어 분리 구성되는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄기는, 상기 원료투입구 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 상기 고체원료를 특정크기 이하로 분쇄하여 분말을 형성하는 나선형 회전커터가 부착된 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터로 구성되는 것을 특징으로 하는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합기는, 상기 분사노즐부 하단에 형성되어 수평방향으로 연장 형성되어 상기 고체원료와 상기 액상을 혼합하는 나선형 날개가 부착된 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터로 구성되는 것을 특징으로 하는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄기와 상기 분사노즐부 사이에는, 상기 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이하의 분말을 선별하는 타공망이 형성되어 상기 분사노즐부로 제공하는 필터 선별기가 형성되는 것을 특징으로 하는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄기와 상기 분사노즐부 사이에는, 상기 분쇄된 고체원료 중 특정크기 이상의 분말을 선별하는 타공망을 구비한 회전식 선별기와, 상기 회전식 선별기로부터 상기 타공망을 통과하지 못한 분말을 상기 분쇄기로 재투입하는 회송 컨베이어가 형성되는 것을 특징으로 하는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    특정크기 이하의 상기 고형화된 액상혼합 고체비료를 선별하는 타공망이 형성된 펠릿 필터 선별기가 형성되는 것을 특징으로 하는, 고농축 사탕수수액 혼합 펠릿 유기질비료 제조방법.
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