KR102205139B1 - 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 함유하는 미생물 탈취제의 제조방법 - Google Patents
광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 함유하는 미생물 탈취제의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 이용한 미생물 탈취제의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유용 미생물을 광조사 및 미세폭기 반응에 의하여 활성화한 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 이용한 미생물 탈취제의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 이용한 미생물 탈취제의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유용 미생물을 광조사 및 미세폭기 반응에 의하여 활성화한 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 함유하는 미생물 탈취제의 제조 방법에 관한 것이다.
생물 반응기(bioreactor)는 생체 분자 소재를 다량으로 제조하는 생체 공장에 해당한다. 생체 공장을 광의적으로 해석할 경우 단일 세포 자체도 복잡한 대사 경로를 거쳐 유용한 대사산물을 생산하는 마이크로 규모의 생체공장으로 볼 수 있으나, 생체 분자 소재의 산업적 생산을 위해 반드시 필요한 생물 반응기는 실용적인 의미에서의 생체공장이라 할 수 있다. 특히, 생체 분자 소재의 기술적인 측면을 감안할 때, 생체 분자 소재의 제조 공장인 생물 반응기의 중요성은 매우 높다고 할 수 있다.
한편, 생물 반응기의 궁극적인 목표는 생체촉매(효소, 미생물, 동·식물세포)를 사용하여 생산하고자 하는 목적 물질의 생산성을 극대화하는 것이다. 이러한 목표를 달성하기 위해서는 생체촉매, 기질, 반응기 디자인 및 조업 방법 등 생산물의 생산성에 영향을 주는 많은 변수들의 최적화 연구가 생물 반응기의 효율성을 높이기 위하여 반드시 병행되어야 한다.
다시 말하면, 생체 공장의 골격이 되는 하드웨어적인 기술뿐만 아니라 생체 공장을 움직이는 여러 소프트웨어가 완성되었을 때 생체 공장 또는 생물반응기가 산업적으로 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 생체 공장인 생물반응기도 일반 제조공장과 비슷한 운영 체제를 갖고 있다. 즉, 기질(substrates)이 생물 반응기의 원재료가 되며 생체 촉매 (biocatalysts)에 의해 기질이 생물 반응기 내에서 산물(products)로 전환되어 나오게 된다. 그리고, 생물 반응기를 움직이기 위해서는 적절한 에너지가 제공되어야 한다.
참고문헌 1에는 바실러스균과 락토바실러스균과 스테비아 추출물을 함유한 미생물 제제로서 축산 분뇨에서 발생하는 악취의 주요 원인의 암모니아, 황화수소, 메틸머캅탄 등을 효과적으로 제거할 수 있는 액상 악취 제거제와 이의 제조방법이 개시되어 있다.
참고문헌 2에는 감귤박, 및 갈파래과 해조류를 이용하여 유기농 재배에 필요한 비료를 제조하기 위한 감귤박 발효 조성물 및 이의 제조방법과, 감귤박의 고상성분과 쌀겨를 이용한 사료첨가제 및 이의 제조 방법에 관한 것이 개시되어 있다.
참고문헌 3에는 미생물 생균제 및 유산균 배양여액을 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제 및 이의 제조방법에 관한 것이 개시되어 있다.
참고문헌 4에는 균주의 배양물, 농축물 및 건조물에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 암모니아 악취 저감용 혼합 미생물제제를 사용하여 암모니아 악취를 신속하고 효율적으로 저감하는 축산 환경 개선에 대하여 개시되어 있다.
참고문헌 5에는 바실러스 츄린기엔시스, 슈도모나스 카에니 및 로도박터 스페로이데스를 포함하는 악취저감용 미생물 제제가 개시되어 있다.
참고문헌 6에는 악취 제거 또는 저감용 조성물을 사용하여 유기질 비료, 음식물 폐기물, 쓰레기 하치장, 쓰레기 소각장, 축사, 하수처리장, 음식물 쓰레기 처리장 등을 포함한 각종 악취 발생원에서 발생하는 악취를 효율적으로 제거하는 것에 대하여 개시되어 있다.
다만, 종래의 탈취 성분에는 악취를 효율적으로 저감하기 부족한 실정이며, 탈취제 성능 향상을 위한 기술 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로, 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 포함하는 미생물 탈취제의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 함유하는 미생물 탈취제의 제조방법은,
정제수 80중량부 내지 85중량부, 로도박터(Rhodobacter) 1중량부 내지 2중량부, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 1중량부 내지 2중량부, 방선균(Actinomyces) 1중량부 내지 2중량부, 아미노산(amino acid) 1중량부 내지 2중량부, 당밀(molasses) 2중량부 내지 5중량부, 염화나트륨(sodium chloride) 1중량부 내지 3중량부, C6H12O6·H2O의 일수화물(monohydrate) 2중량부 내지 5중량부을 혼합기 내에서 혼합하는 제1 단계;
상기 제1 단계의 혼합물에 LED 광원으로 빛을 조사하는 제2 단계;
상기 제1 단계의 혼합물을 미세버블 분사장치로 미세폭기(微細曝氣, microaeration)하는 제3 단계;
상기 제2 단계 및 제3 단계 후 생성된 유용 미생물(effective microorganisms)을 소분(小分)하고 포장하는 제4 단계;를 포함하고,
상기 제2 단계와 제3 단계는 동시에 행해지고, 또한 상기 제2 단계와 제3 단계는 3일 내지 5일 동안 행해지고,
상기 제1 단계에서 로도박터는 로도박터 플라스티커스(Rhodobacter blasticus), 로도박터 캡슐라투스(Rodobacter capsulatus) 및 로도박터 스페로이데스(Rodobacter sphaeroides)로 이루어지고, 상기 로도박터 플라스티커스, 로도박터 캡슐라투스 및 로도박터 스페로이데스의 배합비는 중량비로 3~5:2~4:1~3이며,
상기 제2 단계에서 상기 LED 광원의 파장은 200 nm 내지 700 nm이며, 또한 상기 LED 광원의 세기는 8mW/㎠ 내지 25mW/㎠이며,
상기 제3 단계에서 상기 미세폭기의 미세버블 분사장치는 산소(O2)로 이루어진 기체를 제1 단계의 혼합물에 분사하기 위한 원통형 파이프를 구비하고, 상기 원통형 파이프는 본체부 및 하단부를 구비하고, 상기 하단부의 단부는 밀폐되고, 또한 하단부의 단부로 갈수록 하단부의 단면의 직경이 감소되고,
상기 본체부의 측면에는 다수 개의 제1 홀을 구비하고, 상기 하단부의 측면에는 다수 개의 제2 홀을 구비하고, 상기 다수 개의 제1 홀 및 다수 개의 제2 홀은 원통형 파이프를 관통하여 형성되고, 산소로 이루어진 기체는 원통형 파이프의 내부로부터 외부로 분사되며, 단위 면적당 상기 제2 홀의 갯수는 단위 면적당 상기 제1 홀의 갯수보다도 많고, 또한 상기 제1 홀 및 제2 홀의 직경은 각각 10㎛ 내지 15㎛이며,
상기 미세버블 분사장치에서 산소로 이루어진 기체를 분사하기 위한 작동 시간은 2 min/hour 내지 3 min/hour의 주기로 행해질 수 있다.
본 발명의 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 이용한 미생물 탈취제의 제조방법에 의하면, 미생물에 산소 공급이 원활하게 이루어지고, 광조사를 통한 충분한 발효에 의하여 탈취 성능이 향상된 탈취제를 3일 내지 5일의 단기간에 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명의 탈취제를 사용하면, 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 메틸머캅탄에 우수한 탈취 성능을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 이용한 미생물 탈취제의 제조방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 LED 광원을 나타내는 간략도이다.
도 3은 본 발명의 미세버블 분사장치에 사용되는 원통형 파이프를 나타내는 간략도이다.
도 4 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 탈취 성능 실험 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 LED 광원을 나타내는 간략도이다.
도 3은 본 발명의 미세버블 분사장치에 사용되는 원통형 파이프를 나타내는 간략도이다.
도 4 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 탈취 성능 실험 결과를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명은 미생물을 혼합하는 제1 단계(S1); LED 광원으로 빛을 조사하는 제2 단계(S2); 미세버블 분사장치로 미세폭기(微細曝氣, microaeration)하는 제3 단계(S3); 소분(小分)하고 포장하는 제4 단계(S4);를 포함하는 미생물 탈취제의 제조 방법에 관한 것이다.
여기서, 본 발명은 미생물을 함유하는 혼합물을 혼합하는 제1 단계(S1)는, 정제수 80중량부 내지 85중량부, 로도박터(Rhodobacter) 1중량부 내지 2중량부, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 1중량부 내지 2중량부, 방선균(Actinomyces) 1중량부 내지 2중량부, 아미노산(amino acid) 1중량부 내지 2중량부, 당밀(molasses) 2중량부 내지 5중량부, 염화나트륨(sodium chloride) 1중량부 내지 3중량부, C6H12O6·H2O의 일수화물(monohydrate) 2중량부 내지 5중량부을 포함하는 혼합물을 혼합기 내에서 혼합하는 제1 단계를 나타낸다.
본 발명의 희석 용액으로서 정제수를 사용할 수 있고, 정제수는 80중량부 내지 90중량부를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게 80중량부 내지 85중량부를 사용하여 혼합물을 희석할 수 있다.
본 발명은 로도박터(Rhodobacter)를 1중량부 내지 3중량부 함유하고, 더욱 바람직하게는 1중량부 내지 2중량부 함유할 수 있다. 로도박터(Rhodobacter) 속의 세균은 해수 담수 및 토양 환경에서 분리되는 통성호기성 세균이며, 로도박터(Rhodobacter)의 세포는 난형 또는 막대 모양을 갖고 광합성 작용에 의한 탈취 성분으로 작용할 수 있다. 그람음성균이고 이중 분영 또는 출아법(budding)으로 세포 분열한다. 광합성 조건에서 배양 시에 황록색에서 노란색, 호기성 배양시 분홍색에서 빨간색으로 변한다.
본 발명에서는 로도박터 속의 로도박터 플라스티커스(Rhodobacter blasticus), 로도박터 캡슐라투스(Rodobacter capsulatus) 및 로도박터 스페로이데스(Rodobacter sphaeroides)를 이용하여 유용 미생물을 배양한다. 본 발명의 로도박터 플라스티커스, 로도박터 캡슐라투스 및 로도박터 스페로이데스의 배합비는 중량비로 3~5:2~4:1~3를 사용할 수 있고, 바람직하게는 4:3:2를 사용하여 탈취 성능을 향상할 수 있다.
본 발명에서는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 1중량부 내지 3중량부를 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1중량부 내지 2중량부를 함유할 수 있다. 바실러스 속의 세균은 토양 등 주변 환경 및 인체나 동물 등에서 널리 분포하고 있다. 본 발명의 바실러스 서브틸리스는 아밀라제와 프로타제 등 중요한 효소 활성을 가지고 있으며, 탈취 특성을 발휘할 수 있다. 본 발명의 바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtillis)는 흔히 '고초균'이라도 하며 주로 토양에서 서식하며 바실러스 속이 속하는 균으로서 그람(Gram) 반응에서 양성 반응(Gram positive)을 하는 아포 형성균으로, 호기성이고 주모성 편모를 가지고 운동을 한다. 아포는 난원형이고 중앙에 위치한다. 청국장의 발효 미생물로서 관계가 깊고 여러 미생물 제제로도 이용되고 있다. 또한, 유전공학에서 재조합 DNA 기술의 플라스미드(Plasmid)로서의 매우 중요하게 사용되고 있다.
본 발명은 방선균을 1중량부 내지 3중량부을 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1중량부 내지 2중량부를 함유할 수 있다. 방선균은 토양, 식물체, 동물체, 하천, 해수 등에 균사체 및 포자체로 존재하는 미생물로 세균에 가까운 원핵생물 즉 세균의 방선균목으로 분류되고, 유기물의 분해를 통하여 촉매 성분으로 작용할 수 있다.
본 발명의 아미노산을 1중량부 내지 3중량부 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1중량부 내지 2중량부를 함유할 수 있다. 아미노산을 함유하여 산/염기 반응을 통하여 효소의 분해를 도와서 탈취 성분을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 당밀을 1중량부 내지 6중량부를 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 2중량부 내지 5중량부를 함유할 수 있다. 발효 보조제로서 사탕수수 혹은 사탕무를 설탕으로 가공하는 과정에서 남게 되는, 더 이상 결정화되지 않는 부산물로 갈색의 찐득하고 밀도가 높은 시럽 형태를 갖는다.
본 발명은 염화나트륨을 1중량부 내지 3중량부을 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1중량부 내지 2중량부를 함유할 수 있다. 염화나트륨은 흰색의 결정으로 정제수에 녹을 수 있고, 발효 보조제로서 사용가능하다.
본 발명은 C6H14O7의 화합물 2중량부 내지 5중량부를 함유할 수 있다. 즉, 본 발명의 C6H12O6·H2O의 일수화물(monohydrate)을 2중량부 내지 5중량부을 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 3중량부 내지 4중량부를 함유할 수 있다. C6H12O6·H2O의 일수화물(monohydrate)을 사용하여 LED 조사 시에 발효가 원활하게 될 수 있는 역할을 할 수 있다.
본 발명은 LED 광원으로 빛을 조사하는 제2 단계(S2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 광생물 반응을 위해서는 광원이 필요하다. 이 광원은 상업적 생산을 위해서는 비용이 낮아야하고 내구성이 높고 효율이 높아야 한다. 이러한 조건들을 만족하는 광원 중의 하나가 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)이다. LED는 작고, 가벼워서 어떤 형태의 미세폭기 반응에도 직접 조명이 가능하고, 평균 수명도 길고, 전기 효율도 높아서 광생물 미세폭기 반응용 광원으로 적합하다. LED 광원이 특정 파장 영역의 빛을 발하고, 이 파장 영역이 광합성의 활동 스펙트럼(action spectrum)과 겹친다면, 공급된 빛에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 된다. 그러나, 종래의 LED는 광량이 적어 광생물반응기에 사용될 수 없었는데, 본 발명은 DDH GaAlAs(double-power double-heterostructure gallium aluminum arsenide) 발광소자를 사용하여 높은 광량으로 본 발명의 유용 미생을 재배하는데 사용할 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, LED 광원은 다수개의 LED 램프(31)를 사용하여 광조사를 할 수 있다. 또한, 상기 제2 단계에서 상기 LED 광원에 의한 빛의 조사는 혼합기 상부에 설치된 다수개의 LED 램프에서 제1 단계의 혼합물과 비접촉 상태로 광 조사할 수 있다. 또한 도시하지 않았으나, 혼합기 내부 바닥에 설치된 다수개의 LED 램프에서 제1 단계의 혼합물과 접촉 상태로 광 조사할 수 있다. 이와 같이 함으로써, LED 광조사를 혼합물 상부 및 혼합물 내부에 행하여 광 조사 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 LED 광원의 파장은 200 nm 내지 700 nm이며, 보다 바람직하게는 380nm 내지 650nm이며, 또한 상기 LED 광원의 세기는 8mW/㎠ 내지 25mW/㎠를 사용할 수 있다.
본 발명은 LED 파장 영역이 가시광선 영역을 사용할 수 있고, 상기 범위를 벗어나면 배양 조건이 나빠져서 미생물 수가 감소하게 된다. 예를 들어, 자외선 또는 적외선 영역에서는 오히려 광의 조사로 인한 미생물 수가 감소 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 광원의 세기는 8mW/㎠ 내지 25mW/㎠일 수 있고, 상기 범위의 미만이면 광조사에 대한 효과를 기대하기 어렵고, 상기 범위를 초과하면 미생물 수가 오히려 감소되어 바람직하지 않다.
본 발명은 상기 제1 단계의 혼합물을 미세버블 분사장치로 미세폭기(微細曝氣, microaeration)하는 제3 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 미세폭기(微細曝氣, microaeration)는 혼합물 내에 미세버블 분사장치의 원통형 파이프를 삽입하여 산소 버블을 주입하여 혼합물 내의 산소 농도를 일정하게 유지시키고 호기성 미생물의 활동을 활발하게 할 수 있다.
본 발명의 미세폭기의 미세버블 분사장치는 원통형 파이프를 구비를 구비할 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 미세버블 분사장치의 원통형 파이프(100)의 입구(14) 통하여 산소가 공급되어 다수개의 제1 홀(10a) 및 다수개의 제2 홀(13a)을 통하여 혼합물로 산소를 분사할 수 있다. 공기를 주입하는 것도 가능하지만, 산소 농도를 높게 유지하기 위하여 산소(O2)로 이루어진 기체를 분사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원통형 파이프(100)는 본체부(10) 및 하단부(13)를 구비하고, 상기 하단부(13)의 단부(15)는 밀폐되고, 또한 원통형 파이프(100)가 지면에 수직한 방향을 z-축이라 정의할 때, 하단부(13)의 단부(15)로 갈수록 하단부(13)의 xy-평면 상의 단면의 직경이 감소될 수 있다. 상기와 같이 하여, 미세버블 분사장치의 원통형 파이프(100)가 혼합물 내에 삽입을 쉽게 할 수 있다.
또한, 상기 본체부(10)의 측면(10s)에 다수 개의 제1 홀(10a)을 구비하고, 상기 하단부(13)의 측면(13s)에는 다수 개의 제2 홀(13a)을 구비하여, 원통형 파이프(100) 내의 산소가 외부로 미세하게 분사될 수 있게 하는 역할을 한다. 특히, 상기 본체부(10)의 측면(10s)에 다수 개의 제1 홀(10a)에 의하여 원통형 파이프(100)의 측면(10s)에 산소 버블을 공급할 수 있고, 상기 하단부(13)의 측면(13s)에는 다수 개의 제2 홀(13a)에 의하여 원통형 파이프(100)의 하측면에 방사 방향으로 산소 버블을 공급할 수 있다.
본 발명의 다수 개의 제1 홀(10a) 및 다수 개의 제2 홀(13a)의 크기는 10㎛ 내지 15㎛를 사용할 수 있다. 이와 같은 크기의 홀을 사용함으로써, 미세 산소 버블이 혼합물에 적절하게 산소를 공급할 수 있고, 상기 범위를 초과하게 되면 호기성 미생물에 균일하게 산소가 도달하지 못하고 국부적으로 전달되어 일부의 호기성 미생물에는 산소가 도달하고 일부의 호기성 미생물에는 산소가 도달하지 않게 되어 산소 공급 효율이 저하되는 문제가 있다. 여기서, 산소로 이루어진 기체가 분사되는 경우 산소 버블로 표현할 수 있다. 산소 버블의 직경은 대략 10㎛ 내지 30㎛을 형성하거나, 더욱 바람직하게는 대략 10㎛ 내지 20㎛을 형성할 수 있다.
상기 본체부(10)의 측면(10s)에는 다수 개의 제1 홀(10a)을 구비하고, 상기 하단부(13)의 측면(13s)에는 다수 개의 제2 홀(13a)을 구비하고 있으나, 상기 하단부(13)의 측면(13s)의 단위 면적당 제2 홀(13a)의 갯수는 상기 본체부(10)의 측면(10s)의 제1 홀(10a)의 갯수보다 많은 것이 바람직하다. 즉, 상대적으로 가늘고 긴 직경을 갖는 원통형 파이프(100), 예를 들면 본체부(10)의 길이와 직경의 비는 1:0.1 내지 0.3인 원통형 파이프(100)에서 상대적으로 하측부의 산소 공급량을 높이기 위해서 제1 홀(10a)의 갯수보다 제2 홀(13a)의 단위 면적당 개수를 많게 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 다수 개의 제1 홀(10a)의 갯수 및 다수 개의 제2 홀(13a)은 원통형 파이프(100)의 측면을 관통하여 홀을 형성되고, 상기 관통된 홀은 동일한 직경을 가질 수 있고, 상기 다수 개의 제1 홀(10a) 및 다수 개의 제2 홀(13a)은 원통형 파이프를 관통하여 산소는 원통형 파이프의 내부로부터 외부로 분사될 수 있다.
또는, 다수 개의 제1 홀(10a)의 갯수 및 다수 개의 제2 홀(13a)은 원통형 파이프(100)의 측면을 관통하여 홀을 형성되고, 상기 관통된 홀은 원통형 파이프(100)의 내측면에서 외측면으로 갈수록 직경이 작아지게 설계할 수 있다. 이에 따라, 산소가 원통형 파이프(100)의 내측면에서 외측면으로 통과될 때, 관통된 홀의 크기가 점점 작아져서 산소의 분사압을 높게 할 수 있다. 여기서, 제1 홀(10a) 및 제2 홀(13a)의 평균 직경은 각각 10㎛ 내지 15㎛을 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 미세버블 분사장치에서 산소로 이루어진 기체를 분사하기 위한 작동 시간은 2 min/hour 내지 3 min/hour의 주기로 행해지는 것이 바람직하다. 즉, 산소로 이루어진 기체를 분사하는 작동 시간을 시간 당 2분 내지 3분보다 초과하게 되면, 과잉 산소가 주입되어 오히려 호기성 미생물의 활동에 방해되어 산소를 주입하지 않는 것보다도 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 미세버블 분사장치의 원통형 파이프는 혼합물 내에 고정되어 산소를 공급할 수 있으나, 미세버블 분사장치의 원통형 파이프는 혼합기 내에 이동할 수 있다. 즉, 상기 미세버블 분사장치는 원통형 파이프에 체결된 이동부를 구비하고, 상기 이동부에 의하여 상기 원통형 파이프가 혼합기에 들어있는 제1 혼합물 내를 이동하면서 미생물에 균일하게 산소를 공급할 수 있다.
나아가, 미세버블 분사장치는 이동 스틱을 구비할 수 있다. 즉, 원통형 파이프에서 분사된 산소가 제1 혼합물에 산소가 균일하게 퍼질 수 있도록 미세버블 분사장치의 이동 스틱은 제1 혼합물 내에 이동하여 산소가 널리 퍼지도록 할 수 있다.
본 발명은 상기 제2 단계 및 제3 단계 후 생성된 유용 미생물(effective microorganisms)을 소분(小分)하고 포장하는 제4 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제2 단계와 제3 단계는 동시에 행해지고, 또한 상기 제2 단계와 제3 단계는 3일 내지 5일 동안 행해질 수 있고, 3일 내지 4일 동안 행해지는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 제2 단계의 광조사 및 제3 단계의 미세폭기에 의한 산소 공급에 의하여 1주일 이상 소요되는 숙성 시간을 줄여서 탈취제를 제조할 수 있는 장점이 있다.
정제수 84g, 로도박터 플라스티커스 1g, 로도박터 캡슐라투스 0.6g, 로도박터 스페로이데스 0.4g, 바실러스 서브틸리스 2g, 방선균 2g, 아미노산 2g, 당밀 3g, 염화나트륨 2g, C6H12O6·H2O의 일수화물 3g를 혼합하고, 225nm 파장과 15mW/㎠ 의 세기의 LED 광원에 노출시키고 동시에 미세버블 분사장치를 사용하여 시간 당 2분의 간격으로 산소를 미세 홀을 갖는 원통형 파이프에 공급하여 3일 동안 숙성하여 나온 유용 미생물의 탈취 성능을 테스트하였다.
도 4에 나타난 바와 같이, 총 호기성 미생물수가 1.6 X 107 CFU/mL 이상인 것이 확인되었다. 도 5에 나타난 바와 같이, VACs, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 스타이렌, PAHs, Acenaphthene, Acenaphthylene, Anthracene, Benzo(a)anthracene은 검출되지 않음을 확인하였다. 도 6에 나타난 바와 같이, benzo(a)pyrene, benzo(b)fluoranthene, Benzo(g,h,i)perylene, Benzo(k)fluorathene, Chrysene, Dibenzo(a,h)anthracene, fluoranthene, 플루오렌, indeno(1,2,3-cd)pyrene, 나프탈렌, 페난트렌, 피렌은 검출되지 않음을 확인하였다. 도 7에 나타난 바와 같이, 염화계 탄화수소, 디클로로메탄, 클로로포름, 카본 테트라클로라이드, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, As, Pb, Cd, Hg, Cr, Cu가 검출되지 않음을 확인하였다. 도 8에 나타난 바와 같이, 탈취 시험에서 암모니아(99%이상), 트리메틸아민(99%이상), 황화수소(6), 메틸머탑탄(7.5)가 탈취되는 것으로 확인되었다. 도 9 및 10은 PAHs 테스트 방법, Ni, Cu, Zn, Cr, As, Pb, Cd 테스트 방법, Hg 테스트 방법, VACs, 염소계 탄화수소의 테스트 방법에 대하여 설명하고 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한 되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
31: LED 램프
100 : 원통형 파이프
100 : 원통형 파이프
Claims (1)
- 정제수 80중량부 내지 85중량부, 로도박터(Rhodobacter) 1중량부 내지 2중량부, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 1중량부 내지 2중량부, 방선균(Actinomyces) 1중량부 내지 2중량부, 아미노산(amino acid) 1중량부 내지 2중량부, 당밀(molasses) 2중량부 내지 5중량부, 염화나트륨(sodium chloride) 1중량부 내지 3중량부, C6H12O6·H2O의 일수화물(monohydrate) 2중량부 내지 5중량부을 혼합기 내에서 혼합하는 제1 단계;
상기 제1 단계의 혼합물에 LED 광원으로 빛을 조사하는 제2 단계;
상기 제1 단계의 혼합물을 미세버블 분사장치로 미세폭기(微細曝氣, microaeration)하는 제3 단계;
상기 제2 단계 및 제3 단계 후 생성된 유용 미생물(effective microorganisms)을 소분(小分)하고 포장하는 제4 단계;를 포함하고,
상기 제2 단계와 제3 단계는 동시에 행해지고, 또한 상기 제2 단계와 제3 단계는 3일 내지 5일 동안 행해지고,
상기 제1 단계에서 로도박터는 로도박터 플라스티커스(Rhodobacter blasticus), 로도박터 캡슐라투스(Rodobacter capsulatus) 및 로도박터 스페로이데스(Rodobacter sphaeroides)로 이루어지고, 상기 로도박터 플라스티커스, 로도박터 캡슐라투스 및 로도박터 스페로이데스의 배합비는 중량비로 3~5:2~4:1~3이며,
상기 제2 단계에서 상기 LED 광원의 파장은 200 nm 내지 700 nm이며, 또한 상기 LED 광원의 세기는 8mW/㎠ 내지 25mW/㎠이며,
상기 제3 단계에서 상기 미세폭기의 미세버블 분사장치는 산소(O2)로 이루어진 기체를 제1 단계의 혼합물에 분사하기 위한 원통형 파이프를 구비하고, 상기 원통형 파이프는 본체부 및 하단부를 구비하고, 상기 하단부의 단부는 밀폐되고, 또한 하단부의 단부로 갈수록 하단부의 단면의 직경이 감소되고,
상기 본체부의 측면에는 다수 개의 제1 홀을 구비하고, 상기 하단부의 측면에는 다수 개의 제2 홀을 구비하고, 상기 다수 개의 제1 홀 및 다수 개의 제2 홀은 원통형 파이프를 관통하여 형성되고, 산소로 이루어진 기체는 원통형 파이프의 내부로부터 외부로 분사되며, 단위 면적당 상기 제2 홀의 갯수는 단위 면적당 상기 제1 홀의 갯수보다도 많고, 또한 상기 제1 홀 및 제2 홀의 직경은 각각 10㎛ 내지 15㎛이며,
상기 미세버블 분사장치에서 산소로 이루어진 기체를 분사하기 위한 작동 시간은 2 min/hour 내지 3 min/hour의 주기로 행해지는 것을 특징으로 하는 광생물 미세폭기 반응기에 의해 생성된 유용 미생물을 함유하는 미생물 탈취제의 제조 방법.
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