KR102223633B1 - 지렁이 액비 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 지렁이 액비 및 그 제조방법은 유기게르마늄 이온수, 당밀 및 지렁이 분말을 혼합하는 혼합단계(S100); 혼합단계를 수행한 혼합물에 지렁이 분립을 첨가하는 첨가단계(S200); 첨가단계를 수행한 혼합물에 산소를 폭기시켜 지렁이 분말 및 지렁이 분립의 수용성 성분을 용출시키는 폭기단계(S300); 폭기단계를 수행한 혼합물을 발효조로 이송하고 불가사리 추출물, EDTA-FeNa 금속 착물, EDTA-ZnNa2 금속 착물 및 B(붕소) 화합물을 더 첨가하여 순산소 또는 농축산소 공급하에 48 내지 72 시간 동안 발효시키는 발효단계(S400); 발효단계를 수행한 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 발효시키는 숙성단계(S500); 숙성단계를 수행한 혼합물을 여과하여 고형분을 제거하는 여과단계(S600); 및 여과단계를 수행한 혼합물을 저장하는 저장단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지렁이 액비 및 그 제조방법{Earthworm liquid manure and manufacturing method of the same}
본 발명은 지렁이 액비 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지렁이 배설물을 이용하며, 생물학적 또는 생화학적 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지렁이 액비 및 그 제조방법에 관한 것이다.
식물의 성장 촉진을 위해 화학비료 및 화학복합비료를 널리 사용하고 있다. 이러한 화학비료 및 화학복합비료의 사용은 토양을 산성화시키고, 토양이 굳어져 수확물의 질이 저하되고 환경오염을 초래하는 문제점이 있어 왔다.
최근 들어 토양의 오염을 줄이기 위한 친환경적인 비료로서, 통상의 볏짚 또는 잡초와 낙엽에 거름을 섞어서 혼합한 후, 자연적으로 발효시킨 비료를 사용하려는 시도가 증대되고 있지만, 이러한 자연 발효시킨 비료는 그 생산이 극히 제한적인 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 가축의 분뇨와 음식물 찌꺼기에 미생물을 부가하여 제조된 액체 비료가 개시되어 있다.
특허문헌 0001에는 질소원과 탄소원을 혼합하는 단계와, 상기에서 얻은 혼합물에 미생물을 첨가하여 발효시키는 단계와, 상기에서 얻은 발효액의 pH를 조정하여 비효성분의 조성을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 유기 액체비료 제조 방법에 관한 기재가 있다.
그러나, 기존 미생물 액비 또는 가축분뇨 퇴액비는 혐기성 미생물을 주 원료로 하고 있어, 제조과정이나 보관을 잘못할 시, 대장균 등 유해 미생물로 변질되어 오히려 농경지와 식물에 피해를 입힐 수 있다. 또한, 악취가 나는 경우가 대부분이라 사용하기 불편하고 민원의 소지가 되었다.
한편, 근래에는 친환경적인 비료의 소재로서 지렁이 분변토가 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 0002에는 물 100중량부에 대해 지렁이 분변토 10 ~ 5중량부, 골분 3 ~ 5 중량부, 혈분 3 ~ 5 중량부, 해조 추출물 2 ~ 3 중량부를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계와, 상기 혼합물을 교반하며 발효시켜, 액상의 발효물을 생성하는 단계와, 상기 액상의 발효물에 함유된 고형물을 여과하여, 액체 비료를 얻는 단계를 포함하는 액체 비료의 제조방법에 관한 기재가 있다.
특허문헌 0002에 기재된 바와 같이, 골분, 혈분, 해조 추출물 등을 첨가하여 식물의 생장에 필요한 미량 요소들을 보강함으로써, 액비를 시용한 작물의 성장을 촉진할 수 있으나, 사실, 본 발명자들의 오랜 연구 결과에 의하면 지렁이 분변토와 당밀을 이용한 액비는 작물의 성장에 큰 효과가 없었고, 액비에 포함되는 조성에 따라 작물 성장에 큰 영향을 준다는 사실을 발견하여 이를 출원하기에 이르렀다.
한국등록특허 제10-1365728호 (발명의 명칭 : 친환경 유기 액체 비료 및 그 제조 방법) 한국공개특허 제10-2017-0039857호 (발명의 명칭 : 액체 비료 및 그 제조방법)
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 식물 생장 증진 효과가 우수하면서도 고품질의 친환경적 농산물을 생산할 수 있게 하는 지렁이 액비 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 지렁이 액비 제조방법은 유기게르마늄 이온수, 당밀 및 지렁이 분말을 혼합하는 혼합단계(S100); 혼합단계를 수행한 혼합물에 지렁이 분립을 첨가하는 첨가단계(S200); 첨가단계를 수행한 혼합물에 산소를 폭기시켜 지렁이 분말 및 지렁이 분립의 수용성 성분을 용출시키는 폭기단계(S300); 폭기단계를 수행한 혼합물을 발효조로 이송하고 불가사리 추출물, EDTA-FeNa 금속 착물, EDTA-ZnNa2 금속 착물 및 B(붕소) 화합물을 더 첨가하여 순산소 또는 농축산소 공급하에 48 내지 72 시간 동안 발효시키는 발효단계(S400); 발효단계를 수행한 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 발효시키는 숙성단계(S500); 숙성단계를 수행한 혼합물을 여과하여 고형분을 제거하는 여과단계(S600); 및 여과단계를 수행한 혼합물을 저장하는 저장단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어, 상기 발효단계(S400) 시, 상기 지렁이 분립 100 중량부에 대하여 불가사리 추출물 1 내지 5 중량부, EDTA-FeNa 금속 착물 10 내지 20 중량부, EDTA-ZnNa2 금속 착물 5 내지 10 중량부 및 B(붕소) 화합물 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상술한 지렁이 액비 제조방법으로 제조된 지렁이 액비를 포함한다.
본 발명은 기존의 고체 상태의 지렁이 분변토보다 시비작업이 편리하고, 작물의 엽면 및 과실에 직접적인 살포를 용이하게 함으로써, 척박한 토양 조건으로 인해 뿌리를 통해서 흡수되지 않는 유기물을 작물의 잎을 통해 공급할 뿐 만 아니라, 식물성장에 필요한 영양분과 식물에 이로운 미생물(토양미생물, 천적미생물과 길항미생물)의 활동을 활발하게 하여, 작물의 생장촉진, 뿌리의 세근 발달, 잎과 줄기의 병충해에 대한 방어 기작을 강하게 하므로 농약사용량을 최소화 혹은 절감시킬 수 있어 궁극적으로 토양을 개량하고 지력을 증대시켜 작물을 튼튼하게 성장케 하여 작물에 대한 수확량을 증산시키고, 고품질의 친환경적 농산물을 생산하고, 환경오염을 감소시키는 친환경 유기농법에 기여할 수 있다.
또한 본 발명은 인체에 유익한 유기게르마늄이 고함량으로 함유된 유기게르마늄 이온수를 사용함에 따라 빗물 또는 토양에 유실되지 않고 식물배양체를 통하여 수득되는 유기게르마늄의 회수율을 증가시키므로, 이러한 식물배양체를 섭취하면 항암효과, 항돌연변이 효과, NK세포 및 마크로파지(macrophage)의 활성화를 포함하는 면역강화작용과 바이러스감염의 치료, 관절염 치료 효과 등의 항염증 작용, 해열진통 작용, 중금속 해독작용 및 운동성 향상 등의 다양한 약리작용을 가지게 한다.
또한 본 발명은 해양생태계 파괴와 어민들에게 막대한 손실을 주는 불용 자원인 불가사리를 이용하여 천연 유효성분이 상당량 함유되어 있는 다기능의 액체비료를 제조하여 이를 농작물에 사용하면 생육촉진, 토양중 유효균 증식 활성화, 병충해 저항력 증진, 연작피해 예방 등의 효과를 발휘한다.
또한 본 발명은 악취물질이 발생하는 중온호기성 발효공정을 폐쇄된 발효조에서 발효를 함으로써 악취물질이 대기로 휘산되지 않으면서 배출되는 유량도 작아 탈취처리가 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법의 공정순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어 유기게르마늄 이온수를 제조하기 위한 공정순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어 불가사리 추출물을 제조하기 위한 공정순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명세서 특별히 한정하지 않는 한 %는 중량%로 해석된다.
본 발명에서 사용되는 용어 "지렁이 액비"는 지렁이 분립을 원료로 사용하여 얻은 액체 비료를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "지렁이 분립"은 "지렁이 분말"과 구분되어 사용된다. "지렁이 분말"은 저렁이를 건조하여 얻은 분쇄물을 의미하는 반면, "지렁이 분립"은 지렁이가 자연 생태계에서 유기성 물질을 섭취한 후 신진대사 과정을 거쳐 배출하는 배설물과 토양이 혼합된 배설토를 의미한다. 상세하게, 지렁이 분립은 잘 알려진 일반 토양과는 달리, 단립구조를 이루고 있어서 틈이 많은 구조이다. 즉, 지렁이 분립은 약 20 내지 40 % 수분함유 상태에서 10 내지 20 %의 미네랄을 함유하며, 더 구체적으로는 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 인산, 유기물질 등을 함유하고 있고, 비표면적이 400 내지 800 m2/g일 수 있고, 양이온교환용량이 230 내지 460 mg/100g일 수 있다. 이에 따라, 지렁이 분립을 사용하면 일반 토양보다 유무기 영양성분을 더 포함할 수 있고, 각종 유용 영양성분을 담을 수 있는 구조로 되어 있어서 비료 뿐 아니라 미생물 담체로서의 역할을 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "유기게르마늄 이온수"는 분자식 Ge(CH2CH2COOH)2O3으로 표현되는 유기게르마늄(Ge-132)을 20 내지 60 ppm 포함하는 물을 의미하며, 물 내부에 자연적으로 존재하는 게르마늄 이온성 물질을 포함한다. 유기게르마늄 이온수를 포함하는 액체비료는 채소 또는 과일나무에 사용할 시 인체에 유익한 유기게르마늄 함량을 고농도로 흡수시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "당밀"은 주성분인 당분과, 비당유기물(N:질소, P:인), 미네랄(K:칼륨, Ca:칼슘, Mg:마그네슘), 비타민 등이 함유된 당류를 의미하며, 당밀을 포함하는 액비는 미생물의 발효 촉진과 토양오염을 방지하는 효과를 가진다.
본 발명에서 사용되는 용어 "산소"는 순수한 산소 가스, 산소를 함유한 공기, 산소를 함유한 중성가스(질소 등)를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지렁이 액비 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법의 공정순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어 유기게르마늄 이온수를 제조하기 위한 공정순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어 불가사리 추출물을 제조하기 위한 공정순서도이다.
도 1에 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시에에 따른 지렁이 액비 제조방법은, 혼합단계(S100), 첨가단계(S200), 폭기단계(S300), 발효단계(S400), 숙성단계(S500), 여과단계(S600) 및 저장단계(S700)를 포함한다.
상세하게, 혼합단계(S100)는 유기게르마늄 이온수, 당밀 및 지렁이 분말을 혼합하는 단계이다.
상기 혼합단계(S100) 시 상기 유기게르마늄 이온수 100 중량부에 대하여 당밀 0.1 내지 0.5 중량부 및 지렁이 분말 1 내지 5 중량부를 포함함으로써 수행할 수 있다. 당밀 0.1 중량부 미만이면 미생물 발효시 에너지원으로 사용되기가 어렵고, 0.5 중량부를 초과하면 미생물의 발효를 촉진하는 효과가 크게 증가하지 않으므로 그 이상의 첨가량은 공정상 큰 의미가 없다.
또한 상기 지렁이 분말은 추출물로 하여 인체에 섭취시 청혈 작용을 하며, 고혈압이나 저혈압에 모두 효험을 주며, 이 증상에서 일어나는 뇌졸중이나 동맥경화증, 심근경색증 등을 예방하는 기능을 할 수 있다. 즉, 지렁이 분말을 포함한 지렁이 액비는 각종 식물에 비료로 작용함에 따라 지렁이 분말의 유효성분을 흡수함으로써 상기한 기능을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시시예에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어서, 상기 혼합단계(S100)에 사용되는 유기게르마늄 이온수는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 혼합단계(S100) 시 게르마늄 이온수 제조 단계(S110), 식물배양체 주입 단계(S120), 생육 성장 단계(S130), 유기게르마늄 추출 단계(S140) 및 유기게르마늄 이온수 제조 단계(S150)를 통해 제조될 수 있다.
상세하게, 상기 게르마늄 이온수 제조 단계(S110)는 무기게르마늄(Ge)을 전기분해하여 게르마늄 이온수를 제조하는 단계이다.
상기 게르마늄 이온수 제조 단계(S110) 시 전기분해는 게르마늄 전극(Ge, 순도 99.9999% 이상)이 구비되고, 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 철(Fe), 망간(Mn), 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함한 전해액을 사용하여 상기 전해액이 충진된 전기분해조에서 15 내지 25 ℃에서, 6.5 내지 7.5 pH 조건하에서 정전압 인가 방식으로 전원을 인가하여 이루어질 수 있다.
상기 식물배양체 주입 단계(S120)는 상기 게르마늄 이온수 제조 단계(S110)에서 제조된 게르마늄 이온수를 식물배양체에 주입하는 단계이다.
상세하게, 상기 식물배양체 주입 단계(S120) 시 상기 게르마늄 이온수에 존재하는 게르마늄 이온(GeO-)을 식물배양체 내로 주입시키는 것을 의미한다. 여기서, 식물배양체는 버드나무, 오디나무 또는 포도나무일 수 있다. 상기 게르마늄 이온수에 함유된 게르마늄 이온의 농도는 100 내지 200ppm일 수 있으며, 주입량은 식물배양체의 종류와 크기에 따라 조절하여 주입할 수 있으나, 1회 주입량을 1.5 내지 5L의 범위에서 주입하는 것이 식물배양체 내에 전환되는 유기게르마늄의 전환율을 최대화 할 수 있다.
한편, 상기 식물배양체 주입 단계(S120) 시 상기 버드나무, 오디나무 및 포도나무는 유기게르마늄을 합성하는 식물배양체로서의 기능뿐만 아니라 식물배양체 본래 함유하고 있는 유익한 성분들을 포함하고 있다.
구체적인 일 예로, 버드나무는 껍질에 아스피린의 주요성분인 살리실산(salicylic acid)이 함유되어 있고, 오디나무에는 노화억제물질인 C3G(cyanidin-3-glucoside), 고혈압 억제물질인 루틴(rutin), 혈압강화물질인 GABA(gamma-aminobutyric acid), 베타아미린(β-amyrin), 후라보노이드(flavonoid) 등의 성분이 다량 함유되어 있으며, 포도나무에는 옥살산, 주석산, 사과산과 같은 유기산이 다량 함유되어 있다.
상기 생육 성장 단계(S130)는 상기 식물배양체 주입 단계(S120)에서 게르마늄 이온수가 주입된 식물배양체를 생육 성장시키는 단계이다.
상세하게, 상기 생육 성장 단계(S130)는 상기 식물배양체 주입 단계(S120)에서 게르마늄 이온수를 주입한 후 약 50 내지 120일 동안 생육 성장시켜 주입된 게르마늄 이온이 유기산 등과 반응하여 고함량으로 유기게르마늄(Ge-132)을 합성하는 단계일 수 있다.
다음으로, 상기 유기게르마늄 추출 단계(S140)는 상기 식물배양체에서 유기게르마늄을 추출하는 단계이다.
상기 유기게르마늄 추출 단계(S140) 시 상기 추출은 상기 식물배양체의 잎, 줄기 및 열매 중 하나 이상을 압착방식으로 추출하거나 상기 식물배양체의 뿌리를 열수 추출하는 것일 수 있다.
마지막으로, 상기 유기게르마늄 이온수 제조 단계(S150)는 상기 유기게르마늄 추출 단계(S140)에서 추출된 추출물을 정제수와 혼합하여 약 20 내지 60 ppm 유기게르마늄(Ge-132)을 함유하는 유기게르마늄 이온수를 제조하는 단계이다.
이와 같이 제조된 상기 유기게르마늄 이온수는 유기게르마늄(Ge-132) 성분과 식물배양체가 본래 내재하고 있는 다양한 유효성분들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기게르마늄 이온수는 유기게르마늄(Ge-132) 및 살리실산(salicylicacid), C3G(cyanidin-3-glucoside), 루틴(rutin), GABA(gamma-aminobutyric acid), 베타아미린(β-amyrin), 후라보노이드(flavonoid), 옥살산, 주석산, 및 사과산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 첨가단계(S200)는 상기 혼합단계(S100)를 수행한 혼합물에 지렁이 분립을 첨가하는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어, 상기 첨가단계(S200)는 유기게르마늄 이온수 100 중량부에 대하여 지렁이 분립 1 내지 10 중량부를 첨가하는 것이 본 발명의 목적 달성에 좋다. 상세하게, 지렁이 분립을 토양에 시용하면 토양 중의 미생물이 급속히 증가하여 유기물을 분해시키는데 그 분해과정에서 생성되는 각종 분해생성물인 무기성분 중 다량요소 및 미량요소는 작물에 양분을 공급하며, 유기물질인 아미노산·핵산·유기산·비타민·부식 등은 작물의 생육을 촉진하는 역할을 한다. 토양미생물에 의해 생성된 분해산물과 균사 등에 의해서는 토양입자가 입단구조를 형성하여 토양 공극이 많아 지므로 토양공기의 유통과 투수성이 증대되어 토양의 통기성과 보수력이 증대된다. 일반적으로 시비된 인산성분은 토양이 산성일 경우 토양 중에 고정되어 작물의 뿌리가 흡수할 수 없는 형태로 토양 중에 존재하게 되는데 토양 중에 고정된 인산성분은 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서 생성되는 각종유기산 등에 의해 가용화되어 작물에 흡수, 이용할 수 있게 된다. 또한 유기물의 분해에 의해 생성되는 부식은 염기치환용량(CEC)을 높혀 보비력을 증가시키고, 토양의 완충력 증대, 중금속 등 유해물질에 의해 독 경감, 유용한 화학반응촉진, 지온의 상승, 각종 화학반응 촉진, 유익한 길항균의 증식으로 병해충발생을 억제시키는 등 여러 가지 작용을 한다다. 이 밖에도 지렁이 분립을 시용하면 상기한 바와 같이 여러 가지 기능이 복합적으로 상승작용을 하여 최종적으로 작물의 품질이 향상된다.
상기 폭기단계(S300)는 상기 첨가단계(S200)를 수행한 혼합물에 산소를 폭기시켜 지렁이 분말 및 지렁이 분립에 포함된 지렁이 수용성 성분을 용출시키는 단계이다.
상기 폭기단계(S300)를 수행함에 따라 지렁이 분말, 지렁이 분립, 유기게르마늄 이온수에 포함될 수 있는 유해 세균을 제거할 수 있다.
상기 폭기단계(S300) 시 폭기는 10 ~ 24 시간 동안 산소 또는 공기에 의해 폭기가 이루어지며, 산소용해장치와 연계시켜 혼합물 내에 용존산소량을 증가시켜 살균효과를 제공할 수 있다.
상기 발효단계(S400)는 상기 폭기단계(S300)를 수행한 혼합물을 발효조로 이송하고 상기 지렁이 분립 100 중량부에 대하여 불가사리 추출물 2 내지 3 중량부, EDTA-FeNa 금속 착물 15 내지 17 중량부, EDTA-ZnNa2 금속 착물 5 내지 7 중량부 및 B(붕소) 화합물 2 내지 4 중량부를 더 첨가하여 발효시키는 단계이다.
또한, 발효조에 교반기를 구비하여 저속으로 교반이 이루어지게 함으로써 혼합물을 교반시켜 산소공급이 균일하게 이루어지게 하고, 추가적으로 순산소 또는 농축산소를 공급하여 호기성 발효물을 처리함으로써, 공기를 주입하는 종래 발명들에 비해 외부로 배기되는 가스량이 적어서 악취 발생이 감소하며, 열손실이 적다는 장점을 가진다.
상세하게, 상기 발효단계(S400)는 35 내지 40 ℃ 가열조건에서 48 내지 72 시간 동안 이루어질 수 있다. 발효온도는 상기 가열 온도를 초과하여 높이면 미생물이 사멸되어 발효효율이 떨어지고, 설정된 온도보다 낮으면 발효시간이 오래 소요되므로 상기 조건에서 발효가 이루어지게 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 발효단계(S400)에서 사용되는 불가사리 추출물은 칼슘, 아미노산, 키틴(키토산)질, 미네랄 등의 유효성분이 함유되어 있는 지렁이 액비를 제공할 수 있다.
또한 상기 발효단계(S400)에서 사용되는 EDTA 금속 착물(EDTA-FeNa, EDTA-ZnNa2)은 키틴과 같은 분해효소의 잔존 효소 활성을 증대시킬 수 있다. 예컨대, 상기 발효단계(S400) 시 가열온도가 40 ℃일 때 최대 활성을 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시시예에 따른 지렁이 액비 제조방법에 있어서, 상기 발효단계(S400)에 사용되는 불가사리 추출물은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발효단계(S400) 시 분쇄단계(S410), 가수분해단계(S420) 및 여과단계(S430)를 통해 제조될 수 있다.
상세하게, 상기 분쇄단계(410)는 불가사리를 건조시켜 수득된 고형분을 제분기로 분쇄하는 단계이다.
상기 가수분해단계(420)는 상기 분쇄단계(410)에서 분쇄된 고형분에 불가사리의 건조 무게당 85 내지 95 배 부피의 물 및 1 내지 10 배 부피의 젖산(Lactic Acid)을 첨가하여 80 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 가수분해하는 단계이다.
상기 여과단계(430)는 상기 가수분해단계(420)에서 수득한 성분에 젖산나트륨(Sodium Lactate)을 첨가하여 pH 6.0으로 적정하여 마이크로필터로 여과하는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에서 건조된 불가사리를 80 내지 90 ℃에서 30분 정도 물을 용매로 하여 찐 후, 50 ℃에서 완전히 건조하여 이를 반복하였다. 건조된 고형분을 제분기를 이용하여 분말로 분쇄한 후 불가사리의 건조 무게당 10 내지 20 배 부피의 물을 첨가하여 150 내지 200 ℃에서 2 시간 가열한 다음 50 내지 60 ℃로 12 시간 가열한 후 냉각하였다. 냉각 후 부유하는 미세입자를 제거하기 위하여 추출액을 1 ㎛ 마이크로필터를 통해 여과시켜 불가사리 추출물은 얻었다.
다음으로 상기 숙성단계(S500)는 상기 발효단계(S400)를 수행한 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 발효시키는 단계이다.
상기 숙성단계(S500) 시 35 내지 40 ℃ 가열조건에서 20 내지 28시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 할 수 있다. 상기 숙성단계(S500)를 통해서 소량의 미발효분을 추가 발효하여 발효물의 발효율을 높여 균일한 제품을 생산할 수 있다.
상기 여과단계(S600)는 상기 숙성단계(S500)를 수행한 혼합물을 여과하여 고형분을 제거하는 단계이다.
상기 여과단계(S600) 시 상기 혼합물을 1 mm 이상의 크기를 가지는 고형분을 제거할 수 있다. 즉, 미반응되어 응집된 덩어리 또는 이물질을 제거하는 것이다.
상기 저장단계(S700)는 상기 여과단계(S600)를 수행한 혼합물을 저장하는 단계이다.
상기 저장단계(S700) 시 교반기를 설치하여 지속적인 교반이 이루어지게 하여 1 mm 미만의 크기를 가지는 고형분이 균일하게 혼합되도록 한다. 즉, 지렁이 수용성 성분, 유기게르마늄, EDTA-FeNa 금속 착물, EDTA-ZnNa2 금속 착물 및 B(붕소) 화합물을 액체비료에서 균일하게 분포되도록 하여 살포시 식물에 흡수되고 남은 잔량은 토양 개량제로서 작용하게 할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 시계열적 제조단계 구성과 유기게르마늄, 당밀, 지렁이 분립, 불가사리 추출물 등의 유효성분을 가짐에 따라, 지렁이 분립에서 바실러스과(Bacillaceae), 스핑고박테리아움과(Sphingobacteriaceae) 및 산토모노(Xanthomonadaceae) 균주를 분리하여 제조된 지렁이 액비를 얻을 수 있다. 상기 균주, 유기게르마늄, 불가사리 추출물을 포함함에 따라 식물 생장 증진 효과가 증진된 지렁이 액비를 얻을 수 있다.
상세하게, 바실러스과 균주는 k__Bacteria, p__Firmicutes, c__Bacilli, o__Bacillales, f__Bacillaceae, g__Bacillus일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 스핑고박테리움과 균주는 k__Bacteria, p__Bacteroidetes, c__Sphingobacteriia, o__Sphingobacteriales, f__Sphingobacteriaceae, g__Bacillus일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 산토모노 균주는 k__Bacteria, p__Proteobacteria, c__Gammaproteobacteria, o__Xanthomonadales, f__Xanthomonadaceae, g__Lysobacter일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 : 지렁이 분말 및 지렁이 분립
지렁이 분말은, 유기성 폐기물의 일종인 축분과 제지슬러지를 혼합한 먹이로 급이시켜 사육한 지렁이를 동결 건조시키고, 동결 건조된 지렁이를 분쇄기를 이용하여 분쇄한 다음, 원심분리기를 이용하여 분쇄된 지렁이의 몸체와 흙 등을 분리시켜 100 내지 200 메쉬의 크기분포를 가지는 지렁이 분말을 얻었다.
지렁이 분립은, 유기성 폐기물인 축분과 제지슬러지를 혼합하여 지렁이에 급이시킨 후에 배출한 배설토를 호퍼에 투입시킨 다음, 벨트가 구비된 이송장치를 통하여 분쇄기로 이송시키고, 분쇄기에서 80 내지 100 메쉬의 크기분포를 가지는 고운 분말 상태인 지렁이 분립을 얻었다. 이와 같이 얻은 지렁이 분립은 5.5 내지 7의 pH와, 0.6 내지 0.8 g/cm3 비중과, 70 내지 80 %의 기공률과, 비표면적이 600 m2/g 이고, 양이온교환용량이 400 mg/100g 이며, 철, 아연, 붕소, 고토, 망간, 몰리브덴, 구리 및 석회를 포함한 미량요소 5 중량%를 함유한 것으로 확인되었다.
또한, 지렁이 분립은 생물학적 특성으로 항생물질 분비균인 바실러스 속(Bacillus sp .)이 함유되어 있어 토양병원성 곰팡이포자를 파괴시켜 토양 내 병원성균의 성장을 저해시키는 것으로 보고되었으며 하기 표 1에 보는 바와 같이 지렁이 분립 자체에 많은 미생물군을 보유하는 것으로 미생물 담체로서 활용하기에 적합한 것으로 여러 연구에서 평가되고 있다.
총 박테리아
(108)
Actino mycetes
(105)
Fungi
(104)
Gram bacteria
(105)
Sporeforming
bacteria
(104)
5320 7.5 70 12 324
제조예 2 : 불가사리 추출물 제조
건조된 불가사리를 제분기로 분쇄한 다음 고형분에 불가사리의 건조 무게당 85 내지 95 배 부피의 물과 1 내지 10 배 부피의 젖산(C3H6O3, Lactic Acid)를 첨가하여 80 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 가수분해하였다. 여기에 젖산나트륨(C3H5NaO3, Sodium Lactate)을 첨가하여 pH 6.0으로 적정한 다음 냉각 후 부유하는 미세입자를 제거하기 위하여 가수분해액을 1㎛ 마이크로필터를 통해 여과시켰다.
[실시예 1]
배양조에 유기게르마늄(Ge-132)을 20 내지 60 ppm 함유한 정제수 200 ℓ를 넣고 가열한 후 제조예 1의 지렁이 분말 5 kg과 당밀 500 ㎖를 첨가하고 교반하였다. 이후 상기 배양조에 제조예 1의 지렁이 분립 10 kg을 투입하고 산소를 주입하면서 교반하여 지렁이 분립의 수용성 성분을 배양조 내로 용출하였다.
다음으로, 상기 배양조에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하고 상기 혼합물에 불가사리 추출물 250 g, EDTA-FeNa 금속 착물 1600 g, EDTA-ZnNa2 금속 착물 600 g, B(붕소) 화합물 300 g을 첨가하여 38 ℃ 가열조건에서 순산소 공급하에 60 시간 동안 발효시켰다.
다음으로, 상기 발효조에서 발효된 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 35 ℃ 가열조건에서 24시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 하였다. 숙성이 완료된 혼합물을 마이크로필터를 사용하여 응집된 고형분을 제거하였고 여과된 혼합물을 저장조로 이송시키고 이송된 혼합물을 30 ~ 50 rpm으로 교반시켜 영양성분이 균일하게 분산된 최종 지렁이 액비를 얻었다.
[비교예 1]
배양조에 정제수 200 ℓ를 넣고 가열한 후 제조예 1의 지렁이 분말 5 kg과 당밀 500 ㎖를 첨가하고 교반하였다. 이후 상기 배양조에 제조예 1의 지렁이 분립 10 kg을 투입하고 산소를 주입하면서 교반하여 지렁이 분립의 수용성 성분을 배양조 내로 용출하였다.
다음으로, 상기 배양조에서 혼합된 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 35 ℃ 가열조건에서 24시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 하였다. 숙성이 완료된 혼합물을 마이크로필터를 사용하여 응집된 고형분을 제거하였고 여과된 혼합물을 저장조로 이송시키고 이송된 혼합물을 30 ~ 50 rpm으로 교반시켰다.
[비교예 2]
배양조에 정제수 200 ℓ를 넣고 가열한 후 제조예 1의 지렁이 분말 5 kg과 당밀 500 ㎖를 첨가하고 교반하였다.
다음으로, 상기 배양조에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하고 상기 혼합물에 불가사리 추출물 250 g, EDTA-FeNa 금속 착물 1600 g, EDTA-ZnNa2 금속 착물 600 g, B(붕소) 화합물 300 g을 첨가하여 38 ℃ 가열조건에서 60 시간 동안 발효시켰다.
다음으로, 상기 발효조에서 발효된 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 35 ℃ 가열조건에서 24시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 하였다. 숙성이 완료된 혼합물을 마이크로필터를 사용하여 응집된 고형분을 제거하였고 여과된 혼합물을 저장조로 이송시키고 이송된 혼합물을 30 ~ 50 rpm으로 교반시켰다.
[비교예 3]
배양조에 정제수 200 ℓ를 넣고 가열한 후 제조예 1의 지렁이 분말 5 kg과 당밀 500 ㎖를 첨가하고 교반하였다.
다음으로, 상기 배양조에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하고 상기 혼합물에 불가사리 추출물 250 g을 첨가하여 38 ℃ 가열조건에서 60 시간 동안 발효시켰다.
다음으로, 상기 발효조에서 발효된 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 35 ℃ 가열조건에서 24시간 동안 방치하여 숙성이 이루어지게 하였다. 숙성이 완료된 혼합물을 마이크로필터를 사용하여 응집된 고형분을 제거하였고 여과된 혼합물을 저장조로 이송시키고 이송된 혼합물을 30 ~ 50 rpm으로 교반시켰다.
평가예 1 : 미생물 균수 확인
상기 실시예 1에서 제조된 지렁이 액비에 포함된 미생물의 종류 및 균수를 미국보건협회(APHA)의 미생물 분석방법(Standard method)에 의하여 십여 차례에 측정하여 그 평균값을 하기 표 2에 수록하였다.
구분 미생물 균수
광합성 세균 4.5 Х108 / g
바실러스 2.5 Х1010 / g
유산균 3.5 Х1011 / g
효모균 7.5 Х1011 / g
평가예 2 : 생장효과 확인
상기 실시예 1, 비교예 1 내지 3에서 제조된 지렁이 액비를 상추, 배추, 오이, 근대, 다육식물, 잔디, 깻잎 등에 일주일 간격으로 한 포기당 180 ㎖씩 2회 관주시비하였고, 그 중 재배된 상추 및 배추의 초장, 근장, 엽수를 하기 표 3에 수록하였다.
상추 배추
근장 (cm) 엽수 (개) 초장 (cm) 엽수 (개)
실시예 1 18.3 4.2 20.1 10.5
비교예 1 7.1 3.7 6.7 8.9
비교예 2 10.9 4.1 10.2 10.1
비교예 3 9.5 3.9 8.9 9.6
상기와 같이, 본 발명에 따른 지렁이 액비 제조방법은, 시계열적 제조단계 구성과 유기게르마늄, 당밀, 지렁이 분립, 불가사리 추출물 등의 유효성분을 가짐에 따라, 각종 미생물 균수가 증진된 액비를 얻을 수 있고, 작물의 초장 및 근장의 생장을 현저하게 향상시킬 수 있는 지렁이 액비를 제공할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S100 : 혼합단계
S200 : 첨가단계
S300 : 폭기단계
S400 : 발효단계
S500 : 숙성단계
S600 : 여과단계
S700 : 저장단계
S110 : 게르마늄 이온수 제조 단계
S120 : 식물배양체 주입 단계
S130 : 생육 성장 단계
S140 : 유기게르마늄 추출 단계
S150 : 유기게르마늄 이온수 제조 단계
S410 : 분쇄단계
S420 : 가수분해단계
S430 : 여과단계

Claims (3)

  1. 유기게르마늄 이온수, 당밀 및 지렁이 분말을 혼합하는 혼합단계(S100);
    혼합단계를 수행한 혼합물에 지렁이 분립을 첨가하는 첨가단계(S200);
    첨가단계를 수행한 혼합물에 산소를 폭기시켜 지렁이 분말 및 지렁이 분립의 수용성 성분을 용출시키는 폭기단계(S300);
    폭기단계를 수행한 혼합물을 발효조로 이송하고 불가사리 추출물, EDTA-FeNa 금속 착물, EDTA-ZnNa2 금속 착물 및 B(붕소) 화합물을 더 첨가하여 순산소 또는 농축산소 공급하에 48 내지 72 시간 동안 발효시키는 발효단계(S400);
    발효단계를 수행한 혼합물을 숙성조로 이송시켜 잔량의 미발효된 혼합물을 발효시키는 숙성단계(S500);
    숙성단계를 수행한 혼합물을 여과하여 고형분을 제거하는 여과단계(S600); 및
    여과단계를 수행한 혼합물을 저장하는 저장단계(S700);를 포함하고,
    상기 혼합단계(S100) 시 상기 유기게르마늄 이온수 100 중량부에 대하여 상기 당밀 0.1 내지 0.5 중량부 및 상기 지렁이 분말 1 내지 5 중량부를 포함하여 수행되고,
    상기 혼합단계(S100)에의 상기 유기게르마늄 이온수는,
    무기게르마늄(Ge)을 전기분해하여 게르마늄 이온수를 제조하는 게르마늄 이온수 제조 단계,
    상기 게르마늄 이온수 제조 단계에서 제조된 상기 게르마늄 이온수를 식물배양체에 주입하는 식물배양체 주입 단계,
    상기 식물배양체 주입 단계에서 상기 게르마늄 이온수가 주입된 상기 식물배양체를 생육 성장시키는 생육 성장 단계,
    상기 식물배양체에서 유기게르마늄을 추출하는 유기게르마늄 추출 단계, 및
    상기 유기게르마늄 추출 단계에서 추출된 추출물을 정제수와 혼합하여 20 내지 60 ppm 유기게르마늄(Ge-132)을 함유하는 상기 유기게르마늄 이온수를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지렁이 액비 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발효단계(S400) 시,
    상기 지렁이 분립 100 중량부에 대하여 불가사리 추출물 1 내지 5 중량부, EDTA-FeNa 금속 착물 10 내지 20 중량부, EDTA-ZnNa2 금속 착물 5 내지 10 중량부 및 B(붕소) 화합물 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지렁이 액비 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 따른 제조방법으로 제조된 지렁이 액비.

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