KR102468249B1 - 황토와 액상 cms를 이용한 보조 사료용 연질블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황토와 액체 상태의 당밀 발효 부산물인 CMS(condensed molasses solubles)를 이용한 반추가축 보조 사료용 연질블록(soft block)제조방법에 관한 것으로서, 천연황토를 물에 풀어서 현탁액 상태로 만든 후 분산된 콜로이드성 현탁액만을 수거하여 여과-건조-파쇄 과정을 거쳐 0.002mm 이하로 정제된 황토분말 수득단계;상기 수득된 정제된 황토분말 70~75중량%에 액상 CMS 25~30 중량% 배합해 교질 상태의 혼합물 수득단계;상기에서 수득된 정제 황토분말과 액상 CMS 교질상태 혼합물을 70~80℃의 온도에서 24시간 열소독 단계;상기 열 소독한 교질상태 혼합물을 바로 정해진 직사각 PET 포장용기에 충진단계;상기 충진된 연질블럭을 일주일 정도 상온에서 숙성시킨 후 제품화 하는 최종단계;를 포함하는 구성을 특징으로 하는 황토와 액상 CMS를 이용한 보조사료용 연질블록 제조방법에 관한 것이다.

Description

황토와 액상 CMS를 이용한 보조 사료용 연질블록 제조방법{soft block manufacturing methods for supplementary feed using reddish clay and liquid CMS}

본 발명은 황토와 액체 상태의 당밀 발효 부산물인 CMS(condensed molasses solubles)를 이용한 반추가축 보조 사료용 연질블록(soft block) 제조방법에 관한 것으로서, 소가 사료의 급여시간에 관계없이 자유롭게 핥아 먹을 수 있는 황토와 액상 CMS를 이용한 보조사료용 연질블록 제조방법에 관한 것으로 당밀발효 부산물인 액상 CMS와 황토 정제 점토광물의 유익한 특성을 반추가축의 축양에 손쉽게 이용하고자 하는데 유용한 발명에 관한 것이다.

본 발명에서 ‘당밀 발효 부산액’‘액체 상태의 당밀 발효 부산물’또는‘액상 CMS'라 함은 당밀을 주 탄소원으로 하여 미생물 발효를 통해 글루탐산, 라이신 등의 아미노산, 알코올, 유기산 등 목적하는 생산물을 분리 회수하고 남은 액체 성분을 의미한다. 즉, 액체 상태의 당밀 발효 부산물인 CMS는 미생물을 이용한 발효 과정에서 생산되는 부산물로서 주로 아미노산 발효 또는 비타민 발효 등의 부산액으로 얻어지는 것으로서, 각종 유기물, 당분, 단백질, 아미노산 등 반추동물에 유익한 각종 성분을 다량 함유하고 있어 사료가치가 충분한 물질이다. 특히 발효산업에 있어 조미료 성분으로 그 생산량의 많은 부분을 차지하는 글루탐산 발효 또는 라이신 발효 공정에서 얻어지는 당밀 발효 부산액을 본 발명에 이용하는 것이 경제적이다.

아울러 본 발명에서 미생물 발효 부산액인 CMS를 연질 블록의 점결제로 사용하는 것은 CMS의 특성인 끈적거리는 점액성 재질로서 황토와 혼합된 교질(Gel)상태의 고형물을 제조하기에 용이할 뿐만 아니라, 가격이 저렴하여 사료용 연질 블록의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.

우리나라에서 황색 내지 적갈색 풍화토인 소위 황토는 황토주택, 황토 침대, 찜질방 등 우리 생활환경의 다양한 방면에서 요즘 유행처럼 널리 이용되고 있다. 그리고 환경 분야에서는 발생된 적조의 퇴치에도 황토가 이미 유용하게 사용되고 있다.

우리나라에서 일반적으로 통용되는 황토의 의미는 붉거나 누르스름한 풍화토를 뜻한다. 학술적인 용어로 사용되는, ‘바람에 의해 운반되어 퇴적된 담황색 내지 황회색을 띠는 실트(silt)질 퇴적물’즉 풍성퇴적물(風成堆積物)인 황토(黃土 loess)의 용어와는 글자가 같아서 혼동하는 경우가 많다.

최근 우리나라에서 여러 용도로 이용되는 황토는 가까운 산야(山野)에서 쉽게 볼 수 있는 황색 내지 적갈색의 풍화토를 의미한다. 즉 우리나라의 황토는 암석(기반암, 모암)이 화학적 풍화작용을 받아 변질되어 토양화된 풍화잔류토(풍화토)를 말한다.

황토는 다른 토양에 비해 공극률이 높은 다공질의 통기성 복층 구조에 의한 벌집 모양을 이루고 있으며, 각종 무기물(mineral)과 태양 에너지를 흡수, 저장하고 있는 창고 역할을 한다. 이러한 특성에 의해 여타 다른 종류의 흙에 비해 우리 생명체에 가장 알맞은 공명을 일으키는 파장대의 원적외선을 발산한다. 요즈음 시중에서 흔히 볼 수 있는 황토관련 제품도 이러한 황토의 특성을 활용한 제품인 것이다.

이러한 기능성이 우수한 황토의 활용가치를 높이기 위해서는 황토를 구성하는 물질에 대한 특성을 규명하고 효용성이 우수한 물질만을 분리 추출하여 활용하는 것이 바람직하다 하겠다.천연 황토에 포함된 전체적인 구성광물은 석영, 장석, 운모, 일라이트, 카오린광물 등이다.

천연 황토를 입도별로 구분하여보면 자갈입자(gravel 2mm이상), 모래입자(sand 0.05~2mm), 미사입자(silt 0.05~0.002mm), 점토입자(clay 0.002mm이하)로 구성되어 있으며, 황토의 효율적 활용을 위해서는 점토입자 부분인 0.002mm이하의 미립 유용광물(점토광물)만을 선택적으로 수거하여 이용해야 한다.

황토의 유용물질로 알려진 점토광물은 주로 일라이트(Illite), 카오린광물(kaolinite), 버미큘라이트(HIV), 등으로 이루어져 있으며 이들 점토광물이 넓

은 비표면적, 이온 교환성, 원소 용탈성, 흡착성, 흡수성 등의 화학적 특성에 의해 황토가 우리 생활 주변에서 건축재, 사료, 양어, 의약, 적조 방제 등에 널리 사용되고 있는 것이다. 특히 0.2마이크로미터 이하의 초미세입자(fine clay)에는 침철석(goethite)에 가까운 산화철 광물이 소량 포함되어 있어서 천연황토는 황-적갈색조의 색상을 띠는 것이다.

천연 황토의 구성 광물 중 자갈과 모래 입자의 주된 성분은 석영과 장석 등으로 이루어져 있으며, 이들 성분은 화학적 반응성이 약해 점토광물이 갖는 화학적 활성도를 갖고 있지 않아서 황토의 유용성 부분에서 배제되는 성분이다.

황토는 이온 교환성과 흡착성 등으로 환경산업, 농업 분야 및 가축의 사육 등에 널리 이용되고 있다. 이러한 특성은 주로 황토 내 점토광물인 층상규산염 광물과 철산화물에 의해 나타나며 이들 광물의 종류와 함량에 따라 그 특성도 달라질 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 사용되는 액상의 당밀발효 부산물인 CMS와 황토 정제 점토광물의 유익한 특성을 반추가축의 축양에 손쉽게 이용하는 방법은 이를 연질(軟質)의 고형물질로 제조하여 급여하는 방법일 것이다.

반추가축(소, 염소, 사슴, 낙타 등)은 급여되는 사료를 통해 광물질을 소량 공급받고 있지만 최근의 연구에 따르면 더 많은 광물질사료의 공급이 절실해 졌다. 특히 소와 같은 반추가축에 있어서는 사료의 급여 시간에 상관없이 자유롭게 핥아먹기 편하게 만든 광물질 급여용 고형물의 제공이 필요한 실정이다.

소로 대표되는 축산용 반추동물은 원활한 소화 작용과 영양활동을 위해 되새김질을 하도록 진화되었는데 반추동물의 위는 보통 4개의 방으로 나누어져 있으며 이중 1번 위인 혹위와 2번 위인 벌집위가 반추위 기능을 한다.

소는 섭취한 조사료의 셀룰로오스 성분을 소화시키는 자체의 소화효소를 갖고 있지 않아서 이를 분해하여 영양분으로 발효시키는 역할은 소의 반추위에 존재하는 수많은 미생물이 하는데 위액 1ml 당 100억 마리 이상 의 미생물이 존재하며 이들이 영양활동을 하게 된다.

소의 영양활동을 최대치로 끌어올리기 위해서는 반추위내 미생물이 원활하게 증식하고 대사활동을 할 수 있는 환경을 만들어 주는 것이 중요하며, 천연황토의 점토광물은 배경기술의 서두에 기술하였듯이 넓은 표면적 등에 의한 물리 화학적 활성도 및 우수한 양이온 치환용량(CEC) 등, 반추가축의 활발한 영양활동에 필요한 여러 가지의 특출한 기능을 가지고 있다.

본 발명에서는 이러한 점토광물의 우수한 장점을 이용하여 소가 사료의 급여시간에 관계없이 자유롭게 핥아 먹을 수 있는 액상CMS와 점토광물을 이용한 광물질 급여용 연질의 고형물을 제공하고자 한다.

보조사료 성격의 핥아먹기 용이한 광물질 고형물을 급여할 때는 급여되는 광물질 고형물이 소의 영양에 효과적이기 위해서는 적당한 마모성(200g~400g/1일loss)이 필수적이다.

점토광물의 특성상 수분에 접촉되면 바로 콜로이드화하여 죽처럼 되어버리는 점과, 기존의 광물질 블록처럼 고압으로 가압 성형할 경우 점토광물의 점성과 가소성에 의해 돌처럼 굳어짐으로 인해서 소가 잘 핥아먹을 수 없기 때문에 광물질 급여라는 원래의 목적을 달성하기 어렵게 된다.

이러한 기술적 문제로 인하여 그동안 국내에서도 점토광물(특히 황토)을 이용한 광물질 급여용 블록 생산이 여러 곳에서 시도가 되었지만 번번이 실패하고 말았다.

현재 국내에서 소비되는 광물질 블록은 대부분 소금의 광물질(mineral) 을 이용한 ‘소금 블록’이며 또한 거의 전량을 수입에 의존하고 있는 실정이다.

한국공개특허 제특2002-0060552호 한국공개특허 제10-2015-0008300호

강수원 외. 1999. 한우 교잡우에 대한 점토광물 급여효과. 농림부. 2001. 황토를 이용한 저비용 한우사료 개발에 관한 연구. 황진연외.2002. 한우 사육에 이용한 황토(풍화토)의 입도 분리에 따른 광물성분 및 화학적 특성.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서,점토광물은 단위 질량당 표면적이 대단히 커서 1g당 표면적이 500~1000m²에 달하며, 이러한 특성에 의한 이온치환성, 흡착성, 화학약품과의 반응성, 유기-무기 복합체의 형성 능력 등을 활용하여 가축의 반추위 내에 존재하는 유용 미생물의 원활한 증식과 대사 작용을 활성화 시켜 소의 영양 상태를 향상시킴으로서 각종 질병에 대한 면역 능력을 높이고 빠른 성장을 담보하며, 양질의 육질과 고품위의 젖을 생산하도록 도모하는, 액상CMS와 천연황토의 점토광물을 이용한 연질의 광물질 급여용 고형물 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 천연황토에서 추출한 점토광물이 갖는 특성을 이해하고, 본 발명의 목적에 부합되는 적정 마모도를 부여하여 반추가축이 핥아먹기 용이한 상태의, PET용기에 포장된 연질 고형물(블럭)제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 천연황토를 채취하여 0.002mm 이하의 점토광물 입자만을 선택하여 정제-건조하는 단계; 상기 정제-건조된 황토에 액체상태의 당밀 미생물 발효 부산물인 CMS를 첨가-혼합하여 70~80℃의 온도에서 24시간 열에 의한 미생물 제거 단계; 상기 소독된 교질(Gel)상태의 정제황토-CMS 혼합물을 정해진 용량으로 pet용기에 포장하여 일주일 정도 숙성시켜 제품화 하는 단계;로 이루어진다.

상기 교질(gel) 상태의 정제황토-CMS 혼합물을 정해진 용량으로 PET용기에 포장하여 일주일 정도 상온에서 숙성시켜 제품화하는 단계는, PET포장용기의 규격은 반추가축이 핥아먹기 용이한 형상으로, 높이 20~25cm, 가로 30~35cm, 세로 20~25cm정도로 한다.

또한, 상기 PET용기에 포장된 연질블럭을 일주일 정도 상온에서 숙성시킨 후 제품화 하는 것은 포장 내용물의 균질성을 확보하기 위함이다.

상기 정제-건조된 황토분말에 액상 CMS를 첨가-혼합하여 70~80℃의 온도에서 24시간 열에 의한 미생물 제거 단계에서, 두 물질의 혼합 비율은 정제황토 분말 70~75 중량%, 액상 CMS 25~30 중량%로 한다. 혼합된 물질 내에 존재할 수 있는 유해 박테리아 등을 소독함과 아울러 정제황토-CMS 혼합물의 유동성을 향상시켜 PET용기에 충진하는 포장공정을 수월하게 하기 위함이다.

상기 천연황토를 채취하여 0.002mm 이하의 미세입자만을 선택적으로 정제하는 것은, 천연상태의 황토에 포함된 점토광물 성분은 대부분 0.002mm 이하의 미세입자에 국한되어 있기 때문이다.

상기와 같은 방식으로 이루어지는 본 발명에 따른 적절한 마모성(200g~400g/1일loss )을 갖춘, 반추가축이 핥아먹기 용이한 형태의 정제황토-액상CMS로 만든 연질 고형물은 축사 주변에 마련해줌으로서 이를 핥아먹은 반추가축의 빠른 성장과 질병 예방 및 고품위의 육질과 젖을 생산할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 액체 상태의 당밀 발효 부산물인 CMS와 황토 추출 점토광물의 우수한 특성과 미생물의 상호 작용에 의해 소의 반추위에 존재하는 미생물의 증식 및 대사 활성도를 높일 수 있고, 점토광물의 흡착성에 의해 장내 유해가스를 감소시켜 정장작용(intestinalregulation)에 따른 질병의 예방효과가 있어서 항생제의 투여도 줄일 수 있게 된다.

아울러 이러한 유해가스 감소에 의한 정장작용은 분뇨의 악취를 절감시켜 환경 친화적인 축산에도 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연질 블록을 촬영한 사진이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명의 실시를 위한 제조 과정 공정표에 따라 본 발명을 구체적인 실시방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 황토와 액상 CMS를 이용한 보조사료용 연질블럭 제조방법은 아래 실시예1과 같다.

[실시예1]

제1공정: 황토분말 수득단계

천연황토 내부에는 아직 풍화가 이루어지지 않은 굵은 입자 상태의 석영, 장석 등의 성분이 존재하며 이를 분쇄하여 정제 할 경우 순수한 점토광물 성분만의 정제황토를 얻기 어렵기 때문이다. 이에 본 발명에서는 천연황토를 물에 풀어서 현탁액 상태로 만든 후 분산된 콜로이드성 현탁액만을 수거하여 여과-건조-파쇄 과정을 거쳐 0.002mm 이하로 정제된 황토분말을 수득한다.

제2공정: 정제 황토분말과 액상 CMS 교질상태 혼합물 수득단계

상기 제1공정에서 수득된 정제된 황토분말 70~75중량%에 액상 CMS 25~30 중량% 배합해 교질 상태의 혼합물을 수득한다.

본 발명에 따른 정제된 황토분말과 액상 CMS의 배합비율은 보조사료로 반추가축이 핥아먹을 때 적절한 마모성(200g~400g/1일loss )을 감안하여, 아래 표1와 같은 실험에 따른 것이다,

NO	혼합비(중량%)		마모도 (g/1일 LOSS)	경도 (SHORE HARDNESS SCALES)	비고
	황토분말	액상CMS
1	85	15	측정불가	분말상태	분말상태로 성형불가/과다섭취
2	80	20	500이상	SHORE 3	성형가능
3	75	25	400~350	SHORE 10	용기 충진/성형성 좋음
4	70	30	300~400	SHORE 5	용기 충진/성형성 좋음
5	65	35	500이상	SHORE 00	액상상태/ 1일마모도 초과
6	60	40	600이상	SHORE 00	액상상태/타액 혼합으로 보존성악화/과다섭취

제3공정: 혼합물 열 소독단계

상기 제2공정을 통해 수득된 정제 황토분말과 액상 CMS 교질상태 혼합물을 70~80℃의 온도에서 24시간 열소독 단계를 거친다.

이는 혼합된 물질 내에 존재할 수 있는 유해 박테리아 등을 소독함과 아울러 정제황토-CMS 혼합물의 유동성을 향상시켜, 다음 단계의 PET용기에 충진하는 포장공정을 수월하게 하기 위함이다.

제4공정: 포장용기 충진 단계

상기 제3공정의 열소독단계 이후 바로 정해진 직사각 PET 포장용기에 충진단계로 수행한다. 이는 교질 상태의 고형물이 소독 열에 의해 유동성이 있을 때 용기에 잘 충진되어 포장성이 좋게 하는 포장 공정을 수월하게 하기 위함이다.PET포장용기의 규격은 반추가축이 핥아먹기 용이한 형상으로, 높이 20~25cm, 가로 30~35cm, 세로 20~25cm 규격으로 한다.

제5공정: 최종 숙성완성단계

상기 제4공정의 PET포장용기에 충진된 연질블럭을 일주일 정도 상온에서 숙성시킨 후 제품화 하는 것은 포장 내용물의 균질성을 확보하기 위함이다.

본 발명은 상기와 같은 공정에 따른 황토와 액상 CMS를 이용한 보조사료용 연질블록의 제조방법을 제공하게 된 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 천연황토를 물에 풀어서 현탁액 상태로 만든 후 분산된 콜로이드성 현탁액만을 수거하여 여과-건조-파쇄 과정을 거쳐 0.002mm 이하로 정제된 황토분말 수득단계;
   상기 수득된 정제된 황토분말 70~75중량%에 액상 CMS 25~30 중량% 배합해 교질 상태의 혼합물 수득단계;
   상기에서 수득된 정제 황토분말과 액상 CMS 교질상태 혼합물을 70~80℃의 온도에서 24시간 열소독 단계;
   상기 열 소독한 교질상태 혼합물을 바로 정해진 직사각 PET 포장용기에 충진단계;
   상기 충진된 연질블럭을 일주일 정도 상온에서 숙성시킨 후 제품화 하는 최종단계;
   를 포함하는 구성을 특징으로 하는 황토와 액상 CMS를 이용한 보조사료용 연질블록 제조방법.
2. 삭제

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