KR102588295B1

KR102588295B1 - 사료의 유해물질 제거 처리 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102588295B1
Application number: KR1020220123498A
Authority: KR
Inventors: 김양수
Original assignee: 김양수
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2023-10-11

Abstract

본 발명은 유해물질 제거 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볏집 사료 및 곡물 등의 유기자원에 잔존하는 곰팡이 독소와 농약잔류물 등의 유해물질을 스팀 및 이산화염소를 통해 제거 처리되도록 함으로써, 곰팡이 독소 발생에 의한 아플라톡신 피해를 차단하여, 가축의 질병 및 성장 억제 현상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 잔류 농약성분으로 인해 가축의 사료로 활용할 수 있는 유기자원의 폐기 처분하는 낭비를 차단하고, 유기자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 한 것이다.

Description

사료의 유해물질 제거 처리 시스템 및 방법 { System and method for handling hazardous substances in feed }

본 발명은 볏집 사료 및 곡물 등의 유기자원의 곰팡이 독소와 농약잔류물 등의 유해물질을 제거 처리하도록 한 시스템 및 그에 따른 방법에 관한 것으로, 특히 유기자원에 포함된 유해물질을 스팀 및 이산화염소를 이용하여 제거되도록 함으로써, 오염된 사료를 통한 각종 가축의 질병 증대 및 성장 억제 등을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 유기자원을 안심하고 효율적으로 활용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 곰팡이 독소는 지금까지 300종 이상의 물질이 알려졌고, 식품 위생이나 보건학적 측면에서 문제가 되는 곰팡이 독소의 종류로는, 아플라톡신(aflatoxin, AF), 데옥시니발레놀/니발레놀, 오크라톡신, 푸모니신, 제랄네놀 등이 있는데, 그중에서도 아플라톡신은 만성 독성으로 강력한 발암성을 갖는 동시에 강력한 급성 독성도 가지고 있다.

특히, 아플라톡신은 250℃ 이상에서 분해되기 때문에, 한번 오염이 발생하면 그 후에 제거하는 것이 매우 어렵고, 많은 나라에서는 아플라톡신의 오염에 대하여 규제치를 설정하고, 규제치를 초과한 오염 곡물이나 건초를 대부분을 소각 폐기 처리하고 있어, 세계적으로 보아도 매우 큰 경제적 손실로 되고 있다.

그리고, 아플라톡신은 발암성을 포함한 독성 관계로 인간의 건강 측면 뿐 아니라, 식품을 포함한 산업 전반에 경제적으로 큰 영향을 끼치고 있다.

한편, 볏집 쌀겨 곡물 등의 유기자원에 잔존하는 농약의 경우에는, 기준치를 사용할 경우 근래의 대부분의 농약이 저독성, 생분해성으로 이루어져 있으므로 문제가 되지 않는다고 볼 수도 있으나, 현장에서는 실제로 사용규정량을 거의 지키지 않고 사용되고 있거나 금지된 농약의 살포도 이루어지고 있으므로 이에 대한 대책이 필요한 실정이고, 이와 같은 농약으로 인한 피해가 실제 문제점으로 나타나고 있다.

이와 같은 사료 등의 곰팡이 독소 및 농약 성분에 관련한 종래의 선행기술문헌으로, 대한민국 등록특허공보 제10-2152310호의 발명의 명칭 ‘ 사료 내 잔류농약, 동물용 의약품 및 곰팡이 독소의 동시분석법 ’은, 사료 내 잔류농약, 동물용 의약품 및 곰팡이 독소의 동시분석법에 관한 것에 관한 것으로서, 사료 내 잔류하는 각 물질의 극성차이를 이용한 2번의 전처리만으로 각 사료 시료를 GC-MS/MS와 LC-MS/MS 등의 방법으로 동시에 동시분석하는 방법을 제공하고, 기존의 40여 방법을 이용하는 기술에 비해 보다 용이한 분석방법을 제공함으로써 사료의 유해물질 모니터링을 위한 시간, 비용 등을 절약할 수 있는 효과적인 분석법의 구축이 가능하도록 한 것이다.

그리고, 다른 종래의 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1676356호의 발명의 명칭 ‘ 사료용 곰팡이 성장 억제제 및 그 제조방법 ’ 이 있다.

상기한 종래의 발명은 사료용 곰팡이 성장 억제제는 사료 내에 포함되어 있는 곰팡이의 성장을 억제하여 사료의 영양성분 파괴 방지, 사료 내 곰팡이 독소 축적 방지, 사료의 기호성 감소를 방지할 수 있도록 하고, 부식성과 자극성, 냄새 등을 완화하여 사용자와 작업자가 불편함 없이 사용할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기한 종래의 발명은 볏집 쌀겨 곡물 등의 유기자원을 보관 저장하는 과정에서 발생하는 곰팡이 독소를 효과적으로 제거하지 못하는 실정이기 때문에, 사료 등의 곰팡이 독소 발생에 의한 아플라톡신 피해가 지속적으로 이루어지게 되어, 각종 가축의 질병이 증가하고 성장이 억제되는 현상이 나타나고 있었다.

또한, 논농사를 통해 생성되는 볏집 및 쌀겨 등의 경우에 다량의 농약이 사용되고 있는 현실이기 때문에, 볏집이나 쌀겨 등의 가축의 사료로 활용할 수 있는 유기자원을 잔류되는 농약 성분으로 인해 폐기 처분하고, 건초 사료를 대외수입에 의존하는 비효율적인 문제점이 발생하고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 볏집 사료 및 곡물 등의 유기자원에 잔존하는 곰팡이 독소와 농약잔류물 등의 유해물질을 스팀 및 이산화염소를 통해 제거 처리되도록 함으로써, 곰팡이 독소 발생에 의한 아플라톡신 피해를 차단하여, 가축의 질병 및 성장 억제 현상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 잔류 농약성분으로 인해 가축의 사료로 활용할 수 있는 유기자원의 폐기 처분하는 낭비를 차단하고, 유기자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 이송되는 스팀 및 이산화염소를 분무시키도록 하는 노즐을 구비하여, 저장된 사료에 소정 입자의 스팀 또는 이산화염소가 분무되도록 형성한 사료배합부재와;

사료배합부재에 스팀을 공급하도록 형성하고, 공급되는 스팀을 발생하는 스팀발생기를 구비한 스팀공급부재와;

사료배합부재에 이산화염소를 공급하도록 형성하고, 이산화염소를 저장하도록 한 탱크와, 저장된 이산화염소를 기화시키도록 하는 기화장치를 구비한 약제공급부재와;

스팀공급부재 및 약제공급부재의 동작을 제어하도록 하고, 각 부재의 공급관 및 연결관에 설치된 밸브의 개폐를 제어하도록 형성한 제어부;

로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로는, 제어부의 구동 신호에 따라, 스팀공급부재의 스팀발생기가 동작하고, 생성된 스팀을 이송하여 노즐을 통해, 사료배합부재의 볏집, 건초의 사료에 분무되도록 하는 스팀공정과;

제어부에 의해 약제공급부재의 기화장치가 동작하여, 탱크 내의 이산화염소를 이송하고 노즐을 통해, 사료배합부재의 사료에 분무되도록 하는 약제분무공정;

으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 볏집 사료 및 곡물 등의 유기자원에 잔존하는 곰팡이 독소와 농약잔류물 등의 유해물질을 스팀 및 이산화염소를 통해 제거 처리되도록 함으로써, 곰팡이 독소 발생에 의한 아플라톡신 피해를 차단하여, 가축의 질병 및 성장 억제 현상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 잔류 농약성분으로 인해 가축의 사료로 활용할 수 있는 유기자원의 폐기 처분하는 낭비를 차단하고, 유기자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 한 유익한 발명인 것이다.

그리고, 본 발명은 볏집 등의 유기자원의 활용을 통해, 이동에 따른 이산화탄소 발생율이 없어, 수입건초나 기타 건초 대비 1/10수준의 아산화탄소 발생량의 경향을 보이므로 CO2 발생량의 절감에 있어서도 사회, 경제적 이익이 막대하므로 그 사용효율의 재고가 필요로 하고, 이에 따라 보다 안전하게 건초사료로서의 활용에 있어서 곰팡이 독소와 농약의 제거라는 과제의 달성이 필수적인 상황이라 할 수 있으며, 보관상황이 길게 이어지는 볏집 곤포의 경우 보관상의 문제로 인하여 곰팡이 독소 발생에 의한 아플라톡신 피해도 이어지고 있어 이에 대한 기술적 솔루션을 제공하도록 한 유익한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 사료의 유해물질 제거 처리 시스템을 나타낸 장치도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 나타낸 블록도이다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 사료의 유해물질 제거 처리 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사료의 유해물질 제거 처리 시스템은, 볏집이나 건초 등의 사료에 스팀 및 이산화염소가 분무되도록 하는 사료배합부재(100)와, 스팀을 공급하도록 하는 스팀공급부재(200)와, 이산화염소를 공급하도록 하는 약제공급부재(300)와, 각 부재를 제어하도록 하는 제어부(400)로 구성된다.

상기 사료배합부재(100)는 이송되는 스팀 및 이산화염소를 분무시키도록 하는 노즐(110)을 구비하여, 저장된 사료에 소정 입자의 스팀 또는 이산화염소가 분무되도록 한다.

상기 사료배합부재(100)는 사료에 배합되는 별도의 재료 등을 혼합하기 위한 교반장치를 구비할 수도 있다.

상기 스팀공급부재(200)는 사료배합부재(100)에 스팀을 공급하기 위해 스팀을 발생하는 스팀발생기(210)를 구비하도록 한다.

상기 스팀발생기(210)는 스팀 발생을 위한 용수를 저수하는 수조와, 발생되는 스팀을 이송시키는 공급관과, 공급관에 설치되어 스팀의 이송을 제어하는 밸브를 구비하고, 스팀발생기의 구동 및 밸브의 개폐를 자동 또는 수동으로 제어할 수 있도록 형성한다.

상기 약제공급부재(300)는 사료배합부재(100)에 이산화염소를 공급하도록 형성하고, 이산화염소를 저장하도록 한 탱크(310)와, 저장된 이산화염소를 기화시키도록 하는 기화장치(320)를 구비하도록 한다.

상기 탱크(310) 및 기화장치(320)는 상호 연결되도록 하는 연결관과, 사료배합부재에 이산화염소를 공급하도록 연결된 공급관을 구비하고, 연결관 및 공급관에 설치되어 자동 또는 수동으로 동작하는 밸브를 형성하도록 한다.

상기 제어부(400)는 스팀공급부재(200) 및 약제공급부재(300)의 동작을 제어하도록 하고, 각 부재의 공급관 및 연결관에 설치된 밸브의 개폐를 제어하도록 형성한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

스팀공정 (S1)

제어부(400)의 구동 신호에 따라, 스팀공급부재(200)의 스팀발생기(210)가 동작하고, 생성된 스팀을 이송하여 노즐(110)을 통해, 사료배합부재(100)의 볏집, 건초 등의 사료에 분무되도록 한다.

이때, 스팀의 압력은 3 ~ 6 bar를 유지하도록 하고, 사료의 체적에 대비한 스팀의 분무량은 1 : 0.01 ~ 0.3의 부피비로 조성되도록 분무하여, 5분 ~ 10 동안 스팀처리 되도록 한다.

이와 같이 스팀공정을 진행함으로써, 원인균을 1차 살균하고 사료에 수분율을 높일 수 있게 되고, 사료의 구성물질에 이산화염소의 침투가 쉽게 이루어게 되어, 살균력과 독소물질에 대한 산화력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스팀공정 이후 진행되는 공정에서 이산화염소의 활성 및 침투도를 높이게 되고 그 효율도 증가시킬 수 있게 된다.

스팀 분무는 시간이 길수록 그 효과는 좋을 것이나 대상 건초나, 곤포 파쇄물 등의 수분량이 최대 50%이상을 넘지 않도록 한정하는 것이 바람직하고, 그 이상을 넘을 경우 급여가 어렵고 잔여물이 남을 경우 부패균이 다시 활성화될 우려가 있으며, 이산화염소 처리를 통하여 잔여 세균이나 진균류를 제거하더라도 환경에 재노출 될 시, 수분율이 매우 높은 채로 남아 있게 될 경우 재오염의 우려가 높아지게 된다.

스팀의 처리 시간에 따라 수분율의 차이를 조사한 결과, 5분 정도의 처리 시간 이후에는 습도가 과하게 나타나기 시작하였고, 스팀처리 후 외부에 방치한 건초에서 수분이 어느 정도 유지되는지 확인해본 결과, 8분 이상 처리할 경우, 외부에 1시간 정도 방치된 이후에도 수분율이 50%이상이 남게 되었으므로, 이에 스팀의 처리 시간은 5~10분 정도가 바람직하고, 대상 건초나 건포의 수분율에 따라 적절한 시간을 설정하도록 한다.

약제분무공정 (S2)

스팀공정(S1)을 진행한 이후, 제어부(400)에 의해 약제공급부재(300)의 기화장치(320)가 동작하여, 탱크(310) 내의 이산화염소를 이송하고 노즐(110)을 통해, 사료배합부재(100)의 볏집, 건초 등의 사료에 분무되도록 한다.

이때, 이산화염소는 액상 또는 가스의 형태로 분무되고, 그 농도는 0.01 ~ 500 ppm을 유지하도록 하고, 사료의 체적에 대비한 이산화염소의 분무량은 1 : 0.001 ~ 0.1의 부피비로 조성되도록 분무한다.

이산화염소는 물에 매우 쉽게 녹는 성질을 가지고 있어 사료의 수분율을 스팀공정의 전처리를 통하여 높여주기 때문에, 쉽게 수분을 통하여 구성물에 작용효과를 높여 주게 되는 것이다.

또한, 농약은 유기인계, 유기염소계, 유기, 황계 등의 유기화학물의 구성 물질로서, 일부 구조를 빠르게 파괴하고 농약의 활성을 무력화하는 것이 중요하기 때문에, 이를 보다 빠르게 달성하기 위하여 미생물의 활성을 높여 주거나 산, 알카리처리 등을 통하여 농약 잔유물의 구조를 파괴함으로써 가능한 것이고, 이산화염소의 강력한 산화력을 통하여 이러한 효과를 달성할 수 있는 것이다.

그리고, 이산화염소는 현재 유기농에 활용되기도 하며 식품 소독, 차량용 탈취제 등에 활용되는 물질로서, 이산화염소의 이익성은 순수한 이산화염소를 처리하였을 경우 남는 잔여물이 전혀 없어 독성물질의 잔류가 없다는 것이다.

약제분무공정(S2)에서 활용되는 이산화염소는, 2-chemical 제조 방식으로서 보통 염산이나 유기산을 활용하여 만들어지는 데 이 중 유기산을 이용하여 만들어진 것을 활용하는 것을 우선하도록 한다.

이는 반응 총량 이상의 산을 첨가하여 물질생성을 할 경우에도 차염화합물이 전혀 남지 않고 유기산이 일부 남아 있더라도 사료나 건초에 유익한 효과를 가져오기 때문이고, 축산에서 일부 현장에서는 곰팡이 독소의 억제, 면역역 강화 등 유기산의 급이 효과를 보기 위하여 사료에 유기산을 섞어 급여하기도 하여, 잔류되는 유기산은 문제가 되지 않는다.

이산화염소는 낮은 농도에서도 그 효과가 높으나 처리시간이 길어질 경우, 그 효율에 문제가 있으므로 농도를 높여주고 처리 시간을 제한하는 것이 바람직 하다,

그러나, 처리농도가 너무 높게 되면 이산화염소의 과다로 처리 장치의 부식에 의한 노화를 촉진하고 양이 너무 많아 장치의 밖으로 과다하게 샐 경우, 안전한 물질이기는 하나 자극성이 강하고 높은 농도가 급작스럽게 노출될 경우, 자극이 강하고 안전상의 문제가 발생할 수 있는 우려가 있으므로 안전한 농도의 처리가 필요함에 따라, 처리 이산화염소액의 농도의 설정이 필요하고 이를 위한 조정이 필요할 것이다.

이 과정의 반복실험을 통하여 미 FDA의 안전농도이며, 최소반응설정량인 0.3ppm에서는 반응 시간이 너무나 길게 필요하므로 이를 서서히 높여가며 실험한 결과 최소 50ppm의 농도에서 반응시간이 분 단위로 설정이 가능하였으며, 처리 후 기계 외부에서 자극이 느껴지지 않는 농도인 1500ppm정도를 처리 최대량으로 설정할 수 있다.

스팀공정(S1)과 약제분무공정(S2)을 통해, 농약 잔유물과 아플라 톡신을 처리하기 위하여 이산화염소를 처리할 경우, 이산화염소를 처리시간 20분, 모든 이산화염소수 처리농도 (0, 5, 10, 25, 50 mg/L)에서 농약의 저감률은 아족시스트로빈(azoxystrobin) 78.4%, 86.2%, 82.0%, 87.4%, 91.0%, 카벤다짐(carbendazim) 75.2%, 84.3%, 84.3%, 91.4%, 93.4%이고, 아이소프로티올레인(isoprothiolane) 36.8%, 49.7%, 60.2%, 60.1%, 59.9%이었으나, 스팀 처리 후 처리 하였을 시 공히 90% 이상을 달성하였고, 특히 50ppm농도에서는 평균 98%이상이 제거되는 성적을 보였으며, 아이소프로티올레인(isoprothiolane)의 경우 유기황계 농약으로서, 분해가 쉽지 않은 경향을 보임에도 스팀에 의한 수분침투의 영향으로 20분에서 81.4%로 80%이상의 처리 효율을 보여 주었다.

또한, 아플라톡신의 경우 이산화염소에 10, 20, 30, 60, 90, 120 분동안 처리하였을 시 노출시간에 증가함에 따라, 아플라톡신(aflatoxin)의 양은 각각 30.1, 89.4, 90.5, 92.6, 92.8%로 감소되는 경향에서 30분이내에 99.9%이상 감소하는 결과로 나타나 스팀과 이산화 염소의 순차처리가 효과적임을 나타내고 있으며, 필요에 따라 스팀공정 및 약제분무공정을 반복 진행하여 아플라 톡신 및 농약의 잔류물의 제거 효율을 상승시킬 수 있도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도면 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 사료배합부재 110 : 노즐
200 : 스팀공급부재 210 : 스팀발생기
300 : 약제공급부재 310 : 탱크
320 : 기화장치 400 : 제어부
S1 : 스팀공정 S2 : 약제분무공정

Claims

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제어부(400)의 구동 신호에 따라, 스팀공급부재(200)의 스팀발생기(210)가 동작하고, 생성된 스팀을 이송하여 노즐(110)을 통해, 사료배합부재(100)의 볏집, 건초 등의 사료에 분무되도록 하는 스팀공정(S1)과;
제어부(400)에 의해 약제공급부재(300)의 기화장치(320)가 동작하여, 탱크(310) 내의 이산화염소를 이송하고 노즐(110)을 통해, 사료배합부재(100)의 사료에 분무되도록 하는 약제분무공정(S2);
으로 구성되되,
상기 스팀공정(S1)에서 스팀의 압력은 3 ~ 6 bar를 유지하도록 하고, 사료의 체적에 대비한 스팀의 분무량은 1 : 0.01 ~ 0.3의 부피비로 조성되어, 5분 ~ 10분 동안 스팀을 분무하도록 구성되고,
상기 약제분무공정(S2)에서 이산화염소는 액상 또는 가스 중 어느 하나의 형태로 분무되고, 그 농도는 10 ~ 500 ppm을 유지하도록 하고, 사료의 체적에 대비한 이산화염소의 분무량은 1 : 0.01 ~ 0.1의 부피비로 조성되어, 이산화염소를 분무하도록 구성되며,
상기 약제분무공정(S2)에서 이산화염소는 유기산을 이용하여 제조된 것을 분무하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사료의 유해물질 제거 처리에 관한 방법.
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