KR102615400B1 - 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법에 관한 것으로서, 음식물쓰레기를 살균처리한 후 발효시켜 제조함으로써 폐기되는 자원을 재활용할 수 있어서 친환경적이면서도 경제적인 동물 사료의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법은 음식물쓰레기에 100 내지 200℃의 고온의 열을 가해 살균하는 살균처리단계와; 상기 살균처리된 음식물쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 2 내지 10중량부를 첨가하여 발효시키는 발효단계와; 상기 발효단계에서 수득한 발효물을 고상으로 부형화시키는 제형단계;를 포함한다.
본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법은 음식물쓰레기에 100 내지 200℃의 고온의 열을 가해 살균하는 살균처리단계와; 상기 살균처리된 음식물쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 2 내지 10중량부를 첨가하여 발효시키는 발효단계와; 상기 발효단계에서 수득한 발효물을 고상으로 부형화시키는 제형단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법에 관한 것으로서, 음식물쓰레기를 살균처리한 후 발효시켜 제조함으로써 폐기되는 자원을 재활용할 수 있어서 친환경적이면서도 경제적인 동물 사료의 제조방법에 관한 것이다.
최근에 있어서는 각종 쓰레기의 처리와 공해문제가 심각하게 대두되기 시작함으로써 끊이지 않는 논란의 대상이 되어 왔다. 특히 가정이나 식당에서 버려지는 음식물 쓰레기는 부패로 인한 악취와 각종 벌레 및 세균 번식 등으로 주위의 환경을 오염시키게 되고, 주부들에게는 스트레스의 한 요인이 되고 있다.
또한 아파트나 연립주택과 같은 공공 주택단지의 경우 가정에서 수거된 음식물 쓰레기는 별도의 수거통에 수거된 후 음식물 쓰레기 수거차량에 의해 수거되는데, 임시적으로 음식물 쓰레기를 수거하는 수거통들이 놓이는 장소가 오염되고, 이 수거통으로부터 악취가 발생되어 공공주택단지의 환경을 오염시키는 문제점이 있다.
각 가정에서 발생되는 음식물 쓰레기는 계절적으로 차이가 있으나, 전체 쓰레기의 30∼50% 가 되는 많은 양이 배출되어 매립, 소각 또는 퇴비화 방법에 의해 처리되고 있다.
현재는 음식물 쓰레기를 감량하여 재활용하는 방법으로서, 음식물 쓰레기를 발효시켜 비료와 사료로 재활용하는 정책을 적극적으로 추진하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-1996-0030805호, 대한민국 공개특허 제10-2000-0056808호 등에는 음식물쓰레기를 발효시켜 발효사료를 제조하는 기술이 개시되어 있다.
종래의 발효사료는 음식물찌꺼기를 멸균처리하지 않고 발효시키므로 유해세균이나 바이러스 오염에 의한 안전성이 확보되지 않는다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 발효사료는 보관이 쉽고 동물들이 먹기 용이하도록 부형화시키는 기술이 부족하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 음식물쓰레기를 살균처리한 후 발효시키므로 친환경적이면서도 경제적임과 동시에 안전성을 확보할 수 있고, 제형화가 용이한 동물 사료의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법은 음식물쓰레기에 100 내지 200℃의 고온의 열을 가해 살균하는 살균처리단계와; 상기 살균처리된 음식물쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 2 내지 10중량부를 첨가하여 발효시키는 발효단계와; 상기 발효단계에서 수득한 발효물을 고상으로 부형화시키는 제형단계;를 포함하고, 상기 제형단계는 a)상기 발효물 100중량부에 대하여 전분을 물과 혼합하여 끓여서 수득한 전분바인더 10 내지 30중량부를 혼합하여 혼합물을 수득하는 혼합단계와, b)상기 혼합물을 건조시켜 수분을 감소시키는 건조단계와, c)상기 건조단계에서 수득한 건조 혼합물을 분쇄하는 분쇄단계로 이루어진다.
상기 미생물 배양액은 쌀뜨물에 당밀을 첨가한 배지에 균주를 접종한 후 30 내지 40℃에서 2 내지 8일 동안 배양한다.
상기 전분은 밀가루, 쌀가루, 옥수수가루, 감자가루 중에서 선택된 어느 하나이다.
상기 혼합단계는 산비장이(Serratula coronata) 추출물을 더 혼합한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 음식물쓰레기를 발효시켜 동물사료로 제조함으로써 폐기되는 자원을 재활용할 수 있어서 친환경적이다.
또한, 본 발명은 폐기되는 음식물쓰레기를 이용하므로 제조비용을 크게 낮출 수 있어서 경제적이다.
또한, 본 발명은 음식물쓰레기를 고온에서 살균처리하여 동물사료를 제조하므로 유해 세균과 바이러스를 사멸시킴으로써 음식물쓰레기의 이용시 발생할 수 있는 안전성의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 변질과 부패 없이 장기간 보존이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법은 음식물쓰레기에 고온의 열을 가해 살균하는 살균처리단계와, 살균처리된 음식물쓰레기에 미생물 배양액을 첨가하여 발효시키는 발효단계와, 발효단계에서 수득한 발효물을 고상으로 부형화시키는 제형단계를 포함한다. 각 단계별로 구체적으로 살펴본다.
1. 살균처리단계
먼저, 수거한 음식물 쓰레기를 살균처리한다.
살균처리를 위해 음식물쓰레기에 100 내지 200℃의 고온의 열을 가해 살균할 수 있다. 이러한 살균처리를 통해 음식물쓰레기 중의 각종 유해세균과 바이러스를 제거할 수 있다.
수거한 음식물쓰레기는 살균처리 전 수분을 제거하기 위한 고액분리과정을 사전에 거칠 수 있다.
고액분리는 통상적인 고액분리장치를 이용한다. 이러한 고액분리장치로 스크린, 탈수기, 원심분리기, 필터프레스, 침전분리기 등이 이용될 수 있다.
고액분리를 통해 분리된 수분이 제거된 음식물쓰레기는 고온의 열을 가해 살균처리한다.
살균처리를 위한 살균처리기의 일 예로, 상부에 개폐가능한 도어가 설치된 원통 구조의 살균챔버와, 살균챔버의 내측 하부에 설치된 교반임펠러와, 살균챔버의 내측면에 설치되어 고온의 열기를 분출하는 가열노즐들을 구비한다.
도어을 열고 살균챔버의 내부로 수분이 제거된 음식물쓰레기를 투입한 후 도어를 닫은 다음 교반임펠러를 회전시켜 음식물쓰레기를 교반시킨다. 그리고 이 상태에서 가열노즐들을 통해 100 내지 200℃의 뜨거운 공기를 살균챔버의 내부로 가한다. 살균챔버의 내부로 공급되는 뜨거운 공기는 음식물쓰레기와 접촉하면서 음식물쓰레기 중의 유해세균과 바이러스를 사멸시킨다.
2. 발효단계
다음으로, 살균처리된 음식물쓰레기에 미생물 배양액을 첨가하여 발효시킨다. 가령, 살균처리된 음식물쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 2 내지 10중량부를 첨가하여 20 내지 30℃에서 2 내지 7일 동안 발효시킬 수 있다.
미생물 배양액으로 상업화된 유용미생물군 배양액을 이용할 수 있다. 또한, 미생물 배양액으로 락토바실러스속 유산균 또는 사카로미세스속 효모의 배양액을 이용할 수 있다.
락토바실러스속 유산균으로 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 등을 들 수 있다.
그리고 사카로미세스속 효모로 사카로미세스 루시(Saccharomyces rouxii), 사카로미세스 세레비시아에(Saccharomyces cereviciae), 사카로미세스 오비폴미스(Saccharomyces oviformis), 사카로미세스 스테이네리(Saccharomyces steineri) 중에서 어느 하나를 들 수 있다.
또한, 미생물 배양액으로 바실러스속 세균의 배양액을 이용할 수 있다. 바실러스속 세균은 널리 연구되고 상용화된 세균으로서 생물학적 활성이 있는 다양한 2차 대사산물을 생산하며, 열에 안정하고 열악한 환경에 저항성인 내생포자(endospore)를 형성하는 특징을 가진다. 바람직한 바실러스속 균주로 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)를 이용할 수 있다. 바실러스 아밀로리퀘파시엔스는 동물에 해가 없으며, 악취저감 효과를 갖는다.
미생물을 배양시키기 위한 배지로 쌀뜨물에 당밀을 첨가한 것을 이용할 수 있다. 가령, 쌀뜨물 100중량부에 당밀 10 내지 20중량부를 넣어 배지를 얻을 수 있다. 배지에 미생물을 접종한 후 30 내지 40℃에서 4 내지 8일 동안 배양하여 미생물 배양액을 수득한다.
음식물쓰레기에 미생물 배양액을 첨가하여 발효시킨 발효물은 미생물의 대사에 의해 악취가 제거된다.
3. 제형단계
다음으로, 음식물쓰레기를 발효시킨 발효물을 고상으로 부형화시킨다. 이러한 제형과정을 통해 사료를 고상으로 만들 수 있으므로 취급 및 보관이 쉽고 동물들이 먹기 용이하다.
제형단계는 일 예로 a)발효물과 전분바인더를 혼합하여 혼합물을 수득하는 혼합단계와, b)혼합물을 건조시켜 수분을 감소시키는 건조단계와, c)건조단계에서 수득한 건조 혼합물을 분쇄하는 분쇄단계로 이루어질 수 있다.
전분바인더는 전분을 물과 혼합하여 끓여서 만들 수 있다. 물 100중량부에 대하여 전분 10 내지 40중량부를 혼합한 다음 약한 불에서 서서히 저어주면서 끓인다. 전분으로 밀가루, 쌀가루, 옥수수가루, 감자가루 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 이와 같이 제조된 전분바인더는 천연의 재료만을 가지고 만드므로 안전하다.
전분바인더가 만들어지면 발효물과 혼합한다. 가령, 발효물 100중량부에 대하여 전분바인더 10 내지 30중량부를 혼합할 수 있다.
발효물과 전분바인더를 혼합한 혼합물은 건조시켜 수분을 감소시킨다. 건조는 통상적인 열풍건조 방식으로 수행할 수 있다. 혼합물은 함수량 3 내지 7중량%로 건조시킬 수 있다. 건조된 혼합물은 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄함으로써 최종적으로 동물사료가 만들어진다.
그리고 상술한 바와 달리 발효물과 전분바인더를 혼합한 혼합물은 펠렛 형태와 같은 일정한 모양으로 성형시킨 다음 건조시켜 동물사료를 제조할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 음식물쓰레기를 발효시켜 동물사료로 제조함으로써 폐기되는 자원을 재활용할 수 있어서 친환경적이다. 또한, 폐기되는 음식물쓰레기를 이용하므로 제조비용을 크게 낮출 수 있어서 경제적이다. 또한, 음식물쓰레기를 고온에서 살균처리하여 동물사료를 제조하므로 유해 세균과 바이러스를 사멸시킴으로써 음식물쓰레기의 이용시 발생할 수 있는 안전성의 문제를 해결할 수 있으며 오랫동안 보관하더라도 변질과 부패를 억제시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 예로 혼합단계에서 산비장이 추출물을 더 혼합할 수 있다. 가령, 발효물 100중량부에 대하여 전분바인더 10 내지 30중량부, 산비장이 추출물 2 내지 10중량부를 혼합하여 동물 사료를 제조할 수 있다.
산비장이(Serratula coronata)는 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 여러해살이풀로서, 플라보노이드(flavonoide) 성분이 많이 함유되어 있다. 이러한 산비장이로부터 추출된 추출물은 동물 사료의 항산화 효과를 높인다.
산비장이는 줄기, 잎, 뿌리 등 모든 부위를 이용하거나 잎만을 분리하여 이용할 수 있다.
산비장이 추출물은 산비장이에 추출용매를 가해 추출할 수 있다. 일 예로 산비장이의 잎에 추출용매를 중량비로 2 내지 20배를 가한 후 10 내지 150℃에서 2 내지 48시간 동안 열수추출, 냉침추출 또는 온침 추출 등의 방법으로 추출할 수 있다. 또한, 환류냉각추출, 초음파 추출방법 등을 이용할 수 있다.
추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜, 글리세롤 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
원심분리기를 이용하여 음식물 쓰레기의 수분을 제거한 다음 음식물쓰레기에 150℃의 열을 가해 고온에서 살균처리하였다. 그리고 살균처리된 음식물 쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 6중량부를 첨가하여 25℃에서 5일 동안 발효시켜 발효물을 수득하였다. 그리고 물에 밀가루를 혼합하여 끓여서 만든 전분바인더를 준비한 다음, 발효물 100중량부에 대하여 전분바인더 20중량부를 혼합한 후 열풍건조기로 건조시킨 다음 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄하여 동물 사료를 제조하였다.
미생물배양액은 쌀뜨물 100중량부에 당밀 15중량부를 넣어 만든 배지에 바실러스 아밀로리퀘파시엔스를 접종한 후 35℃에서 4일 동안 배양하여 준비하였다.
(실시예 2)
상기 실시 예1과 동일한 방법으로 동물 사료를 제조하되, 발효물 100중량부에 대하여 전분바인더 20중량부와 산비장이 추출물 6중량부를 혼합한 후 열풍건조기로 건조시킨 다음 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄하여 동물 사료를 제조하였다.
<성분분석>
실시예 1의 동물 사료의 성분을 분석하기 위해 전남생물산업진흥원에 시험의뢰하였다. 시험결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 항목 | 결과값 |
| 탄수화물(%) | 67.3797 |
| 조지방(%) | 2.3418 |
| 조단백질(%) | 18.5747 |
| 수분(%) | 6.5347 |
| 조회분(%) | 5.1691 |
| 대장균군(CFU/g) | 0 |
상기 표 1의 결과를 참조하면, 음식물쓰레기를 이용하는 특성상 탄수화물의 함량이 가장 높게 나타났다. 음식물쓰레기의 성상에 따라 동물 사료에 함유된 탄수화물, 지방, 단백질의 함량이 달라질 것으로 보인다.
그리고 동물 사료에 대장균이 전혀 검출되지 않았다. 이는 멸균처리를 통해 안전한 동물사료를 제공할 수 있음을 의미한다.
<동물 사료의 항산화 활성 측정>
실시예 1 및 2의 동물사료를 시료로 하여 항산화 활성을 측정하였다.
항산화 활성은 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼에 대한 소거능으로 측정하였다. 시료 10g과 증류수 200mL을 혼합한 뒤 100℃에서 1시간씩 3반복 추출하였다. 각 추출물을 감압농축 후 -80℃에서 동결건조하여 최종 추출물로 제조하였다. 추출물을 증류수에 용해시킨 1mg/mL 농도의 추출액 600μL와 0.2mM DPPH 용액 300μL를 30분간 반응시켜 분광광도계로 517nm에서 흡광도를 측정하여 아래의 식으로 계산하였다.
DPPH 라디칼 소거능(%)=[1-(시료첨가구 흡광도/ 무첨가구 흡광도)]×100
라디칼 소거능 측정결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 구분 | DPPH 라디칼 소거능(%) |
| 실시예 1 | 51.4 |
| 실시예 2 | 24.7 |
상기 표 2의 결과를 참조하면, 실시예 1에 비해 실시예 2의 라디칼 소거능이 2배 이상 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 실시예 2의 방법으로 제조된 동물 사료는 항산화 활성이 우수하여 장기 보관성이 우수할 뿐만 아니라 이를 섭취할 경우 동물의 면역력 및 내병성 증대를 가져올 수 있을 것으로 기대된다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 음식물쓰레기에 열을 가해 살균하는 살균처리단계와;
상기 살균처리된 음식물쓰레기 100중량부에 대하여 미생물 배양액 2 내지 10중량부를 첨가하여 발효시키는 발효단계와;
상기 발효단계에서 수득한 발효물을 고상으로 부형화시키는 제형단계;를 포함하고,
상기 살균처리단계는 음식물쓰레기를 살균챔버의 내부로 투입한 후 상기 살균챔버의 내부에 설치된 교반임펠러를 회전시켜 음식물쓰레기를 교반하는 상태에서 가열노즐들을 통해 100 내지 200℃의 뜨거운 공기를 상기 살균챔버의 내부로 가하여 살균하며,
상기 제형단계는 a)상기 발효물 100중량부에 대하여 전분을 물과 혼합하여 끓여서 수득한 전분바인더 10 내지 30중량부와, 항산화 활성을 갖는 산비장이 추출물 2 내지 10중량부를 혼합하여 혼합물을 수득하는 혼합단계와, b)상기 혼합물을 건조시켜 수분을 감소시키는 건조단계와, c)상기 건조단계에서 수득한 건조 혼합물을 분쇄하는 분쇄단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 미생물 배양액은 쌀뜨물에 당밀을 첨가한 배지에 균주를 접종한 후 30 내지 40℃에서 2 내지 8일 동안 배양한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 전분은 밀가루, 쌀가루, 옥수수가루, 감자가루 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 동물 사료의 제조방법.
- 삭제
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