KR102665344B1 - 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 산업화의 진전으로 전 세계적으로 육류의 소비량이 급증함에 따라 축산 산업이 발달되었고, 축산업의 발달에 의하여 축산농가에서 배출되는 축산분뇨의 배출량이 급증하고 있다.
축산분뇨는 유기물, 무기물, 미량원소 등으로 이루어진 복잡한 화학물질의 집합체로서 작물의 영양원인 비료로서의 성질을 가지고 있으나, 그 형태가 고체와 액체의 혼합물이고 악취가 발생함과 동시에 대량으로 발생된다. 따라서, 축산농가에서 발생하는 축산분뇨 전량을 비료로서 활용하기에는 그 처리 비용이 막대하여 경제성이 없기 때문에 방치되거나 토양, 해양 등에 투기되고 있는 실정이다.
또한, 축산분뇨가 처리되는 경우에도 처리의 불완전성과 비용의 과다로 인해 큰 문제로 대두되어 왔으며, 토양오염 및 수질오염의 주범으로 인식되고 있으며, 해양투기방지 협약 등에 의해 가축분뇨 및 하수오니 등의 육상폐기물에 대한 해양투기가 전면 금지됨에 따라 이들의 처리는 더욱 시급한 문제로 인식되고 있다.
이러한 축산분뇨의 처리방법의 해결책으로 축산분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 방법이 제안되어 왔으나, 이 경우에도 대부분은 축산분뇨를 탈수 등의 전처리를 통하여 고상과 액상으로 분리하고 고형분을 이용하여 퇴비를 제조하므로, 탈수처리시 발생하는 액상 분뇨의 처리 문제가 여전히 남아 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법은 (a) 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리기를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨만을 선별하여 추출하는 단계; (b) 상기 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물을 배양 장치의 반응기에 투입하여 배양시키는 단계; 및 (c) 상기 배양 장치의 반응기에서 배양시킨 배양액에 광물질, 향료 및 보존제를 투입하고, 교반하여 탈취제를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (c) 단계 이후, 상기 탈취제는 축산뇨 80 ~ 90 중량%, 미생물 1 ~ 20 중량%, 광물질 5 ~ 30 중량%, 향료 0.5 ~ 3 중량%, 보존제 0.5 ~ 3 중량% 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물의 먹이가 되는 설탕, 이스트, 포도당, 소금, 황산마그네슘 7 수화물(MgSO47H2O) 및 KH2PO4 배지를 배양 장치의 반응기에 투입하는 단계; (b-2) 상기 배양 장치의 반응기를 100 ~ 140℃에서 10 ~ 60분 동안 가열하여 멸균시킨 후, 냉각하는 단계; 및 (b-3) 상기 배양 장치의 반응기에 종균을 투입한 후, pH 4 ~ 5를 유지하면서 3 ~ 10일 동안 배양하여 발효시켜 배양액을 수득하는 단계;를 포함한다.
상기 (b-1) 단계에서, 상기 종균은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis) 및 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 세균과, 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 효모와, 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 곰팡이균을 포함하고, 상기 세균 20 ~ 50 중량%, 효모 30 ~ 60 중량% 및 곰팡이 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가된다.
상기 (c) 단계에서, 상기 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%를 포함한다.
상기 (c) 단계에서, 상기 교반은 1,000 ~ 2,500rpm의 속도로 10 ~ 60분 동안 실시한다.
본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리 및 고액 분리시켜 추출된 축산뇨를 미생물을 이용하여 배양시켜 탈취제로 활용하기 위한 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제로서, 축산뇨 80 ~ 90 중량%; 미생물 1 ~ 20 중량%; 광물질 5 ~ 30 중량%; 향료 0.5 ~ 3 중량%; 및 보존제 0.5 ~ 3 중량%;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법은 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법은 축산농가에 원심분리기 및 배양 장치를 설치하는 것을 통하여 축산농가에서 직접 액상 타입의 탈취제, 액비, 토양개량제 등을 자급 방식으로 생산할 수 있으므로, 축산농가의 악취 제거, 퇴비부숙, 병해 예방, 토양개량, 연작 피해경감, 수질정화 등의 효과를 경제적으로 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 및 그 제조 방법은 토양개량제로 활용할 시 천연 유기물이 풍부하여 산성 토양을 중성으로 개량하여 지력을 향상시켜 주고, 미생물의 작용으로 병충해 및 생리 장애에 대한 저항력과 병해에 대한 효과가 크고, 동물성 아미노산이 작물의 색상을 좋게 하고 당도를 높여 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법을 나타낸 공정 모식도.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법을 나타낸 공정 모식도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제
본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 축산뇨, 미생물, 광물질, 향료 및 보존제를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 축산뇨 80 ~ 90 중량%, 미생물 1 ~ 20 중량%, 광물질 5 ~ 30 중량%, 향료 0.5 ~ 3 중량% 및 보존제 0.5 ~ 3 중량%을 포함한다.
축산뇨는 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리기를 이용한 고액 분리로 고체와 액체를 분리하는 것에 의해, 축산뇨만을 선별적으로 분리하여 추출한 것이 이용될 수 있다. 고액 분리시, 원심분리기를 이용하여 분리된 축산분은 톱밥, 왕겨 등과 혼합하여 퇴비화하여 비료로 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 축산분뇨를 축산농가 현장에서 직접 원심분리기를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨와 축산분으로 분리하고, 축산뇨만을 선택적으로 분리하고, 축산분에 대해서는 톱밥, 왕겨 등과 혼합하여 퇴비화하는 것에 의해 축산농가에서 발생하는 축산분뇨 폐기물이 발생하는 것 없이 리사이클링할 수 있게 된다.
미생물은 축산뇨에 대한 분해 및 탈취력이 우수하고 발효균 간 협동 작용으로 발효 활성을 극대화할 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 미생물의 종균으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis) 및 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 세균과, 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 효모와, 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 곰팡이균을 포함하는 것을 이용하는 것이 좋다.
이때, 세균 20 ~ 50 중량%, 효모 30 ~ 60 중량% 및 곰팡이 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
미생물은 탈취제 전체 중량의 1 ~ 20 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 5 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 미생물의 첨가량이 5 중량% 미만일 경우에는 축산뇨가 완벽하게 분해되지 못할 우려가 있고, 미생물의 첨가량이 20 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 미생물의 사용량만을 증가시키는 요인으로 작용하므로, 경제적이지 못하다.
광물질은 원적외선 방사를 통한 음이온 방출로 축산뇨의 악취를 제거하는데 탁월한 효과를 갖는다. 이를 위해, 광물질은 제올라이트 분말, 게르마늄 분말, 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말를 함께 첨가한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 광물질은 탈취제 전체 중량의 5 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 10 ~ 20 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 광물질의 첨가량이 5 중량% 미만일 경우에는 축산뇨의 악취제거 효과를 충분히 발휘하지 못할 우려가 있고, 광물질의 첨가량이 20 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 광물질의 사용량만을 증가시키는 요인으로 작용하므로, 경제적이지 못하다.
보다 구체적으로, 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%을 포함한다.
제올라이트 분말은 항균 및 탈취 성능이 뛰어나다. 이러한 제올라이트 분말은 1 ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바라직하다. 제올라이트 분말의 첨가량이 광물질 전체 중량의 20 중량% 미만일 경우에는 항균 및 탈취 성능이 낮을 수 있고, 70 중량%를 초과할 경우에는 배양액과의 혼합 시 응집될 수 있다.
게르마늄 분말은 축산뇨의 악취를 제거하는데 탁월한 효과가 있다. 또한, 게르마늄 분말은 원적외선 방사를 위한 주요 광물로 사용되며, 또한 음이온을 방출한다. 이러한 게르마늄 분말은 1 ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 게르마늄 분말의 첨가량이 광물질 전체 중량의 15 중량% 미만일 경우에는 원적외선 방사율이 낮을 수 있고, 30 중량%를 초과할 경우에는 배양액과의 혼합 시 응집될 수 있다.
유황 분말은 소독 및 살균력을 제고시키기 위해 사용된다.
이러한 유황 분말은 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 유황 분말의 첨가량이 광물질 전체 중량의 5 중량% 미만일 경우에는 소독 및 살균력 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 15 중량%를 초과할 경우에는 배양액과의 혼합 시 응집될 수 있다.
미네랄 분말은 소독 및 살균력을 향상시키기 위해 첨가된다. 이러한 미네랄 분말은 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 미네랄 분말의 첨가량이 광물질 전체 중량의 3 중량% 미만일 경우에는 소독 및 살균 효과 떨어질 수 있고, 10 중량%를 초과할 경우에는 배양액과의 혼합 시 응집될 수 있다.
비소 분말는 살충력 및 살균력을 제고시키기 위해 사용된다.
이러한 비소 분말는 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 비소 분말의 첨가량이 광물질 전체 중량의 5 중량% 미만일 경우에는 살충력 및 살균력 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 15 중량%를 초과할 경우에는 배양액과의 혼합 시 응집될 수 있다.
본 발명에서, 제올라이트 분말 및 게르마늄 분말 각각은 1 ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하고, 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말 각각은 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상대적으로 평균 직경이 큰 제올라이트 분말 및 게르마늄 분말을 다량 첨가하고, 상대적으로 평균 직경이 작은 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말를 소량 첨가하는 이유는 큰 사이즈의 제올라이트 분말 및 게르마늄 분말을 다량 첨가함으로써 비표면적을 확장시켜 원적외선 및 음이온 방사율을 극대화하기 위함이다.
향료는 탈취제의 기호도를 높이기 위한 향기를 가하기 위해 첨가된다.
이러한 향료는 탈취제 전체 중량의 0.5 ~ 3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 향료의 첨가량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 충분한 향을 발휘하지 못하고, 3 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 향이 너무 강하여 오히려 불쾌감을 유발할 수 있다.
보존제는 방부 효과를 내기 위하여 사용된다. 이러한 보존제로는 헥산디올(1,2-Hexanediol)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
보존제는 탈취제 전체 중량의 0.5 ~ 3 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 보존제의 첨가량이 0.5 중량 미만으로 첨가될 경우에는 방부 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 3 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 더 이상의 효과 없이 불순물로 작용할 수 있어 경제적이지 못하다.
본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 축산농가에 원심분리기 및 배양 장치를 설치하는 것을 통하여 축산농가에서 직접 액상 타입의 탈취제, 액비, 토양개량제 등을 자급 방식으로 생산할 수 있으므로, 축산농가의 악취 제거, 퇴비부숙, 병해 예방, 토양개량, 연작 피해경감, 수질정화 등의 효과를 경제적으로 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제는 토양개량제로 활용할 시 천연 유기물이 풍부하여 산성 토양을 중성으로 개량하여 지력을 향상시켜 주고, 미생물의 작용으로 병충해 및 생리 장애에 대한 저항력과 병해에 대한 효과가 크고, 동물성 아미노산이 작물의 색상을 좋게 하고 당도를 높여 줄 수 있다.
광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 2은 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법을 나타낸 공정 모식도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법은 고액 분리 단계(S110), 미생물 배양 단계(S120) 및 탈취제 형성 단계(S130)을 포함한다.
고액 분리 단계
고액 분리 단계(S110)에서는 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리기(120)를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨만을 선별하여 추출한다.
이와 같이, 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리기(120)를 이용한 고액 분리로 고체와 액체를 분리하는 것에 의해, 축산뇨만을 선별적으로 분리하여 추출할 수 있게 된다. 이러한 고액 분리 단계(S110)에서, 원심분리기(120)를 이용하여 분리된 축산분은 톱밥, 왕겨 등과 혼합하여 퇴비화하여 비료로 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명에서 축산분뇨를 축산농가 현장에서 직접 원심분리기(120)를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨와 축산분으로 분리하고, 축산뇨만을 선택적으로 분리하고, 축산분에 대해서는 톱밥, 왕겨 등과 혼합하여 퇴비화하는 것에 의해 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 폐기하는 것 없이 리사이클링할 수 있게 된다.
미생물 배양 단계
미생물 배양 단계(S120)에서는 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물을 배양 장치(140)의 반응기에 투입하여 배양시킨다.
이러한 미생물 배양 단계(S120)는 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물의 먹이가 되는 설탕, 이스트, 포도당, 소금, 황산마그네슘 7 수화물(MgSO47H2O)및 KH2PO4 배지를 배양 장치(140)의 반응기에 투입하는 과정과, 배양 장치(140)의 반응기를 100 ~ 140℃에서 10 ~ 60분 동안 가열하여 멸균시킨 후, 냉각하는 과정과, 배양 장치(140)의 반응기에 종균을 투입한 후, pH 4 ~ 5를 유지하면서 3 ~ 10일 동안 배양하여 발효시켜 배양액을 수득하는 과정을 포함한다.
여기서, 종균은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis) 및 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 세균과, 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 효모와, 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 곰팡이균을 포함한다.
이때, 세균 20 ~ 50 중량%, 효모 30 ~ 60 중량% 및 곰팡이 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
배양 시, 온도가 대략 45℃ 이상까지 상승하므로 배양 장치(140)의 투입구를 열고 송풍시켜 온도를 떨어뜨려야 한다. 즉, 배양 시, 미생물의 번식에 적당한 30 ~ 35℃로 유지시키는 것이 바람직한데, 이는 30 ~ 35℃의 온도를 벗어나게 되면 미생물의 성장에 지장을 초래하거나, 혼합된 미생물 중 어느 특정 온도에 번식이 잘되는 미생물이 과도하게 번식하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 발효시, pH 4 ~ 5로 유지시키는 것이 바람직한데, 이는 pH 4 ~ 5로 유지시켜야 미생물 증식에 적합하기 때문이다. 이러한 발효시, pH 조절을 위해 pH 조절제인 CaCO3가 첨가될 수 있다. 미생물의 발효가 진행될수록 산도가 높아지므로, pH 조절제를 적절히 투입하여 pH 4 ~ 5로 유지시키는 것이 바람직한데, 이는 산도가 pH 5를 초과할 시 산도가 높은 곳에서 잘 자라는 미생물이 비정상적으로 상대적으로 많이 증가될 수 있기 때문이다.
탈취제 형성 단계
탈취제 형성 단계(S130)에서는 배양 장치(140)의 반응기에서 배양시킨 배양액에 광물질, 향료 및 보존제를 투입하고, 교반하여 탈취제를 형성한다.
본 단계에서, 광물질은 원적외선 방사를 통한 음이온 방출로 축산뇨의 악취를 제거하는데 탁월한 효과를 갖는다. 이를 위해, 광물질은 제올라이트 분말, 게르마늄 분말, 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말를 함께 첨가한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 이용하는 것이 좋다.
향료는 탈취제의 기호도를 높이기 위한 향기를 가하기 위해 첨가된다.
보존제는 방부 효과를 내기 위하여 사용된다. 이러한 보존제로는 헥산디올(1,2-Hexanediol)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 단계에서, 교반은 1,000 ~ 2,500rpm의 속도로 10 ~ 60분 동안 동안 실시하는 것이 바람직하다. 교반 속도가 1,000rpm 미만이거나, 교반 시간이 10분 미만일 경우에는 광물질, 향료 및 보존제가 배양액에 균일하게 혼합되지 못하여 분산성 확보에 어려움이 따를 수 있고, 교반 속도가 2,500rpm을 초과하거나, 교반 시간이 60분을 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조 비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
아울러, 교반 시, 반응기에 15 ~ 25psi의 고압의 공기를 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 15 ~ 25psi의 고압의 공기를 공급하게 되면, 광물질, 향료 및 보존제가 배양액에 용해되는 시간을 보다 단축시켜 교반 시간을 현저히 단축시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 단계에서는 배양 장치(140)의 외벽에 장착된 복수의 초음파 진동체를 이용하여 반응기에 강한 진동을 인가하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 초음파 진동체는 반응기의 외벽에 일정한 간격으로 이격되도록 설치되어 있을 수 있다.
이러한 복수의 초음파 진동체는 반응기에 강한 진동을 인가하여 반응기 내에 투입되는 광물질, 향료, 보존제 및 배양액 상호 간의 충돌을 유도하여 분산성을 극대화시키는 역할을 한다.
이때, 복수의 초음파 진동체에는 초음파 발진자를 구동하는 초음파 발진기가 구비되어 있다. 초음파 발진기는 전원부 및 제어부에 전기적으로 접속되어 있고, 제어부로부터의 동작 명령을 받아 소정의 간격 및 주파수로 초음파를 발진하여 반응기를 진동시키게 된다. 이때, 복수의 초음파 진동체는 제어부에 의해 동작이 제어된다. 동일한 주파수의 발진을 계속하면 정재파가 발생되어, 반응기의 내부에 투입되는 광물질, 향료, 보존제 및 배양액이 손상될 수 있다.
따라서, 복수의 초음파 진동체는 복수개를 설치시키되, 서로 상이한 주파수의 초음파를 발진하도록 장착시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 복수의 초음파 진동체는 50 ~ 70Hz의 주파수를 발진시키는 제1 초음파 발진기를 구비하는 제1 초음파 진동체와, 제1 초음파 진동체의 주파수보다 낮은 20 ~ 40Hz의 주파수를 발진시키는 제2 초음파 발진기를 구비하는 제2 초음파 진동체를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 초음파 진동체는 반응기의 외벽 하측에 장착하고, 제2 초음파 진동체는 반응기의 외벽 상측에 장착하는 것이 바람직한데, 이는 반응기의 외벽 하측으로 침전물이 쌓이므로 분산성 극대화를 위해 상대적으로 주파수 파장대가 높은 것을 반응기의 외벽 하측에 위치시키기 위함이다.
이러한 탈취제 형성 단계(S130) 이후, 탈취제는 축산뇨 80 ~ 90 중량%, 미생물 1 ~ 20 중량%, 광물질 5 ~ 30 중량%, 향료 0.5 ~ 3 중량% 및 보존제 0.5 ~ 3 중량%을 포함한다.
상기의 과정에 의해 제조되는 탈취제는 액상 타입의 탈취제로서 필터링을 통하여 탈취제 저장 탱크(160)에 저장 및 보관될 수 있다. 이러한 탈취제 저장 탱크(160)에 저장된 액상 타입의 탈취제는 축사, 돈사 등의 축산농가에서 악취가 발생하는 곳에 악취 발생 정도에 따라 원액을 그대로 사용하거나 물에 희석시킨 것을 스프레이 장치를 이용하여 분사시키는 방식으로 사용될 수 있다.
이때, 필터링을 통한 상등액은 탈취제로 활용할 수 있고, 하등액은 액비, 토양개량제 등으로 활용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조되는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 탈취제는 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법은 축산농가에서 발생하는 폐자원인 축산뇨를 업사이클링 기술을 통하여 탈취제, 액비, 토양개량제 등으로 재활용하는 것에 의해, 온실가스 감축 및 자원 재활용을 통하여 축산농가 소득 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 축산농가의 악취 해소 및 지속가능한 축산농가의 생태계 조성이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법은 축산농가에 원심분리기 및 배양 장치를 설치하는 것을 통하여 축산농가에서 직접 액상 타입의 탈취제, 액비, 토양개량제 등을 자급 방식으로 생산할 수 있으므로, 축산농가의 악취 제거, 퇴비부숙, 병해 예방, 토양개량, 연작 피해경감, 수질정화 등의 효과를 경제적으로 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법은 토양개량제로 활용할 시 천연 유기물이 풍부하여 산성 토양을 중성으로 개량하여 지력을 향상시켜 주고, 미생물의 작용으로 병충해 및 생리 장애에 대한 저항력과 병해에 대한 효과가 크고, 동물성 아미노산이 작물의 색상을 좋게 하고 당도를 높여 줄 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 탈취제 제조
실시예 1
축산분뇨를 원심분리기를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨만을 선별하여 추출하였다.
다음으로, 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물의 먹이가 되는 설탕, 이스트, 포도당, 소금, 황산마그네슘 7 수화물(MgSO47H2O)및 KH2PO4 배지를 배양 장치의 반응기에 투입하였다.
다음으로, 배양 장치의 반응기를 120℃에서 30분 동안 가열하여 멸균시킨 후, 실온(25℃)까지 냉각한 후, 배양 장치의 반응기에 종균을 투입하고 pH 4를 유지하면서 7일 동안 배양하여 발효시켜 배양액을 수득하였다.
다음으로, 배양 장치의 반응기에서 배양시킨 배양액에 표 1에 기재된 함량비로 광물질, 향료 및 보존제를 투입하고, 20psi의 고압의 공기를 공급하면서 1,500rpm의 속도로 30분 동안 교반하여 탈취제를 제조하였다.
여기서, 광물질로는 7㎛의 평균 직경을 갖는 제올라이트 분말 55wt%, 7㎛의 평균 직경을 갖는 게르마늄 분말 20wt%, 300nm의 평균 직경을 갖는 유황 분말 10wt%, 300nm의 평균 직경을 갖는 미네랄 분말 5wt% 및 300nm의 평균 직경을 갖는 비소 분말 10wt%로 조성된 것을 이용하였다.
실시예 2
광물질로 5㎛의 평균 직경을 갖는 제올라이트 분말 50wt%, 5㎛의 평균 직경을 갖는 게르마늄 분말 22wt%, 500nm의 평균 직경을 갖는 유황 분말 10wt%, 500nm의 평균 직경을 갖는 미네랄 분말 6wt% 및 500nm의 평균 직경을 갖는 비소 분말 12wt%로 조성된 것을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취제를 제조하였다.
실시예 3
광물질로 3㎛의 평균 직경을 갖는 제올라이트 분말 50wt%, 3㎛의 평균 직경을 갖는 게르마늄 분말 25wt%, 250nm의 평균 직경을 갖는 유황 분말 8wt%, 250nm의 평균 직경을 갖는 미네랄 분말 7wt% 및 250nm의 평균 직경을 갖는 비소 분말 10wt%로 조성된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취제를 제조하였다.
실시예 4
광물질로 8㎛의 평균 직경을 갖는 제올라이트 분말 50wt%, 8㎛의 평균 직경을 갖는 게르마늄 분말 25wt%, 550nm의 평균 직경을 갖는 유황 분말 10wt%, 550nm의 평균 직경을 갖는 미네랄 분말 7wt% 및 550nm의 평균 직경을 갖는 비소 분말 8wt%로 조성된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취제를 제조하였다.
비교예 1
광물질로 7㎛의 평균 직경을 갖는 제올라이트 분말만을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취제를 제조하였다.
| 비고 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 |
| 축산뇨 | 60 | 68 | 62 | 57 | 59 |
| 미생물 | 15 | 12 | 13 | 14 | 16 |
| 광물질 | 20 | 15 | 20 | 25 | 20 |
| 향료 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 |
| 보존제 | 3 | 2 | 3 | 2 | 2 |
2. 탈취력 측정
표 2는 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1에 따라 제조된 탈취제의 탈취력 측정 결과를 나타낸 것이다. 이때, 탈취력 테스트는 EL608:2017 시험방법에 의거하여 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소 및 케틸머캅탄에 대한 탈취력을 평가하였다. 이때, 탈취력 테스트는 20℃ 및 50% R.H 조건에서 탈취 용기 1L에 시료 10mL를 투입하여 실시하였다.
| 구분 | 시험항목(농도 감소율) | 탈취율(%) |
| 실시예 1 | 암모니아 | 85.0 |
| 트리메틸아민 | 84.1 | |
| 황화수소 | 86.3 | |
| 메틸머캅탄 | 84.7 | |
| 실시예 2 | 암모니아 | 85.1 |
| 트리메틸아민 | 84.3 | |
| 황화수소 | 86.5 | |
| 메틸머캅탄 | 84.4 | |
| 실시예 3 | 암모니아 | 85.5 |
| 트리메틸아민 | 84.2 | |
| 황화수소 | 86.6 | |
| 메틸머캅탄 | 84.3 | |
| 실시예 4 | 암모니아 | 85.1 |
| 트리메틸아민 | 84.4 | |
| 황화수소 | 86.8 | |
| 메틸머캅탄 | 84.6 | |
| 비교예 1 | 암모니아 | 65.7 |
| 트리메틸아민 | 66.4 | |
| 황화수소 | 62.7 | |
| 메틸머캅탄 | 68.9 |
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 탈취제가 비교예 1에 따라 제조된 탈취제에 비하여 탈취 효과가 우수함을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과에서 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 탈취제의 경우, 광물질의 함량비를 최적화하는 것이 탈취율을 극대화하는데 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
3. 원적외선 방사율 측정
표 3은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1에 따라 제조된 탈취제에 대한 원적외선 방사율 측정 결과를 나타낸 것이다.
| 구분 | 원적외선 방사율(측정파장 : 5 ~ 20㎛, 35℃) |
| 실시예 1 | 0.956 |
| 실시예 2 | 0.947 |
| 실시예 3 | 0.968 |
| 실시예 4 | 0.974 |
| 비교예 1 | 0.851 |
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 탈취제가 비교예 1에 따라 제조된 탈취제에 비하여 원적외선 방사율이 확연히 높게 측정된 것을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과에서 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 탈취제의 경우, 광물질로 제올라이트 분말, 게르마늄 분말, 유황 분말 및 비소 분말를 복합 첨가하는 것이 원적외선 방사율을 극대화하는데 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
이상과 같이 본 발명의 실시예와 비교예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
S110 : 고액 분리 단계
S120 : 미생물 배양 단계
S130 : 탈취제 형성 단계
120 : 원심분리기
140 : 배양 장치
160 : 탈취제 저장 탱크
S120 : 미생물 배양 단계
S130 : 탈취제 형성 단계
120 : 원심분리기
140 : 배양 장치
160 : 탈취제 저장 탱크
Claims (7)
- (a) 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리기를 이용하여 고액 분리하여 축산뇨만을 선별하여 추출하는 단계;
(b) 상기 추출된 축산뇨와 물을 투입하고, 미생물을 배양 장치의 반응기에 투입하여 배양시키는 단계; 및
(c) 상기 배양 장치의 반응기에서 배양시킨 배양액에 광물질, 향료 및 보존제를 투입하고, 교반하여 탈취제를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (c) 단계 이후, 상기 탈취제는 축산뇨 80 ~ 90 중량%, 미생물 1 ~ 20 중량%, 광물질 5 ~ 30 중량%, 향료 0.5 ~ 3 중량% 및 보존제 0.5 ~ 3 중량%을 포함하고,
상기 (c) 단계에서, 상기 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%를 포함하되, 상기 제올라이트 분말 및 게르마늄 분말 각각은 상대적으로 평균 직경이 큰 1 ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하고, 상기 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말 각각은 상대적으로 평균 직경이 작은 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하고,
상기 (c) 단계에서, 상기 교반은 1,000 ~ 2,500rpm의 속도로 10 ~ 60분 동안 실시하면서, 상기 배양 장치의 외벽에 장착된 복수의 초음파 진동체를 이용하여 반응기에 진동을 인가하되, 상기 복수의 초음파 진동체는 50 ~ 70Hz의 주파수를 발진시키는 제1 초음파 발진기를 구비하는 제1 초음파 진동체와, 상기 제1 초음파 진동체의 주파수보다 낮은 20 ~ 40Hz의 주파수를 발진시키는 제2 초음파 발진기를 구비하는 제2 초음파 진동체를 포함하고, 상기 제1 초음파 진동체는 반응기의 외벽 하측에 장착하고, 상기 제2 초음파 진동체는 반응기의 외벽 상측에 장착하는 것을 특징으로 하는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
(b-1) 상기 추출된 축산뇨를 투입하고, 미생물의 먹이가 되는 설탕, 이스트, 포도당, 소금, 황산마그네슘 7 수화물(MgSO47H2O) 및 KH2PO4 배지를 배양 장치의 반응기에 투입하는 단계;
(b-2) 상기 배양 장치의 반응기를 100 ~ 140℃에서 10 ~ 60분 동안 가열하여 멸균시킨 후, 냉각하는 단계; 및
(b-3) 상기 배양 장치의 반응기에 종균을 투입한 후, pH 4 ~ 5를 유지하면서 3 ~ 10일 동안 배양하여 발효시켜 배양액을 수득하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 (b-3) 단계에서,
상기 종균은
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis) 및 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 세균과,
사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 효모와,
아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 곰팡이균을 포함하고,
상기 세균 20 ~ 50 중량%, 효모 30 ~ 60 중량% 및 곰팡이 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 기재된 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제 제조 방법에 의해 제조된 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제로서,
축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 원심분리 및 고액 분리시켜 추출된 축산뇨를 미생물을 이용하여 배양시켜 탈취제로 활용하기 위한 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제이며,
축산뇨 80 ~ 90 중량%; 미생물 1 ~ 20 중량%; 광물질 5 ~ 30 중량%; 향료 0.5 ~ 3 중량%; 및 보존제 0.5 ~ 3 중량%;을 포함하며,
상기 광물질은 제올라이트 분말 20 ~ 70 중량%, 게르마늄 분말 15 ~ 30 중량%, 유황 분말 5 ~ 15 중량%, 미네랄 분말 3 ~ 10 중량% 및 비소 분말 5 ~ 15 중량%를 포함하되, 상기 제올라이트 분말 및 게르마늄 분말 각각은 상대적으로 평균 직경이 큰 1 ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하고, 상기 유황 분말, 미네랄 분말 및 비소 분말 각각은 상대적으로 평균 직경이 작은 10 ~ 600nm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 광물질 및 축산뇨를 활용한 액상 타입의 탈취제. - 삭제
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