KR19990064416A

KR19990064416A - 발효 사료기의 구조

Info

Publication number: KR19990064416A
Application number: KR1019990001135A
Authority: KR
Inventors: 김종화
Original assignee: 김종화
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 1999-08-05
Also published as: KR100296768B1

Abstract

본 발명은 발효 사료기의 구조에 관한 것으로서, 음식물 쓰레기 등의 폐기원료에 수증기와 건조 공기를 공급하여 적정 온도 및 습도를 유지하면서 발효시키고 소정의 양축 사료를 생성하는 시스템에 있어서: 상기 원료, 수증기, 건조 공기의 출입을 위한 각각의 접속구와, 원료에서 발생되는 증기를 배출하기 위한 배출구(35)와, 원료에서 발생되는 침출수 배출을 위한 배수관(38)을 지니는 통형의발효조(30); 상기 발효조(30)의 내부에 회전 가능하게 수용되고, 외부에서 감속모터(15)의 구동력을 받도록 연결되는 교반기(20); 상기 발효조(30)에서 배출되는 수증기를 응축조(41)(42)에서 응축하고 보일러(40)에서 가열한 다음 헤더(43)에서 분기하여 발효조(30)로 순환되도록 하는 수증기 공급수단; 그리고 상기 헤더(43)에서 증기의 일부를 받아 열원으로 사용하고, 열원을 통과하는 외부공기를 발효조(30)에 보내는 건조열풍기(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 음식물 찌꺼기, 돈·계분, 식품공장의 부산물 등에 미생물을 투입, 혼합, 발효하는 과정을 거쳐 사료화하는 공정이 품질저하를 방지하면서도 고효율적으로 수행되도록 하는 효과가 있다.

Description

발효 사료기의 구조{CONSTRLUCTION OF FEED MILL FOR TREATING GARBAGE}

본 발명은 발효 사료기의 구조{CONSTRUCTION OF FEED MILL FOR TREATING GARBAGE}에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 음식물 찌꺼기, 돈·계분, 식품공장의 부산물 등에 미생물을 투입, 혼합, 발효하는 과정을 거쳐 사료화하는 공정이 품질저하를 방지하면서도 고효율적으로 수행되도록 하는 발효 사료기의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 식당에서 폐기되는 음식물 찌꺼기나 돈·계분 또는 빵가루, 과자가루, 옥분, 미강, 고추박, 비지, 콩박 등 식품공장의 부산물을 원료로이용하여 사료화하는 장치는 통형의 본체와, 본체 내에 회전 가능하게 장착되는 교반기와, 교반기를 회전시키는 모터 구동부와, 본체를 가열하기 위한 버너 등을 주요 구성품으로 한다. 원료를 투입하고 모터 구동부를 가동하면 배합 및 발효 과정을 거쳐 9∼12 시간 경과 후 사료 제품이 생성된다.

이러한 종래의 장치는 처리과정에서 기수분리가 이루어지지 않고 교반기는원료를 뒤집어주는 기능만 지닐 뿐 골고루 혼합시키는 기능이 약하여 살균이 불완전하고 분해가 미흡하다. 교반기의 구조상 불균형 부하를 발생하여 축의 파단을 초래하는 경우가 있다.

또한, 버너를 이용하여 원료를 직접 가열하기 때문에 미생물이나 영양분의 파괴가 심하고 적정량의 수분 함량을 유지하기 곤란하여 제품의 품질을 저하시키는것은 물론 고온에 의한 원료의 탄화 현상을 유발하므로 생성된 사료를 사용하면 발암의 원인이 된다.

또한, 침출수의 배출이 이루어지지 않고 제품의 완전 배출이 용이하지 않아수작업이 필요하므로 생산성을 저하시키는 요인이 된다.

이에 따라 본 발명은 상기한 단점을 해소하기 위한 것으로서, 음식물 찌꺼기, 돈·계분, 식품공장의 부산물 등에 미생물을 투입, 혼합, 발효하는 과정을 거쳐 사료화하는 공정이 품질저하를 방지하면서도 고효율적으로 수행되도록 하는 발효 사료기의 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 구성 상태를 나타내는 배관도,

도 2는 본 발명에 따른 발효조의 상세한 구성을 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 교반기를 확대하여 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 배수관 구조를 상세하게 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 건조열풍기를 상세하게 나타내는 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10:이송기 15:감속모터

20:교반기 22,23:봉

24,25:날개 26:스크레퍼

30:발효조 36:외벽판

37:서포트 38:배수관

39:게이트밸브 40:보일러

41,42:응축조 43:헤더

44:기수분리기 50:건조열풍기

51:핀튜브 52:필터

53:송풍팬 54:분기구

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 음식물 쓰레기 등의 폐기 원료에 수증기와 건조 공기를 공급하여 적정 온도 및 습도를 유지하면서 발효시키고 소정의양축 사료를 생성하는 시스템에 있어서: 상기 원료, 수증기, 건조 공기의 출입을위한 각각의 접속구와, 원료에서 발생되는 증기를 배출하기 위한 배출구(35)와, 원료에서 발생되는 침출수 배출을 위한 배수관(38)을 지니는 통형의 발효조(30); 상기 발효조(30)의 내부에 회전 가능하게 수용되고, 외부에서 감속모터(15)의 구동력을 받도록 연결되는 교반기(20);

상기 발효조(30)에서 배출되는 수증기를 응축조(41)(42)에서 응축하고 보일러(40)에서 가열한 다음 헤더(43)에서 분기하여 발효조(30)로 순환되도록 하는 수증기 공급수단; 그리고 상기 헤더(43)에서 증기의 일부를 받아 열원으로 사용하고, 열원을 통과하는 외부공기를 발효조(30)에 보내는 건조열풍기(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 구성 상태를 나타내는 배관도가 도시된다. 음식물 쓰레기 등의 폐기 원료에 수증기와 건조 공기를 공급하여 적정 온도및 습도를 유지하면서 발효시키고 소정의 양축 사료를 생성하는 시스템에서 본 발명에 따른 발효조(30)는 통형 구조로서 전술한 원료, 수증기, 건조 공기의 출입을 위한 각각의 접속구와, 원료에서 발생되는 증기를 배출하기 위한 배출구(35)와, 원료에서 발생되는 침출수 배출을 위한 배수관(38)을 지닌다.

도 1에서 부호 31은 이송기(10)를 통하여 원료가 투입되는 접속구이고, 발효조(30) 하부의 부호 32는 사료 제품이 배출되는 접속구이다. 각각의접속구(31)(32)는 에어 실린더 등을 이용하여 자동으로 개폐되도록 한다. 부호 33은 수증기가 투입되는 접속구로서 발효조(30)의 중간에서 양측으로 설치된다. 원료에서 발생되는 증기를 배출하기 위한 배출구(35)는 발효조(30)의 상측에 설치되고, 원료에서 발생되는 침출수 배출을 위한 배수관(38)은 발효조(30)의 일측 하단에 설치된다. 미설명 부호. TI는 온도계, PI는 압력계, TC는 온도제어기, TIC는 온도계를 겸하는 온도제어기, LS는 수위센서를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 발효조의 상세한 구성을 나타내는 사시도가 도시된다.

본 발명의 발효조(30)는 케이스(30') 외측으로 외벽판(36)을 부착하여 독립공간인 재킷을 형성하고 접속구(33)(34)를 통하여 증기가 순환되도록 한다. 케이스(30')와 외벽판(36)의 사이에 개재되는 복수의 U자형 서포트(37)는 강도를 보강하는 동시에 수증기를 분산 유동시켜 발효조(30) 내의 온도 분포를 고르게 한다.부호 33, 34는 각각 수증기의 투입 및 배출을 위한 접속구로서 후술하는 수증기 공급수단과 배관 연결되기 때문에 발효조(30)의 양측으로 투입된 수증기가 재킷을 통과하고 하단으로 배출되어 연속적으로 순환한다.

한편, 이러한 외벽판(36)을 포함한 발효조(30)의 전면은 단열재를 부착하여열손실을 줄이는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 교반기를 확대하여 나타내는 구성도가 도시되는 바,도 1 및 도 3을 참조하면 상기 발효조(30)의 내부에 회전 가능하게 수용되는 본 발명의 교반기(20)는 외부에서 감속모터(15)의 구동력을 받도록 연결된다. 감속모터(15)는 다단계로 조절 가능하면서 과부하를 방지할 수 있는 전동방식을 택하는 것이 바람직하다.

교반기(20)는 우선 부호 21의 축상에 단봉(22) 및 장봉(23)을 일정한 간격으로 직교하도록 고정하고, 단봉(22) 및 장봉(23)을 이용하여 폭이 작은 내부날개(24)와 폭이 큰 외부날개(25)가 번갈아 교차되도록 접합한 구조이다. 여기서 폭이란 축(21)의 직경 방향, 즉 도 3에서 상하 방향에서 보는 크기를 의미한다. 외부날개(25)의 외측으로는 스크레퍼(26)가 상하 대칭 위치에 교대로 접합되는데, 외부날개(25)와 스크레퍼(26)는 상하로 동일한 폭으로 한다. 스크레퍼(26)는 발효조(30)를 이루는 케이스(30′ )의 내측면과 최소한의 간극을 유지하도록 하여 원료가 내측면에 부착, 고화되는 것을 방지한다. 원료의 고화는 교반기(20)에 과부하를 작용하여 동력소모를 증가시키고 축(21)의 파손을 초래하기도 한디. 스크레퍼(26)는 완성된 제품이 완전히 배출되지 않는 현상을 방지하는 기능도 수행한다.

이와 같이 내부날개(24) 및 외부날개(25)가 리본형으로 교차되는 구성에 의해 중앙 지점으로 투입된 원료는 내부날개(24)에 의해 축(21)의 상방향에세 양측으로 분산 이송되고 외부날개(25)에 의해 다시 축(21)의 하방향에서 중앙으로 모이는순환 작용을 일으킨다. 좌우 이송을 위한 리본 구조에 상하 반전을 위한 스크레퍼(26)가 병합되기 때문에 작용력을 분산하여 축(21)의 파손을 방지하고 원료의 혼합 및 분해 작용을 최적화하는데 유리하다.

도 4는 본 발명에 따른 배수관 구조를 상세하게 나타내는 사시도가 도시된다.

발효조(30)의 배수관(38)은 상기 헤더(43)에서 수증기의 일부를 공급받도록배관 연결되고 그 연결점의 상류에 게이트밸브(39)를 지닌다. 배수관(38)은 침출수 외에 원료의 일부가 배출되면서 막히는 현상이 발생하기 때문에 이에 대처하기위한 구성이 필요하다. 부호 38a는 헤더(43)로부터 수증기의 일부를 분기하기 위한 배관이다. 침출수의 배출이 원활하지 않으면 게이트밸브(39)를 온시켜배수관(38)을 유로를 차단하고 부호 38a의 배관 상에서 밸브를 일시 개방하여 고압의 수증기가 관로 막힘을 해제하도록 한 다음 게이트밸브(39)를 오프시켜배수관(38)으로 침출수의 배출이 재개되도록 한다.

또, 도 1을 참조하면 본 발명은 상기 발효조(30)에서 배출되는 수증기를 응축조(41)(42)에서 응축하고 보일러(40)에서 가열한 다음 헤더(43)에서 분기하여 발효조(30)로 순환되도록 하는 수증기 공급수단을 사용한다. 응축조(41)(42)는 보일러(40)의 효율을 향상하는데 적절한 용량으로 설치하며, 도시에 나타내는 것처럼 각각의 펌프와 레벨 센서가 설치되도록 한다. 하류측의 응축조(42)에는 외부로부터 급수하기 위한 배관을 연결한다. 헤더(43)는 보일러(40)에서 수증기를 공급받아 발효조(30), 배수관(38), 건조열풍기(50)에 공급하고 잉여분은 상류측의 응축조(41)에 보낸다. 각각의 배관 상에는 도시에서 배관기호로 나타내는 것처럼 수동밸브, 감압밸브, 솔레노이드 밸브 등을 장착한다. 솔레노이드 밸브는 부호TI 및 TIC로 표시하는 제어기의 신호에 의해 온/오프 작동된다.

이때 기수분리기(44)는 헤더(43)에서 발효조(30)로 보내지는 수증기의 배관중 일부에 설치되어 순수 수증기를 생성하고 발효조(30) 내의 원료에 직접공급되도록 하여 분해 및 살균 효과를 향상한다. 이러한 순수 수증기는 배관 상에 부호TC의 온도제어기와 함께 설치되는 솔레노이드 밸브에 의해 공급량이 증감되므로 발효조(30) 내부의 적절한 온도 및 습도 조절이 가능해진다. 도 1에 나타내는 것처럼 발효조(30)의 재킷으로 순환되거나 배수관(38)으로 보내지는 수증기는 기수분리기(44)를 통과하지 않은 것을 사용하는 것이 기수분리기(44)의 부담을 줄여 소형화하는데 유리하다.

또, 도 1에서 본 발명은 상기 헤더(43)에서 증기의 일부를 받아 열원으로 사용하고, 열원을 통과하는 외부공기를 발효조(30)에 보내는 건조열풍기(50)를 사용한다. 헤더(43)에서 건조열풍기(50)를 통과한 수증기는 상류측의 응축조(41)로 보내진다. 건조열풍기(50)와 발효조(30)의 배관 덕트 상에는 과도한 공기의 흐름을차단하도록 복수의 댐퍼를 설치한다.

도 5는 본 발명에 따른 건조열풍기를 상세하게 나타내는 사시도가 도시된다. 본 발명의 건조열풍기(50)는 열원인 수증기가 순환되는 핀튜브(51)와, 외부공기를 여과하는 필터(52) 및 강제 급기를 위한 송풍팬(53)을 지니고, 분산된 복수의 분기구(54)를 통하여 상기 발효조(30)에 배관 연결된다. 핀튜브(51)는 전열면적이 넓어 공기가 신속하게 가열되도록 한다. 분기구(54)는 하부로 갈수록 폭이 넓게 하고 중간에 부호 54a의 격자를 설치하여 열풍이 발효조(30)내에 고르게 분사되도록 한다. 도 1에서 송풍팬(53)에는 부호 TC의 온도제어기를 설치하여 설정된 온도에서 자동으로 온/오프되도록 한다.

이와 같이 건조열풍기(50)에 의해 발효조 내부에 골고루 분사되는 건조 열풍은 발효조(30)의 재킷으로 분산 유동되며 발효조(30) 내부를 간접 가열하는 수증기와 함께 발효에 필요한 적정 온도 및 수분 유지를 보다 용이하게 한다. 열풍은 발효가 진행되는 동안 생성되는 수분의 일부를 제거하고 발효조(30) 상부에서 결로현상을 방지한다.

도 1 내지 도 5를 이용하여 본 발명에 따른 작동의 일례를 설명한다.

보일러(40)를 작동하여 수증기가 소정의 온도 및 압력에 이르면 감속모터(15)를 온시켜 교반기(20)를 회전시키면서 발효조(30)에 원료를 투입한다. 재킷의 수증기 압력이 대략 4기압을 유지한 상태에서 보일러(40)가 최대치 압력(예컨대 7기압)을 보유하면 재킷의 배관이 잠기는 동시에 기수분리기(44)가 개방되어 건조한 고압 수증기로 살균 및 분해(익힘 현상) 작용을 촉진한다, 본 발명의 장치는 적정온도(70∼80。C)의 지속적인 유지로 혼합, 파쇄, 살균, 분해 작용의 효율성을 극대화할 수 있다.

원료의 물성에 따라 다르기는 하지만 대략 20∼30분간의 살균 및 분해 작용이 종료하면 재킷에 수증기의 공급을 재개하고 필요에 따라 미생물을 투입한다. 작업 종료 30∼40분전에 건조열풍기(50)의 열풍을 분사하는데 이때의 시간은 원료의 물성에 따라 달라지며 타이머를 이용하여 적절히 설정한다. 원료를 투입한지 약 2.5∼3시간 정도가 지나면 단미, 발효사료가 완성되며 이때 각종 경보수단을 이용하여 작업자가 인식할 수 있도록 하는 동시에 보일러(40)가 정지되고 발효조(30)의 배출구(32)가 개방된다. 발효조(30)로부터 사료가 완전히 배출되면 건조열풍기(50)의 열풍이 차단되고 교반기(20)도 정지한다. 이와 같은 일련의 공정은 일종의 시컨스 제어로서 전자동화하는 것이 용이하다.

한편, 본 발명의 사료기는 음식물처리기, 단미사료기, 축분건조기, 사료배합기 등으로 사용하는 것도 가능하다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 발효 사료기의 구조는 음식물 찌꺼기, 돈·계분, 식품공장의 부산물 등에 미생물을 투입, 혼합, 발효하는 과정을 거쳐 사료화하는 공정이 품질저하를 방지하면서도 고효율적으로 수행되도록 하는 효과가 있다.

즉, 적정온도의 지속적인 유지로 혼합, 파쇄, 살균의 효과를 얻을 수 있으며, 과열로 인한 변질이나 영양분 파괴를 방지할 수 있다. 설비 보전성이 매우 우수하여 독성 발생요소를 제거하므로 유용 미생물의 활성으로 인한 사료 제품의 소화 용이성 및 그에 따른 기호성을 향상시켜 섭취량을 늘일 수 있다.

또한 단 시간내에 발효가 완료되므로 노동력을 줄이면서 고효율 저비용으로양측농가의 부담을 경감한다. 이외에도 재사용, 재생의 방법을 사용함에 따라 폐기되는 잔반량을 줄이게 되므로 매립장의 부족을 해소하는데 일조하는 등 환경 친화적이다.

Claims

음식물 쓰레기 등의 폐기 원료에 수증기와 건조 공기를 공급하여 적정 온도및 습도를 유지하면서 발효시키고 소정의 양축 사료를 생성하는 시스템에 있어서: 상기 원료, 수증기, 건조 공기의 출입을 위한 각각의 접속구와, 원료에서 발생되는 증기를 배출하기 위한 배출구(35)와, 원료에서 발생되는 침출수 배출을 위한 배수관(38)을 지니는 통형의 발효조(30);

상기 발효조(30)의 내부에 회전 가능하게 수용되고, 외부에서 감속모터(15)의 구동력을 받도록 연결되는 교반기(20);

상기 발효조(30)에서 배출되는 수증기를 응축조(41)(42)에서 응축하고 보일러(40)에서 가열한 다음 헤더(43)에서 분기하여 발효조(30)로 순환되도록 하는 수증기 공급수단; 그리고

상기 헤더(43)에서 증기의 일부를 받아 열원으로 사용하고, 열원을 통과하는 외부공기를 발효조(30)에 보내는 건조열풍기(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 사료기의 구조.
제 1항에 있어서,

상기 발효조(30)는 케이스(30′) 외측으로 외벽판(36)을 부착하여 독럽공간인 재킷을 형성하고 접속구(33)(34)를 통하여 증기가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 발효 사료기의 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 발효조(30)의 배수관(38)은 상기 헤더(43)에서 수증기의 일부를 공급받도록 배관 연결되고 그 연결점의 상류에 게이트밸브(39)를 지니는 것을 특징으로하는 발효 사료기의 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 교반기(20)는 폭이 작은 내부날개(24)와 폭이 큰 외부날개(25)가 번갈아 교차되고 스크레퍼(26)가 상하 대칭 위치에 교대로 접합되는 것을 특징으로 하는 발효 사료기의 구조.
제 1항에 있어서,

상기 건조열풍기(50)는 열원인 수증기가 순환되는 핀튜브(51)와, 외부 공기를 여과하는 필터(52) 및 강제 급기를 위한 송풍팬(53)을 지니고, 분산된 복수의 분기구(54)를 통하여 상기 발효조(30)에 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 발효사료기의 구조.