KR20000050722A

KR20000050722A - 닭털을 이용한 복합 아미노산 비료의 제조방법

Info

Publication number: KR20000050722A
Application number: KR1019990000776A
Authority: KR
Inventors: 이기선
Original assignee: 이은국; 이기선
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-08-05
Also published as: KR100284976B1

Abstract

본 발명은 불순물 제거를 위하여 전처리되어 건조된 닭털을 가수분해조의 물에 넣고; 여기에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 중탄산나트륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리 10-40 중량% (상기 닭털 중량 기준), 단백질의 시스테인 결합을 절단하기 위한 환원제 0.5-3.0 중량%, 및 히드라진, 히드록시아민, 피페라진, 모노메틸아민, 디메틸아민 및 트리메틸아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 가수분해를 촉진하기 위한 아민 화합물 0.5-3 중량%를 첨가하여 90-110℃의 온도에서 8-12 시간 동안 가수분해하고; 상기 가수분해가 종료된 다음 여과하여 여액을 산으로 중화한 다음 불용성 염을 제거하고 농축하는 것으로 구성되는 닭털을 이용한 복합 아미노산 비료의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법에 의한 복합 아미노산 비료는 공정상의 경제성 및 비용상의 경제성을 도모할 수 있으면서도 그 비료로서의 효력은 보다 값비싼 젤라틴을 이용한 비료에 비하여 결코 뒤지지 않는 매우 유용한 아미노산 비료이다.

Description

닭털을 이용한 복합 아미노산 비료의 제조방법{PROCESS FOR THE PREPARATION OF A C0MPOSITE AMINO ACID FERTILIZER BY USING THE FEATHERS OF FOWLS}

본 발명은 산업상 이용가치가 적은 닭털을 원료물질로 이용하여 유기질 복합 아미노산 비료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 식용 계육 가공공장에서 폐기처리되는 닭털을 원료물질로 활용하여 종래의 콜라겐 단백질로부터 얻어지는 유기질 아미노산 비료에 비하여 훨씬 경제적이고, 또한 단축된 시간내에 제조되면서도 비료로서의 효능은 종래의 유기질 비료에 결코 뒤지지 않는 복합 아미노산 비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 동물의 가죽, 뼈 등의 콜라겐 단백질로부터 젤라틴을 제조하여 이 젤라틴을 알칼리로 가수분해함으로써 유기질 복합 아미노산 비료를 제조하였으나, 이러한 젤라틴을 이용한 아미노산 비료는 약 30%의 아미노산 함량을 가짐으로써 비료로서의 효능은 우수하다 할지라도 비교적 고가이어서 원료로서 용이하게 이용할 수 없고, 또한 젤라틴을 아미노산이 얻어질 때까지 알칼리로 가수분해하는데 소요되는 시간이 대략 72시간 정도가 걸리는 등, 제조과정이 너무 장시간 소요된다는 단점이 있었다. 따라서, 보다 값싼 원료를 이용하면서도 비료로서의 성능은 우수한 원료의 개발은 항상 요구되어져 왔다.

한편 식용 계육 공장에서 부산물로서 다량 처리되어 나오는 닭털은 거의 대부분 다른 용도로의 이용 가치가 없는 것으로 인식되어 폐기되어야 했으나, 폐기할 경우 쉽게 분해되지 않음으로 인하여 환경오염을 유발할 수 있다는 곤란한 문제를 야기하였다.

이에 본 발명의 발명자는 보다 경제적이면서도 유기질 비료로서의 효능이 우수하며 종래의 가수분해 공정에 비하여 훨씬 더 단축된 시간 내에 가수분해 처리될 수 있는 유기질 복합 아미노산 비료의 제조 방법을 개발하던 중, 식용 계육 가공공장에서 값싸게 부산물로서 다량 얻어지는 닭털이 약 80% 이상의 단백질 함유량을 가짐을 알아내고, 이를 적당한 알칼리제와 환원제, 아민 화합물의 존재하에 가수분해시켰을 때, 종래 젤라틴 단백질을 아미노산으로 가수분해하는데 약 72시간이 소요된 것에 비하여 약 8-12시간 정도로 단축된 시간만이 소요되고, 이러한 가수분해의 결과 다량의 다종 아미노산을 함유하는 복합 아미노산 비료로서 효과적인 유기질 비료가 얻어짐을 발견하였다.

따라서 본 발명의 목적은 종래의 젤라틴을 이용한 아미노산 비료에 비하여 훨씬 저렴한 값으로 용이하게 얻을 수 있는 닭털을 원료물질로 이용함으로써 가격 및 공정상의 경제성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 다종 다량의 아미노산 함량을 가지는 복합 아미노산 비료를 제조하는 신규 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 복합 아미노산 비료의 제조방법은, 불순물 제거를 위하여 전처리되어 건조된 닭털을 가수분해조의 물에 넣고; 여기에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 중탄산나트륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리 10-40 중량% (상기 닭털 중량 기준), 단백질의 시스테인 결합을 절단하기 위한 환원제 0.5-3.0 중량%, 및 히드라진, 히드록시아민, 피페라진, 모노메틸아민, 디메틸아민 및 트리메틸아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 가수분해를 촉진하기 위한 아민 화합물 0.5-3 중량%를 첨가하여 90-110℃의 온도에서 8-12 시간 동안 가수분해하고; 상기 가수분해가 종료된 다음 여과하여 여액을 산으로 중화한 다음 불용성 염을 제거하고 농축하는 것으로 구성된다.

상기한 바의 본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 농축 가수분해액은 약 17종의 아미노산을 약 30% 함량으로 함유하며, 이를 식물에 비료로서 산포할 경우에는 약 500 내지 3000배로 희석하여 사용하게 된다.

본 발명의 제조방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 복합 아미노산 비료의 원료물질인 닭털은 식용 계육 가공 공장에서 폐기물로서 다량 처리되어 나오는 것으로, 종래에는 이용가치가 없어서 폐기될 수 밖에 없었으나, 이와 같이 폐기할 경우 환경오염 문제가 야기될 수 있다는 문제점이 있었던 바, 이러한 이유로 닭털은 매우 저렴한 값으로 다량 공급받을 수 있는 것이며, 종래 식용 단백질원으로서 유용한 젤라틴의 약 1/10 내지 1/8의 값으로 용이하게 공급받을 수 있다.

이러한 닭털의 불순물을 제거하기 위한 전처리 공정은 닭털을 분쇄한 다음 묽은 염산과 같은 묽은 산용액에 8-12시간 동안 침지하여 회분이나 중금속이 용출되도록 하고, 이를 여과하여 잔사를 물로 잘 세척한 다음 건조하는 것으로 이루어진다. 이와 같이 닭털을 전처리하였을 경우 하기에서 서술되는 바와 같이 최종 얻어진 아미노산 비료에서 중금속이 전혀 검출되지 않음이 확인되었다.

이와 같이 전처리되어 건조된 닭털은 약 3배 중량의 물이 담겨진 가수분해조에 넣어지며, 가수분해를 위하여 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 중탄산나트륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리 10-40 중량% (상기 닭털 중량 기준), 환원제 0.5-3.0 중량%, 및 히드라진, 히드록시아민, 피페라진, 모노메틸아민, 디메틸아민 및 트리메틸아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 아민 화합물 0.5-3 중량%를 첨가하여 90-110℃의 온도에서 8-12 시간 동안 교반한다.

상기에서 가수분해제로서 이용되는 알칼리는 수산화칼슘 또는 중탄산나트륨이 바람직하며, 수산화칼슘이 가장 바람직하다. 알칼리는 닭털 원료의 중량 기준으로 약 10-40 중량% 사용되며, 약 20-25 중량% 만큼 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 환원제는 원료인 닭털 단백질을 가수분해함에 있어, 단백질을 구성하는 펩티드의 시스테인 결합을 절단하기 위하여 첨가되는 것으로, 머캅토 에탄올, 티오글리콜산 (C₂H₄O₂S), 아황산수소나트륨 (NaHSO₃), 황화나트륨 (Na₂S·9H₂O) 등이 이용된다.

또한 본 발명에서 사용되는 아민 화합물은, 상기와 같은 환원제의 작용으로 시스테인 결합이 절단되어 생성되는 티올기 (SH-라디칼), 비닐기 (CH₂CH-라디칼), 알데히드기 등이 반응하여 란지오닌(lanthionine) 유도체를 형성할 경우 이 유도체가 알칼리에서 극히 안정하여 알칼리에 의한 가수분해를 저해한다는 문제점을 개선하기 위하여 첨가되는 것으로, 이러한 티올기, 알데히드기 등을 불활성화하여 알칼리에 의한 가수분해를 촉진하기 위한 것이다.

상기와 같이 알칼리 가수분해제, 환원제 및 아민 화합물을 가수분해조에 첨가하여 닭털 단백질을 가수분해하는 과정은 90-110℃의 온도에서 8-12 시간 동안 교반함으로써 수행된다.

가수분해가 종료된 다음에는 가수분해액을 여과하여 여액을 산으로 중화한 다음 불용성 염을 제거하는데, 사용된 산은 인산, 옥살산, 질산 등이다. 산에 의하여 중화된 염을 제거한 다음 여액을 농축하면, 약 30%의 아미노산 함량을 갖는 복합 아미노산 비료의 원액이 얻어진다.

실제 이러한 복합 아미노산 비료를 식물 등에 적용할 경우에는 상기 원액을 약 3배의 물로 희석한 다음, 500-1000배로 더 희석하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 이용가치가 적어 폐기 처리됨으로써 환경 오염을 야기할 수 있었던 닭털을 원료물질로서 이용함으로써, 종래 식용 단백질원으로서 유용한 젤라틴 보다 약 1/10 내지 1/8 정도 저렴한 값으로 고품질의 아미노산 비료를 제조할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 제조방법에 의할 경우 가수분해 처리 시간은 8-12 시간에 불과하여, 종래의 젤라틴을 수산화칼륨을 이용하여 아미노산으로 가수분해할 경우 약 72시간의 장시간이 소요되었던 것과 비교하여, 현저하게 개선된 공정상의 경제성을 도모할 수 있도록 한다.

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 30% 함량의 복합 아미노산 비료는 아래와 같이 17종의 아미노산을 함유하는 것으로 분석되었다 (2종의 아미노산을 더 함유하는 것으로 추정되나 명확히 분석되지 않았음).

본 발명에 따른 비료의아미노산 종류	아미노산 함량 (중량%)	젤라틴 이용한 비료 분석시아미노산 함량 (중량%)
시스틴	0.674
메티오닌	0.284	0.32
아스파르트산	2.028	1.92
트레오닌	0.285	0.11
세린	0.595	0.29
글루타민산	4.271	3.71
글리신	3.854	7.98
알라닌	2.580	5.08
발린	2.351	0.89
이소루신	1.315	0.50
루신	2.908	1.15
티로신	0.371	미량
페닐알라닌	1.739	0.77
리신	1.031	1.38
히스티딘	0.348	0.83
아르기닌	1.164	1.53
프롤린	3.821	5.23
계	29.619	31.69

또한 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 30% 함량의 복합 아미노산 비료는 아래와 같은 질소 함량을 가졌으며, 납이나 크롬과 같은 중금속은 전혀 함유하지 않는 것으로 밝혀졌다.

항 목	본 발명에 따른 비료	젤라틴 이용한 비료
N (%)	7.24	6.22
Ca (%)	1.73
Pb (ppm)	검출안됨
Cr (ppm)	검출안됨

본 발명의 실시예는 다음과 같으며, 본 발명은 이에 의하여 제한되지 않는다.

실시예 1

닭털을 분쇄한 분말 1.1 ㎏을 1.0%의 염산 용액 4ℓ에서 약 11시간 정도 침지하여 닭털에 함유되어 있을 회분과 중금속을 용출시키고, 이를 여과하여 상기 불순물을 제거한 다음 닭털을 물로 3회 세척하여 건조하였다. 건조된 닭털 1 ㎏을 가수분해조에 넣고 물 3ℓ를 첨가하여 교반하면서, 가수분해제인 중탄산나트륨 250g, 환원제인 황화나트륨 20g, 아민 화합물인 모노메틸아민 10㎖ 및 히드라진 10㎖를 물 1ℓ에서 혼합하여 가수분해조에 첨가하였다. 가수분해 온도는 90-100℃로 유지하며, 약 11시간 동안 교반하여 가수분해하였다.

가수분해가 종료된 다음 여과하고, 여액을 인산으로 중화하여 pH 6.8-7.0이 되도록 하였으며, 중화 결과 형성된 불용성 염을 여과하여 제거하였다. 얻어진 투명액을 비중 1.180이 되도록 농축하면, 아미노산 함유량 30%를 갖는 복합 아미노산 비료가 얻어진다. 수득량은 1.1 ㎏이었다.

실시예 2

실시예 1에서와 같이 전처리 공정을 거쳐 불순물을 제거한 닭털 1 ㎏을 가수분해조에 넣고 물 3ℓ를 첨가하여 교반하면서, 수산화칼슘 200g, 아황산수소나트륨 20g, 디메틸아민 10㎖ 및 히드록실아민 10㎖를 물 1ℓ에서 혼합하여 가수분해조에 첨가하였다. 가수분해 온도는 95-100℃로 유지하며, 약 11시간 동안 교반하여 가수분해하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에 따라 제조된 복합 아미노산 비료를 1500배로 희석하여 다음과 같이 식물에 적용함으로써 그 효능을 입증하였다.

(1) 딸기에 대한 시험

	10g 이상 과(果)	5g 이상 과	합계	수량비율	불량소형	기형과
	과수(개)	과중량(g)	과수(개)	수량비율	불량소형
과중량(g)	과수(개)	과중량(g)
대조군	18	260	36	237	54	497	100	31	49
본발명군	30	470	90	634	120	1101	222	11	17

즉 본 발명의 복합 아미노산 비료를 사용할 경우 양묘(養苗), 활착(活着), 우세화(優勢花)의 증가, 대형 열매의 증가 및 소형 열매의 억제로 인하여 본 발명의 아미노산 비료를 사용하지 않은 대조군에 비하여 수득량이나 수득률이 현저히 증가됨을 알 수 있으며, 아울러 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 얻는 딸기 열매의 과실 밀도 및 당도가 매우 높음을 확인할 수 있었다.

(2) 추비효과시험

	과 수 (개)	과실중량 (1 과 중량 (g))
	토마토	가지	피망	토마토	가지	피망
황산암모늄 추비군	4.0	9.0	11.0	46.3	252.0	130.0
본발명 비료 추비군	15.0	15.0	20.0	257.0	340.0	198.0
수득비율	3.75	1.6	1.8	5.5	1.3	1.5

(3) 기타

이 밖에 본 발명의 발명자는 i) 식물의 생장이 느리거나 빈약한 경우와 같이 생육이 불량할 때 2일 또는 3일 마다 희석된 본 발명의 복합 아미노산 비료를 3회 이상씩 식물의 잎에 산포한 결과 식물의 생장이 빨라지고 비대해짐을 알 수 있었고, ii) 수세가 갑자기 떨어졌을 때 상기와 같이 희석된 본 발명의 복합 아미노산 비료를 2일 마다 3회 산포하고 담수해준 결과 수세가 현저하게 향상됨을 알 수 있었으며, iii) 강풍우로 식물이 상처를 입었을 때 상기와 같이 희석된 본 발명의 복합 아미노산 비료를 2일 마다 3회 산포한 결과 상처가 신속히 회복됨을 알 수 있었다.

특히, 동상으로 인한 식물의 상해를 치료 및 예방하는데 효과가 탁월함을 알 수 있었다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의한 복합 아미노산 비료는 공정상의 경제성 및 비용상의 경제성을 도모할 수 있으면서도 그 비료로서의 효력은 보다 값비싼 젤라틴을 이용한 비료에 비하여 결코 뒤지지 않는 매우 유용한 아미노산 비료임을 알 수 있다.

Claims

불순물 제거를 위하여 전처리되어 건조된 닭털을 가수분해조의 물에 넣고; 여기에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 중탄산나트륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 알칼리 10-40 중량% (상기 닭털 중량 기준), 단백질의 시스테인 결합을 절단하기 위한 환원제 0.5-3.0 중량%, 및 히드라진, 히드록시아민, 피페라진, 모노메틸아민, 디메틸아민 및 트리메틸아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 가수분해를 촉진하기 위한 아민 화합물 0.5-3 중량%를 첨가하여 90-110℃의 온도에서 8-12 시간 동안 가수분해하고; 상기 가수분해가 종료된 다음 여과하여 여액을 산으로 중화한 다음 불용성 염을 제거하고 농축하는 것으로 구성되는 닭털을 이용한 복합 아미노산 비료의 제조방법.