KR20000074634A - 폐 우피 처리장치 및 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 우피 처리에 관한 것으로 폐 우피를 사료로 만드는 장치를 이용하여 폐 우피를 가공하는 방법으로서 피혁 가공 공장에서 발생되는 부산물의 일종인 폐 우피를 살균 처리하여 사료의 단백질 원료인 어분을 대체하는 용도로서 사용할 수 있도록 함으로서 폐 자원을 재활용 할 수 있도록 하고 환경 오염을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 처리장치는, 분쇄절단기, 우피를 이송시켜 살균.세척하고 세척수를 재활용 하도록 구성된 살균세척장치, 우피에 함유된 수분을 가압력으로 탈수 시키는 탈수기, 우피를 간접 열전도로 건조 시키는 건조장치, 건조된 우피의 숙성을 돕는 오븐장치로 이루어지며, 가공방법은, 우피속에 함유된 수분을 탈수시키는 단계, 탈수가 완료된 우피에 간접적으로 열을 전도 시켜 우피를 건조시키는 단계, 건조가 진행된 우피를 오븐에 넣어 우피 성분중 섬유질을 부풀려 숙성 시키는 우피 숙성 부풀림 단계, 우피를 분쇄하는 분말단계로 이루어 진다. 이에 따라 사료로서 적합한 단백질 함유량과 소화섭취율을 유지 하는 양질의 사료로서 가공할 수 있으며 우피 처리비용을 줄이고 환경오염원을 줄여준다.

Description

폐 우피 처리장치 및 가공방법{Cleaner system}

본 발명은 폐 우피 처리에 관한 것으로 특히 폐 우피를 사료로 만드는 장치를 이용하여 폐 우피를 가공하는 방법으로서 피혁 가공 공장에서 발생되는 부산물의 일종인 폐 우피를 살균 처리하여 사료의 단백질 원료인 어분을 대페하는 용도로서 사용할 수 있도록 함으로서 폐 자원을 재활용 할 수 있도록 하고 환경 오염을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

폐 우피는 원료에 해당하는 우피를 가공하는 우피 가공 공장이나 피혁 제품 제조 공장에서 많이 발생된다. 피혁 제품 제조 공장에서 발생하는 우피는 주로 재단과 절단 과정을 거치는 과정에서 다량으로 발생되며 이때 발생되는 피혁 조각이나 부스러기는 정해진 곳에 매립하거나 소각하여 폐기처분 하는 방법으로 처리 했다. 그러나 지중 매립과 소각하는 폐기 처분 방법은 물류 처리 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있고, 매립을 통한 처리는 환경 오염원이 되는 문제점이 있었다.

이에 대하여 다른 처리방법은 오존발생기가 부설되는 개폐식 저장조에 폐 우피를 수거하는 공정, 저장조에서 살균 처리된 폐 우피를 진공 이송기에 의해 자외선 살균기와 초음파 발생기 및 기포발생기와 오존발생기가 부설된 세척조로 이송하는 공정, 일정 수위 만큼 세척수가 충진되는 세척조에 폐 우피를 투입하고 각각의 동력원과 연결되는 자외선 살균기와 초음파 발생기 및 기포발생기와 오존발생기를 일정시간 동안 동작시켜 폐 우피에 고착되어 있는 부패된 부위와 기름기의 불순물을 소독,표백,산화작용으로 제거하는 공정, 상기 공정을 완료한 폐 우피를 절단하여 탈수기에 투입하여 물기를 제거하는 공정, 탈수된 폐 우피를 분쇄기에 투입하여 일정 형태의 크기로서 분쇄하는 공정, 분쇄된 소립자 형태의 폐 우피 육질을 건조기에 투입하여 건조시켜 포장하는 공정으로 폐 우피를 처리하고 가공하는 방법이 알려져 있다.

상기 방법을 통하면 폐 우피를 폐기 하지 않고 가축 사료로 재활용할 수 있기 때문에 환경오염을 방지하고 처리 비용도 줄일 수 있다.

그러나 폐 우피의 처리에 있어서 단순히 살균 소독 그리고 탈수 건조로 이루어지는 처리로는 폐 우피를 사료로 재활용 하는데 필요한 고단백질의 성분을 충분히 유지할 수 없으며 특히 어분 함유량과 대등한 성분을 유지할 수 없어 사료의 질이 어분에 미치지 못하는 것으로 나타났다.

이와같은 종래의 폐 우피 처리 방법들은 폐 우피의 처리에 있어서 이를 매립하여 폐기 하지 않고 재활용을 고려하여 사료로 쓸 수 있게 함으로서 환경오염을 줄여주는 결과를 기대할 수 있었으나 폐 우피 처리 공정이 단순히 폐 우피를 살균 소독을 통한 전처리 공정과 탈수 건조로 이루어지는 후처리 공정으로 구분하여 처리하고 있어 폐 우피가 갖는 영양소를 대부분 파괴시켜 사료 성분중 단백질 함유량을 충족 시키지 못했으며, 폐 우피에 있는 섬유질을 분말화 시키지 못해 사료의 품질이 낮은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 폐 우피의 성분 특성에 적합한 열전달 쳬계와 폐 우피를 분쇄 및 분말화 하는 가공 공정 등을 수행시켜 소화섭취율과 단백질 함유량을 충족 시키는 양질의 사료 성분으로 가공하기 위한 장치 및 방법을 제공 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 우피 분쇄기의 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 우피 세척 및 멸균 그리고 정수 처리 공정도.

도 3은 본 발명의 탈수기 구성도로서 (A)는 단면도 (B)는 (A)의 "C"부 상세도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오븐장치의 구성도.

도 6은 본 발명의 분쇄기의 구성도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:호퍼 2:스크류

3:축 6:인너커터

7:아웃커터 8:호이스트

9.9a:세척탱크 10.10a:멸균탱크

11:반응탱크 12:침전탱크

13:집수탱크 14:필터탱크

15:오존처리장치 16:브로어

17:오존발생기 19:케이스

20:개폐판 21:압략판

22:덮개 25.32:콘베어벨트

26.31:풍량분배판 27:스팀히터

29:팬 30:원적외선히터

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 폐 우피를 수거하여 일정한 크기로 절단하고, 폐 우피의 살균과 소독을 위한 장치를 가지며, 탈수 및 건조 그리고 분쇄장치로 이루어지는 폐 우피 가공 처리장치에 있어서;

상기 가공 처리장치는,

(1) 우피를 스크류 압력 방식으로 정해진 크기로 절단하는 분쇄절단기와;

(2) 상기 분쇄절단기를 거쳐서 나온 우피를 담는 바스켓을 가지며 이 바스켓을 호이스트로 이송시켜 살균.세척하고 세척수를 재활용 하도록 구성된 살균세척장치와;

(3) 상기 살균세척장치를 경유하여 멸균세척된 우피에 함유된 수분을 가동실린더의 가압력으로 탈수 시키는 탈수기와;

(4) 상기 탈수기를 통해 탈수된 우피를 간접 열전도로 건조 시키는 건조장치와;

(5) 상기 건조장치를 통해 건조된 우피의 숙성을 돕는 오븐장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 우피를 일정한 크기로 절단하여 세척조로 보내 살균 세척하고 우피속에 함유된 수분을 제거하는 단계를 거치며 탈수된 우피를 분쇄하여 건조시켜 우피를 사료로 만드는 폐 우피 가공방법에 있어서;

상기 가공방법은,

(1) 절단과 살균 그리고 해당 공정에서 투입되는 세척수를 재활용하는 과정을 포함하며, 상기 단계에서 세척을 거친 우피에 압력을 작용시켜 우피속에 함유된 수분을 탈수시키는 단계와;

(2) 상기 단계를 거쳐 탈수가 완료된 우피에 간접적으로 열을 전도 시켜 우피를 건조시키는 단계와;

(3) 상기 단계를 거쳐 건조가 진행된 우피를 오븐에 넣어 우피 성분중 섬유질을 부풀려 숙성 시키는 우피 부풀림 단계 및;

(4) 상기 부풀림 단계를 거친 우피를 분쇄하는 분말단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이렇게 우피를 간접 열전도로 건조 시키고 연속적으로 우피를 숙성시킨 뒤 분쇄하여 사료화되는 우피는 섬유질만 선택적으로 파괴시켜 이후 분말 입자의 입도 균일화를 촉진시켜 고른 분쇄가 가능하여 소화섭취율을 만족 시키고 동시에 부풀림과 숙성과정을 거쳐 우피를 분쇄하기 때문에 우피에 함유된 원래 영양소의 하나인 단백질 성분을 파괴 시키지 않고 고단백질의 가축사료로 양질의 사료로 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 분쇄기의 구성 요부를 나타내고, 도 2는 우피 세척 및 살균 그리고 정수처리 공정도이며, 도 3은 탈수기의 구성이며, 도 4는 우피 건조기이고, 도 5는 오븐장치 이며, 도 6은 분쇄기의 구성 요부를 나타낸다.

본 발명에 따른 우피 가공장치는 우피 가공공장이나 피혁공장에서 발생되는 폐 우피의 성분 특성을 파악하여 사료화에 따른 우피의 성분중 유익한 성분은 보존시키고 우피의 입도를 잘게 만드는 분쇄에 영향을 주는 섬유질 성분을 분쇄 전 처리과정에서 성분에 변화를 주지 않으면서 제한적으로 섬유질 조직을 파괴시켜 사료화에 따르는 소화섭취율 그리고 고단백 성분을 그대로 유지 시키도록 설계 되었다.

도 1은 분쇄 절단기로서, 피혁 가공공장에서 수거된 폐 우피는 크기가 각각 다르고 크기 때문에 일정한 크기로 잘라주기 위해 스크류 압력방식의 절단 장치로 구성 되었다.

주요 부분은, 호퍼(1) 안에서 회전하는 스크류(2) 및 그 축(3)과 감속기(4) 및 구동모터(5)의 결합으로 구성되며 우피를 절단하는 인너커너(6)와 아웃커터(7)를 스크류(2)의 축(3) 중심에 설치된 부분으로서 수분이 있는 우피는 질긴 성질을 나타내기 때문에 회전하는 단순한 커터로는 우피를 알맞는 크기로 절단하기 어렵지만, 스크류(2)를 회전시켜 우피에 방향성 압력을 가하면서 인너커터(6)와 아웃커터(7) 사이를 통과 시키면서 절단하는 상기와 같은 절단장치는 우피를 연속적으로 절단하는 작용을 나타낸다. 이는 다른 어떤 절단장치 보다 우피 절단에 유리하다.

도 2는 세척 살균 및 정수처리 장치로서 주요부분은, 상부에 매달린 호이스트(8), 교번으로 배치된 세척탱크(9)(9a) 및 멸균탱크(10)(10a)로 이루어지는 세척 살균장치와, 세척탱크(9)에서 나오는 물을 집수하여 재처리 하는 반응탱크(11), 침전탱크(12), 집수탱크(13), 필터탱크(14)로 이루어지는 정수처리장치로 구성되며, 주변장치로서 잉여 오존처리장치(15), 브로어(16), 오존발생기(17)를 포함한다.

상기 장치에서 일정한 크기로 절단된 우피는 호이스트(8)를 통해 세척탱크(9)-멸균탱크(10)-세척탱크(9a)-멸균탱크(10a)를 차례로 거쳐 이송되며, 멸균탱크(10)-세척탱크(9a)-멸균탱크(10a)는 오존발생기(17)와 연결된다.

세척탱크(9)에서 발생된 세척수는 침전탱크(12)를 거치고 압력펌프(18)로 필터탱크(14)에 공급되도록 구성된다.

도 3은 탈수기로서 속이 비워진 케이스(19), 케이스(19)의 한쪽 벽을 막고 여는 개폐판(20), 케이스(19) 안에 넣어져 있는 우피에 압력을 가하는 압력판(21), 케이스(19) 상부를 슬라이드 개폐하는 덥개(22) 및 그 주변에 있는 투입구로 이루어지며, 개폐판(20), 압력판(21), 덮개(22)는 가동실린더에 의해 작동되며, 케이스(19)의 바닥은 규칙적으로 돌출된 상부철판(23)과 하부철판(24)으로 구성되었다.

도 4는 건조장치로서 주요부분은 우피를 평면상으로 운반하는 메쉬 콘베어밸트(25)와, 상기 콘베어밸트(25)의 상부측에 위치하여 풍량을 분배하는 풍량분배판(26)과, 풍량분배판(26)으로 가온된 공기를 공급하는 스팀 히터(27) 및 모터(28) 그리고 팬(29)과, 콘베어벨트(25)의 상부 임의의 위치에 설치된 원적외선 히터(30)로 이루어진다.

도 5는 오븐장치로서 주요부분은 고온의 공기를 공급하는 팬(29) 및 모터(28), 팬(29)의 덕트와 연결되어 팬(29)을 통해 공급되는 고온의 공기를 분배하는 풍량분배판(31), 풍량분배판(31)을 따라 분배되는 공기와 접촉 가능하도록 우피를 평면상으로 운반하는 메쉬 콘베어벨트(32) 및 그 구동부로 이루어진다.

도 6은 분쇄기로서 상기 오븐장치를 통과한 우피를 넣는 투입구(33)와 그 아래 커터를 설치하고 커터를 모터(34)로 돌려 분쇄하도록 구성된다.

본 발명에 따른 우피 가공 장치 그리고 이에 따른 가공 공정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

피혁가공 공장에서 수거된 폐 우피는 각각의 크기가 다르고 상당히 크기 때문에 적절한 크기로 먼저 선행 절단을 실시한다. 크기는 대략 10~15㎠로 잘라주는데 절단기 절단기는 스크류(2) 회전 방식이고 우피를 인너커터(6)와 아웃커터(7) 사이를 지나게 함으로서 비교적 양호한 상태로 우피를 절단할 수 있는데, 다량의 수분이 함유된 우피의 경우 가위로 자르기 어려운 질긴 특성을 그대로 가지고 있기 때문에 감속기(4)를 통해 스크류축(3)을 서서히 돌리면서 우피를 일방향으로 보내 인너커터(6)와 아웃커터(7)의 상대운동으로 우피를 절 한다. 이와 같은 우피의 절단은 1 공정에 해당한다.

2 공정은 우피의 이송간 세척과 살균을 병행하고 발생되는 세척수를 처리하는 공정으로서, 1 공정에서 절단된 우피는 세척탱크(9)에서 바스켓(35)에 담겨지고, 바스켓(35)은 호이스트(8)에 의해 다음 경로로 이송된다. 바스켓(35)에 의한 우피의 이송은 세척수와 우피를 분리한 상태에서 다음 경로로 우피만을 이송 시키기 때문에 세척효과를 높일수 있다. 첫 번째 멸균탱크(10)로 이송된 우피는 살균 처리된 후 다음 세척탱크(9a)로 이송되어 아직 제거되지 않은 불순물을 기계적인 회전 장치에 의해 원심 마찰력에 의해 불순물과 부유물을 분리 시키는 동시에 오존을 접촉 시켜 멸균 작용을 가속 시킨다.

세척된 우피는 그 다음 멸균탱크(10a)에서 약 60분간 오존을 투입 살균 작용을 거치며 이때 멸균탱크(10a)는 활성탄을 이용한 잔류 오존처리장치(15)에 연결하여 잉여 오존을 처리한다. 또한 세척 및 멸균 공정에서 발생한 폐 세척수를 재활용 하기 위하여 반응탱크(11)에 침전재를 투입하고 블로어(16)에 의해 세척수와 침전재를 혼합한후 침전탱크(12)로 보내진다.

침전탱크(12)에서 부유물과 분리된 세척수는 집수탱크(13)에 모아지고 압력펌프(18)에 의해 필터탱크(14)를 통과한 세척수는 재활용 다시 재 사용되는 순환 공정으로 진행된다.

3 공정은 탈수공정에 해당한다.

세척 멸균 처리된 우피는 수분 제거를 위해 탈수기에서 강제적으로 수분을 분리한다. 우피의 특성상 접혀진 부분의 수분은 원심력으로 빠져 나오지 않는다. 가동 실린더(36)의 유압을 이용하여 압력판(21)에 고 압력을 가하면 우피에 함유된 수분을 강제 분리 시킬 수 있게 된다. 탈수 단계에서 개폐판(20)을 닫고 투입구로 우피를 투입하고 덮개(22)를 닫고 압력판(21)에 압력을 가하는 순서로 케이스(19)에 담겨진 우피의 수분을 제거하며, 발생된 수분은 배출구(37)로 흘러 나온다.

4 공정은 우피의 건조공정 이다. 탈수된 우피는 우피의 특성상 수분을 함유한 경우 80℃ 이상의 열을 가하면 아교처럼 녹아서 흘러내리며 우피의 형태를 잃게된다. 또한 태양열에 의해 건조될 경우 25℃~30℃의 햇빚에서 48시간 이상의 건조시간이 소요되며 일정시간 간격으로 뒤집어 주어야 건조 상태의 균질화를 이룰 수 있다. 그러나 직접 뒤집는 불편과 장비가 필요한 단점이 있고 건조의 균질화를 기대할 수 없는 단점이 있다. 도 4와 같은 간접 열전도 방식의 건조 장치를 이용할 경우 60℃~70℃의 온도로 유지시켜 주기위한 히터(27)를 적용하여 팬(29)에 의한 충분한 풍량을 풍량분배판(26)을 통해 우피의 표면에 공급함으로서 콘베어벨트(25)를 따라 이송되는 우피를 양호한 상태로 건조시킬 수 있도록 하고 있다. 이는 건조효율의 상승작용으로 나타나며 이동간 적외선 히터(30)를 경유하게 함으로서 건조의 효과를 높혀 탈수된 우피의 경우 50~70분 경과시 건조율 85%의 건조상태를 가져오는 것으로 나타났다. 전체적인 건조장치의 특징과 이에따른 건조 공정상의 특징은, 설비면적을 줄이기 위해 단 분리형(실시예는 3단 분리형)으로 구성하였고, 스팀 히터(27)에서 발생되는 열을 팬(29)에 의해 풍량분배판(26)을 통해 곤베어벨트(25)로 표면으로 보내도록 되어있다. 건조된 우피를 화살표 "A"방향으로 공급하고 콘베어벨트(25)와 팬(29)을 가동시키면 풍량분배판(26) 에서의 풍량 단파에 의해 콘베어벨트(25) 표면에 고른 풍량으로 열이 골고루 분산되어 콘베어벨트 표면을 따라 이송되는 우피를 골고루 건조 시키며 이러한 건조과정에서 발생된 수증기는 배출구(37)를 통해 배출된다. 연속적으로 여러개의 스팀 히터(27)를 경유하여 건조된 상태의 우피는 건조의 마지막 단계에서 적외선 히터(30)에 의해 건조 시간을 단축시켜 출구 "B" 방향으로 빠져 나감으로서 4 공정이 끝난다.

이렇게 4 공정을 통해 건조된 우피는 질긴 섬유질을 상당량 주성분으로 가지고 있으므로 그대로 분쇄가 불가능하고 또한 가축 사료로는 질긴 성분에 의해 소화섭취율이 떨어져 가축사료로서 기능성을 잃게된다.

따라서 섬유질 성분을 희석 시키기 위해 섬유질을 제한적으로 파괴하기 위한 오븐장치를 통해 섬유질을 파괴하여 분쇄와 소화섭취율에 영향을 주는 성분을 제거하는 공정을 5 공정으로 포함한다. 5 공정은 오븐장치의 팬(29)을 통해 고온의 열풍 대략 270℃~290℃의 높은 온도대의 열을 팬(29)을 이용하여 콘베어벨트(32) 표면 전체에 고르게 전달하여 약 85%로 건조된 우피를 11~13분 통과시킨다. 이렇게 할 경우 우피는 부풀림과 숙성과정을 거치게 되며 이로인해 우피 성분중 영양소의 파괴는 줄이고 가축 사료로서 소화섭취율을 항상 시키는 양질의 가축사료로 가공된다.

실험결과 우피의 건조율 85%는 부풀림과 숙성에 필요한 이상적인 수치로 나타났으며, 건조율 85% 이하일 경우 오븐 안에서 우피는 수분과 함께 녹아내리고 건조율 95% 이상인 경우 타버리는 결과가 나타났다. 따라서 건조율 85%는 오븐의 조성 온도270~290에서 부풀림 숙성에 적합한 건조율의 수치가 될 수 있다.

오븐 안에서 부풀림 숙성을 거친 우피는 다시 분쇄기에 넣어 분말의 형태로 분쇄한다. 이때 우피 성분중 섬유질은 대부분 파괴된 상태이므로 고른 입자 상태로 분쇄되어 소화섭취율에 필요한 알맞는 입자로 재 가공함으로서 모든 우피 처리 공정이 완료된다.

이와같이 본 발명은 폐 우피를 폐기 하지 않고 적절한 폐 우피 처리장치 및 처리 방법을 통해 가축 사료에 적합한 소화섭취율과 단백질 함유량을 갖는 양질의 사료로 재 가공 할 수 있으므로 폐 우피 폐기에 따르는 환경오염을 예방하고 가축의 고단백 사료로 쓰이는 어분을 대체하여 폐 우피를 원료로 하는 가축사료를 제공 함으로서 고가의 어분 사료를 저가의 우피 사료로 대체하여 양질의 저가 가축 사료를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 폐 우피를 수거하여 일정한 크기로 절단하고, 폐 우피의 살균과 소독을 위한 장치를 가지며, 탈수 및 건조 그리고 분쇄장치로 이루어지는 폐 우피 가공 처리장치에 있어서;

   상기 가공 처리장치는,

   (1) 우피를 스크류 압력 방식으로 정해진 크기로 절단하는 분쇄절단기와;

   (2) 상기 분쇄절단기를 거쳐서 나온 우피를 담는 바스켓을 가지며 이 바스켓을 호이스트로 이송시켜 살균.세척하고 세척수를 재활용 하도록 구성된 살균세척장치와;

   (3) 상기 살균세척장치를 경유하여 멸균세척된 우피에 함유된 수분을 가동실린더의 가압력으로 탈수 시키는 탈수기와;

   (4) 상기 탈수기를 통해 탈수된 우피를 간접 열전도로 건조 시키는 건조장치와;

   (5) 상기 건조장치를 통해 건조된 우피의 숙성을 돕는 오븐장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐 우피 처리장치.
2. 우피를 일정한 크기로 절단하여 세척조로 보내 살균 세척하고 우피속에 함유된 수분을 제거하는 단계를 거치며 탈수된 우피를 분쇄하여 건조시켜 우피를 사료로 만드는 폐 우피 가공방법에 있어서;

   상기 가공방법은,

   (1) 절단과 살균 그리고 해당 공정에서 투입되는 세척수를 재활용하는 과정을 포함하며, 상기 단계에서 세척을 거친 우피에 압력을 작용시켜 우피속에 함유된 수분을 탈수시키는 단계와;

   (2) 상기 단계를 거쳐 탈수가 완료된 우피에 간접적으로 열을 전도 시켜 우피를 건조시키는 단계와;

   (3) 상기 단계를 거쳐 건조가 진행된 우피를 오븐에 넣어 우피 성분중 섬유질을 부풀려 숙성 시키는 우피 숙성 부풀림 단계 및;

   (4) 상기 부풀림 단계를 거친 우피를 분쇄하는 분말단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐 우피 가공방법.