KR20010069334A - 느타리버섯배지의 신규 발효, 살균 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 느타리버섯배지의 발효, 살균 및 접종방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 전후, 좌우, 상하의 이동과 환적(뒤집기), 승강이 가능한 scoop식 발효기와 송풍, 가온, 가습 장치가 부착된 발효조를 이용하여 인위적으로 균일하고 안정적인 발효를 행할 수 있다. 또한 발효가 완료된 배지를 살균, 냉각하여 혼합기 내에서 느타리버섯의 액체종균을 접종한 후 입봉하여 바로 배양 할 수 있어 현재 발효, 살균, 접종 등 별개의 수작업에 의존하고 있는 3개의 공정을 기계적 연속적으로 대량생산할 수 있는 one line system化가 가능하다. 따라서 오염율을 낮추고 에너지, 인력 소모를 획기적으로 절감할 수 있는 신규 발효, 살균 및 접종방법에 관한 것이다.

Description

느타리버섯배지의 신규 발효, 살균 및 제조방법{omitted}

본 발명은 느타리버섯배지의 발효, 살균 및 접종방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게 전후, 좌우, 상하의 이동 및 환적(뒤집기), 승강이 가능한 scoop식 발효기와 송풍, 가온, 가습 장치가 부착된 발효조를 이용하여 인위적으로 균일하고 안정적인 발효를 행할 수 있으며 살균, 냉각하여 혼합기 內에서 느타리버섯의 액체종균을 접종한 후 입봉하여 배양함으로써 발효, 살균 및 접종의 별개의 수작업에 의존하고 있는 3개의 공정을 one line化가 가능하여 오염율을 낮추고 에너지 및 인력의 소모를 대폭적으로 절감할 수 있는 신규발효, 살균 및 접종방법에 관한 것이다.

국내 느타리버섯의 재배농가 수는 '99년 현재 1만여 호가 넘고 있으며 전체 버섯생산량의 70% 이상을 차지하는 주요 작목이다. 최근 귀농자의 증가 및 정부의 지원책 등에 힘입어 재배면적이 급속히 증가하고 있는 반면 오염에 의한 재배실패 및 살균에 소요되는 유가의 상승, 폐면 등 수입원료의 가격상승 등으로 수익성이 크게 약화되고 있으며 재배의욕의 상실이 심각한 실정이다.

느타리버섯의 재배는 배지의 발효 → 살균 및 후발효 → 냉각 및 종균의 접종 → 배양 → 버섯생육의 순서로 이루어지는데 '70년대 초 농진청에서 볏짚, 폐면등의 섬유소 재료를 이용한 재배방법을 농가에 보급하였고 이 방법이 현재까지 이용되고 있다. 이 중 배지의 발효, 상균 및 접종공정의 배지 제조 과정이 버섯재배의 성공여부를 결정하는 중요한 작업이 되고 있다.

현재 30평 규모의 표준재배사(균상면적 50평) 1동에 6ton 정도의 배지가 소요되는 데 이를 수작업 또는 경운기 등을 이용하여 수분을 조정한 후 퇴적하여 10여일 간 퇴적발효(3회 뒤집기)를 실시하고 있다. 그러나 자연발효에 의존하다 보니 미생물상 및 미생물천이에 대한 인위적 조절이 불가능하고 교반의 어려움, 수분조절의 미흡 등으로 오염이 다발하고 있으며 주 오염균은 Tricoderma sp. 곰팡이류 및 혐기성 세균들로 알려져 있고 오염에 따른 재배의 실패율은 30% 이상으로 수익성 악화의 주된 원인이 되고 있다.

또한 취급이 용이한 관계로 폐면을 배지원료로 사용하는 농가가 대부분을 차지하고 있는 바, 전량 수입에 의존하고 있어 금후 가격상승 및 조달의 어려움 등의 우려가 있고 볏짚, 팽연왕겨, 톱밥, wood chip, 미강, 주박 등의 국내 유휴농산부산물의 이용을 위한 기술개발도 시급한 실정이다.

상기의 자연퇴적발효가 끝나면 재배사로 입상하여 65℃ 정도의 온도에서 10시간 살균하고 55℃로 하온하여 후발효를 3-5일간 실시하고 있는데 30평 규모의 재배사 1동을 가온하기 위해서는 동절기에는 5드럼(1,000ℓ) 정도의 경유가 소요되어 에너지 소요비용이 매우 크다. 시급히 에너지 절약형의 살균방법의 개발이 요구되고 있다.

살균 및 후발효가 완료되면 25℃부근으로 하온하여 느타리버섯의 종균을 배지에 접종하게 되는 데 30평 표준재배사 1동 당 600병의 고체종균이 소요되고 잘게 분쇄하여 수작업으로 접종하고 있는 형편으로 인력, 시간 소모가 크다.

이상과 같이 느타리버섯재배 시의 퇴적발효, 살균 및 접종 3개의 작업 공정이 고비용, 저효율의 취약한 구조로 수익성 악화를 초래하는 악순환이 지속되고 있어 저비용, 고효율의 신규공정의 개발이 조속히 이루어져야만 한다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명자들은 에너지, 노동력을 절감할 수 있는 기계화된 system 개발을 연구해온 결과, scoop식 발효기와 가습, 송풍, 가온 장치가 부착된 발효조를 이용함으로써 목적의 고온 호기성발효를 원활히 달성할 수 있었고 살균, 냉각 후 Mixer로 이송하여 무균적으로 배양한 버섯액체종균을 혼합 접종하여 입봉기로 입봉까지 일관된 연속공정으로 이루어짐으로 배지의 입상에 소요되는 인력, 에너지 및 실패율을 최소화 할수 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 퇴적발효, 살균 및 접종의 순서로 수작업에 의존하여 행하여지는 별개의 공정들을 기계화된 연속생산 system化 하고자 함이다.

이하 본 발명의 방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선 배지원료의 혼합 및 수분공급을 현재 수작업에 의존하고 있어 수분조절의 미흡으로 인한 오염발생율이 문제되므로 이를 혼합기를 이용하여 수분함량을 65-70% 정도로 정확히 조절할 수 있도록 한 점이다. 이것은 발효, 살균이 원활히 이루어지는데 중요할 뿐 아니라 버섯수량의 증감에도 중요한 인자로 작용하기 때문이다. 또한 폐솜에 의존하고 있는 원료를 톱밥, wood chip, 옥수수 속대, 비지, 주박, 팽연왕겨, 미강 등의 유기성 농산부산물을 효과적으로 대체 이용할 수 있는 잇점이 있다.

본 발명에 사용되는 scoop식 발효기는 유기물의 퇴비화 장치로서 대표적인 것으로서는 대한민국 실용신안공보 92-26216, 95-5239 등에 기재된 구조를 지닌 장치들을 들 수 있다. 상기 장치들은 통상적인 톱밥, 왕겨, 축분 등의 유기성 폐기물을 기계적으로 교반, 혼합, 승강, 이송 등이 가능하여 효과적인 퇴비화 발효가 가능하다. 그러나 느타리버섯배지의 발효는 유기물의 퇴비화 과정과는 차이가 크다. 퇴비화는 70-80℃의 고온에서 20여일 이상 완숙된 유기성 비료의 취득이 목적이지만 느타리버섯 발효의 경우는 배지원료중의 성분 中 미생물에 의해 쉽게 대사 될 수 있는 탄수화물, 당, 단백질 등의 영양원을 단시간 內에 고갈시키고 방선균에 의한 길항작용을 이용하여 오염미생물의 증식을 억제하고 느타리버섯균사의 증식에 유리한 lignocellulose성 배지를 조성하는 데 있다.

따라서 배지의 품온이 65℃ 이상을 넘지 않도록 하고 호기적 조건을 위해 공기를 공급해 주어야 하며 lignocellulose 성분의 분해, 산화를 방지하기 위해 단시간 내에 발효를 종료해 주어야만 한다. 즉 배지를 물리적, 화학적 및 미생물학적으로 느타리버섯 균사가 타 미생물에 비해 우점적으로 증식할 수 있는 환경으로 전환시켜 주는 것이다.

본 발명에서의 scoop식 발효기를 이용한 발효방법을 설명하면 우선 가로 4m, 세로 20m 높이 1.8m 규모의 콘크리트 및 철제 구조물로 된 발효조를 제작하고 하단부 바닥에 공기주입과 가온을 위해 송풍관 및 스팀주입관을 설치하였다. 또한 발효조 상단 좌우측에 레일을 설치하여 발효기가 전후, 좌우, 상하로 이동할 수 있고 배지의 환적(뒤집기), 이송이 가능하도록 하였다. 따라서 Mixer로 혼합, 수분조정을 끝낸 8ton 정도의 배지가 1일 1회 발효조내로 연속적으로 투입되고 scoop식 발효기에 고압분무노즐을 장착하여 환적시 수분을 추가 공급하고 발효에 유용한 미생물균을 투입하면 발효시간이 단축되며 고온호기성 발효의 지표가 되는 백화현상(white line-like coating)이 더욱 양호하게 나타나 안정적인 발효가 이루어 짐을 알 수 있었다.

느타리버섯의 액체종균의 제조는 1ton 규모의 배양조(fermenter)에서 무균적으로 통기, 교반 배양을 행하였다. 25℃에서 7일간 배양하면 농후한 느타리버섯 균사체를 얻을 수 있었다. 현재 사용되고 있는 고체종균은 1ℓ 용량의 플라스틱 병에 배지를 담아 25-30일간 고체배양한 것으로써 액체종균의 경우, 배양기간을 1/4로 단축시킬 수 있고 활성이 강한 잇점이 있다.

상기 발효가 완료된 배지는 65℃에서 10시간 살균을 행하고 공기냉각방식의 드럼형 냉각관을 통과시켜 25℃ 부근으로 하온 시켰다. 이를 Mixer로 이송한 후, 무균 공기압을 이용해 액체종균을 Mixer로 이송하여 혼합, 접종 하였다. 5분 정도 충분히 혼합이 가능하였고 이를 회전식 입봉기로 이송하여 입봉, sealing하여 배양실로 운반하여 배양 시켰다.

이상의 설명한 방법과 같이 기존의 발효, 살균 및 접종 등 수작업에 의존하고 있는 별개의 3가지 공정을 기계적, 연속적으로 처리할 수 있는 신규 system을완성 할 수 있었으며 에너지, 인력소모를 대폭 줄일 수 있음을 확인하였다.

이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

비교 예 1)

폐면(방울솜) 2ton을 솜 터는 기계로 잘게 털면서 물을 가해 수분함량을 65-70%로 조정한 후 폭 2m, 높이 1.5m의 더미형태로 퇴적하여 발효시켰다. 상단에 봉상의 온도계를 30cm 깊이에 꽂아 품온이 60℃에 도달하면 뒤집기하여 내외부, 상하부가 골고루 섞어지도록 하였으며, 약 10일간 3회 뒤집기를 행하여 발효를 종료하였다. 30평 표준재배사 균상에 비닐을 깔고 발효된 배지를 입상하고 스팀을 가해 65℃에서 10시간 살균을 행하였고 55℃로 하온 시킨 후 1일 3회 환기를 행하면서 3일간 후발효를 실시하였다.

실시 예 1)

면실피, 톱밥, 맥주박을 40:40:20의 용량비율로 2ton의 원료를 Mixer를 이용해 가수하면서 충분히 혼합하였다. 수분함량을 65-70% 정도 되게 조정하여 발효조로 투입하였다. 가로 4m, 세로 20m, 높이 1.7m 규모의 발효조 하단에 송풍, 스팀 주입관을 설치하였고 scoop식 발효기로는 효성농산(주)의 바이오테카(상품명)를 사용하였다. 품온이 65℃ 이상 넘지 않도록 환적(뒤집기) 하였으며, 호기적 발효가 이루어지도록 송풍 주입관을 통해 시간 당 15분 씩 공기를 공급하였다. 따라서 1일 1회 환적, 이송하여 6일간 연속적으로 투입, 발효를 병행하였다. 발효가 완료된 배지는 스팀 주입관으로 스팀을 가해 65℃에서 10시간 살균을 행하였다.

상기 표1.에 나타난 바와 같이 30평 표준배사 1동의 입상에 필요한 배지의 발효, 살균에 소요되는 에너지, 인력은 본 발명의 방법을 이용한 경우 20%정도로 획기적으로 절감할 수 있었으며 소요기간도 7일로서 1/2로 단축되었다. 또한 수입폐면에 의존하고 있는 고가의 원료를 국내 조달이 가능하고 저렴한 톱밥, 맥주박 등으로 대체할 수 있어서 원료비의 절감 효과도 매우 큰것으로 나타났다. 한편 Mixer와 scoop식 발효기를 이용한 기계적 공정의 도입으로 발효조건을 인위적 조절이 가능하였으며 자연퇴적발효 시의 불균일 발효에 의한 악취발생 및 오염율을 극소화시킬 수 있었다.

비교 예 2)

비교 예 1의 살균된 발효배지를 25℃로 하온시킨 후 종균배양소에서 구입한 느타리버섯종균(원형 2호) 400병을 종균분쇄기로 잘게 분쇄한 후 4%(w/w) 비율로 혼합, 접종하였다. 재배사의 온도가 22-23℃ 정도로 유지되도록 하며 버섯균사를 활착시켰고 배양이 완료된 후, 15℃로 하온시켜 가습 및 환기를 행하면서 버섯발이를 유도하고 생육된 버섯을 수확하였다.

실시 예 2)

실시 예 1의 발효, 살균된 배지를 벨트컨베이어로 이송하여 공기냉각방식의 드럼 냉각관을 통과시켜 25℃로 하온 한 후, Mixer로 이송하고 미리 무균적으로 배양한 느타리버섯 액체종균(원형 2호)을 4%(w/w) 비율로 혼합, 접종하였다.

느타리버섯 액체종균의 배양은 1ton 용량의 배양조(fermenter)를 이용하였다. 배지의 살균, 냉각을 위해 이중 자켓형 스텐레스 tank로서 무균공기의 공급을 위한 무균 filter 및 Agitator를 부착하였다. 배지조성은 전분 2%, 포도당 3%, 효모 extract 1%로 하여 통기량 1vvm, 교반속도 50 rpm으로 25℃에서 7일간 배양하여 농후한 균사체 배양액을 얻었으며 이를 접종하였다.

또한 상기의 접종이 완료된 배지는 회전식 입봉기로 이송되어 2.5kg 씩 자동 포장되고 sealing되어 비교 예 2와 동일하게 균사활착 및 버섯생육을 실시하였다.

본 발명의 방법으로 입상하여 재배한 경우, 초발이 까지 소요되는 기간이 4-5일 단축되었으며 오염율이 1% 미만으로 매우 낮았다. 수확량에서는 기존의 관행 재배법과 유사한 것으로 나타나 본 발명의 방법으로 안정적인 느타리버섯 재배가가능한 것을 확인하였다.

상기의 결과와 같이 본 발명은 에너지, 인력 다소모형인 기존의 느타리 재배방법의 문제점들을 획기적으로 개선할 수 있고 또한 scoop식 발효기 및 발효장치를 도입하여 기계적으로 바라는 고온호기성 발효가 원활히 이루어지도록 조정이 가능하고 액체종균의 무균적 배양기술을 접목하여 낙후되어 있는 버섯 재배기술을 한 단계 끌어올릴 수 있는 계기로 판단된다.

따라서 본 발명의 방법을 배지분양센터 또는 느타리버섯 재배단지에 보급할 경우, 현재의 고비용 저효율의 재배방식을 저비용 고효율로 전환시킬 수 있고 버섯산업의 경쟁력 강화에 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 면실피, 톱밥, 맥주박을 40:40:20의 용량비율로 혼합기에서 가수하여 교반하여 수분함량을 65-70%로 조정하는 방법을 특징으로하는 느타리버섯배지의 제조방법
2. 제1항의 배지를 scoop식 발효기를 사용하여 환적, 이송하며 배지의 품온이 65℃ 이상이 넘지 않도록 통기, 교반을 행하면서 연속적으로 발효시키는 것을 특징으로 하는 느타리버섯배지의 발효방법
3. 제2항의 발효가 완료된 배지를 65℃에서 10시간 살균한 후, 공기냉각방식의 드럼형 냉각관을 통과시켜 25℃ 부근까지 냉각시킨 것을 혼합기로 이송하여 액체종균을 가해 혼합, 접종하고 곧 바로 회전식 입봉기로 자동포장, sealing하는 방법을 특징으로 하는 느타리버섯배지의 살균, 접종방법