KR20030060500A - 식용버섯 재배용 배지 발효기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식용버섯 재배용 배지 발효기에 관한 것으로, 몸체 하우징과, 상기 발효기 몸체 하우징의 내부에 그 길이 방향을 따라 설치된 중공의 회전축과, 상기 회전축의 둘레를 따라 그 길이 방향으로 설치된 스크류와, 상기 스크류가 부착된 회전축을 동력전달수단을 통해 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터와, 상기 발효기 몸체 하우징의 상부에 공급관의 일측 단부가 연결되며 하우징 내부의 온도를 조절하기 위한 온,냉풍을 공급하는 냉,온풍 공급기와, 상기 발효기 몸체 하우징의 하부에서 발효기 몸체 하우징을 지지하는 하부 프레임을 포함하는 구성으로 되어 있으며, 종래의 버섯 재배용 배지 제조공정에 있어서 대부분 수작업 및 단속적으로 이루어지던 발효 및 접종공정이 하나의 발효기 내에서 기계적, 연속적으로 이루어지게 되므로 제조공정에 소요되는 인력을 1/3 정도로 크게 절감할 수 있으며, 고온성 방선균을 이용한 미생물상의 인위적으로 조절할 수 있는 것을 통해 오염율을 제로(zero)화 시키면서 종균 접송시까지의 시간을 1/3 정도로 대폭 단축시킬 수 있다.

Description

식용버섯 재배용 배지 발효기{Fermentation device for mushroom cultivation}

본 발명은 버섯 재배용 배지 발효기에 관한 것으로, 특히 고온성 미생물을 이용하여 식용버섯 재배용 배지를 효율적으로 제조할 수 있는 식용버섯 재배용 배지 발효기에 관한 것이다.

일반적으로 버섯재배의 발효과정은 폐면, 볏짚 등의 섬유소 원료의 물리적, 화학적, 미생물학적 성질을 버섯균사의 우점적 증식에 적합하도록 조성하는 작업으로 작물에 대한 우량토양의 역할과 같이 버섯재배의 성공 실패를 좌우하는 가장 중요한 작업이다.

현재 느타리버섯 농가의 대부분이 사용하고 있는 균상재배법은 원료인 볏짚, 폐면 등을 수 작업 또는 농기계를 이용하여 잘게 썰어 수분을 조정한 후 퇴적하여 65℃ 정도의 온도로 10시간 살균하고 55℃로 하온하여 고온호기성발효를 5-7일간 실시하는 방법이다.

이러한 종래의 균상재배법에서는 충분한 원료의 혼합 및 수분조정이 어렵고, 자연발효에 의존하므로 미생물상(microflora) 및 미생물 천이에 대한 인위적인 조절이 불가능하여 유해성 곰팡이의 오염이 다발하여 배양이 실패하는 문제점이 있었다. 특히 동일 재배사 내에서 살균, 발효 및 배양이 순차적으로 이루어지고 있는데 재배사 전체를 65∼70℃까지 가온하고 있기 때문에 동절기에는 약 1000ℓ 정도의 경유가 소모되므로 과다한 에너지 비용이 소요되는 문제점이 또한 있었다. 또한 수작업에 의존하고 있는 대부분의 농가에서 전량 수입에 의존하고 있고 취급이 용이한 폐면을 원료를 사용하고 있어 농약 혼입에 대한 우려 및 조달상의 어려움 등의문제가 있다. 따라서 볏짚, 폐면, 왕겨, 톱밥, 우드칩, 미강 등 국내 유휴 농산 부산물을 이용하는 기술개발이 필요한 상황이다.

상기와 같이, 종래의 균상재배법의 배지발효, 제조과정이 고에너지, 고비용, 저효율의 취약한 구조로 수익성 악화를 초래하고 있어 신규의 저비용 고효율의 배지 제조공정의 개발이 시급히 요청되고 있는 실정이었다.

따라서 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 본 출원인이 출원한 특허출원 제 2001-64995호(2001.10.22)에서 식용버섯의 배지 제조방법이 제시되고 있다. 상기 특허에서는 소정의 발효기내에 고온에서 증식이 우수한 방선균을 이용하여 인위적으로 균일하고 안정적인 발효를 행할 수 있도록 하고, 발효가 완료된 배지를 냉각한 후 발효기 내에서 버섯종균을 접종하여 상자나 봉지 등에 담아 곧 바로 배양시킬 수 있도록 하여 제조비용을 줄일 수 있고 제조공정 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 버섯의 인위적 조절을 통한 무살균 배지 제조방법을 제공하고 있다.

따라서 발효기 내부에서의 균일하고 안정적인 발효가 이루어지고, 버섯종균의 접종 및 배양까지의 인위적인 조절이 가능하도록 그 내부 구성을 효과적으로 구성할 필요가 있으나 현재까지 이러한 효과를 달성시킬 수 있는 발효기가 제시되어 있지 않는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고온에서 증식이 우수한 방선균을 이용하여 인위적으로 균일하고 안정적인 발효를 행할 수 있고, 발효 후 내부에서 직접 버섯종균을 접종할 수 있도록 하여 제조비용을 낮출 수 있고 제조기간을 단축시킬 수 있는 버섯 재배용 배지 발효기를 제공하는 데 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 식용버섯 재배용 배지 발효기의 사시도,

도 2a 는 상기 도 1 의 정단면도,

도 2b 는 상기 도 1 의 측단면도임.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 발효기 몸체 하우징 3 : 배지원료 투입호퍼

5 : 발효배지 배출구 7 : 회전축

9 : 구동모터 11 : 회전기어

13 : 동력전달부재(체인) 15 : 하부 프레임

17 : 스크류 19 : 증기분사 유도관

21 : 증기 배출구 22 : 보조날개

23 : 냉,온풍 공급관 25 : 히터

27 : 냉각기 29 : 송풍기

31 : 냉,온풍 공급기

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 식용버섯 재배용 배지 발효기는 발효기 몸체 하우징과,

상기 발효기 몸체 하우징의 내부에 그 길이 방향을 따라 설치된 중공의 회전축과,

상기 회전축의 둘레를 따라 그 길이 방향으로 설치된 스크류와,

상기 스크류가 부착된 회전축을 동력전달수단을 통해 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터와,

상기 발효기 몸체 하우징의 상부에 공급관의 일측 단부가 연결되며 하우징 내부의 온도를 조절하기 위한 온,냉풍을 공급하는 냉,온풍 공급기와,

상기 발효기 몸체 하우징의 하부에서 발효기 몸체 하우징을 지지하는 하부 프레임을 포함하는 구성으로 되어 있다.

본 발명의 상기 발효기 몸체 하우징은 그 상부에 배지원료 투입호퍼가, 하부에는 발효배지 배출구가 각각 형성되며,

본 발명의 상기 냉,온풍 공급기는 발효기 몸체 하우징에 그 일측단부가 연결된 냉,온풍 공급관과, 상기 냉,온풍 공급관에 각각 연결된 히터 및 냉각기와, 상기 히터 및 냉각기측에 연결되는 송풍기로 구성된다.

또한 본 발명의 스크류의 날개 크기는 회전축을 중심으로 그 직경방향으로 발효기 몸체 하우징 직경의 90% 이상의 크기가 되도록 하는 것이 바람직하며, 특히 상기 회전축상에 회전축의 내부를 흐르는 증기가 유입되어 발효기 몸체 하우징의 내부로 분사되도록 하는 증기분사 유도관을 구비하고 있다. 이 증기분사 유도관은스크류의 날개부를 저부에서 지지하는 역할을 하는 것과 동시에 회전축의 내부를 흐르는 증기가 발효기 몸체 하우징의 내부로 원활히 분사되도록 하는 일을 하며, 증기분사 유도관의 중간 부위에는 보조날개가 부착하여 배지원료의 혼합이 보다 효과적으로 이루어지게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 식용버섯 재배용 배지 발효기의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 식용버섯 재배용 배지 발효기의 사시도이고,

도 2a 는 상기 도 1의 정단면도이며,

도 2b 는 상기 도 1의 측단면도이다.

본 발명의 식용버섯 재배용 배지 발효기(50)는 하부 프레임(15)의 상부에 대략 원통형상으로 된 드럼형의 발효기 몸체 하우징(1)이 놓이고, 상기 발효기 몸체 하우징(1)의 중앙 내부에는 그 길이 방향을 따라 중공의 회전축(7)이 횡방향으로 설치되고, 상기 회전축(7)의 둘레를 따라 스크류(17)가 그 길이 방향으로 설치되어 있으며, 상기 회전축(7)을 회전시키는 동력을 제공하는 구동모터(9)가 동력전달수단인 체인(13)을 통해 상기 회전축(7)의 일측 단부에 연결되어 있다.

또한, 발효기 몸체 하우징(1)의 내부 온도를 조절하기 위한 온도 조절수단인냉,온풍 공급기(33)가 발효기(50)와 인접하여 설치되어 있다.

본 발명의 상기 발효기 몸체 하우징(1)은 내부에 일정량의 배지 원료가 투입될 수 있는 크기의 공간부를 가지며, 그 상부면에는 배지 원료가 투입되는 배지원료 투입호퍼(3)가 설치되고, 하부면에는 발효배지가 배출될 수 있는 발효배지 배출구(5)가 형성되어 있다.

발효기 몸체 하우징(1)의 내부 중앙에는 그 길이 방향으로 회전축(7)이 설치되고, 회전축(7)의 둘레로 회전날개인 스크류(17)가 설치되어 있다. 상기 회전축(7)은 그 내부가 중공으로 되어 발효기 몸체 하우징(1)의 외부로부터 공급되는 증기가 내부로 유입될 수 있도록 하고 있다. 또한 회전축(7)의 일측 단부, 즉 몸체 하우징(1)의 외부로 연장되어 나온 단부 부위에 회전기어(11)가 형성되고, 이 회전기어(11)와 구동모터(9)의 구동축 사이에 동력전달수단인 체인(13)이 설치되어 회전축(7)에 회전력이 인가되도록 한다. 따라서 회전축(7)과 발효기 몸체 하우징(1)이 접합되는 부위에는 회전축(7)의 회전이 보다 원활히 이루어지도록 하기 위한 수단, 예컨데 베어링이 탑재된 베어링 하우징(8)이 설치된다.

본 발명의 상기 스크류(17)는 회전축(7)의 회전에 의해 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 투입된 배지원료를 혼합시키는 것과 동시에 원료를 임의 방향으로 이동시키는 역할을 하며, 그 형상도 이러한 역할을 원만히 수행할 수 있는 형상으로 제조되도록 한다. 즉 스크류(17)의 날개부 경사각도와 이격 간격 등을 적절히 선택할 필요가 있는데, 예를 들어 스크류(17)의 날개부 크기는 발효기 몸체 하우징(1)의 내부 크기를 고려하여 회전축(7)을 중심으로 그 직경방향으로 발효기몸체 하우징(1) 직경의 90% 이상의 크기를 갖도록 하는 것이 바람직한데, 이는 스크류(17)의 회전에 의해 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 투입되는 원료를 최대한 혼합시킬 수 있기 때문이다.

한편, 스크류(17)의 회전에 의해 혼합이 완료된 원료는 발효기 몸체 하우징(1)의 하부 중앙부위에 위치한 발효배지 배출구(5)를 통해 배출되기 때문에 스크류(17)의 회전에 의해 혼합된 원료가 발효기 몸체 하우징(1)의 중앙부위로 자연스럽게 이송이 이루어지도록 구성할 필요가 있다. 상기 도 2a 에 도시된 스크류(17)의 실시예에서는 스크류(17)의 날개부 형상이 전체적으로 동일한 방향으로 구성되어 있기 때문에 원료의 배출시에는 회전축(7)의 회전방향을 조절하여 발효배지 배출구(5)를 통해 용이하게 빠져 나갈 수 있도록 한다.

또한 스크류(17) 회전날개부는 증기분사 유도관(19)에 의해 지지되도록 증기분사 유도관(19)의 단부에 그 저부면이 연결되며, 증기분사 유도관(19)의 타측단은 회전축(7)과 연결되어 회전축(7)의 내부로 흐르는 증기가 증기분사 유도관(19)으로 유입되도록 하고 있다. 상기 증기분사 유도관(19)상에는 내부에 유입된 증기가 배출되는 배출구(21)가 형성되어 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 증기를 분사시켜 준다.

또한 상기 증기분사 유도관(19)의 중간부 소정 지점에 보조날개(22)가 부착되어 스크류(17)의 회전과 함께 배지원료의 혼합이 보다 원활히 이루어지도록 한다.

본 발명의 발효기 몸체 하우징(1)의 외측에 설치된 냉,온풍 공급기(33)는 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 냉풍 또는 온풍을 불어넣을 수 있는 장치로서, 일측 단부가 상기 발효기 몸체 하우징(1)의 상단에 연결된 냉,온풍 공급관(23)과, 상기 냉,온풍 공급관(23)으로 냉풍 또는 온풍을 공급하는 히터(25) 및 냉각기(27)가 구비되며, 상기 히터(25) 및 냉각기(27)로 공기를 불어넣는 송풍기(29)가 그 하부에 또한 설치된다.

상기 냉,온풍 공급기(33)는 발효기 몸체 하우징(1)의 내부 온도를 조절하기 위한 것으로, 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 원료를 투입한 후 일정 온도까지 상승시키고자 할 경우 회전축(7)을 통한 증기의 공급외 별도로 외부에서 온풍을 불어넣어 줌으로써 단 시간에 온도를 효과적으로 상승시킬 수 있도록 한다. 또한 발효기 몸체 하우징(1) 내부의 온도를 내려야 할 경우 냉,온풍 공급기(33)의 냉각기를 가동시켜 냉풍을 공급함으로써 하강온도를 효과적으로 맞출 수 있도록 한다. 이 경우 도시되지는 않았지만 냉,온풍 공급기(33) 자체에 온도를 제어하는 제어센서를 구비하여 발효기 몸체 하우징(1)의 내부 온도 상태에 따라 냉,온풍의 공급 여부를 자동으로 결정하도록 한다.

예컨데, 본 실시예에서는 히터(25)와 냉각기(27)를 별도로 구분하고, 상기 히터(25)와 냉각기(27)에 송풍기(29)를 연결시키며, 송풍기(29)와 히터(25) 및 냉각기(27)에 각각 연결된 배관라인상에 제어밸브(31)를 설치한다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 버섯 재배용 배지 발효기(50)의 동작 및 사용상태에 대해 설명하기로 한다.

먼저 발효기 상부의 원료 투입호퍼(3)를 통해 배지원료인 면실피, 톱밥, 미강 등의 원료를 투입한다. 다음 구동모터(9)를 가동하여 스크류(17)를 회전시키면서 하우징(1) 상부의 배지원료 투입호퍼(3)를 통해 일정 양의 물을 공급한다. 이때 배지원료의 수분 함유량은 60∼75% 정도가 되도록 조절하는데, 상기 원료의 수분 함유량 측정은 투입되는 원료의 양에 맞추어 공급되는 물의 양을 적절히 조절하여 공급할 필요가 있다.

다음 스크류(17)가 회전하는 상태에서 그 중심부에 위치한 회전축(7)의 내부 공동부를 통해 증기를 공급하여 투입된 원재료의 온도를 소정온도, 예컨데 70∼80℃ 까지 끌어 올려 원재료의 혼합과 살균이 동시에 이루어지도록 한다. 이때 회전축(7)의 내부를 통해 공급되는 증기는 스크류(17)의 날개부 배면에 부착된 증기분사 유도관(19)을 따라 이동하여 증기분사 유도관(19)에 형성된 증기 배출구(21)을 통해 스크류 날개의 회전과 동시에 분사되어진다. 상기 증기분사 유도관(19)은 회전축(7)을 중심으로 스크류(17) 날개의 배면부에 지그재그 형으로 설치되어 있어 증기의 분사방향이 서로 대향하는 방향이 된다. 이는 투입 원재료의 혼합과 살균이 보다 골고루 이루어지게 하는데 매우 효과적이다.

다음 냉,온풍 공급기(33)를 통해 냉풍을 불어넣어 발효기 몸체 하우징(1) 내부 온도를 낮은 온도, 예컨데 약 45∼55℃로 유지시키면서 고온성 미생물을 발효기 몸체 하우징(1) 내부로 투입한다. 이후 스크류(17)를 하루에 3∼4회 정도 회전시켜 원료를 뒤집는 운동을 반복하여 혼합상태가 충분히 이루어지도록 한다. 이 상태에서 2내지 3일 정도 경과한 후에는 배지원료의 발효가 완료된다.

참고로, 상기 고온성 미생물의 투입은 고온성 방성균을 이용한 미생물상의인위적 조절을 통해 오염을 크게 줄이는(거의 제로상태까지) 역할을 하게 된다.

다음, 스크류(17)를 회전시키면서 냉,온풍 공급기(33)를 통해 냉풍을 발효기 몸체 하우징(1) 내로 불어넣어 내부온도를 낮은 온도, 예컨데 22∼28℃ 의 온도로 내린 후 하우징(1) 내부로 종균을 투입한다.

다음 발효기 몸체 하우징(1) 하부에 설치된 배지 배출구(5)를 통해 발효된 배지를 불출한다. 불출되는 배지는 봉지에 넣어진 후 상자에 담겨 배양실로 보내진다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 버섯 재배용 배지 발효기는 종래의 버섯 재배용 배지 제조공정에 있어서 대부분 수작업 및 단속적으로 이루어지던 발효 및 접종공정이 하나의 발효기 내에서 기계적, 연속적으로 이루어지게 되므로 제조공정에 소요되는 인력을 1/3 정도로 크게 절감할 수 있으며, 고온성 방선균을 이용한 미생물상의 인위적으로 조절할 수 있는 것을 통해 오염율을 제로(zero)화 시키면서 종균 접송시까지의 시간을 1/3 정도로 대폭 단축시킬 수 있다. 또한 제조공정이 하나의 발효기 내에서만 이루어지므로 온도 상승을 위한 에너지의 소모도 크게 줄일 수 있으며, 본 발효기를 통해 얻는 발효배지를 적용한 경우 버섯의 생육이 종래에 비해 훨씬 뛰어난 결과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 식용버섯 재배용 배지 발효기에 있어서,

   발효기 몸체 하우징과,

   상기 발효기 몸체 하우징의 내부에 그 길이 방향을 따라 설치된 중공의 회전축과,

   상기 회전축의 둘레를 따라 그 길이 방향으로 설치된 스크류와,

   상기 스크류가 부착된 회전축을 동력전달수단을 통해 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터와,

   상기 발효기 몸체 하우징의 상부에 공급관의 일측 단부가 연결되며 하우징 내부의 온도를 조절하기 위한 온,냉풍을 공급하는 냉,온풍 공급기와,

   상기 발효기 몸체 하우징의 하부에서 발효기 몸체 하우징을 지지하는 하부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 식용버섯 재배용 배지 발효기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발효기 몸체 하우징은 그 상부에 배지원료 투입호퍼가, 하부에는 발효배지 배출구가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 버섯 재배용 배지 발효기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉,온풍 공급기는 발효기 몸체 하우징에 그 일측단부가 연결된 냉,온풍공급관과, 상기 냉,온풍 공급관에 각각 연결된 히터 및 냉각기와, 상기 히터 및 냉각기측에 연결되는 송풍기로 구성되는 것을 특징으로 하는 버섯 재배용 배지 발효기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스크류의 날개부는 일측단이 회전축과 연결된 증기분사 유도관에 의해 그 저부면이 지지되고, 회전축의 내부를 흐르는 증기가 상기 증기분사 유도관의 내부로 유입되어 발효기 몸체 하우징의 내부로 분사되도록 증기분사 유도관이 구비된 것을 특징으로 하는 식용버섯 재배용 배지 발효기
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 증기분사 유도관의 중간 부위에 보조날개가 부착된 것을 특징으로 하는 식용버섯 재배용 배지 발효기.