KR200330139Y1 - 음식쓰레기의 발효건조 장치 - Google Patents

음식쓰레기의 발효건조 장치 Download PDF

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KR200330139Y1
KR200330139Y1 KR20-2003-0011112U KR20030011112U KR200330139Y1 KR 200330139 Y1 KR200330139 Y1 KR 200330139Y1 KR 20030011112 U KR20030011112 U KR 20030011112U KR 200330139 Y1 KR200330139 Y1 KR 200330139Y1
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신승경
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    • F26B2200/04—Garbage

Abstract

본 고안은 음식쓰레기를 발효건조 장치에 관한 것으로서, 투입개폐문(1)과 배출문(13)이 상하측에 형성되어 음식쓰레기 등이 투입 및 배출되게 되는 발효건조실(4)과, 상기 발효건조실(4)의 내측에 형성되어 수용된 음식쓰레기를 적정하게 교반시키는 회전교반축(8)으로 구성된 발효 건조장치에 있어서, 상기 발효건조실(4)의 외주연 일부에 형성되고 일측에 제 1, 2 에어토출구(52,68)가 형성되어 발효건조실(4) 내부로 가온 공기를 투입할 수 있는 장치와, 발효건조실(4)의 온도를 가변되게 하는 밴드히터(50')가 부착되는 발열겸 에어가이드 공간부(50)와, 상기 발열겸 에어가이드 공간부(50)의 선단측에 발효건조실(4)의 길이방향으로 설치되어 에어 및 히팅에어가 균일하게 공급되는 에어파이프(54)와, 상기 발효건조실(4)의 상부에 형성된 배기가스 토출구(56)에 파이프(58)를 통해 연결되어 흡입되는 공기중의 이물질을 집진하는 집진기(60)와, 상기 집진기(10)의 출구와 파이프(62)를 실해 히트파이프형 열교환기(64)와 연결되어 폐가스 중 수분은 응축되고 열교환 된 공기는 배출되며, 신선한 공기가 히트파이프형 열교환기(64)에서 흡입되는 공기량의 70%는 제 1 송풍기(74)와 연결되는 연결관(66')을 통하여 발효에 부족한 열이 히터(72)에서 가열되어 발효건조실(4)의 에어파이프(54)와 발열겸 에어가이드 공간부(50)를 통해서 제 1 에어토출구(52)로 투입되고, 30%는 발효건조실(4) 하단 제 2 에어토출구(68)로 연결하는 연결관(66)을 통해서 제 2 송풍기(76)의 송풍압력으로 발효건조실(4)로 투입된다.
본 고안은 배출가스로 배출되는 열이 재 회수되어 에너지 비용이 적게 소요되고, 효율적인 공기 투입으로 발효건조 시간이 단축된다. 또한 혼합물을 교반하기 위해 사용되는 블레이드의 동력이 적게 소요되며, 사료관리법에 따른 가열살균 기준을 준수하고, 미생물이 최대한 배양된 고 품질의 사료나 퇴비를 생산할 수 있다.

Description

음식쓰레기의 발효건조 장치 {FERMENTATION DRYING DEVICE OF A LEFTOVER FOOD}
본 고안은 음식쓰레기를 발효 건조하여 생균 사료나 반숙상태의 퇴비를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이 음식쓰레기는 가정 또는 음식점에서 발생된 생활쓰레기로서, 상기 음식쓰레기는 선별파쇄하고 가열하여 습식사료로 가축에 급여하거나 건조 또는 발효건조하여 가축의 사료 또는 농작물 재배용 퇴비로 재활용되는 것이다. 습식사료는 운반량이 많고 취급이 불편하며, 부패 오염 가능성 때문에 사용량이 감소하고 있으나 건조 또는 발효건조하여 재활용되는 량은 증가하고 있다. 건조사료의 경우 건조시간은 짧으나 제품이 탄화되어 제품의 질이 좋지 않아 다시 폐기되는 문제가 있으며, 발효건조도 처리기간이 길고, 투입 에너지가 과대하여 대용량 처리에 어려움이 많았다.
기존에 음식쓰레기 처리장치는 저 비용으로 빠르게 처리하는 것을 목표로 추진되어 옴에 따라 건조되는 제품이 농가에 공급되거나 판매되지 못하여 폐기되는 경우가 많았다. 이러한 문제를 해결하기 제품의 고품질화 기술이 다시 부각되고 있다. 그러므로 본 고안은 음식쓰레기로 생산된 제품이 농가에서 잘 활용될 수 있도록 고품질의 제품을 생산하기에 적합한 발효건조기에 관한 운전방법과 장치의 구성에 관한 것이다.
종래의 발효건조 방법 및 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 투입개폐문(1)과 배출구(2)를 갖는 본체(3)의 내부에 단면상 "U"자형 발효건조실(4)을 경사상으로 설치하고, 상기 발효건조실(4)의 외주벽에는 전도성 발열테이프(5)와절연테이프(6)를 부착하여 본체(3)와의 사이공간에 단열수지층(7)을 형성하며, 상기 발효건조실(4)의 내측에는 파이프상의 회전교반축(8)을 발효건조실(4)과 평행되게 축설하여 도시하지 않은 액추에이터에 의해 회전되게 하고, 상기 회전교반축(8)의 선단을 송풍기(미도시)의 연결관과 당접되게 함과 아울러 외주면에는 교반날개(9)를 일정 간격으로 삽착하며(주걱형), 상부 공간부에는 공기공급관(11)과 배기관(10)을 설치하여 공기공급관(11)은 상기한 연결관에 연결하고, 상기 배기관(10)은 그 일단을 외부로 노출시켜 배출판과 휠타가 장치된 정화배출기(12)에 연결하며, 상기 발효건조실(4)의 하부에는 배출문(13)을 설치하는 것이다.
상기와 같이 구성된 상태에서 투입개폐문(1)을 실해 음식쓰레기를 투입한 후 적정 시간 동안 회전교반축(8)을 회전시켜 교반날개(9)가 회전되게 하고, 상기 교반날개(9)가 회전될 때 발효건조실(4) 내측으로 공기공급관(11)을 실해 공기가 공급되며, 상기 공기가 공급될 때 발열테이프(5)측에서의 열이 발생되므로서 적당한 열과 공기의 공급이 이루어지고, 상기 열과 공기가 적정하게 공급됨에 따라 음식쓰레기가 발효건조 되는 것이다. 상기 음식쓰레기를 발효 처리한 후 배출문(13)을 실해 배출하는 것이고, 상기 배출문(13)을 실해 배출된 퇴비 또는 사료는 적정하게 사용될 수 있는 것이다.
그러나 상기한 발효 건조방법 및 장치는, 배출가스로 배출되는 열이 회수되지 않아 에너지 비용이 많이 소요되고, 배기가스로 악취와 먼지등 오염물질이 과다하게 배출되었다. 또한 혼합된 것을 발효조에서 교반하기 위해 사용되는 블레이드는 동력 소요량이 많아 고장이 자주 발생하였다. 음식쓰레기를 사료로 제조하기 위해서는 사료관리법에 따라 돼지는 80℃에서 30분간, 가금류는 100℃에서 1시간 가열 살균하게 되어 있으나 기존 발효조는 80℃ 이상으로 온도를 올릴 경우 미생물이 사멸하여 최고 50-60℃ 정도로 운전됨에 따라서 법적인 살균 규정을 준수하기 어렵고 미생물을 최대한 배양한 고급의 품질을 유지하기 어려웠다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저 에너지 투입으로 고 품질의 발효건조물을 생산할 수 있는 음식쓰레기의 발효건조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 발효건조 장치는 투입개폐문과 배출문이 형성된 발효건조실과, 상기 발효건조실의 내측에 형성되어 음식쓰레기를 교반시키는 회전교반축으로 구성된 발효 건조장치에 있어서, 상기 발효건조실의 외주연 일부에 형성되고 일측에 제 1, 2 에어토출구가 형성되는 발열겸 에어가이드 공간부와, 상기 발열겸 에어가이드 공간부의 선단측에 설치되어 에어 및 히팅에어가 공급되는 에어파이프와, 상기 집진기의 출구와 파이프를 통해 연결됨과 아울러 발효건조실로 연결되는 열교환기로 이루어진 것이다.
도 1은 종래의 것의 단면도,
도 2는 본 고안의 실시예의 배치도,
도 3은 본 고안의 실시예의 정단면도,
도 4는 본 고안의 실시예의 측단면도,
도 5는 본 고안의 실시예의 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>
4: 발효건조실 8: 회전교반축
50: 발열겸 에어가이드 공간부 52: 제 1 에어토출구
54: 에어파이프 56: 배기가스 배출구
60: 집진기 64: 열교환기
68: 제 2 에어토출구 70: 블레이드
72: 히터 74: 제 1 송풍기
76: 제 2 송풍기 80: 구동모터
본 고안은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 투입개폐문(1)과 배출문(13)이 상하측에 형성되어 음식쓰레기 등이 투입 및 배출되게 되는 발효건조실(4)과, 상기 발효건조실(4)의 내측에 형성되어 수용된 음식쓰레기를 적정하게 교반시키는 회전교반축(8)으로 구성된 발효 건조장치에 있어서, 상기 발효건조실(4)의 외주연일부에 형성되고 일측에 제 1, 2 에어토출구(52,68)가 형성되어 발효건조실(4) 내부로 가온 공기를 투입할 수 있는 장치와, 발효건조실(4)의 온도를 가변되게 하는 밴드히터(50')가 부착되는 발열겸 에어가이드 공간부(50)와, 상기 발열겸 에어가이드 공간부(50)의 선단측에 발효건조실(4)의 길이방향으로 설치되어 에어 및 히팅에어가 균일하게 공급되는 에어파이프(54)와, 상기 발효건조실(4)의 상부에 형성된 배기가스 토출구(56)에 파이프(58)를 통해 연결되어 흡입되는 공기중의 이물질을 집진하는 집진기(60)와, 상기 집진기(10)의 출구와 파이프(62)를 실해 히트파이프형 열교환기(64)와 연결되어 폐가스 중 수분은 응축되고 열교환 된 공기는 배출되며, 신선한 공기가 히트파이프형 열교환기(64)에서 흡입되는 공기량의 70%는 제 1 송풍기(74)와 연결되는 연결관(66')을 통하여 발효에 부족한 열이 히터(72)에서 가열되어 발효건조실(4)의 에어파이프(54)와 발열겸 에어가이드 공간부(50)를 통해서 제 1 에어토출구(52)로 투입되고, 30%는 발효건조실(4) 하단 제 2 에어토출구(68)로 연결하는 연결관(66)을 통해서 제 2 송풍기(76)의 송풍압력으로 발효건조실(4)로 투입된다.
상기한 회전교반축(8)의 외주연에는 나선상의 블레이드(70)를 형성하는 것으로서, 상기 블레이드(70)는 음식쓰레기와 혼합된 혼합물과 가열된 공기가 잘 혼합될 수 있도록 시계방향으로 회전하는 것으로 적은 저항으로 혼합물과 가열공기의 혼합이 수평 및 수직방향으로 이루어지는 것이다.
그리고 상기 에어파이프(54)는 등간격으로 균일하게 분출홀(54')을 형성하여 에어의 토출이 적정하게 이루어질 수 있도록 하는 것이며, 상기 에어파이프(54)의입구측에는 선택적으로 작동되어 에어파이프(54)로 히팅열을 공급할 수 있도록 히터(72)를 설치하고, 상기 히터(72)의 입구측에 제 1 송풍기(74)를 설치하여 에어파이프(54)로 에어가 압송되도록 하는 것이다.
가열된 공기는 제 1, 2 에어토출구(52,68)로 배출되며, 토출구는 블레이드(70)에 방해가 되지 않고 공기가 빠져나갈 수 있는 틈을 형성하고 있다.
또한 상기 열교환기(64)는 집진기(60)로부터 공급된 에어의 열이 히트파이프 반대편으로 전달되고, 반대편에서는 흡입되는 찬공기가 교환되므로 습공기는 응축하여 습공기중의 악취와 먼지가 자동으로 저감되어 외부로 배출된다.
상기 열교환기(64)의 출구측 파이프(66) 단부에 제 2 에어토출구(68)를 연결하여 발효건조실(4)에 설치하여 제 2 에어토출구(68)를 거쳐서 회수 및 예열 혼합된 열풍을 공급하여 건조시키는 것이다.
또한 상기 발효건조실(4)의 하부 외주면에 밴드히터(50')를 설치하여 선택적으로 사용할 수 있는 것이고, 파이프(66)가 발효건조실(4)의 중심 측 기준 이하에 설치되는 것이며, 상기 에어파이프(54)를 통해서 공급되는 열풍이 발효건조실(4)의 하부에 형성된 발열겸 에어가이드 공간부(50)를 거쳐서 제 1 에어토출구(52)로 유입되어 발효건조실(4)의 회전교반축(8) 회전방향과 동일한 방향으로 열풍이 혼합되도록 한 것이다.
한편, 상기한 장치에 상기 음식쓰레기를 원형그대로 사용하거나 파쇄선별한 후 탈수한 것을 수분조절과 제품의 품질을 유지하는 데 용이한 부형제인 쌀겨 또는 왕겨 미분말, 톱밥 등과 함께 발효건조실(4) 내부로 투입하는 것이고, 제 1, 2 송풍기(74,76)와 히터(72)를 가동하지 않는 상태에서 밴드히터(50')와 회전교반축(8)을 회전하여 발효건조실(4) 내부의 혼합물을 가금 사료로 사용할 때는 100℃로 유지시켜 1시간, 돼지는 80℃에서 30분간 살균 가열하는 것이며, 상기 가열후 밴드히터(50')와 히터(72)를 작동하지 않는 상태에서 회전교반축(8)과 제 1, 2 송풍기(74,76) 및 열교환기(64)를 작동하여 발효건조실(4) 내부의 온도가 약 60℃ 이하로 유지되게 하면서 상기 발효건조실(4) 내부로 가축 및 퇴비에 유익한 미생물 제재인 종균을 투입한 후 사료는 수분이 15% 정도, 퇴비는 수분이 50% 정도로 발효 건조되게 하는 것이며, 상기 발효건조실(4)에서 완제품을 배출하는 것이다.
상기한 부형제는 사료로 사용할 때는 쌀겨, 미분말의 왕겨가 적합하고 퇴비는 왕겨나 톱밥 등을 사용할 수 있는 것으로 제조하고자 하는 제품 종류와 품질에 따라 다양하게 혼합 가능하며, 음식쓰레기와 부형제를 혼합한 혼합물의 수분이 60%～65%정도를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 종균을 투입한 후 사료는 수분을 15%, 반숙 퇴비는 50%로 유지시키기 위해서는 발효건조실(4) 내부로 적정 온도의 히터(72)와 밴드히터(50')의 열을 투입하여 발효 건조되는 것이다.
그리고 생균 사료는 독립적으로 사용할 수 있으나 일반 배합사료와 혼합하여 사용할 수도 있고, 상기 완제품에 옥수수와 대두박 및 발효제를 적정하게 혼합하여 사용할 수 있는 것이다. 반숙퇴비는 음식쓰레기의 원료를 탈수하여 수분과 염분을 용출시킨 탈수 케익을 사용하여 제품을 제조하고 수분 50%정도로 가열살균 후 발효건조하여 배출된 것으로 염분농도가 1%이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 반숙된 퇴비는 농가에 운반되어 후숙과정을 거쳐 과수나 작물에 사용하거나 가축분과 혼합하여 후숙 후 사용 할 수 있다.
상기와 같이 구성된 상태에서 음식쓰레기를 발효 건조시키기 위해서는 먼저 투입개폐문(1)을 실해 음식쓰레기와 부형제를 투입하고, 상기 투입이 이루어질 때 회전교반축(8)을 작동시켜 블레이드(70)를 실한 혼합물의 교반이 적정하게 이루어지게 하며, 상기 음식쓰레기의 투입이 이루어진 후 밴드히터(50')만을 작동하고 히터(72) 및 제 1 송풍기(74)를 중지시켜 혼합물을 100℃ 또는 80℃로 일정 시간 가열 살균한다. 살균 후 밴드히터(50')와 히터(72)를 중지하고 제 1, 2 송풍기(74,76)와 집진기(60) 및 열교환기(64)를 작동하여 발효건조에 최적인 60℃로 혼합물의 온도를 낮춘다.
60℃로 낮추어진 혼합물이 60℃이하로 내려 갈 때는 히터(72)로 가열된 공기가 발효건조실(4) 바닥을 가온하고 투입되어 혼합물의 온도를 지속적으로 60℃ 온도를 유지하게 하는 것이다. 상기 발열겸 에어가이드 공간부(50)로 이동된 히팅에어는 발열겸 에어가이드 공간부(50)의 내부를 히팅함과 아울러 발효건조실(4)의 내면을 히팅시키는 것이며, 상기 발열겸 에어가이드 공간부(50) 및 발효건조실(4)을 히팅시킨 에어는 발열겸 에어가이드 공간부(50) 내부를 이동하여 제 1 에어토출구(52)로 이동하여 발효건조실(4) 내부로 토출되는 것이다. 상기 발효건조실(4) 내부로 이동된 히팅에어는 발효건조실(4) 내부의 전 영역을 이동하면서 혼합물의 수분을 제거하는 것이며, 발효건조실(4)에서 발생한 습공기는 제 1, 2 송풍기(74,76)의 배출압력으로 배기가스 배출구(56), 집진기(60), 열교환기(64)를 거쳐대기중으로 배출된다. 신선한 공기는 열교환기(64)를 통해서 제 1, 2 송풍기(74,76) 흡입 압력으로 발효건조실(4)의 제 1, 2 에어토출구(52,68)로 배출됨으로써, 상기 혼합물은 발효건조실(4)의 온도와 습공기의 배출에 의해서 단시간 내에 건조 상태로 전환되는 것이다.
상기 발효 건조가 이루어질 때 사료는 수분이 약 15%로 유지되도록 하는 것이며, 퇴비는 50%정도를 유지하여 배출문(13)을 개방하여 완제품이 생산되도록 하는 것이다. 상기 생산된 완제품은 가축의 종류에 따라 사용자가 독립적 또는 다른 제품과 혼합하여 사용할 수 있는 것이며, 반숙퇴비 또한 다양하게 혼합 후숙하여 사용될 수 있다.
한편, 상기한 발효건조실(4) 내부의 혼합물은 타이머 조작과 온도센서 작동으로 가열살균이 자동으로 이루어지며, 발효건조 중에는 발효건조실(4) 내부에 설치된 습도 센서와 타이머 조작으로 자동으로 공기가 가열되고 폐열이 회수되는 장치이다.
상기 실시 예를 제외하고도 본 고안 장치를 이용하여 다양한 수분 함량의 음식쓰레기와 부형제를 혼합하여 사용이 가능하다. 발효건조실(4)의 열공급 방법 또한 발효건조실(4)의 상단과 하단에 설치된 공기투입구를 적절히 가공하면 스팀이나 열매체등 다양한 열원을 사용할 수 있다.
본 고안의 음식쓰레기 발효건조 장치를 이용하면 음식쓰레기를 적은 동력으로 회전 교반할 수 있어 동력비가 적게 들고, 투입되는 모든 공기는 열교환기로 열이 회수되어 투입되기 때문에 에너지 비용을 절감할 수 있다.
또한 공기 투입을 발효건조실 상단뿐 아니라 하단에도 투입함으로써 발효 건조시간을 대폭 단축할 수 있는 특징이 있다.
열교환기가 최적으로 운영되기 위해서 사전에 배기가스를 집진함으로써 폐열회수 장치의 효율이 높게 유지 되며, 폐열회수 장치에서 배기가스 수분이 응축되어 상당량의 악취와 먼지가 자동으로 저감되는 효과가 있다.
그리고 고온 가열하지 않고 중온에서 장시간 운전되지만 본 장치는 초기에 가열 살균하여 법적인 가열살균 기준을 만족하고 미생물이 배양되는 배지를 효과적으로 가열살균 한 후, 유익한 미생물을 투입하여 최적 조건으로 발효 건조한 것으로 고급 생균 사료나 반숙퇴비를 제조 할 수 있다. 특히 반숙퇴비 생산 시 탈수된 음식물을 사용 할 때는 염분 농도를 1%이하로 안정적으로 맞출 수 있다.나선형의 블레이드는 발효물을 저동력으로 교반할 수 있고, 기존 주걱형 날개와 달리 발효조 전면을 효율적으로 교반한다. 또한 발효물이 바닥에 눌어 붙거나 타지 않고 건조공기와 충분한 혼합을 발효시간 단축효과가 있으며, 블레이드의 저항 부하가 크지 않아 저동력으로 회전이 가능하다.

Claims (8)

  1. 투입개폐문(1)과 배출문(13)이 형성된 발효건조실(4)과, 상기 발효건조실(4)의 내측에 형성되어 음식쓰레기를 교반시키는 회전교반축(8)으로 구성된 발효 건조장치에 있어서, 상기 발효건조실(4)의 외주연 일부에 형성되고 일측에 제 1, 2 에어토출구(52,68)가 형성되는 발열겸 에어가이드 공간부(50)와, 상기 발열겸 에어가이드 공간부(50)의 선단측에 설치되어 에어 및 히팅에어가 공급되는 에어파이프(54)와, 상기 집진기(60)의 출구와 파이프(62)를 통해 연결됨과 아울러 발효건조실(4)로 연결되는 열교환기(64)로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전교반축(8)의 외주연에 나선상의 블레이드(70)를 형성하는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어파이프(54)의 입구측에 히터(72)를 설치하고, 상기 히터(72)의 입구측에 제 1 송풍기(74)를 설치하는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기(64)의 출구측 파이프(66) 단부에 제 2 에어토출구(68)를 연결하여 발효건조실(4)에 설치하여 제 2 에어토출구(68)를 거쳐서 회수 및 예열 혼합된 열풍을 공급하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발효건조실(4)의 토출구(56)에 파이프(58)를 통해 집진기(60)가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발효건조실(4)의 하부 외주면에 밴드히터(50')를 설치하는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 파이프(66)가 발효건조실(4)의 중심 측 기준 이하에 설치되는 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어파이프(54)를 통해서 공급되는 열풍이 발효건조실(4)의 하부에 형성된 발열겸 에어가이드 공간부(50)를 거쳐서 제 1 에어토출구(52)로 유입되어 발효건조실(4)의 회전교반축(8) 회전방향과 동일한 방향으로 열풍이 혼합되도록 한 것을 특징으로 하는 음식쓰레기의 발효건조 장치.
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