KR20050054519A

KR20050054519A - 배지 제조 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20050054519A
Application number: KR1020030087850A
Authority: KR
Inventors: 박경순
Original assignee: 박경순
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-06-10

Abstract

본 발명은 보다 좁은 공간에서 배지를 제조하는 한편, 모든 과정을 자동화하여 노동력을 절감하여 보다 저렴한 비용으로 배지를 제조할 수 있으며, 수분 조절과 분쇄, 살균 및 발효 등의 과정을 동시에 수행하여 작업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 배지 전체가 균일하게 살균 또는 발효될 수 있는 배지 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 투입 컨베이어로부터 공급된 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 건초를 분쇄 및 혼합하는 혼합기와; 온수 탱크로부터 공급된 온수를 이용하여 상기 혼합기로부터 혼합된 배지 재료에 물을 혼합하고, 배지 재료가 이송되는 동안 배지 재료를 분쇄하는 한편, 온수 보일러로부터 공급되는 고온의 증기를 이용하여 배지 재료를 살균시키기 위한 물 배합, 분쇄 및 살균기와; 상기 물 배합, 분쇄 및 살균기에 의해 물 배합 및 살균된 배지 재료의 수분을 조절하기 위하여 배지 재료를 교반시키는 수분 조절기와; 상기 수분 조절기에 의하여 수분이 조절된 배지 재료를 50 내지 60℃의 온도에서 소정 시간동안 발효시키며, 배지 재료가 발효되는 동안 배지 재료를 분쇄 및 교반시키는 발효기를 포함한다.

Description

배지 제조 시스템 및 방법{System and methods for fabricating culture medium}

본 발명은 버섯 등과 같은 작물을 재배하는데 사용되는 배지를 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

배지란 버섯 종균 등을 배양하기 위하여 배양에 필요한 영양분을 함유하고 있는 배양기를 의미한다. 일반적으로, 배지 재료로서 톱밥, 솜 또는 볏짚 등이 사용되며, 배지를 제조하기 위해서는 배지 재료를 분쇄하고 적당량의 수분과 혼합한 후, 살균 과정을 거친다. 이는 배지가 완전히 살균되지 않은 상태에서, 배지에 목적균을 심으면, 잡균이 증식될 수 있으며, 또한 배지를 보존하기 위해서도 살균이 반드시 살균이 수반되어야 하기 때문이다.

따라서, 버섯균이 잡균에 감염되는 것을 방지하기 위하여, 톱밥, 솜, 볏짚과 같은 배지 재료의 수분 조절과 살균 작업이 필요하다. 통상적으로, 이러한 배지의 살균 작업은 고온의 증기를 이용하여 이루어진다.

종래의 배지 제조 방법은 트랙터 등과 같은 농기계를 이용하여 배지 재료의 분쇄 작업을 실시하는 동안 배지의 수분 조절을 위해 물을 배지에 공급하며, 분쇄된 배지 재료를 야적하여 발효시키는 과정을 거친다. 배지 재료의 발효로 인해 배지 재료의 온도가 상승하면, 배지 재료를 다시 뒤섞고 야적하는 과정을 반복한 후 재배상에 입상하게 되는데, 이 때, 고압의 증기를 이용하여 장시간(10시간 이상) 살균하는 과정을 거친다.

그러나, 이러한 방법은 단점은 배지 재료를 발효시켜 야적하며, 재배상에 입상한 상태로 고압의 증기를 이용하여 살균하는 과정을 거치므로, 배지 재료의 제조 작업을 위하여 넓은 공간이 요구되고, 작업 과정이 단계적으로 나누어져 복잡하게 구성되어 장시간 작업이 필요하며, 많은 노동력을 필요로 하는 점이다. 또한, 배지 살균을 위해서도 넓은 공간을 필요로 하므로, 연료의 사용 또한 비효율적일 뿐만 아니라, 재배 상의 상부와 하부의 온도 차이로 인해 배지 전체를 일정한 정도로 살균할 수 없어 결국 잡균에 의해 작물 재배가 무위로 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 보다 좁은 공간에서 배지를 제조하는 한편, 모든 과정을 자동화하여 노동력을 절감하여 보다 저렴한 비용으로 배지를 제조할 수 있으며, 수분 조절과 분쇄, 살균 및 발효 등의 과정을 동시에 수행하여 작업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 배지 전체가 균일하게 살균 또는 발효될 수 있는 배지 제조 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

상기된 바와 같은 목적은, 본 발명의 한 양태에 따라서, 투입 컨베이어로부터 공급된 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 건초를 분쇄 및 혼합하는 혼합기와; 온수 탱크로부터 공급된 온수를 이용하여 상기 혼합기로부터 혼합된 배지 재료에 물을 혼합하고, 배지 재료가 이송되는 동안 배지 재료를 분쇄하는 한편, 온수 보일러로부터 공급되는 고온의 증기를 이용하여 배지 재료를 살균시키기 위한 물 배합, 분쇄 및 살균기와; 상기 물 배합, 분쇄 및 살균기에 의해 물 배합 및 살균된 배지 재료의 수분을 조절하기 위하여 배지 재료를 교반시키는 수분 조절기와; 상기 수분 조절기에 의하여 수분이 조절된 배지 재료를 50 내지 60℃의 온도에서 소정 시간동안 발효시키며, 배지 재료가 발효되는 동안 배지 재료를 분쇄 및 교반시키는 발효기를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 배지 제조 시스템에 의해 달성될 수 있다.

상기에서, 상기 수분 조절기는 바람직하게 상기 혼합기와 동일한 구성을 가진다.

상기에서, 상기 혼합기 및 상기 수분 조절기는 배지 재료가 투입되는 투입구 및 배지 재료를 배출시키기 위한 배출구를 가지며 바닥면이 원호 형상으로 형성되는 박스 형상의 케이싱, 상기 케이싱 내의 상부에 평행하게 설치되어 회전 구동되는 한 쌍의 혼합 기구, 및 케이싱 내의 하부에 평행하게 설치되어 회전 구동되는 한 쌍의 이송 및 분쇄 기구들을 구비한다.

상기에서, 상기 혼합 기구는 투입된 배지 재료들을 교반시키기 위한 다수의 교반익 및 상기 배출구로 이송시키는 방향으로 만들어지는 이송 스크루를 구비하며, 상기 이송 및 분쇄 기구는 배지 재료를 이송시키는 동안 분쇄하도록 다수의 분쇄날이 제공되는 이송 및 분쇄 스크루와, 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 이송된 배지 재료를 상기 배출구로 이송시키기 위한 이송익을 구비한다.

상기 이송 및 분쇄 기구는 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 한 쪽으로 이송된 배지 재료가 한 쪽에서 쌓이지 않도록 상기 배지 재료를 상기 이송익으로 되돌리기 위하여 상기 이송 및 분쇄 스크루와 반대 방향으로 형성되는 반송 스크루를 추가적으로 포함할 수 도 있다.

상기에서, 상기 발효기는 대체로 상기 혼합기와 상기 수분 조절기의 구성에 가열 수단이 추가된다.

또한, 상기 물 배합, 분쇄 및 살균기는, 배지 재료가 투입되는 투입구 및 처리된 배지 재료가 배출되는 배출구를 가지며, 증기 보일러로부터 고온의 증기가 공급되고 상기 투입구로 급수 파이프로부터 온수가 공급되는 본체 케이스와; 상기 본체 케이스 내에 제공되고, 반원형의 챔버 하부 및 상기 챔버 하부에 제공되는 이송 통로를 가지는 하나 이상의 배지 분쇄 및 살균 챔버와; 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버에 회전 구동되도록 설치되는 회전축, 배지 재료를 한 쪽으로 이송시키도록 상기 회전축에 제공되고, 배지 재료를 이송시키는 동안 배지 재료를 분쇄하도록 나선을 따라서 다수의 분쇄날이 형성된 이송 및 분쇄 스크루, 및 상기 이송 및 분쇄 스크루로부터 이송되는 분쇄된 배지 재료를 이송시키기 위하여 상기 이송 통로 및 상기 배출구와 인접하여 상기 회전축에 제공되는 날개 형상의 이송익을 구비하는 분쇄 기구를 포함한다.

상기에서, 상기 물 배합, 분쇄 및 살균기의 상기 분쇄 기구는 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 한 쪽으로 이송된 배지 재료가 본체 케이스의 한 쪽에서 쌓이지 않도록 상기 배지 재료를 상기 이송익으로 되돌리기 위하여 상기 회전축의 단부 부분에 하나의 나선으로 제공되는 반송 스크루를 추가적으로 포함할 수도 있다.

상기에서, 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버들은 병렬로 배치되고, 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버들에 제공되는 상기 이송 통로는 서로 엇갈리게 배치되며, 상기 분쇄 기구는 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버를 따라서 배지 재료를 지그재그 형태로 분쇄 및 이송시키도록 각 배지 분쇄 및 살균 챔버마다 이송 방향이 반대로 되도록 배치된다.

상기 회전축은 바람직하게 450 내지 600RPM의 회전 속도로 구동되고, 상기 이송 및 분쇄 스크루 및 상기 이송익은 동일한 회전 반경을 가지고, 상기 챔버 하부보다 3 내지 5㎝ 작게 만들어진다.

상기 반송 스크루는 상기 이송 및 분쇄 스크루와 상기 이송익과 동일한 회전 반경을 가진다.

상기에서, 상기 배지 온도가 증기에 의해 챔버 내에서 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열된다.

상기된 바와 같은 목적은, 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 투입 컨베이어를 통해 연속적으로 투입되는 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 배지 재료를 분쇄 및 혼합하는 단계와; 혼합된 배지 재료를 온수 보일러로부터 공급되는 온수와 물 배합하는 한편 회전되는 분쇄날을 이용하여 분쇄하며, 분쇄되는 동안 비산되는 배지 재료를 증기 보일러로부터 공급되는 고온 증기로 상기 배지 온도를 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 살균 처리하는 물 배합, 분쇄 및 살균 단계와; 살균 및 물 배합된 배지 재료를 분쇄 및 교반시키는 것에 의하여 배지 재료 내의 수분을 균일하게 조절하는 단계와; 수분이 균일하게 조절된 배지 재료를 50 내지 60℃의 온도에서 72 시간 동안 발효시키는 한편, 배지 재료를 분쇄날과 교반익을 이용하여 계속적으로 분쇄 및 교반을 실시하는 단계와; 발효된 배지 재료를 분쇄 및 살균 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 배지 재료 제조 방법에 의해 달성될 수 있다.

상기에서, 상기 각 단계에서 처리되는 배지 재료는 이송 컨베이어에 의하여 연속적으로 처리된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 배지 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배지 제조 시스템은 크게 순면 솜, 왕겨, 옥수수대, 맥주박, 미강, 탄소와 같은 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 배지를 분쇄 및 혼합하는 혼합기(8), 혼합기(8)로부터 분쇄 혼합되어 혼합된 배지 재료를 분쇄 및 살균 처리하기 위한 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1), 배지 분쇄 및 살균기(1)에 의해 분쇄 및 살균 처리된 배지 재료의 수분을 조절하기 위한 수분 조절기(31), 및 수분 조절기(31)에 의해 적절하게 수분이 조절된 배지 재료를 발효시키기 위한 발효기(41)를 포함한다.

순면 솜, 왕겨, 옥수수대, 맥주박, 미강, 탄소와 같은 배지 재료는 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 배지 재료 투입 컨베이어(29)에 의하여 혼합기(8)로 연속적으로 투입된다. 혼합기(8)는 도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 바닥면이 원호 형상으로 형성되는 박스 형상으로 만들어지는 케이싱(40)을 가진다. 배지 재료는 배지 재료 투입 컨베이어(29)로부터 혼합기(8)의 길이 방향 측부에 제공되는 투입구(32)를 통해 혼합기(8)로 투입된다. 혼합기(8) 내에는 상부에 평행하게 설치되는 한 쌍의 혼합 기구(33)와 하부에 설치되는 한 쌍의 이송 및 분쇄 기구(34)들이 설치된다.

이러한 혼합 기구(33)와 이송 및 분쇄 기구(34)들은 혼합기(8)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(42,43)들에 각각 제공되며, 회전축(42,43)들은 혼합기(8)의 케이싱(40)에 설치되는 모터(도시되지 않음)에 의해 회전 구동된다. 혼합 기구(33)와 이송 및 분쇄 기구(34)들은 원호 형상으로 형성되는 케이싱(40)의 바닥에 설치되고, 도 2에 도시된 바와 같이 혼합기(8)의 투입구(32)를 통해 혼합기(8) 내로 투입된 배지 재료들을 혼합기(8)의 측부에 제공되는 배출구(35)로 이송시키는 방향으로 만들어지는 이송 스크루(36)와 이송 및 분쇄 스크루(37)를 각각 가진다. 혼합 기구(33)는 이송 스크루(36)가 혼합기(8)의 내측에 위치되고, 투입구(32)에 인접한 외측에 혼합을 위한 교반익(39)들이 설치된다. 한편, 이송 및 분쇄 기구(34)의 이송 및 분쇄 스크루(37)들은 투입된 배지 재료를 배출구(35)로 이송시키는 동안 분쇄시키도록 다수의 분쇄날(38)들이 제공된다. 이러한 이송 및 분쇄 기구(34)들은 또한 혼합기(8)의 다른 쪽 단부로 이송된 배지 재료를 배출구(35)로 반송시키기 위하여 나선이 이송 및 분쇄 스크루(37)와 반대로 형성되는 반송 스크루(44)가 제공된다.

그러므로, 혼합기(8)로 투입된 배지 재료는 이송 및 분쇄 기구(34)의 회전에 의해 투입기(8) 내로 이송되는 한편, 이송 및 분쇄 스크루(37)의 분쇄날(38)에 의해 분쇄되고 또한 혼합 기구(33)에 제공되는 교반익(39)에 의해 교반되어 서로 혼합된다. 또한, 이송 및 분쇄 기구(34)는 이송 및 분쇄 스크루(37)와 반송 스크루(43)사이에 배지 재료들을 이송시키기 위한 이송익(45)들이 제공되며, 이러한 이송익(45)에 의해 배지 재료들이 배출구(35)를 통해 배출된다. 그러므로, 이송 및 분쇄 기구(34)가 원호 형상으로 형성된 케이싱(40)의 바닥에 설치되고 또한 이송 및 분쇄 스크루(37)에 의해 혼합기(8)의 내측으로 이송된 배지 재료는 회전되는 이송 및 분쇄 기구(34)의 내측에 제공되는 반송 스크루(44)에 의해 배출구(35)로 반송됨으로써, 배지 재료는 혼합기(8)의 한 쪽에서 쌓이지 않고 배출구(35)를 통해 모두 배출될 수 있다.

상기된 바와 같이, 배지 재료로 사용되기 위하여 혼합기(8)에서 분쇄 및 혼합된 순면 솜, 왕겨, 옥수수대, 맥주박, 미강, 탄소와 같은 배지 재료는 혼합기(8)의 혼합 작업으로 인하여 발효 동안 혐기성이 되지 않고 호기성이 될 수 있다. 혼합기(8)에 의해 혼합된 배지 재료는 도 1에 도시된 바와 같이 이송 컨베이어(10)를 통하여 물 배합, 분쇄 및 증기 살균을 위해 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)로 투입된다.

물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 서로 소통하는 다수의 배지 분쇄 및 살균 챔버(7, 이하 챔버라 한다)들이 병렬로 배열되어 있으며, 각 챔버(7)들은 서로 지그재그 형태로 배치되는 이송 통로(13)에 의해 서로 연결된다. 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)는 도 3 내지 7에 도시된 바와 같이 본체 케이스(2)와, 각 챔버(7) 내에 배치되어 챔버(7)로 공급된 배지 재료를 분쇄하기 위하여 모터(4,4a)에 의해 회전 구동되는 분쇄 기구(3), 및 챔버(7) 내로 공급된 배지를 살균하기 위하여 본체 케이스(2) 내로 고온의 증기를 공급하기 위한 증기 보일러(5), 및 본체 케이스(2) 내로 공급된 배지의 수분을 조절하기 위한 급수 파이프(6)를 포함한다.

본체 케이스(2)는 상기된 바와 같이 이송 컨베이어(10)를 통하여 혼합기(8)로부터 혼합된 배지 재료가 투입되는 투입구(9)와, 다른 쪽 하부에 제공되어 고온의 증기에 의해 살균 및 분쇄 기구(3)에 의해 분쇄된 배지 재료를 배출하기 위한 배출구(11)를 가진다. 투입구(9)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 호퍼 형태로 형성된다. 투입구(9)를 통한 배지 재료의 공급과 함께, 온수 탱크(27, 도 1 참조)로부터 급수 파이프(6)를 통해 급탕 온수 보일러(26)에 의해 급탕된 온수가 투입구(9)로 급수된다.

급수 파이프(6)에 의해 챔버(7) 내로 공급되는 급수량은 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)에서 처리될 배지 재료의 양에 따라서 급수 조절 밸브(20)에 의해 적절하게 조절된다. 급수 조절 밸브(20)는 첫 번째 챔버(7)로 투입된 배지 재료의 양에 따라서 첫 번째 챔버(7)의 분쇄 기구(3)를 구동시키기 위한 모터(4)의 부하 정도가 변하게 되고, 이러한 모터(4)의 부하 정도에 따른 급수량은 미리 적절한 값으로 설정된다. 그러므로, 모터(4)의 부하 정도에 따라 급수 조절 밸브(20)의 개도가 조정되어, 본체 케이스(2), 즉 챔버(7) 내로의 급수량이 조절될 수 있다.

각 챔버(7)들은 칸막이(25)와 반원형의 챔버 하부(12)에 의해 서로 구획된다. 챔버(7)들은 반원형으로 형성된 각 챔버 하부(12)들이 서로 연결되는 하부 챔버(12)의 상부 부분(12a)에 제공되는 이송 통로(13)에 의해 서로 연결된다. 이송 통로(13)들은 바람직하게 바닥에 배지 재료가 쌓이는 것을 방지하기 위하여 그 바닥면이 볼록한 형상으로 만들어진다. 그러므로, 투입구(9)를 통해 본체 케이스(2)의 첫 번째 챔버(7)로 투입된 배지 재료는 챔버 하부(12)에 제공되는 연결 통로(13)를 통하여 두 번째 챔버(7)로 이동할 수 있다.

한편, 본체 케이스(2)는 상기된 바와 같이 급수 파이프(6)를 통해 온수가 급수되는 한편, 증기관(19)을 통해 증기 보일러(5)로부터 고온의, 즉 95℃ 내지 120℃(가압시)의 증기가 공급되어, 챔버(7) 내에서 배지 온도를 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 살균 처리한다. 이러한 증기는 증기관(19)에 설치되는 증기 압력 조절 밸브(28)에 의해 소정의 압력으로 본체 케이스(2), 즉 챔버(7)로 공급된다. 그러므로, 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)에서, 배지 재료는 급탕 온수 보일러(26)로부터 공급되는 온수에 의해 충분하게 수분을 흡수하여 물 배합되는 한편, 증기 보일러(5)로부터 공급되는 증기에 의해 살균 처리된다.

물 배합, 분쇄 및 살균기(1)의 각각의 챔버(7) 내에 배치되는 분쇄 기구(3)는 본체 케이스(2)로 투입된 배지 재료를 분쇄하는 한편, 분쇄된 배지 재료를 하나의 챔버(7)로부터 다른 챔버(7)로 이송시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 위하여, 분쇄 기구(3)는 혼합기(8)의 이송 및 분쇄 스크루(34)와 유사하게 만들어진다. 다만, 챔버 하부(12)의 상부 부분(12)에 제공되는 이송 통로(13)가 지그재그로 배열되기 때문에, 각 챔버(7)에 제공되는 분쇄 기구(3)가 서로 엇갈리게 배치되는 점에서 혼합기(8)에 배치된 이송 및 분쇄 기구(34)와 다른 점이다.

분쇄 기구(3)를 보다 상세하게 설명하면, 분쇄 기구(3)는 도 6에 도시된 바와 같이 각 챔버(7)에 회전 가능하게 지지되어 모터(4,4a)에 의해 회전 구동되는 회전축(14), 배지 재료를 이송시키는 동안 분쇄하기 위하여 회전축(14)에 제공되는 이송 및 분쇄 스크루(15), 이송 및 분쇄 스크루(15)로부터 이송되는 분쇄된 배지 재료를 다른 챔버(7) 또는 배출구(11)로 전달하기 위하여 회전축(14)에 제공되는 이송익(16), 및 이송 및 분쇄 스크루(15)에 의해 한 쪽으로 이송된 배지 재료를 이송익(16)으로 되돌리기 위한 반송 스크루(18)를 포함한다. 이송 및 분쇄 스크루(15), 이송익(16) 및 반송 스크루(18)는 동일한 회전 반경을 가지는 것이 바람직하다.

각 챔버(7)에 위치되는 각각의 회전축(14)은 본체 케이스(2)에 회전 가능하게 지지되고, 한 쪽 단부가 본체 케이스(2) 밖으로 연장하여 풀리(21)가 설치된다. 회전축(14)의 한 쪽 단부에 설치된 풀리(21)는 벨트(22)를 통하여 모터(4,4a)의 축에 설치된 풀리(23)와 연결됨으로써, 회전축(14)은 모터(4,4a)의 구동에 의해 회전될 수 있다. 또한, 각각의 풀리(21)들은 벨트(22)에 의해 서로 연결되어, 모터(4,4a)의 구동력이 각각의 풀리(21)에 전달될 수 있으며, 모터(4,4a)의 구동 방향으로 회전된다. 이러한 동력 전달은 기어의 조합, 기어와 체인의 조합 등 공지된 다양한 방법으로 실시될 수도 있다.

이송 및 분쇄 스크루(15)는 투입구(9)를 통해 투입된 배지 재료를 한 쪽으로 이송하기 위하여 다수의 나선 스크루를 가지며, 이 나선 스크루를 따라서 다수의 분쇄날(17)들이 형성된다. 이송익(16)은 이송 및 분쇄 스크루(15)의 내측단에 인접하여 회전축(14)에 제공되는 다수의 날개들로 형성되고, 이송 통로(13)와 인접하여 위치된다. 반송 스크루(18)는 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 이송 및 분쇄 스크루(15)의 나선 스크루와 반대 방향으로 형성되는 하나의 나선 스크루로 형성되고, 투입구(9)의 반대편 측부에 위치된다. 반송 스크루(18) 또한 다수의 분쇄날(17)들이 형성된다. 이러한 이송 및 분쇄 스크루(15)와 반송 스크루(18)는 회전축(14)에 대해 45°의나선각을 가진다.

그러므로, 회전축(14)이 모터(4)들의 구동에 의해 반시계방향으로 회전될 때, 이송 및 분쇄 스크루(15)가 회전되는 동안, 본체 케이스(2)의 첫 번째 챔버(7)로 공급된 배지 재료는 이송 및 분쇄 스크루(15)에 형성된 분쇄날(17)들에 의해 분쇄되는 한편, 이송 및 분쇄 스크루(15)에 의해 이송익(16)을 향해 이송된다. 이송 및 분쇄 스크루(15)에 의해 이송익(16)을 이송된 배지 재료는 날개 형상의 이송익(16)에 의해 위쪽으로 비산되어, 연결 통로(13)를 통해 두 번째 챔버(7)로 이송된다. 한편, 배지 재료가 이송익(16)에 의해 두 번째 챔버(7)로 이송되는 동안에도 투입구(9)를 통해 계속적으로 배지 재료가 공급된다. 배지 재료가 이송익(16)에 의해 두 번째 챔버(7)로 이송될 때, 이송 통로(13)가 볼록하게 형성되기 때문에, 배지 재료는 이송 통로(13) 상에 쌓이는 것이 방지될 수 있다.

그러므로, 배지 재료가 이송익(16)을 통과하여 본체 케이스(2)의 측면으로 이송될 수 있으며, 본체 케이스(2)의 측면으로 이송된 배지 재료는 반송 스크루(18)에 의해 이송익(15)으로 다시 반송되어, 이송익(16)에 의해 두 번째 챔버(7)로 이송되어, 본체 케이스(2)의 한 쪽 측면에서 쌓이는 것이 방지될 수 있다. 아울러, 반송 스크루(18)에도 분쇄날(17)이 형성되어 있기 때문에, 반송 스크루(18)에 의해 이송익(16)으로 반송되는 동안, 반송되는 배지 재료는 반송 스크루(18)에 의해 분쇄된다.

한편, 상기된 바와 같이, 본체 케이스(2) 내로 공급된 배지 재료가 분쇄 기구(3)에 의해 분쇄 및 이송되는 동안, 배지 재료는 이송 및 분쇄 스크루(15)에 형성된 분쇄홈(17)에 의하여 챔버(7) 내에서 위쪽으로 비산되고 또한 이송익(16)에 의해 두 번째 챔버(7)로 이송되도록 비산되는 동안, 배지 재료는 챔버(7) 내에서 계속적으로 뒤섞이므로, 증기 보일러(5)로부터 공급된 고온의 증기가 배지 재료 사이로 침투하여, 배지 재료가 균일하게 90 내지 100℃의 온도로 가열되어 살균 처리될 수 있다. 상기된 바와 같이, 챔버(7) 내로 공급된 배지 재료를 이송익(16)으로 배지 재료를 이송 및 분쇄시키는 동안 챔버(7) 내에서 비산시키기 위하여, 회전축(14)은 바람직하게 450 내지 600RPM의 속도로 회전된다.

상기된 바와 같은 이송 및 분쇄 스크루(15), 이송익(16) 및 반송 스크루(18)의 회전 반경은 반원형의 챔버 하부(12)로부터 대략 3 내지 5㎝ 정도 떨어지도록 작게 만들어진다. 이는 이송 및 분쇄 스크루(15), 이송익(16) 및 반송 스크루(18)가 챔버 하부(12)와 밀착되는 경우, 그 사이에 배지 재료가 끼이는 것에 의해 모터(4)에 큰 부하를 줄 수 있고, 너무 많이 떨어져 있는 경우, 배지 재료의 이송 및 분쇄가 효과적으로 이루어질 수 없기 때문이다. 이를 위하여, 회전축(14)은 반원형의 하부 챔버(12)의 중심 부분에 설치된다. 그러므로, 회전축(14)이 모터(4)의 구동에 의해 회전될 때, 이송 및 분쇄 스크루(15), 이송익(16) 및 반송 스크루(18)들은 챔버 하부(12)의 중심과 동심으로 회전될 수 있다.

상기된 바와 같이, 첫 번째 챔버(7)에 제공된 분쇄 기구(3)에 의해 분쇄되는 한편 두 번째 챔버(3)로 이송된 배지 재료는 모터(4)에 의해 구동되는 분쇄 기구(3)에 의해 계속적으로 분쇄 및 이송된다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 번째 챔버(7)에 설치된 분쇄 기구(3)는 첫 번째 챔버(7)에 제공되는 분쇄 기구(3)와 그 형상 및 배치가 반대이다. 즉, 두 번째 챔버(2)에 제공되는 분쇄 기구(3)의 이송 및 분쇄 스크루(15)는 이송 통로(13)를 통해 이송된 배지 재료를 투입구(9)측으로 이송시키도록 첫 번째 챔버(7)에 설치된 분쇄 기구(3)의 반송 스크루(18)와 같은 형태로 형성되어 있으며, 반송 스크루(18)는 첫 번째 챔버(7)의 이송 및 분쇄 스크루(15)와 같이 형성되고, 그 사이에 이송익(16)이 제공된다.

상기된 바와 같이, 첫 번째 챔버(7)와 두 번째 챔버(7)에 제공되는 분쇄 기구(3)의 이송 및 분쇄 스크루(15) 및 반송 스크루(18)의 스크루 방향이 반대로 제공되기 때문에, 두 번째 챔버(7)에서 배지 재료는 이송 및 분쇄 스크루(15)에 의해 첫 번째 챔버(7)와는 반대 방향으로 이송되고, 이송되는 동안 분쇄된다.

그러므로, 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)는 배지 재료가 보다 좁은 공간에서 병렬로 배치된 다수의 챔버(7)를 따라서 직렬로 이송되기 때문에 배지 재료의 분쇄 및 살균의 효율을 높이기 위하여, 배지 재료가 장치 내에서 보다 긴 시간 동안 체류할 수 있도록 된다.

상기된 바와 같이, 톱밥, 솜, 볏짚과 같은 배지 재료가 물 배합, 배지 분쇄 및 살균기(1)에 의하여 물과 배지 재료의 혼합, 배지 재료의 분쇄, 고온 증기에 의한 살균이 동시에 행해지고, 이러한 과정을 거쳐 장치로부터 적당한 양의 수분을 포함한 살균된 상태의 배지가 배출구(11)를 통해 배출된다.

배지 재료 분쇄 및 살균기(1)의 배출구(11)로부터 배출된 배지 재료는 이송 컨베이어(30)에 의해 배지 재료의 균일한 수분 조절을 위하여 수분 조절기(31)로 이송된다. 수분 조절기(31)는 배지 재료의 발효에 필요한 수분을 균일하게 조절할 수 있도록 구조에 있어서 혼합기(8)와 유사한 구조를 가진다. 즉, 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)에서 온수를 충분히 흡수한 배지 재료를 교반익으로 충분히 교반함으로써, 배지 재료가 수분 조절기(31) 내에서 이송되는 동안 배지 재료들이 균일하게 수분을 흡수할 수 있도록 한다. 또한 교반익으로 배지 재료를 교반시키는 동안, 배지 재료들 사이로 공기가 충분히 들어감으로써, 배지 재료의 발효에 필요한 산소가 공급될 수 있다.

상기된 바와 같이, 수분조절기(31)에서 적절하게 수분이 조절된 배지 재료는 이송 컨베이어(50)와 컨베이어 분쇄기(51)를 통해 발효기(41)로 보내져 발효된다. 수분 조절기(31)에서 적절하게 수분이 조절된 배지 재료가 컨베이어 분쇄기(51)에 의해 이송될 때, 배지 재료는 컨베이어 분쇄기(51)에 의해 다시 한번 분쇄된다.

발효기(41)는 히터(도시되지 않음) 또는 다른 가열 수단이 내장된 점 외에는 혼합기(8)와 수분 조절기(31)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 발효기(41)는 상기된 바와 같은 과정을 거친 배지 재료를 60℃의 온도에서 3일, 즉 72시간 동안 혼합 및 발효시키기 위한 것으로서, 발효기(41)에 설치된 교반익들은 배지 재료를 일정 간격마다 교반시킴으로써, 산소의 부족으로 인한 가스의 발생을 방지하여, 배지 재료가 혐기성 발효로 변하는 것을 방지한다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 배지 제조 시스템에 의한 배지 제조 방법은 먼저, 상기된 바와 같이 배지 재료 투입 컨베이어(29)를 통해 연속적으로 투입되는 솜, 볏짚과 같은 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 혼합기(8)를 이용하여 배지 재료를 분쇄 및 혼합하는 혼합하고, 혼합기(8)에서 혼합된 배지 재료를 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)에서 분쇄 기구(3)를 이용하여 분쇄시키는 한편 증기 보일러(6)로부터 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)로 공급되는 90℃ 내지 120℃의 고온의 증기에 의해 배지 재료를 90 내지 100℃로 가열하여 살균 처리한다. 이 때, 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)에는 급탕 온수 보일러(26)로부터 온수가 공급됨으로써, 분쇄 및 살균과 함께, 배지 재료에 대한 물 배합이 실시된다.

물 배합, 분쇄 및 살균기(1)에서 분쇄, 살균 및 물 배합된 배지 재료는 배지 재료 내에 수분이 균일하게 조절되도록 수분 조절기(31)에서 배지 재료가 분쇄 및 교반된 후에, 배지 재료를 발효기(41)로 보내어 50 내지 60℃의 온도에서 72 시간 동안 발효시킨다. 발효기(41)에서 배지 재료를 발효시키는 동안에도 분쇄날과 교반익을 이용하여 계속적으로 분쇄 및 교반을 실시한다.

상기된 바와 같이 72시간동안 50 내지 60℃의 온도로 발효기(41)에서 발효된 배지 재료는 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)로 다시 이송되어, 분쇄 및 살균 과정을 거친다. 이 때, 온수 탱크(27)로부터 온수의 공급이 중단된다. 정량 공급 컨베이어(52)를 통해 정량으로 자동 포장기(53)로 토출되어, 자동 포장기(53)에서 포장되고, 그런 다음 발효 살균 배지 상차대(54)에서 상차된다. 또한 도면에서, 발효기(41)로부터 발효된 배지 재료가 또 다른 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)로 컨베이어를 통해 이송되는 것으로 도시되었으나, 하나의 물 배합, 분쇄 및 살균기(1)를 이용하여 동일한 작업을 수행할 수 있음은 물론이다.

상기된 바와 같은 모든 작동은 센서 및 제어 장치를 사용하여 공지된 방법에 의해 제어될 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 배지 제조 시스템 및 방법에 의하면, 보다 좁은 공간에서 배지를 제조하는 한편, 모든 과정을 자동화하여 노동력을 절감하여 보다 저렴한 비용으로 배지를 제조할 수 있으며, 수분 조절과 분쇄, 살균 등의 과정을 동시에 수행하여 작업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 배지 전체가 균일하게 살균될 수 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위하여 바람직한 실시예와 관련하여 설명 및 도시하였으나, 본 발명은 도시되고 설명된 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허 청구 범위의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 본 발명의 변경 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 변형과, 그 균등물들이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배지 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 배지 제조 시스템에 사용되는 혼합기를 개략적으로 도시한 평면도.

도 3은 혼합기의 측면도.

도 4는 도 1에 도시된 배지 제조 시스템에 사용되는 배지 분쇄 및 살균기의 개략 평면도.

도 5는 도 4에 도시된 배지 분쇄 및 살균기의 개략 측면도.

도 6은 도 4에 도시된 배지 분쇄 및 살균기의 개략 정면도.

도 7은 도 4에 도시된 배지 분쇄 및 살균기에서 사용되는 분쇄 및 이송 기구와 챔버 하부의 설치 관계를 개략적으로 도시한 사시도.

도 8은 도 4에 도시된 배지 분쇄 및 살균기에서 사용되는 분쇄 및 이송 기구와 챔버 하부의 위치 관계를 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 배지 분쇄 및 살균기 2 : 본체 케이스

3 : 분쇄 기구 4 : 모터

5 : 증기 보일러 6 : 급수 파이프

7 : 분쇄 및 살균 챔버 8 : 혼합기

9, 32: 투입구 10 : 컨베이어

11, 35 : 배출구 12 : 챔버 하부

13 : 이송 통로 14,42,43 : 회전축

15, 37 : 이송 및 분쇄 스크루 16,45 : 이송익

17, 38 : 분쇄날 18,44 : 반송 스크루

19 : 증기관 20 : 급수 조절 밸브

21 : 풀리 22 : 벨트

23 : 모터 풀리 25 : 칸막이

26 : 급탕 온수 보일러 27 : 온수 탱크

29 : 배지 재료 투입 컨베이어 30, 50 : 이송 컨베이어

31 : 수분 조절기 33 : 혼합 기구

34 : 이송 및 분쇄 기구 36 : 이송 스크루

39 : 교반익 40 : 케이싱

41 : 발효기 51 : 컨베이어 분쇄기

52 : 정량 공급 컨베이어 53 : 자동 포장기

54 : 발효 살균 배지 상차대

Claims

투입 컨베이어로부터 공급된 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 건초를 분쇄 및 혼합하는 혼합기와;

온수 탱크로부터 공급된 온수를 이용하여 상기 혼합기로부터 혼합된 배지 재료에 물을 혼합하고, 배지 재료가 이송되는 동안 배지 재료를 분쇄하는 한편, 온수 보일러로부터 공급되는 고온의 증기를 이용하여 배지 재료를 살균시키기 위한 물 배합, 분쇄 및 살균기와;

상기 물 배합, 분쇄 및 살균기에 의해 물 배합 및 살균된 배지 재료의 수분을 조절하기 위하여 배지 재료를 교반시키는 수분 조절기와;

상기 수분 조절기에 의하여 수분이 조절된 배지 재료를 50 내지 60℃의 온도에서 소정 시간동안 발효시키며, 배지 재료가 발효되는 동안 배지 재료를 분쇄 및 교반시키는 발효기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 수분 조절기는 상기 혼합기와 동일한 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 혼합기 및 상기 수분 조절기는 배지 재료가 투입되는 투입구 및 배지 재료를 배출시키기 위한 배출구를 가지며 바닥면이 원호 형상으로 형성되는 박스 형상의 케이싱, 상기 케이싱 내의 상부에 평행하게 설치되어 회전 구동되는 한 쌍의 혼합 기구, 및 케이싱 내의 하부에 평행하게 설치되어 회전 구동되는 한 쌍의 이송 및 분쇄 기구들을 구비하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 혼합 기구는 투입된 배지 재료들을 교반시키기 위한 다수의 교반익 및 상기 배출구로 이송시키는 방향으로 만들어지는 이송 스크루를 구비하며, 상기 이송 및 분쇄 기구는 배지 재료를 이송시키는 동안 분쇄하도록 다수의 분쇄날이 제공되는 이송 및 분쇄 스크루와, 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 이송된 배지 재료를 상기 배출구로 이송시키기 위한 이송익을 구비하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 이송 및 분쇄 기구는 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 한 쪽으로 이송된 배지 재료가 한 쪽에서 쌓이지 않도록 상기 배지 재료를 상기 이송익으로 되돌리기 위하여 상기 이송 및 분쇄 스크루와 반대 방향으로 형성되는 반송 스크루를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
선행의 항들중 어느 한 한에 있어서, 상기 발효기는 상기 혼합기와 상기 수분 조절기의 구성에 가열 수단이 추가되는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 물 배합, 분쇄 및 살균기는, 배지 재료가 투입되는 투입구 및 처리된 배지 재료가 배출되는 배출구를 가지며, 증기 보일러로부터 고온의 증기가 공급되고 상기 투입구로 급수 파이프로부터 온수가 공급되는 본체 케이스와; 상기 본체 케이스 내에 제공되고, 반원형의 챔버 하부 및 상기 챔버 하부에 제공되는 이송 통로를 가지는 하나 이상의 배지 분쇄 및 살균 챔버와; 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버에 회전 구동되도록 설치되는 회전축, 배지 재료를 한 쪽으로 이송시키도록 상기 회전축에 제공되고, 배지 재료를 이송시키는 동안 배지 재료를 분쇄하도록 나선을 따라서 다수의 분쇄날이 형성된 이송 및 분쇄 스크루, 및 상기 이송 및 분쇄 스크루로부터 이송되는 분쇄된 배지 재료를 이송시키기 위하여 상기 이송 통로 및 상기 배출구와 인접하여 상기 회전축에 제공되는 날개 형상의 이송익을 구비하는 분쇄 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 분쇄 기구는 상기 이송 및 분쇄 스크루에 의해 한 쪽으로 이송된 배지 재료가 본체 케이스의 한 쪽에서 쌓이지 않도록 상기 배지 재료를 상기 이송익으로 되돌리기 위하여 상기 회전축의 단부 부분에 하나의 나선으로 제공되는 반송 스크루를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버들은 병렬로 배치되고, 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버들에 제공되는 상기 이송 통로는 서로 엇갈리게 배치되며, 상기 분쇄 기구는 상기 배지 분쇄 및 살균 챔버를 따라서 배지 재료를 지그재그 형태로 분쇄 및 이송시키도록 각 배지 분쇄 및 살균 챔버마다 이송 방향이 반대로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 회전축은 450 내지 600RPM의 회전 속도로 구동되는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 이송 및 분쇄 스크루 및 상기 이송익은 동일한 회전 반경을 가지고, 상기 챔버 하부보다 3 내지 5㎝ 작게 만들어지는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 반송 스크루는 상기 이송 및 분쇄 스크루와 상기 이송익과 동일한 회전 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
제 7 항 내지 제 12 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 배지 온도가 증기에 의해 챔버 내에서 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 배지 제조 시스템.
투입 컨베이어를 통해 연속적으로 투입되는 배지 재료를 입자가 뭉치지 않고 분쇄가 잘 이루어지도록 배지 재료를 분쇄 및 혼합하는 단계와;

혼합된 배지 재료를 온수 보일러로부터 공급되는 온수와 물 배합하는 한편 회전되는 분쇄날을 이용하여 분쇄하며, 분쇄되는 동안 비산되는 배지 재료를 증기 보일러로부터 공급되는 고온 증기로 상기 배지 온도를 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 살균 처리하는 물 배합, 분쇄 및 살균 단계와;

살균 및 물 배합된 배지 재료를 분쇄 및 교반시키는 것에 의하여 배지 재료 내의 수분을 균일하게 조절하는 단계와;

수분이 균일하게 조절된 배지 재료를 50 내지 60℃의 온도에서 72 시간 동안 발효시키는 한편, 배지 재료를 분쇄날과 교반익을 이용하여 계속적으로 분쇄 및 교반을 실시하는 단계와;

발효된 배지 재료를 분쇄 및 살균 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 재료 제조 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 각 단계에서 처리되는 배지 재료는 이송 컨베이어에 의하여 연속적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 배지 제조 방법.