KR20160043720A - 건초 또는 발효 건초 속성 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생초를 짧은 시간에 건초나 발효 건초로 만들 수 있는 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건초 속성 제조장치는, 조사료의 투입과 토출이 가능한 밀폐형 챔버와, 밀폐형 챔버의 내부공간의 하부측에 배치된 조사료 교반 수단과, 밀폐형 챔버의 내부온도, 내부압력, 내부습도가 조절될 수 있도록 밀폐형 챔버의 내부공간과 연통 가능하게 설치된 속성 건조 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 발효 건초 속성 제조장치는, 상기 건초 속성 제조장치의 구성에, 발효 생균제 공급부가 더 부가되어 만들어진다.

Description

건초 또는 발효 건초 속성 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD QUICKLY PRODUCING HAY OR FERMENTED HAY}

본 발명은, 생초(生草)를 단시간에 건초나 발효 건초로 만들 수 있는 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

축우 사료(예를 들면, TMR, TMF)의 원료 중, 생초나 건초 같은 조사료는, 칼륨, 미네랄, 지용성 비타민의 함량이 높고, 소(牛)와 같은 반추위 동물의 소화기관이 정상적인 기능을 유지하게 하는 데에 매우 중요한 역할을 한다. 게다가 이 조사료는 다른 원료보다 저렴하다.

그러나 생초나 건초는 소화 흡수율이 낮고 기호도도 낮다.

이 때문에, 생초나 건초에 비해, 소화 흡수율과 기호도가 우수한 사일리지가 많이 제공되고 있다.

사일리지는 자연 발효된 조사료로, 수분함량이 70% 정도 되는 생초를 1∼3㎝ 길이로 썰어서 미생물 첨가제 혹은 발효용 생균제와 함께 사일로 내에 투입하여 약 40일 정도 지나면 얻을 수 있다.

생초 대신 건초를 이용할 수도 있지만, 이 경우에는 건초에 물을 뿌려, 수분함량이 70% 선을 유지하도록 해 주어야 한다.

위 3종류의 조사료 중 생초를 쓰는 것은 가장 손쉬운 방법이지만, 운반과 보관 및 저장 측면에서 가장 나쁘다. 또한, 건초의 경우는 운반과 보관 및 저장 측면에서 가장 좋지만, 자연 발효시킨 사일리지보다 소화 흡수율과 기호도가 뒤떨어진다. 또한, 사일리지의 경우는, 생초나 건초를 발효시키는 데에 걸리는 시간이 너무 길다는 단점이 있다.

한편, 생초를 건초로 만드는 일과 관련하여, 현행 건조방법은 생초를 햇볕에 말린다거나, 온풍이나 열풍으로 건조시키는 것인데, 둘 다 상당히 긴 건조시간을 요한다.

본 발명은, 생초를 건초로 만드는 현행 건조방법 또는 발효 건초의 제조방법이 꽤 긴 시간을 필요로 하는 점에 착안하여 이루어진 것으로, 생초를 단시간에 건초나 발효 건초로 만들 수 있는 제조장치 및 제조방법을 제안하는 데에 목적을 두고 있다.

상기 과제는, 특허청구범위의 각 청구항에 기재된 발명에 의해 달성될 수 있는데, 그 구성상 특징은 다음과 같다.

[1] 생초(生草)의 투입 및 건초나 발효 건초의 토출이 가능한 밀폐형 챔버와, 밀폐형 챔버의 내부공간의 하부측에 배치된 조사료 교반 수단과, 밀폐형 챔버의 내부온도, 내부압력, 내부습도가 조절될 수 있도록 밀폐형 챔버의 내부공간과 연통 가능하게 설치된 속성 건조 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.

[2] 조사료 교반 수단은, 생초, 건초 또는 발효 건초를 뒤섞는 교반 기능 및 섬유 길이를 짧게 만드는 세절(細切) 기능이 동시에 수행될 수 있는 오거(AUGER)로 구성된 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.

[3] 속성 건조 수단은, 챔버 내의 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 올릴 수 있는 속건 분위기 형성부와, 챔버 내의 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 낮출 수 있는 속건 처리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.

[4] 건초 속성 제조장치의 밀폐형 챔버에, 발효 생균제 공급부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발효 건초 속성 제조장치.

[5] 건초 속성 제조장치를 사용하여, 생초를 건초로 제조하는 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조방법.

[6] 발효 건초 속성 제조장치를 사용하여, 생초를 발효 건초로 제조하는 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조방법.

본 발명에 의하면, 정해진 처리 레시피(조건과 방법 등)에 따라, 생초로부터 수분이 잘 빠져나올 수 있는 분위기가 되도록, 밀폐형 챔버의 내부온도, 내부압력, 습도 등을 자동 또는 수동으로 컨트롤하기 때문에, 생초를 건초로 만드는데 걸리는 시간이 종래보다 현저히 단축될 수 있다.

또, 발효용 생균제를, 생초와 동시에 챔버 내에 투입한다든지, 챔버 내의 분위기가 발효에 적합한 분위기로 조성된 때에 투입한다든지 하는 것에 의해, 하루도 되지 않는 짧은 시간에 발효 건초가 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건초 속성 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 건초 속성 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3 (a) 내지 (d)는 본 발명에 적용 가능한 밀폐형 챔버의 여러 가지 실시예를 나타낸 배면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 건초 속성 제조방법에 따라 생초가 발효 건초로 변화되는 과정을 나타낸 그래프.

이하, 도면에 의거하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건초 속성 제조장치 및 제조방법과, 발효 건초 속성 제조장치 및 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.

《건초 속성 제조장치 및 제조방법》

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건초 속성 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도로, 밀폐형 챔버(100)(이하에서 간단히 「챔버」라고 하는 경우가 있다)와, 밀폐형 챔버(100)의 내부온도, 내부압력, 습도가 조절될 수 있도록 이 챔버(100)의 내부공간과 연통 가능하게 설치된 속성 건조 수단으로 이루어져 있다.

보다 구체적으로 밀폐형 챔버(100)의 상벽이나 후벽의 상단부에는, 도 3 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 생초 투입구(120)가 마련되어 있으며, 저벽이나 양 측벽 중 적어도 어느 한쪽 측벽의 하단부에는, 건초 토출구(130)나 발효 건초 토출구(140)가 마련되어 있다.

여기서 조사료의 투입 시 또는 토출 시에 개폐되는 이들 투입구(120)와 토출구(130, 140)는, 그 구성이 같아도 되고, 서로 달라도 된다. 일 예로서, 본 출원인이 보유하고 있는 등록실용신안 제20-0468739호의 배출용 도어나 슬라이딩 도어 또는 양측 개폐형의 덮개 구조여도 되고, 등록특허 제10-0840588호에 나타나 있는 개폐판이나 뚜껑 구조여도 되며, 그 밖의 공지된 형태가 채용되어도 무방하다. 요컨대, 이들 투입구와 토출구는, 챔버 내의 압력이 주변 기압보다 낮을 때, 외기가 챔버 안으로 빨려들어가지 못하게 차단한다거나, 또는, 진공 펌프를 통해 챔버로부터 빨아내는 기체량보다 챔버 안으로 빨려들어가는 외기의 양이 적도록 하는 구성이기만 하면 되는 것이다. 이러한 점에서 본 명세서상의 「밀폐」라는 용어는, 챔버 안으로 외기가 전혀 들어갈 수 없는 이상적인 상태뿐 아니라, 진공 펌프 작동시, 챔버 안으로 외기가 약간 빨려들어가더라도 챔버로부터 뽑혀나가는 기체량이 더 많아 챔버 내의 압력이 계속 낮아져 가는 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

그러므로 건조 공정과 발효 공정의 진행시, 챔버가 밀폐된 상태를 유지할 수 있도록, 투입구(120)와 토출구(130, 140)의 주변에는 대표적인 씰링 구조체인 고무패킹 등이 배치되어 있는 것이 바람직한데, 이 같은 씰링 구조는, 통상의 기술자라면 누구나 상황에 맞게 적절히 설계할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

한편, 챔버(100)의 하단 부분에는, 챔버 안을 물청소한다거나 발효 과정에서 생긴 물이 챔버 바닥에 고여 썩는 일이 없도록, 챔버의 바닥에 고인 물을 바깥으로 배출하는 배수 라인(150)이 마련되어 있다.

이 챔버(100)의 내부 체적은, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 챔버(100)의 내측 하부에, 조사료 교반 수단으로서, 오거(110)가 배치되어 있다.

이 오거(110)는, 예컨대, 본 출원인이 보유하고 있는 등록특허 제10-0640090호에 개시된 것처럼, 회전축의 외면을 따라 나선형의 블레이드가 마련된 스크류 타입이지만, 블레이드의 끝 부분에 다수의 커터가 장착된 형태이어도 무방하다. 나아가, 생초가 1∼3㎝ 길이로 잘라져서 챔버에 투입되는 경우에, 오거 대신, 회전축의 길이방향을 따라 다수의 패들(paddle)이 배치된 것을 이용해도 무방하다.

블레이드의 피치는, 특별히 한정되지 않지만, 챔버 내의 생초가 오거(110)에 의해 뒤섞이면서 잘라질 때, 생초의 길이가 1∼5㎝ 정도가 될 수 있는 피치인 것이 바람직하다.

또한, 이 오거(110)는, 생초가 회전축의 한쪽 끝으로만 모이게 하는 형태인 것보다 회전축의 양끝에서부터 회전축의 길이방향의 중간 지점으로 모이게 하는 형태인 것이 바람직하다.

또한, 오거가 배치되어 있는 챔버의 하부 형상은, 도 3 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로서, 하부 양측이 곡면 또는 경사면으로 되어 있다. 챔버가 이러한 형상을 가짐으로써, 오거(110)가 회전 구동되었을 때, 생초가 원활히 뒤섞이면서 짧은 길이로 잘라질 수 있다.

또, 이 챔버(100)에는, 챔버 내의 온도, 압력, 습도 등을 검출하기 위한 각종 측정수단(예컨대, 온도계, 압력계, 습도계 또는 그런 용도에 사용되는 센서)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 측정수단을 통해, 건조 공정과 발효 공정을 효과적으로 통제할 수 있고, 특히 센서를 채용하는 경우에, 공정 자동화를 달성할 수 있다. 여기서 온도계나 온도센서는, 예컨대, 본 출원인의 2014년도 특허출원 제10-2014-0055373호에 개시된 것처럼, 생초와의 접촉을 통해 온도를 측정하는 접촉식인 것이 바람직하다.

다음으로, 챔버의 내부공간과 연통 가능하게 설치된 속성 건조 수단은, 챔버 내의 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 올릴 수 있는 속건 분위기 형성부(200)와, 이들 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 낮출 수 있는 속건 처리부(300)로 이루어져 있다.

더 구체적으로, 속건 분위기 형성부(200)는, 스팀(포화 수증기나 과열 수증기)을 생산하는 스팀 생성기와, 스팀을 챔버(100) 안으로 공급하는 펌프 및 스팀 살포 기능을 갖춘 배관이나 노즐로 이루어져 있다. 스팀 생성기의 예로서는 보일러를 들 수 있으며, 펌프로는 가압 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

가압된 상태로 챔버 내에 공급하는 스팀의 온도는, 일반적으로 100℃를 초과하지만, 발효용 생균제가 챔버 내에 투입되고 나서 스팀이 공급되는 경우, 그 온도는 100℃ 미만, 나아가 70℃ 미만인 것이 바람직하다.

요컨대, 생균제가 투입된 이후의 챔버의 내부온도는, 발효가 진행될 수 있는 온도로 유지되는 것이 중요하다. 여기서 발효용 생균제로서는, 액상 생균제와 분말 생균제 모두 사용될 수 있는데, 이들은 챔버 내에서 노즐 등의 살포수단을 통해 생초 위에 흩뿌려진다.

이어서, 속건 처리부(300)는, 챔버(100) 내의 기체를 빨아낼 수 있는 펌프와 배관으로 구성될 수 있는데, 바람직하게는, 배관을 따라, 분리기(seperator)→열교환기→콘덴서(응축기)→(감압)펌프→냉열기가 이 순서로 배치되고, 또, 열교환기와 냉열기 사이가 배관에 의해 연결되어 있는 것이다.

한편 본 실시예에 있어서, 상술한 측정수단, 속건 분위기 형성부(200), 속건 처리부(300) 및 후술하는 발효 생균제 공급부는, 도시하지 않은 제어박스에 연결되어 각부의 제어가 자동으로 행해질 수 있게 구성되어도 무방하지만, 제어박스에 마련된 각종 버튼이나 스위치를 조작하는 것에 의해 속건 분위기 형성부(200)와 속건 처리부(300) 및 발효 생균제 공급부가 개별적으로 수동 조작되는 구성이라도 무방하다.

이상과 같이 구성된 본 실시예의 건초 속성 제조장치를 사용하여, 생초를 건초로 만드는 과정은 다음과 같다.

먼저, 챔버(100)의 상부에 마련된 생초 투입구(120)를 열어, 챔버 안으로 생초를 투입한다.

이어서, 생초 투입구(120)와 건초 토출구(130)를 닫은 상태에서, 오거(110)를 회전구동함과 아울러, 속건 분위기 형성부(200)를 통해 120℃의 스팀을 일정 시간 동안 챔버 내에 공급하여 챔버 내의 온도, 압력을 높인다.

이후, 스팀 공급을 중단하고, 그 상태를 일정 시간 동안 유지한다.

이렇게 하면, 스크류 타입의 오거에 의해 짧은 길이로 잘리면서 뒤섞이는 생초는, 챔버 내의 고온고압 분위기에 노출되는 표면적이 넓어짐과 아울러, 섬유조직이 부드러워지고(연화(軟化) 또는 팽화(膨化)), 이에 의해, 후술하는 감압과정에서 생초로부터 수분이 쉽게 빠져나오게 된다. 생초로부터 빠져나온 수분은, 챔버 내에 기체 상태로 체류하거나, 챔버의 내면에 물방울로 응결하거나 하게 된다.

그 뒤 일정 시간 동안, 속건 처리부(300)의 펌프(감압 또는 진공 펌프)를 작동시키고 또한 배수 라인(150)을 개방하여, 생초로부터 빠져나와 챔버 내에 체류하는 기체와 수분을 챔버 밖으로 배출한다.

끝으로, 이 같은 감압과정을 거쳐, 투입 당시보다 수분함량이 많이 줄어든 생초(본 명세서에서는 이 상태의 생초를 건초라 한다)를, 건초 토출구(130)를 통해, 챔버 바깥으로 배출한다.

따라서 본 실시예에 의한 건초 제조방법은, 자연 건조방식 또는 열풍 건조방식으로 건초를 제조하는 경우와 비교하여, 건초 제조시간이 현저히 짧다.

《발효 건초 속성 제조장치 및 제조방법》

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 건초 속성 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도로, 상술한 건초 속성 제조장치의 구성에 더해, 발효 생균제 공급부(400)가 더 구비된 것이 특징이다.

이 발효 생균제 공급부(400)는, 액상이나 분말 형태의 생균제가 저장되어 있는 탱크(도시하지 않음)와, 발효 생균제를 챔버 안으로 수송하는 펌프(미도시) 및 챔버 내의 생초 위로 생균제를 뿌리는 노즐(미도시) 등으로 구성될 수 있다.

도 4는, 본 실시예의 발효 건초 속성 제조장치로 발효 건초를 만들 때, 챔버 내에서 일어나는 발효 과정 및 챔버 내의 분위기가 변화되는 과정을 개략적으로 나타낸 그래프로서, 생균제가 투입된 후부터 총 3시간 정도가 소요된다고 가정할 때, 챔버 내의 기체를 펌프로 뽑아내는 상태에서, 처음 1시간 동안은 챔버 내의 분위기가 고온(35∼50℃, 그래프에서는 40℃) 및 고압(1기압 초과) 상태를 유지하면서 챔버 내에 공기가 충분하여 호기성 젖산 발효가 이루어지고, 그 후 1시간 동안은 공기 부족으로 젖산 발효는 중지되고, 그 대신에 혐기 발효가 진행된다. 그리고 마지막 1시간 동안은 챔버 내의 온도, 압력, 공기량이 모두 떨어져 혐기 발효조차 중지되면서 안정화(숙성 과정) 단계로 접어들게 된다.

여기서, 도 4의 가로축에 나타나 있는 숫자 1, 2, 3은 챔버 내에서 진행되는 발효의 전 과정을 3단계로 구분한 것으로, 각 구간의 길이는 1시간으로 동일할 수도 있지만, 각 구간이 1시간 미만이거나 하루 이상일 수도 있다. 또한, 제1구간은 1시간, 제2구간 30분, 제3구간은 2시간 등으로, 각 구간의 길이가 서로 다를 수도 있다. 이것은, 챔버 내의 압력, 온도, 습도를 통제하는 것에 의해, 발효 시간을 단축하거나 지연시킬 수 있음을 의미한다.

한편, 발효 건초가 만들어진 후, 챔버 내에, 적정 농후사료를 투입하여 양자를 뒤섞는 것에 의해, 완전 혼합 발효 사료(TMF)를 얻을 수도 있다.

이상, 본 발명의 기본 개념에 대한 설명이 실시예와 도면을 참조하여 행해졌지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예 및 도면으로 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 나타나 있는 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경 및 변형할 수 있다는 것을 통상의 기술자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

따라서 통상의 기술자가 통상의 창작 능력을 발휘하여 용이하게 취할 수 있는 설계변경 사항들도, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

100...밀폐형 챔버
110...오거
120...생초 투입구
130...건초 토출구
140...발효 건초 토출구
150...배수 라인
200...속건 분위기 형성부
300...속건 처리부
400...발효 생균제 공급부

Claims (6)

1. 생초(生草)의 투입 및 건초나 발효 건초의 토출이 가능한 밀폐형 챔버와;
   상기 밀폐형 챔버의 내부공간의 하부측에 배치된 조사료 교반 수단과;
   상기 밀폐형 챔버의 내부온도, 내부압력, 내부습도가 조절될 수 있도록 상기 밀폐형 챔버의 내부공간과 연통 가능하게 설치된 속성 건조 수단;
   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 조사료 교반 수단은,
   생초, 건초 또는 발효 건초를 뒤섞는 교반 기능 및 섬유 길이를 짧게 만드는 세절(細切) 기능이 동시에 수행될 수 있는 오거(AUGER)로 구성된 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 속성 건조 수단은,
   챔버 내의 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 올릴 수 있는 속건 분위기 형성부와,
   챔버 내의 압력, 온도, 습도 중 하나 이상을 낮출 수 있는 속건 처리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조장치.
4. 청구항 3에 기재된 건초 속성 제조장치의 밀폐형 챔버에, 발효 생균제 공급부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발효 건초 속성 제조장치.
5. 청구항 3에 기재된 건초 속성 제조장치를 사용하여, 생초를 건초로 제조하는 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조방법.
6. 청구항 4에 기재된 발효 건초 속성 제조장치를 사용하여, 생초를 발효 건초로 제조하는 것을 특징으로 하는 건초 속성 제조방법.

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