KR20160093978A - 해조류 부산물 발효용 발효액 순환 저장조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발효재 저장 중 발효액을 펌프를 통하여 저장조 상부로 이동시켜 저장조 내부로 다시 분사하는 과정을 반복하여 발효액을 순환시킴으로써 저장조 내부에 동일한 조건을 제공할 수 있는 발효액 순환 저장조로서, 짧은 기간 내에 대량으로 생산되는 해조류 및 그 부산물을 발효 후 장기 저장을 용이하게 할 수 있으므로, 버려지는 해양 자원을 활용하고, 해양 환경을 개선하는데 도움이 된다.

Description

해조류 부산물 발효용 발효액 순환 저장조{Circulation Reservoir for Seaweed Appendage Fermentation}

본 발명은 해조류 및 그 분산물을 장기 저장할 목적으로, 발효시킨 후 저장하기 위한 이용되는 저장조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 저장조 하부로 모이는 발효액을 저장조 상부로 이동시켜 저장조 내부로 다시 분무 분사하고, 이 과정을 발효기간 동안 반복하여 발효액을 순환시킴으로써 저장조 내부 상하층이 동일한 조건으로 발효될 수 있도록 한 발효액 순환 저장조에 관한 것이다.

해조류는 고등식물에서 볼 수 있는 것처럼 뿌리, 줄기, 잎의 구별이 뚜렷하지 않고, 유관속이 발달하지 않아서 영양분의 섭취는 식물체 전체에서 일어난다. 우리나라 사람들은 예로부터 해조류를 매우 즐겨, 식용으로 이용하여 왔고 따라서 해조류의 생산에 많은 관심을 기울여 왔다. 현재 우리나라의 해조류 생산량은 전체 수산물 생산량 중 대략 25%를 차지하는 대규모 수산자원으로 세계적인 해조 생산국으로 알려져 있다.

일반적으로 해조류 중 주요 양식종인 미역은 갈조류 다시마과에 속하고 일본과 한국의 특산물로 한류와 난류가 직접 만나는 지역을 제외하고 전국의 연안에 자생하고 있다. 미역은 인공 채묘 관리 후 9~10월에 배우체를 종계에 부착시켜 바닷물에 수하한 후, 본 양식하여 3~5개월 후에 수확한다.

현재 국내 대부분의 미역양식장에서 미역의 채취 과정은 미역이 양식되는 해수근처에 바지선상에서 밧줄을 해수면 위로 건져올린 후 엽체만을 채취하고 식용으로 사용하는 가식부 이외 중량의 40%(약 40만톤)의 미역귀, 줄기 등의 해조 부산물이 그대로 해양에 투기되고 있다. 이렇게 투기된 해조 부산물이 해저에 쌓여 부패하면서 해양 환경오염을 일으키고 해저에 서식하는 패류 등의 저생생물의 생육환경을 악화시키고 있으며, 조류에 밀려와 연안 바위틈에 쌓여 어류의 회유와 산란장을 없애고 바닷물의 투과광을 없애는 등 양신산업에도 영향을 미치고 있다.

그러나 채취되고 버려지는 해조 부산물에는 칼슘, 마그네슘, 철분, 칼륨과 같이 몸에 필요한 미네랄을 다량 함유하며, 티아민, 리보플라민, 니아신 또는 아스코르브산 등의 비타민이 풍부하여 몸의 밸런스 유지에 효과적인 것으로 알려져 있어 인체 및 가축 등의 영양 공급원으로 이용 가능하다. 특히 최근 미역귀에 함유된 생리활성 성분 중 후코이단의 기능성이 알려지면서 미역귀를 활용한 건강식품, 화장품 등이 속속 개발되어 있다.

이와 같이 해조 부산물은 많은 영양과 기능성 물질을 함유하고 있으나 그 이용이 제한되고 있는데, 이는 해조류 생산이 동절기의 짧은 기간 내에 즉, 미역의 경우, 2~4월에, 다시마의 경우 3~6월에 집중되고 있어, 대량의 해조 부산물이 한꺼번에 쏟아져 나와 이를 단기간에 처리하기 힘들고, 한편으로는 점도가 높은 해조류이 특성상 장기 보관을 위한 세척, 자숙, 염장, 냉동 저장 등의 과정에서 고비용이 발생하기 때문이다.

최근에는 해조류를 발효시켜 점도가 높은 다당체를 저분자화하여 소화율을 높이고 유용한 영양성분을 강화하여 기능성 식품과 가축 사료의 원료로 사용하는 연구가 늘고 있다. 그러나 해조류와 그 부산물은 일반 발효 재료와는 달리 알긴산 등의 함유로 점도가 매우 높기 때문에 그 취급 과정 및 발효 단계에 어려움이 있고 저장중 발효액이 저장조 하부에 쌓여 저장중 발효가 정지될 수 있다.

또한 짧은 기간 내에 배출되는 많은 해조류 부산물을 발효 후 신속하게 농축, 건조하여 보관하기에는 시간과 비용이 많이 소모되는 문제점이 있어, 해조류를 발효된 상태로 장기 저장하여 필요할 때에 회수하여 사용하는 것이 효율적이다. 그러나 이 경우, 발효된 대량의 해조 부산물을 동일한 조건으로 관리하기에는 어려움이 있었다.

따라서 짧은 기간 내에 많은 물량의 해조류 부산물을 발효하여 장기 저장하기 위한 가공 기술 등을 개발함으로서 방치되고 있는 대규모 자원인 해조류의 이용을 높이기 위한 연구 개발이 시급하다.

국내 공개특허공보 제 10-2001-0011310호에는 해조를 수분65-72%, 건물 28-35%정도로 반건조하고, 반건조한 해조를 1cm정도로 세단하고 일반 발효미생물과는 다른 점질 다당 분해력이 좋은 해양 미생물X, sea101을 희석, 혼입하여 발효탱그를 밀봉하여 발효시킨 후 진공 포장하여 저장하고 상기 해양 미생물은 해조퇴적물이 쌓인 해저갯벌에서 분리해낸 것으로 해조의 35%에 이르는 생리활성물질이면서도 가축의 소화 흡수력이 낮은 고분자 점질 다당류를 처음의 1/20~1/100까지 저분자화하여 알긴산, 후코이단 및 만니톨 등의 생리활성물질의 소화 흡수력을 높인 기능성 해조 발효사료 제조방법에 관하여 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제 10-2001-0055346호에는 미역 유래의 유효성분을 포함하는 미역 폐기물을 활용한 기능성 사료첨가제의 제조방법 및 그 제조방법에 의한 기능성 사료첨가제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미역 폐기물을 수거하고, 수거한 미역 폐기물을 파쇄하고, 파쇄한 상기 미역 폐기물을 저장용기에 충진하면서 감마-프로테오박테리아(gamma-proteobacteria)를 포함한 해조류 분해균 또는 그 분해효소를 투여하고 밀봉시켜 상기 미역 폐기물을 분해 발효시킨 후, 이를 건조하는 과정으로 이루어진, 미역 유래의 유효성분을 포함하는 미역 폐기물을 활용한 기능성 사료첨가제의 제조방법 및 그 제조방법에 관하여 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제 10-2013-0013257호에는 (S1) 해조류 분말과 물을 발효조에 넣고 교반시켜 상기 분말이 점성을 띠는 해조류 반죽이 되도록 하는 단계, 및 (S2) 상기 반죽을 교반시키면서 호기성 균주와 혐기성 균주를 가하여 상기 반죽 중 공기에 노출된 부분에는 상기 호기성 균주가 지속적으로 접촉하도록 하고 공기에 노출되지 않은 부분에는 상기 혐기성 균주가 지속적으로 접촉하도록 하는 단계를 포함함으로써, 해조류 반죽 전체에서 호기성 발효 및 혐기성 발효가 고루 일어나도록 하여, 영양소 함량이 높으면서 수용성 및 소화 흡수율도 현저히 개선할 수 있는 해조류의 발효 방법 및 이를 이용하여 제조된 식품에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허공보 제 10-2014-0043317호에는 유기성 폐기물을 수용하는 발효조와 내부 중심에 회전동력을 전달하는 회전축과 복수의 회전날개를 회전축을 기준으로 대칭이 되게 형성한 임펠러와 임펠러의 회전날개를 따라 연속적으로 설치되는 복수개의 혼합 돌기를 가진 유기성 폐기물 발효 교반장치를 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에서 개시하고 있는 기술은 발효액을 순환시켜 해조류 발효 후의 장기 저장을 용이하게 하는 본 발명의 해조류 발효액 순환 저장조와는 차이를 보이며, 대량 발생된 해조류나 그 부산물을 발효 단계 후에, 가공 저장하는 데에 많은 비용이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 양식 미역의 가식부 이외, 해양에 그대로 투기되고 있는 미역귀, 줄기 등의 해조류 부산물을 회수하여 해양 환경오염 및 양식 산업 피해를 막고, 버려지는 해양 자원을 활용하기 위한 것이다. 해조류와 그 부산물의 특성을 고려한 발효를 위하여 수거하여 발효 단계를 거친 대량의 해조류 및 그 부산물을 효율적으로 저장하여 필요에 따라 회수하여 사용하기 위한 발효 해조류 저장조를 제공한다.

본 발명은 상기의 과제를 수행하기 위하여 일정 높이의 외벽을 갖고 발효재 및 발효액을 수용할 수 있도록 내부에 공간을 가지며, 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기형 바닥을 가진 저장조와 상기 저장조 하부의 깔대기형 바닥면 일측에 발효재 회수를 위한 저장조 하부 뚜껑과 상기 저장조 하부의 깔대기형 바닥면 상부에 발효재와 발효액을 분리시킬 수 있는 발효액 거름망을 가진다.

또한 상기 발효액 거름망을 통해 걸러진 발효액을 회수할 수 있는 발효액 관이 저장조 외부로 형성되고 상기 발효액 관으로 이동하는 발효액을 저장조 상부로 이동시켜 분사시킬 수 있는 압력을 위한 발효액 펌프 상기 발효액 펌프에 연결되어 발효액을 저장조 안으로 고르게 분사시킬 수 있는 발효액 분사구가 저장조 상부뚜껑 저면에 형성된 것을 특징으로 하는 발효액 순환 저장조를 제공한다.

본 발명의 발효액 순환 저장조는 발효가 끝난 발효재료를 저장 중, 하부로 모이는 발효액을 저장조 상부로 이동시켜 저장조 내부로 다시 분사하고, 이 과정을 저장 기간 동안 수차례 반복하여 발효액을 순환시킴으로써 저장 중의 발효액이 저장조 내부에 정체되어 있는 경우에 비하여 저장조 내부에 동일한 조건을 제공할 수 있어 대량 발효된 발효재의 장기 저장을 용이하게 할 수 있으므로, 버려지는 해양 자원을 활용하고, 해양 환경을 개선하는데 일조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발효액 순환 저장조의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 복수개의 발효액 순환 저장조를 연결하여 폐쇄 순환 회로를 형성한 것을 나타낸 사시도이다.

본 발명은 발효식품 및 발효사료 제작, 특히 해조류 발효에 있어서 발효를 마친 발효재의 저장 중 하부로 고이는 발효액을 회수하여 저장조 상부에서 분사하여 순환시킴으로써 저장조 내부에 동일한 조건을 제공하여 대량 발효된 발효재의 방기 저장을 용이하게 할 수 있는 저장조에 관한 것이다. 이하 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발효액 순환 저장조의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 복수개의 발효액 순환 저장조를 연결하여 회로를 형성한 것을 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발효액 순환 저장조는 일정 높이의 외벽을 갖고 발효재 및 발효액을 수용할 수 있도록 내부에 공간을 가지며, 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기형 바닥을 가진 저장조(100);와 상기 저장조(100) 하부의 깔대기형 바닥면 일측에 발효재 회수를 위한 저장조 하부 뚜껑(110)과; 상기 저장조 하부의 깔대기형 바닥면 상부에 발효재와 발효액을 분리시킬 수 있는 발효액 거름망(120)을 가진다.

상기 발효액 거름망(120)을 통해 걸러진 발효액을 회수할 수 있는 발효액 관(140)이 저장조 외부로 형성되고; 상기 발효액 관(140)으로 이동하는 발효액을 저장조 상부로 이동시켜 분사시킬 수 있는 압력을 공급하기 위한 발효액 펌프(200); 상기 발효액 펌프(200)에 연결되어 발효액을 저장조 안으로 고르게 분사시킬 수 있는 발효액 분사구(320)로 구성된다.

상기 저장조(100)는 그 모양에 제한은 없으나, 상부에서 발효액을 분사할 때에 저장조 내부에 저장된 발효재에 균일한 효과가 미치도록 원통형인 것이 바람직하다. 바닥면은 하부로 갈수록 좁아지는 사일로형, 또는 깔때기 형으로 형성되어 발효액의 회수 또는 유출 및 발효재 회수를 원활하게 할 수 있다.

상기 저장조 하부의 깔때기형 바닥의 경사면 일측에는 저장조 하부 뚜껑(110)을 형성하여 저장된 발효재를 재료로 사용하기 위해 필요한 때에 회수하는 데에 사용한다. 이때, 저장조 하부 뚜껑의 직경은 발효재 또는 절단된 발효재의 크기, 저장조 하부면의 크기 및 저장조 내부 용량에 따라 변경이 가능하며, 발효액과 발효재를 모두 회수한 다음 저장조 하부 뚜껑(110)을 통하여 저장조 내부 및 거름망(120)을 세척하기에 적당한 크기의 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 저장조 하부 뚜껑(110)의 테두리 내부에 실리콘 또는 고무 패킹을 이용하여 밀폐할 수 있도록 제작하여 저장조 내에 발효재와 발효액이 저장되어 있을 때 그 무게와 압력을 견디고 견고하게 밀폐할 수 있도록 한다.

상기 저장조 하부의 깔때기형 바닥에는 발효재와 발효액을 분리시킬 수 있도록 거름망(120)을 형성한다. 이 때 발효액 거름망 눈의 크기는 저장하고 있는 발효재의 종류 및 크기에 따라 달라질 수 있다. 또한 발효조(미도시)에서 발효를 마친 발효재를 거즈나 광목 등, 발효액이 소통할 수 있는 자루에 일정 양씩 나누어 담아 저장조에 저장하여 필요에 따라 자루 별로 회수하여 사용할 수 있으며, 이 때 거즈나 광목 등의 조직이 거름망 역할을 하며 상기 거름망(120)은 보조적 거름망의 역할을 한다.

상기 발효액 거름망(120)에 의하여 걸러진 발효액은 발효액 관(140)으로 이동한다. 이 때 발효액 밸브(130)로 발효액의 유출을 조절한다. 발효액 밸브(130)를 열어 발효액이 발효액 관(140)으로 유출되면 발효액 펌프(200)의 작동에 의하여 발효액이 저장조의 상부로 끌어 올려진다. 이 때 발효액 펌프(200)에 연결된 발효액 상부관(210)의 상부 말단은 발효액 호스(220)에 연결되고 발효액 호스(220)의 타말단에는 저장조 상부 뚜껑(300)의 바깥 중앙에 형성된 호스고정용 나사산(310)에 연결되어 고정된다.

따라서 발효액 펌프(200)에 의하여 상부 올려진 발효액은 발효액 호스(220)를 통해 이동하여 저장조 상부뚜껑(300)에 형성된 발효액 분사기(320)를 통하여 저장조 내부에 고르게 분사된다. 발효액 분사기(320)는 통공이 복수개 형성된 원반형태의 분사체로서 발효액 호스(310)와 연결되어, 공급된 발효액을 분사기 통공을 통해 분사한다. 발효액 분사기(320)에 형성된 통공의 크기와 수는 발효액의 점도와 양에 따라 분사되는 각도는 저장조(100) 내부에 발효액이 고르게 분사되도록 조절가능하다.

저장조 내부로 분사된 발효액은 상부로부터 다시 저장조 하부로 모이고, 발효액 펌프(200)를 통하여 발효액을 다시 상부로 보내는 작업을 저장 기간 동안 수차례 반복하여 발효액을 순환시킴으로써 저장 중의 발효액이 저장조 내부에 정체되어 있는 경우에 비하여 저장조 내부의 발효재와 발효액에 균일한 조건을 제공하여, 저장 기간을 연장시킬 수 있다.

저장조 내부의 발효재와 발효액을 균일하게 섞이도록 하기 위하여 저장조 내부에 교반기(미도시)를 설치할 수 있으나, 대량의 내용물을 저장하는 경우에는 교반기 설치 및 작동이 용이하지 않고, 많은 비용이 소요된다. 따라서 대량의 발효재를 저장하는 경우, 발효재와 발효액에 동일한 조건을 제공하기 위하여 발효액을 발효재에 순환하도록 함으로써 이와 같은 문제를 해결할 수 있다.

저장조 상부 뚜껑(300)의 일면에 기체 유출구(330)가 형성되어 있어 발효 기간 동안 발생된 기체를 배출하여 저장조 내의 압력을 조절하고, 저장 중에는 기체 유출구 뚜껑(340)을 덮어 저장조 내에 혐기성 조건을 유지할 수 있다.

저장하려는 발효재의 양이 많은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 저장조(100)를 복수개 연결하여 배치할 수 있다. 이 때, 발효액 거름망(120)에서 걸러진 발효액은 발효액 펌프(200)를 통해 타 저장조로 상부에서 분사되고, 이 발효액은 저장조 하부에서 발효액 거름망(120)에 의해 걸러져 다른 저장조와 연결되는 방식으로 발효액이 순환된다. 복수개의 저장조가 순환폐쇄회로를 형성하여 발효액을 순환시킴으로써 대량의 발효재를 동일한 조건으로 저장할 수 있다.

상기 발효액 순환 저장조는 발효조로도 활용이 가능하며, 이 경우, 발효 초기에 발효액 펌프를 더 높은 빈도로 작동시켜 발효재와 발효 미생물의 조우 확률을 높여 발효조 내의 대량의 발효재에 동일한 발효 조건을 제공할 수 있다.

본 발명에서 제공하고 있는 발효액 순환 저장조는 저장 중인 발효액을 펌프를 통하여 저장조 내부로 다시 분사하는 과정을 통하여 저장조 내부에 동일한 조건을 제공할 수 있어 짧은 기간 내에 대량으로 발생하는 해조류 부산물을 발효 후, 장기 저장하여 필요시 회수하여 이용할 수 있어 버려지는 해양 자원을 활용하고, 해양 환경을 개선하는데 일조할 수 있다.

100 : 저장조 110 : 저장조 하부뚜껑
120 : 거름망 130 : 발효액 밸브
140 : 발효액관 150 : 발효액 회수구
160 : 저장조 지지프레임 170 : 저장조 창
200 : 발효액 펌프 210 : 발효액 상부관
220 : 발효액 호스 230 : 호스고정용 나사
300 : 저장조 상부뚜껑 310 : 호스고정용 나사산
320 : 발효액 분사기 330 : 기체 유출구
340 : 기체 유출구 뚜껑

Claims (2)

1. 일정 높이의 외벽을 갖고 발효재 및 발효액을 수용할 수 있도록 내부에 공간을 가지며, 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기형 바닥을 가진 저장조;
   상기 저장조 하부의 깔대기형 바닥면 일측에 발효재 회수를 위한 저장조 하부 뚜껑과;
   상기 저장조 하부의 깔대기형 바닥면 상부에 발효재와 발효액을 분리시킬 수 있는 발효액 거름망을 가지며, 상기 발효액 거름망을 통해 걸러진 발효액을 회수하여 이동시킬 수 있는 발효액 관이 저장조 외부로 형성되고;
   상기 발효액 관으로 이동하는 발효액을 저장조 상부로 이동시켜 발효액을 저장조 안으로 고르게 분사시킬 수 있도록 한 발효액 분사구가 저장조 상부뚜껑 저면에 형성된 것을 특징으로 하는 발효액 순환 저장조.
   
2. 제 1항에 있어서, 발효액 순환 저장조는 복수개 병렬로 설치되고, 상기 발효액 관은 타 저장조의 발효액 분사기에 연결되어 복수개의 저장조가 폐쇄 순환회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 발효액 순환 저장조.

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