KR20180018980A - 폐자원 건조발효 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법은 건조 모드 또는 발효 모드로 운전되는데, 그 중 건조 모드로 운전할 때에는, 원료의 투입과 가공물의 배출이 가능하도록 구성된 챔버가 가동 중인 상태에서, 진공유닛(진공펌프)을 일정시간(15분) 작동시킨 후 중지하고, 가열유닛에 의한 간접가열을 일정시간(15분) 실시하여 챔버 내의 온도를 100℃까지 상승시키며, 링브로아를 가동하여 챔버 내의 습기(과포화수분)를 일정시간(10분) 동안 배기하고, 열풍기를 작동시켜 챔버 안으로 열풍(50℃)을 공급함과 동시에 링브로아에 의한 배기를 일정시간(30분) 동안 실시하며, 챔버 내의 온도를 일정온도(80℃)로 일정시간 동안 유지하면서 가열유닛과 열풍기와 링브로아의 작동을 중지하고, 챔버가 밀폐된 상태에서 진공유닛을 일정시간(20분) 작동시킨 다음 정지시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 발효 모드로 운전할 때에는, 밀폐 상태의 챔버를 가동하고, 챔버 내의 온도가 40∼50℃로 유지되도록 가열유닛에 의한 간접가열과 냉각유닛에 의한 냉각을 행하면서 챔버 내의 온도와 습도나 수분의 변화를 지속적으로 검출하며, 챔버 내의 습도나 수분이 진공적용값에 도달한 때에 진공유닛을 작동시키고, 챔버 내의 습도나 수분이 제품토출값에 도달한 때에 밀폐 상태의 챔버를 개방하여 챔버로부터 발효제품을 배출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 발효 모드로 운전할 때에는, 밀폐 상태의 챔버를 가동하고, 챔버 내의 온도가 40∼50℃로 유지되도록 가열유닛에 의한 간접가열과 냉각유닛에 의한 냉각을 행하면서 챔버 내의 온도와 습도나 수분의 변화를 지속적으로 검출하며, 챔버 내의 습도나 수분이 진공적용값에 도달한 때에 진공유닛을 작동시키고, 챔버 내의 습도나 수분이 제품토출값에 도달한 때에 밀폐 상태의 챔버를 개방하여 챔버로부터 발효제품을 배출하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐자원을 건조하거나 발효시켜, 고부가가치의 신재생 자원으로 전환할 수 있는 폐자원 건조발효 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 「폐자원」이란 용어는, 산업부산물과 폐기물뿐 아니라, 적정한 처리 기술이 없어 아직은 자원화하지 못한 자연물도 포함하는 것으로 정의한다.
폐자원의 예로서는, 수확 후 버섯배지와 같은 농가부산물; 비지, 빵가루, 술 지게미(주정박)와 같은 식품부산물; 슬러지와 같은 산업폐기물; 및 사료 또는 식품원료로 사용 가능한 동식물성 잔사(殘渣)나 자연물을 들 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 선행기술로서, 예를 들면 아래에 언급하는 것들이 공지되어 있다.
≪특허문헌 1: 동식물성 잔사물 건조발효사료 및 건조발효비료의 제조장치≫
특허문헌 1에는 발효조, 스크류컨베이어, 블로어, 덕트 및 제품 수용조로 이루어진 제조장치가 개시되어 있다.
이 제조장치는 증발 작용에 의해 효율적인 건조가 달성될 수 있도록 한 것으로서, 가열 건조나 감압(진공) 건조에 비해 운영비가 적게 들고, 산소를 골고루 공급함으로써 발효환경을 양호하게 유지할 수 있어 발효에 편차가 없으며, 60℃ 이하에서 건조할 수 있기 때문에 가열 건조나 감압 건조에 비해 발효균의 사멸률이 낮고, 영양가 및 소화율이 높은 양질의 건조발효사료를 제조할 수 있음과 동시에, 유기 폐기물의 재이용에 장애를 일으키는 변질이 방지되며, 배수 폐액을 수반하지 않기 때문에 지구환경 보전에 기여할 수 있는 특징이 있다.
≪특허문헌 2: 사료용 발효건조기≫
특허문헌 2에는 본체 내에 드럼이 설치되고, 드럼 내에 스크류가 축설되며, 드럼 내에 재료를 공급하기 위한 투입구와 드럼 내의 재료를 외부로 배출하기 위한 토출구와 드럼 안으로 건조풍을 공급하기 위한 공급수단 및 드럼 내부를 순환한 건조풍이 외부로 배출되도록 하는 배출구를 포함하는 발효건조기로서, 투입호퍼, 개폐도어, 개폐실린더, 개폐스위치, 흡입브로아, 정화필터, 펌프, 가열수단 등을 더 포함하고, 건조풍 공급수단은 히터가 구비된 상부 공급 브로아 및 측부 공급 브로아로 구성된 사료용 발효건조기가 개시되어 있다.
이 같은 구성에 의해, 재료 투입이 위생적이면서도 원활하게 이루어지고, 재료에 대한 발효 효율을 현저히 증대시킬 수 있는 한편, 외부로 배출되는 공기를 정화처리할 수 있는 효과가 있는 것으로 되어 있다.
폐자원을 고부가가치의 신재생 자원으로 처리하는 데에는 건조기술이 적용되는 경우가 많은데, 열에너지의 투입 및 물질 이동에 의해 원료(본 명세서에서 피건조물 또는 원물이라 하는 경우도 있다.)의 수분을 줄이는 건조기술은 그 원리에 따라 자연건조, 열풍건조, 냉풍건조, 진공건조, 진공동결건조 등으로 구분되며, 아래의 표 1에 나타나 있는 바와 같이, 다양한 건조장치에 의해 수행된다.
| 구분 | 대분류 | 소분류(기술명) |
| 산업용 건조기 |
열풍 건조 |
상자형 건조기 |
| 밴드형 건조기 | ||
| 유동층 건조기 | ||
| 기류건조기 | ||
| 회전식 건조기 | ||
| 분무 건조기 | ||
| 전도식 건조 |
교반 건조기 | |
| 원반 건조기 | ||
| 간접가열식 회전 건조기 | ||
| 원통 건조기 | ||
| 이중 원추형 건조기 | ||
| 역원추형 혼합 건조기 | ||
| 밴드 연속 진공 건조기 | ||
| 진공 유동층 건조기 | ||
| 방사 전열 건조 | 원적외선 건조기 | |
| 마이크로파 건조 | 마이크로파 건조기 | |
| 기타 건조 |
초음파 건조기 | |
| 태양열 이용 건조기 | ||
| 히트펌프 이용 건조 | 냉풍 건조기 | |
| 제습 건조 | 흡습제를 이용한 데시칸트 제습 건조기 | |
| 동결 진공 건조 | 동결 진공 건조기 |
특히, 농식품 부산물 등을 사료화하는 경우에는 건조기술과 더불어 발효기술도 적용되는데, 일반적으로 종래의 건조발효 장치는 아래에 나타내는 방식 중 어느 한 가지 방식만으로 운전된다.
- 열풍 방식
- 직화 방식(간접열)
- 진공 방식
- 저온 진공 방식
그런데 건조발효에 드는 시간과 비용은 자연조건(온도, 습도)뿐만 아니라 원료의 함수량과 물성에 따라서도 달라진다. 그렇기 때문에, 어느 한 방식만으로 운전되는 건조발효 장치로는 만족할만한 결과를 얻을 수 없고, 부가가치의 창출도 어렵다.
본 발명은 원료의 물성이나 함수량(수분), 건조작업시의 자연조건(외부 온도, 외부 습도) 등을 고려하여, 최단시간에 저비용으로 원료를 건조 및 발효할 수 있는 폐자원 건조발효 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 본 발명에 따른 폐자원 건조발효 장치는 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.
[1] 원료의 투입 및 가공물의 배출이 가능하도록 구성된 챔버로서, 건조발효 공정 중에, 챔버의 내부환경을 외부환경과 단절시킬 수 있는 밀폐형 챔버; 챔버 내에 열풍을 공급하는 열풍기; 챔버 내의 공기를 외부로 배기하는 링브로아; 챔버를 가열하는 가열유닛; 챔버를 냉각시키는 냉각유닛; 챔버에 직접 접속되거나 링브로아의 토출측에 접속됨과 아울러 냉각유닛의 냉각수가 공급되는 열교환기; 열교환기의 토출측에 접속되는 세퍼레이터; 및 세퍼레이터의 토출측에 접속되는 진공유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 장치.
[2] 상기 [1]에서, 열풍기의 외기(外氣) 유입측과 토출측에 밸브가 각각 설치되고, 링브로아의 내기(內氣) 유입측 및 토출측에 각각 밸브가 설치되며, 세퍼레이터와 진공유닛 사이의 진공라인에 밸브가 설치되고, 세퍼레이터의 토출측에서 분기된 건조공기순환라인이 열풍기의 외기공급라인에 접속됨과 아울러 건조공기순환라인에 밸브가 설치되며, 챔버와 열교환기 사이의 습기배출라인에 링브로아의 내기토출라인이 접속됨과 아울러 내기토출라인과의 접속지점 전후로 습기배출라인에 밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 장치.
[3] 상기 [2]에서, 외기흡인라인과 내기유출라인이 챔버에 추가로 접속되며, 외기흡인라인과 내기유출라인에 밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 장치.
또한, 본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법은 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.
[4] 원료의 투입 및 가공물의 배출이 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 챔버 내에 열풍을 공급하는 열풍기와, 챔버 내의 공기를 외부로 배기하는 링브로아와, 챔버를 가열하는 가열유닛과, 챔버를 냉각시키는 냉각유닛과, 챔버에 직접 접속되거나 링브로아의 토출측에 접속됨과 아울러 냉각유닛의 냉각수가 공급되는 열교환기와, 열교환기의 토출측에 접속되는 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 토출측에 접속되는 진공유닛을 포함하여 구성되는 폐자원 건조발효 장치에 의해 폐자원을 건조발효시키는 폐자원 건조발효 방법.
[5] 상기 [4]에서, 밀폐형 챔버가 건조 모드로 가동 중일 때, 진공유닛을 일정시간 작동시킨 후 중지하고, 가열유닛에 의한 간접가열을 일정시간 실시하여 챔버 내의 온도를 설정온도까지 상승시키며, 링브로아를 가동하여 챔버 내의 습기(과포화수분)를 일정시간 동안 배기하고, 열풍기를 작동시켜 챔버 안으로 열풍을 공급함과 동시에 링브로아에 의한 챔버의 배기를 일정시간 동안 실시하며, 챔버 내의 온도를 일정온도로 일정시간 동안 유지하면서 가열유닛과 열풍기와 링브로아의 작동을 중지하고, 챔버가 밀폐된 상태에서 진공유닛을 일정시간 작동시킨 다음에 정지시키는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 방법.
[6] 상기 [4]에서, 밀폐형 챔버가 발효 모드로 가동 중일 때, 챔버 내의 온도가 발효 온도로 유지되도록 가열유닛에 의한 간접가열과 냉각유닛에 의한 냉각을 행하면서 챔버 내의 온도와 습도나 수분의 변화를 지속적으로 검출하며, 챔버 내의 습도나 수분이 진공적용값에 도달한 때에 진공유닛을 작동시키고, 챔버 내의 습도나 수분이 제품토출값에 도달한 때에 밀폐 상태의 챔버를 개방하여 챔버로부터 발효제품을 배출하는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 방법.
본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법은 작업 여건에 따라 열풍과 직화(간접열) 그리고 진공(저온 진공 및 고온 진공)이 선택적으로 적용되는 다기능 융합 방식으로 운전됨으로써, 종래 어떤 방법보다 건조 및 발효 시간이 단축됨과 아울러 에너지비용이 획기적으로 절감되는 장점이 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법은 1시간 30분가량의 건조시간으로, 원료 5톤의 수분이 80% 전후에서 15∼20% 선으로 감량될 수 있고, 8시간 이내에 복합 발효(호기 발효, 혐기 발효, 안정화)가 완료될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 장치의 밀폐형 챔버를 나타낸 것으로, 본 출원인의 선출원 제10-2016-0033092호에 도시된 발효기 겸용 건조기의 챔버에 해당하는 외관 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 챔버의 일부 구성요소가 제거된 상태의 사시도.
도 2는 도 1a에 도시된 챔버의 본체의 사시도.
도 3a는 도 1a에 도시된 챔버의 일측 경판을 나타내는 사시도.
도 3b는 도 1a에 도시된 챔버의 타측 경판을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3b의 타측 경판이 장착되는 본체 쪽의 재킷 막음판의 사시도.
도 5는 도 1a에 도시된 상부 해치의 사시도.
도 6은 도 1a에 도시된 하부 해치의 사시도.
도 7은 도 1a에 도시된 폐자원 건조발효 장치의 챔버 내부 구조를 나타내는 도면.
도 8은 도 7에 도시된 교반용 오거 스크류의 사시도.
도 9는 도 7에 도시된 R판의 사시도.
도 10a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 장치의 챔버 환경 조절용 유틸리티를 제외한 상태의 사시도.
도 10b는 도 10a의 정면도.
도 11은 도 10b에 도시된 챔버 받침대의 사시도.
도 12는 도 10a에 도시된 하부 스트럭처의 사시도.
도 13은 도 10a에 도시된 하부 프레임의 사시도.
도 14a는 도 10a의 폐자원 건조발효 장치에 원료투입수단과 분진차단수단이 설치된 상태의 사시도.
도 14b는 도 10b에 대응되는 도면으로, 도 14a에 도시된 원료투입수단이 제거된 상태에서의 정면도.
도 15a는 도 10a에 도시된 톤백 포장기의 사시도.
도 15b는 도 15a의 정면도.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 장치에 적용할 수 있는 원료투입수단의 다른 실시형태를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 방법을 실시할 수 있는 폐자원 건조발효 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 1b는 도 1a에 도시된 챔버의 일부 구성요소가 제거된 상태의 사시도.
도 2는 도 1a에 도시된 챔버의 본체의 사시도.
도 3a는 도 1a에 도시된 챔버의 일측 경판을 나타내는 사시도.
도 3b는 도 1a에 도시된 챔버의 타측 경판을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3b의 타측 경판이 장착되는 본체 쪽의 재킷 막음판의 사시도.
도 5는 도 1a에 도시된 상부 해치의 사시도.
도 6은 도 1a에 도시된 하부 해치의 사시도.
도 7은 도 1a에 도시된 폐자원 건조발효 장치의 챔버 내부 구조를 나타내는 도면.
도 8은 도 7에 도시된 교반용 오거 스크류의 사시도.
도 9는 도 7에 도시된 R판의 사시도.
도 10a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 장치의 챔버 환경 조절용 유틸리티를 제외한 상태의 사시도.
도 10b는 도 10a의 정면도.
도 11은 도 10b에 도시된 챔버 받침대의 사시도.
도 12는 도 10a에 도시된 하부 스트럭처의 사시도.
도 13은 도 10a에 도시된 하부 프레임의 사시도.
도 14a는 도 10a의 폐자원 건조발효 장치에 원료투입수단과 분진차단수단이 설치된 상태의 사시도.
도 14b는 도 10b에 대응되는 도면으로, 도 14a에 도시된 원료투입수단이 제거된 상태에서의 정면도.
도 15a는 도 10a에 도시된 톤백 포장기의 사시도.
도 15b는 도 15a의 정면도.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 장치에 적용할 수 있는 원료투입수단의 다른 실시형태를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 방법을 실시할 수 있는 폐자원 건조발효 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법의 실시형태가 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명되지만, 본 발명의 보호범위가 후술하는 실시형태로 한정되어서는 안 된다. 다시 말해, 아래의 실시형태는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 완전히 또 용이하게 이해할 수 있도록 하는 용도로만 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 요지를 흩트릴 수 있다고 판단되는 공지 구성에 대해서는 구체적인 설명이 생략된다.
또한, 참조에 의해, 본 출원인의 선출원 제10-2016-0033092호 및 제10-2016-0096658호에 기재된 사항이 본 명세서에 편입된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 「외기(外氣)」란 챔버 주위의 대기로서 챔버 안으로 흡인되는 공기를 지칭하며, 「내기(內氣)」란 챔버로부터 배출되는 습기를 지칭하는 것으로 정의한다.
≪바람직한 실시형태≫
본 발명에 따른 폐자원 건조발효 장치는 종래 구성의 챔버(예를 들면 리본 스크류를 구비한 챔버)에 유틸리티를 연결하여 실시할 수도 있지만, 도 1a 내지 16에 도시된 챔버에 유틸리티를 연결하여 실시하는 것이 더 바람직하다.
따라서 이하에서는 도 1a∼도 16에 의거하여 바람직한 실시형태를 설명한다.
여기서 「유틸리티」란 챔버 내의 건조발효 환경, 즉 온도와 습도나 수분 등에 영향을 미칠 수 있는 장치로서, 열에너지의 투입 및 물질의 이동을 가능하게 하는 장치를 지칭한다. 예컨대 열풍기, 링브로아, 열교환기, 세퍼레이터, 진공유닛, 가열유닛, 냉각유닛 등을 들 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 원료를 투입할 수 있는 투입구와 가공물(건조물 또는 발효제품)을 배출할 수 있는 토출구가 구비된 밀폐형 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 회전 자유롭게 배치된 오거 스크류(110)와, 오거 스크류(110)를 회전구동하는 구동수단(900, 모터)과, 원료가 챔버(100) 내에서 건조되거나 발효될 때 챔버 내의 온도, 습도나 수분, 압력의 변화를 검출하기 위해 챔버(100)에 마련된 로드셀(500) 또는 포트(160) 중에서 적당한 포트에 설치되는 환경측정부(미도시)와, 환경측정부의 측정값이나 미리 설정해 둔 공정처리조건에 따라 챔버 내의 온도, 습도나 수분, 압력을 조절할 수 있는 환경조절부(도시하지 않음) 및 환경조절부의 작동상태를 제어하는 제어부(도시하지 않음)로 구성되어 있다.
보다 구체적으로, 챔버(100)는 도 1a 내지 9에 도시된 바와 같이, 원통형 본체(101)와, 본체(101)의 양측 개방단에 장착되어 본체(101)의 내부공간을 외부와 격리하는 양측 경판(120, 130)과, 본체(101) 내면과의 접촉부분이 용접되는 형태로 본체(101) 내에 배치된 트로프(140)와, 일단이 본체(101)의 힌지부재(151)에 고정되고 타단이 트로프(140)의 힌지부재(152)에 고정된 보강대(150)로 구성되어 있다.
양측 경판 중에서, 본체와 분해조립되는 경판(130)에는 가스켓누름판(131)이 구비되어 있는데, 이 가스켓누름판(131)은 재킷 막음판(190)이 용접되어 있는 본체 측의 가스켓(191)에 밀착된다.
트로프(140)는 2개의 R판(141)이 대칭을 이루는 형태로 용접되어 구성된다.
트로프(140)는 본체(101) 내면과의 사이에 재킷(102)이 형성되도록 설치되는데, 건조공정이나 발효공정이 진행 중일 때, 재킷(102) 안으로 물(냉각수) 또는 스팀이 공급되어 챔버(100) 내의 온도가 조절된다.
본체(101)의 내면과 마주보는 R판(141)의 이면(裏面)에는 보강 평철이 격자 모양으로 용접되어 있다.
2개의 R판(141)으로 구성된 트로프(140)의 홈(142) 내에는 교반용 오거 스크류(110)가 회전 자유롭게 배치되어 있다. 또한, 분산용 오거 스크류(110)가 교반용 오거 스크류(110)의 상방에 배치되어 있다.
교반용 오거 스크류와 분산용 오거 스크류는 챔버 내에서 원료의 이송방향이 서로 반대로 되어 있다.
오거 스크류(110)는 파이프(111)의 길이방향을 따라 용접되는 나선형 블레이드(112)와, 블레이드를 따라 일정위치마다 용접되는 패들(113, paddle)로 구성되어 있다.
블레이드(112)는 파이프 길이방향의 중간부를 기점으로 일측구간에서는 시계방향으로 나선형을 그리며, 타측구간에서는 시계반대방향으로 나선형을 그린다.
챔버의 상측투입구와 하측토출구에는 상부 해치(170)와 하부 해치(180)가 각각 설치되어 있다.
상부 해치(170)는 본체(101) 측에 용접되는 해치 베이스(172)와, 해치 베이스(172)에 힌지 결합된 해치 도어(171)로 구성되어 있다.
하부 해치(180)도 본체(101) 측에 용접되는 해치 베이스(182)와, 해치 베이스(182)에 힌지 결합된 해치 도어(181)로 구성되어 있다.
또한, 해치 도어(171, 181)와 해치 베이스(172, 182)의 접촉부분에는 패킹이 배치되어 있으며, 접촉부분의 둘레를 따라 나비 너트를 구비한 다수의 볼트가 설치되어 있다.
구동수단의 예로서, 전기 모터와 유압 모터를 들 수 있다.
도 10a 및 10b와, 도 14a 및 14b는 유틸리티를 제외한 폐자원 건조발효 장치의 두 가지 예를 나타낸 것으로, 도 11의 챔버 받침대(200)를 개재하여 챔버(100)가 도 13에 도시된 하부 프레임(300) 상에 얹혀지고, 이 하부 프레임(300)은 도 12에 도시된 하부 스트럭처(400)에 얹혀져 있다.
하부 프레임(300)과 하부 스트럭처(400)의 연결부분에는 로드셀(500)이 설치되어 있다.
원료공급수단으로서, 투입호퍼(H)를 구비한 버킷엘리베이터(B)나 도 16에 도시된 스크류컨베이어(S)가 사용될 수 있다.
또한, 작업의 편의를 위해, 작업대(600)가 마련될 수 있다.
또한, 원료공급수단의 배출구와 챔버의 투입구 사이에 분진차단수단(800)이 설치될 수 있는데, 분진차단수단의 예로서, 벨로우즈나 슈트를 들 수 있다.
또한, 챔버(100)의 하부 해치(180) 아래에는 챔버로부터 배출되는 가공물을 톤백에 담기 위한 톤백 포장기(700)가 설치되어 있다.
도 15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 톤백 포장기(700)는 챔버(100)로부터 배출되는 가공물을 받아내는 호퍼(740)와, 호퍼(740)의 배출구 측에 설치되어 톤백의 내지(비닐 포장지)를 고정하는 다수의 공압 클램프(741)와, 톤백의 외지(마대)를 걸기 위한 톤백 거치대(710)와, 톤백 거치대(710)의 높낮이를 조절하기 위한 업다운 실린더(711)와, 톤백의 하부를 떠받치면서 어느 한 방향으로 톤백을 이송할 수 있는 벨트 컨베이어(720)와, 톤백에 담기는 가공물의 중량을 측정하기 위해 벨트 컨베이어에 설치된 로드셀(730)로 이루어져 있다.
도 1a로 되돌아가, 챔버(100)의 상반부에 마련된 작은 직경의 포트(160)에는 온도센서, 습도센서, 압력센서, 외기공급라인, 외기흡인라인, 내기유출라인, 내기토출라인 등이 각각 설치되며, 큰 직경의 포트(160)에는 습기배출라인 또는 진공라인이 연결된다.
또한, 챔버(100)의 하반부에 마련된 포트(160)에는, 스팀라인, 냉각라인, 드레인이 각각 접속된다.
각각의 라인(배관)은 진공유닛, 가열유닛, 냉각유닛 중 어느 하나와 연결되며, 이들 유닛은 본 발명에서의 환경조절부를 구성한다.
또한, 각각의 센서는 본 발명에서의 환경측정부를 구성한다.
환경조절부와 환경측정부는 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있다.
가열유닛의 예로서, 스팀보일러, 온수보일러, 전기히터 등을 들 수 있다.
냉각유닛의 예로서, 칠러(chiller)의 냉각작용에 의해 수온이 일정하게 유지되는 물탱크를 들 수 있다.
진공유닛의 예로서, 수봉식 진공펌프, 드라이 진공펌프를 들 수 있다.
또한, 각각의 유닛은 해당 분야에서 필수구성요소로 알려진 밸브 등의 부품을 포함한다.
제어부가 환경조절부를 제어하는 방식은 원료나 가공물의 물성 또는 수분에 따라 달라지므로, 환경조절부의 작동에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 폐자원 건조발효 방법을 실시할 수 있는 폐자원 건조발효 장치의 전체 구성을 개략 도시한 도면으로서, 원료의 투입 및 가공물의 배출이 이루어질 수 있도록 구성된 밀폐형 챔버와, 챔버 내에 열풍을 공급하는 열풍기와, 챔버 내의 공기를 외부로 배기하는 링브로아와, 챔버를 가열하는 가열유닛과, 챔버를 냉각시키는 냉각유닛과, 챔버에 직접 접속되거나 링브로아의 토출측에 접속됨과 아울러 냉각유닛의 냉각수가 공급되는 열교환기와, 열교환기의 토출측에 접속되는 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 토출측에 접속되는 진공유닛을 포함하여 구성되며, 열풍기의 외기 유입측과 토출측(외기공급라인)에는 밸브가 각각 설치되고, 링브로아의 내기 유입측 및 토출측(내기토출라인)에도 각각 밸브가 설치되며, 세퍼레이터와 진공유닛 사이의 진공라인에 밸브가 설치되고, 세퍼레이터의 토출측에서 분기된 건조공기순환라인이 열풍기의 외기공급라인에 접속됨과 아울러 건조공기순환라인에 밸브가 설치되며, 챔버와 열교환기 사이의 습기배출라인에 링브로아의 내기토출라인이 접속됨과 아울러 내기토출라인과의 접속지점 전후로 습기배출라인에 밸브가 각각 설치되어 있다.
또한, 외기흡인라인과 내기유출라인이 챔버에 접속되어 있으며, 외기흡인라인과 내기유출라인에도 밸브가 각각 설치되어 있다.
이러한 구성의 폐자원 건조발효 장치에서, 챔버가 가동 중일 때(즉, 오거 스크류가 구동 중일 때), 진공유닛이 일정시간 작동 후 중지되고, 가열유닛에 의한 간접가열로 챔버 내의 온도가 설정온도에 도달하면 링브로아가 일정시간 가동되어 챔버 내의 습기가 링브로아 쪽으로 흡인된다. 그 후, 열풍기가 가동되어 열풍이 챔버 안으로 일정시간 공급됨과 아울러, 링브로아에 의한 배기가 실시된다.
그리고 챔버 내의 온도가 일정하게 유지되는 상태에서, 가열유닛과 열풍기와 링브로아의 작동이 중지되고, 진공유닛이 일정시간 작동 후에 정지됨으로써 습윤 상태의 폐자원이 건조된다.
여기서, 외기의 습도가 내기의 습도보다 낮은 경우에, 외기공급라인 및 외기흡인라인과 내기토출라인 및 내기유출라인에 설치되어 있는 밸브는 모두 개방된다.
이와 반대로, 외기의 습도가 내기의 습도보다 높은 경우에, 외기흡인라인의 밸브는 둘 다 폐쇄되고, 외기공급라인의 밸브 중 열풍기 쪽으로 외기가 흐르게 하는 밸브가 폐쇄됨과 동시에 열풍기로부터 챔버 안으로 열풍이 공급되게 하는 밸브는 개방된다. 또한, 건조공기순환라인에 설치된 밸브가 개방된다.
습기배출라인을 통해 열교환기 안으로 유입된 습기는 냉각유닛으로부터 공급되는 냉각수와의 열교환을 통해 물(응축수)로 응축되고, 이 물은 세퍼레이터로 유입된 후에 외부로 배출된다.
더 구체적으로, 본 발명에 따른 폐자원 건조발효 방법은 아래에 나타내는 건조 모드 또는 발효 모드 중 어느 하나의 모드로 운전될 수 있다.
≪건조 모드≫
건조 모드는 다음과 같이 실시된다.
피건조물의 투입과 건조물의 배출이 가능하도록 구성된 챔버가 가동 중인 상태에서, 진공유닛(진공펌프)을 일정시간(15분) 작동시킨 후 중지하고, 가열유닛에 의한 간접가열을 일정시간(15분) 실시하여 챔버 내의 온도를 상온(20℃)에서 100℃까지 상승시킨다. 그리고 링브로아를 가동하여 챔버 내의 습기(과포화수분)를 일정시간(10분) 동안 배기한다. 그리고 나서 열풍기를 작동시켜 챔버 안으로 열풍(50℃)을 공급함과 동시에 링브로아로 일정시간(30분) 동안 챔버 내를 배기한다.
그 후, 챔버 내의 온도를 일정온도(80℃)로 유지하면서 가열유닛과 열풍기와 링브로아의 작동을 중지하고 챔버를 밀폐시킨다. 뒤이어, 챔버가 밀폐된 상태에서, 진공유닛을 일정시간(20분) 작동시킨 후 정지시킨다.
≪발효 모드≫
챔버에 투입된 원료의 수분이 발효제품의 수분보다 높은 경우, 예컨대 원료의 수분이 70%대이고, 발효제품의 수분이 40%나 20%대인 경우, 발효 모드는 건조 모드와 병행하여 실시된다. 아울러, 이러한 병행 운전은 건조→발효 모드, 발효→건조 모드, 건조→발효→건조 모드로 실시될 수 있다. 이와 다르게, 원료의 수분이 발효제품의 수분과 비슷할 경우, 챔버는 발효 모드로만 운전된다.
발효 모드는 원물이 투입된 챔버를 밀폐시키고 오거를 구동함으로써 개시된다. 오거가 구동 중인 상태에서, 챔버 내의 온도가 40∼50℃로 유지되도록, 필요에 따라 가열유닛에 의한 간접가열과 냉각유닛에 의한 냉각을 행하면서, 챔버 내의 온도와 습도나 수분의 변화를 지속적으로 감시한다. 본 발명에서는 재킷(102)에 스팀과 냉각수를 공급하여 챔버 내의 온도가 발효온도 범위 내로 유지되도록 하였다.
표 2에 도시된 바와 같이, 챔버가 발효 모드로 운전 중일 때, 챔버 내의 수분은 거의 일정하게 유지되는 한편, 압력은 상승했다가 하강한다.
본 실시형태에서는 하강곡선상의 압력값이 최대 압력값의 40% 이하로 떨어진 때에 발효 모드를 종료시켰는데, 원료 5톤을 한 번에 처리했을 때의 발효시간은 원료의 물성과 발효제품(생균제라고 하기도 한다.)의 용도에 따라 3시간∼8시간 정도 소요되었다.
또한, 발효사료를 가축에게 바로 급여할 경우는 기호성이 좋은 40%대 수분에 도달했을 때 가동을 중지시켰고, 발효사료를 일정기간 이상 보관하거나 판매할 경우는 40%대 수분을 20% 이하로 낮추기 위해 진공유닛(예컨대, 진공펌프)을 잠깐 작동시킨 후에 가동을 중지한다.
또한, 설명의 편의상, 진공유닛을 작동시킬 때의 습도나 수분을 진공적용값, 발효제품을 챔버 밖으로 배출할 때의 습도나 수분을 제품토출값이라고 정의한다.
여기서, 챔버 내의 습도는 습도센서의 검출값에 의해 알 수 있고, 챔버 내에서 건조 또는 발효 중인 원료의 수분은 로드셀(500)의 검출값으로부터 유추하거나 추정해 낼 수 있다. 예를 들면, 챔버에 투입한 원료의 무게와 건조나 발효 중인 원료의 무게 차만큼, 건조나 발효 시에 수분이 제거된 것을 알 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 원료의 물성이나 함수량, 작업시의 자연조건(외부 온도, 외부 습도)이 천차만별이어도 최적의 건조발효 환경에서 최단시간에 저비용으로 원료를 건조 및 발효할 수 있다.
100…챔버
101…본체 102…재킷
110…오거 스크류 111…파이프
112…블레이드 113…패들
120, 130…경판 131…가스켓누름판
140…트로프 141…R판
142…홈 150…보강대
151, 152…힌지부재 160…포트
170…상부 해치 171…해치 도어
172…해치 베이스 180…하부 해치
181…해치 도어 182…해치 베이스
190…재킷 막음판 191…가스켓
200…챔버 받침대
300…하부 프레임
400…하부 스트럭처
500…로드셀
600…작업대
700…톤백 포장기
710…톤백 거치대 711…업다운 실린더
720…벨트 컨베이어 730…로드셀
740…호퍼 741…공압 클램프
800…분진차단수단
900…구동수단
B…버킷엘리베이터
H…투입호퍼
S…스크류컨베이어
101…본체 102…재킷
110…오거 스크류 111…파이프
112…블레이드 113…패들
120, 130…경판 131…가스켓누름판
140…트로프 141…R판
142…홈 150…보강대
151, 152…힌지부재 160…포트
170…상부 해치 171…해치 도어
172…해치 베이스 180…하부 해치
181…해치 도어 182…해치 베이스
190…재킷 막음판 191…가스켓
200…챔버 받침대
300…하부 프레임
400…하부 스트럭처
500…로드셀
600…작업대
700…톤백 포장기
710…톤백 거치대 711…업다운 실린더
720…벨트 컨베이어 730…로드셀
740…호퍼 741…공압 클램프
800…분진차단수단
900…구동수단
B…버킷엘리베이터
H…투입호퍼
S…스크류컨베이어
Claims (2)
- 원료의 투입 및 가공물의 배출이 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 챔버 내에 열풍을 공급하는 열풍기와, 챔버 내의 공기를 외부로 배기하는 링브로아와, 챔버를 가열하는 가열유닛과, 챔버를 냉각시키는 냉각유닛과, 챔버에 직접 접속되거나 링브로아의 토출측에 접속됨과 아울러 냉각유닛의 냉각수가 공급되는 열교환기와, 열교환기의 토출측에 접속되는 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 토출측에 접속되는 진공유닛을 포함하여 구성되는 폐자원 건조발효 장치에 의해 폐자원을 건조발효시키는 폐자원 건조발효 방법으로서,
챔버가 건조 모드로 가동 중일 때, 진공유닛을 15분 동안 작동시킨 후 중지하고, 가열유닛에 의한 간접가열을 15분 동안 실시하여 챔버 내의 온도를 100℃까지 상승시키며, 링브로아를 가동하여 챔버 내의 습기(과포화수분)를 10분 동안 배기하고, 열풍기를 작동시켜 챔버 안으로 50℃의 열풍을 공급함과 동시에 링브로아에 의한 챔버의 배기를 30분 동안 실시하며, 챔버 내의 온도를 80℃로 일정시간 동안 유지하면서 가열유닛과 열풍기와 링브로아의 작동을 중지하고, 챔버가 밀폐된 상태에서 진공유닛을 20분 동안 작동시킨 후에 정지시키는 것을 특징으로 하는 폐자원 건조발효 방법. - 원료의 투입 및 가공물의 배출이 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 챔버 내에 열풍을 공급하는 열풍기와, 챔버 내의 공기를 외부로 배기하는 링브로아와, 챔버를 가열하는 가열유닛과, 챔버를 냉각시키는 냉각유닛과, 챔버에 직접 접속되거나 링브로아의 토출측에 접속됨과 아울러 냉각유닛의 냉각수가 공급되는 열교환기와, 열교환기의 토출측에 접속되는 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 토출측에 접속되는 진공유닛을 포함하여 구성되는 폐자원 건조발효 장치에 의해 폐자원을 건조발효시키는 폐자원 건조발효 방법으로서,
챔버를 발효 모드로 운전할 때에는, 밀폐 상태의 챔버를 가동하고, 챔버 내의 온도가 40∼50℃로 유지되도록 가열유닛에 의한 간접가열과 냉각유닛에 의한 냉각을 행하면서 챔버 내의 온도와 습도나 수분의 변화를 지속적으로 검출하며, 챔버 내의 습도나 수분이 진공적용값에 도달한 때에 진공유닛을 작동시키고, 챔버 내의 습도나 수분이 제품토출값에 도달한 때에 밀폐 상태의 챔버를 개방하여 챔버로부터 발효제품을 배출하는 것을 특징으로 폐자원 건조발효 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102251696B1 (ko) * | 2019-11-25 | 2021-05-14 | 주식회사 창인 | 유기성 폐기물을 이용한 사료 및 비료 제조시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20230002083A (ko) * | 2021-06-25 | 2023-01-05 | 주식회사 리하베스트 | 부산물에 대한 건조 처리를 수행하는 건조 장치 |
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| KR101496177B1 (ko) | 2014-07-03 | 2015-02-27 | 한국수자원공사 | 유기성 고형폐기물 처리장치 및 이를 이용한 유기성 고형폐기물 처리방법 |
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2016
- 2016-08-14 KR KR1020160103348A patent/KR101874987B1/ko active IP Right Grant
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| KR102251696B1 (ko) * | 2019-11-25 | 2021-05-14 | 주식회사 창인 | 유기성 폐기물을 이용한 사료 및 비료 제조시스템 |
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| KR101874987B1 (ko) | 2018-07-05 |
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