KR20180050129A - 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료 - Google Patents

폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 계란 등과 같이 알의 난백과 난황을 사용한 후 폐기되는 난각을 활용하여 천연 액체 비료를 제조함으로써, 후 폐기되는 난각의 일부를 제거하기 않고, 폐기되는 난각에 잔존하는 난막, 난백 및 난황을 그대로 활용하여 천연 액체 비료를 제조함으로써, 폐기되는 난각에 남아 있는 난막, 난백 및 난황을 제거하기 위한 추가 공정이 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 자원 재활용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 칼슘의 이온화를 통해 작물의 흡수율이 향상되고 이로 인하여 토양에 잔존하는 칼슘의 함량을 저감시켜 산성 토양화를 방지할 수 있다.

Description

폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료{Manufacturing method of natural organic liquid fertilizer using discarded eggshell and natural organic liquid fertilizer prepared thereby}
본 발명은, 계란 등과 같이 알의 난백과 난황을 사용한 후 폐기되는 난각을 활용하여 천연 액체 비료를 제조함으로써, 비료 내 포함된 칼슘의 용해도를 향상시켜 작물의 칼슘 흡수율을 향상시킴으로써, 비료 살포 후 토양 내 잔존하는 칼슘함량을 줄여 산성 토양화를 방지할 수 있는 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료에 관한 것이다.
일반적으로 칼슘이 포함된 화합물은 식,의약 산업 및 농업분야에서 광범위하게 사용되고 있으나, 상기 칼슘이 포함된 화합물의 경우 물에 대하여 용해도가 극히 낮은 불용성 성질을 가지고 있어 사용량에 비하여 효율성이 매우 낮아 필요로 하는 칼슘량에 비하여 과잉으로 사용해야 칼슘으로 인한 유효한 효과를 기대할 수 있다.
특히, 농업분야에서 작물을 생장 및 생존시키기 위하여 물과 이산화탄소 이외에 다양한 원소들이 필요로 하며, 현재 알려진 바에 따르면 작물의 필수 원소 16 종으로 탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황의 다량원소와, 철, 망간, 구리, 아연, 붕소, 몰리브덴, 염소의 미량원소가 있으며, 상기 필수 원소가 토양에 부족할 경우 작물의 정상적인 생장이 불가능할 뿐만 아니라 수확하는 농작물의 품질이 저하되는 문제가 있다.
상기 필수 원소 중 하나인 칼슘은 식물의 세포벽 형성에 중요한 역할을 하는 것으로서, 세포분열과 식물 호르몬의 신호 전달 과정에서 없어서는 안 되는 중요한 영양소이기 때문에 칼슘이 부족하면 작물의 뿌리와 어린 잎의 정단 조직에서 세포분열과 세포벽 형성이 순조롭게 진행되지 못하여 성장점에서 황백화 현상이 시작되고 성숙하기 이전에 괴사하는 문제가 발생하나, 반대로 칼슘이 과실 성장기에 충분히 공급되면 세포분열과 세포벽 형성이 순조로워 과실의 크기도 증가하며, 튼튼한 세포벽을 형성하여 과실이 단단하고 저장성도 향상된다.
그러나, 칼슘이 포함된 화합물은 물에 대한 수용성이 낮을 뿐만 아니라, 수용액 자체도 알칼리성을 나타내는 경우가 많아 작물에 직접엽면 시비 및 관수시 고사할수도 있고 과잉의 칼슘이 토양의 질(토양경화)을 떨어뜨리는 문제가 있었다.
따라서, 우리나라의 비료관리법 공정규격에서는 칼슘 비료 제제 중 액상 칼슘 제제는 수용성 칼슘을 17% 이상 함유하도록 되어 있으며, 상기 액상 칼슘 제제의 제조에는 칼슘과 질소를 동시에 공급할 수 있는 질산칼슘을 가장 많이 이용하고 있으며, 이러한 액상 칼슘 제제를 제조하는 제조사들은 칼슘 함량을 17%로 맞추기 위해서 질산칼슘 110g을 약 50ml 물에 녹여 전체 부피를 100ml로 맞춰서 제조하고 있다.
그러나 질산칼슘의 용해도가 낮아 110 g이 모두 용해되지 못하고 침전물이 형성되고, 이러한 질산칼슘의 낮은 용해도 때문에 질산칼슘을 이용한 액상 칼슘 제제는 상온(25℃)에서 최대 11% 정도의 칼슘을 함유할 수 있을 뿐이다.
따라서 액상 칼슘 제제의 제조사들은 질산칼슘을 고온에서 녹이거나 염화칼슘과 혼합하여 상기 비료관리법 공정 규격 기준을 맞추고 있으나, 고온에서 용해한 질산칼슘도 기온이 떨어지는 늦가을과 겨울, 그리고 초봄에는 심하게는 1/3 수준 이상이 제품 용기 바닥에 고체화된 형태로 침전되어 있으며, 추후에 물을 첨가하여도 잘 용해되지 않는 문제점을 안고 있다. 또 염화칼슘은 토양을 경화시키는 등의 부작용이 있어 기피되고 있다.
또한, 최근에 농업분야에서 유기농인증으로 인하여 천연지하자원인 소석회를 사용하여 칼슘을 공급하였으나, 소석회의 물 용해도가 겨우 0.16 % 정도로 작물의 대사과정(뿌리로부터 영양소를 흡수 및 전달)에서 잎이며, 과실에까지 영양분 공급이 미미하여 과잉의 소석회를 산포 하게되고, 이로 인하여 과잉의 소석회가 토양에 잔존하게되게 된다. 소석회가 잔존하는 토양에 화학비료를 산포하게되면 화학비료와 소석회가 반응하여 결국엔 토양이 산성화되거나, 경화됨으로써 작물의 뿌리내림이 원활치 못하게 되고 이로 인하여 작물의 상품성이 떨어지는 악순환이 반복되는 문제가 있다.
일 예로서, 질소질비료에 해당하는 유안(황산암모늄) 또는 염안(염화암모늄) 등을 토양에 시비하게되면 과거에 과잉으로 시비했던 잔존 석회질비료와 화학반응하여 황산칼슘 또는 염화칼슘이 생성되고, 이로 인하여 토양이 산성화되어 경화(석고화)되어져 작물의 뿌리내림이 원활치 못하게 됨으로써, 수득되는 상품의 품질이 저하된다.
따라서, 토양에 잔존되는 칼슘을 저하될 수 있도록 용해도가 향상된 칼슘 액상 비료를 제조하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다.
공개특허 제2012-0086424호(2012.08.03 공개)는 칼슘 가용성이 향상된 칼슘 비료 조성물 및 이를 이용한 식물의 재배 방법에 관한 것으로서, 유기산인 말산을 질산칼슘과 물의 혼합물에 첨가하고 고온 및 고압 조건에서 반응시켜 말산과 칼슘의 결합 화합물을 포함하는 액상의 칼슘 제제를 제조하여 칼슘이 낮은 온도에서도 물이나 액체, 약품 등에 잘 녹도록 가용성을 높인 칼슘 비료 조성물이 제시되어 있다.
그러나, 상기 종래 기술의 경우, 고온 및 고압 조건에서 제조함으로써 제조공정시 에너지 소비량이 많을 뿐만 아니라 여전히 비료 조성물 내 칼슘의 용해도가 낮아 작물의 칼슘 흡수률이 낮아 토양에 잔존하는 칼슘이 여전히 존재하고, 이로 인하여 토양의 산성화를 방지할 수 없었다.
공개특허 제2012-0086424호(2012.08.03 공개)
본 발명은, 계란 등과 같이 알의 난백과 난황을 사용한 후 폐기되는 난각의 일부를 제거하지 않고, 폐기되는 난각에 잔존하는 난막, 난백 및 난황을 그대로 활용하여 천연 액체 비료를 제조함으로써, 자원재활용 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라, 난각 내 포함된 칼슘화합물을 이온화시킴으로써 칼슘의 용해도를 향상시켜 작물의 칼슘 흡수율을 향상시키고, 이로 인하여 토양에 잔존하는 칼슘의 함량을 저감시켜 산성 토양화를 방지할 수 있는 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태는, 폐난각을 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조하는 분쇄단계; 상기 혼합 분쇄물과 단백질 분해제를 혼합하여 혼합 분쇄물 내 포함된 단백질을 아미노산 단위로 분해시키는 분해단계; 및 상기 분해단계를 수행한 후, 단백질이 분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 추가한 뒤, 혼합하여 숙성시키는 팽화 숙성단계;를 포함하여 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료를 제조하는 방법이다.
바람직하게는 상기 팽화 숙성단계 전에, 단백질이 분해된 혼합 분쇄물을 냉각시키는 냉각단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 팽화 숙성단계 후에, 팽화 숙성된 혼합 분쇄물의 칼슘 용해도를 측정하여 99 % 이상이면 용기에 밀봉하여 포장하는 제품 포장단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 분쇄단계는, 폐기되어 수거된 폐난각 100 중량부에, 상기 폐난각 100 중량부를 기준으로 물 300 ~ 500 중량부를 투입하여 습식분쇄할 수 있다.
상기 분해단계는, 상기 혼합 분쇄물을 발효조에 투입한 후, 발효조의 온도를 55 ~ 60 ℃의 온도로 승온시킨 상태에서 단백질 분해제를 추가하여 3 ~ 5시간 동안 발효할 수 있다.
상기 팽화 숙성단계에서 사용되는 유기산은, 초산, 사과산, 젖산, 주석산, 호박산, 구연산, 아스코르빈산, 트리카르복실산, 말산, 푸마르산, 타르타르산, 락트산 및 시트르산으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있다.
바람직하게는 상기 팽화 숙성단계는, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 상기 분쇄단계에서 사용되는 난각 100 중량부를 기준으로 유기산 80 ~ 150 중량부를 추가하는 투입단계; 및 유기산이 추가된 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 교반하면서 숙성시키는 숙성단계;를 포함할 수 있으며 상기 투입단계는, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 소정의 양으로 분할하여 추가하되, 상기 유기산은 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 반응하여 기포가 발생되지 않을 때까지 추가하는 것이 바람직하다.
상기 숙성단계는, 유기산이 추가된 단밸질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 40 ~ 60 RPM으로 5 ~ 10 시간 동안 교반하면서 숙성시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는 상기 언급된 제조방법으로 제조된 유기질 천연 액체 비료일 수 있다.
본 발명은, 계란 등과 같이 알의 난백과 난황을 사용한 후 폐기되는 난각의 일부를 제거하지 않고, 폐기되는 난각에 잔존하는 난막, 난백 및 난황을 그대로 활용하여 천연 액체 비료를 제조함으로써, 폐기되는 난각에 남아 있는 난막, 난백 및 난황을 제거하기 위한 추가 공정이 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 자원 재활용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 칼슘의 이온화를 통해 작물의 흡수율이 향상되고 이로 인하여 토양에 잔존하는 칼슘의 함량이 저감되어 산성 토양화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 내에서 '난각(egg-shell)'은 동물의 알의 껍질을 의미하는 것으로서, 넓은 의미로는 알을 둘러싸는 맨 바깥층의 딱딱한 층 및 알의 원형질막 바깥쪽의 피막인 난막을 포함한 것들을 의미할 수 있고, '비료'는 식물에 영양분을 공급하고 식물의 성장을 촉진하는 조성물을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 천연 액체 비료에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료를 제조하기 위해서 난각을 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조하는 분쇄단계; 상기 혼합 분쇄물과 단백질 분해제를 혼합하여혼합 분쇄물내 포함된 단백질을 아미노산 단위로 발효분해시키는 분해단계; 및 상기 발효분해단계를 수행한 후, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 추가한 뒤, 혼합하여 숙성시키는 팽화 숙성단계;를 포함하여 유기질 천연 액체 비료를 제조할 수 있다.
일반적으로 동물의 알은 그 내용물을 식용 및 다양한 분야에서 활용하고 있지만, 동물의 알 껍질인 난각은 단백질과 미네랄이 풍부하여 경제적으로 높은 잠재 가치를 갖으나, 대부분 폐기물로 처리되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명에서는 폐기되는 난각을 활용하여 비료를 제조함으로써 폐기물을 재활용하여 자원순환율을 증가시키고, 환경친화적일 뿐만 아니라, 칼슘의 용해도가 향상된 액체비료를 제조하여 식물의 칼슘 흡수율을 향상시켜 토양의 산성화를 방지할 수 있다.
상기 분쇄단계는, 폐난각을 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조하는 단계로서, 구체적으로는 폐기되어 수거되는 폐난각을 분쇄하는 동시에 소정의 양으로 분할된 물을 지속적으로 추가하면서 습식분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조할 수 있다.
폐기되는 난각을 습식분쇄하는 방법은 일반적으로 수분이 있는 상태에서 미세하게 분쇄하는 방법이면 특별히 한정되지 않으나, 일 예로 트리밍 밀 또는 볼 밀링을 통해 습식분쇄할 수 있으며, 바람직하게는 폐기되는 난각 100 중량부에 물 300 ~ 500 중량부를 난각을 분쇄하는 도중에 물을 소정의 양으로 분할하여 분쇄하는 단계 전반에 걸쳐서 적하시키면서 3,000 ~ 4,000 RPM 속도로 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조할 수 있다.
일반적으로 동물의 알 내부의 내용물을 사용한 뒤 폐기되는 난각에는 잔존하는 내용물과, 난막이 더 포함될 수 있는데, 이때 폐기되는 난각에 잔존하는 내용물은 고농도의 순단백질이고, 난막은 전체 중량의 60 wt% 이상이 단백질로 이루어져 있어 상기 분쇄단계에서 제조된 혼합 분쇄물 내에는 단백질이 포함되어 있으므로 발효분해단계를 통해 상기 단백질은 아미노산으로 발효분해시킬 수 있다.
상기 발효분해단계는 혼합 분쇄물과 단백질 발효분해제를 혼합하여 소정의 시간동안 발효분해시켜 상기 혼합 분쇄물 내 포함된 단백질을 아미노산 단위로 발효분해시키는 것이 바람직한데, 상세하게는 혼합 분쇄물을 발효조로 이송시킨 후 상기 혼합 분쇄물을 교반시키면서 발효조의 온도를 55 ~ 60 ℃의 온도로 승온시킨 상태에서 단백질 발효분해제를 혼합하여 3 ~ 5시간 동안 상기 혼합 분쇄물 내 포함된 단백질을 아미노산 단위로 발효분해시킬 수 있다.
상기 발효분해단계에서 사용되는 단백질 발효분해제는 단백질을 아미노산 단위로 분해시킬 수 있는 것이면 한정되지 않고 사용 가능하며, 바람직하게는 프로테아제를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.1 V/W% 농도의 프로테아제를 사용할 수 있다.
상기 분해단계를 통해 혼합 분쇄물 내 단백질이 아미노산으로 발효분해되게 되면, 상기 혼합 분쇄물은 탄산칼슘 및 산화칼슘이 주성분을 이루게 되고, 나머지는 칼슘을 제외한 무기질 성분과 유기물이 포함된다.
상기 발효분해단계를 통해 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물의 탄산칼슘 및 산화칼슘을 수용성으로 전환시키기 위하여 상기 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 추가하여 혼합하는 팽화 숙성단계를 통해 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 유기산의 산 성분이 반응하여 칼슘성분이 용해되면서, 이온 칼슘으로 전환되어 수용성이 되고, 이로 인하여 본 발명의 유기질 천연 액체 비료를 살포시 식물의 칼슘흡수율이 향상될 수 있다.
상기 유기산은 초산, 사과산, 젖산, 주석산, 호박산, 구연산, 아스코르빈산, 트리카르복실산, 말산, 푸마르산, 타르타르산, 락트산 및 시트르산으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 식용이 가능한 초산, 사과산, 젖산, 호박산 및 구연산으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물로서, 분말 형태로 된 것을 사용할 수 있다.
상기 팽화 숙성단계는 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물 내 포함된 칼슘화합물의 칼슘을 용해시켜 이온 칼슘을 전환시키기 위한 것으로서, 구체적으로는 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 상기 분쇄단계에서 사용되는 난각 100 중량부를 기준으로 유기산 80 ~ 150 중량부를 추가하는 투입단계; 및 유기산이 추가된 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 교반하면서 숙성시키는 숙성단계;를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 투입단계는, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 소정의 양으로 분할하여 추가하되, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 반응하여 기포가 발생되지 않을 때까지 추가하여 혼합하는 것이 바람직하며, 이 때 상기 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 유기산이 서로 반응하게 되면, 분쇄물 내 포함된 칼슘화합물 이외의 각종 무기물 및 유기물로 인하여 유기산에 칼슘화합물이 용해되면서 단시간에 많은 거품이 발생되게 되는데, 이를 방지하기 위하여 상기 유기산을 소정의 양으로 분할하여 상기 단백질이 분해된 혼합 분쇄물에 추가할 수 있으며, 바람직하게는 분말형태로 된 유기산을 소량씩 분할하여 상기 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 추가할 수 있다.
바람직하게는 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 상기 분쇄단계에서 사용되는 난각 100 중량부를 기준으로 유기산 80 ~ 150 중량부를 추가하여 혼합할 수 있으며 상기 유기산의 함량이 80 중량부 미만일 경우 칼슘이 충분히 이온화 되지 않아서 칼슘 용해도 향상효과를 기대하기 어려우며, 150 중량부를 초과하여 포함될 경우 함량 초과에 따른 이익이 없어 경제성이 저하될 수 있다.
단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물 내 유기산을 투입하여도 더이상 기포가 발생되지 않으면, 숙성단계로 진행하게 되는데, 이 때 유기산이 투입된 혼합 분쇄물을 40 ~ 60 RPM으로 5 ~ 10 시간 동안 교반하는 것이 바람직하며, 상기 혼합속도가 너무 낮거나 짧은 시간동안 교반하게 되면 난각 내 칼슘화합물이 충분히 용해되지 못하여 칼슘 용해도가 저하될 수 있고, 혼합속도가 너무 높거나 혼합시간이 길어지게 되면 초과에 따른 이익이 없어 경제성이 저하될 수 있다.
상기 팽화 숙성단계 전에, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 냉각시키는 냉각단계;를 더 포함할 수 있는데, 이는 상기 팽화 숙성단계에서 유기산과 혼합 분쇄물이 반응하면서 유기산 내 산 성분이 기화하거나 증발하여 악취, 독성이 포함된 가스를 방출할 수 있기 때문에 공정시 작업자가 방독마스크를 착용하거나 휘발되는 산성분이 포함된 가스를 냉각기를 통해 응축 회수하는 추가공정이 더 필요로 하는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 냉각단계에서 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 33 ~ 38 ℃ 온도까지 냉각하여 유기산과 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 반응시 유기산 내 산 성분이 기화하거나, 휘발하는 것을 예방하는 것이 바람직하다.
상기 팽화 숙성단계를 통하여 팽화 숙성된 혼합 분쇄물은 칼슘이 이온화되어 수용성을 띄게 되고, 팽화 숙성단계 후에 팽화 숙성된 혼합 분쇄물의 칼슘 용해도를 측정하여 99 % 이상이면 용기에 밀봉하여 포장하는 제품포장단계를 통해 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태는 제조방법으로 제조된 유기질 천연 액체 비료이며, 상기 유기질 천연 액체 비료는 칼슘 용해도가 높아 작물의 칼슘 흡수율을 향상시킬 뿐만 아니라, 폐난각 내 잔존하는 난막, 난백 또는 난황으로부터 분해된 양질의 아미노산으로 인하여 작물의 생육성장에 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[제조예]
유기질 천연 액체 비료의 제조
난황과 난백이 사용된 폐난각인 계란껍질 40 Kg을 수거하여 3단 트리밍 밀(습식 3단 분쇄기) 호퍼에 투입하고, 구동모터의 회전자를 3,500 RPM으로 가동하면서 물 160 L를 소량씩 드롭핑하면서 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조하였다.
제조된 혼합 분쇄물을 발효조로 이송한 뒤, 발효조 내 교반기를 50 RPM으로 교반하면서 온수 순환펌프를 가동하여 상기 발효조 내 혼합 분쇄물의 온도를 평균 57 ℃로 상승시켜 유지한 다음, 발효 분해제인 프로테아제 0.07 V/W%를 추가 투입한 후 2시간 동안 방치하여 혼합 분쇄물 내 단백질을 분해시켰다.
단백질이 분해된 혼합 분쇄물을 35 ℃로 냉각시킨 후, 130 RPM으로 4시간 동안 교반 하되, 하기 표 1과 같이 유기산 또는 산 화합물 50 Kg을 30회에 걸쳐 소량씩 첨가하되, 이 때 상기 유기산 또는 산 화합물과 혼합 분쇄물 간의 반응이 격렬해져 거품이 넘치지 않도록 주의하면서 더 이상 기포 또는 거품이 발생되지 않을 때까지 첨가하였다.
산성을 띄는 화합물의 첨가 후, 50 RPM으로 8 시간 동안 교반하여 팽화 숙성하여 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 유기질 천연 액체 비료를 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
유기산 또는 산화합물 양조 식초 DL-사과산 분말 2 vol%
황산용액
프로테아제 농도 0.7 W/V% 0.7 W/V% 0.7 W/V%
[실험예 1]
용해도 측정
상기 제조예를 통해 제조된 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3와 정제수 10 ml을 각각 바이알에 넣은 후 뚜껑을 덮고 파라 필름으로 밀봉한 후 실온에서 10분간 교반시킨 후 진탕 항온 수조 (Shaking Water Bath)를 이용하여 과포화 상태를 벗어날 때까지 37℃에서 24 시간동안 방치한 다음, 마이크로 필터로 여과한 후 UV-VIS 분광광도계 (Beckman, DU-650)로 UV 244.5nm 파장에서 흡광도를 측정하여 용해된 칼슘의 양을 측정하였으며, 하기 식(1)과 같이 계산하여 용해도를 측정하였다.
Figure pat00001
...(식 1)
실시예 1 실시예 2 비교예 1
용해도 (%) 99 99.95 52
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 액체 형태의 유기산인 양조식초를 사용한 실시예 1에 비하여 고체 형태의 유기산인 사과산 분말을 사용한 실시예 2의 칼슘 용해도가 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 유기산 대신, 황산을 사용한 비교예 1의 경우 칼슘 용해도가 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료를 제조시 무기산에 비하여 유기산을 사용하여 팽화 숙성시 난각 내 포함된 칼슘화합물을 이온화시킴으로써 칼슘 용해도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 작물의 칼슘 흡수율이 향상됨으로써, 토양 내 잔존하는 칼슘화합물의 양이 저감됨에 따라 토양의 산성화를 방지할 수 있다.
[실험예 2]
상기 제조예의 실시예 1,2 및 비교예 1과, 상기 제조예의 실시예 2와 동일한 제조방법으로 제조하되, 사용되는 폐난각의 이물질, 난막, 난백, 난황 성분을 깨끗이 제거하여 제조된 비교예 2를 가지고 동일한 조건에서 시비하여 배추를 재배한 다음, 상기 배추에 함유된 칼슘의 함량을 측정하고, 생장상태를 관찰하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
칼슘 함량(ppm) 13.89 27.92 4.34 3.10
생장 상태 배춧잎이 푸르고 속이 꽉찼음 배추 포기가 크고, 배춧잎이 푸르고 속이 꽉찼음 배추잎의 뿌리쪽이 무르고 잎사귀가 힘이 없음. 일부 배추에서 속이 썩고, 배추잎에 힘이 없어 축 쳐짐
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 본 발명의 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 경우 비교예 1, 2의 비료에 비하여 배추 내 칼슘함량이 높아 작물의 칼슘흡수율이 높다는 것을 확인할 수 있었고, 특히, 이물질, 난막, 난백, 난황 성분을 깨끗이 제거된 난각을 사용하여 제조된 비교예 2의 경우에는 작물의 칼슘의 흡수율이 떨어질 뿐만 아니라 작물의 생장도 실시예 1, 2에 비하여 저하됨을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 폐난각을 분쇄하여 혼합 분쇄물을 제조하는 분쇄단계;
    상기 혼합 분쇄물과 단백질 발효분해제를 혼합하여 혼합 분쇄물 내 포함된 단백질을 아미노산 단위로 발효분해시키는 발효분해단계; 및
    상기 발효분해단계를 수행한 후, 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 추가한 뒤, 혼합하여 숙성시키는 팽화 숙성단계;를 포함하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽화 숙성단계 전에,
    단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 냉각시키는 냉각단계;를 더 포함하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팽화 숙성단계 후에,
    팽화 숙성된 혼합 분쇄물의 칼슘 용해도를 측정하여 99 % 이상이면 용기에 밀봉하여 포장하는 제품 포장단계;를 더 포함하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄단계는,
    폐기되어 수거된 폐난각 100 중량부에,
    상기 폐난각 100 중량부를 기준으로 물 300 ~ 500 중량부를 투입하여 습식분쇄하는 것을 특징으로 하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발효분해단계는,
    상기 혼합 분쇄물을 발효조에 투입한 후, 발효조의 온도를 55 ~ 60 ℃의 온도로 승온시킨 상태에서 단백질 발효분해제를 추가하여 3 ~ 5시간 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기산은, 초산, 사과산, 젖산, 주석산, 호박산, 구연산, 아스코르빈산, 트리카르복실산, 말산, 푸마르산, 타르타르산, 락트산 및 시트르산으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 것인, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 팽화 숙성단계는,
    단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에
    상기 분쇄단계에서 사용되는 난각 100 중량부를 기준으로 유기산 80 ~ 150 중량부를 추가하는 투입단계; 및
    유기산이 추가된 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 교반하면서 숙성시키는 숙성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투입단계는,
    단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물에 유기산을 소정의 양으로 분할하여 추가하되,상기 유기산은 단백질이 발효분해된 혼합 분쇄물과 반응하여 기포가 발생되지 않을 때까지 추가하는 것을 특징으로 하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 숙성단계는,
    유기산이 추가된 단밸질이 발효분해된 혼합 분쇄물을 40 ~ 60 RPM으로 5 ~ 10 시간 동안 교반하면서 숙성시키는 것을 특징으로 하는, 폐난각을 활용한 유기질 천연 액체 비료의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 유기질 천연 액체 비료.
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