KR20180137067A - 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법 - Google Patents

복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 입상복합비료는 액상으로만 엽면시비 또는 관주시비 했던 기존의 유용미생물제제의 한계를 극복하여 기계식 살포가 가능하게 하고, 유통, 운반 보관과 사용 편의성을 확보하고, 유용미생물의 토양에 대한 작용기간을 길게 하며, 유기질비료를 접목함으로써 무기질비료의 약점으로 지적되던 토양개선부분에 대한 효능을 보완하여 작물의 생육효능을 높이며 이에 더하여 자체적으로 토양(흙 알갱이)의 구조를 개선시켜 작물의 생육과 생산성 향상에 의한 생산량을 증가시킬 수 있다.

Description

복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법{Granular compound fertilizer obtained by fermenting fertilizer and organic matter and method for producing the same}
본 발명은 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
복합비료는 단일비료에 대비되는 용어로 농작물의 발아, 성장 및 결실에 필요한 3요소인 질소, 인산, 칼리 중 2종 이상의 성분이 함유된 비료를 말한다(토양사전, 2000, 서울대학교출판부). 보통 혼합, 조립 등의 재가공을 하나, 인산암모늄, 질산칼륨, 인산1칼륨 등 단일공정, 단일화합물로 제조된 것도 질소, 인산, 칼륨 중 2성분 이상을 함유하므로 복합비료에 속한다.
복합비료는 성상이나 유통 형태에 따라 다음과 같이 분류된다. 주된 것은 화성비료, 성형복합비료, 흡착복합비료(벤토나이트 등에 수용액을 흡착시킨 것), 액상복합비료, 배합복합비료, 피복복합비료, 가정원예용 복합비료(비농업용으로 소포장되어 유통되는 것), 미량원소 복합비료이다.
복합비료는 필요한 성분을 단 1회에 시비한다는 이점이 있다. 우리나라의 비료공정규격에 따르면 복합비료는 제1종, 2종, 3종, 4종, 피복, CDU 복합, 피복요소 복합, IBDU 복합, 포름요소 복합비료로 나눈다.
제1종 복합비료는 인산암모늄, 황인산암모늄, 염화칼륨, 황산칼륨, 요소, 황산암모늄, 염화암모늄 등 화학비료를 원료로 하여 비료 3요소 중 2가지 이상의 비료성분을 화학적 과정에 의하여 제조한 비료이다.
제2종 복합비료는 화학비료를 기계적으로 배합하여 만든 것으로 무기질 질소비료(황산암모늄, 요소, 인산암모늄, 황질산암모늄, 염화암모늄, 질산암모늄, 암모니아수, 석회질소, 질산석회, 질산암모늄석회), 무기질 인산비료(과인산석회, 중과인산석회, 용성인비, 토마스인비), 무기질 칼리비료(황산칼륨, 염화칼륨) 및 제1종 복합비료 중 2종 이상을 배합하여 만든 비료이다.
제3종 복합비료는 제2종 복합비료의 원료비료에 유기물을 첨가하여 배합한 것이다.
제4종 복합비료는 질소, 수용성 인산, 수용성 칼리 중 2종 이상과 미량요소를 첨가하여 만든 액비로 액제, 수용제, 수화제로 구분된다.
CDU(Crotonylidene diurea) 복합비료는 CDU 질소비료, 무기질 인산비료, 무기질 칼리비료 또는 제1종 복합비료 등을 배합하여 만든 완효성 복합비료이다.
IBDU(Isobutylidene diurea) 복합비료는 IBDU 질소질 비료에 무기질 인산비료, 무기질 칼리비료 또는 복합비료 등을 배합하여 만든 완효성 복합비료이다.
피복 복합비료는 용출속도를 조절하여 비료의 완효화를 꾀하기 위하여 특수한 피복물질로 피복시켜 비료 성분이 일정 기간 서서히 녹아 나오도록 인위적으로 조절한 비료로 피복요소, 피복 복합비료, 피복요소 복합비료가 있다.
이에, 본 발명자들은 이와 같은 무기질(복합)비료의 공정에 토양개량제(미생물제제)를 접목하여 유용미생물과 무기질비료가 결합된 입상(펠렛)제품을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다. 본 발명에 따른 입상복합비료는 액상으로만 엽면시비 또는 관주시비 했던 기존의 유용미생물제제의 한계를 극복하여 기계식 살포가 가능하게 하고, 유통, 운반 보관과 사용 편의성을 확보하고, 유용미생물의 토양에 대한 작용기간을 길게 하며, 유기질비료를 접목함으로써 무기질비료의 약점으로 지적되던 토양개선부분에 대한 효능을 보완하여 작물의 생육효능을 높이며 이에 더하여 자체적으로 토양(흙 알갱이)의 구조를 개선시켜 작물의 생육과 생산성 향상에 의한 생산량을 증가시킬 수 있다.
한국등록특허 제10-1203945호 한국공개특허 제10-2004-0022304호
본 발명의 목적은 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법에 따라 제조한 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료를 제공하는 것이다.
본 발명은
ⅰ) 제1인산암모늄과 제2인산암모늄을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
ⅱ) 상기 슬러리를 고온건조하고 분쇄하여 슬러리 고형분말을 제조하는 단계;
ⅲ) 미강, 소맥피, 탈지대두분, 옥수수분 및 제오라이트를 혼합하고 가수한 후 가열하여 부형제 혼합물을 제조하는 단계;
ⅳ) 상기 부형제 혼합물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 배지를 투여하여 1차 발효하는 단계;
ⅴ) 상기 1차 발효물에 슬러리 고형분말 및 배지를 투여하여 2차 발효하는 단계; 및
ⅵ) 상기 2차 발효물을 건조하는 단계;를 포함하는, 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 제조방법을 제공한다.
본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조한 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료를 제공한다.
본 발명에 따른 입상복합비료는 액상으로만 엽면시비 또는 관주시비 했던 기존의 유용미생물제제의 한계를 극복하여 기계식 살포가 가능하게 하고, 유통, 운반 보관과 사용 편의성을 확보하고, 유용미생물의 토양에 대한 작용기간을 길게 하며, 유기질비료를 접목함으로써 무기질비료의 약점으로 지적되던 토양개선부분에 대한 효능을 보완하여 작물의 생육효능을 높이며 이에 더하여 자체적으로 토양(흙 알갱이)의 구조를 개선시켜 작물의 생육과 생산성 향상에 의한 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 입상복합비료의 제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 입상복합비료를 토양에 처리한 후 고추 비해시험한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 입상복합비료를 토양에 처리한 후 오이 비해시험한 결과를 나타낸 도이다.
본 발명은
ⅰ) 제1인산암모늄과 제2인산암모늄을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
ⅱ) 상기 슬러리를 고온건조하고 분쇄하여 슬러리 고형분말을 제조하는 단계;
ⅲ) 미강, 소맥피, 탈지대두분, 옥수수분 및 제오라이트를 혼합하고 가수한 후 가열하여 부형제 혼합물을 제조하는 단계;
ⅳ) 상기 부형제 혼합물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 배지를 투여하여 1차 발효하는 단계;
ⅴ) 상기 1차 발효물에 슬러리 고형분말 및 배지를 투여하여 2차 발효하는 단계; 및
ⅵ) 상기 2차 발효물을 건조하는 단계;를 포함하는, 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 제조방법을 제공한다.
상기 단계 ⅰ)에서 제1인산암모늄과 제2인산암모늄은 10 ~ 90 : 10 ~ 90 중량%로 혼합하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 50 : 50 중량%로 혼합하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅱ)에서 고온건조는 80~100 ℃에서 수행되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 80 ℃에서 건조하는 것일 수 있다.
상기 슬러리를 고형분말로 가공함으로써, 보관 및 운반의 용이성을 확보하고 이후의 발효 단계에 적용 시 뭉침, 굳어짐 등의 현상을 방지하고 더불어 부형재가 함유하고 있는 유용미생물에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
상기 단계 ⅱ)은 슬러리를 고온건조하고 분쇄하여 슬러리 고형분말을 제조하는 것 대신, 슬러리를 고온건조 후 선별, 냉각 및 피복(Coating)하여 복합비료를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 상기 복합비료는 통상의 방법으로 제조하는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적으로 상기 선별은 탄화된 건조물을 제거하는 것일 수 있고, 상기 냉각은 35 ℃로 냉각하는 것일 수 있으며, 상기 피복은 유지류나 합성수지류로 피복하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅲ)에서 미강, 소맥피, 탈지대두분, 옥수수분 및 제오라이트는 미강 20 ~ 40 중량%, 소맥피 20 ~ 40 중량%, 탈지대두분 1 ~ 10 중량%, 옥수수분 20 ~ 30 중량% 및 제오라이트(zeolite) 5 ~ 15 중량%로 혼합하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 미강 30 중량%, 소맥피 30 중량%, 탈지대두분 5 중량%, 옥수수분 25 중량% 및 제오라이트(zeolite) 10 중량%로 혼합하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅲ)에서 가수는 함수율이 40% 이상이 되도록 물을 첨가하는 것일 수 있다. 상기 함수율이 40% 미만일 경우, 이후의 살균 및 발효 단계가 완전하게 수행되지 않을 수 있다.
상기 단계 ⅲ)에서 가열은 살균을 위해 100℃에서 40분 이상 수행되는 것일 수 있고, 상기 냉각은 35 ℃로 냉각하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅳ)에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 배지는 부형제 혼합물 중량 1톤에 대하여 Bacillus subtilis 1.0×106 ~ 2.0×106 cfu/g 및 배지 5 ~ 15 kg를 투여하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 Bacillus subtilis 1.0×106 cfu/g 및 배지 11 kg을 투여하는 것일 수 있다. 상기 균주 투여량이 1.0×106 cfu/g 미만일 경우, 발효가 효율적으로 이루어지지 않을 수 있으며, 2.0×106 cfu/g 초과일 경우 발효가 과도하게 일어나 부형제 혼합물의 산도가 지나치게 높아져 토양에 해가 될 수 있다. 상기 배지(11 kg)은 스테비아 건엽 분말 1 kg, 포도당 5 kg 및 당밀 5 kg로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅳ)에서 1차 발효는 35℃에서 48 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 1차 발효를 통해 생존하는 유용미생물의 수를 최대로 확보할 수 있으며, 이후의 2차 발효 단계에서 슬러리 고형분말에 함유된 질소, 인산, 칼륨(가리) 등의 성분들로부터 받는 영향을 최소화할 수 있다.
상기 단계 ⅴ)에서 슬러리 고형분말(또는 복합비료) 및 배지는 1차 발효물 전체 중량에 대하여 슬러리 고형분말(또는 복합비료) 60 ~ 90 중량부 및 배지 10 ~ 20 중량부를 투여하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 슬러리 고형분말(또는 복합비료) 80 중량부 및 배지 10 중량부를 투여하는 것일 수 있다. 상기 슬러리 고형분말(또는 복합비료)가 60 중량부 미만으로 투여되는 경우 입상복합비료 생산량이 적을 수 있으며, 90 중량부 초과로 투여되는 경우 이후의 발효 단계가 완전하게 수행되지 않을 수 있다. 상기 배지가 10 중량부 미만으로 투여되는 경우 균주의 생장이 이루어지지 않아 이후의 발효 단계가 완전하게 수행되지 않을 수 있으며, 20 중량부 초과로 투여되는 경우 입상복합비료가 산화되어 제품성이 떨어질 수 있다. 상기 배지는 포도당 : 당밀을 50 : 50 중량%로 혼합한 것일 수 있다.
상기 단계 ⅴ)에서 1차 발효물에 슬러리 고형분말 및 배지 투입 시 1차 발효물의 함수율은 25%인 것일 수 있으며, 함수율이 25%일 때 슬러리 고형분말이 물에 녹아 뭉치거나 굳어지는 현상을 방지하고 더불어 부형재가 함유하고 있는 유용미생물에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
상기 단계 ⅴ)에서 2차 발효는 35℃에서 48 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅵ)에서 건조된 2차 발효물은 용도에 따라 펠릿 및 제환 등의 입상제제로 제형화하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조한 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료를 제공한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 실시예 1> 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 제조
인산을 암모니아로 중화하여 제조한 제립-제1인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate, MAP)과 제2인산암모늄(Di Ammonium Phosphate, DAP)을 50 : 50 중량%로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 80 ℃에서 고온건조한 후 건조물을 분쇄하여 건조된 슬러리 고형분말을 제조하였다. 상기 슬러리 고형분말 대신, 슬러리를 고온건조한 후 탄화된 건조물을 선별하고, 35 ℃로 냉각한 뒤 유지류나 합성수지류로 피복(Coating)하여 제조한 복합비료를 사용해도 무방하였다.
미강 30 중량%, 소맥피 30 중량%, 탈지대두분 5 중량%, 옥수수분 25 중량% 및 제오라이트(zeolite) 10 중량%를 혼합하고 살균 및 발효 촉진을 위해 함수율이 40% 이상이 되도록 가수한 후 100℃에서 40분 이상 가열하고 35℃로 냉각하여 부형제 혼합물을 수득하였다.
부형제 혼합물 중량 1톤에 대하여 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 1.0×106 cfu/g으로 투여하고 배지(스테비아 건엽 분말 1 kg, 포도당 5 kg 및 당밀 5 kg)를 투여한 후 35℃에서 지속적으로 교반하면서 48 시간 동안 1차 발효하여, 고상유용미생물을 제조하였다.
1차 발효한 발효물이 물기가 배어나지 않는 정도의 상태, 즉, 함수율이 약 25% 전후일 때 1차 발효물 전체 중량에 대하여 슬러리 고형분말 또는 복합비료 80 중량부 및 배지(포도당 : 당밀 = 50 : 50 중량%) 10 중량부를 추가 투여하고 35℃에서 지속적으로 교반하면서 48 시간 동안 2차 발효하였다.
2차 발효한 발효물을 송풍건조하고 용도에 따라 펠릿 및 제환 등의 입상제제로 제형화하여 복합비료와 유기물을 발효한 기능성 입상복합비료를 제조하였다.
< 실시예 2> 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료의 고추 비해시험
실시예 1의 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료를 토양개량제로써 정식 전 기준량(50 kg/10a) 또는 배량(100 kg/10a)으로 토양혼화처리하고, 파종 32일째의 고추(품종: 독야청청)를 정식하였다. 7, 14, 21일 후 외관상 나타나는 비해유무를 3회 달관조사하였다.
그 결과, 도 2와 같이 기준량 및 배량에서 비해가 나타나지 않았으며, 실시예 1을 처리하지 않은 무처리구에 비해 성장율이 높고 이파리 수가 많은 것을 확인하였다.
< 실시예 2> 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료의 오이 비해시험
실시예 1의 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료를 토양개량제로써 정식 전 기준량(50 kg/10a) 또는 배량(100 kg/10a)으로 토양혼화처리하고, 파종 32일째의 오이(품종: 네박자)를 정식하였다. 7, 14, 21일 후 외관상 나타나는 비해유무를 3회 달관조사하였다.
그 결과, 도 3과 같이 기준량 및 배량에서 비해가 나타나지 않았으며, 실시예 1을 처리하지 않은 무처리구에 비해 성장율이 높고 이파리 수가 많은 것을 확인하였다.

Claims (2)

  1. ⅰ) 제1인산암모늄과 제2인산암모늄을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
    ⅱ) 상기 슬러리를 고온건조하고 분쇄하여 슬러리 고형분말을 제조하는 단계;
    ⅲ) 미강, 소맥피, 탈지대두분, 옥수수분 및 제오라이트를 혼합하고 가수한 후 가열하여 부형제 혼합물을 제조하는 단계;
    ⅳ) 상기 부형제 혼합물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 배지를 투여하여 1차 발효하는 단계;
    ⅴ) 상기 1차 발효물에 슬러리 고형분말 및 배지를 투여하여 2차 발효하는 단계; 및
    ⅵ) 상기 2차 발효물을 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 제조방법.
  2. 제 1항의 방법에 따라 제조한, 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료.
KR1020170076108A 2017-06-15 2017-06-15 복합비료와 유기물을 발효한 입상복합비료 및 이의 제조방법 KR102019168B1 (ko)

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KR19980042499A (ko) * 1996-11-19 1998-08-17 류문치 일종 고영양분 복합비료 및 그 생산방법
KR20040022304A (ko) 2002-09-05 2004-03-12 주식회사 협화 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료 및 그 제조방법
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KR20140019992A (ko) * 2012-08-07 2014-02-18 효성오앤비 주식회사 항진균성 미생물 배양체를 포함하는 유기질비료 조성물 및 이의 제조방법

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