KR20230052304A - 농업용 혼화재 - Google Patents

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KR20230052304A
KR20230052304A KR1020237010442A KR20237010442A KR20230052304A KR 20230052304 A KR20230052304 A KR 20230052304A KR 1020237010442 A KR1020237010442 A KR 1020237010442A KR 20237010442 A KR20237010442 A KR 20237010442A KR 20230052304 A KR20230052304 A KR 20230052304A
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biological
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agricultural
slurry
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KR1020237010442A
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다니엘 모라쉬
마크 레제운
스티브 지카리
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캘리포니아 세이프 쏘일 엘엘씨
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Abstract

농업용 혼화재를 제조하기 위해 다양한 생물학적 재활용 가능 스트림을 조작하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 기술되어 있다. 생성된 농업용 혼화재는 작물 수확량을 향상시키기 위해 또는 동물 여물로서 사용될 수 있다. 다양한 생물학적 재활용 가능 스트림의 공급원을 관리하면 제어된 특성을 가진 농업용 혼화재를 수득할 수 있다.

Description

농업용 혼화재{AGRICULTURAL ADMIXTURES}
발명의 분야
본 발명은 생물학적 재활용 가능 스트림을 조작하고, 재활용 가능 스트림과 재활용 가능 광물질을 블렌딩하여 농업용 혼화재를 수득하기 위한 방법 및 시스템, 및 이에 의해 제조된 조성물에 관한 것이다.
관련 출원 데이터
본 출원은 2017년 8월 11일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/544,579호에 대한 우선권을 청구하며, 이의 내용은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
다음은 본 발명을 이해하는데 유용할 수 있는 정보를 포함한다. 이것은 본원에 구체적으로 또는 암시적으로 참조된 임의의 정보, 공보 또는 문서가 현재 기술되거나 청구된 발명에 대해 선행 기술이거나 필수적이라는 것을 인정하는 것은 아니다. 본원에 언급된 모든 공보 및 특허는 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
미국에서는, 식량 생산에 토지의 대략 50%를 사용하며, 소모된 총 담수의 80%를 이용한다. 그러나, 총 식량 생산의 약 40%는 폐기물로 되며 (Gunders, D., "Wasted: How America Is Losing Up to 40 Percent of Its Food from Farm to Fork Landfill," NRDC Issue Paper IP:12-06-B (August 2012)), 이것은 매년 2천억 달러에 상응한다. 농장에서 테이블에 이르기까지 미국 식품 시스템의 효율성을 극대화하는 것이 많은 대중의 관심을 끌지만, 식품 폐기물의 생산적 사용은 발달이 느린 편이다.
토양 유기물은 식생 피복(vegetative cover)이 없는 재배 및/또는 연장된 기간에 의해 부정적인 영향을 받으며, 이것은 유기물 함량을 주어진 지역에 대해 자연 수준 또는 원래 그대로의 수준 아래로 감소시킬 수 있다. 토양 중의 유기물의 고갈은 제한된 농업 자원에 심각한 위협이 된다. 세계 식량 생산은 비옥한 토양에 의존하며 (Lal, et al., "Climate Strategic Soil Management," Challenges, 5:43-74 (2014); Blanco-Canqui, et al. "Principles of Soil Conservation and Management," Springer, Netherlands (2008)), 이것은 동물 및 인간 소비를 위한 식량원을 생산하는 농부들에 의한 보호와 효율적인 사용을 필요로 하는 유한한 자원이다. 전형적인 동물 사료는 옥수수, 건초, 알팔파(alfalfa), 콩, 쌀, 수수, 밀, 및 귀리에서 공급된다. 사료 단백질 함량을 증가시키기 위해 동물 사료는 전형적으로 땅콩, 대두, 옥수수 글루텐, 및 면실로 보충된다.
본원에 기술되고 청구된 발명은 이러한 간단한 요지에 설명되거나 기술되거나 참조된 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 속성 및 측면을 갖는다. 이것은 모두 포함하는 것으로 의도되지 않으며 본원에 기술되고 청구된 발명은 이러한 간단한 요지에서 식별된 특징 또는 실시양태에 또는 이에 의해 제한되지 않으며, 이것은 제한이 아니라 단지 예시의 목적을 위해 포함된다.
하나 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림을 가공하고 이의 가공을 관리하며 가공된 생성물을 조합하여 농업용 혼화재를 생산하는 능력은 많은 이점을 제공한다. 본 개시내용은 생물학적 재활용 가능 스트림을 조합하거나, 하나 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 수득된 선택된 가공된 (예를 들어, 배양된) 생물학적 가수분해물 및/또는 가공된 입자를 조합함으로써 농업용 혼화재를 제조하는 방법 및 공정을 특징으로 한다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 신선 식품 재활용품 (과일, 채소, 육류, 생선, 조제식품, 베이커리 및 유제품 재활용품 포함), 생선 가공 재활용품, 혈분, 베이커리 재활용품, 증류기 곡물(distiller's grain), 폐 가금류(spent poultry), 계란, 오렌지 껍질, 폐 찻잎(spent tea leaves), 바나나 껍질, 포메이스(pomace), 외피(hull), 및 도태된 과일(culled fruits) 및/또는 채소. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 폐 가금류 및/또는 가금류 재활용품을 포함하지 않는다. 본 개시내용은 식물 또는 동물의 건강 및 성장을 향상시키는 농업용 혼화재를 수득하기 위해 둘 이상의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림 및/또는 가공된 스트림으로부터의 가수분해물 및/또는 입자를 조합하는 효과적인 방법을 특징으로 한다. 일부 측면에서, 본 개시내용은 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림이 부패되고/되거나 독성이 되기 전에 이들을 가공하고, 이러한 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 식물 및 동물의 영양을 위한 귀중한 조성물로 전환시키기 위한 시스템, 방법, 및 조성물에 관한 것이다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 조성물은 액체 형태, 농축된 액체 형태 또는 고체 형태이다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 조성물은 효소 소화 과정의 상이한 단계를 포함하여, 생산의 상이한 단계에서 도입된 다수의 생물학적 재활용된 스트림으로부터 제조될 수 있다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 조성물은 다수의 부산물로부터 제조될 수 있으며, 이로써 모든 생물학적 재활용 가능 공급원료를 식물 비료 및 동물 사료 제품을 포함하는 유용한 성분으로 재활용할 수 있다.
하나의 측면에서, 본 개시내용은 다음의 단계들을 포함하여, 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 오일 상과 수성 상을 포함하는 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 제1 배양된 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(f) 임의로, 하나 또는 다수의 크기-기반 분리 방법을 사용하여 제1 배양된 가수분해물을 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(g) 임의로, 저온살균된 제1 배양된 가수분해물의 지방 함량을 임의로 원심분리에 의해 감소시켜 원심분리된 생물학적 가수분해물 및 원심분리된 오일을 형성하는 단계;
(h) 대안적으로, (f) 및 (g)의 단계가 수행되지 않는 경우, 상기 방법은 임의로 (A) 내지 (C)의 단계를 추가로 포함하거나:
(A) 저온살균된 제1 배양된 생물학적 슬러리를 건조시켜 건조된 고체 생물학적 슬러리를 형성하는 단계;
(B) 고체 생물학적 슬러리를 밀링하여 분말화되고 건조된 생물학적 슬러리를 형성하거나 건조된 고체 생물학적 슬러리를 펠릿화하여 건조된 생물학적 슬러리 펠릿을 형성하는 단계;
(C) 임의로 분말화되고 건조된 생물학적 슬러리 또는 건조된 생물학적 슬러리 펠릿을 탄수화물 재활용 가능 스트림과 블렌딩하여 동물 여물(Animal Provender)(I)을 형성하는 단계;
단계 (f) 및 단계 (g)가 수행되는 경우, 상기 방법은 임의로 (D) 및 (E)의 단계를 추가로 포함하고:
(D) 원심분리된 생물학적 가수분해물을 안정화시켜 안정화된 수성 가수분해물을 형성하는 단계;
(E) 안정화된 수성 가수분해물을 유화시켜 유화된 농업용 혼화재를 형성하고; 임의로 분산제를 유화된 농업용 혼화재에 첨가하고(일부 측면에서, 분산제는 계면활성제일 수 있다); 및 임의로 단계 (i) 또는 (ii)를 수행하는 단계
(i) 유화된 농업용 혼화재를 농축시켜 동물 여물(II)로서 또는 비료로서 사용될 수 있는 농축 액체 제품을 생성하는 단계; 또는
(ii) 유화된 농업용 혼화재를 첨가제와 블렌딩하는 단계;
여기서 단계 (f)로부터의 제1 배양된 생물학적 입자는 임의로 탈수된 생물학적 입자 및 재활용된 액체 분획으로 분리된다.
본 개시내용의 일부 측면에서 안정화된 수성 가수분해물은 또한 농축되고/되거나 첨가제와 블렌딩될 수 있다.
본 개시내용의 일부 측면에서 동물 여물(I)은 지속 가능한 생물학적 재활용품으로부터 제조되는 이외에 놀랍게도 표준 사료 제품에 비해 동물 체중으로의 사료의 질량 전환율이 보다 높으며 대조군에 비해 사료로서 사용되는 경우 동물 체중의 증가가 관찰되는 것으로 밝혀졌다. 본 발명자들은 놀랍게도, 본원에 기술된 방법으로 가공된 식품을 동물에게 투여되는 동물 여물로 재활용하면 종래의 동물 식이에 비해 보다 건강한 동물 (예를 들어, 설사 감소 및/또는 낮은 글루코스 수준을 나타냄) 및 보다 빠른 성장을 초래한다는 것을 추가로 밝혀내었다.
하나의 측면에서, 액체 가수분해물을 농축시키는 단계는 여과 또는 증발을 사용하여 수행된다. 일부 측면에서, 위에 기술된 단계 (e), (f), 및 (g)는 임의의 순서로 수행될 수 있다.
일부 측면에서, 저온살균된 제1 배양된 가수분해물의 지방 함량이 원심분리에 의해 감소되는 경우, 원심분리된 오일 또는 대안적으로 원심분리된 생물학적 가수분해물을 건조 전에 생물학적 슬러리에 첨가하여 생성된 혼합물에서 지방 함량을 조절한다. 일부 측면에서, 원심분리된 오일은 식품 사용 불가능 오일 스트림 및 식품 사용 가능 오일 스트림으로 추가로 분리된다. 식품 사용 가능 오일 스트림은 동물 여물(III)로서 사용될 수 있고, 식품 사용 불가능 오일 스트림은 생물연료의 생산에 사용될 수 있다. 식품 사용 불가능 오일 스트림이 생물연료의 생산에 사용되는 경우, 식품 사용 불가능 오일 스트림은 증류에 의해 연료로 정련될 수 있다. 일부 측면에서, 원심분리된 오일은 지방산, 트리글리세라이드, 트리글리세롤 및/또는 지방산 에스테르를 포함한다.
일부 측면에서, 제1 배양된 가수분해물이 하나 또는 다수의 크기-기반 분리 방법을 사용하여 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리되는 경우, 크기-기반 분리 방법은 소화되지 않은 물질을 제거하기 위한 스크린, 메쉬 또는 분리기, 예를 들어, 거친 스크린(coarse screen)의 사용을 포함한다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 제2 스크린, 메쉬 또는 분리기가 단독으로 사용되거나 제1 분리 방법과 조합하여 사용될 수 있으며, 여기서 제2 분리 방법은 드립 라인 또는 다른 액체 수송 라인, 예를 들어 미세 스크린, 또는 둘 다를 통과하기에 너무 큰 입자를 제거하는데 사용된다. 분리 단계는, 일부 측면에서, 진동 스크린과 같은 스크린을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 측면에서, 케이킹방지제 및/또는 항산화제가 공정의 최종 단계에서 또는 그전에 본원에 기술된 임의의 동물 여물에 첨가된다. 일부 측면에서, 케이킹방지제 및/또는 항산화제는 건조된 고체 생물학적 슬러리에 첨가된다.
일부 측면에서, 안정화 단계 (D)는 다음으로부터 선택된 안정화제의 첨가를 포함한다: 무기 산, 유기 산, 유기 보존제, 및 무기 보존제.
일부 측면에서, 유화 단계 (E)는 고전단 혼합기의 사용을 포함한다.
일부 측면에서, 제1 배양된 생물학적 입자는 탈수된다. 일부 측면에서, 제1 배양된 생물학적 입자는 스크류 프레스, 벨트 필터, 또는 유압 프레스를 사용하여 탈수되어 분리된 탈수된 생물학적 입자 및 재활용된 액체 분획을 형성한다. 일부 측면에서, 재활용된 액체 분획은 본원에 기술된 임의의 액체 조성물에 첨가될 수 있다. 탈수된 생물학적 입자는 퇴비, 생물연료 공급원으로서, 또는 동물 여물(IV)로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 퇴비는 미네랄로 퇴비를 만들 수 있다. 일부 측면에서, 미네랄은 채굴된 현무암일 수 있다. 현무암 퇴비는 미네랄 함량이 높은 비료로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 현무암 퇴비는 비료로서 사용되기 위해 본원에 기술된 농업용 혼화재와 배합될 수 있다.
일부 측면에서, 하나의 생산 배치로부터의 유화된 가수분해물은 하나 이상의 순환 펌프를 갖는 하나 이상의 저장 탱크에서 저장 및 블렌딩되어 농업용 혼화재를 형성할 수 있다.
일부 측면에서, 공정은 제1 재활용 가능 스트림에 대해 기술된 방법을 사용하여 제2 또는 그 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 또는 그 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 형성된 생성물은 공정의 임의의 시점에서 제1 재활용 가능 스트림의 생성물에 첨가될 수 있다.
하나의 측면에서, 농업용 혼화재를 제조하는 방법은 제1 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 형성하는 단계, 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 일정한 교반 및 전단으로 하나 이상의 효소와 함께 가열 및 배양하는 단계, 및 배양된 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 농업용 혼화재에 사용하기 위한 제1 저온살균된 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 측면에서, 상기 방법은 제2 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 형성하는 단계, 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 일정한 교반 및 전단으로 하나 이상의 효소와 함께 가열 및 배양하는 단계, 및 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 농업용 혼화재에 사용하기 위한 제2 저온살균된 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 측면에서, 상기 방법은 또한 제1 분쇄된 생물학적 슬러리 및 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 혼합하여 블렌딩된 농업용 혼화재를 수득하는 단계를 포함한다. 배양 동안, 하나 이상의 효소는 생물학적 재활용 가능 스트림에서 단백질, 탄수화물 (예를 들어 당, 전분, 펙틴 및/또는 셀룰로스 물질) 및/또는 지방 및 오일을 소화시킴으로써 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 영양 성분을 방출하여, 하나의 측면에서, 예를 들면, 아미노산, 단순당, 지방산, 트리글리세라이드, 항산화제, 비타민, 폴리펩티드, 비료, 및 무기질을 포함한 영양소가 풍부한 배양된 생물학적 가수분해물을 생성한다. 일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물은 초고전단 분쇄기를 사용하여 유화 또는 균질화되어, 비료 및 토양 개량제(soil amendment), 또는 동물 여물로서 유용한 안정하게 유화된 농업용 혼화재를 제조할 수 있다. 배양된 생물학적 가수분해물을 여과 또는 증발시켜 농축된 액체 비료 또는 동물 여물을 제조하거나, 건조시켜 비료 또는 동물 여물로서 사용될 수 있는 건조 농업용 혼화재를 수득할 수 있다.
하나의 측면에서 본 개시내용은 각각의 스트림으로부터 배양된 생물학적 가수분해물을 형성하기 위해 둘 이상의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 가공하고, 배양된 생물학적 가수분해물을 조합하여 농업용 혼화재 조성물, 예를 들어 조합된 배양된 생물학적 가수분해물, 농축물, 건조 케이크, 또는 조합된 배양된 생물학적 입자를 수득하기 위한 방법 및 시스템을 기술한다. 농업용 혼화재는 식물 및 토양 미생물 및/또는 동물에게 영양소 및 무기질을 제공하는데 유용하다. 본 개시내용은 또한 이러한 공정 및 시스템으로부터 수득된 혼화재 및 가수분해물을 기술한다. 본 개시내용의 방법은 매립지, 또는 상기 생물학적 재활용 가능 스트림을 폐기하기 위한 다른 유사한 시설에서 처리될 생물학적 재활용 가능 스트림의 재활용을 가능하게 한다.
하나의 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물은 하나 이상의 상을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물은 수성 상 및 오일 상을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물 오일 상은 지방산, 바이오디젤 오일 및/또는 식용유를 추가로 포함할 수 있다. 수성 상, 오일 상, 및 임의로 생물학적 입자는 본원에 기술된 공정에 의해 3상 분리기에 의해 분리될 수 있다. 일부 측면에서, 3상 분리기는 트리캔터(tricanter) 원심분리기이다. 일부 측면에서, 트리캔터 원심분리기는 Flottwegg 분리기(Germany)이다. 일부 측면에서, 원심분리 3상 분리기는 Peony (China) 원심분리기이다. 일부 측면에서, 원심분리 3상 분리기는 Alfa Laval (Sweden) 원심분리기이다. 일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물은 하이드로사이클론을 사용하여 분리되어 액체로부터 입자를 분리할 수 있다. 하이드로사이클론은 Netafim (USA)로부터의 Sand 분리기, 또는 John Deer F1000 Sand 분리기 (Deer, USA)일 수 있다.
비료 및 토양 개량제로서 사용되는 경우, 본 개시내용의 농업용 혼화재는, 예를 들면, 영양소 형태로 식물에 영양을 공급하고 토양 중의 유기물을 증가시킴으로써 및 유익한 토양 유기체의 성장을 지원함으로써 더 높은 작물 수확량을 제공한다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 사용을 줄이면서 작물 수확량을 증가시키며, 이것이 호수 및 스트림으로의 질산염 유출을 낮추고 강력한 온실가스 배출을 낮춘다(EPA에 따르면, 질산염 또는 암모니아 기반 비료에서 나오는 N2O, 또는 아산화질소는 이산화탄소보다 300배나 강력한 온실가스이다 (IPCC (2007) Climate change 2007: The Physical Science Basis. S. Solomon et al., Eds. Cambridge University Press, Cambridge, UK)). 따라서, 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 일부 또는 전부를 대체하기 위한 본 개시내용의 농업용 혼화재의 사용은 질산염 유출, GHG 배출 및/또는 토양 중의 유기물의 감소와 같은 화학 비료의 사용과 관련된 문제들을 완화시킬 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 또한 초세(plant vigor) 및 근계 성장(root system growth)을 증가시켜, 식물에 의한 질산염의 흡수를 증가시킴으로써 상수도로의 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 유출을 더욱 감소시키고 농부를 위한 물과 비료 사용 효율을 증가시킨다. (참조; 예를 들어, Dara et al., Evaluating a Recycled Food Waste-Based Liquid Compost in Conventional California Strawberries, Agricultural Research & Technology Open Access Journal Vol. 12(2) (October 2017), 1-3)
본원에서 사용되는 용어 "작물 수확량"은 토지 면적의 단위당 수확된 작물의 양의 측정을 가리킨다. 작물 수확량은 또한 식물로부터의 실제 종자 생성을 가리킬 수 있다. 작물의 수확량을 측정하는 단위는 헥타르 당 킬로그램, 에이커 당 부셸, 또는 에이커 당 톤이다.
가뭄과 기후 변화의 영향으로 인해 물 사용 효율에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 개시내용의 농업용 혼화재는 또한 토양 중의 유기물의 축적을 통해 물 보유를 증가시키고 토양 이경성(tilth)(집합 토양 입자의 형성 및 안정성, 수분 함량, 폭기 정도, 물 침투 속도, 및 배수를 포함함)을 향상시킬 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 비교적 낮은 비용으로 높은 작물 수확량을 생산하고, 작물의 품질을 개선시키고, 해충, 질병 및 (염분, 불량 토양, 열 또는 가뭄과 같은) 식물 스트레스에 대한 작물 저항성을 증진시킨다.
폐기되는 생물학적 재활용 가능 스트림은 자원 낭비이며 온실 가스 배출의 큰 원인이다 (예를 들어, CO2 (이산화탄소) 또는 EPA에 따르면 이산화탄소보다 23배 강력한 온실가스인 CH4 (메탄) 형태의 탄소). 생물학적 재활용 가능 스트림은 빠르게 분해되기 시작할 수 있어, 안전성 및 공공연한 폐해 문제를 일으킴으로써 생물학적 재활용 가능 스트림을 귀중하게 사용하는 것을 불가능하지는 않지만 어렵게 만든다. 본 개시내용은 생물학적 폐기물 분해와 관련된 온실 가스 배출을 줄이는 농업용 혼화재 및 동물 여물을 만들기 위한 다양한 생물학적 재활용 가능 스트림의 사용을 특징으로 한다. 일부 측면에서, 가공된 생물학적 재활용 가능 스트림은 비가공된 생물학적 재활용 가능 스트림보다 더 낮은 메탄 배출량을 야기한다. 또 다른 측면에서, 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 농업용 혼화재는 토양 중의 유익한 미생물군의 성장을 촉진시킨다. 증가된 미생물 활성은 토양에서 탄소의 격리를 증가시켜 농법(farm practice)의 지속가능성을 향상시킨다. 본원에 기술된 농업용 혼화재 중의 영양소는 토양에서의 미생물 생명을 자극한다. 토양에서의 미생물 생명에서 나오는 쓰레기가 토양에서의 장기간 탄소 격리를 위한 기초이다 (Kallenbach, C. et al., Nature Comm., 7: 13630 (2016); Lehmann, J., Nature, 528:60-69 (2015)). 일부 측면에서, 본 개시내용은 생물학적 재활용 가능 스트림이 부패되기 전에 이들을 수집 및 가공하고, 생물학적 재활용 가능 스트림을 귀중한 농업용 혼화재로 전환시키기 위한 시스템, 조성물, 및 방법에 관한 것이다. 일부 측면에서, 본 개시내용은 본원에 기술된 혼화재의 적용 후 토양에서의 증가된 탄소 격리를 측정하는 것에 관한 것이다. 일부 측면에서, 토양 탄소 격리는 토양으로부터 호흡된 CO2 중의 C13 또는 C14를 모니터링함으로써 측정될 수 있다. 일부 측면에서, CO2 중의 C13 또는 C14는 GC-MS에 의해 검출될 수 있다. 일부 측면에서, GC-MS 시스템은 Agilent 5977B GC/MSD 질량 분석법 시스템일 수 있다. 일부 측면에서, 토양 유기 탄소의 장기 생물학적 안정성은 본원에 기술된 농업용 혼화재로 처리된 토양 샘플에 C13-표지된 기질 혼합물 (예를 들어, 토양 g당 25 원자% 및 50 mg C에서 1:1 글루탐산:글루코스)을 첨가한 다음 3개월 동안 배양함으로써 측정될 수 있다. 표지된 기질의 분석은 표준 동위원소 혼합 모델 (문헌[Ineson, P., Cotrufo, M. F., Bol, R., Harkness, D. D. & Blum, H. Quantification of soil carbon inputs under elevated CO2:C-3 plants in a C-4 soil, Plant Soil, 187, 345e350 (1996)]에 기술됨)에 의한 분석이 활성 미생물 군집에 의한 분해에 취약한 이전에 형성된 탄소의 양을 결정할 수 있게 한다. 일부 측면에서, 축적된 토양 유기 탄소의 화학적 안정성은 산 가수분해 분별법으로 측정될 수 있다.
달리 부패되고 발효되는 생물학적 재활용 가능 스트림을 재활용하여, 많은 양의 온실 가스 뿐만 아니라 독성 액체 및 가스 (C2H5OH 또는 에탄올, 식물 병원체, 및 H2S, (황화수소, 독성 가스) 및 부패 및 발효의 기타 관련 폐수 부산물을 방출함으로써, 본 개시내용의 방법은 생물학적 재활용 가능 스트림의 영양소 함량을 완전히 이용하고 폐 유기물 및 그에 따른 병원균의 수반되는 위험을 크게 줄이면서 토양 또는 동물 여물에 상당한 이점을 제공한다. 본원에 기술된 방법은 비료로서 사용되는 경우 질병-유발 병원체 (투입된 생물학적 재활용 가능 스트림에 존재할 수 있는 살모넬라(salmonella), 대장균(E. coli) 및 리스테리아(listeria)를 포함하거나 배제함)가 토양으로 도입되는 것을 방지함으로써 오염 가능성을 피한다. (Pandey, P. et al., J. Cleaner Prod., 1-9 (2015)).
본 개시내용의 일부 측면에서, 본 개시내용의 수집 시스템은 생물학적 재활용 가능 스트림이 부패되지 않도록 (비-부패성 생물학적 재활용 가능 스트림) 하는 시스템 (최종 폐기된 폐기물을 최소화함)을 사용하여 생물학적 재활용 가능 스트림의 영양가를 포착한다. 부패는 냄새-향기 시험, 또는 시험 샘플 위의 헤드스페이스의 GC-MS (가스 크로마토그래피) 또는 휴대용 냄새 모니터 (예를 들어, Kanomax OMX-TPM 또는 Shinyei OMX-SRM 휴대용 냄새 측정기)에 의한 분석에 의해 측정될 수 있다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 슈퍼마켓 직원은 다른 재활용 가능 스트림으로부터 일부 형태의 생물학적 재활용 가능 스트림 (생식, 육류, 생선, 조제식품, 베이커리 및 유제품)을 분리한다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 와인 제조자, 올리브 오일 제조업체, 채소 가공업체, 견과류 가공업체, 과일 가공업체, 커피 가공업체, 요구르트 제조업체, 슈퍼마켓, 식품 도매업체, 식품 가공업체, 정육점, 및 기관 출처(institutional source)에서 나올 수 있다. 일부 측면에서, 기관 출처는 식품이 신선하게 준비되고 과잉 식품이 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 폐기되는 곳일 수 있다. 일부 측면에서, 기관 출처는 스포츠 경기장, 병원, 호텔 및 카페테리아에서 나올 수 있다. 일부 측면에서, 커피 가공업체는 커피 준비 후 커피 찌꺼기를 제공할 수 있다. 일부 측면에서, 요구르트 제조업체는 유청 재활용 가능 제품을 제공할 수 있다. 유청 재활용 가능 제품은 본원에 기술된 배양 단계 동안 동일 반응계내(in-situ) 산 공급원으로서 사용될 수 있는 락트산을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 상업 베이커리는 분리된 구운 제품을 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 제공한다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 와인 제조자 및 포도원은 도태된 포도 및/또는 분리된 포도 포메이스를 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 제공한다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 올리브 오일 제조업체는 도태된 올리브 또는 분리된 올리브 포메이스를 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 제공한다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 가공 식품 제조업체는 견과류 또는 콩류 외피, 분리된 토마토 및/또는 도태된 채소 재활용 가능 물질을 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 제공한다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 오카라(콩 펄프)를 포함할 수 있다. 콩 펄프는 가수분해물 제품에서 상대적 질소 함량을 증가시킬 수 있다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 유제품을 포함할 수 있다. 유제품은 낙농장 또는 슈퍼마켓에서 포장된 유제품으로서 공급될 수 있다. 포장된 유제품은 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 사용하기 전에 포장을 풀 수 있다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 축산처리 공장(rendering plant)은 가금류 깃털, 부리 및 발 (가금류 재활용 가능 스트림) 및/또는 골분을 제공할 수 있다. 일부 측면에서, 생선 가공 공장은 생선 제품을 생선 재활용 가능 스트림으로서 제공할 수 있다. 생선 재활용품은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 피부, 내장, 생선 머리, 생선 꼬리, 생선 가수분해물, 및 시체 (생선 뼈). 생선 재활용품은 가수분해물 중의 유기 질소의 상대적인 양을 증가시킬 수 있다. 에탄올 공장은 증류기 곡물을 생성할 수 있으며, 이것은 본원에 기술된 공정에 첨가되는 경우 가수분해물 중의 탄수화물 함량을 증가시킬 수 있다.
일부 측면에서 생물학적 재활용 가능 스트림은 전술한 생물학적 재활용 가능 스트림 중의 어느 것을 포함하거나 배제할 수 있다.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 오일을 함유한 도태된 과일, 견과류 또는 채소, 예를 들면, 도태된 견과류 또는 박과 종자(cucurbitaceae seed)를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서 도태된 견과류는 아몬드, 너도밤나무 견과류, 브라질 너트, 캐슈, 헤이즐넛, 마카다미아 너트, 몽공고 너트(mongongo nut), 피칸, 잣, 피스타치오, 땅콩 및 호두를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 오일을 함유한 도태된 감귤류를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 이것은 자몽, 레몬, 오렌지, 포멜로 및 라임을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 박과 종자는 여주, 호리병박, 버팔로 조롱박, 버터넛 스쿼시 종자, 호박 종자 및 수박을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 오일을 함유한 다른 도태된 재활용 가능 식물은 아마란스, 살구, 사과 종자, 아르간, 아보카도 바바수, 고추냉이나무(ben), 보르네오 탈로우 너트(borneo tallow nut), 치자나무 열매(양구(yangu)라고도 함), 캐럽 콩깍지(알가로바), 코코아, 도꼬마리(cocklebur), 코후네(cohune) 고수 종자(coriander seed), 대추열매 종자, 디카(dika), 인조 아마(false flax), 포도씨, 대마, 케이폭 종자(kapok seed), 양마 종자(kenaf seed), 랄레만티아(lallemantia), 마푸라(mafura), 마룰라(marula), 메도우폼 종자(meadowfoam seed), 겨자, 니거 종자(niger seed), 양귀비씨(poppyseed), 육두구(nutmeg), 오크라 종자(okra seed), 파파야 종자(papaya seed) 일스 페릴라 종자(ils perilla seed), 감 종자(persimmon seed), 페키(pequi), 필리 너트(pili nut), 석류씨(pomegranate seed), 양귀비씨, 프라칵시(pracaxi), 버진 프라칵시(virgin pracaxi), 자두 커널(prune kernel), 퀴노아(quinoa), 램틸(ramtil), 쌀겨, 시어(shea), 사차인치(sacha inchi), 사포트(sapote), 세제(seje), 차씨(tea seed)(동백나무), 엉겅퀴(thistle), 타이거너트(tigernut)(또는 너트-세지(nut-sedge)), 담배 종자, 토마토 종자, 및 밀 배아유를 포함하거나 배제할 수 있다, 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 코파이바(copaiba), 자트로파(jatropha), 창용 유포르비아(milk bush), 나호르(nahor), 파라다이스(paradise), 석유 너트(petroleum nut) 또는 퐁가미아(pongamia)를 포함하거나 배제할 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재를 유기 비료와 추가로 혼합하여 작물 수확량과 유기 토양 함량을 개선시키는데 있어서 유기 비료와 본원에 기술된 농업용 혼화재의 상승 효과를 생성할 수 있다. 유기 비료는 골분, 혈분, 우모분, 또는 거름, 예를 들면, 닭 거름, 조류 조분석, 바이오 고형물(폐수 처리 설비로부터 처리된 고형물), 우분 비료, 녹색 폐기 퇴비, 또는 이들의 조합을 포함하거나 배제할 수 있다. 놀랍게도, 본원에 기술된 가공된 농업용 혼화재는 유기 비료와 혼합되는 경우 조합된 생성물의 펠릿화를 제공하고/하거나 유기 비료를 영양소로 더 빠르게 분해하여 식물 및/또는 작물 성장 속도 및 작물 수확량을 향상시키는 것으로 밝혀졌다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 슈퍼마켓, 식품 가공업체, 식품 도매업체, 제과점 또는 기타 공급업체 또는 제조업체가 더 이상 판매를 제공하지 않는 생물학적 재활용 가능 스트림을 차갑게 유지하는 단열된 및/또는 밀폐된 토트(tote) 및/또는 버기(buggy)에 배치된다. 예를 들면, 비-부패 식품 재활용품, 도태된 채소, 또는 찌꺼기는 단열된 및/또는 밀폐된 토트 및/또는 버기에서 저장 및 운송될 수 있다.
일부 측면에서 식품을 수집하는데 사용되는 단열된 토트 및/또는 버기는 이중벽일 수 있다. 이러한 단열 용기는 점포 위생을 개선시키고, 점포 직원이 사용하기 쉬워, 점포 직원 간의 높은 준수율과 생물학적 재활용 가능 스트림의 낮은 오염물 비율을 촉진시킨다. 일부 측면에서, 단열된 토트 및/또는 버기는 분해 속도를 감소시키도록 산소가 부족할 수 있다. 일부 측면에서, 단열된 토트 및/또는 버기는 진공 밀봉되고/되거나, CO2 및 O2 및 에탄 수준이 동봉된 제품의 추가 부패를 방지하도록 조정되는 변형 공기 포장법(MAP) 하에서 밀봉되어, 토트 및/또는 버기 중의 산소의 양을 감소시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 본 개시내용의 수집 시스템은 다음의 추가의 단계들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다: 생물학적 재활용 가능 스트림을 빈번한 간격(예를 들어, 하루에 한 번 또는 두 번, 또는 일주일에 두 번, 세 번, 네 번, 다섯 번 또는 여섯 번)으로 수집하는 단계; 생물학적 재활용 가능 스트림을 냉장 트럭에 수집하는 단계; 생물학적 재활용 가능 스트림이 본 개시내용에 기술된 가공 시설에 도착하기 위해 이동해야 하는 거리를 최소화시키는 단계; 및 생물학적 재활용 가능 스트림을 가공 시설에서 즉시 가공하거나 냉장시키는 단계. 본 개시내용의 가공 기술은 모듈식이어서, 슈퍼마켓 이외의 생물학적 재활용 가능 시스템의 도시 지역 및 근처 공급원에 식품 가공 시설, 신선 식품 유통업체, 기관 취사 시설, 농장으로부터의 프레시 그린 재활용품, 또는 생물학적 재활용 가능 스트림의 기타 실용적 공급원("수집 시스템")과 같은 시설을 건설할 수 있게 한다.
하나의 측면에서, 본 개시내용은 다음의 단계들을 포함하여 하나 이상의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법이 기술되어 있음을 특징으로 한다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제1 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 제1 배양된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계; 및
(f) 제1 배양된 생물학적 슬러리를 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계.
일부 측면에서, 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계는 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 배양하는 단계 전에 또는 동안에 수행된다. 일부 측면에서 하나 이상의 선택된 효소는 제1 분쇄된 생물학적 슬러리가 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 가열된 후 첨가될 수 있다. 일부 측면에서, 하나 이상의 선택된 효소는 분말 또는 액체 형태로서 첨가될 수 있다. 일부 측면에서, 하나 이상의 선택된 효소의 액체 형태는 예열될 수 있고/있거나 하나 이상의 보조인자(cofactor)의 공동-첨가로 가속화될 수 있다. 일부 측면에서, 하나 이상의 선택된 효소는 하나 이상의 보조인자와 함께 첨가된다. 일부 측면에서, 보조인자는 금속 양이온 및 조효소(coenzyme)를 포함하거나 배제할 수 있다. 금속 양이온은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 제2 구리, 제1 철, 제2 철, 카탈라제, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 니켈 및 아연. 조효소는 다음과 같은 비타민 및 비타민 유도체를 포함하거나 배제할 수 있다: 티아민 피로포스페이트, 티아민, NAD+ 및 NADP+, 니아신, 피리독살 포스페이트, 피리독신, 메틸코발라민, 비타민 B12, 코발라민, 비오틴, 코엔자임 a, 판토텐산, 테트라하이드로엽산, 엽산, 메나퀴논, 비타민 K, 아스코르브산, 플라빈 모노뉴클레오티드, 리보플라빈 및 코엔자임 F420.
일부 측면에서 배양된 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 제1 온도는 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 또는 139℉, 또는 언급된 온도 중의 어느 둘 사이의 임의의 범위일 수 있다. 일부 측면에서 배양된 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 제2 온도는 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 또는 139, 140, 141, 142, 143, 144, 또는 145℉, 또는 언급된 온도 중의 어느 둘 사이의 임의의 범위일 수 있다.
일부 측면에서, (h) (A) (단계 (f) 또는 (g)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있음)의 방법은 건조된 가수분해물을 생성하기 위해 드럼 건조기 (예를 들어, Andritz, Drum Drying Systems, Buflovak, GL&V 또는 Phoenix Drum Drying에 의해 제조될 수 있음), 분무 건조기 (예를 들어, Pulse Combustion Systems 또는 GEA에 의해 제조될 수 있음), 압출 건조기 (예를 들어, Diamond America 또는 Coperion에 의해 제조될 수 있음) 또는 회전식 가마 (예를 들어, Feeco에 의해 제조될 수 있음)를 사용할 수 있다. 일부 측면에서, (g) (B)의 방법에서, 건조된 가수분해물은 일반 피츠 밀(fitz mill)을 사용하여 분말화된 형태로 밀링되거나, 또는 동물 여물용의 건조된 가수분해물 펠릿을 형성하기 위해 일반 펠릿화기를 사용하여 펠릿화될 수 있다. (g) (B)의 분말 또는 펠릿은 안정화제 및/또는 케이킹방지제의 첨가를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일부 측면에서, (g) (C)의 방법에서, 동물 여물은 특정 용도에 맞게 맞춤화되도록 다른 동물 사료 성분과 블렌딩될 수 있다.
일부 측면에서, 단계 (f)는 액체 생물학적 가수분해물에서 입자의 수를 감소시킨다. 일부 측면에서, 단계 (f)는 선택적 크기 분리 방법을 사용하여 수행된다. 일부 측면에서, 선택적 크기 분리는 원심 분리 시스템을 사용하여 수행된다. 일부 측면에서, 선택적 크기 분리 방법은 재사용 가능한 필터 또는 메쉬를 사용한다. 일부 측면에서 선택적 크기 분리는 거친 스크린을 통한 연속 여과에 이어 나중에 언젠가 미세 스크린을 통한 여과에 의해 수행된다. 일부 측면에서 필터 또는 메쉬는 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹으로 이루어진다.
일부 측면에서, 제1 배양된 생물학적 가수분해물은 하나 이상의 상(phase)을 포함한다. 제1 배양된 생물학적 가수분해물은 오일 상, 미립자 상, 및 수성 상을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 분리 단계 (g)의 방법은 3상 분리기를 사용하여 수행된다. 일부 측면에서, 3상 분리기는 원심 분리기이다. 3상 분리기는 상이한 밀도 및 상호 불용성에 따라 중액, 경액 및 고체상의 전부 또는 일부를 분리할 수 있다. 고체 상은 원심력장 또는 중력장에서 차등적으로 침전되며, 이것이 액체 내의 고체 입자가 침착되게 한다. 일부 측면에서, 원심 3상 분리기는, 예를 들면, Flottweg 분리기이다. 일부 측면에서, 원심 3상 분리기는, 예를 들면, Peony 원심분리기이다. 3상 분리기는 1,000 - 7,000 RPM에서 작동하며 분당 5 내지 50 갤런을 처리한다. 일부 측면에서, 3상 분리기는 분당 5 내지 50 갤런을 처리한다. 일부 측면에서, 3상 분리기는 분당 15 갤런을 처리한다. 일부 측면에서, 다수의 3상 분리기가 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다. 다수의 3상 분리기가 병렬로 배치될 때, 제1 배양된 생물학적 가수분해물은 제1 배양된 생물학적 가수분해물이 단일 3상 분리기로 처리되는 경우보다 분리기 당 더 낮은 처리 시간으로 더 빠르게 처리될 수 있다. 일부 측면에서, 원심 3상 분리기는, 예를 들면, Alfa Laval 원심분리기이다. 일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물은 하이드로사이클론을 사용하여 분리되어 액체로부터 입자를 분리할 수 있다. 하이드로사이클론은 Netafim (USA)로부터의 Sand 분리기, 또는 John Deer F1000 Sand 분리기 (Deer, USA)일 수 있다.
일부 측면에서, 상기 방법은 무기산, 유기산, 유기 보존제, 무기 보존제로부터 선택된 안정화제를 사용하여 배양된 생물학적 가수분해물을 안정화 및 보존하는 단계 (h) (D)를 추가로 포함한다. 안정화 및 보존 단계는 분리 단계 (f) 전 또는 후에 일어날 수 있다. 일부 측면에서, 상기 방법은 초고 전단 혼합기 및/또는 유기 또는 무기 유화제를 사용하여 안정화된 배양된 생물학적 가수분해물을 유화시켜 안정화된 유화된 가수분해물을 생성하는 단계 (h) (E)를 포함한다. 일부 측면에서, 유화 단계는 안정화된 유화된 가수분해물에서 표면 활성 성분으로서 작용하는 유기 및/또는 무기 분산제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 상기 방법은 하나 이상의 순환 펌프를 사용하여 하나 이상의 저장 탱크에서 안정화된 유화된 가수분해물을 비타민, 살충제, 미량 무기 광물질, 목질재, 석고 염, Epsom 염, 지렁이 배설물, 착색제, 방향제, 및 점도 조절제를 포함하거나 배제할 수 있는 다른 액체 비료 성분과 블렌딩하는 단계 (h)(E)(ii)를 포함한다.
일부 측면에서, 상기 방법은 진동 여과 장비 (예를 들어 New Logic에 의해 제조될 수 있음) 또는 진공 증발 장비 (예를 들어 Buflovak 또는 Vobis에 의해 제조될 수 있음)를 통해 액체 가수분해물을 농축시키는 단계 (h)(E)(i)를 추가로 포함한다. 일부 측면에서, 상기 방법은 농축된 액체 가수분해물을 다른 액체 비료 성분 또는 액체 동물 여물 성분과 블렌딩하는 단계 (h)(E)(ii)를 추가로 포함한다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 상기 방법은 분리 방법을 사용하여, 예를 들어 스크류 프레스, 벨트 프레스, 또는 유압 프레스를 사용하여 단계 (f)로부터의 스크리닝된 생물학적 입자를 추가로 가공하여 임의로 재활용 가능한 액체 분획, 및 단계를 포함하는 탈수된 생물학적 입자 분획을 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 탈수된 생물학적 입자 분획은 녹색 폐기 퇴비, 현무암 퇴비, 기타 퇴비를 위한 퇴비 공급원료로서 뿐만 아니라 농업용 혼화재에서 생물연료 또는 동물 여물로서 사용될 수 있다. 액체 분획은, 일부 측면에서, 생물학적 슬러리로부터의 생물학적 가수분해물에 첨가될 수 있다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 안정화된 유화된 가수분해물로부터의 최종 생성물은 균질하다. 일부 측면에서, 균질성은 회전 점도계 (예를 들어, Thermo Scientific™　HAAKE™ Viscotester)를 사용한 점도 측정에 의해 측정될 수 있다. 일부 측면에서, 최종 생성물의 3개의 샘플의 점도는 서로의 실험 오차 내에 있을 수 있다. 일부 측면에서, 생물학적 입자는 뼈, 셀룰로스, 고형 또는 반-고형 지방, 견과류 껍질, 생선 비늘, 치아, 무기 광물질, 케라틴-함유 종, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 측면에서, 케라틴-함유 종은 다음으로부터 선택된다: 부리, 깃털, 발톱, 또는 털. 일부 측면에서 배양된 가수분해물은 하나 이상의 스크린을 사용하여 배양된 입자로부터 분리된다. 일부 측면에서, 배양된 가수분해물은 원심분리, 침전, 하이드로사이클론, 로타스피롤 드럼 스크린, 또는 수평 벨트 필터의 사용에 의해 배양된 입자로부터 분리된다. 일부 측면에서, 분리된 생물학적 입자는 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 가공될 수 있다.
일부 측면에서, 제1 분쇄기와 제2 분쇄기는 서로 유체 연통되지 않는다. 일부 측면에서, 제1 분쇄기와 제2 분쇄기는 유체 연통되어 있다. 일부 측면에서, 제1 분쇄기는 배양 용기와 유체 연통되지 않는다.
일부 측면에서, 단계 (a)-(b)는 단계 (c)-(h)가 수행되는 사이트와 물리적으로 떨어진 다른 사이트에서 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 두 개의 다른 사이트는 10 피트, 100 피트, 1000 피트, 1 마일, 5 마일, 10 마일, 또는 100 마일 이상 서로 떨어져 있다. 일부 측면에서, 단계 (a)-(b)는 모바일 플랫폼에서 수행될 수 있다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 단계 (a)-(e), 및 임의로 단계 (f), (g) 및/또는 (h)를 적어도 제2, 제3 또는 그 이상의 선택된 재활용 가능 스트림(들)으로 반복함으로써, 적어도 제2 배양된 생물학적 입자 스트림 및 적어도 제2 배양된 생물학적 가수분해물을 생성한다. 제1 배양된 가수분해물과 적어도 제2 배양된 가수분해물을 조합하여 농업용 혼화재를 생성한다. 제1 배양된 입자를 적어도 제2 배양된 입자와 조합하여 액체 식물 비료, 농축 식물 비료 또는 동물 여물, 또는 건조된 동물 여물로서 유용한 농업용 혼화재를 수득한다. 따라서, 본 개시내용의 일부 측면에서, 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림(들)으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법은 농업용 혼화재를 수득하기 위해 단계 (a) - (h)를 통해 하나 이상의 재활용 가능 스트림으로부터 조합된 효소적으로 소화된 가수분해물을 혼입하는 단계 (i)를 추가로 포함한다.
하나의 측면에서 본 개시내용은 다음의 단계를 포함하여, 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법을 특징으로 한다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제1 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 제1 배양된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계; 및
(f) 제1 배양된 생물학적 슬러리를 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(g) 수집 시스템을 사용하여 적어도 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(h) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(i) 상기 제2 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(j) 제2 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제2 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제2 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(k) 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(l) 거친 스크린 및 미세 스크린을 사용하여 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 제2 배양된 생물학적 가수분해물 및 제2 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(m) 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 생물학적 가수분해물과 혼합하여 액체 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
상기 언급된 각각의 단계는 본 개시내용에 특징지워진 그 단계에 대한 임의의 실시양태를 특징으로 할 수 있으며, 방법은 제1 및 제2 재활용 가능 스트림을 넘어 추가의 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 측면에서, 본 개시내용은 다음의 단계들을 포함하여, 다수의 선택된 생물학적 재활용품으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법을 특징으로 한다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제1 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 거친 스크린 및 미세 스크린을 사용하여 제1 가수분해물을 제1 액체 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(f) 제1 가수분해물을 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(g) 수집 시스템을 사용하여 적어도 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(h) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제2 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(i) 상기 제2 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(j) 제2 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제2 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제2 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(k) 제2 배양된 생물학적 슬러리를 제2 배양된 가수분해물 및 제2 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(l) 제2 배양된 가수분해물을 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(m) 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 생물학적 가수분해물과 혼합하여 액체 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
상기 언급된 각각의 단계는 본 개시내용에 특징지워진 그 단계에 대한 임의의 실시양태를 특징으로 할 수 있으며, 방법은 추가의 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 측면에서 본 개시내용은, 예를 들면, 다음의 단계들을 포함하여, 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법을 특징으로 한다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제1 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 거친 스크린 및 미세 스크린을 사용하여 제1 배양된 생물학적 슬러리를 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(f) 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(g) 수집 시스템을 사용하여 적어도 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(h) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제2 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(i) 상기 제2 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(j) 제2 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제2 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제2 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(k) 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(l) 거친 스크린 및 미세 스크린을 사용하여 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 제2 배양된 가수분해물 및 제2 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(m) 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 생물학적 가수분해물과 혼합하여 액체 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
상기 언급된 각각의 단계는 본 개시내용에 특징지워진 그 단계에 대한 임의의 실시양태를 특징으로 할 수 있으며, 방법은 추가의 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 측면에서, 상기 기술된 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하기 위한 임의의 공정은 가수분해물을 혼합하면서 안정화제를 첨가하는 단계 (n)를 추가로 포함한다. 안정화제의 첨가는 제1 또는 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 분리하기 전에, 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 가수분해물과 혼합하기 전에, 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 가수분해물과 혼합하는 동안, 또는 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 가수분해물과 혼합한 후에 일어날 수 있다. 하나의 측면에서, 안정화제는 산 또는 보존제이다. 산은 유기산 또는 무기산일 수 있다. 보존제는 유기 생성물 표지화에 적합한 보존제를 포함하여 본원에 기술된 임의의 보존제일 수 있다.
대표적인 예로서, 하나의 측면에서, 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하는 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:
(a) 수집 시스템을 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제1 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(e) 제1 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(f) 제1 생물학적 슬러리를 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(g) 수집 시스템을 사용하여 적어도 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(h) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(i) 상기 제2 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(j) 제2 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제2 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제2 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제2 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(k) 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(l) 제2 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 제2 배양된 생물학적 가수분해물 및 제2 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(m) 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 제2 배양된 생물학적 가수분해물과 혼합하여 농업용 혼화재를 형성하는 단계; 및
(n) 가수분해물을 혼합하면서 안정화제를 첨가하는 단계.
상기 언급된 각각의 단계는 본 개시내용에 특징지워진 그 단계에 대한 임의의 실시양태를 특징으로 할 수 있으며, 방법은 추가의 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하기 위한 임의의 공정은 다음의 단계를 추가로 포함한다:
(o) 배양된 가수분해물 혼합물을 탈수시켜 건조된 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
일부 측면에서, 본원에 기술된 다수의 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재를 제조하기 위한 공정들을 조작하기 위한 방법은 다음의 단계들을 추가로 포함할 수 있다:
(p) 건조된 안정화된 유화된 가수분해물을 배양된 생물학적 입자와 혼합하여 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
일부 측면에서, 본원에 기술된 임의의 공정은 다음의 단계를 추가로 포함할 수 있다:
(q) 제3 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 제공하는 단계;
(r) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 제3 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 제3 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(s) 상기 제3 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
(t) 제3 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉의 온도로 증가시키고 제3 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단하에 배양함으로써 배양된 생물학적 입자 및 제3 배양된 생물학적 가수분해물을 포함하는 제3 배양된 생물학적 슬러리를 생성하는 단계;
(u) 거친 스크린 및 미세 스크린을 사용하여 제3 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 제3 배양된 생물학적 가수분해물 및 제3 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계;
(v) 제3 배양된 생물학적 가수분해물을 저온살균시켜 병원균을 사멸시키는 단계;
(w) 제3 배양된 생물학적 가수분해물을 제1 및 제2 생물학적 가수분해물의 혼합물과 혼합하여 농업용 혼화재를 형성하는 단계.
일부 측면에서, 본원에 기술된 생물학적 가수분해물은 하나 이상의 액체 상을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 액체 상은 수성 상 및 오일 상을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 오일 상은 사용 가능한 식품 오일 조성물 및 식품으로 사용 불가능한 오일 조성물로 추가로 분리될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "식품으로 사용 불가능한 오일(nonusable-as-food oil)"은 동물 여물에 적합하지 않은 비증류된 오일이다. 본원에 사용되는 용어 "사용 가능한 식품 오일(usable food oil)"은 동물 여물에 (또는 시장 조건에 따라 바이오디젤 생산을 위한 공급원료로서) 혼입될 수 있는 비증류된 오일이다. 일부 측면에서, 사용 가능한 식품 오일은 식물 또는 견과류 오일로부터의 저-역가 오일이다. 일부 측면에서, 사용 가능한 식품 오일 조성물은 식물 오일, 오메가-3 지방산, 오메가-6 지방산, 및 이들의 조합을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 식물 오일은 견과 오일, 감귤 오일, 박과 종자 오일, 식물성 오일, 및/또는 다른 식용 식물 오일, 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 견과 오일은 아몬드 오일, 너도밤나무 너트 오일, 브라질 너트 오일, 캐슈 오일, 헤이즐넛 오일, 마카다미아 오일, 몬고고 너트 오일, 피칸 오일, 잣 오일, 피스타치오 오일, 땅콩 오일, 및 호두 오일을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 감귤 오일은 자몽 종자 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일, 포멜로 오일, 및 라임 오일을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 박과 종자 오일은 여주 오일, 호리병박 오일, 버팔로 조롱박 오일, 버터넛 스쿼시 종자 오일, 호박 종자 오일, 및 수박 종자 오일을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 기타의 식용 식물 오일은 아마란스 오일, 살구 오일, 사과 종자 오일, 아르간 오일, 아보카도 오일, 바바수 오일, 고추냉이나무 오일, 보르네오 탈로우 너트 오일, 치자나무 열매 오일 (양구 오일이라고도 부름), 캐럽 콩깍지 오일 (알가로바 오일), 코코아 버터, 도꼬마리 오일, 코후네 오일, 고수 종자 오일, 대추열매 종자 오일, 디카 오일, 인조 아마 오일, 포도씨 오일, 대마 오일, 케이폭 종자 오일, 양마 종자 오일, 랄레만티아 오일, 마푸라 오일, 마룰라 오일, 메도우폼 종자 오일, 겨자 오일, 니거 종자 오일, 양귀비씨 오일, 육두구 버터, 오크라 종자 오일, 파파야 종자 오일, 페릴라 종자 오일, 감 종자 오일, 페키 오일, 필리 너트 오일, 석류씨 오일, 양귀비씨 오일, 프라칵시 오일, 버진 프라칵시 오일, 자두 커닐 오일, 퀴노아 오일, 램틸 오일, 쌀겨 오일, 시어 버터, 사차인치 오일, 사포트 오일, 세제 오일, 차씨 오일 (동백 오일), 엉겅퀴 오일, 타이거너트 오일(또는 너트-세지 오일), 담배 종자 오일, 토마토 종자 오일, 및 밀배아유를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 식품으로 사용 불가능한 오일 조성물은 고-역가 오일을 포함할 수 있다. 고-역가 오일은 주위 온도에서 응고될 수 있다. 일부 측면에서, 고-역가 오일은 응고제로서 작용할 수 있다. 일부 측면에서, 식품으로 사용 불가능한 오일 조성물은 코파이바 오일, 자트로파 오일, 창용 유포르비아 오일, 나호르 오일, 파라다이스 오일, 석유 너트 오일, 퐁가미아 오일, 및 동물 지방 및 이들로부터의 가수분해된 지질을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 식품으로 사용 불가능한 오일 조성물은 바이오디젤 생산에 사용될 수 있다. 수성 상은 미네랄, 수용성 아미노산, 수용성 펩티드, 당, 및 저분자량 지방산을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 수성 상은 농축될 수 있다. 농축된 수성 상은 증가된 수준의 질소, 칼륨, 및 인을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 농축된 수성 상은 20-80% (중량 기준)의 물을 포함한다.
상기 언급된 각각의 단계는 본 개시내용에 특징지워진 그 단계에 대한 임의의 실시양태를 특징으로 할 수 있으며, 방법은 추가의 재활용 가능 스트림을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 다음을 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 선택될 수 있다: 골분, 우모분, 도태된 채소 또는 과일, 포도 포메이스, 토마토 포메이스, 올리브 포메이스, 과일 포메이스, 도태된 포도, 도태된 토마토, 도태된 올리브, 땅콩 껍질, 호두 껍질, 아몬드 껍질, 피스타치오 껍질, 콩과식물 껍질, 신선 식품 재활용품, 및 베이커리 재활용품. 신선 식품 재활용품은, 예를 들면, 하나 이상의 신선 식품 폐기물 또는 재활용품 공급자, 예를 들면, 슈퍼마켓, 정육점, 식품 가공 시설, 신선 식품 유통업체, 농장으로부터의 신선 녹색 폐기물, 식당 그리스 트랩(grease trap), 또는 신선 식품 재활용품의 기타 실행가능한 공급원으로부터 수집된 신선 식품 재활용품을 수득함으로써 제공될 수 있다. 일부 측면에서, 신선 식품 재활용품을 제공하는 것은, 예를 들면, 슈퍼마켓, 식품 도매업체, 식품 가공 시설, 기관 (스포츠 경기장, 학교, 병원, 호텔, 카페테리아 및 기타 기관과 같은 시설로부터의 식품 제조 재활용품) 신선 식품 유통업체, 농장으로부터의 신선 녹색 재활용품, 또는 신선 식품 재활용품의 기타 실행가능한 공급원으로부터 신선 식품 재활용품을 수집함을 포함한다. 일부 측면에서, 신선 식품 재활용품은 슈퍼마켓에 의해 판매를 위해 제공되는 식품으로부터 슈퍼마켓 직원에 의해 도태된 농산물, 고기, 생선, 조제식품, 및 베이커리 유기물을 수집함으로써 제공된다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 빈번하게 수집될 수 있다. 일부 측면에서, 빈번한 수집 간격은 하루에 한 번, 두 번 또는 여러 번, 또는 일주일에 한 번, 두 번, 세 번, 네 번, 다섯 번, 여섯 번, 또는 일곱 번일 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 유기 비료와 추가로 혼합되어 작물 수확량 및 유기 토양 함량을 개선하는데 있어서 유기 비료와 본원에 기술된 농업용 혼화재의 상승 효과를 생성할 수 있다. 유기 비료는 골분, 혈분, 우모분, 닭 거름, 및 우분 비료를 포함하거나 배제할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도, 본원에 기술된 가공된 농업용 혼화재가 유기 비료와 혼합될 때 조합된 생성물의 펠릿화를 제공한다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 또한 놀랍게도, 본원에 기술된 가공된 농업용 혼화재가 유기 비료와 혼합될 때 유기 비료를 영양소로 더 빠르게 분해하여 식물 및/또는 작물 성장 속도 및 작물 수확량을 향상시킨다는 것을 발견하였다.
혈분은 도축 후 동물로부터의 액상 또는 건조 혈액이다. 혈분은 이의 높은 단백질 함량으로 인해 종종 최대 15% (wt.)의 높은 질소 함량을 갖는다. 본 발명자들은 혈분이 본원에 기술된 농업용 혼화재와 혼합되는 경우, 생성된 농업용 혼화재는 식물에 투여될 때 향상된 작물 수확량을 생성하는 고 단백질, 펩티드 및/또는 아미노산 함량을 포함한다는 것을 알아내었다. 이론에 결부됨이 없이, 가공된 혈분 농업용 혼화재 중의 단백질 및/또는 아미노산은 토양 미생물 콜로니 확장을 향상시키며, 이것이 식물에 더 높은 영양소 전달을 가능하게 한다. 일부 측면에서, 혈액 단백질을 처리하기 위해 선택된 효소는 프로테아제일 수 있다. 일부 측면에서, 프로테아제는 혈액 단백질을 펩티드 및/또는 아미노산으로 분해할 것이다. 혈분 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 배양된 가수분해물 또는 입자를 조합함으로써 생성된 농업용 혼화재 ("혈분 농업용 혼화재")는 증가된 질소 함량을 나타낼 수 있다. 질소 함량은 켈달 방법(Kjeldahl method)을 사용하여 측정될 수 있다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 1 내지 15% (wt.)로부터 선택된 최종 질소 농도를 포함한다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재 중의 최종 질소 농도 (wt.)는 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%., 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%,1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 또는 14%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위로부터 선택된다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재 중의 최종 질소 농도 (중량 퍼센트)는 1-3.0%, 3.0-3.5%, 3.5-4.0%, 4.0-4.5%, 4.5-5.0%, 5.0-5.5%, 또는 5.5-6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위에 이를 수 있다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재 중의 질소 농도 (중량 퍼센트)는 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1. 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3., 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0., 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 또는 6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위일 수 있다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재로부터 생성된 농업용 혼화재는 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3., 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0., 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 또는 6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위의 최종 질소 함량 (중량 퍼센트)를 야기하도록 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 혼합 또는 블렌딩될 수 있다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 2.5-3.0%, 3.0-3.5%, 3.5-4.0%, 4.0-4.5%, 4.5-5.0%, 5.0-5.5%, 또는 5.5-6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위에 이르는 최종 질소 함량 (중량 퍼센트)을 야기하도록 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 혼합 또는 블렌딩될 수 있다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 비료이다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 토양 중의 질소 함량을 증가시킨다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 작물 수확량을 향상시킨다. 일부 측면에서, 혈분 농업용 혼화재는 고 질소 함량 비료 생성물을 야기하도록 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 조합된다.
일부 측면에서, 대두박(soybean meal) 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재("대두 생성물 농업용 혼화재")와 조합하여 고 단백질 비료 또는 동물 여물을 수득할 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재는 동물 여물 중의 아미노산 및 펩티드 형태로 고 단백질 및/또는 아미노산 함량을 포함한다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재 중의 최종 질소 농도 (wt.)는 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%., 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%,1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 또는 14%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위로부터 선택된다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재 중의 최종 질소 농도 (중량 퍼센트)는 1-3.0%, 3.0-3.5%, 3.5-4.0%, 4.0-4.5%, 4.5-5.0%, 5.0-5.5%, 또는 5.5-6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위에 이를 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재 중의 질소 농도 (중량 퍼센트)는 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1. 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3., 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0., 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 또는 6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위일 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재로부터 생성된 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 혼합 또는 블렌딩하여 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3., 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0., 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 또는 6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위의 최종 질소 함량 (질량 퍼센트)을 산출할 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 혼합 또는 블렌딩하여 2.5-3.0%, 3.0-3.5%, 3.5-4.0%, 4.0-4.5%, 4.5-5.0%, 5.0-5.5%, 또는 5.5-6.0%, 또는 언급된 퍼센트 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위의 최종 질소 함량 (질량 퍼센트)을 산출할 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재는 비료이다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재는 토양 중의 질소 함량을 증가시킨다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재는 작물 수확량을 향상시킨다. 일부 측면에서, 대두 생성물 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 조합하여 고 질소 함량 비료 제품을 수득한다.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 가금류 재활용 가능 생성물을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 가금류는, 예를 들어, 닭 (예를 들어, 갈루스 갈루스 도메스티쿠스(Gallus gallus domesticus)), 칠면조 (예를 들어, 멜레아그리스 갈로파보(Meleagris gallopavo)), 메추라기 (예를 들어, 칼리페플라(callipepla) 속), 타조 (예를 들어, 스트루티오 카멜루스(struthio camelus)), 및 에뮤 (예를 들어, 드로마이우스 노바에홀란디에(dromaius novaehollandiae))로부터 선택될 수 있다. 가금류 재활용 가능 생성물은 가금류의 다양한 성분들을 포함하거나 배제할 수 있다: 깃털, 부리, 발, 발톱, 뼈, 및 대변. 일부 측면에서, 가금류 재활용품을 소화하기 위해 선택되는 효소는 프로테아제 또는 케라티나제를 포함하거나 배제할 수 있다. 가금류 재활용 가능 스트림을 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재("가금류 농업용 혼화재")은 높은 단백질, 펩티드, 및/또는 아미노산 함량을 나타낼 수 있고, 작물 수확량을 향상시키거나 동물 여물에서 소화 가능한 단백질을 전달하는데 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 가금류 농업용 혼화재는 비료로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 가금류 농업용 혼화재는 토양 중의 질소 함량을 증가시킨다. 일부 측면에서, 가금류 농업용 혼화재는 작물 수확량을 향상시킨다. 일부 측면에서, 가금류 농업용 혼화재는 고 질소 비료 제품을 생산한다. 일부 측면에서, 가금류 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 조합하여 고 단백질 동물 여물을 생산한다.
일부 측면에서, 도태된 채소 또는 과일 재활용품은 도태된 포도, 도태된 올리브, 도태된 옥수수 (예를 들어, zea mays Linn), 도태된 호리병박 (예를 들어, lagenaria siceraria), 도태된 당근 (예를 들어, daucus carota), 도태된 완두 (예를 들어, Pisum sativum), 도태된 감자 (예를 들어, Solanum tuberosum L.), 도태된 사탕무 (예를 들어, Beta vulgaris var. altissima), 도태된 셀러리 (예를 들어, Apium graveolens), 도태된 토마토 (예를 들어, Lycopersicon esculentum Mill.), 브라시카(brassica) 속의 도태된 구성원 (예를 들어, 도태된 브로콜리 (예를 들어, Brassica oleracea), 도태된 무 (예를 들어, Brassica oleracea B), 도태된 콜리플라워 (예를 들어, Brassica oleracea C.), 도태된 방울다다기양배추 (예를 들어, Brassica oleracea), 도태된 양배추 (예를 들어, Brassica oleracea), 도태된 콜라드 그린 (예를 들어, Brassica oleracea A), 도태된 케일 (예를 들어, Brassica oleracea A), 도태된 겨잣 잎 (Brassica juncea), 도태된 순무 (예를 들어, Brassica rapa var. rapa), 및 도태된 루타바가(rutabaga) (예를 들어, Brassica napus subsp. rapifera)), 도태된 상추 (예를 들어, Lactuca sativa), 도태된 시금치 (예를 들어, Spinacia oleracea), 도태된 바나나 껍질 (예를 들어, Musa acuminate), 도태된 수박 (예를 들어, Citrullus lanatus), 도태된 사과 (예를 들어, Malus domestica), 도태된 파인애플 (예를 들어, Ananas comosus), 도태된 포도 (예를 들어, Vitis californica를 포함한 vitis 종), 도태된 올리브 (예를 들어, Olea europaea), 도태된 감귤류 (오렌지 (예를 들어, Raphanus sativus), 스쿼시 (예를 들어, Citrus x sinensis), 자몽 (예를 들어, Citrus Х paradisi), 레몬 (예를 들어, Citrus Х limon), 라임 (예를 들어, Citrus aurantifolia), 만다린 (예를 들어, Citris reticulata), 및 포멜로 (예를 들어, Citrus maxima) 포함), 도태된 망고 (예를 들어, Mangifera indica), 프라가리아(fragaria) 속의 도태된 구성원 (예를 들어, 딸기 (예를 들어, Fragaria Х ananassa)), 바시늄(Vaccinium) 속의 도태된 구성원 (예를 들어, 블루베리 (예를 들어, Vaccinium corymbosum sect. Cyanoccocus), 크랜베리 (예를 들어, Vaccinium macrocarpon), 빌베리, 호틀베리(whortleberries), 린고베리, 카우베리, 및 허클베리), 도태된 사탕수수 (예를 들어, Saccharum officinarum), 루부스(Rubus) 속의 도태된 구성원 (예를 들어, 블랙베리 (예를 들어, Rubus fruticosus 종 집합체), 보이즌베리 (예를 들어, Rubus ursinus Х R. idaeus), 라즈베리 (예를 들어, R. idaeus 및 R. strigosus, 및 이의 혼성물)), 프루너스(Prunus) 속의 도태된 구성원 (예를 들어, 체리 (예를 들어, Prunus avium), 자두 (예를 들어, P. domestica), 살구 (예를 들어, P. armeniaca, P. brigantina, P. mandshurica, P. mume, 또는 P. sibirica), 플루오트 (예를 들어, P. salicina 및 P. cerasifera의 혼성물), 복숭아 (예를 들어, Prunus persica)), 도태된 배 (예를 들어, Pyrus communis subsp. Communis, Chinese white pear (bai li) Pyrus Х bretschneideri, 및 Nashi pear Pyrus pyrifolia (아시아 배 또는 사과 배로도 알려져 있음)), 또는 이들의 혼합물 또는 조합으로부터 선택될 수 있다. 도태된 채소 또는 과일 재활용품은 전체 식물 또는 이의 성분일 수 있다. 도태된 채소 식물 성분은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 뿌리, 잎, 줄기, 열매, 껍질, 씨앗, 꽃, 괴경, 화분, 및 화경.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 대두 또는 대두 생성물일 수 있다. 대두는 본원에 기술된 방법에 의해 가수분해되어 대두 단백질을 생성할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "대두 단백질"이란 임의의 형태의 대두 농축물 또는 대두 단리물을 의미하며, 이것은 예를 들면 시판 대두 농축물 또는 대두 단리물 또는 폴리펩티드로의 탈지 대두분(soy meal)의 전환에 채택된 식물에서 생산된 대두 농축물 또는 대두 단리물 중간체일 수 있다. 일부 측면에서, 대두 생성물은 대두분을 포함하거나 배제할 수 있다. 대두분은 대두유를 추출하기 위해 물리적 프레스를 사용하여 대두를 분쇄한 후 남은 생성물이다. 일부 측면에서, 대두분은 10 내지 최대 45% (중량 기준) 단백질을 포함한다. 본원에 기술된 효소의 단백질분해 활성 및 기질 농도와 관련하여 상기 언급된 대두 단백질 농도는 켈달에 따라 측정된 질소의 백분율에 6.25를 곱하여 계산된다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 대두 및 상추를 포함할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도, 대두의 가수분해가 물 공급원을 필요로 하고, 상추가 고-수분 함량 식물을 제공한다는 것을 발견하였다. 일부 측면에서, 상추의 가수분해는 본원에 기술된 배양 단계에서 산성 pH에서 셀룰라제를 사용하여 수행된다. 일부 측면에서, 상추 및/또는 대두 생성물의 가수분해는 락트산을 포함하는 유장 생물학적 재활용 가능 스트림을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 측면에서, 기술된 방법에 의해 가공된 생물학적 재활용 가능 스트림은 도태된 과일 또는 채소를 포함한다 ("과일/채소 농업용 혼화재"). 과일/채소 농업용 혼화재는 선택된 특성들을 나타낼 수 있다. 과일/채소 농업용 혼화재와 블렌딩된 혼화재는 선택된 특성들을 나타낼 수 있다. 선택된 특성들은 본원에 기술된 방법에 의해 가공된 도태된 과일 또는 채소 재활용 가능 스트림의 선택으로부터 야기된다. 일부 측면에서, 도태된 과일은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 감귤류 당밀, 과일 껍질, 과일 주스, 및 과일 펄프. 일부 측면에서, 도태된 채소는 상추일 수 있다. 상추 함량은 상추 컬(lettuce cull) 재활용 가능 스트림이 다른 생물학적 재활용 가능 스트림과 블렌딩될 때 필요에 따라 수분 함량을 증가시켜 영양소 용해도를 증가시킬 수 있다. 다른 생물학적 재활용 가능 스트림이 대두 재활용 가능 생성물을 포함하는 경우, 상추로부터의 물이 대두 폐기물로부터의 영양소를 용해시킬 수 있다.
일부 측면에서, 도태된 채소 재활용 가능한 스트림(예를 들어, 브라시카(brassica) (예를 들어, 브로콜리, 무, 콜리플라워, 방울다다기 양배추(Brussel sprout), 케일, 콜라드 그린, 겨잣 잎, 순무, 및/또는 루타바가(rutabaga))으로부터 제조된 농업용 혼화재는 천연 살충제로서 유용하다. 본 발명자들은 브라시카를 포함한 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재가 이소티오시아네이트로 가수분해되는 글루코시놀레이트를 포함할 수 있음을 발견하였다. 브라시카 세포벽이 본원에 기술된 분쇄 및 셀룰라제로부터 손상될 때 브라시카로부터 이소티오시아네이트가 생성된다. 일부 측면에서, 이소티오시아네이트를 포함하는 농업용 혼화재는 (예를 들어, 여과, 증발, 동결건조, 분무, 분무-건조에 의해) 농축되어 이소티오시아네이트의 농도를 증가시킬 수 있다. 일부 측면에서, 이소티오시아네이트의 농도는 재활용 가능 스트림 조성에 따라 혼화재를 농축시키기 전 0.1 내지 15,000 mg/kg의 농업용 혼화재, 또는 그 범위 안의 임의의 값에 이를 수 있다. 일부 측면에서, 천연 살충제 특성을 갖는 농업용 혼화재는 천연 살충제, 선충 및/또는 잡초 보호를 위해 부분적으로 식물에 적용된다. 일부 측면에서, 천연 살충제 농업용 혼화재는 식물의 잎, 줄기 또는 뿌리에 적용될 수 있다. 일부 측면에서, 이소티오시아네이트의 형태는 알릴 이소티오시아네이트이다. 일부 측면에서, 천연 살충제 농업용 혼화재는 작물 훈증제(crop fumigant)의 전부 또는 일부를 대체하는데 사용될 수 있다. 대체될 수 있는 작물 훈증제는 메틸 브로마이드를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 천연 살충제 농업용 혼화재를 비료와 블렌딩하여 천연 살충제 보호를 또한 제공하는 강화 비료를 생산한다. 일부 측면에서, 비료는 본원에 기술된 바와 같은 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 포함한다. 제2 생물학적 재활용 가능 스트림은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 혈분, 신선 식품 재활용품, 도태된 가금류, 베이커리 재활용품, 및 도태된 브라시카 이외의 채소 재활용 가능 스트림. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림으로서의 도태된 브라시카 (예를 들어, 브로콜리, 무, 콜리플라워, 방울다다기 양배추, 케일, 콜라드 그린, 머스타드 그린, 순무, 및/또는 루타바가)로부터 생성된 농업용 혼화재는 생물학적 재활용 가능 스트림으로서 브라시카에 대해 선택되지 않은 농업용 혼화재에 비해 카로티노이드의 증가를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 증가된 카로티노이드 (증가된 상대적 카로티노이드 농도)를 갖는 농업용 혼화재는 동물 여물로서 사용될 수 있다. 증가된 카로티노이드를 갖는 동물 여물 농업용 혼화재는 난-층(egg-layer)에 공급될 수 있다. 상기 난-층에 공급된 카로티노이드는 카로티노이드로 인해 더 짙은 오렌지색인 난황을 야기할 수 있고 따라서 소비 품목으로서 더 가치가 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 분리된 고체를 포함한 퇴비 생성물을 생산할 수 있으며, 이것은 그후 (Vincent, Doda, 또는 Fan에 의해 제조될 수 있는 것과 같은) 스크류 프레스; (Westphalia, Andritz 또는 Westech에 의해 제조될 수 있는 것과 같은) 벨트 필터; 또는 (Pall 또는 Flow Press에 의해 제조될 수 있는 것과 같은) 유압 프레스를 통해 작동되어 액체를 추출하며, 이것이 생물학적 가수분해물 및 탈수된 생물학적 입자로 재활용될 수 있다. 탈수된 생물학적 입자는 건조된 동물 사료 농업용 혼화재에서 셀룰로스 물질 또는 섬유질의 공급원으로서 사용될 수 있다. 탈수된 생물학적 입자는 또한 생물연료의 생산에 사용될 수 있다. 탈수된 생물학적 입자는 또한 유기 녹색 폐기물 퇴비, 또는 이러한 물질과 현무암 암분으로 만들어진 유기 퇴비를 생성하는데 사용될 수 있다.
일부 측면에서, 도태된 과일 및/또는 채소 생물학적 재활용 가능 스트림은 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 농업용 혼화재에 비해 증가된 당 함량을 갖는 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 생산하도록 선택될 수 있다. 높은 당 함량을 갖는 농업용 혼화재를 생성하는데 사용되는 생물학적 재활용 가능 스트림은 높은 당 (프럭토스, 글루코스, 크실로스, 만노스, 또는 수크로스) 함량을 갖는 도태된 과일 또는 채소일 수 있다. 일부 측면에서, 높은 당 함량 함유 과일 또는 채소는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 사과, 배, 체리, 블랙베리, 오렌지, 레몬, 자몽, 포멜로, 파파야, 수박, 칸탈루프, 감로 멜론, 딸기, 블루베리, 라즈베리, 바나나, 포도, 보이즌베리, 블랙베리, 자두, 살구, 천도복숭아, 구아바, 플루오트, 파인애플, 망고, 및 이들의 혼합물 및 조합. 일부 측면에서, 증가된 당 함량을 갖는 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 동물 여물로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 높은 당 함량 동물 여물 농업용 혼화재는 지방 생산 및/또는 지방 흡수를 증가시키기 위해 동물에게 공급될 수 있다. 일부 측면에서, 높은 당 함량 동물 여물 농업용 혼화재는 상기 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림의 임의의 공정 시점에서 상이한 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 가공된 농업용 혼화재와 혼합 또는 블렌딩될 수 있다. 생성된 혼합물은 증가된 당 함량을 갖는 동물 여물로서 사용될 수 있다. 높은 당 함량 동물 여물은 농업용 혼화재가 동물에게 더 입에 맞도록 만들어 보다 높은 사료 섭취량을 야기할 수 있다.
일부 측면에서, 도태된 과일 및/또는 채소 생물학적 재활용 가능 스트림은 대두 생성물 재활용 가능 스트림과 혼합 또는 블렌딩되어 증가된 질소 함량을 갖는 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 생산할 수 있다. 일부 측면에서, 증가된 질소 함유 농업용 혼화재는 유기 비료로서 사용될 수 있다.
살충제-결합제
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 식물의 표면에 대한 살충제의 접착성을 증가시키는데 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 지방을 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림을 사용하여 본 개시내용의 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 가공된 지방으로부터 높은 오일 함량을 나타낼 수 있다. 오일은 액체 농업용 혼화재에 점착성을 부여한다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재는 식물에 적용하기 전에 살충제와 블렌딩될 수 있고/있거나, 본원에 개시된 바와 같이 도태된 브라시카로부터 수득된 혼화재로부터의 천연 살충제를 포함할 수 있다. 농업용 혼화재 중의 오일은 식물 또는 식물 성분에 대한 살충제의 접착성을 향상시키기 위해 살충제와 식물 표면 사이에 복합체를 형성할 수 있다. 일부 측면에서, 살충제를 갖는 농업용 혼화재는 다른 생물학적 재활용 가능 스트림의 일부 또는 전부의 처리로부터 분리된 원심분리된 오일의 첨가에 의해 지방 함량이 추가로 증가될 수 있다. 식물 성분은 다음으로부터 선택될 수 있다: 뿌리, 잎, 줄기, 열매, 화분, 나무껍질, 또는 이들의 조합.
일부 측면에서, 살충제는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 본 개시내용의 농업용 혼화재를 사용하여 식물에 접착될 수 있다:
(a) 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 제시하는 단계(여기서 생물학적 재활용 가능 스트림은 지방을 포함한다);
(b) 농업용 혼화재를 살충제와 블렌딩하여 블렌딩된 살충제-함유 농업용 혼화재를 생성하는 단계; 및
(c) 블렌딩된 살충제-함유 농업용 혼화재를 식물 또는 식물 성분과 접촉시키는 단계.
일부 측면에서, 식물 성분은 다음으로부터 선택될 수 있다: 뿌리, 줄기, 잎, 열매, 또는 이들의 조합.
농업용 혼화재 중의 비타민 및 항산화제
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 올리브, 포도, 토마토, 코코아 및/또는 사과로부터의 포메이스를 포함할 수 있다. 포메이스 재활용 가능 스트림은 과일로부터의 씨앗, 씨앗 껍질, 과일 껍질, 껍질, 및 잔류 주스를 포함하거나 배제할 수 있다. 올리브, 포도, 코코아, 또는 토마토로부터의 포메이스 재활용 가능 스트림은 비타민 및 항산화제를 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 비타민 및 항산화제는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 폴리페놀 화합물, 토코페롤 화합물, 플라보노이드, 및 비타민 C. 일부 측면에서, 폴리페놀 화합물은 레스베라트롤을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 플라보노이드는 안토시아닌이다. 본 발명자들은 포메이스 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재 ("포메이스 농업용 혼화재")가 높은 농도의 비타민 및 항산화제를 나타낸다는 것을 알아내었다. 일부 측면에서, 포메이스 농업용 혼화재는 본원에 기술된 바와 같은 다른 생물학적 재활용 가능 스트림로부터 가공된 농업용 혼화재와 혼합되어 보다 높은 농도의 항산화제 화합물을 갖는 동물 여물을 생산할 수 있다. 생성된 높은 농도의 비타민 및 항산화제 화합물을 갖는 농업용 혼화재는 비타민과 항산화제를 동물에게 전달하는 방법으로서 동물에게 공급될 수 있다.
일부 측면에서, 항산화제는 동물 여물 또는 동물 여물의 형성 이전의 임의의 공정 단계에 첨가된다. 항산화제는 본원에 기술된 바와 같다.
가금류 고기에서, 옥시미오글로빈이 산화에 의해 메트미오글로빈으로 전환됨에 따라 신선도와 관련된 밝은 적색 또는 분홍색이 회갈색으로 희미해진다. 향미 및 풍미 허용가능성 둘 다에 영향을 미치는 지질 산화가 또한 일어날 수 있다. 슈도모나스 (Pseudomonas) 종과 같은 부패 박테리아의 성장은 이러한 영향을 악화시키면서 육질에도 영향을 미친다. 소비자가 고기를 구매하려는 의지는 이러한 변화에 의해 크게 줄어든다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 공정은 동물 여물로서 사용될 농업용 조성물에 항산화제를 첨가함을 포함한다. 일부 측면에서, 항산화제는 비타민 E를 지용성 항산화제로서 사용함으로써 첨가된다. 일부 측면에서, 비타민 E는 포메이스로부터 제공된다. 일부 측면에서, 비타민 E를 제공하는 포메이스는 토마토 포메이스이다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재로부터의 동물 여물은 고기 부패를 줄이고 영계를 포함한 가공육의 저장 수명을 증가시키는 항산화제를 포함하는 가공육을 생산하는데 유용하다. 일부 측면에서, 항산화제 동물 여물은 난-층에 공급될 경우 난-층 수명을 증가시켜, 동물에 의해 생산되는 난의 증가를 초래한다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 비타민 및 항산화제 동물 여물을 공급받은 닭은 더 짙은 색의 난을 생산한다. 일부 측면에서, 난은 베타-카로틴을 포함한다.
일부 측면에서, 포메이스 농업용 혼화재는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 동물 여물에서 비타민 및 항산화제의 공급원을 제공한다:
(a) 본원의 방법에 따라 포메이스를 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 제공하는 단계; 및
(b) 농업용 혼화재를 동물 여물통에 도입하는 단계.
일부 측면에서, 포메이스 농업용 혼화재는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 가공육에 항산화제를 제공한다:
(a) 본원의 방법에 따라 포메이스를 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 제공하는 단계;
(b) 농업용 혼화재를 동물 여물에 도입하여 동물에게 공급하는 단계;
(c) 동물을 도축하는 단계;
(d) 도축된 동물을 가공육으로 가공하는 단계,
여기서, 가공육은 농업용 혼화재로부터의 비타민 및 항산화제를 포함한다.
일부 측면에서, 포메이스 농업용 혼화재는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 가공육의 저장-수명을 연장시킨다:
(a) 본원의 방법에 따라 포메이스를 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 제공하는 단계;
(b) 농업용 혼화재를 동물 여물에 도입하여 동물에게 공급하는 단계;
(c) 동물을 도축하는 단계;
(d) 도축된 동물을 적어도 2% 지방 함량을 포함하는 가공육으로 가공하는 단계,
여기서, 농업용 혼화재로부터의 비타민 및 항산화제는 가공육의 지방에 존재한다.
포메이스 농업용 혼화재를 포함하는 동물 여물을 제공하기 위한 본 개시내용의 방법은 가공되지 않은 포메이스를 소화하는 능력이 없는 동물에게 공급하기 위해, 포메이스 재활용 가능 스트림에 존재하는 셀룰로스 함량을 감소시키는데 더욱 유용하다. 일부 측면에서, 포메이스를 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재/동물 여물은 닭 사료로 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 동물 여물 중의 고 항산화제 농업용 혼화재는 동물 육류 제품의 저장 수명을 연장시킬 수 있다. 일부 측면에서, 고 항산화제 농업용 혼화재를 공급받은 동물은 동물 조직의 지질과 지방산에 비타민과 항산화제를 보유한다. 일부 측면에서, 고 비타민 및 항산화제 농업용 혼화재 사료를 소비하는 동물의 조직 중의 이러한 항산화제는 가공된 동물로부터의 육류의 저장-수명을 증가시킨다. 이론에 결부됨이 없이, 가공육의 지방 및 지질 중의 항산화제는 변색을 감소시키고, 산패를 줄이고, 부패를 감소시키고/시키거나 동물성 지방의 산화를 방지하여 가공육의 저장-수명을 더 길게 할 수 있다. 일부 측면에서, 본 개시내용은 동물 여물에 의해 전달된 항산화제를 포함한 연장된 저장-수명을 갖는 가공육 제품을 포함한다. 일부 측면에서, 가공육 제품은 가금류, 돼지, 또는 생선으로부터 선택될 수 있다.
케이킹방지제
일부 측면에서, 케이킹방지제는 건조된 형태의 동물 여물 또는 건조된 형태의 동물 여물을 형성하기 이전의 임의의 공정 단계에 첨가될 수 있다. 케이킹방지제는 덩어리의 형성을 방지하기 위한 분말상 또는 과립상 물질에의 첨가제이다. 케이킹방지제는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 인산삼칼슘, 분말상 셀룰로스, 스테아르산마그네슘, 중탄산나트륨, 페로시안화나트륨, 페로시안화칼륨, 페로시안화칼슘, 인산골 (즉, 인산칼슘), 규산나트륨, 이산화규소, 규산칼슘, 삼규산마그네슘, 활석 분말, 알루미노규산나트륨, 규산칼륨알루미늄, 알루미노규산칼슘, 벤토나이트, 규산알루미늄, 스테아르산, 및 폴리디메틸실록산.
항생제-비함유 동물 여물
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 항생제-비함유 가축 프로그램에서 건강한 식품 공급원으로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 항생제-비함유 가축 프로그램은 이유 돼지(weanling pig) 및 병아리를 포함할 수 있다. (과일과 채소가 많이 투입된) 본원에 기술된 농업용 혼화재로부터의 동물 여물은 옥수수 및 대두분의 기존 식이에 비해 이유 돼지 또는 부화한 유생 병아리의 건강을 개선시킬 수 있다.
일부 측면에서, 제1 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재는 본 개시내용의 임의의 다른 재활용 가능 스트림일 수 있는 제2 생물학적 재활용 가능 스트림과 혼합 또는 블렌딩될 수 있다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 예를 들면, 제1 생물학적 재활용 가능 스트림은 포메이스 재활용 가능 스트림일 수 있고, 제2 생물학적 재활용 가능 스트림은 신선 식품 재활용품일 수 있다. 일부 측면에서, 포메이스 재활용 가능 스트림과 신선 식품 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 혼합된 농업용 혼화재는 항산화제를 포함할 수 있고 소화하기 쉬운 동물 여물로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 포메이스 재활용 가능 스트림과 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 혼합된 농업용 혼화재는 고 단백질 및 고 항산화제 동물 여물로 사용될 수 있다.
본 개시내용의 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 탄수화물 재활용 가능 스트림일 수 있다. 탄수화물 재활용 가능 스트림은 베이커리 재활용품을 포함하거나 배제할 수 있다. 베이커리 재활용품은 조리된 제품, 유효기간이 지난 재료, 또는 유효기간이 지난 반죽을 포함하거나 배제할 수 있다. 베이커리 재활용 가능한 조리된 제품은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 케이크, 타르트, 도넛, 시리얼, 파스타, 빵, 패스트리, 크래커, 칩, 프레즐 등. 유효기간이 지난 재료는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 밀가루, 설탕, 아이싱, 효모, 옥수수 가루, 및 타거나 깨진 제품. 일부 측면에서, 베이커리 농업용 혼화재는 베이커리 제품 이외의 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재에 비해 고농도의 탄수화물을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 베이커리 농업용 혼화재의 탄수화물은 액체 형태의 농업용 혼화재를 고체 형태의 농업용 혼화재로 전환시키는 건조 시간을 줄일 수 있다. 탄수화물 재활용 가능 스트림을 사용하여 생성된 농업용 혼화재는, 예를 들면, 높은 당 함량 및/또는 향상된 펠릿화 특성을 나타낸다. 향상된 펠릿화 특성은 원하는 형태의 동물 여물을 제조하는데 유용할 수 있다. 동물 여물의 적합한 형태는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 펠릿, 플레이크, 페이스트, 시리얼, 및 파우더. 일부 측면에서, 탄수화물 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 다른 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 블렌딩하여 블렌딩된 농업용 혼화재의 펠릿화를 향상시킬 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 본원에 기술된 효소적 소화 방법에 의해 처리되지 않은 탄수화물 재활용 가능 스트림과 혼합, 블렌딩, 배합, 미분, 분쇄, 또는 용해될 수 있다. 탄수화물 재활용 가능 스트림은 건조된 다음 본원에 기술된 습식 또는 건식 형태의 농업용 혼화재에 첨가되어 건식 형태의 동물 여물을 생산할 수 있다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 또한 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 탄수화물 재활용 가능 스트림을 포함하는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 펠릿으로, 펠릿화된 비료 및 사료 제품으로 형성하는 방법을 특징으로 한다:
(a) 탄수화물 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 액체 형태로 제시하는 단계;
(b) 액체 형태의 농업용 혼화재를 건조 장치에 도입하는 단계;
(c) 농업용 혼화재를 건조시키는 단계; 및
(d) 건조된 농업용 혼화재를 펠릿으로 절단하는 단계.
일부 측면에서, 본 개시내용은 또한 효소적 소화에 의해 처리되지 않은 탄수화물 공급원을 갖는 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재를 분말 또는 과립 형태로 형성하는 방법을 특징으로 한다. 일부 측면에서, 탄수화물 공급원은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 베이커리 제품, 빵 부스러기, 대두분, 증류기 곡물, 호두 껍질 및/또는 아몬드 껍질. 일부 측면에서, 가수분해물은 추가의 탄수화물 공급원과 조합될 경우 탈수된 (본질적으로 건조) 또는 액체 형태일 수 있다. 혈분, 도태된 과일 또는 채소, 포메이스, 또는 신선 식품 재활용품으로부터 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 바와 같은 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 단백질 및/또는 펩티드, 지방 및 섬유질은 높지만 탄수화물은 더 낮을 것이다. 본 개시내용의 일부 측면에서, 베이커리 재활용 가능 스트림으로부터 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같은 다른 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재와 블렌딩 또는 혼합하여 단백질 및/또는 펩티드, 지방, 섬유질, 및 탄수화물이 높은 제품을 생산할 수 있다. 일부 측면에서, 단백질 및/또는 펩티드, 지방, 섬유질, 및 탄수화물을 포함하거나 배제할 수 있는 구성분을 포함하는 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 동물용 사전-소화된 공급원료로서 사용될 수 있다. 본 발명자들은 사전-소화된 공급원료가 표준 사료 제품에 비해 동물 체중으로의 사료의 질량 전환율이 보다 높고, 대조군과 비교하여 사료로서 사용될 때 동물 체중의 증가가 관찰됨을 인지하였다. 실시예 10에 기술된 바와 같이, 본원에 기술된 공정에 의해 제조된 분말 형태의 희석된 동물 여물을 공급받은 영계는 대조군 코호트에 비해 단지 14일간의 공급 후 체중이 25% 증가한 것으로 나타났다.
본 개시내용의 농업용 혼화재는 고-전환율 동물 여물로서 사용될 수 있다. 동물 (옥수수 & 대두분의 식이를 통상적으로 공급받는 돼지 및/또는 닭)은 본 개시내용의 액체 또는 건조된 농업용 혼화재를 공급받아 증가된 식량 사용 효율(즉, 동물 체중으로의 식량의 증가된 전환율)을 가지면서 체중을 증가시킬 수 있다. 일부 측면에서, 동물은 사전-소화된 조성물을 공급받는 경우 분뇨가 적고 설사가 덜하다. 따라서, 본 개시내용의 방법에 따라 가공된 생물학적 재활용 가능 스트림의 대략 100%가 효율적으로 이용될 수 있다. 일부 측면에서, 동물은 돼지, 조류, 토끼, 말, 곤충, 벌레, 및 기타 비-반추동물을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 조류는 닭, 칠면조, 메추라기, 타조, 및 에뮤를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 곤충은 귀뚜라미(예를 들어, 아체타 도메스티쿠스(acheta domesticus)) 및 동애등애(예를 들어, 헤르메티아 일루센스(hermetia illucens))를 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 벌레는 지렁이(예를 들어, 올리고케아타(Oligochaeta)), 누에, 나방 벌레, 및 거저리(예를 들어, 테네브리오 몰리터(Tenebrio molitor))를 포함하거나 배제할 수 있다.
농업용 혼화재를 생성하기 위한 시스템
일부 측면에서, 본원에 기술된 시스템은 가열식 공급 탱크를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 가열식 공급 탱크는 배양 탱크와 분리 탱크 사이에 있도록 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 공급 탱크는 분쇄 탱크와 배양 용기 사이에 있도록 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 공급 탱크는 배양 용기와 건조 장비 사이에 있도록 구성될 수 있다. 공급 탱크를 재킷화하여 온도 제어를 제공할 수 있다. 재킷형 공급 탱크는 온도 증가 속도를 증가시키기 위해 증기 분사될 수 있다. 일부 측면에서, 공급 탱크는 약 100℉ 내지 약 220℉ 범위의 온도로 가열된다. 일부 측면에서, 공급 탱크는 대략 160℉로 가열된다.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림의 분쇄는 회전식 나이프 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 생물학적 재활용 가능 슬러리를 추가로 분쇄하는데 또한 사용될 수 있는 세단 작용(shredding action)을 갖는 저 RPM/고 토크 분쇄기로 추가로 분쇄될 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재를 나이프 분쇄기를 사용하여 빵 재활용 가능 스트림과 블렌딩하여 펠릿화된 제품을 생성할 수 있다.
일부 측면에서, 배양한 분쇄된 생물학적 슬러리는 전단 작용을 갖는 고 전단 분쇄기로 전단될 수 있으며, 이것은, 예를 들면, 배양 및 저온살균 단계의 전부 또는 일부 동안 붕해 헤드를 갖는 고 전단 혼합기를 포함할 수 있다. 고-전단 혼합기는 하나의 상 또는 성분(액체, 고체 또는 기체)을 일반적으로 비혼화성인 주 연속 상(액체)으로 분산 또는 수송한다. 고정자, 또는 회전자와 고정자의 어레이로 알려진 고정 성분과 함께 회전자 또는 임펠러가 혼합하고자 하는 용액을 함유하는 탱크에서, 또는 용액이 통과하는 파이프에서 전단을 생성하기 위해 사용된다. 고 전단 분쇄기는 슬러리에 고 전단 속도를 부여할 수 있다. 일부 측면에서, 고 전단 분쇄기는, 예를 들면, ARDE Dicon 인라인 분산 분쇄기 또는 Silverson 혼합기 균질화기일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전단"은 식품 입자 크기를 줄여 이의 표면적을 증가시키고, 이에 따라 효소 분자와의 상호작용을 증가시키는 절단 작용을 가리킨다. 일부 실시양태에서, 고 전단은 소화물 전체에 걸쳐 105-106 sec-1 이상의 범위의 속도로 고속의 고 전단 혼합기를 통해 슬러리를 순환시킴으로써 생성된다.
본 개시내용은 전단 수단으로서 쓰레기 처리기를 포함하지 않는다.
일부 측면에서, 배양 공정은 자석 트랩(magnetic trap)을 포함하거나 배제할 수 있다. 자석 트랩은 신선 식품 재활용 가능 스트림에 존재할 수 있는 금속성 물질을 빼내고/빼내거나 가둘 수 있다. 일부 측면에서, 금속성 물체는 동전, 철끈(twist-ties), 단추, 캔, 및 캔 부품을 포함하거나 배제할 수 있다. 자석 트랩은 자석을 포함할 수 있다. 자석은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 전자석은 배양 챔버 내로의 분쇄된 신선 식품 재활용품의 도입시 자성이 되도록 구성될 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 분리 단계는 차동 침강(differential sedimentation)을 적용하는 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 차동 침강을 적용하는 수단은 원심분리기를 포함한다. 일부 측면에서, 원심 분리기는 트리캔터 원심분리기일 수 있다. 일부 측면에서, 트리캔터 원심분리기는 Flottweg (독일), U.S. Centrifuge (미국), 또는 Peony (중국)으로부터의 것일 수 있다. 원심 분리 단계는 농업용 혼화재로부터 고-역가 오일의 수준을 제어할 수 있다. 고-역가 오일은 농업용 혼화재를 작물에 투여하는 동안 비료 공급 라인을 막을 수 있다. 놀랍게도, 원심 분리 단계를 사용하여 고-역가 오일의 수준을 제어하면 비료 공급 라인을 통해 작물에의 본원에 기술된 농업용 혼화재의 투여를 개선할 수 있다는 것이 발견되었다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재 지방 함량은 트리캔터 원심분리기를 사용하여 제어될 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재 지방 함량은 원심 분리 단계를 사용하여 5-12%에서 0.2-4% (질량 퍼센트)로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 지방 함량은 원심 분리 단계를 사용하여 액체 상에 대해 5-12%에서 약 1-2% (중량 기준)로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 지방 함량은 5-12% 또는 그 이상에서 약 2-4% (중량 기준)으로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 지방 함량은 5-12% 또는 그 이상에서 약 3-4.5% (중량 기준)로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 지방 함량은 5-12% 또는 그 이상에서 약 0.1-1.5% (중량 기준)로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 지방 함량은 5-12% 또는 그 이상에서 약 0.05 내지 약 0.1% (중량 기준)로 감소될 수 있다. 일부 측면에서, 동물 여물은 투입 생물학적 재활용 가능 스트림보다 더 낮은 지방 함량을 포함한다. 본 발명자들은 놀랍게도, 본원에 기술된 방법으로 가공된 식품을 동물에게 투여되는 동물 여물로 재활용하면 종래의 동물 식이에 비해 더 건강한 동물(예를 들어, 설사 감소 및/또는 낮은 글루코스 수준을 나타냄) 및 더 빠른 성장을 초래한다는 것을 발견하였다. 원심분리 단계는 2000 rpm 내지 5000 rpm에서 수행될 수 있다. 원심분리 단계는 분당 5-50 갤런, 바람직하게는 분당 약 13 내지 약 15 갤런의 처리량으로 수행될 수 있다. 원심분리 단계는 120℉ 내지 220℉의 온도, 바람직하게는 140℉ 내지 180℉의 온도에서 1,000 내지 9,000 rpm, 바람직하게는 3,000 내지 5,000 rpm의 속도로 수행될 수 있다. 표 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은 다음을 포함하거나 배제할 수 있는 선택된 작동 파라미터에서 트리캔터 원심분리기를 사용하여 다양한 신선 식품 재활용 가능 투입 스트림으로부터 생성된 다양한 가수분해물에 대한 지방, 건조 회분, 및 조단백질 함량을 선택적으로 제어할 수 있었다: 보울 속도, 유속, 및 코어 대 보울 원심분리 속도의 차이, 및 임펠러 간격. 가수분해물의 수성 (액체) 상에서 지방 함량을 선택적으로 제어하는 능력은 최종 가공 제품의 소수성 및/또는 유화 특성을 제어하는 능력을 제공한다.
트리캔터 원심분리기는 본원에 기술된 생물학적 가수분해물을 생물학적 입자 및 하나 이상의 상을 포함하는 액체 상으로 분리할 수 있다. 일부 측면에서, 트리캔터 원심분리기는 액체 상을 유용성 상 및 수용성 상으로 추가로 분리할 수 있다. 일부 측면에서, 고체 입자를 본원에 기술된 건조된 농업용 혼화재와 블렌딩(또는 블렌딩없이 건조 및 펠릿화)하여 닭, 돼지, 어류 및 애완동물에 적합한 고 단백질 동물 여물을 생산할 수 있다. 트리캔터 원심분리기는 고체 입자로부터의 수용성 상으로부터 오일을 분리하고/하거나 액체 상에서 (총 지방 함량을 포함하거나 배제할 수 있는) 오일 수준을 조정하도록 조정될 수 있다. 일부 측면에서, 오일은 추가로 분리될 수 있다. 오일의 추가 분리는 디캔터, 증류 장치, 크로마토그래피 및/또는 오일-물 분배기로부터 선택된 시스템을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 측면에서, 수성 상은 농축될 수 있다. 일부 측면에서, 탈수된 수성 상을 건조된 고체로 되도록 분리된 생물학적 입자와 블렌딩할 수 있다. 일부 측면에서, 탈수된 수성 상을 빵으로부터의 생물학적 재활용 가능 스트림과 블렌딩하여 펠릿화된 동물 여물을 생산할 수 있다. 수성 상의 농축은 진공 증발 또는 진동 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 진공 증발은 물 용매를 제거하고, 따라서 농축전에 비해 수성 상 성분의 상대 농도를 증가시킨다. 진동 필터가 수성 상으로부터 물과 염분을 제거하는데 사용될 수 있다. 본원에 기술된 농업용 혼화재로부터의 비료는 최소 염 함량을 필요로 하며 따라서 물과 염수를 제거하는 진동 필터를 사용하여 탈수될 수 있다. 동물 여물은 비료보다 더 높은 염수 함량을 필요로 할 수 있으며 따라서 탈수된 제품에 염수 함량을 유지하는 진공 증발을 사용하여 탈수될 수 있다. 일부 측면에서, 수성 상은 동결건조에 의해 탈수될 수 있다. 일부 측면에서, 수성 상은 탈수 드럼을 사용하여 탈수될 수 있다. 일부 측면에서, 탈수 드럼은 진공 탈수 드럼이다. 일부 측면에서, 수성 상은 에탄올의 첨가에 의한 공비 제거에 의해 물과의 공비혼합물을 형성한 다음 대기 또는 진공 조건 하에서 공비혼합물, 에탄올 및 물을 증발시킴으로써 탈수될 수 있다.
농업용 혼화재를 제조하기 위한 효소 및 공정
일부 측면에서, 배양 단계에 관여하는 선택된 효소는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 단백질을 소화시키는 적어도 하나의 효소, 지방 및 지질을 소화시키는 적어도 하나의 효소, 또는 셀룰로스 물질을 소화시키는 적어도 하나의 효소 또는 다른 탄수화물을 소화시키는 적어도 하나의 효소. 선택된 효소는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 크실라나제, 아스파라기나제, 셀룰라제, 헤미셀룰라제, 글루마야제(glumayase), 베타-글루마야제 (엔도-1,3(4)-), 우레아제, 프로테아제, 리파제, 아밀라제, 케라티나제, 알파-아밀라제, 피타제, 포스파타제, 아미노펩티다제, 아밀라제, 카보하이드라제, 카복시펩티다제, 카탈라제, 키티나제, 큐티나제, 사이클로덱스트린 글리코실트랜스퍼라제, 데옥시리보뉴클레아제, 에스테라제, 알파-갈락토시다제, 베타-갈락토시다제, 글루코아밀라제, 알파-글루코시다제, 베타-글루코시다제, 할로퍼옥시다제, 인버타제, 락카제, 케라티나제 (EC　3.4.99), 만노시다제, 옥시다제, 글루코스 옥시다제, 펙틴소화 효소, 펙틴에스테라제, 펩티도글루타미나제, 퍼옥시다제, 폴리페놀옥시다제, 단백질분해 효소, 프로테아제, 리보뉴클레아제, 티오글루코시다제, 및 트랜스글루타미나제. 이들 효소는, 예를 들면, 미생물 발효에서 유래한 효소, 동물 소화에서 유래한 효소, 미생물에서 유래한 효소, 및 식물에서 유래한 효소로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
일부 측면에서, 선택된 하나 이상의 효소는 다양한 시간에 슬러리에 개별 효소 또는 효소 조합으로 첨가될 수 있고, 선택된 온도에서 배양될 수 있다. 하나의 측면에서, 선택된 하나 이상의 효소는 본원에 기술된 선택된 효소 중 적어도 두 개를 포함하는 제1 효소 조합으로 분쇄된 생물학적 슬러리에 첨가되고, 제1 온도에서 배양된 다음 둘 이상의 선택된 효소를 포함하는 제2 효소 조합이 첨가되고 제2 온도에서 배양된다. 일부 측면에서, 둘 이상의 선택된 효소를 포함하는 제3 효소 조합이 첨가될 수 있고, 효소 조합에서 효소의 활성에 적합한 또는 이에 최적화된 온도에서 배양될 수 있다. 일부 측면에서 최종 효소 또는 효소 조합은 이전에 첨가된 효소의 소화를 피하기 위해 프로테아제를 포함할 수 있다.
하나의 측면에서, 선택된 효소의 제1 효소 조합은 약 주위 온도 (예를 들어, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 또는 90℉를 포함한 55℉ (화씨) 내지 약 90℉) 내지 140℉ 사이의 제1 온도에서 제1 배양 단계 동안 첨가되어 배양 혼합물을 형성한다. 일부 측면에서, 제1 온도는 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 및 139℉, 또는 언급된 온도 중의 임의의 둘 사이의 임의의 온도로부터 선택된다. 하나의 측면에서, 제1 효소 조합은 주위 제1 온도에서 첨가될 수 있고, 시스템이 제2 온도까지 가열되면서 효소 과정이 시작된다. 제1 효소 조합과의 배양은 제2 온도를 달성하기 위해 열 램프(heat ramp) 시간 전체 동안 수행될 수 있다. 열 램프 시간을 위한 시간은 약 20분 내지 약 6시간, 바람직하게는 20분 내지 1.5시간, 더욱 더 바람직하게는 30분 내지 1시간일 수 있다. 일부 측면에서, 열 램프 시간을 위한 시간은 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 및 60분으로부터 선택된다. 일부 측면에서, 열 램프 시간을 위한 시간은 1, 1.25, 1.5, 1.75, 2, 2.25, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.25, 4.5, 4.75, 5, 5.25, 5.5, 5.75 및 6시간, 또는 임의의 두 개의 열 램프 시간 사이의 임의의 범위로부터 선택된다. 제1 선택된 효소 조합은 본 개시내용의 일부 측면에서 적어도 하나의 셀룰라제 및 적어도 하나의 리파제를 포함할 수 있다. 바람직하게는 제1 선택된 효소 조합은 식물로부터의 복합 탄수화물을 소화하기 위한 효소, 예를 들면, 엔도셀룰라제, 엑소셀룰라제 (또는 다른 셀룰라제 제형) 및 리파제를 포함한다. 제1 온도는 일부 실시양태에서 바람직하게는 약 95℉ 내지 약 140℉, 또는 제1 온도에 대해 본원에 기술된 임의의 온도일 수 있다. 일부 실시양태에서, 배양 혼합물은 제1 온도에서 약 30분 동안 배양된다. 일부 실시양태에서, 7.0 이상의 pH를 가능하게 하는 pKa를 갖는 유기 또는 무기 화학물질 및/또는 완충액을 배양 혼합물에 첨가하여 혼합물의 pH를 증가시키고 제1 효소 조합의 효과를 증가시킬 수 있다.
하나의 측면에서, 선택된 효소의 적어도 제2 조합이 배양 혼합물에 첨가될 수 있고, 제2 배양 단계는 약 96℉ 내지 145℉의 제2 온도에서 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 제2 온도는 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 또는 145℉, 또는 언급된 온도 중의 임의의 둘 사이의 임의의 범위로부터 선택된다. 제2 배양의 시간은, 일부 측면에서, 약 1 내지 약 18시간 또는 그 이상, 바람직하게는 1.2 내지 6시간, 보다 바람직하게는 약 1.5시간 내지 2시간일 수 있다. 일부 측면에서, 제2 배양 시간은 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 10, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9, 12, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 13, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, 14, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 15, 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, 15.7, 15.8, 15.9, 16, 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 17, 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5, 17.6, 17.7, 17.8, 17.9, 및 18시간, 또는 임의의 두 개의 배양 시간 사이의 임의의 범위로부터 선택된다.
일부 측면에서, 제2 효소 조합은 적어도 하나의 펙티나제, 적어도 하나의 프로테아제 및 알파-아밀라제를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 하나의 프로테아제가 제3 효소 조합에서 하나의 펙티나제 및 알파-아밀라아제 후에 첨가될 수 있다. 일부 측면에서, 알파-아밀라아제는 1,4-알파-D-글루칸 글루카노하이드롤라제(예를 들어, 글리코게나제)일 수 있다 .
하나의 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림이 도태된 과일 또는 채소를 포함하는 경우, 선택된 효소는 셀룰라제, 펙티나제, 리그니나제, 아밀라제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 측면에서, 펙티나제는 펙토리아제, 펙토자임, 폴리갈락투로나제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이론에 결부됨이 없이, 펙티나제는 과일 또는 채소의 세포벽을 포함하는 펙틴(예를 들어, 폴리메틸 갈락투로네이트)을 분해한다. 아밀라제는 알파-아밀라제, 베타-아밀라제 (1,4-α-D-글루칸 말토하이드롤라제), 감마-아밀라제 (글루칸 1,4-α-글루코시다제; 아밀로글루코시다제; 또는 엑소-1,4-α-글루코시다제) 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 아밀라제는 당으로의 전분의 가수분해를 촉매할 수 있다. 셀룰라제는 셀룰로스 분자를 베타-글루코스와 같은 단당류, 또는 더 짧은 다당류 및 올리고당으로 분해할 수 있다. 일부 측면에서, 셀룰라제는 엔도셀룰라제 (EC 3.2.1.4), 엑소셀룰라제 또는 셀로바이오하이드롤라제 (EC 3.2.1.91), 셀로비아제 (EC 3.2.1.21), 산화성 셀룰라제, 셀룰로스 포스포릴라제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 측면에서, 셀룰라제는 엔도-1,4-베타-D-글루카나제 (베타-1,4-글루카나제, 베타-1,4-엔도글루칸 하이드롤라제, 엔도글루카나제 D, 1,4-(1,3,1,4)-베타-D-글루칸 4-글루카노하이드롤라제), 카복시메틸 셀룰라제 (CMCase), 아비셀라제, 셀루덱스트리나제, 셀룰라제 A, 셀룰로신 AP, 알칼리 셀룰라제, 셀룰라제 A 3, 9.5 셀룰라제, 판셀라제 SS 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
하나 이상의 선택된 효소와의 배양의 온도 및 pH는 반응 혼합물에서 효소의 활성을 최적화하거나 적합하게 하기 위해 선택될 수 있다. 일부 측면에서, 제1 온도 및 pH는 제1 효소 조합에서 제1 선택된 하나 이상의 효소의 활성을 최적화하거나 이에 적합하도록 하기 위해 선택될 수 있는 반면 제2 온도 및 pH는 제2 선택된 효소 조합에서 선택된 효소의 활성을 최적화하거나 이에 적합하도록 하기 위해 선택될 수 있다. 또 다른 측면에서, 효소 조합의 타이밍은 서로에 대한 효소의 영향을 최소화하기 위해 선택될 수 있다. 하나의 측면에서, 프로테아제가 다른 선택된 효소와 조합하여 첨가될 경우, 프로테아제는 다른 선택된 효소를 분해하지 않도록 두 번째로 첨가될 것이다.
일부 측면에서, 분쇄된 생물학적 슬러리를 하나 이상의 선택된 효소와 배양한 후, 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 150 내지 180℉, 바람직하게는 150-170℉로, 약 30분 내지 약 18시간, 바람직하게는 약 30분 내지 2시간 동안 가열하여 분쇄된 생물학적 슬러리를 추가로 저온살균할 수 있다. 일부 측면에서, 분쇄된 생물학적 슬러리는 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 및 180℉, 또는 임의의 두 개의 언급된 온도 사이의 임의의 범위로부터 선택된 온도에서 가열된다. 일부 측면에서, 분쇄된 생물학적 슬러리는 30, 35, 40, 45, 50, 55, 및 60분; 또는 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 10, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9, 12, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 13, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, 14, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 15, 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, 15.7, 15.8, 15.9, 16, 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 17, 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5, 17.6, 17.7, 17.8, 17.9, 및 18시간, 또는 임의의 두 개의 언급된 시간 사이의 임의의 범위로부터 선택된 시간 동안 가열된다.
배양 및 일정한 교반 및 전단 단계가 병원균 농도를 검출할 수 없는 수준으로 감소시킬 가능성이 높지만, 저온살균 공정에서 일반적으로 사용되는 온도 범위 및 지속시간에서의 저온살균 단계는 병원균 오염의 위험을 현재의 병원균 검출 기술하에서는 검출할 수 없는 수준으로 추가로 감소시킨다. 일부 측면에서, 저온살균은 약 15분 내지 약 1시간 동안 수행된다. 일부 측면에서, 저온살균 단계는 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 및 60분으로부터 선택된 시간 동안 수행된다. 일부 측면에서, 저온살균 단계는 저온살균 공정에서 일반적으로 사용되는 바와 같이 온도, 압력 및 지속시간의 다양한 조합에서 수행될 수 있다. 이러한 측면에서, 저온살균은, 예를 들면, 약 15분 내지 약 12시간 동안, 15분 내지 12시간 사이의 15분 간격의 시간의 임의의 길이 동안 (예를 들어, 15분, 30분, 45분 등), 또는 본원에 기술된 임의의 저온살균 시간 동안 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 온도는 약 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 또는 180℉, 또는 그 이상, 또는 이들 온도 중의 임의의 둘 사이에 드는 임의의 온도 또는 범위일 수 있다. 일부 측면에서, 저온살균은 1-10 atm (대기압) 압력에서 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 저온살균은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 7, 9, 또는 10 atm 압력에서 수행될 수 있다.
분리되고 배양된 생물학적 가수분해물은 작은 배양된 생물학적 입자를 함유할 수 있다. 일부 측면에서, 단계 (d)의 분리는 투입된 배양한 생물학적 재활용품의 중량에 비해 약 90중량% 내지 약 95중량%인 액체 가수분해물, 및 약 1000, 950, 900, 850, 841, 800, 750, 707, 700, 650, 600, 590-595, 550, 500, 450, 400, 354, 350, 300, 또는 271 마이크론 (또는 언급된 직경 중의 어느 것 사이의 임의의 범위) 미만의 평균 직경을 갖는 입자를 생산한다. 일부 측면에서, 입자는 약 250, 210, 200, 177, 175, 150, 149, 125, 105, 100, 90, 88, 85, 75, 74, 63, 60, 53, 50, 44, 40, 또는 37 마이크론 (또는 언급된 직경 중의 어느 것 사이의 임의의 범위) 이상의 평균 직경을 갖는다. 입자의 평균 직경은 광 산란(예를 들어, 다각도 레이저 광 산란)을 사용하여 측정될 수 있다. 일부 측면에서, 평균 입자 직경은 Wyatt Technologies Dawn Heleos II 기기 (Wyatt Technologies, Inc., Santa Barbara, CA, USA)를 사용하여 측정된다.
분리되고 배양된 생물학적 가수분해물은 초고전단 분쇄기를 사용하여 유화될 수 있다. 유화는 임의의 3개의 샘플의 점도가 서로의 실험 오차 내에 있는 것으로 측정되도록 균질 용액을 생성할 수 있다. 초고전단 분쇄기는 최대 전단 및 낮은 유량을 위해 설계될 수 있다. 일부 측면에서, 초고전단 분쇄기는, 예를 들면, 캐치업(catchup) 연마에 적합한 분쇄기일 수 있다. 일부 측면에서, 초고전단 분쇄기는, 예를 들면, 최대 전단 및 낮은 유량을 갖는 초고전단 다단계 혼합기일 수 있다. 하나의 측면에서, 초고전단 혼합기를 사용하여 생성된 유화된 가수분해물은 약 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 29, 28, 27, 26 또는 약 25 마이크론 또는 그 이하, 또는 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 또는 10 마이크론 또는 그 이하, 또는 임의의 두 개의 언급된 크기 사이의 임의의 범위, 바람직하게는 약 26 마이크론 또는 그 이하, 또는 기계적으로 생성되거나 유화제의 사용을 통해 생성된 임의의 에멀젼 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 입자의 크기는, 예를 들면, 본원에 기술된 바와 같이 레이저 광 산란으로 측정될 수 있다.
일부 측면에서, 본 개시내용의 공정은 생물학적 재활용 가능 스트림 또는 환경에서 병원균을 불활성화시킨다. 따라서, 본 개시내용의 방법은 농산물, 기타 작물, 과일, 견과류, 꽃 및 잔디의 생산을 위한 비료로서 또는 동물 여물로서 안전하게 사용될 수 있는 조성물의 생산 동안 생물학적 재활용 가능 스트림에 존재하는 병원균을 제거하는데 유용하다.
일부 측면에서, 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하는데 사용되는 분쇄기는 회전식 나이프 분쇄기일 수 있으며, 이것은 미립자 생물학적 슬러리에서 약 1/2 인치의 평균 크기로 입자를 생성한다. 일부 측면에서, 그후 분쇄된 생물학적 슬러리를 세단 작용을 갖는 인라인 저 RPM/고 토크 분쇄기로 펌핑하여, 분쇄된 생물학적 슬러리가 약 1/2 인치 이하의 평균 입자 크기를 갖도록 추가로 보장한다. 저 RPM/고 토크 분쇄기는 처리량이 매우 낮은 수준인 임의의 시스템에 대한 모든 공정에 사용될 수 있지만, 처리량이 높은 처리 시스템, 예를 들면, 1일당 50톤 이상, 예를 들어, 90톤/일 이상 또는 1일당 최대 95 내지 100톤 또는 그 이상을 처리할 수 있는 시스템에 사용하기에 특히 적합하다. 그후, 제1 분쇄기, 또는 제1 분쇄기와 임의의 제2 분쇄기에 의해 생성된 분쇄된 생물학적 슬러리를 온도 제어 배양 용기로 펌핑하며, 여기서 이것은 원하는 온도에서 효소 조합(들)과 일정한 혼합 및 배양을 겪는다.
또한, 배양 용기는 배양 및 저온살균의 전부 또는 일부 동안 사용되는 전단 작용을 갖는 인라인 분쇄기에 연결된 재순환 라인을 함유할 수 있다. 이것은 세단 작용을 갖는 임의의 인라인 분쇄기가 분쇄된 생물학적 슬러리를 추가로 분쇄하기 위해 사용되는 본 개시내용의 측면에서는 제3 분쇄기일 수 있지만, 임의의 분쇄기가 사용되지 않는 본 개시내용의 측면에서는 제2 분쇄기이다. 일부 측면에서, 효소 조합과의 배양의 전부 또는 일부 동안 사용되는 인라인 분쇄기는 고전단 혼합기를 포함한다. 일부 측면에서 인라인 분쇄기는 붕해 헤드가 있는 고전단 혼합기를 포함한다. 일부 측면에서, 고전단 인라인 분쇄기는 배양이 시작된지 약 30분 내지 약 1시간 후에 시작하여 저온살균 단계를 통해 계속해서 사용된다. 일부 측면에서, 시작 및 실행 시간은 변할 수 있으며, 여전히 동일한 입자 크기 감소 목표를 달성한다. 일부 측면에서, 생성된 배양된 생물학적 가수분해물의 입자는 1/16 인치 및 약 1/32 인치 미만일 수 있다. 일부 측면에서, 생성된 가수분해물의 입자는 3/32nd, 1/8th, 또는 3/8th 인치 미만일 수 있다. 일부 측면에서, 생성된 배양된 생물학적 가수분해물의 입자는 대략 1/64th 인치일 수 있다.
본원에 기술된 공정은 생물학적 입자를 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물학적 입자는 뼈, 셀룰로스, 고형 또는 반고형 지방, 견과류 껍질, 생선 비늘, 치아, 무기 미네랄, 케라틴-함유 종, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 측면에서, 케라틴-함유 종은 부리, 깃털, 발톱 또는 털로부터 선택된다. 이론에 결부됨이 없이, 고형 지방은 불완전한 지방 가수분해, 또는 배양 온도에서는 용해되지만 냉각시 고체 또는 반고체로 되는 지방으로부터 야기될 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물학적 입자 (예를 들어, 고체 또는 반고체 지방)의 수준은 제어된 원심분리 공정을 사용하여 제어될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제어된 원심분리 공정은 고정된 수의 원심분리 속도, 하나 이상의 단계, 둘 이상의 상이한 원심분리 속도 사이의 램핑 원심분리 속도, 및 하나 이상의 원심분리 시간을 포함하거나 배제할 수 있다. 생물학적 입자는 다양한 방법으로 가수분해물로부터 분리될 수 있다. 일부 측면에서, 생물학적 입자는 스크린, 필터, 침강, 원심분리, 하이드로사이클론의 사용, 로타스피럴 드럼 스크린, 및 수평 벨트 필터에 의해 분리될 수 있다. 일부 측면에서, 하나 또는 다수의 스크린이 생물학적 가수분해물로부터 생물학적 입자를 분리하는데 사용된다. 일부 측면에서, 하나 이상의 메쉬 스크린을 통한 저온살균된 생물학적 가수분해물의 스크리닝 또는 여과가 메쉬를 통과하지 않는 입자로부터 가수분해물을 분리하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 배양에 의해 생성된 가수분해물은 그후 590 마이크론의 개구를 갖는 30 메쉬 스크린을 사용하여 분리된다. 일부 실시양태에서, 30 메쉬 스크린은 진동 스크린이다. 이것은 가수분해물을 메쉬를 통과하기에는 너무 큰 입자, 예를 들면, 평균 직경이 590 마이크론보다 큰 입자로부터 분리한다. 그후, 제1 스크린을 통과한 가수분해물은 개구 크기가 74 마이크론인 200 메쉬 스크린을 통해 여과함으로써 추가로 분리될 수 있다. 일부 측면에서, 200 메쉬 스크린을 통한 스크리닝에 의해 가수분해물로부터 제거된 배양된 입자는 74 마이크론 이상의 직경을 갖는다. 일부 측면에서 스크린은 진동 스크린일 수 있다. 일부 실시양태에서, 거친 스크린 및 미세 스크린이 가수분해물로부터 생물학적 입자를 분리 및 단리하기 위해 2단계로 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 18-60 메쉬를 갖는 메쉬 스크린, 예를 들면, 1000 마이크론 개구를 갖는 18 메쉬 스크린, 841 마이크론 개구를 갖는 20 메쉬 스크린, 707 마이크론 개구를 갖는 25 메쉬 스크린, 590-595 마이크론 개구를 갖는 30 메쉬 스크린, 500 마이크론 개구를 갖는 35 메쉬 스크린, 400 마이크론 개구를 갖는 40 메쉬 스크린, 354 마이크론 개구를 갖는 45 메쉬 스크린, 297 마이크론 개구를 갖는 50 메쉬 스크린, 또는 250 마이크론 개구를 갖는 60 메쉬 스크린, 또는 다른 상업적으로 이용 가능한 거친 스크리닝 기술이 제1 스크리닝 단계에서 사용될 수 있다("거친 스크린"). 이 스크린의 목적은 액체 가수분해물로부터 동물 여물을 생성하는데 사용될 수 있는 고체 또는 반고체를 분리하는 것이며, 다양한 알려진 스크리닝 기술을 통해 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서 35 내지 400 메쉬를 갖는 메쉬 스크린, 예를 들면, 500 마이크론 개구를 갖는 35 메쉬 스크린, 400 마이크론 개구를 갖는 40 메쉬 스크린, 354 마이크론 개구를 갖는 45 메쉬 스크린, 297 마이크론 개구를 갖는 50 메쉬 스크린, 또는 250 마이크론 개구를 갖는 60 메쉬 스크린, 210 마이크론 개구를 갖는 70 메쉬 스크린, 177 마이크론 개구를 갖는 80 메쉬 스크린, 149 마이크론 개구를 갖는 100 메쉬 스크린, 125 마이크론 개구를 갖는 120 메쉬 스크린, 105 마이크론 개구를 갖는 140 메쉬 스크린, 88 마이크론 개구를 갖는 170 메쉬 스크린, 74 마이크론 개구를 갖는 200 메쉬 스크린, 63 마이크론 개구를 갖는 230 메쉬 스크린, 53 마이크론 개구를 갖는 270 메쉬 스크린, 44 마이크론 개구를 갖는 325 메쉬 스크린 또는 37 마이크론 개구를 갖는 400 메쉬 스크린, 또는 기타의 상업적으로 이용 가능한 미세 스크리닝 기술이 제2 스크리닝 단계에서 사용될 수 있다("미세 스크린"). 이 스크린의 목적은 i) 입자 표면적을 증가시킴으로써 가수분해물을 생성하는데 사용되는 효소의 효과를 증가시키고; ii) 저온살균된 가수 분해물이 농부의 적하 라인, 또는 다른 유사 장비를 쉽게 통과할 수 있는 능력을 보장하고; iii) 저온살균된 가수분해물이 일단 뿌리층에 전달되면 토양 유기체에 의한 대사에 이용될 수 있도록 보장하고; iv) 액체 분획으로부터 원하는 수준의 동물 여물을 분리하는 것이다. 이러한 목적은 다양한 공지된 스크리닝 기술을 통해 달성될 수 있다. 일부 측면에서, 약 74 마이크론 내지 약 590 마이크론의 직경을 갖는 미세 스크린에 의해 분리된 입자는 다음 배치에서 소화될 공급원료로서 재활용될 수 있다. 이 물질은 다음 배치에서 축적되지 않고 소화될 것이다.
약 590 마이크론 이상의 평균 직경을 갖는 거친 스크린에 의해 여과된 배양된 생물학적 입자는 동물 여물로서 및/또는 돼지, 닭 또는 애완동물과 같은 육식성 또는 잡식성 포유동물을 위한 식품 보충제 또는 다른 영양소 공급원으로서 사용하기에 적합할 수 있다. 배양된 생물학적 입자 조성물은 소화가 잘 되고, 가축 중량으로의 식량의 높은 전환율 및/또는 높은 애완동물 영양가를 갖는다. 미세 스크린에 의해 여과된 배양된 생물학적 입자는 추가 처리를 위해 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림과 다음 배치에 첨가될 수 있다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 가축 중량으로의 식품의 높은 전환율을 갖는 동물 여물로서 사용될 수 있다.
하나의 측면에서, 본원에 기술된 방법은 분쇄된 생물학적 슬러리를 하나 이상의 선택된 효소와 배양한 후 안정화 단계를 포함할 수 있다. 하나의 측면에서, 안정화 단계는 생물학적 가수분해물로부터 생물학적 입자를 분리한 후에 일어날 수 있다. 일부 측면에서, 원심 분리 단계로부터 생성된 분리된 탈수된 수성 상은 안정화제의 첨가에 의해 탈수 전 또는 탈수 후 안정화될 수 있다. 일부 측면에서, 안정화 단계는 또한, 예를 들면, 인증된 유기 가수분해물의 제조에 사용하기 위해 허용된 것들을 포함하여 무기산, 유기산, 무기 보존제, 또는 유기 보존제, 유화제 또는 분산제를 사용함으로써 보존 단계를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 분리된 입자는 입자를 건조시킴으로써 안정화될 수 있다. 건조는 입자를 열, 공기, 진공, 진동 필터 또는 이들의 조합에 노출시킴으로써 수행될 수 있다. 일부 측면에서, 분리된 입자는 본원에 기술된 바와 같은 안정화제 또는 보존제의 블렌딩으로 입자가 습한 경우 안정화될 수 있다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 공정의 안정화 단계는 액체 가수분해물과 염산, 황산, 인산, 아세트산, 스테아르산, 프로피온산, 타르타르산, 말레산, 벤조산, 석신산, 락트산 또는 시트르산, 바람직하게는 인산으로 이루어진 산 공급원의 첨가 및 혼합을 포함한다. 락트산, 아세트산, 시트르산 또는 다른 유기 인증된 산이 또한 인증된 유기 비료를 제조하는데 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 인산 또는 락트산을 첨가하여 조성물의 pH를 낮추어 조성물의 저장 및 수송 동안 미생물 및/또는 병원성 활동을 억제하여 미생물 및/또는 병원균에 의한 추가 소화 및/또는 분해로부터 영양소를 보호할 수 있다. 일부 측면에서, 인산은 인산삼칼슘일 수 있다. 일부 측면에서, 안정화된 액체 가수분해물의 pH는 약 3.5 미만이다. 일부 측면에서, 안정화된 액체 가수분해물 농업용 혼화재의 pH는 약 2.5 내지 약 3.5, 바람직하게는 약 3.0이다. 일부 측면에서, 액체 가수분해물 농업용 혼화재의 pH는 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8., 3.9, 또는 4.0 또는 상기한 pH 수준 중의 어느 것 사이로부터 선택된다. 안정화된 제품은 밤새 격리될 수 있으며, 내용물은 병원균 제거를 보장하기 위해 시험된다. 이론에 결부됨이 없이, 안정화 단계는 적어도 2년 동안 상온에서 안정한 완제품을 생산할 수 있으며, 이것은 본원에 기술된 바와 같은 다양한 안정화 단계 중 어느 것을 통해 달성될 수 있다.
저온살균 단계가 생물학적 재활용 가능 스트림 또는 가공처리 공장에 존재하는 임의의 박테리아 또는 다른 병원균을 불활성화시키지만, 안정화가 저온살균 단계 후 환경 공급원으로부터 병원균의 성장을 방지한다. 안정화 없이는, 가수분해물을 멸균한 후에도 미생물 및 병원균이 액체 가수분해물을 오염시키고 분해할 수 있다. 안정화된 생성물은 토양에서 토양 pH와 유사한 pH로 완충되며, 이것은 정상적인 상황하에서 액체 저온살균된 가수분해물이 생물학적으로 활성화되게 하며, 이것이 제품을 위한 바람직한 작용 방식이다.
소르브산, 소르브산칼륨, 토코페롤, d-알파-토코페롤 아세테이트, 레스베라트롤, 로즈마리 오일, 에리토르브산, 에리토르브산나트륨, 아스코르브산나트륨, 이소-아스코르브산, 이소-아스코르브산나트륨, 질산칼륨, 에틸 라우로일 아르기네이트, 벤조산, 아스코르빌 팔미테이트, 아스코르빌 스테아레이트, 황산, 메틸-ρ-하이드록시 벤조에이트, 메틸 파라벤, 중아황산칼륨, 락트산칼륨, 락트산나트륨, 나트륨 디아세테이트, 부틸화 하이드록시아니솔 (2-3급부틸-4-하이드록시아니솔과 3-3급부틸-4-하이드록시아니솔의 혼합물), 부틸화 하이드록시톨루엔 (3,5-디3급부틸-4-하이드록시톨루엔), 메타중아황산나트륨, 프로필-ρ-하이드록시 벤조에이트, 프로피온산칼슘, 소르브산칼슘, 모노- 및 디글리세라이드의 시트르산 에스테르, 디메틸 디카보네이트, 나타마이신, 프로필 갈레이트, 황산칼륨, 백리향 추출물, 벤조산칼륨 또는 임의의 다른 적합한 식품 첨가제 보존제과 같은 보존제("안정화제")가 또한 안정화 단계 동안 보존제로서 임의로 첨가될 수 있다. 유기 비료의 경우, 토코페롤, D-알파-토코페롤 아세테이트, 나타마이신, 채굴된 황산칼륨 또는 유기 사용을 위해 인증된 다른 식품 보존제가 보존제로서 첨가될 수 있다. 일부 측면에서, 보존제는 농업용 혼화재 중에 0.1 내지 약 2.0%, 바람직하게는 0.25% (질량 퍼센트)의 농도이다. 일부 측면에서, 보존제의 농도는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0 (질량 퍼센트) 또는 상기한 질량 퍼센트 중의 어느 것 사이의 임의의 질량 퍼센트이다. 일부 측면에서, 토코페롤 또는 D-알파-토코페롤 아세테이트는 10 내지 500 mg/kg, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 양에 이르는 수준으로 첨가된다. 나타마이신은, 일부 실시양태에서, 예를 들면, 0.1 내지 100 mg/mL, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 양의 수준으로 첨가될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 다른 방부제가 (위에 열거된 방부제, "방부제"와 함께) 첨가될 수 있고/있거나 이들 보존제는 인증된 유기 제품에 사용하도록 승인될 수 있다("유기 방부제"). 또 다른 측면에서, 본 개시내용은 분쇄, 전단, 균질화 및 효소 소화에 의해 방출된 영양소, 및 산 안정화제를 포함하는 생물학적 재활용품으로부터 제조된 농업용 혼화재에 관한 것이며, 여기서 유화된 가수분해물은 약 26 마이크론 미만의 평균 입자 크기 및 약 2.5 내지 약 3.5, 바람직하게는 약 3.0의 pH를 갖는다.
하나의 측면에서 본 개시내용은 생물학적 재활용 가능 스트림이 부패되지 않도록 하는 취급 및 타이밍 방식으로 생물학적 재활용 가능 스트림을 수집하는 방법에 관한 것이다. 부패성 생물학적 폐기물은 생물학적 폐기물에서 나오는 유독한 냄새의 존재를 특징으로 한다. 유독한 냄새는 메탄(CH4), 황화이수소(H2S), 이산화탄소(CO2) 및 디메틸 설파이드(CH3SCH3)를 포함할 수 있다. 부패성 생물학적 재활용 가능 스트림은 전형적으로 멀리 떨어진 매립지로 운반되며, 여기서 이들은 온실 가스, 유독한 냄새 및 독성 배출물을 방출할 수 있다. 본원에 기술된 방법에서, 생물학적 재활용 가능 스트림은 배출물, 폐수, 성가신 냄새 및 본질적으로 폐기물이 없도록 신선하게 유지된다. 본원에 기술된 공정은 도시 창고에서 일어날 수 있다. 이 방법으로 서비스를 제공하는 슈퍼마켓 회사는 전형적으로 도시 지역의 창고에서 중앙에 위치한 유통 센터로부터 슈퍼마켓에 식품 공급을 유통한다. 트럭은 전형적으로 빈 채로 유통 센터로 돌려보내진다. 이 방법에서, 슈퍼마켓은 특수하게 제조, 단열 및 밀봉된 토트 및 버기를 사용하여 식품 재활용품을 수집하며, 이것은 그후 빈번하게 유통 센터로 돌려보내진다. 또 다른 측면에서, 토트 및 버기는 이중벽으로 되어 있다. 환경적 장점으로 인해, 이 방법에 기술된 가공 시설은 모든 적용 가능한 법률 및 규정을 준수할 수 있으며 슈퍼마켓 유통 센터에 또는 근처에 있는 창고에 배치하기 위해 모든 필요한 정부 및 규제 허가 및 승인을 받을 수 있다. 본원에 기술된 방법에 의해, 생물학적 재활용 가능 스트림은 도시 가공처리 공장과 슈퍼마켓 유통 센터 사이의 짧은 거리에 걸쳐 운송될 수 있고, 이에 의해 생물학적 재활용 가능 스트림을 달리 도시 센터로부터 전형적으로 멀리 떨어진 매립지로 운반하는 것과 관련된 온실 가스 배출을 제거한다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법의 단계 (e)에서 생성된 배양된 생물학적 입자는 동물 여물로서 또는 영양 보충제로서 사용될 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 동물 여물용의 활력을 주는 내용물(energetic content)을 포함한다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 건조물은 16 내지 30 wt% 범위일 수 있다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 조 단백질은 18 내지 40 wt% 범위일 수 있다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 총 에너지는 5000 내지 8000 kcal/kg 범위일 수 있다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 회분 퍼센트는 3 내지 10 wt% 범위일 수 있다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 산 가수분해된 에테르 추출물은 1 내지 9 wt% 범위일 수 있다. 건조된 액체 농업용 혼화재의 질소 비함유 추출물은 5 내지 60 wt.% 범위일 수 있다.
일부 측면에서, 배양된 생물학적 가수분해물을 초고전단 혼합기를 사용하여 유화시켜 유화된 생물학적 가수분해물을 생성할 수 있다. 일부 측면에서, 유화제를 배양된 생물학적 가수분해물에 첨가하여 에멀젼을 형성할 수 있다.
하나의 측면에서, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 비료 및 토양 개량제로서 사용하기에 적합하다. 농업용 혼화재 중의 높은 영양소 농도는 (아미노산을 포함하여) 식물에 직접 영양소를 제공하고 토양 유기체에 영양소를 제공함으로써 토양의 유기물을 증가시킨다. 본 개시내용의 농업용 혼화재로부터 영양소를 얻는 이러한 토양 유기체는 질소 고정을 통해, 또는 식물에 추가의 유기 영양소를 제공하고 달리 토양 질을 개선시킴으로써 식물을 성장시키고 식물 성장을 촉진시킨다. 예를 들면, 아미노산, 지방산, 당, 및 무기질을 포함하는 액체 가수분해물은 영양소를 식물에 직접 이용 가능하게 만들 뿐만 아니라 지렁이 및, 예를 들면, 질소 고정 유기체 (예를 들어, 박테리아 및 고세균), 호기성 박테리아 및 곰팡이 (예를 들어, 균근), 선충, 원생동물 및 다양한 무척추동물을 포함한 미생물을 포함한 토양 유기체를 살아가게 함으로써 토양을 개선시킨다. 토양 유기체의 양은 본원에 기술된 생물학적 가수분해물을 토양에 적용한 후에 증가한다. 토양 유기체의 양은 칼렌백 등(Kallenback et al.)에 기술된 방법을 사용하는 이산화탄소 호흡을 사용하여 측정될 수 있다 (Nature Comm., published on-line November 28, 2016, doi:10.1038/ncomms13630). 일부 측면에서, 토양에 본원에 기술된 생물학적 가수분해물을 적용하면 토양 유기물의 양이 증가한다. 토양 유기물 함량은 (문헌(Grandy, et al., Geoderma, 150, 278-286 (2009))에 기술된 바와 같은) 열분해-GC/MS에 의해 측정될 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 영양소를 포함한다. 영양소는 아미노산 (필수 및 비필수 아미노산), 다량 무기질, 미량 무기질, 탄수화물, 포화 지방산, 및 불포화 지방산을 포함하거나 배제할 수 있다. 아미노산은 아르기닌, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 트레오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 발린, 알라닌, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 프롤린, 세린, 및 트립토판을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재 중의 아르기닌의 범위는 0.5 내지 5 wt%, 바람직하게는 1.0 내지 1.5 wt%일 수 있고; 히스티딘의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 wt%일 수 있고; 이소류신의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 wt%일 수 있고; 류신의 범위는 0.5 내지 10 wt%, 바람직하게는 1.3 내지 2.0 wt%일 수 있고; 리신의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 wt%일 수 있고; 메티오닌의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 wt%일 수 있고; 트레오닌의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.7 내지 1.5 wt%일 수 있고; 페닐알라닌의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 wt%일 수 있고; 트립토판의 범위는 0.03 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 3.0 wt%일 수 있고; 발린의 범위는 0.1 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.7 내지 1.5 wt%일 수 있고; 알라닌의 범위는 0.1 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.7 내지 1.8 wt%일 수 있고; 아스파르트산의 범위는 0.2 내지 5 wt%, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 wt%일 수 있고; 시스테인의 범위는 0.03 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 wt%일 수 있고; 글루탐산의 범위는 0.2 내지 10 wt%, 바람직하게는 2.5 내지 4.0 wt%일 수 있고; 글리신의 범위는 0.2 내지 10 wt%, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 wt%일 수 있고; 프롤린의 범위는 0.01 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.03 내지 1.5 wt%일 수 있고; 세린의 범위는 0.1 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 wt%일 수 있고/있거나; 트립토판의 범위는 0.1 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 wt%일 수 있다. 일부 측면에서, 다량 무기질은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: Ca, P, K, Mg, 및 Na. 농업용 혼화재 중의 Ca의 범위는 0.1 내지 15 wt%, 바람직하게는 0.3 내지 5.5 wt%일 수 있고; P의 범위는 0.05 내지 15 wt%, 바람직하게는 0.2 내지 2.5 wt%일 수 있고; K의 범위는 0.2 내지 15 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 wt%일 수 있고; Mg의 범위는 0.01 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.08 내지 0.2 wt%일 수 있고/있거나; Na의 범위는 0.05 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.2 내지 0.8 wt%일 수 있다. 일부 측면에서, 미량 무기질은 Cu, Fe, Zn 및 Mn을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재 중의 Cu의 범위는 0.1 내지 100 ppm, 바람직하게는 2 내지 11 ppm일 수 있고; Fe의 범위는 10 내지 1000 ppm, 바람직하게는 90 내지 225 ppm일 수 있고; Zn의 범위는 10 내지 1000 ppm, 바람직하게는 15 내지 90 ppm일 수 있고/있거나; Mn의 범위는 0.1 내지 200 ppm, 바람직하게는 5 내지 25 ppm일 수 있다. 일부 측면에서 탄수화물은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 프럭토스, 글루코스, 수크로스, 스타키오스, 전분, 산성 세제 섬유질, 중성 세제 섬유질, 산성 세제 리그닌, 헤미셀룰로스, 및 셀룰로스. 일부 측면에서, 프럭토스의 범위는 0.5 내지 20 wt%, 바람직하게는 2 내지 8 wt%일 수 있고; 글루코스의 범위는 0.5 내지 20 wt%, 바람직하게는 2 내지 11 wt%일 수 있고; 수크로스의 범위는 0.01 내지 20 wt%, 바람직하게는 0.02 내지 0.08 wt%일 수 있고; 스타키오스의 범위는 0 내지 2 wt%, 바람직하게는 0.01 내지 0.12 wt%일 수 있고; 전분의 범위는 0.01 내지 20 wt%, 바람직하게는 0.3 내지 6 wt%일 수 있고; 산성 세제 섬유질의 범위는 0.01 내지 40 wt%, 바람직하게는 0.8 내지 23 wt%일 수 있고; 중성 세제 섬유질의 범위는 0.5 내지 45 wt%, 바람직하게는 2 내지 32 wt%일 수 있고; 산성 세제 리그닌의 범위는 0 내지 20 wt%, 바람직하게는 0.4 내지 8 wt%일 수 있고; 헤미셀룰로스의 범위는 0 내지 20 wt%, 바람직하게는 0 내지 12 wt%일 수 있고/있거나; 셀룰로스의 범위는 0.01 내지 25 wt%, 바람직하게는 0.6 내지 14 wt%일 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재의 포화 지방산은 미리스트산 (14:0), C15:0, 팔미트산 (16:0), 마르가르산 (17:0), 스테아르산 (18:0), 아라킨산 (20:0), 베헨산 (22:0), 및 리그노세린산 (24:0)을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 미리스트산의 범위는 1.0 내지 15 wt%, 바람직하게는 2 내지 4 wt%일 수 있고; C15:0의 범위는 0.1 내지 2 wt%, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 wt%일 수 있고; 팔미트산의 범위는 1.0 내지 45 wt%, 바람직하게는 20 내지 30 wt%일 수 있고; 마르가르산의 범위는 0.1 내지 15 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 2 wt%일 수 있고; 스테아르산의 범위는 1.0 내지 30 wt%, 바람직하게는 9 내지 15 wt%일 수 있고; 아라킨산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 wt%일 수 있고; 베헨산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 0.25 wt%일 수 있고/있거나; 리그노세린산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.02 내지 0.2 wt%일 수 있다. 일부 측면에서, 불포화 지방산은 미리스톨레산 (9c-14:1), 팔미톨레산 (9c-16:1), 엘라이딘산 (9t-18:1), 올레산 (9c-18:1), 바크센산 (11c-18:1), 리노엘라이딘산 (18:2t), 리놀레산 (18:2n6), 리놀렌산 (18:3n3), 스테아리돈산 (18:4n3), 고노드산 (20:ln9), c20:2, 호모-a-리놀렌산 (20:3n3), 아라키돈산 (20:4n6), 3n-아르키돈산 (20:4n3), EPA (22:ln9), 에루크산 (22:ln9), 클루파노돈산 (22:5n3), DHA (22:6n3), 및 네르본산 (24:ln9)을 포함하거나 배제할 수 있다. 일부 측면에서, 미리스톨레산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.3 내지 0.8% wt.%일 수 있고; 팔미톨레산의 범위는 0.5 내지 15 wt%, 바람직하게는 2 내지 4 wt.%일 수 있고; 엘라이딘산의 범위는 0.5 내지 15 wt%, 바람직하게는 2 내지 5 wt.%일 수 있고; 올레산의 범위는 33 내지 43 wt.%일 수 있고; 바크센산의 범위는 2 내지 3 wt.%일 수 있고; 리노엘라이딘산의 범위는 0 내지 1.5 wt%, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 wt.%일 수 있고; 리놀레산의 범위는 0.5 내지 45 wt%, 바람직하게는 10 내지 25 wt.%일 수 있고; 리놀렌산의 범위는 0.51 내지 15 wt%, 바람직하게는 1 내지 2.5 wt.%일 수 있고; 고노드산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.03 내지 0.5 wt.%일 수 있고; c20:2의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 wt.%일 수 있고; 호모-a-리놀렌산의 범위는 0 내지 1.5 wt%, 바람직하게는 0.02 내지 0.03 wt.%일 수 있고; 아라키돈산의 범위는 0.05 내지 1.5 wt%, 바람직하게는 0.15 내지 0.3 wt.%일 수 있고; EPA의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 0.25 wt.%일 수 있고; 에루크산의 범위는 0 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.2 내지 0.15 wt.%일 수 있고; 클루파노돈산의 범위는 0 내지 1 wt%, 바람직하게는 0.2 내지 0.08 wt.%일 수 있고; DHA의 범위는 0 내지 1.5 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 0.15 wt.%일 수 있고/있거나; 네르본산의 범위는 0 내지 1 wt%, 바람직하게는 0.01 내지 0.05 wt.%일 수 있다. 상기한 영양소 중 어느 것의 범위는 임의의 두 개의 언급된 백분율 사이의 백분율일 수 있다.
본 개시내용의 농업용 혼화재로부터 영양소를 얻는 토양 유기체가 죽을 경우 이들은 부패하여 결국 토양 유기체와 식물에 더 많은 유기 영양소를 제공하여, 지속된 기간에 걸쳐 식물에 추가의 유기물과 영양소를 제공하고 토양 유기물을 증가시킨다. 토양 중의 유기물의 증가는 식물 뿌리 성장, 개화 및 결실을 자극하고 작물 수확량을 증가시킨다. 하나의 측면에서, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 토양 유기물을 두 배 이상 배가시킬 수 있다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 농업용 혼화재는 토양 유기물의 초기 수준에 따라 토양 유기물을 최대 150% 또는 그 이상까지 증가시킬 수 있고, 바람직하게는 토양 유기물을 약 10% 내지 약 150%까지 증가시킨다.
선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 생성된 농업용 혼화재는 최대 3개월이 걸리는 표준 퇴비화 공정을 사용하여 수득된 퇴비 혼합물보다 더 많은 영양소를 함유하며, 유기 영양소의 분해를 초래하여 이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 에탄올 (C2H5OH), 황산수소 (H2S) 및 기타 관련된 썩음과 발효의 폐수 부산물로의 전환을 통해 탄소 함량의 감소를 야기한다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법은 거의 분해 없이 호기성 조건에서 수행된다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 방법은 배양 및/또는 저온살균 단계 동안 첨가된 산소의 존재하에서 수행된다. 산소는 배양 용액에 산소 가스를 살포함으로써 첨가될 수 있다. 산소는 약 0.1 atm 내지 10 atm의 양으로 도입될 수 있다. 일부 측면에서, 첨가된 산소의 양은 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 또는 10 atm, 또는 상기한 값들 사이의 임의의 범위로부터 선택된다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 방법은 첨가되는 산소 없이 주변 산소 수준의 존재하에서 수행된다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법은, 예를 들면, 약 2 내지 약 12시간 미만 또는 그 이상, 예를 들면, 약 3 내지 약 4시간, 바람직하게는 약 3시간내에 수행된다.
작물 및/또는 농산물 수확량을 향상시키기 위한 농업용 혼화재의 용도
또 다른 측면에서, 가수분해물-기반 비료로서의 본 개시내용의 농업용 혼화재의 적용은 우레아 질산염, 질산암모늄, 질산칼슘암모늄 또는 기타 질산염 또는 암모니아 기반 비료와 같은 종래의 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 사용을 없애거나 감소시키면서 또한 질산염 비료 단독의 사용에 비해 작물 수확량을 개선시킬 수 있다. 본 개시내용의 농업용 혼화재는 질산염 비료 단독의 사용에 비해 발아 후 더 빠른 초기 성장을 촉진시키고, 뿌리 성장을 증가시키며, 엽층부 성장을 증가시키고, 밭 및/또는 온실 작물 수확량을 증가시키며/시키거나, 예를 들면, 당 및/또는 다른 향미 성분의 수준을 증가시킴으로써 농산물의 품질 또는 향미를 증가시킬 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 비료가 질산염 또는 암모니아 기반 비료와 함께 사용될 때, 예를 들면, 보다 광범위한 근계를 형성하기 위해 보다 활발한 뿌리 성장을 포함하여 식물 성장이 개선된다. 이것은 처리된 식물의 보다 광범위한 근계에 의한 더 높은 비율의 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 흡수를 야기함으로써, 적용되는 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 양의 감소를 넘어서 질산염 유출량을 더욱 감소시키고 물 및 질산염 사용 효율을 증가시킨다. 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 과도한 사용은 지하수를 오염시키고 국가의 수로에서 수생 생물 사멸 부영양화를 유발하는 것 이외에, 미국 환경 보호국(EPA)에 따르면 이산화탄소보다 300배 이상 해로운 온실 가스인 아산화질소 (N2O)의 방출을 또한 야기한다.
하나의 측면에서 본 개시내용의 비료는 관개 드립 라인을 사용하여 적용될 수 있다. 일부 측면에서, 본 개시내용의 원료 농업용 혼화재 비료는 사용 전에 희석된다. 예를 들면, 농업용 혼화재는 사용 전에 1/5, 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, 1/10로 또는 일부 적용에서는, 5%, 4%, 3%, 2%, 또는 1% 이하 정도로 적게 물로 희석될 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재는 건조 분말 형태로 제공될 수 있으며, 사용 전에 물에 용해될 수 있다. 바람직하게는 농업용 혼화재는 사용 전에 1/10 또는 1% (wt.) 이하 정도로 낮게 희석된다. 일부 측면에서, 드립 라인을 막지 않으면서 점적 관개에 사용하기 위한 본 개시내용의 농업용 혼화재의 적합성은 가수분해물 중의 수용성 및 유용성 입자의 분쇄 및 유화로부터 야기된다. 본 개시내용의 가수분해물의 적용 후 드립 라인에서의 미생물 성장을 피하기 위해서는 그후 물로 드립 라인을 수세 및/또는 세척하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재는 분무에 의해, 바람직하게는 스프링클러를 통해 작물에 적용된다. 일부 측면에서, 농업용 혼화재는 작물 성장 전 또는 도중에 토양에 토양 개량제의 적용 전에 토양 개량재, 예를 들어, 분뇨 또는 축산처리 부산물과 블렌딩된다.
또 다른 측면에서, 본 개시내용은 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 제조된 농업용 혼화재를 포함하는 조성물을 드립 라인 관개에 의해 적용함을 포함하여 농산물의 수확량을 증가시키는 방법에 관한 것이며, 여기서 농업용 혼화재는 분쇄, 전단, 균질화 및 효소 소화에 의해 방출된 영양소, 및 산 안정화제를 포함하고, 농업용 혼화재는 약 30 마이크론 미만의 평균 입자 크기 및 약 2.5 내지 3.5의 pH를 가지며, 여기서 농산물의 수율은 질산염 또는 암모니아 기반 비료 단독 처리에 비해 일부 작물의 경우 적어도 10%까지, 다른 작물의 경우 40% 이상 증가된다. 일부 측면에서, (희석된) 농업용 혼화재는 동일하거나 상이한 스케줄에 따라 별도의 적용을 통해 또는 혼화재와 질산염 또는 암모니아 기반 비료를 혼합물로 배합함으로써 질산염 또는 암모니아 기반 비료와 함께 적용된다. 예를 들면, 농업용 혼화재는 90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, 65:35, 60:40, 55:45 50:50, 45:55, 40:60, 35:65, 30:70, 25:75, 20:80, 15:85, 또는 10:90 혼합물 (v/v) 또는 상기한 비율 중 어느 것 사이의 임의의 비율로, 또는 질산염 또는 암모니아 기반 비료와 함께 그 비율로 적용될 수 있다.
일부 측면에서, 본 개시내용의 비료의 적용은 질산염 또는 암모니아 기반 비료의 양이 감소하더라도 본원에 기술된 바와 같이 질산염 비료 단독의 사용에 비해 작물 수확량을 증가시킨다. 바람직하게는 본 개시내용의 가수분해물-기반 비료의 사용은 성장 시기에 걸쳐 질산염 비료 단독에 비해 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% 40%, 45%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 200%, 300%, 400%, 또는 적어도 10%까지 작물 수확량을 증가시킨다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 분산제와 블렌딩 또는 혼합되어 혼화재 중의 지방 및/또는 오일이 전달 라인에 흡착되는 것을 방지하여, 농업용 혼화재가 작물에 비료로서 적용될 때 전달 라인을 통한 유동을 개선시킬 수 있다. 놀랍게도, 농업용 혼화재에 분산제를 첨가하면 또한 농업용 혼화재의 에멀젼 형성이 상당히 개선된다는 것이 발견되었다. 저지방 함량 농업용 혼화재 액체에서의 에멀젼 형성은, 지방이 분산제가 없는 매질에서 계면활성제의 주요 공급원인 가수분해성 지질의 공급원을 제공하기 때문에, 분산제를 첨가하지 않고는 어려운 것으로 밝혀졌다. 본 발명자들은 지방 및/또는 오일 함량이 트리캔터 원심분리기의 사용을 포함한 본원에 기술된 방법에 의해 농업용 혼화재에서 감소되는 경우, 농업용 혼화재의 점도는 분산제의 첨가 전에 증가한다는 것을 인지하였다. 일부 측면에서, 트리캔터 원심분리기의 사용은 공급원료 투입 및 원심분리 파라미터에 따라 원심분리 전 약 6-12 wt.%에서 원심분리 후 0.2-1.4wt.%의 범위로 지방 함량을 감소시킨다. 본 발명자들은 첨가된 분산제의 수준이 농업용 혼화재로부터 제거된 지방의 양보다 낮다는 것을 인지하였다. 일부 측면에서, 지방 함량이 감소된 농업용 혼화재에 분산제를 첨가하면 저지방 함량 농업용 혼화재를 식물에 투여할 수 있다. 일부 측면에서, 분산제는 전문이 본원에 참고로 포함된 2016년 6월 EPA 제품 스케줄에 열거된 제품일 수 있으며, 이것은 다음을 포함한다: ACCELL CLEAN® DWD (D-16) (Advanced BioCatalytics Corporation, California), BIODISPERS (D-9) (Petrotech America Corporation, New York), COREXIT® EC9500A (D-4) (Nalco Environmental Solutions LLC, Texas), COREXIT® EC9500B (D-19) (Nalco Environmental Solutions LLC, Texas), COREXIT® EC9527A (D-1) (Nalco Environmental Solutions LLC, Texas), DISPERSIT SPC 1000TM (D-5) (U.S. Polychemical Corp., New York), FFT-SOLUTION® (D-17) (Fog Free Technologies, LLC, South Carolina), FINASOL® OSR 52 (D-11) (TOTAL FLUIDES, France), JD-109 (D-6) (GlobeMark Resources Ltd., Texas), JD-2000™ (D-7) (GlobeMark Resources Ltd., Texas), MARE CLEAN 200 (D-3) (Ichinen Chemicals Co., Ltd, Japan), MARINE D-BLUE CLEAN™ (D-18) (AGS Solutions, Inc., Texas) , NEOS AB3000 (D-2) (NEOS Company Limited, Japan), NOKOMIS 3-AA (D-14) (Mar-Len Supply, Inc., Hayward, CA),NOKOMIS 3-F4 (D-8) (Mar-Len Supply, Inc., Hayward, CA), SAF-RON GOLD (D-12) (Sustainable Environmental Technologies, Inc., Atlanta, GA), SEA BRAT #4 (D-10) (B.R.A.T. Microbial Products Inc., Texas), SEACARE ECOSPERSE 52 (AKA of FINASOL® OSR 52) (TOTAL FLUIDES, France), SEACARE E.P.A. (AKA of DISPERSIT SPC 1000™) (TOTAL FLUIDES, France), ZI-400 (D-13) (Z.I. Chemicals, Los Angeles, CA), 및/또는 ZI-400 OIL SPILL DISPERSANT (AKA of ZI-400) (Z.I. Chemicals, Los Angeles, CA).
일부 측면에서, 분산제는 계면활성제일 수 있다. 계면활성제는 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 옥타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 펜타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 글루코시드 알킬 에테르, 데실 글루코시드, 라우릴 글루코시드, 옥틸 글루코시드, 폴리에틸렌 글리콜, 옥틸페닐 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 알킬페닐 에테르, 노녹시놀-9, 글리세롤 알킬 에스테르, 글리세릴 라우레이트, 폴리옥시에틸렌 글리콜 소르비탄 알킬 에스테르, 소르비탄 알킬 에스테르, 코카미드 MEA, 도데실디메틸아민 옥사이드, 세트리모늄 브로마이드 (CTAB), 세틸피리디늄 클로라이드 (CPC), 벤즈알코늄 클로라이드 (BAC), 벤즈에토늄 클로라이드 (BZT), 디메틸디옥타데실암모늄 클로라이드, 디옥타데실디메틸암모늄 브로마이드 (DODAB), 도쿠세이트 (디옥틸 나트륨 설포석시네이트), 퍼플루오로옥탄설포네이트 (PFOS), 퍼플루오로부탄설포네이트, 알킬-아릴 에테르 포스페이트, 알킬 에테르 포스페이트, 나트륨 스테아레이트, 나트륨 라우로일 사르코시네이트, 퍼플루오로옥타노에이트 (PFOA 또는 PFO), 암모늄 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 포스파티딜세린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜콜린, Arkopal N-300 (C9H19C6H4O(CH2CH2O)30H), Brij 30 (폴리옥시에틸렌화 직쇄 알콜), Brij 35 (C12H25O(CH2CH2O)23H), Brij 56 (C16H33O(CH2CH2O)10H), Brij 58 (C16H33O(CH2CH2O)20H), EGE Coco (에틸 글루코시드), 게나폴 X-150 (C13H27O(CH2CH2O)15H), 터지톨 NP-10 (노닐페놀에톡실레이트), 마를리팔 013/90 (C13H27O(CH2CH2O)9H), 플루로닉 PE6400 (), 사포제나트 T-300 (C4H9)3C6H2O(CH2CH2O)30H), T-Maz 60K (에톡실화 소르비탄 모노스테아레이트), T-Maz 20 (에톡실화 소르비탄 모노라우레이트), 트리톤 X-45 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)5H), 트리톤 X-100 (C8H17C6H4(OC2H4)10OH), 트리톤 X-102 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)12H), 트리톤 X-114 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)7.5H), 트리톤 X-165 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)16H), 트윈 80 (C18H37-C6H9O5-(OC2H4)20OH), 코카미도프로필 베타인, 에톡실화 노닐페놀, 디에탄올아민, 프로필렌 글리콜, 올레산 소르비탄 모노에스테르, 코코넛 오일 모노에탄올아미드, 폴리(에틸렌 글리콜) 모노올레에이트, 폴리에톡실화 탈로우 아민, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 및 이들의 조합. 일부 측면에서, 농업용 혼화재와의 블렌드에서 분산제의 농도(질량 퍼센트)는 0.5%, 1.0%, 3%, 5%, 7%, 및 9%로부터 선택될 수 있다. 일부 측면에서, 분산제 농도 (질량 퍼센트)는 0.1-1.0%, 1.0-3.0%, 3.0-5.0%, 5.0-7.0%, 또는 7.0-9.0%, 또는 상기한 퍼센트 중의 어느 것 사이의 임의의 퍼센트의 범위일 수 있다. 일부 측면에서, 분산제의 농도 (질량 퍼센트)는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1., 2.2., 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4., 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8.0, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9.0, 9.1, 9.2, 9.3., 9.4, 및 9.5%, 또는 상기한 퍼센트 중의 어느 것 사이의 임의의 퍼센트로부터 선택될 수 있다.
일부 측면에서, 분산제는 배양 동안 배양된 혼합물에 첨가되어 지방 및 오일을 용해시킬 수 있다. 일부 측면에서, 분산제는 유화 단계 전 또는 동안에 첨가되어 분산제를 포함하는 유화된 농업용 혼화재를 생성할 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재는 본원에 개시된 방법에 따라 가공되고, 무기 광물질과 블렌딩되거나 혼합되어 고 광물질 함량 혼화재를 생성할 수 있다. 일부 측면에서, 무기 광물질은 가공된 농업용 혼화재와 블렌딩된다. 무기 광물질을 갖는 생성된 블렌딩된 혼화재는 미생물에 유기 및 무기 영양소를 공급하여 직접 및 간접적으로 (미생물에서) 식물 근경으로 영양소 흡수를 상승적으로 향상시킬 수 있다. 일부 측면에서, 무기 광물질은 현무암, 화강암, 해록석 (녹사) 및 흑운모로부터 선택될 수 있다. 일부 측면에서, 무기 광물질은 현무암일 수 있다. 일부 측면에서, 질산염 비료 단독에 비해 작물 수확량을 증가시키는 방법은 작물을 현무암을 포함하는 농업용 혼화재와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 무기 광물질을 본원에 기술된 농업용 혼화재와 블렌딩 또는 혼합하는 것은 발열성일 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 탄소 공급원과 배합될 수 있다. 일부 측면에서, 탄소 공급원은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 분쇄된 옥수수분, 회분, 숯, 우드칩, 뿌리덮개, 및 폐 탄소. 일부 측면에서, 탄소 공급원은 본원에 기술된 공정으로부터의 거친-스크린된 입자일 수 있으며, 이것은 달리 상업적 유기 비료 및 사료 제품에 혼입하기 어려울 수 있다. 일부 측면에서, 탄소 공급원은 본원에 기술된 효소 소화된 신선 식품 재활용품으로부터의 스크리닝된 입자일 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 가공로부터의 스크리닝된 입자는 거친 스크린 및/또는 미세 스크린 필터로부터 수득된 스크리닝된 입자일 수 있다. 이러한 현무암 암분 및 거친-스크리닝된 입자로부터 유도된 퇴비는 유기 작물과 유기 유제품 및 구역지 알팔파와 건초의 성장을 자극하고, 재생 농업(regenerative agriculture)의 실행가능성에 기여할 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재는 스트레스가 높은 재배 조건에서 질산염 비료에 비해 작물 수확량을 증가시키는데 효과적일 수 있다. 일부 측면에서, 스트레스가 높은 재배 조건은 고염도 토양을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 스트레스가 높은 재배 조건은 물 관개량 감소를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 스트레스가 높은 재배 조건은 고염도 물을 사용한 관개를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 스트레스가 높은 재배 조건은 낮은 토양 수분 함량 (가뭄 동안 또는 이후의 성장 포함), 고온 (90℉ 이상) 및/또는 낮은 수준의 미량영양소를 포함하는 토양을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 농업용 혼화재는 토양 미생물 개체수를 증가시키며, 이것이 결국 관개용수 및/또는 토양으로부터의 염수의 흡수를 증가시켜 작물에 대한 염수 노출을 감소시킨다. 본원에 기술된 농업용 혼화재는 사용 가능한 경작지 면적을 증가시키는데 사용될 수 있다.
일부 측면에서, 본 개시내용의 비료의 적용은 고염도 조건하에서 질산염 비료에 비해 작물 수확량을 증가시킨다. 토양은 식물 성장에 비호의적인 높은 광물질 함량을 포함할 수 있다. 비료의 적용은 식물 성장 전 또는 도중에 토양에 적용될 경우 작물 수확량을 촉진시킬 수 있다. 본 발명자들은 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재가 고염도 물을 사용한 관개로부터 작물을 보호하는데 사용될 수 있음을 알아내었다. 일부 측면에서, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 비료로 준 작물은 보통의 물 및 대조 질산염 비료로 관개된 작물에 비해 작물 수확량의 감소없이 최대 200 ppm (백만부 당 부) 염화나트륨 (NaCl)을 포함하는 고염도 물로 관개될 수 있다 (예를 들어, 표준 비료를 사용하는 경우 고염도 물로 관개할 때 수득되는 수확량에 비해 "높은 작물 수확량"을 수득함).
일부 측면에서, 질산염 비료보다 높은 작물 수확량은 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 본 개시내용의 농업용 혼화재를 사용하여 고염도 토양에서 수득될 수 있다:
(a) 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재를 제공하는 단계;
(b) 농업용 혼화재를 식물에 적용하는 단계; 및
(c) 식물에 물을 관개하는 단계.
일부 측면에서, 유익한 토양 미생물 또는 곰팡이는 작물에 혼화재를 적용하기 전에 농업용 혼화재에 첨가될 수 있다. 이것은 수중 발효 탱크에서 수행될 수 있으며, 여기서 온도, pH, 산소 수준, 및 교반은 이들의 관개 시스템을 통해 작물에 적용하기 위해 농산물을 이러한 발효 탱크로부터 농장으로 선적하기 전에 미생물 콜로니 수의 증가를 최대화하는 수준으로 유지된다. 유익한 토양 미생물, 유익한 박테리아, 및/또는 유익한 곰팡이는 가공 시간과 작물에의 제시 사이에 콜로니 확장을 겪을 수 있다. 대안적으로, 농업용 혼화재는 농장 관개 장비를 통해 토양에 적용될 수 있으며, 그 직후 유익한 토양 미생물 또는 곰팡이를 적용하여 이러한 미생물에 대한 콜로니 확장의 증가를 촉진시킬 수 있다. 일부 측면에서, 토양 미생물이 농업용 혼화재에 첨가될 때, 미생물의 생존력을 보장하도록 안정화 단계가 수행되지 않을 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이다. 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄 및 전단 단계에 적용하여 제1 생물학적 슬러리를 생성한다. 제1 생물학적 슬러리를 하나 이상의 선택된 효소와 함께 배양한다. 임의의 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄 및 전단 단계에 적용하여 임의의 제2 생물학적 슬러리를 생성한다. 그후 제1 및 임의의 제2 생물학적 슬러리를 혼합하여 혼합된 제1 및 제2 생물학적 슬러리를 형성한다. 그후 제1 및 제2 생물학적 슬러리의 혼합물을 하나 이상의 선택된 효소와 함께 배양한 다음 저온살균시켜 혼합된 생물학적 가수분해물 및 혼합된 생물학적 입자를 포함하는 혼합된 생물학적 슬러리를 생성한다. 그후 제1 생물학적 슬러리를 분리 단계에 적용하여 제1 생물학적 입자 및 제1 생물학적 가수분해물을 수득한다. 그후 제1 생물학적 가수분해물을 안정화 단계에 적용하여 안정화된 제1 생물학적 가수분해물을 수득한다. 그후 안정화된 제1 생물학적 가수분해물을 유화시켜 제1 농업용 혼화재를 형성한다. 제1 농업용 혼화재를 임의로 건조 단계에 적용하여 건조된 제1 농업용 혼화재를 생성한다.
도 2는 일례로서 제1 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이다. 추가의 재활용 가능 스트림을 상응하는 공정 출력을 갖는 공정 단계의 어느 시점에서 혼입할 수 있다. 그후 제1 생물학적 슬러리를 분리 단계에 적용하여 제1 생물학적 입자 및 제1 생물학적 가수분해물을 수득한다. 그후 제1 생물학적 가수분해물을 안정화 단계에 적용하여 안정화된 제1 생물학적 가수분해물을 수득한다. 그후 안정화된 제1 생물학적 가수분해물을 유화시켜 제1 농업용 혼화재를 형성한다. 제1 농업용 혼화재를 임의로 건조 단계에 적용하여 건조된 제1 농업용 혼화재를 생성한다.
도 3은 선택된 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 혼합된 생물학적 가수분해물을 안정화하여 안정화된 혼합된 생물학적 가수분해물을 형성한 다음 유화 및 건조시켜 건조된 형태의 농업용 혼화재를 형성한다.
도 4는 선택된 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 농업용 혼화재는 공정이 끝날 무렵에 함께 혼합된다. 제1 생물학적 재활용 가능 스트림을 도 1에 기술된 단계들에 따라 가공하여 제1 농업용 혼화재를 생성한다. 제2 생물학적 재활용 가능 스트림을 도 1에 기술된 단계들에 따라 가공하여 제2 농업용 혼화재를 생성한다. 그후 제1 및 제2 농업용 혼화재를 혼합하여 혼합된 농업용 혼화재를 형성한다. 그후 혼합된 농업용 혼화재를 임의로 건조 단계에 적용하여 혼합된 건조된 농업용 혼화재를 생성한다.
도 5는 선택된 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 안정화 단계는 저온살균 단계 후 및 분리 단계 전에 수행된다.
도 6은 선택된 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 안정화 단계는 분리 단계 후 및 유화 단계 전에 제1 및 제2 생물학적 가수분해물에 대해 수행된다.
도 7은 선택된 제1 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 제1 생물학적 입자를 건조된 농업용 혼화재 및 임의로 분리된 빵 제품과 혼합하여 동물 여물 (V)을 생성한다.
도 8은 선택된 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 본 개시내용의 하나의 실시양태에 관련된 공정 단계들을 보여주는 순서도이며, 여기서 제1 생물학적 입자를 제1 및 제2 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터의 혼합된 건조된 농업용 혼화재와 혼합하여 동물 여물 (VI)을 생성한다.
도 9는 생물학적 가수분해물을 하나 이상의 액체 상 및 고체 입자로 분리하는 임의의 단계를 보여주는 순서도이다. 하나 이상의 액체 상은 임의로 오일 상 및 수성 상으로 분리할 수 있다. 오일 상을 임의로 안정화된 생물학적 가수분해물에 혼합할 수 있다. 수성 상을 임의로 안정화된 생물학적 가수분해물에 혼합할 수 있다. 분리된 생물학적 입자를 임의로 안정화된 생물학적 가수분해물에서 혼합할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 농업용 혼화재 조성물이 고염분의 스트레스로부터 식물을 보호함을 입증하는 차트이다. 작물의 네 가지 상이한 구역에 대한 수확 시기의 함수로서의 딸기 작물 수확량, 여기서 각 구역은 물, 200ppm 염수, 재배자 표준 대조 비료, 에이커당 5 갤런의 양으로 적용된 본 개시내용의 농업용 혼화재를 갖는 재배자 표준 비료(Grower's Standard), 및 에이커당 10 갤런의 양으로 적용된 본 개시내용의 농업용 혼화재를 갖는 재배자 표준 비료로 별도로 처리된다.
도 10b는 재배자 표준 비료에 비해 본 발명의 농업용 혼화재 조성물로 처리된 코호트의 에이커당 누적 수익을 입증하는 차트이다.
도 11a는 H2H와 함께 골분 ("뼈") 유기 비료로 처리된 생물검정 챔버로부터의 침출수 중의 질산염의 평균 농도의 그래프를 보여준다. 28일째의 시점을 참조하여, 뼈, H2H, 뼈 + H2H 및 물에 대한 그래프가 내림차순으로 나타내어져 있다.
도 11b는 H2H와 함께 우모분 ("깃털" ("뼈") 유기 비료로 처리된 생물검정 챔버로부터의 침출수 중의 질산염의 평균 농도의 그래프를 보여준다. 28일째의 시점을 참조하여, 깃털 +H2H, 깃털, H2H, 및 물에 대한 그래프가 내림차순으로 나타내어져 있다.
도 11c는 유기 비료와 함께 혈분 ("혈액") 유기 비료로 처리된 생물검정 챔버로부터의 침출수 중의 질산염의 평균 농도의 그래프를 보여준다. 28일째의 시점을 참조하여, H2H, 혈액, 물 및 혈액 +H2H에 대한 그래프가 내림차순으로 나타내어져 있다.
도 12a는 골분 유기 비료 단독으로 및 H2H와 함께 처리된 실험 # 1 생물검정 챔버에서 3일째 후의 침출수 중의 평균 질산염 농도 (ppm)의 막대 플롯을 보여준다. 막대는 표준 측정 오차이며 별표는 통계적 차이 P <0.05를 나타낸다.
도 12b는 골분 유기 비료 단독으로 및 H2H와 함께 처리된 실험 # 1 생물검정 챔버에서 14일째 (도 12b) 후의 침출수 중의 평균 질산염 농도 (ppm)의 막대 플롯을 보여준다. 막대는 표준 측정 오차이며 별표는 통계적 차이 P <0.05를 나타낸다.
도 13은 골분 유기 비료 단독으로 및 H2H와 함께 처리된 실험 # 1 생물검정 챔버로부터의 개량제 중의 평균 암모늄 농도의 그래프를 보여준다. 28일째의 시점을 참조하여, 물, 뼈 + H2H, 뼈 및 H2H에 대한 그래프가 내림차순으로 나타내어져 있다.
도 14는 우모분 유기 비료 단독으로 및 H2H와 함께 처리된 실험 # 1 생물검정 챔버로부터의 침출수 중의 평균 암모늄 농도의 막대 플롯을 보여준다. 막대는 표준 측정 오차이며 별표는 통계적 차이 P <0.05를 나타낸다.
도 15는 유기 비료와 H2H의 상이한 조합물로 처리된 토양에서 30일 후의 평균 토마토 식물 높이의 막대 플롯을 보여준다. 막대는 표준 측정 오차이다. Bo+H2H = H2H를 갖는 골분. Bl+H2H = H2H를 갖는 혈분. Fea+H2H = H2H를 갖는 우모분.
도 16은 유기 비료와 H2H의 상이한 조합물로 처리된 토양에서 30일 후의 토마토 식물 잎 및 줄기 바이오매스의 평균 건조 중량의 막대 플롯을 보여준다. 막대는 표준 측정 오차이다. Bo+H2H = H2H를 갖는 골분. Bl+H2H = H2H를 갖는 혈분. Fea+H2H = H2H를 갖는 우모분.
도 17은 본 개시내용의 농업용 혼화재 및 대두분 대조 사료를 공급받은 다 자란 돼지의 비교 증체량(weight gain)의 막대 그래프를 보여준다. 대조 막대 (청색)는 각 날짜에 대해 좌측에 있고; 본 개시내용의 농업용 혼화재를 공급받은 돼지에 대한 막대는 우측(오렌지색)에 나타내어져 있다.
도 18은 대두분 대조 식이와 비교하여 본 개시내용의 농업용 혼화재를 제공받은 다 자란 돼지의 평균 일일 체중의 막대 플롯을 보여준다. 대조 막대는 좌측에 있고; 본 개시내용의 농업용 혼화재를 공급받은 돼지에 대한 막대는 우측(오렌지색)에 나타내어져 있다.
도 19는 대두분 대조 식이와 비교하여 본 개시내용의 농업용 혼화재를 제공받은 아기 돼지의 체중의 막대 플롯을 보여준다. 대조 막대 (청색)는 각 날짜에 대해 좌측에 있고; 본 개시내용의 농업용 혼화재를 공급받은 돼지에 대한 막대는 우측(오렌지색)에 나타내어져 있다.
도 20은 사료를 공급한지 11일 후 각각의 사료 코호트: 대조군, 50:50 및 75:25 (대조군:Ag-혼화재/빵)로부터의 대표적인 병아리의 이미지를 보여준다.
도 21은 하루당 각 사료 코호트당 병아리당 평균 무게를 보여준다. 75:25 사료 코호트는 하루당 조류당 사료 섭취량이 일관되게 더 높았다.
도 22는 하루당 각 사료 코호트당 병아리의 중간 평균 무게를 선 형식으로 보여준다.
도 23은 사료 코호트당 평균 증체량을 보여준다. 75:25 사료 코호트는 다른 코호트보다 평균 증체량이 일관되게 더 높았다.
도 24는 각 사료 코호트에 대한 조류당 평균 사료 섭취량을 보여준다. 75:25 사료 코호트는 하루당 조류당 사료 섭취량이 가장 높았다.
도 25는 조류당 평균 사료 섭취량을 선 형식으로 보여준다.
도 26은 각 사료 코호트에 대한 조류당 사료 전환비를 보여준다. 75:25 사료 코호트 및 대조 사료는 50:50 사료 코호트보다 더 높은 사료 전환율을 가졌다. 사료 전환율은 사료를 공급한지 10일 후에 모든 코호트에 대해 안정 상태를 유지하였다.
도 27은 각 코호트당 사료 전환비를 선 형식으로 보여준다.
도 28은 각 사료 코호트의 소화능을 보여준다. Ag-혼화재/빵 사료 둘 다는 대조 사료보다 더 높은 소화능을 나타내었다.
도 29는 재배자 표준 비료, 현무암을 갖는 재배자 표준 비료, 현무암과 H2H (본원에 기술된 방법에 의해 생성된 유화된 농업용 혼화재)를 갖는 재배자 표준 비료, 및 H2H를 갖는 재배자 표준 비료로 처리된 코호트에 대한 딴 날자(pick day)당 딸기의 누적 판매 가능한 생산의 차트를 보여준다. 작물은 2017년의 성장 시기에 수행된 실험을 위해 캘리포니아 벤츄라 카운티로부터 생산되었다.
도 30은 재배자 표준 비료, 현무암을 갖는 재배자 표준 비료, 현무암과 H2H (본원에 기술된 방법에 의해 생성된 유화된 농업용 혼화재)를 갖는 재배자 표준 비료, 및 H2H를 갖는 재배자 표준 비료로 처리된 딸기 코호트의 판매 가능한 과일당 평균 중량의 차트를 보여준다.
도 31은 재배자 표준 비료, 현무암을 갖는 재배자 표준 비료, 현무암과 H2H (본원에 기술된 방법에 의해 생성된 유화된 농업용 혼화재)를 갖는 재배자 표준 비료, 및 H2H를 갖는 재배자 표준 비료로 처리된 딸기 코호트의 재배자 표준 비료와의 누적 수익 차이의 차트를 보여준다. 수익은 총 비용을 뺀 에이커당 달러로 계산되며, 테스트 프로그램 관리 비용은 제외된다.
도 32은 성장 시기 동안 높은 열 (90℉ 이상)로 스트레스를 받는 작물에 대한 재배자 표준 비료와 농업용 혼화재의 블렌드에 비해 재배자 표준 비료로 처리된 코호트에 대해 수확된 판매 가능한 딸기의 누적 중량 수확량을 보여주며, 이는 농업용 혼화재-함유 제형으로 처리된 작물에 대한 개선된 작물 수확량을 입증한다.
도 33은 성장 시기 동안 높은 열 (90℉ 이상)로 스트레스를 받는 작물에 대한 재배자 표준 비료와 농업용 혼화재의 블렌드에 비해 재배자 표준 비료로 처리된 코호트에 대해 수확된 판매 가능한 딸기의 누적 상대 수익을 보여주며, 이는 농업용 혼화재-함유 제형으로 처리된 작물에 대한 개선된 작물 수확량을 입증한다.
도 34는 특히 종래의 재배자 표준 비료에 비해 및 종래의 생선 가수분해물 비료에 비해 본원에 기술된 공정에 의해 생성된 농업용 혼화재로 처리된 상추 코호트의 일관된 크기 차이를 입증하는 사진을 보여준다.
도 35는 종래의 재배자 표준 비료에 비해 및 종래의 생선 가수분해물 비료에 비해 본원에 기술된 공정에 의해 생성된 농업용 혼화재로 처리된 상추 코호트의 일관된 엽록소 양과 색상의 사진을 보여준다.
도 36은 표 3를 보여준다.
도 37은 표 5를 보여준다.
도 39은 표 6을 보여준다.
도 39는 표 7을 보여준다.
도 40은 표 8을 보여준다.
도 41은 표 9를 보여준다.
도 42는 표 10을 보여준다.
도 43a는 표 12를 보여준다.
도 43b는 계속되는 표 12를 보여준다.
도 44는 표 13을 보여준다.
도 45는 표 14를 보여준다.
도 46은 표 15를 보여준다.
도 47은 표 16을 보여준다.
도 48은 표 17을 보여준다.
도 49는 표 4를 보여준다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "생물학적 재활용 가능 스트림"은 신선 식품 재활용품, 혈분, 베이커리 제품, 폐 가금류, 포메이스, 도태된 과일 및/또는 채소, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 재활용 가능 스트림을 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "거친 스크린"은 액체 저온살균된 가수분해물로부터, 동물 여물을 생산하는데 사용될 수 있는 저온살균된 고체를 분리하기 위한 스크린 또는 메쉬를 가리키며, 다양한 스크리닝 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서 거친 스크린은 18-60 메쉬 (약 250 내지 약 1000 마이크론의 직경)를 갖는 기공을 지닌 메쉬 스크린일 수 있다. 일부 실시양태에서, 거친 스크린은 1000 마이크론 개구를 갖는 18 메쉬 스크린, 841 마이크론 개구를 갖는 20 메쉬 스크린, 707 마이크론 개구를 갖는 25 메쉬 스크린, 590-595 마이크론 개구를 갖는 30 메쉬 스크린, 500 마이크론 개구를 갖는 35 메쉬 스크린, 400 마이크론 개구를 갖는 40 메쉬 스크린, 354 마이크론 개구를 갖는 45 메쉬 스크린, 297 마이크론 개구를 갖는 50 메쉬 스크린, 또는 250 마이크론 개구를 갖는 60 메쉬 스크린, 또는 기타 상업적으로 이용 가능한 거친 스크리닝 기술일 수 있다. 거친 스크린은 250 마이크론 이상 또는 언급된 크기 중 어느 두 개 사이의 개구를 가질 수 있다. 일부 측면에서, 필터 또는 메쉬는 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹으로 만들어진다. 일부 측면에서, 플라스틱은 나일론일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "미세 스크린"은 약 35 내지 400 메쉬 (약 500 내지 27 마이크론의 직경)를 갖는 기공을 지닌 스크린 또는 메쉬를 가리킨다. 미세 스크린은 i) 입자 표면적을 증가시켜 가수분해물을 생성하는데 사용되는 효소의 효과를 증가시키고; ii) 저온살균된 가수분해물이 농부의 드립 라인 또는 다른 유사한 장비를 쉽게 통과할 수 있는 능력을 보장하고; iii) 일단 농업용 혼화재가 근부로 전달되면 입자 크기가 토양 유기체에 의한 대사에 적합하도록 보장하는 역할을 한다. 일부 실시양태에서, 30 메쉬 스크린은 진동 스크린이다. 이것은 메쉬를 통과하기에는 너무 큰 입자, 예를 들면, 평균 직경이 590 미크론보다 큰 입자로부터 가수 분해물을 분리한다. 그후 제1 스크린을 통과한 가수분해물은 개구 크기가 74 마이크론인 200 메쉬 스크린을 통해 여과함으로써 추가로 분리될 수 있다. 일부 측면에서, 200 메쉬 스크린을 통한 스크리닝에 의해 가수분해물로부터 제거된 배양된 신선 식품 입자는 마이크론보다 큰 직경을 갖는다. 일부 측면에서 스크린은 진동 스크린일 수 있다. 일부 실시양태에서 미세 스크린은 제2 스크리닝 단계에서 사용될 수 있는 35 내지 400 메쉬를 갖는 메쉬 스크린, 예를 들면, 500 마이크론 개구를 갖는 35 메쉬 스크린, 400 마이크론 개구를 갖는 40 메쉬 스크린, 354 마이크론 개구를 갖는 45 메쉬 스크린, 297 마이크론 개구를 갖는 50 메쉬 스크린, 또는 250 마이크론 개구를 갖는 60 메쉬 스크린, 210 마이크론 개구를 갖는 70 메쉬 스크린, 177 마이크론 개구를 갖는 80 메쉬 스크린, 149 마이크론 개구를 갖는 100 메쉬 스크린, 125 마이크론 개구를 갖는 120 메쉬 스크린, 105 마이크론 개구를 갖는 140 메쉬 스크린, 88 마이크론 개구를 갖는 170 메쉬 스크린, 74 마이크론 개구를 갖는 200 메쉬 스크린, 63 마이크론 개구를 갖는 230 메쉬 스크린, 53 마이크론 개구를 갖는 270 메쉬 스크린, 44 마이크론 개구를 갖는 325 메쉬 스크린 또는 37 마이크론 개구를 갖는 400 메쉬 스크린, 또는 기타 상업적으로 이용 가능한 미세 스크리닝 기술일 수 있다. 약 74 마이크론 내지 약 590 마이크론의 직경을 갖는 미세 스크린에 의해 분리된 고체 입자는 다음 배치에서 소화될 공급원료로 재활용될 수 있다. 미세 스크린은 언급된 메쉬 크기 중 어느 두 개 사이의 메쉬 크기를 가질 수 있다. 일부 측면에서, 필터 또는 메쉬는 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹으로 만들어진다. 일부 측면에서, 플라스틱은 나일론일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "재배자 표준"은 재배자가 현재 사용하는 질산염 또는 암모니아 기반 비료 및 주어진 작물에 대해 표준화된 영양소 요건을 갖는 기타 비료 체제를 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "가수분해물"은 효소를 사용한 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림의 소화의 산물을 가리킨다. 액체는 본원에 기술된 바와 같이 가수분해물로부터 더 큰 입자를 분리하기 위해 사용된 분쇄기 및 메쉬 스크린에 따라 작은 입자 및/또는 오일 점적을 함유할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "농업용 혼화재"는, 예를 들면, 아미노산, 단순당, 지방산 및 무기질을 함유하는 조성물을 생성하기 위해 상기 생물학적 재활용 가능 스트림 중의 단백질, 탄수화물 (예를 들어 당, 전분 및/또는 셀룰로스성 물질), 및/또는 지방 및 오일을 소화시킴으로써 하나 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 방출된 영양 성분을 포함하는 조성물을 가리키며, 여기서 공정에 의해 생성된 조성물은 출발 물질 생물학적 재활용 가능 스트림의 중량에 비해 적어도 약 90중량%를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "분쇄된 생물학적 슬러리"는 입자와 액체의 혼합물일 수 있는, 제1 분쇄 단계 후에 형성된 혼합물을 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리"는 배양된 생물학적 입자와 배양된 생물학적 가수분해물의 혼합물일 수 있는, 제1 분쇄 단계 후에 형성된 승온에서 배양된 혼합물을 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "배양된 생물학적 입자"는 배양된 생물학적 가수분해물로부터 분리되어 분리된 생물학적 슬러리로부터 수득된 입자를 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "배양된 생물학적 가수분해물"은 배양된 생물학적 입자로부터 분리된 분쇄된 생물학적 슬러리 중의 액체 가수분해물을 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "효소 조합"은 분쇄된 생물학적 슬러리, 가공된 생물학적 가수분해물, 및/또는 배양 혼합물에 첨가되는 둘 이상의 선택된 효소를 가리킨다. 효소 조합의 효소는 분쇄된 생물학적 슬러리, 가공된 생물학적 가수분해물, 및/또는 배양 혼합물에 첨가하기 전에 함께 혼합될 수 있거나, 이들은 분쇄된 생물학적 슬러리, 가공된 생물학적 가수분해물, 및/또는 배양 혼합물에 별도로 첨가될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "고전단 혼합기"는 하나의 상 또는 성분 (액체, 고체 또는 기체)을 일반적으로 비혼화성인 주 연속 상 (액체)으로 분산 또는 운반하는 장치를 가리킨다.
본원에서 사용되는 용어 "교반"은 효소 분자와 식품 입자 사이의 충돌을 증가시키기 위해 의도된 스터링(stirring) 작용을 의미한다. 일부 실시양태에서, 교반은 배양 용기에서 혼합 블레이드를 1 내지 104 sec-1의 속도로 회전시킴으로써 생성된다.
본원에서 사용되는 용어 "전단"은 식품 입자 크기를 감소시켜 이의 표면적 및 이에 따라 효소 분자와의 상호작용을 증가시키는 절단 작용을 의미한다. 일부 실시양태에서, 높은 전단력은 소화물 전체에 걸쳐 105-106 sec-1 이상의 범위의 속도로 고속, 고전단 혼합기를 통해 슬러리를 순환시킴으로써 생성된다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용은 도 1에 기술된 공정에 관한 것이다. 제1 생물학적 재활용 가능 스트림 (101)을 분쇄 및 전단 단계에 적용하여 제1 생물학적 슬러리 (102)를 형성한다. 임의의 제2, 또는 제3, 또는 그 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림 (103)을 분쇄 및 전단 단계에 적용하여 제2, 제3, 또는 그 이상의 생물학적 슬러리 (104)를 생성한다. 다수의 생물학적 재활용 가능 스트림을 병렬 또는 직렬로 처리할 수 있으며 본원에 기술된 생성물 중의 어느 것과 조합할 수 있다. 그후 제1 생물학적 슬러리를 70℉ 내지 145℉의 온도에서 하나 이상의 선택된 효소와 함께 배양한다. 그후 배양된 슬러리를 160℉ 이상의 온도에서 저온살균시켜 생물학적 가수분해물 및 생물학적 입자를 포함하는 생물학적 슬러리 (105)를 수득한다.
생물학적 가수분해물 및 생물학적 입자를 포함하는 생물학적 슬러리 (105) 중의 일부 또는 전부를 임의의 건조 단계에 적용하여 건조된 고체 생물학적 슬러리 (106)를 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 항산화제 및/또는 케이킹방지제 (109)를 건조된 고체 생물학적 슬러리에 첨가한다. 건조된 고체 생물학적 슬러리 (106)를 밀링 또는 펠릿화 단계에 적용하여 밀링되거나 펠릿화된 생성물 (107)을 형성한다. 그후 밀링되거나 펠릿화된 생성물 (107)은 탄수화물 재활용 가능 스트림과 임의의 블렌딩 단계를 거친다. 탄수화물 재활용 가능 스트림과 블렌딩되거나 블렌딩되지 않은 밀링되거나 펠릿화된 생성물은 동물 여물로서, 동물 여물 (I) (108)로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항산화제 및/또는 케이킹방지제 (109)를 동물 여물 (I) (108)에 첨가한다.
생물학적 가수분해물 및 생물학적 입자를 포함하는 생물학적 슬러리 (105)의 일부 또는 전부를 생물학적 가수분해물 (111) 및 생물학적 입자 (110)로 분리할 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물학적 입자 (110)는 생물학적 가수분해물 및 생물학적 입자를 포함하는 생물학적 슬러리 (105)로 재활용될 수 있거나 제1 생물학적 슬러리 (102)는 다시 배양되고 저온살균될 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물학적 입자 (110)를 분리 단계를 통해 탈수시켜 탈수된 생물학적 입자 (112), 및 생물학적 가수분해물 (111)에 첨가될 수 있는 재활용된 분획을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탈수된 생물학적 입자 (112)는 퇴비, 생물연료 공급원으로서, 또는 동물 여물 (IV) (113)로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항산화제 및/또는 케이킹방지제 (109)를 동물 여물 (IV) (113)에 첨가한다. 일부 실시양태에서, 생물학적 가수분해물 (111)을 건조 단계를 거친 슬러리와 혼합하여 건조된 생물학적 슬러리 (106)를 보충할 수 있으며, 여기서 건조된 생물학적 슬러리 (106)는 첨가된 생물학적 가수분해물 (111)의 희석으로부터 보다 낮은 상대 입자 함량을 가질 것이다.
일부 실시양태에서, 생물학적 가수분해물 (111)을 원심분리 단계에 적용하여 생성된 원심분리된 생물학적 가수분해물 (114) 중의 지방 함량 (오일)을 감소시키고, 분리된 원심분리된 오일 (115)을 형성한다. 원심분리된 오일 (115)을 식품 사용 불가능 오일 스트림 (122) 및 식품 사용 가능 오일 스트림 (123)으로 추가로 분리할 수 있다. 식품 사용 불가능 오일 스트림 (122)은 생물연료 공급원 (124)으로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 식품 사용 가능 오일 스트림 (123)은 동물 여물로서 동물 여물 (III)로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항산화제를 동물 여물 (III)에 첨가한다. 일부 실시양태에서, 원심분리된 생물학적 가수분해물을 (111)에 첨가하고 건조 단계를 거친 슬러리와 혼합하여 건조된 생물학적 슬러리 (106)를 보충할 수 있으며, 여기서 건조된 생물학적 슬러리 (106)는 첨가된 (지방이 감소된) 원심분리된 생물학적 가수분해물 (114)의 희석으로부터 보다 낮은 상대 지방 함량을 가질 것이다. 일부 실시양태에서, 원심분리된 오일 (115)을 건조 단계를 거친 슬러리와 혼합하여 건조된 생물학적 슬러리 (106)를 보충할 수 있으며, 여기서 건조된 생물학적 슬러리 (106)는 원심분리된 오일 (115)의 첨가로 인해 보다 높은 상대 지방 함량을 가질 것이다.
일부 실시양태에서, 항산화제 및/또는 케이킹방지제 (109)를 건조된 고체 생물학적 슬러리, 밀링되거나 펠릿화된 생성물, 탈수된 생물학적 입자 중의 어느 것, 임의의 동물 여물 (I)-(VI), 또는 본 개시내용의 동물 여물의 임의의 건조된 형태에 첨가할 수 있다.
원심분리된 생물학적 가수분해물 (114)을 안정화제를 첨가함으로써 안정화 단계에 적용하여 안정화된 수성 가수분해물 (116)을 생성할 수 있다. 안정화된 수성 가수분해물 (116)을 유화시켜 유화된 농업용 혼화재 (117)를 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유화된 농업용 혼화재 (117)를 첨가제와 블렌딩할 수 있다. 블렌딩된 첨가제는 분산제 또는 광물질을 포함하거나 배제할 수 있다. 광물질은 채굴된 현무암일 수 있다. 블렌딩된 유화된 농업용 혼화재는 비료 (118)로서 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유화된 농업용 혼화재 (117)를 농축시켜 농축된 제1 농업용 혼화재 (119)를 형성할 수 있다. 농축된 제1 농업용 혼화재 (119)는 비료 또는 동물 여물 (120)로서 동물 여물 (II)로서 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 임의의 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121)을 안정화된 수성 가수분해물 (116)에 첨가할 수 있다. 임의의 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121)은 탄수화물 재활용 가능 스트림일 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄수화물 재활용 가능 스트림은 건조된 빵 부스러기일 수 있다.
일부 실시양태에서, 임의의 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121)을 건조 단계를 거친 슬러리와 혼합하여 건조된 생물학적 슬러리 (106)를 보충할 수 있으며, 여기서 건조된 생물학적 슬러리 (106)는 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121)의 성분의 보다 높은 함량을 가질 것이다. 일부 실시양태에서, 건조 단계를 거친 슬러리에 첨가된 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121)이 탄수화물 재활용 가능 스트림인 경우, 건조된 생물학적 슬러리 (106)의 탄수화물 함량이 증가된다.
본 발명자들은, 본원에 기술된 임의의 동물 여물 형태의 형성 이전의 공정 단계에의 원심분리된 오일 (115), 임의의 추가의 생물학적 재활용 가능 스트림 (121), 생물학적 가수분해물 (111), 및/또는 원심분리된 (지방이 감소된) 생물학적 가수분해물 (114)의 선택적 첨가에 의해, 아미노산, 고형분, 탄수화물, 및 단백질 함량이 선택적으로 수득될 수 있어 표준 동물 여물 형태가 나타낼 수 없는 특성을 가진 이상적인 동물 여물을 생성할 수 있음을 발견하였다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 생물학적 입자 (110) 및 건조된 농업용 혼화재 (134)를 임의로 빵 부스러기와 배합하여 동물 여물 (V)로서 동물 여물을 생성할 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 생물학적 입자 (110), 및 제1 농업용 혼화재 (128) 및 임의의 제2, 제3, 또는 그 이상의 농업용 혼화재 (132)를 배합하여 형성된 건조된 농업용 혼화재 (134)를 배합하여 동물 여물 (VI)로서 동물 여물을 형성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기술된 임의의 동물 여물은 본원에 기술된 임의의 다른 동물 여물과 혼합, 블렌딩, 희석, 용해, 분쇄 또는 미분될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항산화제 및/또는 케이킹방지제가 본원에 기술된 임의의 동물 여물에 첨가될 수 있다.
실시예
실시예 1. 비료, 식물 성장 증진제, 또는 토양 개량제로서 사용하기 위한 농업용 혼화재를 제조하는 과정
하기 실험은 농업용 혼화재가 비료, 식물 성장 증진제, 또는 토양 개량제로서 사용하기 위해 가공될 수 있음을 입증한다.
재활용된 신선 식품 재활용품은 슈퍼마켓으로부터 수집하였다. 신선 식품 재활용품은 슈퍼마켓의 농산물, 육류, 생선, 베이커리 & 델리 부서로부터 공급받았으며, 슈퍼마켓 선반에서 빼낸지 2일 이내에 냉장 트럭에 의해 수집되었다. 베이커리 신선 식품 재활용 가능 스트림은 다른 신선 식품 재활용 가능 스트림으로부터 분리하였으며 비료, 식물 성장 증진제, 또는 토양 개량제로서 사용하기 위한 농업용 혼화재를 제조하는데 사용되는 신선 식품 재활용 가능 스트림에 포함시키지 않았다. 수집된 신선 식품 재활용품은 수거를 기다리는 동안 수집된 식품을 신선하게 유지하도록 설계된 특수 단열 용기에 저장함으로써 신선하게 유지시켰다. 수집된 슈퍼마켓 신선 식품은 생산 시설에 도착한지 24시간 이내에 가공하였다.
수집된 신선 식품 재활용품을 칭량하고 육류 또는 농산물의 파운드로서 별도로 기록하였다. 재료를 칭량한 후, 이를 중앙 호퍼로 비우고 펌프 헤드가 있는 회전식 나이프 분쇄기를 사용하여 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리로 되도록 분쇄하였다.
분쇄기는 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리를 재킷화 소화 용기로 펌핑하며, 재킷화 소화 용기에서 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리가 연속해서 혼합되었다. 효소 소화 배양 공정을 총 3시간 동안 이 용기에서 수행하였다. 효소를 슬러리에 도입하고, 재료를 연속적으로 가열, 혼합 및 추가 분쇄하여 재료에 작용하는 효소의 효율을 최대화시켰다.
보다 구체적으로, 엔도셀룰라제, 엑소셀룰라제 및 리파제를 포함하는 제1 효소 조합을 일정한 혼합으로 신선 식품 재활용 가능 슬러리에 첨가하고, 온도를 30분 동안 100℉로 증가시켰다. 그후 재순환 라인의 인라인 고전단 분쇄기를 켰다. 고전단 분쇄기는 붕해 헤드 (높은 RPM 전단 작용)를 갖는 고전단 혼합기였다. 그후 펙티나제, 프로테아제 및 α-아밀라제를 포함하는 제2 효소 조합을 첨가하고, 프로테아제를 마지막에 첨가하고, 온도를 1.5시간 동안 130℉로 증가시켰다. 배양 후, 배양된 가수분해물을 약 30분 동안 160-170℉로 가열하여 가수분해물을 저온살균시켰다.
그후 저온살균된 재료를 메쉬 스크린을 사용하여 분리하였다. 배양에 의해 생성된 가수분해물을 먼저 590 μm의 개구를 갖는 진동 30 메쉬 스크린을 사용하여 분리하였다. 제1 스크린을 통과한 가수분해물을 개구 크기가 74 μm인 200 메쉬 스크린을 통해 여과함으로써 추가로 분리하였다.
그후 분리된 액체 가수분해물을 트리캔터 원심분리기에 도입하고 입자, 지방 및 수성 상으로 분리하였다. 단리된 수성 상 (약 0.1 내지 2.0 질량 퍼센트 지방을 포함함)을 고전단 다단 혼합기일 수 있는 초고전단 분쇄기를 사용하여 유화/균질화시켜 유화된 가수분해물을 형성하였다. 유화된 가수분해물을 최종 가공을 위해 안정화 탱크로 펌핑시켰다. 단리된 지방을 추가의 지방 가공을 위해 별도의 저장 탱크로 펌핑시켰다. 단리된 입자를 실온에서 건조시켰다. 단리된 입자를 별도의 토양 개량 제품으로서 사용하기 위해 임의로 펠릿화하였다.
저온살균된 수성 가수분해물 또는 유화된 가수분해물을 2.8의 pH로 되도록 인산을 첨가하여 안정화시킨 다음, 0.25% 소르브산칼륨을 첨가하여 액체를 이의 저온살균된 상태로 보존하고 저장 중에 미생물 활성을 방지하였다. 그후 이러한 재료를 샘플링하고 pH 및 식품 병원균 존재여부에 대해 확인하였다. 식품 병원균 스크리닝에는 24 hr 배양 기간이 필요하므로, 이러한 확인이 완료될 때까지 재료를 안정화 탱크에 24시간 동안 보관하였다. 그후 유화된 가수분해물을 저장 탱크로 옮겼다.
안정화 후, 가수분해물을 또한 실험실에서 시험하여, 내용물에 병원균(대장균 및 살모넬라균 포함), 중금속 및 기타 비료, 식물 성장 증진제 또는 토양 개량제로서 사용하기에 부적합한 물질이 없도록 보장하였다. 개별 배치를 블렌딩하여, 수성 유화된 가수분해물 조성물이 일정하도록 보장하였다.
실시예 2. 동물 여물로서 사용하기 위한 농업용 혼화재를 제조하는 과정
하기 실험은 농업용 혼화재가 동물 여물로서 사용하기 위해 가공될 수 있음을 입증한다.
재활용된 신선 식품 재활용품은 슈퍼마켓으로부터 수집하였다. 신선 식품 재활용품은 슈퍼마켓의 농산물, 육류, 생선, 베이커리 & 델리 부서로부터 공급받았으며, 슈퍼마켓 선반에서 빼낸지 2일 이내에 냉장 트럭에 의해 수집되었다. 베이커리 신선 식품 재활용 가능 스트림은 다른 신선 식품 재활용 가능 스트림으로부터 분리하였으며 비료, 식물 성장 증진제, 또는 토양 개량제로서 사용하기 위한 농업용 혼화재를 제조하는데 사용되는 신선 식품 재활용 가능 스트림에 포함시키지 않았다. 수집된 신선 식품 재활용품은 수거를 기다리는 동안 수집된 식품을 신선하게 유지하도록 설계된 특수 단열 용기에 저장함으로써 신선하게 유지시켰다. 수집된 슈퍼마켓 신선 식품은 생산 시설에 도착한지 24시간 이내에 가공하였다.
수집된 신선 식품 재활용품을 칭량하고 육류 또는 농산물의 파운드로서 별도로 기록하였다. 재료를 칭량한 후, 이를 중앙 호퍼로 비우고 펌프 헤드가 있는 회전식 나이프 분쇄기를 사용하여 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리로 되도록 분쇄하였다. 단리된 빵 신선 식품 재활용 가능 스트림을 별도의 회전식 나이프 분쇄기를 사용하여 빵 부스러기로 되도록 별도로 가공하였다.
분쇄기는 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리를 재킷화 소화 용기로 펌핑하며, 재킷화 소화 용기에서 신선 식품 재활용 가능 입자 슬러리가 연속해서 혼합되었다. 효소 소화 배양 공정을 총 3시간 동안 이 용기에서 수행하였다. 효소를 슬러리에 도입하고, 재료를 연속적으로 가열하고, 일정한 교반 및 전단에 적용하여 재료에 작용하는 효소의 효율을 최대화시켰다.
보다 구체적으로, 엔도셀룰라제, 엑소셀룰라제 및 리파제를 포함하는 제1 효소 조합을 일정한 혼합으로 신선 식품 재활용 가능 슬러리에 첨가하고, 온도를 30분 동안 100℉로 증가시켰다. 그후 재순환 라인의 인라인 고전단 분쇄기를 켰다. 고전단 분쇄기는 붕해 헤드 (높은 RPM 전단 작용)를 갖는 고전단 혼합기였다. 그후 펙티나제, 프로테아제 및 α-아밀라제를 포함하는 제2 효소 조합을 첨가하고, 프로테아제를 마지막에 첨가하고, 온도를 1.5시간 동안 130℉로 증가시켰다. 일부 실시양태에서, 효소를 동시에 첨가할 수 있다. 배양 후, 배양된 가수분해물을 약 30분 동안 160-170℉로 가열하여 가수분해물을 저온살균시켰다.
그후 저온살균된 슬러리 재료를 돼지 시험의 경우 슬러리에 병원균이 없다는 것을 확인한 후 동물 여물로서 직접 사용하였다. 닭 시험에서 및 본 발명의 현재 구성에서, 슬러리를 가열된 공정 탱크로 옮긴 다음 드럼 건조기에 공급하고, 분말로 되도록 밀링하고, 필요에 따라 안정화시키고:케이킹방지제를 첨가하고, 펠릿화하였다.
하나의 임의의 실시양태에서, 저온살균된 슬러리 재료를 실온에서 탈수시켜 건조된 여물 형태를 형성하였다. 하나의 임의의 실시양태에서, 저온살균된 슬러리 재료를 상기 기술된 방법에 의해 가공된 단리된 빵 부스러기와 혼합하고 고체 여물 형태로 되도록 펠릿화하였다.
하나의 임의의 실시양태에서, 그후 저온살균된 슬러리 재료를 메쉬 스크린을 사용하여 분리하였다. 배양에 의해 생성된 가수분해물을 먼저 590 μm의 개구를 갖는 진동 30 메쉬 스크린을 사용하여 분리하였다. 제1 스크린을 통과한 가수분해물을 개구 크기가 74 μm인 200 메쉬 스크린을 통해 여과함으로써 추가로 분리하였다.
그후 분리된 액체 가수분해물을 트리캔터 원심분리기에 도입하고 입자, 지방 및 수성 상으로 분리하였다. 단리된 수성 상 (약 0.1 내지 2.0 질량 퍼센트 지방을 포함함)을 고전단 다단 혼합기일 수 있는 초고전단 분쇄기를 사용하여 유화/균질화시켜 유화된 가수분해물을 형성하였다. 유화된 가수분해물을 최종 가공을 위해 안정화 탱크로 펌핑시켰다. 단리된 지방을 추가의 지방 가공을 위해 별도의 저장 탱크로 펌핑시켰다. 단리된 입자를 실온에서 건조시켰다. 단리된 입자를 분리하였다.
저온살균된 수성 가수분해물 또는 유화된 가수분해물을 0.25% 소르브산칼륨을 첨가함으로써 안정화시켜 액체를 이의 저온살균된 상태로 보존하고 저장 중에 미생물 활성을 방지하였다. 그후 이러한 재료를 샘플링하고 pH 및 식품 병원균 존재여부에 대해 확인하였다. 식품 병원균 스크리닝에는 24 hr 배양 기간이 필요하므로, 이러한 확인이 완료될 때까지 재료를 안정화 탱크에 24시간 동안 보관하였다. 그후 유화된 가수분해물을 저장 탱크로 옮겼다.
안정화 후, 저온살균된 수성 가수분해물을 또한 실험실에서 시험하여, 내용물에 병원균(대장균 및 살모넬라균 포함), 중금속 및 기타 비료, 식물 성장 증진제 또는 토양 개량제로서 사용하기에 부적합한 물질이 없도록 보장하였다. 개별 배치를 블렌딩하여, 수성 유화된 가수분해물 조성물이 일정하도록 보장하였다.
그후 저온살균된 수성 가수분해물을 탈수시켜 건조된 형태의 동물 여물을 생성하였다.
일부 임의의 실시양태에서, 베이커리 재활용 가능 스트림은 본원에 기술된 효소 소화 방법으로 가공하지 않았으며 대신 빵 부스러기로 되도록 건조 및 분쇄하였다. 일부 임의의 실시양태에서, 빵 부스러기를 본원에 기술된 건조 또는 액체 형태의 가수분해물과 혼합, 분쇄 또는 희석함으로써 빵 부스러기를 조합하여 동물 여물로서 사용하기 위한 농업용 혼화재를 생성하였다.
실시예 3. 작물 스트레스로부터의 보호
하기 실험은 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재가 높은 스트레스 작물 조건하에서 작물 관개를 가능하게 하는데 사용될 수 있음을 입증한다. 높은 스트레스 작물 조건은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 고염수, 고염 토양, 낮은 토양 영양소 함량, 낮은 토양 미생물 용적, 및 높은 열.
고염수 스트레스
캘리포니아주 벤투라 카운티(미국)의 딸기 작물을 4개의 개별 구역으로 나누고, 각 구역을 별도의 관개 및 비옥화 조건에 적용하였다. 제1 구역에는 대조군으로서 작용하는 표준 질산염 비료인 재배자 표준 비료를 주었으며, 이의 조성은 아래 표 1에 기술되어 있다. 이 구역을 비-염수로 관개하였다. 제2 구역에는 재배자 표준 비료를 주고 200 ppm NaCl로 관개하였다. 제3 구역에는 동량의 재배자 표준 비료와 본 개시내용의 농업용 혼화재인 본원에 기술된 방법에 의해 신선 식품 재활용품으로부터 제조된 "H2H"를 주었다. 이러한 제3 구역을 200 ppm NaCl로 관개하였다. 이러한 제3 구역에는 에이커당 5 갤런의 양으로 H2H의 수용액이 제공되었다. 제4 구역에는 재배자 표준 비료와 "H2H"를 주고 200 ppm NaCl로 관개하였다. 이러한 제4 구역에는 에이커당 10 갤런의 양으로 H2H의 수용액이 제공되었다.
Figure pat00001
결과는 아래 표 2에 제시되어 있다:
Figure pat00002
도 10에 나타낸 결과는 고염수로 관개하면 작물에 대조 비료만을 주는 경우 작물 수확량을 50%까지 줄인다는 것을 나타낸다. 염분 없는 재배자 표준 비료로의 처리는 (분홍색) 사각형 상자 라인으로 표시된다. 재배자 표준 비료 + 200 ppm NaCl로의 처리는 (자주색) x-x-x 라인으로 표시된다. 그러나, 에이커당 5 갤런의 양의 대조 비료 및 H2H를 준 작물에 200 ppm NaCl로 관개하는 경우, 작물 수확량은 보통의 물(염수가 첨가되지 않음)로 처리된 대조 작물과 동일하며(다이아몬드가 있는 (청색) 라인 참조), 예를 들어, 재배자 표준 비료를 사용하여 수득된 것에 비해 높은 작물 수확량(표준 비료로 수득된 수확량의 200%)을 수득한다. 놀랍게도, 200ppm NaCl로 관개되고 에이커당 10 갤런의 양의 대조 비료 및 H2H를 준 제4 구역에서 가장 높은 작물 수확량이 관찰되었다. (삼각형이 있는 상부 (녹색) 라인 참조). 결과는 (1) 본 개시내용의 농업용 혼화재를 고염수로 관개된 작물에 적용하여 보통의 물 및 대조 비료로 처리된 작물과 동등한 작물 수확량을 달성할 수 있고, (2) 농업용 혼화재 양의 함수로서의 작물 수확량의 용량-반응이 표준 및 고염도 조건하에서 작물 수확량에 대한 농업용 혼화재의 효과를 명백히 입증한다는 것 둘 다를 입증한다. 본원의 결과는 농업용 혼화재가 높은 스트레스 조건하에서 작물에 대한 작물 수확량을 증가시키는데 사용될 수 있음을 입증하며, 여기서 높은 스트레스는 고염도 물 또는 고염도 토양을 포함하거나 배제할 수 있다.
고온 스트레스
딸기 코호트에는 재배자 표준 비료, 재배자 표준 비료 (대조 비료의 시용량의 절반으로)와 H2H (처리 일자당 5 gal/에이커의 비율로 투여됨) ("H2H-저"), 재배자 표준 비료 (대조 비료의 시용량의 절반으로)와 H2H (처리 일자당 7.5 gal/에이커의 비율로 투여됨) ("H2H-중"), 또는 재배자 표준 비료 (대조 비료의 시용량의 절반으로)와 H2H (처리 일자당 10 gal/에이커의 비율로 투여됨) ("H2H-고")가 성장 시기 동안 90℉ 이상의 고온에 노출된 성장하는 작물에 투여되었다.
도 32에 나타낸 바와 같이, H2H 및 재배자 표준 비료로 처리된 코호트는 재배자 표준 비료 단독으로 처리된 코호트보다 지속적으로 1일당 더 높은 누적 과일 수확을 산출하였다. 도 33에 나타낸 바와 같이, H2H 및 재배자 표준 비료로 처리된 코호트는 재배자 표준 비료 단독으로 처리된 코호트에 비해 지속적으로 더 높은 누적 에이커당 작물 수익 차이를 산출하였다. 결과는 본원에 기술된 농업용 혼화재가 높은-스트레스 조건하에서 작물에 적용될 경우 작물 수확량을 증가시킬 수 있음을 입증한다.
실시예 4. 농업용 혼화재의 배치간 일관성(batch to batch consistency)의 분석 및 증명
본원에 기술된 공정에 의해 제조된 농업용 혼화재의 배치간 일관성을 입증하기 위해, 11개의 개별 배치를 이들의 조성에 대해 분석하였다. 표 3은 건조물 (DM) 기준으로 고체 및 액체 샘플의 근접 분석을 열거한다. 건조물 백분율 (DM%), 조 단백질 백분율 (CP%), 총 에너지 (GE), 회분화 후 회분 중량 (회분%), 지방 함량과 등가인 산 가수분해된 에테르 추출물 조성물 (AEE%), 조 섬유 백분율, 및 탄수화물 함량과 등가인 질소 비함유 추출물 (NFE)은 모두 액체 가수분해물 및 분리된 고체 둘 다에 대해 중량%(wt.%)로 측정되었다. 조성 분석은 공지된 방법으로 평가하였다: DM - 방법 930.15; AOAC International, 2007, 회분 - 방법 942.05; AOAC International, 2007, 조 지방 - 방법 954.02; AOAC International, 2007, Elementar Rapid N-cube 단백질/질소 장치 (Elementar Americas Inc., Mt. Laurel, NJ) 상에서 연소에 의한 조 단백질 (CP) - (방법 990.03; AOAC International, 2007), 아미노산 - 방법 982.30 E (A, B, 및 C); AOAC International, 2007, 조 섬유 - 방법 978.10; AOAC International, 2007, 산 세제 섬유질 (ADF) 및 산 세제 리그닌 - 방법 973.18; AOAC International, 2007, 중성 세제 섬유질 (NDF) (Holst, D.O., 1973. Holst filtration apparatus for Van Soest detergent fiber analysis, J. AOAC. 56, 1352-1356), 당 프로파일 (프럭토스, 글루코스, 수크로스, 락토스, 말토스) - 문헌[Churmas, S.C., 1982. Carbohydrates, in: Zweig, G., Sherma, J. ed., Handbook of Chromatography, CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 209-254; and Kakeki, K., Honda, S., 1989. Silyl ethers of carbohydrates, in: Biermann, C.J., McGinnis, G.D. ed., Analysis of Carbohydrates by GLC and MS, CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 43-85, oligosaccharides (stachyose, verbascose; Churmas, 1982, supra), minerals (Cu, Fe, Zn, Mn, Ca, P, K, Mg, Na, S, Cl) - by Inductive Coupled Plasma-Optical Emission Spectoscopy [ICP-OES; Method 985.01 (A, B, and C); AOAC International, 2007])에 기술된 방법에 의해. 모든 샘플을 또한 방법 965.49 및 996.06 (AOAC International, 2007)에 따라 기체-액체 크로마토그래피에 의해 지방산 프로파일에 대해 분석하였다. 질소 비함유 추출물 (NFE)의 농도는 DM과 AEE, 회분, CF, 및 CP의 합계 간의 차이로서 계산하였다. 총 에너지 (GE)는 다음의 방정식을 사용하여 계산하였다: GE = 17.6 + 0.0617*CP + 0.2193*EE +0.0387*CF - 0.1867*Ash (Sauvant, D., Perez, J. M., Tran, G., 2002. Tables of composition and nutritional value of primary materials destined for stock animals: pigs, poultry, cattle, sheep, goats, rabbits, horses, fish. INRA Editions). 헤미셀룰로스의 농도는 NDF와 ADF 간의 차이로서 계산하였다.
배치내 CV (분산 계수)는 낮은 값에서 높은 CV를 갖는 조섬유질 백분율을 제외하고 모든 매개변수에 대해 36% 미만인 것으로 밝혀졌다. 조성 분석에 대해 본원에 열거된 모든 백분율은 중량 퍼센트 기준이다. 액체 샘플의 경우, DM%는 16.9 내지 25.3%에 이르고, CP는 19.l8 내지 25.3%에 이르며, GE는 5504 내지 6564 kcal.kg에 이르고, 회분 양은 3.93 내지 9.32%에 이르며, AEE는 25.81 내지 41.14%에 이르고, 조 섬유는 1.8 내지 7.6%에 이르며, NFE는 8.26 내지 26.51%에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, DM%는 26.1 내지 32.7%에 이르고, CP는 17.3 내지 21.8%에 이르며, GE는 4779 내지 5288 kcal.kg에 이르고, 회분 양은 6.05 내지 16.42%에 이르며, AEE는 15.06 내지 20.51%에 이르고, 조 섬유는 9.3 내지 16.7%에 이르며, NFE는 23.86 내지 35.82%에 이르렀다.
도 49에 나타낸 바와 같이, 표 4는 본원에 기술된 공정에 의해 제조된 고체 (분리된 입자), 및 액체 (농업용 혼화재) 샘플 중의 아미노산의 가중 농도를 열거한다. 배치내 CV는 8.89% 이하이며, 이것은 매우 일관된 배치간 아미노산 함량을 나타낸다. 액체 샘플의 경우, 아르기닌의 wt%는 1.1 내지 1.43%에 이르고, 히스티딘은 0.58 내지 0.77%에 이르며, 이소류신은 0.93 내지 1.17%에 이르고, 류신은 1.54 내지 1.93%에 이르며, 리신은 1.39 내지 1.84%에 이르고, 메티오닌은 0.42 내지 0.55%에 이르며, 트레오닌은 0.83 내지 1.04%에 이르고, 페닐알라닌은 0.92 내지 1.11%에 이르며, 트립토판은 0.92 내지 1.11%에 이르고, 발린은 1.03 내지 1.32%에 이르며, 알라닌은 1.20 내지 1.56%에 이르고, 아스파라긴은 1.97 내지 2.33%에 이르며, 시스테인은 0.21 내지 0.26%에 이르고, 글루탐산은 3.13 내지 3.88%에 이르며, 글리신은 1.18 내지 1.71%에 이르고, 프롤린은 1.19 내지 1.45%에 이르며, 세린은 0.81 내지 0.96%에 이르고, 티로신은 0.76 내지 0.92%에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, 아르기닌의 wt%는 0.92 내지 1.19%에 이르고, 히스티딘은 0.46 내지 0.55%에 이르며, 이소류신은 0.73 내지 0.8%에 이르고, 류신은 1.22 내지 1.43%에 이르며, 리신은 1.17 내지 2.06%에 이르고, 메티오닌은 0.33 내지 0.39%에 이르며, 트레오닌은 0.62 내지 0.76%에 이르고, 페닐알라닌은 0.75 내지 0.86%에 이르며, 트립토판은 0.14 내지 0.17%에 이르고, 발린은 0.87 내지 0.98%에 이르며, 알라닌은 0.98 내지 1.35%에 이르고, 아스파라긴은 1.54 내지 1.77%에 이르며, 시스테인은 0.15 내지 0.19%에 이르고, 글루탐산은 2.60 내지 3.24%에 이르며, 글리신은 1.08 내지 1.96%에 이르고, 프롤린은 1.03 내지 1.49%에 이르며, 세린은 0.58 내지 0.79%에 이르고, 티로신은 0.52 내지 0.66%에 이르렀다.
액체 및 고체 조성물의 조성 분석은 각각이 작물 수확량 증진제 및 동물 여물을 위한 선충 성장을 포함한 생물학적 성장을 촉진하는데 사용될 수 있는 영양소를 포함한다는 것을 나타낸다.
표 5 및 6은 본원에 기술된 공정에 의해 제조된 농업용 혼화재의 광물질 함량을 열거한다. 배치내 CV는 16.4% 미만인 것으로 밝혀졌으며, 이것은 매우 일관된 배치간 광물질 함량을 나타낸다. 액체 샘플의 경우, 칼슘의 wt.%는 0.39 내지 0.64%에 이르고, 인은 0.26 내지 0.4%에 이르며, 칼륨은 0.93 내지 1.35%에 이르고, 마그네슘은 0.08 내지 0.11%에 이르며, 나트륨은 0.37 내지 0.58%에 이르렀다. 액체 샘플의 경우, 구리의 농도(ppm, 백만부 당 부)는 3 내지 5 ppm에 이르고, 철은 92 내지 133 ppm에 이르며, 아연은 19 내지 32 ppm에 이르고, 망간은 7 내지 13 ppm에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, 칼슘의 wt.%는 1.31 내지 5.2%에 이르고, 인은 0.63 내지 2.17%에 이르며, 칼륨은 0.77 내지 1.09%에 이르고, 마그네슘은 0.09 내지 0.13%에 이르며, 나트륨은 0.33 내지 0.61%에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, 구리의 농도 (ppm, 백만부 당 부)는 5 내지 10 ppm에 이르고, 철은 92 내지 214 ppm에 이르며, 아연은 49 내지 79 ppm에 이르고, 망간은 17 내지 20 ppm에 이르렀다.
표 7은 본원에 기술된 공정에 의해 제조된 농업용 혼화재의 탄수화물 함량 (wt.%)을 열거한다. 탄수화물의 열거된 각 중량 퍼센트는 혼합물의 NFE 성분의 건조물의 중량 퍼센트이다. 전분 함량을 제외하고, 배치내 CV는 30% 미만인 것으로 밝혀졌으며, 이것은 매우 일관된 배치간 광물질 함량을 나타낸다. 액체 샘플의 경우, 셀룰로스, 리그닌, 및 헤미셀룰로스가 아닌 기타 불용성 섬유질을 포함하는 산 세제 섬유질 (ADF)은 60.48%의 배치내 CV로 0.9 내지 6.1%에 이르고; 회분-비함유 중성 세제 섬유질 (aNDF) 함량은 47.42%의 배치내 CV로 2.7 내지 8.5%에 이르고; 산 세제 리그닌 (ADL)은 71.27%의 CV로 0.42 내지 5.51%에 이르고; 헤미셀룰로스 함량은 0 내지 5%에 이르고, 셀룰로스 함량은 0.77 내지 2.36%에 이르며; 프럭토스 함량은 4.36 내지 6.41%에 이르고; 글루코스 함량은 6.47 내지 9.95%에 이르며; 수크로스 함량은 0.02 내지 0.06%에 이르고; 스타키오스 함량은 0.02 내지 0.05%에 이르며; 전분 함량은 0.4 내지 7.5%에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, 셀룰로스, 리그닌, 및 헤미셀룰로스가 아닌 기타 불용성 섬유질을 포함하는 산 세제 섬유질 (ADF)은 16.2%의 배치내 CV로 12.7 내지 21.1%에 이르고; 회분-비함유 중성 세제 섬유질 (aNDF) 함량은 14.17%의 배치내 CV로 20.6 내지 31.4%에 이르고; 산 세제 리그닌 (ADL)은 14.13%의 CV로 4.62 내지 7.4%에 이르고; 헤미셀룰로스 함량은 6.2 내지 10.3%에 이르고, 셀룰로스 함량은 9.27 내지 13.39%에 이르며; 프럭토스 함량은 2.71 내지 4.52%에 이르고; 글루코스 함량은 3.96 내지 6.49%에 이르며; 수크로스 함량은 0.03 내지 0.06%에 이르고; 스타키오스 함량은 0.02 내지 0.1%에 이르며; 전분 함량은 2.1 내지 5.1%에 이르렀다.
표 8, 9, 및 10은 본원에 기술된 공정에 의해 제조된 농업용 혼화재의 건조물 기준으로 총 지방 함량 (AEE%)의 중량 백분율 (wt.%)에 기반한 포화 지방산 함량을 열거한다. 고노드산을 제외하고, 배치내 CV은 23.17% 미만인 것으로 밝혀졌으며, 이것은 매우 일관된 배치간 포화 지방산 함량을 나타낸다. 액체 샘플의 경우, 미리스트산 (14:0)의 wt.%는 3.07 내지 3.22%에 이르고, C15:0은 0.41 내지 0.48%에 이르며, 팔미트산 (16:0)은 26.24 내지 27.25%에 이르고, 마르가르산 (17:0)은 0.93 내지 1.23%에 이르며, 스테아르산 (18:0)은 11.94 내지 13.45%에 이르고, 아라킨산 (20:0)은 0.18 내지 0.26%에 이르고, 베헨산 (22:0)은 0.18 내지 0.26%에 이르며, 리그노세린산 (24:0)은 0.03 내지 0.07%에 이르고, 미리스톨레산 (9c-14:1)은 0.5 내지 0.75%에 이르며, 팔미톨레산 (9c-16:1)은 3.31 내지 3.90%에 이르고, 10c-17:1은 0%이고, 엘라이딘산 (9t-18:1)은 3.21 내지 4.0%에 이르고, 올레산 (9c-18:1)은 40.55 내지 41.98%에 이르며, 바크센산 (11c-18:1)은 2.29 내지 2.57%에 이르고, 리노엘라이딘산 (18:2t)은 0.01 내지 0.02%에 이르며, 리놀레산 (18:2n6)은 10.14 내지 14.53%에 이르고, 리놀렌산 (18:3n3)은 1.02 내지 1.77%에 이르며, 고노드산 (20:1n9)은 0.03 내지 0.43%에 이르고, C20:2는 0.16 내지 0.19%에 이르며, 호모-a-리놀렌산 (20:3n3)은 0.02 내지 0.03%에 이르고, 아라키돈산 (20:4n6)은 0.23 내지 0.28%에 이르며, EPA (22:ln9)는 0.02 내지 0.04%에 이르고, 클루파노돈산 (22:5n3)은 0.04 내지 0.06%에 이르며, DHA (22:6n3)는 0.07 내지 0.11%에 이르고, 네르본산 (24:1n9)은 0.01 내지 0.02%에 이르렀다. 고체 샘플의 경우, 미리스트산 (14:0)의 wt.%는 2.45 내지 2.7%에 이르고, C15:0은 0.34 내지 0.41%에 이르고, 팔미트산 (16:0)은 23.84 내지 24.76%에 이르고, 마르가르산 (17:0)은 0.78 내지 1.02%에 이르며, 스테아르산 (18:0)은 10.24 내지 11.57%에 이르고, 아라킨산 (20:0)은 0.29 내지 0.45%에 이르며, 베헨산 (22:0)은 0.11 내지 0.21%에 이르고, 리그노세린산 (24:0)은 0.08 내지 0.14%에 이르며, 미리스톨레산 (9c-14:1)은 0.38 내지 0.60%에 이르고, 팔미톨레산 (9c-16:1)은 2.54 내지 3.10%에 이르며, 엘라이딘산 (9t-18:1)은 2.35 내지 3.09%에 이르고, 올레산 (9c-18:1)은 37.19 내지 34.90%에 이르며, 바크센산 (11c-18:1)은 2.05 내지 2.27%에 이르고, 리노엘라이딘산 (18:2t)은 0.01 내지 0.02%에 이르며, 리놀레산 (18:2n6)은 13.9 내지 20.35%에 이르고, 리놀렌산 (18:3n3)은 1.54 내지 2.20%에 이르며, 고노드산 (20:1n9)은 0.04 내지 0.1%에 이르고, C20:2은 0.13 내지 0.18%에 이르며, 호모-a-리놀렌산 (20:3n3)은 0.02 내지 0.03%에 이르고, 아라키돈산 (20:4n6)은 0.19 내지 0.23%에 이르며, EPA (22:ln9)는 0.05 내지 0.2%에 이르고, 클루파노돈산 (22:5n3)은 0.03 내지 0.04%에 이르며, DHA (22:6n3)는 0.06 내지 0.08%에 이르고, 네르본산 (24:1n9)은 0.01 내지 0.03%에 이르렀다.
낮은 CV는 본원에 기술된 공정이 일관된 조성 프로파일을 갖는 농업용 혼화재를 생성할 수 있음을 나타낸다.
실시예 5. 향상된 작물 수확량을 수득하기 위한 농업용 혼화재와 현무암의 블렌딩
현무암을 본원에 기술된 농업용 혼화재와 혼합하여 농업용 혼화재를 가공한 후 광물질-풍부 농업용 혼화재를 생성하였다. 대안적으로, 현무암을 본원에 기술된 농업용 혼화재의 투여와는 별도로 작물에 투여하였다. 본 발명자들은 놀랍게도, 현무암이 본원에 기술된 농업용 혼화재 중의 유기 화합물을 암모니아 가스 (NH3) 또는 암모늄 염 (NH4 +)으로 환원시켜 고 질소 비료 조성물을 야기할 수 있는 환원된 철 (Fe (I) 또는 Fe (II))을 포함한다는 것을 발견하였다. 현무암-블렌딩된 본원에 기술된 농업용 혼화재로부터의 고 질소 비료 조성물은 미생물 활성의 증가를 초래함으로써 작물 수확을 자극한다.
이 실험에 사용된 딸기(cv. Portola)는 캘리포니아주 옥스나드의 기존 현장 환경에서 재배하였다. 이 시험은 하나의 비율의 H2H 3-2-1 유기 비료 단독으로 및 초기 현무암 물질 적용과의 조합으로 완전 무작위 블럭 시험으로서 설정되었으며 재배자 표준 비료에 비해 재배자 표준 비료에 더해진 현무암 단독과 비교하였으며, 성장 시기 동안 유지된 4개의 반복실험의 완전 무작위 데이터를 수집하였다. 모든 처리는 질소, 인 및 칼륨 비료의 일반적인 제철 적용을 받았다. 모든 H2H 재료는 계절 동안 재배자의 지하 드립 테이프에 적용하였다. 현무암 물질은 베드 형성 전에 손으로 살포하였다. 현무암:재배자 표준 비료 제형 중의 현무암은 에이커당 0.5톤의 비율로 적용되었다. 현무암:재배자 표준 비료:H2H 제형 중의 현무암은 에이커당 0.5톤의 비율로 적용되었다. H2H를 적용할 때, 이것은 처리당 에이커당 10갤런의 비율로 적용되었다. 모든 코호트는 동일 수준의 재배자 표준 비료로 처리되었다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 현무암 및 재배자 표준 비료를 갖는 H2H는 일일 및 누적 기준으로 각각의 딴 날자에 대해 모든 처리에 대한 에이커당 보정된 트레이에서 시장성 생산 증가를 나타내었다. H2H 3-2-1과 조합된 현무암, 및 현무암 단독으로의 처리는 시험 기간 동안 최대 외삽 플랫(most extrapolated flats)의 딸기를 생산했으며, 에이커당 1778 플랫의 재배 표준에 비해 선택 기간 동안의 평균 최대 플랫이 에이커당 2037 및 1942 플랫이었다. 등급 생산이 최종 재배자 수익에 어떤 영향을 미치는지에 대한 다른 관점은 도 31에 나타내어져 있으며, 당해 도면은 각각의 딴 날짜에 대한 HTTP:\\marketnews.usda.gov/portal에서 발견되는 USDA 출하장 시장 가격 (2017년 성장 시기 기준)을 기준으로 한 일일 판매 가능 수익을 보여준다. 이 데이터는 트레이 당 대략 $6.00의 비용을 뺀 후의 순 수익으로 표시된다 (예를 들어, 따는 작업으로 인한 비용, 상자 및 트레이 비용, 쿨러로의 운송, 및 딸기 따기와 관련된 냉방 비용). 이 데이터를 근거로 하여, 다른 처리를 능가하여 H2H 및 재배자 표준 비료와 현무암의 사용에 의해 재배자 수익의 수치적으로 누적된 계절적 증가가 보였다. 도 29는 시즌 동안 수확된 베리의 일일 시장 이용률, 즉 수확된 베리의 총 중량에 대한 판매 가능한 베리의 퍼센트를 보여주며, 평균 80.6% 내지 84.4%로 평균화된 이용률을 가진 재배자 표준 비료를 능가하여 모든 처리에 대해 유의적인 차이를 갖는다. 내림차순으로 GS:H2H:현무암으로의 처리, GS:현무암으로의 처리, GS:H2H로의 처리 순으로 최상의 이용률을 보였다. 도 30은 재배자 표준을 능가하는 처리 프로그램에 대한 각각의 딴 날짜에 대한 농장의 순 수익 차이를 보여주며, 이것은 이 경우 GS:H2H:현무암으로의 처리는 에이커당 $2427, GS:현무암으로의 처리는 에이커당 $1341, GS:H2H으로의 처리는 에이커당 $667로 모든 처리에 대해 매우 상이하였다.
결과는 재배자 표준 프로그램과 함께 본원에 기술된 방법에 의해 생산된 농업용 혼화재 제품의 활용이 재배자 생산에 가치를 더한다는 것을 입증한다. 결과는 또한 현무암 기반 제품과 비교한 H2H 제품 (농업용 혼화재), 및 현무암이 H2H와 조합된 제품의 시너지 효과를 입증한다. 현무암 만으로도 H2H 3-2-1을 능가하는 우수한 수확량을 제공하며, 농업용 혼화재가 현무암과 조합되는 경우에만 추가 과일 중량 수율 및 수익 증가가 관찰된다.
일부 실시양태에서, 본원에 기술된 농업용 혼화재의 양은, 건조물 기준으로, 생성된 혼합물의 5 내지 50 중량 퍼센트, 바람직하게는 약 10 중량 퍼센트이다. 일부 실시양태에서, 현무암 시용량(application rate)은 성장 시기당 에이커당 현무암 500 내지 2,000 파운드이다. 일부 실시양태에서, 농업용 혼화재 시용량은 현무암 암분 1톤당 5 갤런 내지 100 갤런이며, 혼합 퇴비를 적용하기 전에 퇴비화되고, 매년 유기 작물 및/또는 유기 낙농 알팔파 또는 건초 또는 구역지에 적용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 농업용 혼화재는 성장 시기당 한 번, 두 번 또는 세 번 적용된다. 본원에 기술된 농업용 혼화재와 혼합된 현무암은 유기 농법에 사용하도록 인증을 받을 수 있다. 본원에 기술된 농업용 혼화재와 혼합된 현무암은 유기 낙농을 위해 사료 목초지에 적용된다. 본원에 기술된 농업용 혼화재와 혼합된 현무암은 방목하여 기른 쇠고기 및 닭고기 생산을 위해 구역지에 적용된다. 광물질-풍부 농업용 혼화재는 재생 농업에서 작물 수확량을 증가시키거나 사료 용적 (구역지 또는 사료 목초지에서 동물을 먹이는데 이용 가능한 식량의 용적)을 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 퍼센트를 포함하여 5 내지 25 퍼센트까지 증가시킬 수 있다.
실시예 6. 고 질소 함량 유기 영양소 혼합물을 생성하기 위한 상추 컬(lettuce culls)과 대두의 가공
유기 대두분을 140-180℉의 온도 범위에서 물에서 가수분해시키고 (9:1 물:대두, 중량 기준) 일정한 전단 조건하에서 본원에 기술된 시스템을 사용하여 4.5의 pH에서 약 3시간 동안 알파 아밀라제 및 프로테아제를 첨가하여 대두분 슬러리를 생성하였다. 대두분 슬러리를 배양한 후, 슬러리를 거친 필터 및 미세 필터로 스크리닝하고, 트리캔터 원심분리기를 사용하여 원심분리하여 고체를 추가로 제거하여 고 질소 대두 가수분해물을 수득한다. 대안적으로, 유기 대두분 및 재활용된 채소 (이것은 상추, 시금치, 케일, 양배추, 및 기타 잎이 많은 채소와 브라시카를 포함하거나 배제할 수 있음)를 약 20:1 내지 약 5:1 범위의 중량비 (재활용된 채소: 대두의 중량 기준)로 배양 탱크에 첨가한다. 재활용된 채소는, 이들의 높은 물 함량을 고려해 볼 때, 물 대신에 대두분을 가수분해하는데 사용될 수 있다. 재활용된 채소-대두분 생물학적 재활용 가능 스트림을 140 - 180℉의 온도 범위에서 알파 아밀라제, 프로테아제, 및 셀룰로스를 첨가하여 일정한 전단 조건하에 본원에 기술된 시스템을 사용하여, 3.5 - 7.0의 pH에서 약 3시간 동안 가수분해시킨다. 대두분-재활용된 채소 슬러리를 배양한 후, 슬러리를 거친 필터 및 미세 필터로 스크리닝하고, 트리캔터 원심분리기를 사용하여 원심분리하여 고체를 추가로 제거하여 고 질소 대두 가수분해물을 수득한다. 생성된 완제품은 유기 채소 생산에서 작물 수확량을 증가시키기 위한 비료로서 사용하기에 안전하다.
실시예 7. 농업용 혼화재 및 골분, 혈분, 및 우모분의 조합된 처리로부터의 식품 성장에 대한 상승 효과
본원에 기술된 공정에 의해 제조된 농업용 혼화재를 포함한 불안정한 형태의 탄소의 적용은 미생물 활성을 자극하여 골분, 혈분, 및 우모분을 포함한 개량제를 빠르게 분해하는 것으로 밝혀졌다. 개량제의 신속한 분해는 상기 농업용 혼화재의 부재와 비교하여 더 빠른 질소 광물화를 산출하는 것으로 밝혀졌다. 더 빠른 질소 광물화는 더 빠른 식물 성장을 야기하였다.
골분, 혈분, 및 우모분이 미생물성 유익한 토양 미생물을 자극하는 것으로 알려져 있지만 (Quilty J., et al., Soil Res., 49, 1-26 (2011), 본 개시내용 이전에는 토양 미생물, 화학, 및 식물 성장의 영향에 대한 본원에 기술된 농업용 혼화재와 골분, 혈분, 또는 우모분의 조합에 대한 정보는 알려져 있지 않았다.
두 가지 실험이 수행되었으며, 하나는 토양만을 사용하여 광물화 비율을 측정하기 위한 것이고 다른 하나는 토마토 모종을 사용하여 식물 성장의 영향을 측정하기 위한 것이다. 세 가지 개량제를 평가하였다: 골분 믹스 (Nature Safe™ 7-12-0), 혈분 믹스 (Nature Safe™ 8-5-5) 및 우모분 믹스 (Nature Safe™13-0-0). 각 개량제를 증가된 식물 성장 및 광물화 비율에 대해 단독으로 및 본원에 기술된 방법에 의해 제조된 농업용 혼화재 ("H2H")과 조합하여 분석하였다. 대조물은 H2H 단독 및 물을 포함하였다. 개량제 첨가의 비율은 모든 경우에 질소 적용을 정상화하도록 조정하였다. H2H를 물에 10:1로 희석하고 에이커당 50 갤런의 비율로 적용하였다. 다음과 같이 8가지 토양 처리 조건이 할당되었다:
골분 단독
우모분 단독
혈분 단독
물 단독
골분 + H2H
우모분 + H2H
혈분 + H2H
H2H 단독
표준화된 질소 함량을 갖는 개량제의 열거된 N-P-K (질소-인-칼륨) 함량, 및 (튜브에서 수행된) 실험당 첨가된 표준화된 개량제의 양이 표 11에 요약되어 있다.
Figure pat00003
토양은 이전에 아몬드를 심은 개량되지 않은 관개 토양으로부터 수집하였다. 토양을 현지 수분(field moisture) 수준에서 손으로 철저히 혼합하고, 실험 시작시까지 차가운 방 (섭씨 4-6도)에 저장하였다. 실험 전에, 토양의 수분 함량을 40% 용수량(water holding capacity)으로 조절하였다.
생물검정 챔버를 PVC 컬럼 (길이 31.5cm, 직경 4cm)으로부터 준비하고, 6mm 직경 구멍으로 한쪽 끝을 막고, 토양 손실을 방지하기 위해 구멍을 메쉬로 덮었다. 구멍에는 탈착식 스토퍼를 장착하였다. 토양을 도입하기 전에 PVC 컬럼 및 메쉬를 물로 철저히 세척하였다. 그후 PVC 컬럼을 적하 건조시켰다. 8가지 처리 조건 각각을 총 실험에 대해 5회 반복하였다 (실험당 1개의 튜브를 사용함, 40개의 튜브). 각 처리에 대해, 토양의 배치를 준비하고, 처리 조건과 혼합하여 개별 챔버로 나누었다. H2H를 에이커당 50 갤런의 비율로 적용하고, 물에 10:1로 희석하고, 튜브당 0.6ml의 물에 0.06ml의 H2H가 적용되도록 챔버의 표면적 (12.6 cm2)에 따라 축소하였다. 모든 실험은 실온에서 수행하였다. 실험은 두 번 수행하였다.
각 챔버로부터의 침출수를 측정하기 위해, 100ml의 ddH2O (재증류수)를 적용 당일 (1일째)에, 및 또한 3일, 7일, 14일, 28일 및 2개월째에 첨가하였다. 각 측정에 대해, 칼럼의 바닥을 막지 않고 2시간 동안 배수시켰다. 무기 질소에 대한 분석시까지 샘플을 -20℃에서 15 ml 플라스틱 섬광 바이알에 저장하였다. 질산염 및 암모늄 농도는 비색 분석 및 잘-이해된 방법에 대한 표준 곡선과의 비교에 의해 결정하였다 (Keeney et al., Nitrogen - inorganic forms. In A.L. Page (ed.), Methods of Soil Analysis, part 2. Agron. Monogr., 2nd ed. ASA and SSSA, Madison, WI, p. 643-698, 1982).
"Rutgers" 품종의 토마토 모종을 4 인치 직경의 화분에 각 처리 조합의 5가지 반복실험으로 상기한 바와 같이 개량된 토양에 심었다. 모종을 실온에서 4주 동안 실험실의 그로우벤치(growbenches) 상에 유지한 후 식물 높이, 건조 중량, 뿌리 길이 및 뿌리 바이오매스를 포함한 식물 크기 메트릭스를 측정하였다.
침출수 분석 결과
모든 처리에서 나온 침출수의 질산염 함량은 높게 시작하여 빠르게 감소했지만, 개량제 자체가 조금 더 높은 경향이 있기는 하지만 처리 간의 시간 경과에 따른 감소율에서 현저한 차이는 보이지 않았다 (도 11). 개별 날짜에 대해서는 처리 사이에 약간의 차이가 있었다. 예를 들면, 첫 번째 실험에서 3일차에, 골분 단독이 골분과 조합된 H2H보다 유의적으로 더 높은 질산염 ppm을 가졌으며 (P<0.01, t=-4.0, 도 12), 이러한 경향이 14일째까지 반복되었다 (P=0.04, t=2.8). 이 시간 동안 보여지는 질산염의 감소는 H2H 및 골분 처리를 사용한 암모늄의 증가와 결부되며, 이것은 아래에 추가로 설명된다.
암모늄 농도는 질산염보다 낮아서 약 5ppm에 도달했지만, 처리 간에 더 큰 변동을 보였다. 예를 들면, H2H와 조합된 골분은 실험 #2에서 1일째 (P=0.03) 및 3일째 (P<0.01) 둘 다에서 골분 단독보다 더 높은 NH4 + (암모늄) 농도를 가졌다 (도 13). 7일째를 제외하고 첫 번째 실험에서 유사한 경향이 관찰되었지만 (P=0.09), 경향은 그다지 강하지 않았다. H2H와 골분 처리에서 보여지는 암모늄의 증가는 질산염의 감소와 일치하였다. H2H는 우모분 개량제에 대해 암모늄 침출수를 유사하게 증가시켰으며 (도 14), H2H와 조합된 우모분은 14일째에 우모분 단독보다 더 높은 암모늄 농도를 가졌다 (P=0.05).
유기 비료로부터의 질소의 빠른 광물화가 처음 2주 이내에 관찰되었으며, 그후 광물화(H2H와 개량제)가 더 느리게 진행되었다. 이론에 결부됨이 없이, 개량제 중의 요소 및 단순 단백질의 효소적 가수분해가 질소를 토양으로 방출한다.
개량제와 H2H의 조합으로부터 암모늄 농도에서 보여지는 상승적인 증가는 토양 먹이 사슬(토양의 먹이 사슬)을 시뮬레이션함으로써 H2H가 양분 유효도(nutrient availability)를 증가시킬 수 있다는 가설과 일치하는 증가된 미생물 활성을 시사한다. H2H 처리된 토양에서 낮은 질산염과 높은 암모늄의 조합은 질화 (질산염의 생성)보다는 암모니아화 (암모늄의 생성)로 인해 더 많은 광물화가 발생했음을 나타낼 수 있다.
향상된 식물 성장 결과
30일 후, H2H 및 대조물 처리가 가장 많이 성장하였다 (도 15). H2H 처리된 식물의 지상 바이오매스는 골분 처리된 식물보다 49% 높고, 혈분 처리된 식물보다 80% 높고, 우모분 처리된 식물보다 56% 높은 반면, 대조물은 각각 34%, 62% 및 40% 더 높았다. 성장에 대한 개량제의 억제 효과는 놀랍게도 H2H에 의해 극복된 것으로 밝혀졌다. 모든 식물은 개량제 단독에 비해 H2H와의 개량제 조합 처리에서 더 많이 자랐다. 전체 지상 식물 바이오매스에서 유사한 경향이 보였다 (도 16). 뿌리 바이오매스와 뿌리 길이는 처리간에 거의 차이가 없었으며, 식물이 지하 대 지상 바이오매스에 얼마나 많은 에너지를 할당하는지에 대한 척도인 지상부에 대한 지하부 비율(root shoot ratio)은 큰 차이를 보이지 않았다.
이론에 결부됨이 없이, 대조군에 비해 H2H-개량제 조합 처리에서 보여지는 반직관적 성장 감소는 실험 초기에 보다 불안정한 형태의 질소가 요소로 분해되어 식물 성장을 억제함으로써 초래되었을 수 있다. 이론에 결부됨이 없이, 이러한 개량제로부터의 암모니아의 방출은 민감한 미생물에 대해 일시적인 독성 효과를 가질 수 있지만, 그 효과는 토양 유형 및 시용량에 따라 좌우될 것 같다. 미생물의 이러한 억제는 질화 과정을 늦추어, 식물이 이용할 수 있는 질소를 제한하여 이들의 성장을 늦출 수 있다. 그러나, 모든 개량제 유형은 개량제 단독에 비해 H2H와 조합될 때 증가된 식물 성장을 야기하는 것으로 관찰되었다.
실시예 8. 동물 여물로서의 농업용 혼화재의 용도 - 동물 증체량의 측정
다 자란 돼지에 옥수수-대두분의 고형 식이 ("고형 식이")를 공급하거나, 고형 식이로 바꾸기 전에 액체 및 미립자를 포함하는 본 개시내용의 농업용 혼화재의 예시적인 액체 슬러리 형태를 포함하는 식이("농업용 혼화재 식이")를 시작하였다. 생물학적 재활용 가능 폐 스트림으로부터 제조된 본 개시내용의 농업용 혼화재의 액체 형태가 돼지에게 충분한 사료 공급원으로서 사용될 수 있는 것으로 관찰되었다.
본원에 기술된 방법에 의해 생성된 가수분해물의 조성 분석은 성장하는 돼지에게 이상적인 단백질 프로파일에 매우 가까운 것으로 밝혀졌다. 실시예 4에 기술된 바와 같이, 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 가수분해물의 일부 실시양태의 필수 아미노산 프로파일은 배치에 걸쳐 일관된다. 건조 및 액체 (및 혼합) 가수분해물 둘 다는 최적의 성장과 감소된 질소 배설과 함께 성장하는 돼지에게 균형잡힌 아미노산 프로파일을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 높은 질소 배설이 유거수, 주변 공기 질 및 토양 품질을 오염시키기 때문에 감소된 질소 배설은 단위 면적당 많은 양의 돼지를 제공할 수 있다. 또한, 본 개시내용의 가수분해물은 칼슘, 인, 구리, 철 및 망간을 포함하여 동물 여물로서 사용하기에 적절한 양의 광물질과 영양소를 포함하는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시양태에서, 가수분해물에는 동물 여물의 독점 공급원으로 사용될 때 칼슘, 인, 아연 및 비소를 포함하거나 배제한 다른 광물질이 추가로 보충될 수 있다. 게다가, 본원에 기술된 방법에 의해 제조된 가수분해물은 옥수수와 비교하여 더 많은 양의 이당류 및 올리고당을 함유하지만 전분은 더 적다. 결과는 높은 전분 및 섬유질 함량이 아미노산, 에너지 및 기타 영양소의 소화율을 감소시키는 것으로 알려져 있기 때문에 가수분해물이 옥수수보다 동물 여물로서 더 많은 에너지를 제공할 것으로 예상됨을 나타낸다 (Zhang, W., et al., 2013. The effects of dietary fiber level on nutrient digestibility in growing pigs, J. Anim. Sci. Biotechnol. 4, 17).
다 자란 돼지 시험에서, 64 마리의 돼지를 고형 식이 그룹 또는 농업용 혼화재 식이 그룹으로 분할하였다. 돼지는 3가지 시기로 모니터링하였다 - 35 내지 60kg 체중 돼지의 제1 시기(2주); 60 내지 90kg 체중 돼지의 제2 시기(2주) 및 90 내지 120kg 체중 돼지의 제3 시기. 다 자란 돼지의 연구에서, 농업용 혼화재 식이를 먹인 돼지를 시험의 제3 시기 - 90 내지 120kg 체중 시기 - 동안 고형 식이로 바꾸었다. 성장율, 일일 증체량, 사료 섭취, 사료 효율 및 도체(carcass) 품질을 포함한 측정치를 수득하였다.
아기 돼지를 이용한 시험에서, 108 마리의 돼지를 두 개의 그룹으로 나누었다 - 한 그룹은 옥수수-대두분 식이를 먹인 반면 다른 그룹은 제1 시기 (2주) 동안 농업용 혼화재 식이를 먹이다가 제2 시기 (2주) 동안 고형 식이로 바꾸었다. 성장율, 일일 증체량, 사료 섭취, 사료 효율 및 설사 빈도를 포함한 측정치를 수득하였다.
도 17은 재활용품으로부터 제조된 농업용 혼화재가 다 자란 돼지에게 적합한 사료이어서 옥수수분-대두 식이와 유사한 증체량 (옥수수-대두분 대조 동물과 유의적으로 다르지 않은 증체량)을 야기함을 보여준다. 이것은 본 개시내용의 혼화재가 지속적으로 성장하는 건강한 가축을 제공하는데 사용될 수 있음을 입증한다.
또한, 도 18은 가수분해물 사료가 또한 옥수수분-대두 식이와 거의 동일한 평균 일일 증체량을 야기하였음을 보여준다.
가수분해물을 공급받은 돼지는 28일째까지 체중이 미미하게 덜 증가하였지만, 예를 들면, 탄수화물을 첨가하여 본원에 기술된 바와 같은 가수분해물을 보충하고/하거나 가수분해물을 판매되는 펠릿화 제품으로 탈수함으로써, 옥수수분/대두 사료와 같은 종래의 고체 사료를 공급받은 돼지에 비해, 가수분해물을 공급받은 돼지에서 증체량을 증가시킬 것이다. 액체 혼화재를 공급받은 동물은 대조군 동물보다 위가 더 컸으며, 이것은 액체 식이로부터의 칼로리 소비가 동물의 위 크기에 의해 제한되었음을 나타낸다. 동물은 사전-소화된 조성물을 공급받았을 때 분뇨가 적고 설사가 덜했다. 또한, 돼지에게 본 개시내용의 영양소 풍부 조성물을 공급하면 지방이 더 적은 고기, 감소된 설사 및/또는 감염 및/또는 질병의 발생률 감소와 같은 다른 건강상의 이점을 갖는 돼지가 생산된다.
아기 돼지로부터의 결과는 가수분해물 식이가 적절한 사료이어서, 도 19에 나타낸 바와 같이 옥수수분-대두 식이와 유사한 증체량을 제공한다는 것을 보여준다.
또한, 가수분해물 사료를 공급받은 돼지는 감소된 설사 수준을 가졌다. 따라서, 일부 실시양태에서, 가수분해물 혼화재를 돼지와 같은 가축에게 공급하면 동물 건강이 개선된다.
게다가, 가수분해물은 동물 사료 여물에 포함된 높은 수준의 불포화 지방산을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 본원에 기술된 가수분해물로부터의 불포화 지방산을 포함하는 식이를 공급받은 동물은 도축후 높은 양의 불포화 지방산을 나타낼 것으로 예상된다. 비-반추 동물에서, 조직의 지방산 프로파일은 이들의 여물에서의 지방산 프로파일을 반영한다. 불포화 지방산이 풍부한 여물은 일부 실시양태에서 돼지고기에서 불포화 지방산의 농도를 증가시킬 수 있어 (문헌 참조; Nguyen, L.Q. et al., Mathematical relationships between the intake of n-6 and n-3 polyunsaturated fatty acids and their contents in adipose tissue of growing pigs, Meat Sci. 65, 1399-1406 (2003); Mitchaothai, J. et al., Effect of dietary fat type on meat quality and fatty acid composition of various tissues in growing-finishing swine, Meat Sci. 76, 95-101 (2007)), 돼지고기 소비자의 건강을 간접적으로 향상시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 상이한 지방 조성의 가수분해물을 상이한 성장 단계에서 동물에게 공급할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 기술된 방법에 따라 트리캔터 원심분리기를 사용하여 지방 수준을 감소시켜 제조된 가수분해물을 이유 돼지에게 공급할 수 있다. 본원에 기술된 방법에 따라 감소되지 않은 지방 수준으로 제조된 가수분해물을 성장의 후반 단계에, 바람직하게는 성장이 끝난 기간 동안 돼지에게 공급하여 여물 에너지 밀도 및 식이 기호성을 증가시킬 수 있다 (Kerr, B.J. et al., Characteristics of lipids and their feeding value in swine diets, J. Anim. Sci. Biotechnol. 6, 30 (2015)).
일부 실시양태에서, 추가의 영양소를 가수분해물에 첨가하여 동물 여물로서의 농업 가수분해물의 사용에 대한 동물의 증체량을 증가시켜 동물 여물에서 탄수화물 및 당 균형을 맞춤화할 수 있다.
일부 실시양태에서, 추가의 탄수화물을 가수분해물에 첨가할 수 있다. 탄수화물은, 예를 들면, 베이커리 제품 또는 가수분해된 베이커리 제품을 첨가함으로써 공급될 수 있다. 일부 실시양태에서, 빵 부스러기, 대두분, 증류기 곡물 및/또는 아몬드 껍질을 사료 보충제로서 사용하기 위해 가수분해물에 첨가할 수 있다. 증류기 곡물은 다음을 포함하거나 배제할 수 있다: 보리, 옥수수, 쌀 및 홉. 일부 실시양태에서, 가수분해물은 추가적인 탄수화물 공급원과 조합될 때 탈수된 (실질적으로 건조) 형태 또는 액체 형태일 수 있다. 일부 실시양태에서, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 또는 65%, 또는 언급된 백분율 중 임의의 두 개 사이의 탄수화물 백분율의 임의의 범위를 포함하는 보충제가 농업용 혼화재에 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄수화물 보충된 농업용 혼화재를 탈수 및 펠릿화할 수 있다. 일부 실시양태에서 생물학적 재활용품으로부터의 미립자, 예를 들면, 가수분해물을 여과하여 수득되거나 트리캔터 원심분리기로부터 수득된 미립자를 가수분해물에 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서 미립자 물질은 단백질이 높을 수 있다.
일부 실시양태에서, 이유 돼지에게 공급된 농업용 혼화재에는 단백질이 높은 미립자가 보충될 수 있는 반면 다 자란 돼지에게 공급된 가수분해물에는 탄수화물이 보충될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이유 돼지 또는 다 자란 돼지에게 공급되는 농업용 혼화재에는 지방, 예를 들면, 포화 및/또는 불포화 지방이 보충될 수 있다. 농업용 혼화재에 탄수화물, 지방 또는 단백질을 보충하는 것은 가수분해물 중의 탄수화물 또는 단백질의 백분율을 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 또는 40%, 또는 언급된 백분율 중의 어느 두 개 사이의 임의 범위의 백분율 이상까지 증가시키는 임의의 공정을 포함한다.
실시예 9. 액체 농업용 혼화재를 사용한 고-전환 동물 여물
단백질 및/또는 펩티드, 지방, 섬유질, 및 탄수화물을 포함하거나 배제할 수 있는 구성분을 포함하는 본원에 기술된 방법에 의해 생산된 농업용 혼화재가 동물용의 사전-소화된 공급원료로서 사용될 수 있다. 본 발명자들은 사전-소화된 공급원료가 표준 사료 제품에 비해 동물 체중으로의 사료의 질량 전환율이 더 높다는 것을 인지하였다. 표준 동물 여물 제품은 소화되지 않은 옥수수, 대두, 알팔파 및/또는 귀리를 포함한다.
본 개시내용의 농업용 혼화재는 고-전환율 동물 여물로서 사용될 수 있다. 동물 (통상적으로 옥수수 & 대두분의 식이를 공급받는 돼지 및/또는 닭)에게 본 개시내용의 액체 또는 건조된 농업용 혼화재를 공급하여 식품 사용 효율 증가(즉, 동물 체중으로의 식량의 전환율 증가)와 함께 체중을 증가시킬 수 있다. 일부 측면에서, 동물은 사전-소화된 조성물을 공급받았을 때 분뇨가 적고 설사가 덜하다. 따라서, 본 개시내용의 방법에 따라 가공된 생물학적 재활용 가능 스트림의 대략 100%가 효율적으로 이용될 수 있다.
실시예 10. 건조된 농업용 혼화재를 사용한 고-전환 닭-사료
기술된 방법에 의해 생성된 농업용 혼화재가 대두 및 옥수수분을 포함하는 대조 식이에 비해 농업용 혼화재의 향상된 전환율을 입증하기 위해 갓 부화한 닭 사료용으로 사용되었다.
대조 식이는 갓 부화한 닭에 대한 콥 권고(Cobb recommendations)를 충족하거나 초과하였다. 대조 식이 성분은 90 wt.% 건조물을 가정하여 표 14에 열거되어 있다. 대조 식이의 조성은 표 15에 열거되어 있다.
대조 식이를 농업용 혼화재("H2H") 및 빵과 100-0-0 ("대조군"); 50-25-25 ("50-50") 및 75-12.5-12.5 ("75-25")의 중량비로 혼합하였다. 세 가지 식이의 영양소 조성이 표 16에 열거되어 있다.
코호트당 144 마리의 갓 부화한 병아리 (영계)를 포함하는 세 개의 코호트에게 처음 14일 동안 50:50, 75:25, 또는 엄격한 대조 사료의 식이를 공급하였다. 동물은 자유럽게 먹을 수 있었다. 병아리를 총 72개 케이지로 하여 케이지당 6마리의 병아리로 나누었다. 6, 10 및 14일에 각 케이지로부터 1마리의 병아리를 샘플링하여 부화 성장 및 사료 전환 흡수에 대한 사료 식이의 효과를 결정하였다. 사료 공급 11일째의 식이 처리 코호트의 대표적인 크기는 도 20에 도시되어 있다. 도 20은 75:25 (대조군:Ag-혼화재/빵)를 공급받은 코호트가 가장 큰 전체 동물 체적 및 가슴육 체적을 달성하였음을 보여준다. 도 21은 75:25 식이를 공급받은 코호트가 조류당 체중이 가장 높음("처리의 중량")을 보여준다. 도 22는 75:25를 공급받은 코호트의 평균 체중이 대조 사료 또는 50:50 사료를 공급받은 코호트의 평균 체중보다 일관되게 높았음을 보여준다. 도 23은 75:25 사료를 공급받은 코호트가 대조 사료 또는 50:50 사료와 비교하여 가장 많은 증체량을 나타내었음을 보여준다. 75:25 사료를 제공받은 코호트가 가장 많이 체중이 증가한 이유 중 하나는 이 코호트가 조류당 사료 업데이트가 지속적으로 가장 높았기 때문이었다 (도 24, 및 도 25). 그러나, 사료 전환율의 차이는, 75:25 사료를 공급받은 코호트의 질량이 더 크고 완전 성숙에 더 가깝기 때문에 75:25와 대조 사료 사이에서 덜 두드러지므로, 사료 전환은 사료를 공급한지 10일 후에 정체되었다 (도 26 및 도 27). 사료 전환율은 75:25 식이를 공급받은 코호트가 대조 식이 또는 50:50 식이보다 동일한 양의 식품을 공급받았을 때 더 많은 출력을 산출하였음을 나타낸다. 대조군 코호트는 사료 공급 14일째에 75:25 코호트와 동일한 사료 전환율을 향하는 경향이 있었다. 사료의 소화율은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 측정하였다 (F. Short, et al., Animal Feed Science and Technology, 1996, 59: 215-221). Ag-혼화재 코호트 (75:25 및 50:50) 둘 다의 소화율은 대조 사료 코호트보다 일관되게 더 높았다 (도 28).
희생된 코호트의 혈청 화학을 표 17에 나타낸 바와 같이 분석하였다. 결과는 Ag-혼화재 및 빵으로 처리된 코호트가 대조 사료 코호트보다 더 높은 콜레스테롤 수준을 나타냈지만, 사료 공급 14일 후 글루코스 및 트리글리세리드 함량은 더 낮음을 나타낸다.
결과는 사료 차이에서 지방 함량과 pH의 적절한 균형이 아마도 식품 섭취를 증가시킬 것이며, 이것은 Ag-혼화재/빵 사료의 보다 높은 사료 전환율과 조합될 경우, 증체량의 관찰을 야기할 것임을 나타낸다. 따라서, 본 발명자들은 선택적 지방 제거 또는 첨가를 포함하여 본원에 기술된 방법에 의해 생성된 동물 여물 (I)과 같은 동물 여물의 조성 제어가 대조 식이를 공급받은 동물에 비해 놀랍도록 큰 동물 체중 차이를 야기하는 동물 여물의 생산을 가능하게 한다는 것을 입증하였다.
실시예 11. 천연 살충제로서의 브라시카 로부터의 농업용 혼화재
본원에 기술된 농업용 혼화재로부터 수득된 액체 가수분해물은 토양-해충 성장을 저해하거나 억제하는데 유용하다. 브라시카 종을 포함한 공급원료는 브라시카 종에 존재하는 글루코시놀레이트의 가수분해로부터 높은 수준의 토양-해충 억제제 이소티오시아네이트를 생성한다. 글루코시놀레이트는 아미노산에서 유래하며 식물 내의 모든 조직 유형의 세포의 액포에 저장된다 (M. Morra, et al., Soil Biology and Biochemistry, 2002, 34:1683-1690). 본원에 기술된 공정 및 효소에 의해 유도된 분쇄 및 전단 및 셀룰라제 활성으로부터의 조직 손상 후, 글루코시놀레이트는 첨가된 티오글루코시다제 (미로시나제; EC 3.2.1.1)에 의해 절단되어, 이소티오시아네이트, 니트릴 및 티오시아네이트를 포함한 많은 생성물을 생산한다. 이소티오시아네이트는 단백질 구조를 변성시킴으로써 토양-해충의 성분을 포함한 생물학적 활성 교란 세포 성분이다.
갓(Brassica juncea)(머스타드 그린)을 포함한 공급원료를 본원에 기술된 방법을 사용하여 가공하며, 여기서 가공 효소는 세포 구조를 분해하는 셀룰라제 및 임의로 이소티오시아네이트 방출을 초래하는 글루코시놀레이트 가수분해를 최대화하는 티오글루코시다제를 포함한다.
일부 실시양태에서, 공급원료는 본원에 기술된 바와 같은 것을 포함하여 하나 이상의 브라시카 종을 포함할 수 있다.
한 번의 성장 시기에 사용되지 않은 토양을 세 개 이상의 구역으로 나눈다. 한 구역은 대조군으로서 물로 처리한다. 하나의 다른 토양 구역은 또 다른 대조군으로서 무기 비료 (재배자 표준 비료)로 처리한다. 또 다른 토양 구역은 브라시카 종 공급원료로부터의 농업용 혼화재로 처리한다. 또 다른 토양 구역은 무기 비료 (재배자 표준 비료)와 조합된 브라시카 종 공급원료로부터의 농업용 혼화재로 처리한다. 각 토양 구역은 단독으로 또는 반복실험으로 수행될 수 있다. 토마토 (cv. Rhodade) 묘목을 각 토양 구역에 추가한다. 그후 각 토양 구역에 측정된 양의 P. 네글렉투스 (P. neglectus) 선충을 첨가한다. 토양 중의 선충 수준은 Baermann 깔때기 방법을 사용하여 측정한다. 묘목을 키우기 위해 일반적인 농경법상 관행을 시행한다. 토마토 묘목을 가진 각 토양 샘플을 물, 무기 비료를 가진 물, 브라시카 종 공급원료로부터의 농업용 혼화재 및 무기 비료를 가진 물, 및 브라시카 종 공급원료로부터의 농업용 혼화재를 가진 물로 개별적으로 처리한다. 선충 도입 전, 선충 도입 1일 후, 선충 도입 2일 후, 선충 도입 3일 후, 선충 도입 1주일 후, 및 선충 도입 2주 후 선충 집단을 모니터링한다. 토양-해충 선충 집단은 브라시카 종 공급원료로 처리된 농업용 혼화재로 처리된 토양 샘플에서 감소할 수 있다.
실시예 12. 농업용 혼화재를 고가치 생성물 스트림으로 분리하기 위한 농업용 혼화재의 원심분리 가공
본원에 기술된 농업용 혼화재를 제조하기 위한 공정은 가수분해된 슬러리를 고가치 생성물 스트림으로 분리하기 위한 원심분리 가공의 사용을 추가로 포함한다. 신선 식품 스트림으로부터 제조된 가수분해물 슬러리를 트리캔터 원심분리기(Flottwegg 분리기(독일))를 사용하여 수성 상, 지방 및 고체 상으로 분리하였다. 시험된 가수분해물 슬러리는 1-0-0, 1-1-0 (높은 생선 함량으로부터 제조됨), 3-2-1 (높은 생선 함량으로부터 제조됨), 및 34% 붉은 고기로부터 1-1-0의 N-P-K 수준을 가졌다. 트리캔터 원심분리기를 사용하여 슬러리를 수성 상, 오일 (지방) 상 및 고체 상으로 분리할 수 있었다. 지방 함량은 슬러리에서의 6-12% (wt.)에서 트리캔터 원심분리기를 사용하여 분리된 수성 상에서 0.2-1.4%로 감소하였다. 일부 실시양태에서, 단리된 수성 상을 후속적으로 본원에 기술된 방법에 의해 탈수시킬 수 있었다. 일부 실시양태에서, 단리된 지방을 고-역가 지방과 저-역가 지방으로 추가로 분리하였다.
원심분리 가공을 사용하면 표 12에 나타낸 바와 같이 분리된 제품에서 지방, 건조물, 조단백질 및 회분의 양을 제어할 수 있었다.
표 13은 원심분리 가공을 사용하여 단리한 후의 슬러리와 비교하여 분리된 수성 상 조성물의 질량 퍼센트 변화를 보여준다.
실시예 13. 작물 품질 개선
유화된 농업용 혼화재를 본원에 기술된 바와 같이 제조하였다. 트리캔터 원심분리기를 사용하여 혼화재의 지방 함량을 1.5% 미만으로 감소시켰다. 혼화재를 분산제와 블렌딩하여 드립-라인 관개를 통한 용이한 유화 및 전달을 가능하게 하였다.
로메인 상추 (cv. Green towers)의 9개의 단일 식물 복제물을 비료를 주지 않은 무토양 재배 배지에 플러그(plugs)로서 이식하였다. 코호트를 이식 후 3일째에 및 다시 2주후에 에이커당 10 갤론의 H2H 3-2-1 및 유기 생선 가수분해물 비료로 관주(drench)하였다.
도 34에 나타낸 바와 같이, H2H로 처리한 이식 후 4주째의 상추는 비료 또는 생선 가수분해물 비료로 처리되지 않은 코호트보다 일관되게 더 크고 녹색이었다. 도 35에 나타낸 바와 같이, H2H로 처리된 코호트는 0-5 색 척도 (0이 가장 낮고 5가 가장 높음)로 측정되는 바와 같이 더 높은 색상 (평균 4.9)을 나타내었으며, 또한 무 비료 (각각 3.0 및 39.4) 또는 생선 가수분해물 (각각 4.3 및 42.0)과 비교하여 46.8의 더 높은 엽록소 함량 (Minolta SPAD 미터로 분석되는 상대 클로로필 함량)을 나타내었다. 결과는 맞춤형 특성을 갖는 유화된 농업용 혼화재가 표준 무기 비료 또는 종래의 생선 가수분해물 비료에 비해 유의적인 작물 크기 및 품질 차이를 나타낸다는 것을 분명히 입증한다.
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본원에 기술되고 청구된 본 발명은 이러한 상세한 설명에 제시되거나 기술되거나 참조된 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 속성 및 실시양태를 갖는다. 이것은 모든 것을 포괄하는 것으로 의도되지 않으며, 본원에 기술되고 청구된 본 발명은 이러한 상세한 설명에서 확인된 특징 또는 실시양태에 의해 제한되지 않으며, 이것은 단지 예시의 목적으로 포함되며 제한이 아니다. 당업계의 통상의 숙련가는 많은 구성요소 및 파라미터가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 어느 정도까지 변경되거나 개질될 수 있거나 공지된 등가물로 대체될 수 있음을 쉽게 인지할 것이다. 이러한 개질 및 등가물은 개별적으로 제시된 것처럼 본원에 포함된다는 것을 인지해야 한다. 본 발명은 또한 본 명세서에 언급되거나 지시된 모든 단계, 특징, 조성물 및 화합물을 개별적으로 또는 집합적으로, 및 상기 단계 또는 특징 중 임의의 둘 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
본원에서 참조되거나 언급된 모든 특허, 공보, 과학 기사, 웹 사이트, 및 기타 문서 및 자료는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련가들의 기술 수준을 나타내며, 각각의 이러한 참조 문헌 및 자료는 전문이 개별적으로 참고로 포함되거나 전문이 본원에 제시된 것과 동일한 정도로 참고로 본원에 포함된다. 출원인은 이러한 특허, 공보, 과학 기사, 웹 사이트, 전자적으로 이용 가능한 정보, 및 기타 참조 자료 또는 문서로부터의 임의의 및 모든 자료와 정보를 본 명세서에 물리적으로 통합할 권리를 보유한다. 본 명세서에서 임의의 출원, 특허 및 공보에 대한 언급은 이들이 유효한 선행 기술을 구성하거나 세계 어느 국가에서나 공통적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 인정 또는 어떠한 형태의 제안도 아니며, 그렇게 간주되어서도 안된다.
본원에 기술된 특정 방법 및 조성물은 바람직한 실시양태를 대표하며 예시적이고 본 발명의 범위에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 다른 목적, 측면 및 실시양태는 본 명세서를 고려하여 당업계의 숙련가들에게 발생할 것이며, 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 취지 내에 포함된다. 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않으면서 본원에 개시된 본 발명에 대해 다양한 치환 및 개질이 이루어질 수 있음이 당업계의 숙련가에게 용이하게 명백할 것이다. 본원에 예시적으로 기술된 발명은 필수적인 것으로 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 또는 요소들, 또는 제한 또는 제한들의 부재하에서 적절하게 실시될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 본원의 각 경우에서, 이의 실시양태 또는 실시예에서, "포함하는(comprising)", "본질적으로 구성되는(consisting essentially of)" 및 "구성되는(consisting of)"이라는 용어는 본 명세서에서 다른 2개의 용어 중 하나로 대체될 수 있다. 또한, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", 함유하는(containing)" 등의 용어는 확장적으로 그리고 제한없이 읽혀져야 한다. 본원에 예시적으로 기술된 방법 및 공정은 적절하게는 단계의 상이한 순서로 실시될 수 있으며, 반드시 본원에 또는 청구범위에 지시된 단계의 순서로 제한되는 것은 아니다. 또한 본원에 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 어떠한 상황에서도 특허는 본원에 구체적으로 개시된 특정 실시예 또는 실시양태 또는 방법으로 제한되는 것으로 해석될 수 없다. 어떠한 상황에서도 이러한 진술이 구체적으로 조건 없이 및 기탄 없이 출원인에 의해 응답서에 명시적으로 채택되지 않는다면 심사관 또는 특허청의 다른 공무원 또는 직원이 작성한 진술에 의해 특허가 제한되는 것으로 해석될 수 없다. 또한, 본 문서에 대한 독자의 이해를 향상시키기 위해 제목, 주제 등이 제공되며, 이것이 이의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본원에 언급된 본 발명의 측면, 실시양태 또는 성분의 임의의 예는 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다.
사용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명의 용어로 사용되며, 이러한 용어 및 표현을 사용하여 도시되고 설명된 특징 또는 그 일부의 임의의 등가물을 배제하려는 의도는 없지만, 청구된 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 다양한 개질이 가능한 것으로 인지된다. 따라서, 이것이 바람직한 실시양태 및 임의의 특징에 의해 구체적으로 개시되었지만, 본원에 개시된 개념의 개질 및 변형은 당업계의 숙련가들에 의해 재분류될 수 있으며, 이러한 개질 및 변형은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위내에 있는 것으로 간주된다고 이해될 것이다.
본 발명은 본원에 광범위하고 일반적으로 기술되었다. 일반적인 개시내용에 속하는 보다 좁은 종 및 하위 그룹 각각이 또한 본 발명의 일부를 형성한다. 이것은 삭제된 자료가 본원에 구체적으로 언급되는지 여부에 관계없이 속(genus)으로부터 임의의 주제를 제거하는 단서 또는 부정적 제한을 갖는 본 발명의 일반적인 설명을 포함한다.
다른 실시양태들이 다음의 청구범위 내에 있다. 또한, 본 발명의 특징 또는 측면이 마쿠쉬 그룹과 관련하여 기술되는 경우, 당업계의 숙련가들은 본 발명이 또한 마쿠쉬 그룹의 구성원의 임의의 개별 구성원 또는 하위그룹의 구성원의 관점에서 기술됨을 인지할 것이다.

Claims (42)

  1. (a) 수집 시스템을 사용하여 생물학적 재활용 가능 스트림(stream)을 제공하는 단계;
    (b) 제1 분쇄기 및 임의로 제2 분쇄기를 사용하여 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 분쇄된 생물학적 슬러리(slurry)를 생성하는 단계;
    (c) 상기 분쇄된 생물학적 슬러리에 하나 이상의 선택된 효소를 첨가하는 단계;
    (d) 제1 분쇄된 생물학적 슬러리의 온도를 주위 온도에서 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 적어도 하나의 온도로 증가시키고 제1 분쇄된 생물학적 슬러리를 약 95℉ 내지 약 140℉ 사이의 둘 이상의 온도에서 일정한 교반 및 전단(shear)하에 배양함으로써 제1 배양된 생물학적 입자를 포함하는 배양된 제1 생물학적 슬러리 및 제1 배양된 생물학적 가수분해물을 생성하는 단계;
    (e) 배양되고 분쇄된 생물학적 슬러리를 저온살균(pasteurizing)시켜 병원균을 사멸시키는 단계를 포함하여, 선택된 생물학적 재활용 가능 스트림으로부터 농업용 혼화재(admixture)를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 하기 단계 (f) 및 (g), 또는 (h)(A)-(C)를 추가로 포함하는 방법:
    (f) 하나 또는 다수의 크기-기반 분리 방법을 사용하여 제1 배양된 가수분해물을 제1 배양된 생물학적 가수분해물 및 제1 배양된 생물학적 입자로 분리하는 단계; 및
    (g) 저온살균된 제1 배양된 가수분해물의 지방 함량을 원심분리에 의해 감소시켜 원심분리된 생물학적 가수분해물 및 원심분리된 오일을 형성하는 단계; 또는
    (h) 대안적으로, 단계 (f) 및 (g)가 수행되지 않는 경우, 상기 방법은
    (A) 저온살균된 제1 배양된 생물학적 슬러리를 건조시켜 건조된 고체 생물학적 슬러리를 형성하는 단계;
    (B) 고체 생물학적 슬러리를 밀링(milling)하여 분말화되고 건조된 생물학적 슬러리를 형성하거나 건조된 고체 생물학적 슬러리를 펠릿화(pelletizing)하여 건조된 생물학적 슬러리 펠릿을 형성하는 단계; 및
    (C) 임의로 분말화되고 건조된 생물학적 슬러리 또는 건조된 생물학적 슬러리 펠릿을 탄수화물 재활용 가능 스트림과 조합 또는 블렌딩하여 동물 여물(Animal Provender)(I)을 형성하는 단계를 추가로 포함함.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (f) 및 (g)가 수행되는 경우,
    (D) 원심분리된 생물학적 가수분해물을 안정화시켜 안정화된 수성 가수분해물을 형성하는 단계; 및
    (E) 안정화된 수성 가수분해물을 유화시켜 유화된 농업용 혼화재를 형성하고, 임의로 분산제를 유화된 농업용 혼화재에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 유화된 농업용 혼화재를 농축시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 유화된 농업용 혼화재를 첨가제와 블렌딩(blending)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 분산제가 첨가되고 분산제가 ACCELL CLEAN® DWD (D-16), BIODISPERS (D-9), COREXIT® EC9500A (D-4), COREXIT® EC9500B (D-19), COREXIT® EC9527A (D-1), DISPERSIT SPC 1000TM (D-5), FFT-SOLUTION® (D-17), FINASOL® OSR 52 (D-11), JD-109 (D-6), JD-2000™ (D-7), MARE CLEAN 200 (D-3), MARINE D-BLUE CLEAN™ (D-18), NEOS AB3000 (D-2), NOKOMIS 3-AA (D-14), NOKOMIS 3-F4 (D-8), SAF-RON GOLD (D-12), SEA BRAT #4 (D-10), SEACARE ECOSPERSE 52, SEACARE E.P.A.. ZI-400 (D-13), ZI-400 OIL SPILL DISPERSANT, 나트륨 도데실 설페이트 (나트륨 라우릴 설페이트), Arkopal N-300 (C9H19C6H4O(CH2CH2O)30H), Brij 30 (폴리옥시에틸렌화 직쇄 알콜), Brij 35 (C12H25O(CH2CH2O)23H), Brij 56(C16H33O(CH2CH2O)10H), Brij 58 (C16H33O(CH2CH2O)20H), EGE Coco (에틸 글루코시드), 게나폴 X-150 (C13H27O(CH2CH2O)15H), 터지톨 NP-10 (노닐페놀에톡실레이트), 마를리팔 013/90 (C13H27O(CH2CH2O)9H), 플루로닉 PE6400 (HO(CH2CH2O)x(C2H4CH2O)30(CH2CH2O)28-xH), 사포제나트 T-300 (C4H9)3C6H2O(CH2CH2O)30H), T-Maz 60K (에톡실화 소르비탄 모노스테아레이트), T-Maz 20 (에톡실화 소르비탄 모노라우레이트), 트리톤 X-45 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)5H), 트리톤 X-100 (C8H17C6H4(OC2H4)10OH), 트리톤 X-102 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)12H), 트리톤 X-114 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)7.5H), 트리톤 X-165 (C8H17C6H4O(CH2CH2O)16H), 트윈 80 (C18H37-C6H9O5-(OC2H4)20OH), 코카미도프로필 베타인, 에톡실화 노닐페놀, 디에탄올아민, 프로필렌 글리콜, 올레산 소르비탄 모노에스테르, 코코넛 오일 모노에탄올아미드, 폴리(에틸렌 글리콜) 모노올레에이트, 폴리에톡실화 탈로우(tallow) 아민, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 옥타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 펜타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 글루코시드 알킬 에테르, 데실 글루코시드, 라우릴 글루코시드, 옥틸 글루코시드, 폴리에틸렌 글리콜, 옥틸페닐 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 알킬페닐 에테르, 노녹시놀-9, 글리세롤 알킬 에스테르, 글리세릴 라우레이트, 폴리옥시에틸렌 글리콜 소르비탄 알킬 에스테르, 소르비탄 알킬 에스테르, 코카미드 MEA, 도데실디메틸아민 옥사이드, 세트리모늄 브로마이드 (CTAB), 세틸피리디늄 클로라이드 (CPC), 벤즈알코늄 클로라이드 (BAC), 벤즈에토늄 클로라이드 (BZT), 디메틸디옥타데실암모늄 클로라이드, 디옥타데실디메틸암모늄 브로마이드 (DODAB), 도쿠세이트 (디옥틸 나트륨 설포석시네이트), 퍼플루오로옥탄설포네이트 (PFOS), 퍼플루오로부탄설포네이트, 알킬-아릴 에테르 포스페이트, 알킬 에테르 포스페이트, 나트륨 스테아레이트, 나트륨 라우로일 사르코시네이트, 퍼플루오로옥타노에이트 (PFOA 또는 PFO), 암모늄 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 포스파티딜세린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜콜린, 및 이들의 조합으로부터 선택된 계면활성제인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 분산제 농도(중량 퍼센트)가 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 및 9%로부터 선택되는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 추가로, 원심분리된 생물학적 가수분해물을 안정화시키는 단계가 무기 산, 유기 산, 유기 보존제, 또는 무기 보존제로부터 선택된 안정화제를 첨가함을 포함하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 유화가 안정화된 수성 가수분해물을 고전단 혼합기로 유화시킴으로써 달성되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 단계 (e) 및 (f)가 수행되는 경우, 제1 배양된 생물학적 입자를 탈수된 생물학적 입자 및 재활용된 액체 분획으로 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 분리가 스크류 프레스(screw press), 벨트 필터, 또는 유압 프레스(hydraulic press)의 사용으로 달성되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 분리된 제1 배양된 생물학적 입자가 제1항의 단계들로 가공된 제2 또는 그 이상의 생물학적 재활용 가능 폐 스트림(waste stream)에 첨가되는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 첨가제가 탈수된 생물학적 입자에 첨가되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 첨가제가 현무암, 화강암, 해록석 (녹사) 및 흑운모로부터 선택되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 단계 (f) 및 (g)가 수행되지 않고 단계 (h)(A)-(C)가 수행되는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 단계 (g)가 수행되는 경우, 원심분리된 생물학적 가수분해물이 제1항의 방법이, 수행된 단계 (h)(A)-(C)로 별도로 수행될 때 상이한 배치(batch)로부터의 생물학적 슬러리에 첨가되는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 단계 (g)가 수행되는 경우, 원심분리된 오일이 제1항의 방법이, 수행된 단계 (h)(A)-(C)로 별도로 수행될 때 상이한 배치로부터의 건조된 생물학적 슬러리에 첨가되는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 단계 (g)가 수행되는 경우, 원심분리된 오일이 식품 사용 가능 오일 및 식품 사용 불가능 오일로 추가로 분리되는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 하나 또는 다수의 크기-기반 분리 방법이 거친 필터, 미세 필터, 또는 둘 다의 사용을 포함하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 항산화제, 케이킹방지제, 또는 둘 다를 건조된 고체 생물학적 슬러리, 밀링되거나 펠릿화된 생성물, 또는 동물 여물 (I) 내지 (VI)에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제2항에 있어서, 제2 또는 그 이상의 생물학적 재활용 가능 스트림을 안정화된 수성 가수분해물에 첨가함을 추가로 포함하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 단계 (h)(A)-(B)가 수행되고, 분말화되고 건조된 생물학적 슬러리 또는 건조된 생물학적 슬러리 펠릿을 탄수화물 재활용 가능 스트림과 조합 또는 블렌딩하여 동물 여물 (I)을 생성함을 추가로 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 탄수화물 재활용 가능 스트림이 빵 부스러기, 베이커리 폐기물, 너트 껍질, 아몬드 껍질, 호두 껍질, 대두분(soymeal), 찌꺼기, 및 주모(distiller's grains)인 탄수화물 공급원 중의 하나로부터 선택되는 방법.
  23. 제1 생물학적 가수분해물로 제1항의 단계들을 수행하고, 제2 생물학적 가수분해물로 제1항의 단계들을 수행함을 포함하는 방법으로서, 제1 생물학적 가수분해물로부터의 공정의 원심분리된 생물학적 가수분해물을 제2 생물학적 가수분해물로부터의 공정의 원심분리된 생물학적 가수분해물과 조합함을 추가로 포함하는 방법.
  24. 제1 생물학적 가수분해물로 제2항의 단계들을 수행하고, 제2 생물학적 가수분해물로 제2항의 단계들을 수행함을 포함하는 방법으로서, 제1 생물학적 가수분해물로부터의 공정의 유화된 농업용 혼화재를 제2 생물학적 가수분해물로부터의 공정의 유화된 농업용 혼화재와 조합함을 추가로 포함하는 방법.
  25. 제3항에 있어서, 액체 농업용 혼화재를 농축하는 단계가 진동 필터, 진공 드럼, 진공 증발기, 드럼 건조기, 분무 건조기, 패들 건조기(paddle dryer회전 건조기, 또는 압출기를 사용하여 수행되는 방법.
  26. 제1항에 있어서, (g) 생성된 생성물에 아미노산을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  27. 제1항의 방법에 의해 제조되는 원심분리된 생물학적 가수분해물.
  28. 제1항의 방법에 의해 제조되는 원심분리된 오일.
  29. 제1항, 제14항 내지 제16항, 제19항 내지 제21항 또는 제22항 중의 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 건조된 생물학적 슬러리 펠릿.
  30. 제21항 또는 제22항의 방법에 의해 제조되는 동물 여물 (I).
  31. 제2항의 방법에 의해 제조되는 유화된 농업용 혼화재.
  32. 제10항의 방법에 의해 형성되는 탈수된 생물학적 입자.
  33. 제3항의 방법에 의해 제조되는 농축되고 유화된 농업용 혼화재.
  34. 제1항에 있어서, 선택된 효소가 단백질을 소화시키는 적어도 하나의 효소, 지방 및 지질을 소화시키는 적어도 하나의 효소, 및 셀룰로스 물질을 소화시키는 적어도 하나의 효소 또는 다른 탄수화물을 소화시키는 적어도 하나의 효소로부터 선택되는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 선택된 효소가 크실라나제, 아스파라기나제, 셀룰라제, 헤미셀룰라제, 글루마야제(glumayase), 베타-글루마야제 (엔도-1,3(4)-), 우레아제, 프로테아제, 리파제, 아밀라제, 피타제, 포스파타제, 아미노펩티다제, 아밀라제, 카보하이드라제, 카복시펩티다제, 카탈라제, 키티나제, 큐티나제, 사이클로덱스트린 글리코실트랜스퍼라제, 데옥시리보뉴클레아제, 에스테라제, 알파-갈락토시다제, 베타-갈락토시다제, 글루코아밀라제, 알파-아밀라제, 알파-글루코시다제, 베타-글루코시다제, 할로퍼옥시다제, 인버타제, 락카제, 만노시다제, 옥시다제, 글루코스 옥시다제, 펙틴소화 효소, 펙틴에스테라제, 펩티도글루타미나제, 퍼옥시다제, 폴리페놀옥시다제, 단백질분해 효소, 프로테아제, 리보뉴클레아제, 티오글루코시다제, 및 트랜스글루타미나제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  36. 제1항에 있어서, 생물학적 재활용 가능 스트림이 혈액 또는 혈분(blood meal), 골 또는 골분(bone meal), 깃털 또는 우모분(feather meal), 거름, 도태된 채소 또는 과일 재활용품, 오일을 함유하는 채소, 포도 찌꺼기, 토마토 찌꺼기, 올리브 찌꺼기, 신선 식품 재활용품, 생선 재활용품, 탄수화물 재활용품, 빵 부스러기, 베이커기 폐기물, 너트 껍질, 아몬드 껍질, 호두 껍질, 피스타치오 껍질, 대두분, 찌꺼기, 및 주모(distiller's grain) 및 베이커리 재활용품으로부터 선택되는 방법.
  37. 생물학적 재활용 가능 스트림을 분쇄하여 분쇄된 생물학적 슬러리를 생성하고, 분쇄된 생물학적 슬러리를 하나 이상의 선택된 효소와 일정한 교반 및 전단으로 가열 및 배양하고, 배양된 혼합물을 저온살균시켜 생물학적 가수분해물을 생성하고, 생물학적 가수분해물 수성 상 중의 지방 함량을 감소시키고, 무기 산, 유기 산, 무기 보존제, 또는 유기 보존제로부터 선택된 안정화제를 첨가함으로써 수성 상을 안정화시켜 안정화된 농업용 혼화재를 생성함으로써 제조되는 농업용 혼화재.
  38. 제37항에 있어서, 혼화재가 탈수되는 농업용 혼화재.
  39. (a) 제27항의 원심분리된 생물학적 가수분해물, 또는 제2항, 제5항, 제6항, 또는 제9항 내지 제13항 중의 어느 한 항의 유화된 농업용 혼화재를 제공하는 단계;
    (b) 농업용 혼화재를 식물 또는 식물 성분에 접촉시키는 단계;
    (c) 물을 작물에 주기적으로 투여하는 단계; 및
    (d) 작물을 2주 이상의 기간 동안 공기 및 광원에 노출시키는 단계를 포함하여, 질산염 비료에 비해 작물 수확량(crop yield)을 증가시키는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 작물 수확량이 질산염 비료 단독에 비해 10% 이상까지 증가되는 방법.
  41. 제39항에 있어서, 작물이 고염도 토양, 고염도 물, 낮은 토양 유기 함량, 고온 (90℉ 이상), 및 낮은 수준의 미량영양소를 포함하는 토양으로부터 선택된 고 스트레스 조건에 적용되는 방법.
  42. 동물 여물 (I) 내지 동물 여물 (VI)으로부터 선택된 동물 여물을 포함하는 제형을 동물에게 제공함을 포함하여, 동물 체중을 증가시키거나 동물 체중으로의 동물 여물의 전환율을 증가시키는 방법.
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