KR20230100375A - 유동성이 개선된 바이오매스 과립 제조방법 - Google Patents

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KR20230100375A
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Abstract

본 발명은 유동성이 개선된 바이오매스 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 유동성이 개선된 바이오매스 제조방법으로 제조된 바이오매스는 분무코팅 과정에서 고체의 코어 성분을 이용하여, 코어 성분이 없거나 동일한 바이오매스 건조물을 사용하는 것에 비해 자연밀도(Bulk density)가 증가되고, 자유유동(free-flowing)이 가능한 건조제품을 확보할 수 있다.

Description

유동성이 개선된 바이오매스 과립 제조방법{Method for producing biomass granule with improved flowability}
본 발명은 특정 코어 성분에 바이오매스 발효액 또는 농축액을 분무하여 코팅하는 단계를 포함하는 유동성이 개선된 바이오매스 과립 제조방법에 관한 것이다.
미세조류는 지구상에서 가장 오래 생존해 온 생물 중의 하나로서, 바이오매스를 생산할 뿐만 아니라 대기로부터 이산화탄소를 잡는 역할을 한다. 보통 바이오매스 (biomass)는 태양 에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물체와 이들을 식량으로 하는 동물, 미생물 등의 생물유기체를 총칭한다. 미세조류에서 유래된 바이오매스를 건조시키는 목적은 바이오디젤, 오메가3 등과 같은 고부가가치 물질 전환에 있어 수율이 좋기 때문이다.
이와 관련하여, 한국 공개특허 10-2012-0055918호에는 트라우스토키트리드계 미세조류를 이용한 섬유질계 바이오매스로부터 바이오오일의 제조방법, 한국 공개특허 10-2012-0125194호에는 맥주 산업폐수에 미세조류를 배양하여 바이오매스를 생산하는 방법, 한국 등록특허 10-1298942호에는 미세조류를 이용한 바이오매스의 생산방법이 개시되어 있다.
통상적으로 건조 바이오매스를 생산하는 과정은 크게 배양한 미세조류를 수확하는 과정과 수확된 미세조류에서 수분을 제거하는 탈수 및 건조 과정으로 구분된다. 건조 바이오매스를 생산하기 위해서는 먼저, 배양된 미세조류를 수확해야 한다. 미세조류를 수확하는 기술에는 막여과법, 응집법, 원심분리법 등이 있으며, 이 가운데 양산화 가능성이 높은 기술로 막여과법이 주로 사용된다.
한편, 수확된 미세조류에서 수분을 제거하는 일반적인 건조방법으로는 드럼건조기나 분무건조기를 사용하는 방법이 있다. 바이오매스는 산화 민감성 성분을 포함하고 있는 발효액으로, 산화 민감성 성분은 대부분 지질, 특히 고도불포화지방산을 포함하는 경우가 많다. 지질의 함량이 많기 때문에 일반적으로 사용하는 드럼건조기나 분무건조기를 통해 건조할 경우 입도 및 벌크 밀도가 좋지 않고, 흐름성이 낮아 실제 제품으로서의 활용에 한계가 있다.
이에, 본 발명자들은 바이오매스의 물성을 개선하기 위한 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 특정 코어 성분을 유동층 과립기에 첨가하고, 유동층 과립기 하부에서 바이오매스 발효액을 분무코팅하여 바이오매스 과립을 제조한 경우, 코어 성분이 없거나 동일 바이오매스 건조물을 첨가한 경우에 비해 자연밀도(Bulk density)가 증가하고, 자유 유동(free-flowing)이 가능함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
본 출원의 목적은
1) 바이오매스 발효액 또는 농축액을 제조하는 단계; 및
2) 코어 물질에 상기 1)의 발효액 또는 농축액을 분무코팅하여 바이오매스 과립을 형성하는 단계; 를 포함하는, 바이오매스 과립의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적은 아미노산 또는 식물 유래 단백질인 코어 물질, 및 바이오매스 발효액 또는 농축액을 포함하고, 상기 코어 물질은 상기 바이오매스 발효액 또는 농축액으로 코팅된 것인, 유동성이 개선된 바이오매스 과립을 제공하는 것이다.
본 발명은
1) 바이오매스 발효액 또는 농축액을 제조하는 단계; 및
2) 코어 물질에 상기 1)의 발효액 또는 농축액을 분무코팅하여 바이오매스 과립을 형성하는 단계; 를 포함하는, 바이오매스 과립의 제조방법을 제공한다.
상기 1) 단계의 바이오매스 발효액 또는 농축액은 스키조키트리움(Schizochytrium) 속 또는 트라우스토키트리움(Thraustochytrium) 속 미세조류를 배양하여 얻을 수 있다.
상기 바이오매스 발효액 또는 농축액은 스키조키트리움(Schizochytrium) 속 또는 트라우스토키트리움(Thraustochytrium) 속 미세조류를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "스키조키트리움(Schizochytrium) 속"은 트라우스토키트리알레스 목의 트라우스토키트리아세애(Thraustochytriaceae) 과에 속하는 속명 중 하나로, 용어 "스키조키트리움 속(genus Schizochytrium)"과 혼용될 수 있다. 또한, 상기 용어 “트라우스토키트리움(Thraustochytrium) 속”은 트라우스토키트리알레스 목의 트라우스토키트리아세애(Thraustochytriaceae) 과에 속하는 속명 중 하나로, 용어 “트라우스토키트리움 속(genus Thraustochytrium)”과 혼용될 수 있다. 또한, 상기 용어 "미세조류(microalgae)"는 엽록소로 광합성을 하는 식물 중 육안으로 볼 수 없어 현미경을 통해서만 볼 수 있으며 물속에서 자유로이 부유하여 살아가는 생물을 의미하며, 식물플랑크톤(Phytoplankton)이라고도 불린다.
상기 2) 단계의 코어 물질은 단백질일 수 있고, 아미노산 또는 식물 유래 단백질일 수 있다.
상기 코어 물질에 있어서, 아미노산은 라이신(Lysine, Lys), 메티오닌(Methionine, Met), 트립토판(Tryptophan, Trp), 히스티딘(Histidine, His) 및 아르기닌(Arginine, Arg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 코어 물질에 있어서, 식물 유래 단백질은 농축대두단백질(Soy Protein Concentrate, SPC) 또는 대두박(Soy Bean Molasses, SBM)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 2) 단계는 유동층 과립기를 이용하여 수행된다. 과립으로 제조하고자 하는 바이오매스 고형분 및 코어 물질은 유동층 과립기 내부에서 유동화시키며, 상기 바이오매스 고형분 및 코어 물질을 코팅하고자 하는 바이오매스 발효액 또는 농축액은 유동층 과립기 하부에서 분사한다.
상기 2) 단계는 바텀 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식 또는 탑 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 바텀 스프레이 코팅 방식으로 수행될 수 있다. 바텀 스프레이 코팅 방식의 경우 탑 스프레이 코팅 방식에 비해 코어 물질의 양이 적더라도 과립/분무 코팅이 가능할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 아미노산 또는 식물 유래 단백질인 코어 물질, 및 바이오매스 발효액 또는 농축액을 포함하고, 상기 코어 물질은 상기 바이오매스 발효액 또는 농축액으로 코팅된 것인, 유동성이 개선된 바이오매스 과립을 제공한다.
상기 바이오매스 발효액 또는 농축액은 스키조키트리움(Schizochytrium) 속 또는 트라우스토키트리움(Thraustochytrium) 속 미세조류를 포함할 수 있다.
상기“바이오매스 발효액 또는 농축액”은 코어 물질을 코팅하는 코팅층을 형성할 수 있고, 본 명세서에서 “바이오매스 발효액 또는 농축액”은 용어“코팅액”과 혼용되어 사용될 수 있다.
상기 코팅은 바텀 스프레이 코팅 방식으로 수행될 수 있다.
상기 바이오매스 과립은 코어 물질을 전체 바이오매스 과립 중량 대비 5 중량% 이상 포함할 수 있고, 5 내지 30 중량%, 5 내지 25 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 25 중량%, 15 내지 30 중량%, 15 내지 25 중량% 함유하는 것일 수 있다.
상기 코어 물질에 있어서, 아미노산은 라이신(Lysine, Lys), 메티오닌(Methionine, Met), 트립토판(Tryptophan, Trp), 히스티딘(Histidine, His) 및 아르기닌(Arginine, Arg)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 코어 물질에 있어서, 식물 유래 단백질은 농축대두단백질(Soy Protein Concentrate, SPC) 또는 대두박(Soy Bean Molasses, SBM)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바이오매스 과립은 아미노산 또는 식물 유래 단백질을 코어 물질로 함유하여 단백질 함량이 전체 바이오매스 과립 중량 대비 15 중량% 이상, 10 중량% 이상, 5 중량% 이상일 수 있다.
상기 바이오매스 과립은
1) 바이오매스 발효액 또는 농축액을 제조하는 단계; 및
2) 코어 물질에 상기 1)의 발효액 또는 농축액을 분무코팅하여 바이오매스 과립을 형성하는 단계; 를 포함하는, 바이오매스 과립의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.
상기 바이오매스 과립은 안식각(°)이 33°이하일 수 있고, 31°이하일 수 있고, 30°이하일 수 있다.
상기 안식각은 과립의 유동성을 평가하기 위한 방법 중 하나로, 안식각 측정기를 이용해 과립을 일정량 흘려서 형성되는 삼각형 형태의 과립 더미 각도를 측정한 것을 말하며, 삼각형의 밑면과 높이를 측정하여 tanθ를 구하여 각도를 계산할 수 있다. 안식각이 작을수록 흐름성이 좋은 것으로 평가할 수 있다.
상기 바이오매스 과립은 Carr’s index 값이 15% 이하일 수 있고, 14% 이하일 수 있고, 13% 이하일 수 있다.
상기 Carr’s index는 과립의 유동성을 평가하기 위한 방법 중 하나로, 측정된 과립의 충진밀도와 자연밀도를 이용하여 하기 계산식에 대입하여 계산할 수 있다.
[계산식]
Carr’s Index = (충진밀도-자연밀도)/충진밀도 × 100
상기 Carr’s index 값이 작을수록 유동성이 좋은 것으로 평가할 수 있다.
상기 바이오매스 과립은 아미노산 또는 식물 유래 단백질을 코어 물질로 함유하여 단백질 함량이 높다. 또한, 안식각이 낮고, Carr’s index 값이 낮아 유동성이 개선되어 종래의 방법으로 제조된 바이오매스 분말에 비해 활용성이 높다.
본 발명의 유동성이 개선된 바이오매스 제조방법으로 제조된 바이오매스는 분무코팅 과정에서 고체의 코어 성분을 이용하여, 코어 성분이 없거나 동일한 바이오매스 건조물을 사용하는 것에 비해 자연밀도(Bulk density)가 증가되고, 자유 유동(free-flowing)이 가능한 건조제품을 확보할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<미세조류 발효액의 준비>
바이오매스 분발을 제조하기 위하여 발효조로부터 Schizochytrium 발효액을 회수하였다. 구체적으로, Schizochytrium sp. 균주를 5L 발효조에서 총 배양액 대비 35%의 Glucose 탄소원을 공급하여 60시간 배양을 진행하였다. 종균 배양(Seed culture)의 목적으로 멸균된 MJW02 배지를 이용하여 500 mL 플라스크(flask)에서 30℃, 150 rpm 조건으로 약 20시간 동안 배양을 진행하였다. 종균 배양(Seed culture)된 플라스크는 5L 발효조(fermenter)로 분주 및 접종되어 멸균된 MJW02 배지 및 배양 환경 30℃, 500 rpm, 1.5 vvm, pH 5-8 조건에서 배양을 진행하였다.
실시예 1. 코어 물질 종류에 따른 바이오매스 과립의 제조
실시예 1-1. 코어 물질로 라이신을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
발효가 종료된 바이오매스 발효액을 건조하여 코어 물질로 라이신을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
구체적으로, 유동층 과립기(대성기계공업, PD-40)을 활용하여 바이오매스 고형분(g)과 코어 물질로 라이신 50g을 투입하고, 주입 공기 온도 100 내지 130℃, 건조기 내부 온도 60 내지 80℃로 하여 바이오매스 발효액 1400 내지 1600g을 바텀 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식으로 2시간 정도 분무건조하여 유동층 과립을 형성하였다. 코어 물질을 최종 건조 완료된 시료 내 20% 수준으로 제조하였다. 투입된 발효액 함량(g) 및 최종 시료 내 코어 물질의 함량(%)을 표 1에 나타내었다. 표 1에서 바이오매스 고형분(g)은 바이오매스 발효액에 포함되어 있는 고형분을 계산한 것이다.
실시예 1-2. 코어 물질로 메티오닌을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 1에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어 물질로 메티오닌을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 1-3. 코어 물질로 트립토판을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 1에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어 물질로 트립토판을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 1-4. 코어 물질로 히스티딘을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 1에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어 물질로 히스티딘을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 1-5. 코어 물질로 아르기닌을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 1에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어 물질로 아르기닌을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
　 실시예1-1 실시예1-2 실시예1-3 실시예1-4 실시예1-5
코어 물질 아미노산
Lys Met Trp His Arg
코어 물질 함량(g) 50
분무된 바이오매스 발효액(g) 1528 1476 1510 1498 1532
바이오매스 고형분(g) 191 185 189 187 192
최종시료 내 코어 물질 함량(%) 20.7 21.3 20.9 21.1 20.7
실시예 1-6. 코어 물질로 농축대두단백(Soy Protein Concentrate)을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
발효가 종료된 바이오매스 발효액을 건조하여 코어 물질로 농축대두단백을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
구체적으로, 유동층 과립기(대성기계공업)을 활용하여 60~80℃의 온도 조건에서 코어 물질로 농축대두단백 50g에 바이오매스 발효액 1485g을 바텀 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식으로 분무건조하여 유동층 과립을 형성하였다. 코어 물질을 최종 건조 완료된 시료 내 20% 수준으로 제조하였다. 투입된 발효액 함량(g) 및 최종 시료 내 코어 물질의 함량(%)을 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1-7. 코어물질로 대두박(Soy bean Molasses)을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 2에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-6에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어물질로 대두박을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
　 실시예1-6 실시예1-7
코어 물질 식물성단백
SPC SBM
코어 물질 함량(g) 50
분무된 바이오매스 발효액(g) 1485 1507
바이오매스 고형분(g) 186 188
최종시료 내 코어 물질 함량(%) 21.2 21.0
비교예 1. 코어 물질을 함유하지 않은 바이오매스 과립의 제조
유동층 과립기(대성기계공업)을 활용하여 60~80℃의 온도 조건에서 코어 물질 없이 바이오매스 발효액 1520g을 바이오매스 고형분 190g에 바텀 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식으로 분무건조하여 유동층 과립을 형성하였다. 바이오매스 고형분(g) 함량과 분무된 바이오매스 발효액의 함량을 하기 표 3에 나타내었다.
비교예 2. 코어 물질로 바이오매스 분말을 함유하는 바이오매스 과립의 제조
표 3에 기재된 함량을 적용하여, 실시예 1-1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 코어 물질로 바이오매스 분말을 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다. 상기 바이오매스 분말은 분무건조기(아인시스템)을 이용하여 주입 온도 150℃, 건조기 내부 온도 80℃로 건조하여 제조하였다.
　 비교예1 비교예2
코어 물질 대조군
미사용 바이오매스
코어 물질 함량(g) 0 50
분무된 바이오매스 발효액(g) 1520 1548
바이오매스 고형분(g) 190 194
최종시료 내 코어 물질 함량(%) 0 20.5
실험예 1. 코어 물질의 종류에 따른 바이오매스 과립의 특징 평가
실험예 1-1. 코어 물질의 종류에 따른 바이오매스 과립의 수분 함량, 안식각 및 흐름성 분석
코어 물질의 종류에 따른 바이오매스 과립의 유동성을 평가하기 위하여 실시예 1-1 내지 실시예 1-7, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 각 바이오매스 과립의 수분 함량, 안식각 및 흐름성을 하기와 같이 분석하였다.
구체적으로, 수분 함량은 식품공전의 일반성분 시험법에 따라 건조감량법으로 측정하였다. 시료 3 ~ 5 g을 정확히 칭량하여 105℃ 건조 오븐에 넣어 3 시간 이상 건조하고, 상온의 데시케이터에서 30분 이상 식힌 후 무게를 측정하였다. 다시 1 내지 2시간 동안 건조 오븐에서 건조하고, 냉각하여 무게를 칭량한 후 함량이 될 때까지 반복하여 측정하였다.
안식각은 안식각 측정기를 이용해 과립을 일정량 흘려서 형성되는 삼각형 형태의 과립 더미 각도를 측정하였다. 삼각형의 밑면과 높이를 측정하여 tanθ를 구하여 각도를 계산할 수 있다. 흐름성은 안식각의 값을 이용하여 하기의 표 4를 기준으로 평가하였다. 측정된 바이오매스 과립의 수분 함량, 안식각 및 흐름성 평가 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
안식각(θ) 흐름성
<25 Excellent
25-30 Very Good
31-35 Good
36-40 Fair
41-45 Passible but flow aid might be needed
46-55 Poor-agitation or vibration needed
>56 Very Poor
　 실시예
1-1		 실시예
1-2		 실시예
1-3		 실시예
1-4		 실시예
1-5		 실시예
1-6		 실시예
1-7		 비교예1 비교예2
수분(%) 1.06 0.95 1.02 0.88 0.99 1.05 1.00 1.65 1.12
안식각(°) 26 25 26 25 25 25 26 53 33
흐름성 Very Good Very Good Very Good Very Good Very Good Very Good Very Good Poor-agitation Good
그 결과, 표 5에 나타난 바와 같이, 코어 물질로 라이신, 메티오닌, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌의 아미노산을 함유한 바이오매스 과립과 농축대두단백, 대두박의 식물 유래 단백질을 함유한 바이오매스 과립이 코어 물질을 함유하지 않은 바이오매스 과립이나 코어 물질로 바이오매스 분말을 함유하는 바이오매스 과립에 비해 수분 함량이 낮고, 안식각이 작아 흐름성이 좋음을 확인하였다.
실험예 1-2. 코어 물질의 종류에 따른 바이오매스 과립의 자연밀도, 충진밀도, Carr’s Index 및 유동성 분석
코어 물질의 종류에 따른 바이오매스 과립의 유동성을 평가하기 위하여 실시예 1-1 내지 실시예 1-7, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 각 바이오매스 과립의 자연밀도, 충진밀도, Carr’s index 및 유동성(flowability)을 하기와 같이 분석하였다.
구체적으로, 자연밀도는 다음의 방법으로 측정하였다. 빈 용기의 질량을 측정한 후, 시료를 용기 상단까지 충분히 채우고, 용기 위로 쌓여 있는 시료를 평판으로 자른 후 질량을 측정하였다. 질량을 측정한 후 측정된 값의 차이가 0.3% 이내가 될 때까지 5회 이상 반복하였다. 측정된 값을 하기의 계산식에 대입하여 계산하였다.
[계산식]
자연밀도 = (빈 용기에 분말을　가득채운 무게(g) - 빈 용기의 무게 (g))/ 용기의 부피 (100 cm2)
충진밀도는 다음의 방법으로 측정하였다. 빈 용기의 질량을 측정한 후, 보조 원통을 위에 연결하고, 시료를 보조 용기 상단까지 충분히 채운다. 그런 다음, 탭을 1000회 이상 부피 변화가 없을 때까지 실시하고, 보조 용기를 제거한 후 시료를 평판으로 자르고 질량을 측정하였다. 측정된 값의 차이가 0.3% 이내가 될 때까지 5회 이상 반복하였다. 측정된 값을 하기의 계산식에 대입하여 충진밀도를 계산하였다.
[계산식]
충진밀도 = (탭핑 후의 원통에 분말을　가득채운 무게(g) - 원통의 무게 (g))/원통의 부피 (100 cm2)
Carr’s index는 유동성을 나타내는 간접 지표료 많이 활용되는 것으로, 측정된 충진밀도와 자연밀도를 이용하여 하기 계산식에 대입하여 계산하였다. 이 값이 작을수록 유동성이 좋은 것으로 평가할 수 있다.
[계산식]
Carr’s Index = (충진밀도-자연밀도)/충진밀도 × 100
유동성은 Carr’s index의 값을 이용하여 하기의 표 6를 기준으로 평가하였다. 측정된 바이오매스 과립의 자연밀도, 충진밀도, Carr’s index 및 유동성(flowability) 평가 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
Carr's index (%) 유동성(flowability)
<10 Excellent
11-15 Good
16-20 Fair
21-25 Passable
26-31 Poor
32-39 Very poor
>40 Very, very poor
　 실시예
1-1		 실시예
1-2		 실시예
1-3		 실시예
1-4		 실시예
1-5		 실시예
1-6		 실시예
1-7		 비교예1 비교예2
자연밀도 (g/ml) 0.48 0.52 0.54 0.52 0.52 0.53 0.51 0.41 0.41
충진밀도 (g/ml) 0.53 0.58 0.6 0.58 0.57 0.58 0.56 0.57 0.53
Carr's Index (%) 9.1 11.5 9.4 9.6 10.1 9.1 7.7 26.9 22.4
Flowability Excellent Good Excellent Excellent Good Excellent Excellent Poor Passable
그 결과, 표 7에 나타난 바와 같이, 코어 물질로 라이신, 메티오닌, 트립토판, 히스티딘, 아르기닌의 아미노산을 함유한 바이오매스 과립과 농축대두단백, 대두박의 식물 유래 단백질을 함유한 바이오매스 과립이 코어 물질을 함유하지 않은 바이오매스 과립이나 코어 물질로 바이오매스 분말을 함유하는 바이오매스 과립에 비해 자연밀도가 높고, Carr’s index 값이 현저하게 낮은 값을 나타내어 유동성이 좋음을 확인하였다.
실시예 2. 코어 물질(라이신 및 농축대두단백)의 함량에 따른 바이오매스 과립의 제조
실시예 2-1. 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 7.4% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 8에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 7.4% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-2. 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 9.1% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 8에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 9.1% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-3. 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 11.5% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 8에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 11.5% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-4. 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 16.4% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 8에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 16.4% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-5. 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 28.7% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 8에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 라이신을 28.7% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
　 실시예2-1 실시예2-2 실시예2-3 실시예2-4 실시예2-5
코어 물질 라이신
코어 물질 함량(g) 50g
분무된 바이오매스 발효액(g) 2512 1988 1535 1022 498
바이오매스 고형분(g) 628 497 384 256 125
최종시료내 코어 물질 함량(%) 7.4 9.1 11.5 16.4 28.7
실시예 2-6. 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 7.3% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 9에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 7.3% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-7. 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 9.0% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 9에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 9.0% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-8. 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 12.0% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 9에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 12.0% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-9. 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 16.7% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 9에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 16.7% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
실시예 2-10. 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 27.8% 함유하는 바이오매스 과립의 제조
코어 물질의 함량에 따른 유동성의 차이를 평가하기 위해서, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 표 9에 기재된 함량을 적용하여 최종 시료 내 코어 물질로 농축대두단백(SPC)을 27.8% 함유하는 바이오매스 과립을 제조하였다.
　 실시예2-6 실시예2-7 실시예2-8 실시예2-9 실시예2-10
코어 물질 SPC
코어 물질 함량(g) 50
분무된 바이오매스 발효액(g) 2540 2020 1467 999 519
바이오매스 고형분(g) 635 505 367 250 130
최종시료내 코어 물질 함량(%) 7.3 9.0 12.0 16.7 27.8
실험예 2. 코어 물질의 함량 차이에 따른 바이오매스 과립의 유동성 평가
실험예 2-1. 코어 물질의 함량에 따른 바이오매스 과립의 수분 함량, 안식각 및 흐름성 분석
코어 물질의 함량에 따른 바이오매스 과립의 유동성을 평가하기 위하여 실시예 2-1 내지 실시예 2-10에서 제조한 각 바이오매스 과립의 수분 함량, 안식각 및 흐름성을 실험예 1-1과 동일한 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 10 및 표 11에 나타내었다.
　 실시예2-1 실시예2-2 실시예2-3 실시예2-4 실시예2-5
수분(%) 0.83 1.01 1.07 0.98 1.22
안식각(°) 26 26 24 25 25
흐름성 Very Good Very Good Excellent Very Good Very Good
　 실시예2-6 실시예2-7 실시예2-8 실시예2-9 실시예2-10
수분(%) 0.86 0.94 0.88 1.11 1.3
안식각(°) 26 27 26 25 25
흐름성 Very Good Very Good Very Good Very Good Very Good
그 결과, 분무된 바이오매스 발효액 함량이 증가할수록 최종 시료 내 코어 물질 함량이 낮아질수록 과립의 크기가 증가하였으나, 안식각의 값은 크게 변화하지 않았고, 수분의 함량은 줄어든 것을 확인하였다.
실험예 2-2. 코어 물질의 함량에 따른 바이오매스 과립의 자연밀도, 충진밀도, Carr’s Index 및 유동성 분석
코어 물질의 함량에 따른 바이오매스 과립의 유동성을 평가하기 위하여 실시예 2-1 내지 실시예 2-10에서 제조한 각 바이오매스 과립의 자연밀도, 충진밀도, Carr’s index 및 유동성(flowability)을 실험예 1-2와 동일한 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 12 및 표 13에 나타내었다.
　 실시예2-1 실시예2-2 실시예2-3 실시예2-4 실시예2-5
자연밀도 (g/ml) 0.62 0.57 0.52 0.53 0.46
충진밀도(g/ml) 0.67 0.64 0.59 0.59 0.54
Carr's Index 8.6 10.1 11.3 10.1 13.9
Flowability Excellent Good Good Good Good
　 실시예2-6 실시예2-7 실시예2-8 실시예2-9 실시예2-10
자연밀도 (g/ml) 0.63 0.60 0.57 0.60 0.56
충진밀도(g/ml) 0.69 0.66 0.62 0.66 0.63
Carr's Index 8.5 8.1 8.5 9.2 9.9
Flowability Excellent Excellent Excellent Excellent Excellent
그 결과, 분무된 바이오매스 발효액이 증가할수록, 즉, 최종 시료 내 코어 물질 함량이 낮아질수록 Carr’s index 값이 감소하여 유동성은 증가함을 확인하였다.

Claims (18)

1) 바이오매스 발효액 또는 농축액을 제조하는 단계; 및
2) 코어 물질에 상기 1)의 발효액 또는 농축액을 분무코팅하여 바이오매스 과립을 형성하는 단계; 를 포함하는, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 1) 단계의 바이오매스 발효액 또는 농축액은 스키조키트리움(Schizochytrium)속 또는 트라우스토키트리움(Thraustochytrium)속 미세조류를 포함하는, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계의 코어 물질은 아미노산 또는 식물 유래 단백질인, 바이오매스 과립의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 아미노산은 라이신, 메티오닌, 트립토판, 히스티딘 및 아르기닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인, 바이오매스 과립의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 식물 유래 단백질은 농축대두단백질 또는 대두박인, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계는 유동층 과립기를 이용하여 수행되는, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계는 바텀 스프레이 코팅(bottom spray coating) 방식으로 수행되는, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 코어 물질을 전체 바이오매스 과립 중량 대비 5 내지 30 중량% 포함하는 것인, 바이오매스 과립의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 코어 물질을 함유하여 단백질 함량이 전체 바이오매스 과립 중량 대비 15 중량% 이상 포함하는 것인, 바이오매스 과립의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 Carr’s index가 15 이하로 유동성이 개선된 것인, 바이오매스 과립의 제조방법.
아미노산 또는 식물 유래 단백질인 코어 물질, 및 바이오매스 발효액 또는 농축액을 포함하고, 상기 코어 물질은 상기 바이오매스 발효액 또는 농축액으로 코팅된 것인, 유동성이 개선된 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 코어 물질을 전체 바이오매스 과립 중량 대비 5 내지 30 중량% 포함하는 것인, 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 바이오매스 발효액 또는 농축액은 스키조키트리움(Schizochytrium)속 또는 트라우스토키트리움(Thraustochytrium)속 미세조류를 포함하는 것인, 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 아미노산은 라이신, 메티오닌, 트립토판, 히스티딘 및 아르기닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인, 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 식물 유래 단백질은 농축대두단백질 또는 대두박인, 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 코어 물질을 함유하여 단백질 함량이 전체 바이오매스 과립 중량 대비 15 중량% 이상 포함하는 것인, 바이오매스 과립.
제11항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 Carr’s index가 15 이하로 유동성이 개선된 것인, 바이오매스 과립.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오매스 과립은 제1항의 제조방법으로 제조된 것인, 바이오매스 과립.
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