KR20240022049A - 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법 및 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법은, 돈사에서 수거된 돈분에 HOCL을 첨가하여 교반하는 단계; 교반된 돈분을 발효시키는 단계; 및 발효된 돈분을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 교반하는 단계는: 저장 수단에 투입된 상기 돈분에 교반부를 침지시키고, 상기 교반조에 투입된 상기 돈분의 양에 대응하여 주입할 HOCL의 양을 결정하고, 상기 결정된 용량의 HOCL을 상기 저장 수단에 주입하고, 상기 교반부를 회전구동시켜 상기 돈분과 상기 HOCL을 교반하는 것을 더 포함할 수 있다.

Description

돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법 및 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MAKING ANIMAL FEED FROM PIG EXCREMENT}
본 발명은 돈분을 이용하여 동물에게 급이할 사료를 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
가축을 기르는 축사에서는 가축의 배설물이 다량으로 발생하기 때문에, 축산업자들은 이러한 배설물을 처리하기 위해 다양한 노력을 수행하고 있다.
가축의 배설물은, 일반적으로는, 정화조를 거쳐서 정화되어 하천으로 배출되고 있으나, 정화 처리 용량이 충분하지 못한 경우에는, 정화되지 못한 배설물이 하천을 오염시키는 환경 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 가축의 배설물을 재활용하는 방법이 연구되어 왔다.
한편, 오래전부터, 가축의 배설물을 동일 가축 또는 다른 동물의 사료로서 재사용하는 방식이 이용되어 왔다. 예를 들면, 중국이나 동남아시아 등에서는, 돼지의 분뇨를 양식 어류에 투여하는 양식법이 존재한다. 하지만, 이러한 종래의 양식법에서는, 돼지의 분뇨(또는, 분변)를 그대로 투여하는 방식이어서, 돼지의 분변에 포함된 암모니아 및 기타 독성 물질이 그대로 양식장으로 투입되므로, 어류의 생육 특성과 육질이 저하된다는 문제점이 있었다.
국내에서도, 동물의 분뇨를 이용하여 사료를 만드는 기술이 특허로서 인정받은 사례가 있다. 예를 들면, 한국특허 제10-1402360호 (2014.05.26) (명칭: 소분뇨를 이용한 가금류 사료첨가제의 제조방법)(이하, "종래기술"이라 함)을 들 수 있다.
상기 종래기술은, 소 분뇨를 이용하여 가금류용 사료를 제조하는 방법을 개시하는데, 그 방법은, 소 분뇨를 수거하는 단계와, 수거된 소 분뇨를 용기에 넣고 가열하는 단계와, 상기 가열단계에 의해 수분이 제거되어 덩어리진 소 분뇨를 진동 또는 타격하여 엉킨 섬유질들이 풀어헤쳐 지도록 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 섬유질들을 가금류가 섭취하기 용이하도록 미분 상태로 분쇄하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 종래기술에 의하면, 상기 가열하는 단계를 통해서, 소 분뇨를 가열함으로써, 고온에 의해 분뇨에 포함된 질소 및 암모니아와 같은 악취 성분 그리고 세균들을 살균하고 있다.
하지만, 고온 가열에 의해서도 질소 및 암모니아와 같은 악취 성분이 완전하게 제거되지 않으며, 세균뿐만 아니라 세균에 의해 생성된 독성 물질이 완벽하게 제거된다고는 볼 수 없다.
또한, 상기 종래기술에서는, 자연 건조 및 발효 등에 의해서도 소 분뇨에 함유된 수분 및 악취 성분을 제거할 수 있음을 언급하고 있다. 하지만, 이러한 자연 자연 건조 및 발효 방법은, 수분 제거 및 악취 제거에 긴 시간이 소요되고, 분뇨에 포함된 세균 등의 완벽한 살균이 곤란할 뿐 아니라, 특히 분뇨가 건조될 때 발생하는 악취로 인한 불쾌감 및 주변환경 오염 등의 폐단이 있으므로, 활용은 지양한다고 언급하고 있다.
따라서, 가축의 분뇨를 이용하여 동물용 사료를 만드는 데에 있어서, 악취 제거, 살균, 소독, 발효, 건조하는 기존의 단계들을 보완하거나 대체하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은, 축사에서 수거되는 가축의 분변을 원료로 사용하여, 가축 또는 어류 또는 기타 동물용 또는 곤충용 사료를 제조하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은, 원료 분변 및 분변을 이용하여 제조된 사료에 포함된 악취 성분, 세균 및 독성물질 등을 효과적으로 완벽하게 제거함으로써, 안전한 사료를 제조하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은, 다른 가축의 배설물에 비하여 단백질 함량이 높은 특징이 있는 돼지의 분변을 이용하여, 고단백 사료를 제조하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법은, 돈사에서 수거되어 저장 수단에 저장된 돈분에 HOCL을 첨가하여 교반하는 단계; 교반된 돈분을 발효시키는 단계; 및 발효된 돈분을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 교반하는 단계는: 상기 저장 수단에 투입된 상기 돈분에 교반부를 침지시키고, 상기 저장 수단에 투입된 상기 돈분의 양에 대응하여 주입할 HOCL의 양을 결정하고, 상기 결정된 용량의 HOCL을 상기 저장 수단에 주입하고, 상기 교반부를 회전구동시켜 상기 돈분과 상기 HOCL을 교반하는 것을 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 주입되는 HOCL의 양은, 상기 저장 수단 내에서 상기 돈분과 혼합되었을 때에 유효 염소의 농도가 100ppm 이상을 유지할 수 있는 정도로 결정될 수 있다.
더욱, 상기 교반하는 단계와 상기 발효시키는 단계 사이에, HOCL의 주입을 종료한 상태에서 상기 교반부를 소정 시간 동안 동작시킴으로써, 상기 교반된 돈분 내의 잔류 염소를 모두 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발효시키는 단계는: 상기 교반된 돈분에 미리결정된 양의 발효미생물을 첨가하고, 상기 저장 수단을 밀폐한 후, 상기 저장 수단 내부의 온도를 상승시켜 상기 저장 수단의 내부를 혐기발효 분위기로 조성하고, 상기 혐기발효 분위기를 36 내지 60 시간 동안 유지하는 것을 더 포함할 수 있다.
이때, 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 황토, 및 상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 왕겨가 더 투입될 수 있다.
또한, 상기 건조시키는 단계는: 상기 발효된 돈분을 실린더에 투입하고, 상기 실린더를 가열하여 내부에 투입된 돈분을 가열하고, 동시에 상기 실린더 내부를 압착함으로써, 상기 돈분을 건조와 동시에 고형화하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 건조시키는 단계는: 상기 건조된 돈분에 살균용 자외선(UV)을 조사하고, 또한, 상기 건조된 돈분에 HOCL을 분사하는 것을 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 돈사에서 수거된 돈분에 HOCL을 첨가하여 교반하기 위한 교반 장치; 교반된 돈분을 발효시키기 위한 발효 장치; 및 발효된 돈분을 건조시키는 건조장치; 상기 교반 장치, 상기 발효 장치, 및 상기 건조장치의 동작을 제어하는 통합 제어 수단을 포함하는 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 교반 장치는: 상기 수거된 돈분이 저장되는 교반조; 상기 교반조의 내부에서 회전하여 상기 돈분과 HOCL을 교반하는 교반부; 상기 교반부를 회전시키는 구동부; 상기 수거된 돈분에 주입할 HOCL을 공급하는 HOCL 공급부; HOCL 공급부로부터 공급되는 HOCL을 상기 교반조의 내부로 토출하도록 구성된 토출부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 통합 제어 수단은, 상기 구동부를 동작시켜서 상기 교반조 내의 상기 수거된 돈분 내부에 침지된 상기 교반부를 회전시키고, 상기 교반조에 투입되는 상기 돈분의 양에 대응하여 주입할 HOCL의 양을 결정하고, 상기 HOCL 공급부를 제어하여 상기 결정된 용량의 HOCL이 주입되도록 할 수 있다. 특히, 상기 주입되는 HOCL의 양은, 상기 교반조 내에서 상기 돈분과 혼합되었을 때에 유효 염소의 농도가 100ppm 이상을 유지할 수 있는 정도로 결정될 수 있다.
또한, 상기 발효 장치는: 상기 교반 장치에서 HOCL 주입 및 교반 동작이 완료된 돈분을 제공받아 저장하기 위한 발효조; 상기 발효조 내의 상기 돈분에 발효미생물을 첨가하는 부재료 첨가부; 상기 발효조를 밀폐하기 위한 덮개부; 상기 발효조의 내부의 온도를 상승시키기 위한 발효조 가열부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 통합 제어 수단은: 상기 발효조에 저장된 상기 돈분의 중량에 대응하여 상기 발효조에 투입할 상기 발효미생물의 투입량 및 상기 발효조 가열부의 가열량을 제어하되, 상기 발효조의 내부를 혐기발효 분위기로서 36 내지 60 시간 동안 유지시킬 수 있다.
추가로, 상기 부재료 첨가부는: 상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 황토, 및 상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 왕겨를 투입하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 건조장치는: 상기 발효된 돈분이 투입되는 실린더; 상기 실린더를 가열하기 위한 실린더 가열부; 상기 실린더에 투입된 상기 발효된 돈분을 압착하는 피스톤을 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 통합 제어 수단은: 상기 투입된 돈분을 건조시키고 동시에 고형화하기 위하여, 상기 실린더에 투입되는 상기 발효된 돈분의 투입량, 상기 실린더 가열부의 가열동작, 상기 피스톤의 압착동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 건조장치는: 상기 건조된 돈분에 살균용 자외선(UV)을 조사하기 위한 자외선조사부; 및 상기 건조된 돈분에 HOCL을 분사하도록 구성된 HOCL분사부를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법 및 시스템에 의하면, 돈사에서 발생하는 돈분을 이용하여 동물용 및/또는 곤충용 고단백 사료를 제조할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따르면, 사료의 원료가 되는 돈분에 강력한 탈취/살균/소독 효과를 나타내는 HOCL을 사료 제조 과정 중의 적어도 하나의 단계에서 최적 용량으로 적용함으로써, 악취 성분이 제거되고 살균 및 소독이 완료된 원료를 이용하여 안전한 사료를 제조할 수 있게 된다. 더욱, HOCL을 사료 제조 과정 중에 반복하여 적용함으로써, 악취 성분 제거, 살균 및 소독 효과를 완벽하게 보장할 수 있으며, 제조된 사료가 보관 및 운반 도중에 부패 또는 변질되는 것을 최대한 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 돈분에 왕겨 및 황토를 추가함으로써, 발효 효율을 높일 수 있으며, 사료의 영양 성분을 높이고, 사료 내 독성 성분의 제독 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법의 단계들을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 상기 시스템의 각 장치들의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법 및 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 그 기능을 고려하여 예시적으로 명명된 것이므로, 용어 자체에 의하여 본 발명의 기술 내용을 예측하고 한정하여 이해해서는 안될 것이다.
더욱, 이하에서 설명되어질 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여주기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 설계할 수 있을 것이므로, 본 발명의 권리범위는 본 발명과 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상을 포괄하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
먼저, 도 1의 흐름도를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법의 단계들을 설명한다. 상기 방법은, 크게, 교반 단계(S10) → 발효 단계(S20) → 건조 단계(S30)를 포함할 수 있다.
돈분은 돈사로부터 수거될 수 있다. 돈사는 예를 들면, 돼지가 수용된 공간의 바닥에 소정의 분뇨 배출구가 구비된 구조로 형성될 수 있다. 또는, 돼지가 수용된 공간의 바닥을 메쉬 구조물로 구성하여, 배출된 배설물이 메쉬를 통과하여 바로 하부로 떨어지게 할 수 있다. 분뇨 배출구 또는 메쉬 구조물의 하부에는 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단이 배치될 수 있다. 돼지로부터 배출된 분변 및 소변은, 배출구 또는 메쉬를 통해서 이송 수단에 모이고, 이송 수단이 분변 및 소변을 소정의 저장 수단(예를 들면, 저장조)으로 운반한다.
참고로서, 우분(소똥)이나 계분(닭똥)은 점도가 높아서 이송 수단에 들러붙는 특성이 강하다. 따라서, 우분이나 계분을 컨베이어 벨트를 이용해서 이송하기 위해서는, 우분이나 계분에 별도의 세척수나 용해제와 같은 첨가물을 추가해야 한다.
하지만, 일반적인 돼지의 분변은 점도가 낮아서 점착력이 낮고 부스러지기 쉽다. 따라서, 돼지의 분변은 별도의 세척수나 첨가물이 추가되지 않더라도, 메쉬 구조물을 쉽게 통과할 수 있으며, 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단을 통해서 쉽게 이송할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법 및 시스템에 있어서는, 돈분을 수거할 때, 세척수나 첨가물을 이용하지 않는 것을 기본으로 한다. 물론, 필요에 따라서는 최소한의 세척수가 적용될 수도 있다. 또는, 돈분을 수거할 때, 돈분에 HOCL을 분사하거나 첨가할 수도 있을 것이다. HOCL은 대부분 물로 이루어져 있기 때문에, 세척 기능과 점도 저하 기능을 제공할 수 있다.
본 발명에서, "돈분" 및 "돼지의 분변"은, 별도의 세척수나 첨가물이 포함되지 않은 상태의, 돼지의 대변과 소변을 포함하는 개념으로서 사용하도록 한다.
이송 수단에 의해 이송된 돈분 및/또는 별도의 작업을 통해서 돈사로부터 수거되어 운반된 돈분은, 교반 단계(S10)에 투입된다.
교반 단계(S10)에서는, 소정의 저장 수단(예를 들면, 교반조)에 돈분을 투입하고, 돈분 내부로 교반부를 삽입 및 침지시키고, 교반부를 회전시켜서 돈분을 교반한다.
이때, 교반조의 돈분에 미리결정된 용량의 HOCL을 주입할 수 있다.
본 발명에서의 "HOCL"은 "미산성 차아염소산수"를 의미한다. HOCL은, 흔히 "락스"라고 불리는 NaOCl에 비하여, 80배에 달하는 강력한 탈취/살균력을 가지고 있으면서도 살균 시간은 더 짧고, 인체에 안전한 물질이다. 특히, HOCL은 살균 작용 후 잔유물이 남지 않으며 시간이 흐른 후 물로 환원되기 때문에 환경에 무해하다.
본 발명에서는, 별도로 제공되는 HOCL 제조장치로부터 제조된 HOCL을 공급받을 수 있으며, 공급되는 HOCL을 교반조에 주입함으로써, HOCL이 돈분과 교반될 수 있도록 한다(S10).
교반조에 주입되는 HOCL의 양은, 교반조 내의 교반되는 돈분 내 유효 염소의 농도가 적어도 100ppm을 유지할 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 본 발명에서 사용되는 HOCL은, 유효 염소 농도가 적어도 100ppm 이상, 특히, 150~200ppm 범위일 수 있다.
한편, 교반조에 주입되는 HOCL의 양은, 교반조에 투입된 돈분의 부피에 기초하여 계산되거나, 교반조에 투입된 돈분의 중량에 기초하여 계산될 수 있다. 또는, 교반부가 돈분 내부에서 회전할 때 나타나는 회전 저항을 측정하고, 회전 저항에 의해 계산되는 돈분의 점도 등에 기초하여 교반조에 투입된 돈분의 양을 예측하고, 예측된 양에 기초하여 돈분에 주입할 HOCL의 양이 계산될 수도 있을 것이다.
한편, 본 발명에서 교반조에 투입된 돈분은, 별도의 세척수나 첨가물이 추가되지 않은 상태이기 때문에, 세척수를 사용하여 수거된 가축의 분뇨를 사용하는 경우에 비하여, 투입되는 HOCL의 양이 많지 않으며, 또한, 돈분 내의 유효 염소 농도를 계산하거나 예측하기가 용이하다.
추가로, 교반조에 투입된 돈분의 양에 기초하여, HOCL 주입 후의 교반 시간을 제어할 수도 있다.
추가의 실시예에서, HOCL은 예를 들면, 30~45℃ 정도로 가열된 후 적용될 수 있다. 또한, 추가로, 교반조에 가열 수단이 부가되어, 교반되는 돈분을 30~45℃ 정도로 가열하는 것도 가능하다.
교반조에서 돈분이 유효 염소 농도가 100ppm 이상인 상태로 교반됨으로써, 돈분 내의 악취 성분과 세균 및 독성 물질이 제거된다. 이렇게 교반 처리된 돈분에 대하여 발효 단계(S20)가 수행된다.
추가의 실시예에서, HOCL의 주입이 완료된 후, 소정의 시간 동안 교반을 유지함으로써, 돈분 내부의 잔류 염소가 소멸되도록 할 수 있다. 이것은, HOCL의 잔류 염소가 이후에 수행될 발효 단계(S20)에서 투입될 미생물까지도 살균하는 부작용을 제거하기 위함이다.
교반 단계(S10)에서 HOCL이 주입된 후 교반이 완료된 돈분은, 저장 수단(예를 들면, 발효 장치의 발효조)에 투입된다(S20). 한편, 발효조 내부로, 발효를 위한 미생물이 첨가될 수 있다. 앞선 교반 단계에서, 돈분 내부의 미생물이 모두 살균되었기 때문에, 발효를 위한 미생물의 첨가는 필수적이다.
추가되는 미생물은, 예를 들면, 유산균 종류를 포함할 수 있다.
추가의 실시예에서, 발효조 내부로, 황토 및/또는 왕겨가 투입될 수 있다.
황토는 돈분 내의 독성 성분을 흡수하는 효과를 나타낸다. 황토는 교반 단계를 거친 돈분의 중량 또는 부피에 대비하여 1~10% 비율로 투입될 수 있다. 왕겨는, 돈분의 발효 효율을 향상시키고, 돈분으로 만들어진 사료의 영양 성분을 보충하는 효과를 나타낸다. 왕겨는, 교반 단계를 거친 돈분의 중량 또는 부피에 대비하여 1~10% 비율로 투입될 수 있다.
황토와 왕겨는, 발효 단계(S20)의 특정 시점에 한꺼번에 투입될 수도 있으며, 발효 단계(S20)의 도중에 복수 회 나누어서 투입될 수도 있다. 또한, 발효 단계(S20)에서, 황토 및/또는 왕겨가 투입된 후, 돈분을 교반하는 과정이 추가될 수도 있다.
한편, 발효조는, 덮개가 씌워지고 밀폐 상태로 전환됨으로써, 발효조 내부는 혐기 분위기로 유지될 수 있다. 또한, 발효조의 표면을 가열함으로써 또는 발효조에 수용된 돈분의 내부로 가열 수단을 삽입함으로써, 발효조 내부를 30~45℃ 정도로 가열할 수 있다. 이로써, 발효조 내부는 혐기발효 분위기를 형성하게 된다.
발효 단계(S20)는, 36 내지 60 시간 동안 유지될 수 있으며, 바람직하게는 48 시간 동안 유지될 수 있다.
48 시간 정도 발효 과정을 거친 돈분은, 수분을 제거하여 형태를 고정시키기 위한 건조 단계에 투입된다(S30).
건조 단계(S30)는, 돈분을 일정한 분량씩 실린더 구조물 내에 투입하고, 실린더 구조물을 예를 들면 100~200℃ 정도의 고온, 바람직하게는 120℃의 온도로 가열함으로써 돈분의 수분을 증발시키고, 실린더 내부를 피스톤으로 압축함으로써 압착되어 고형화된 돈분을 제조하는 것을 포함한다.
건조 후 고형화된 돈분은, 실린더 내부 형태 또는 실린더의 출구의 형태에 대응하는 형태로 성형될 것이다. 일반적으로 실린더 구조물은 긴 원통형일 수 있으며, 이로써, 돈분은 원통 봉형으로 고형화될 수 있을 것이다.
추가의 실시예에서, 봉형으로 고형화 돈분에 자외선(UV)을 조사하거나 HOCL을 분사함으로써, 추가적인 살균/소독 효과를 도모할 수도 있다. 즉, 봉형으로 제조된 돈분은, 임시로 저장된 후에 실제 필요한 곳으로 운반되어야 할 것인데, 저장하는 동안 또는 운반하는 동안의 미생물 번식 및 변질을 최소화하기 위하여, 수시로 UV 및/또는 HOCL을 이용하여 살균/소독될 수 있을 것이다.
또 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법은, 교반 단계 → 건조 단계 → 분쇄 단계 → 발효 단계 → 소독 단계의 순서로 이루어질 수 있다.
교반 단계는 전술한 실시예와 동일하게 수행될 수 있다. 즉, 수거된 돈분에 HOCL을 주입하면서 교반함으로써, 돈분 내의 악취 성분, 세균 및 독성 물질을 제거할 수 있다.
교반이 완료되어 악취 성분 등이 제거된 돈분은 건조 단계를 통해서 건조될 수 있다. 건조는, 교반조를 직접 가열하거나 또는 돈분을 별도의 저장조로 옮기고 저장조를 가열하거나 저장조 내부로 열풍을 공급하는 방식으로 이루어질 수 있다.
건조된 돈분은 수분이 제거되어 어느 정도 단단하게 굳은 고체상태일 수 있다. 따라서, 건조 단계를 거친 돈분은 분쇄 단계에 투입되어 소정의 크기 이하의 분말로 잘게 분쇄될 수 있다.
분쇄된 돈분은 발효 단계에 투입될 수 있다. 발효 단계에서는, 발효 미생물(예를 들면, 유산균)이 분쇄된 돈분에 첨가될 수 있다. 이 발효 단계에서는, 건조된 돈분에 소정의 물을 추가함으로써 미생물이 생육가능한 환경을 조성할 수 있다. 또한, 황토 및/또는 왕겨를 첨가함으로써, 사료의 품질을 향상시킬 수도 있다.
발효가 완료된 돈분은 그대로 상품화될 수도 있으나, 추가적인 건조 단계를 거치거나 소독 단계를 거칠 수 있다. 즉, 발효가 완료된 돈분은, 발효 미생물 및/또는 물이 추가된 상태이고, 발효 미생물과 기타 세균이 다량 증식한 상태이기 때문에, 급이를 위해 보관되는 도중에 또는 실제 필요한 곳으로 운반되는 도중에 돈분이 부패하거나 성분이 변질될 수 있다. 따라서, 이러한 미생물 및 세균을 제거하기 위하여, 발효가 완료된 돈분을 건조시키거나, 자외선을 조사하거나 HOCL을 분사하는 소독 단계를 추가할 수 있다.
소독 단계까지 거친 돈분은, 앞선 분쇄 단계에서 분쇄된 분말 상태일 수 있는데, 필요한 경우, 돈분을 전술한 바와 같이 실린더 구조물에 투입하여 압착함으로써, 소정의 형태, 예를 들면 원통 봉형태 또는 펠릿 형상으로 성형할 수도 있을 것이다.
다음은, 도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템의 구성을 설명한다. 도면을 참고하면, 상기 시스템은, 교반 장치(110)와 발효 장치(120)와 건조 장치(130)와 통합 제어 수단(150)을 포함한다.
교반 장치(110)는, 교반조(111), 교반부(112), 구동부(114), HOCL 공급부(118), 토출부(116)를 구비할 수 있다.
교반조(111)는, 돈사로부터 수거되어 이송된 돈분이 저장되는 저장 수단이다. 교반조(111)는 저장되는 돈분의 양을 측정하기 위한 수단을 구비할 수 있다(도시하지 않음). 상기 측정 수단은, 예를 들면, 교반조(111)의 내측에 채워지는 돈분의 높이를 측정할 수 있는 센서, 교반조(111)의 중량을 측정할 수 있는 센서 등을 포함할 수 있다.
교반조(111)에는, 교반부(112)가 배치될 수 있다. 교반부(112)는, 예를 들면, 프로펠러 방식의 회전 부재를 포함할 수 있다. 교반부(112)는 구동부(114)의 구동력에 의해 회전할 수 있다. 구동부(114)의 동작은 통합 제어 수단(150)에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 구동부(114)의 회전 개시/종료, 회전 속도 등이 제어될 수 있다. 한편, 구동부(114)는, 교반부(112)의 회전 저항을 측정하도록 구현될 수도 있다.
HOCL 공급부(118)는, 물을 전기분해하여 HOCL을 직접 제조하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, HOCL 제조 장치로부터 공급되는 HOCL을 임시 저장하기 위한 저장 수단을 포함할 수도 있다. HOCL 공급부(118)는, 통합 제어 수단(150)의 제어에 따라 정해진 용량의 HOCL을 토출부(116) 측으로 공급할 수 있다.
HOCL 공급부(118)는, 유효 염소 농도가 적어도 100ppm 이상, 특히, 150~200ppm 범위의 고농도 HOCL을 제조하거나 공급할 수 있다.
토출부(116)는, HOCL 공급부(118)에서 제공하는 HOCL을 토출하도록 구성된다. 토출부(116)는 교반조(111)의 상부측에 위치하여 저장된 돈분의 상부측으로 HOCL을 흘려넣도록 구성될 수 있다. 하지만, 토출부(116)는, 교반부(112)의 회전 부재 근방에 배치됨으로써, 돈분의 내부로 직접 HOCL이 주입되도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 3에서는, 예시적 구성으로서, 토출부(116)가 회전 부재의 말단에 형성된 것을 도식화하여 보여준다.
한편, 통합 제어 수단(150)은, 교반조(111)에 저장된 돈분의 양을 확인하고, 주입할 HOCL의 양을 결정할 수 있다. 이때, 주입되는 HOCL의 양은, 교반조(111)에 주입된 HOCL이 돈분과 혼합된 상태에서 100ppm 이상의 유효 염소 농도를 나타낼 수 있는 정도로서 결정될 수 있다.
HOCL이 혼합되어 교반되는 돈분 내에서의 유효 염소의 농도는, 별도의 염소 농도 측정 센서를 이용하여 측정될 수도 있으나, 돈분의 단위 양에 대해서 주입해야할 HOCL의 양을 실험실 조건에서 미리 결정하여 두고, 교반조(111)로부터 실제 측정되는 돈분의 양에 해당하는 HOCL의 양을 계산을 통해 결정하는 방식을 이용할 수도 있다.
돈분에 HOCL을 주입하고 충분히 교반함으로써 돈분 내의 악취 물질, 세균, 독성 물질이 제거되면, 교반된 돈분은 발효 장치(120)로 운반된다. 발효 장치(120)는, 발효조(121), 덮개부(122), 발효조 가열부(126), 부재료 첨가부(124)를 구비할 수 있다.
발효조(121)는, 교반 장치(110)로부터 운반된 돈분이 저장되는 저장 수단이다. 변형예에서, 발효조(121)는 교반조(111)를 그대로 활용할 수도 있으나, 별개의 저장조인 것이 바람직할 것이다.
덮개부(122)는, 발효조(121)를 외부 환경으로부터 밀폐시키기 위한 것으로서, 덮개 형태의 부재와 발효조(121)로 돈분을 주입하는 배관 및 밸브 구조물 또한 포함할 수 있다. 여기서의 밀폐는, 발효조(121)를 외부와 완전히 차단하는 정도의 밀폐뿐 아니라, 미생물에 의한 발효 특성을 최대화할 수 있게끔 환기량을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
부재료 첨가부(124)는, 통합 제어 수단(150)에 의해서 동작이 제어되며, 발효조(121)에 저장된 돈분에 발효를 위해 필요한 미생물을 주입한다. 발효에 사용되는 미생물은, 유산균 종류의 세균인 것이 바람직하다.
또한, 부재료 첨가부(124)는, 발효조(121)에 저장된 돈분에, 황토 및/또는 왕겨를 첨가하도록 구성될 수 있다.
첨가되는 유산균, 황토, 왕겨 등의 양은, 발효조(121)에 투입된 돈분의 양에 기초하여 결정될 수 있다. 한편, 발효조(121)에 투입된 돈분의 양은, 교반 장치(110)에서 측정된 돈분의 양을 참고할 수 있을 것이다.
특히, 발효조(121)에 투입되는 황토 및/또는 왕겨의 양은, 돈분 중량(또는, 부피)의 1~10% 범위에서 결정될 수 있다.
*발효조 가열부(126)는, 통합 제어 수단(150)에 의해서 동작이 제어되며, 발효조(121)의 외부를 가열하거나 발효조(121) 내부의 돈분 내에 침지되어 돈분을 직접 가열하도록 구성될 수 있다.
이러한 구조에서, 통합 제어 수단(150)은, 발효조(121)에 돈분을 투입하고, 해당하는 미생물, 황토, 왕겨를 첨가하고, 덮개를 덮어서 발효조 내부를 밀폐하고, 발효조 가열부(126)를 동작시켜 발효조 내부를 최적의 혐기발효 분위기로 조성하되, 이러한 분위기를 36 내지 60 시간 동안, 바람직하게는 48 시간 동안 유지함으로써, 돈분 내의 소화되지 않은 물질이 분해될 수 있도록 한다.
발효 단계에서, 통합 제어 수단(150)은, 발효 온도 및 밀폐 조건을 시간에 따라 최적의 조건으로 변경함으로써, 신속하게 최대의 발효가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
한편, 발효조(121)에 부재료를 첨가할 때에는, 발효조(121)에 돈분을 투입할 때, 투입되고 있는 돈분에 부재료를 분사함으로써, 돈분과 부재료가 투입과 동시에 저절로 섞이게끔 할 수 있으며, 다른 방식으로는, 추가적인 교반 수단을 이용하여 돈분과 부재료를 물리적으로 교반할 수도 있을 것이다.
미리결정된 시간 동안의 발효 단계를 거친 돈분은, 악취가 제거되었고 유해 세균과 독성 물질이 제거된 상태이지만, 발효 유산균이 증식한 상태이다. 이러한 상태의 돈분은, 고온 가열에 의해서 건조시킴과 동시에 잔류하는 세균을 모두 사멸시키고, 건조된 돈분을 압착하여 임의 형태로 성형하는 건조 장치(130)에 제공된다.
건조 장치(130)는, 실린더(131), 실린더 가열부(134), 피스톤(132)을 구비할 수 있다.
발효를 마친 돈분은 미리정해진 분량씩 실린더(131)에 투입될 수 있다.
실린더 가열부(134)는 실린더(131)를 가열하여 실린더(131)에 투입된 돈분을 가열한다. 실린더 가열부(134)는, 실린더(131) 또는 실린더 내부의 돈분을 100~200℃ 정도의 고온, 바람직하게는 120℃의 온도로 가열한다.
한편, 고온으로 가열된 돈분에서 증발되어 발생하는 수증기가 실린더 외부로 배출될 수 있도록, 실린더(131)에는 하나 이상의 미세 구멍이 형성될 수 있다.
피스톤(132)은, 실린더 내에서 가열되어 건조되는 돈분을 압착한다. 피스톤(132)이 돈분을 압착함으로써, 돈분이 실린더(131) 내부 형상으로 성형 및 고형화된다.
실린더 가열부(134)의 가열 동작 및 피스톤(132)의 압착 동작은 통합 제어 수단(150)에 의해서 제어될 수 있다.
한편, 추가의 실시예에서, 발효 장치(120)에서 발효가 완료된 돈분에 대하여 HOCL을 분사하는 분사 수단이 제공될 수 있다. 이러한 분사 수단에 의해 분사된 HOCL에 의해서, 발효 단계에서 발생한 악취 물질이 다시 한 번 제거됨으로써, 이후의 가열 단계에서 수분 증발시 발생하는 악취 및 고형화된 돈분에서 발생하는 악취를 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템은, 고형화된 돈분에 대하여 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사부(137)와 HOCL을 분사하기 위한 HOCL 분사부(138)를 더 포함할 수 있다.
건조 및 고형화가 완료된 돈분은, 예를 들면, 긴 원통 봉형일 수 있다. 이러한 봉형 돈분을 롤러 방식의 이송 수단으로 이송하게 되면, 봉형 돈분이 회전하면서 이송될 수 있다. 여기에 자외선을 조사하고 HOCL을 분사하게 되면, 봉형 돈분의 둘레에 골고루 자외선과 HOCL이 도달할 수 있게 된다.
봉형 돈분은, 임시로 저장된 후에 실제 필요한 곳으로 운반될 것인데, 자외선과 HOCL로 표면을 처리함으로써, 저장하는 동안 또는 운반하는 동안의 미생물 번식을 최소화하여 부패를 억제할 수 있다.

Claims (13)

  1. 돈사에서 수거되어 저장 수단에 저장된 돈분에 HOCL을 첨가하여 교반하는 단계;
    교반된 돈분을 발효시키는 단계; 및
    발효된 돈분을 건조시키는 단계를 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반하는 단계는:
    상기 저장 수단에 투입된 상기 돈분에 교반부를 침지시키고,
    상기 저장 수단에 투입된 상기 돈분의 양에 대응하여 주입할 HOCL의 양을 결정하고,
    상기 결정된 용량의 HOCL을 상기 저장 수단에 주입하고,
    상기 교반부를 회전구동시켜 상기 돈분과 상기 HOCL을 교반하는 것을 더 포함하고,
    상기 주입할 HOCL의 양은, 상기 저장 수단 내에서 상기 돈분과 혼합되었을 때에 유효 염소의 농도가 100ppm 이상을 유지할 수 있는 정도로 결정되는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교반하는 단계와 상기 발효시키는 단계 사이에,
    HOCL의 주입을 종료한 상태에서 상기 교반부를 소정 시간 동안 동작시킴으로써, 상기 교반된 돈분 내의 잔류 염소를 모두 제거하는 것을 더 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발효시키는 단계는:
    상기 교반된 돈분에 미리결정된 양의 발효미생물을 첨가하고,
    상기 저장 수단을 밀폐한 후, 상기 저장 수단 내부의 온도를 상승시켜 상기 저장 수단의 내부를 혐기발효 분위기로 조성하고,
    상기 혐기발효 분위기를 36 내지 60 시간 동안 유지하는 것을 더 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 황토, 및
    상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 왕겨를 더 투입하는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 건조시키는 단계는:
    상기 발효된 돈분을 실린더에 투입하고,
    상기 실린더를 가열하여 내부에 투입된 돈분을 가열하고,
    동시에 상기 실린더 내부를 압착함으로써, 상기 돈분을 건조와 동시에 고형화하는 것을 더 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 건조시키는 단계는:
    상기 건조된 돈분에 살균용 자외선(UV)을 조사하고, 또한, 상기 건조된 돈분에 HOCL을 분사하는 것을 더 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 방법.
  8. 돈사에서 수거된 돈분에 HOCL을 첨가하여 교반하기 위한 교반 장치;
    교반된 돈분을 발효시키기 위한 발효 장치; 및
    발효된 돈분을 건조시키는 건조장치;
    상기 교반 장치, 상기 발효 장치, 및 상기 건조장치의 동작을 제어하는 통합 제어 수단을 포함하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 교반 장치는:
    상기 수거된 돈분이 저장되는 교반조;
    상기 교반조의 내부에서 회전하여 상기 돈분과 HOCL을 교반하는 교반부;
    상기 교반부를 회전시키는 구동부;
    상기 수거된 돈분에 주입할 HOCL을 공급하는 HOCL 공급부;
    HOCL 공급부로부터 공급되는 HOCL을 상기 교반조의 내부로 토출하도록 구성된 토출부를 더 포함하고,
    상기 통합 제어 수단은:
    상기 구동부를 동작시켜서 상기 교반조 내의 상기 수거된 돈분 내부에 침지된 상기 교반부를 회전시키고, 상기 교반조에 투입되는 상기 돈분의 양에 대응하여 주입할 HOCL의 양을 결정하고, 상기 HOCL 공급부를 제어하여 상기 결정된 용량의 HOCL이 주입되도록 하되,
    상기 주입되는 HOCL의 양은, 상기 교반조 내에서 상기 돈분과 혼합되었을 때에 유효 염소의 농도가 100ppm 이상을 유지할 수 있는 정도로 결정되는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발효 장치는:
    상기 교반 장치에서 HOCL 주입 및 교반 동작이 완료된 돈분을 제공받아 저장하기 위한 발효조;
    상기 발효조 내의 상기 돈분에 발효미생물을 첨가하는 부재료 첨가부;
    상기 발효조를 밀폐하기 위한 덮개부;
    상기 발효조의 내부의 온도를 상승시키기 위한 발효조 가열부를 더 포함하고,
    상기 통합 제어 수단은:
    상기 발효조에 저장된 상기 돈분의 중량에 대응하여 상기 발효조에 투입할 상기 발효미생물의 투입량 및 상기 발효조 가열부의 가열량을 제어하되, 상기 발효조의 내부를 혐기발효 분위기로서 36 내지 60 시간 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부재료 첨가부는:
    상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 황토, 및
    상기 교반된 돈분의 중량의 1~10%의 왕겨를 투입하도록, 추가로 구성된 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 건조 장치는:
    상기 발효된 돈분이 투입되는 실린더;
    상기 실린더를 가열하기 위한 실린더 가열부;
    상기 실린더에 투입된 상기 발효된 돈분을 압착하는 피스톤을 더 포함하고,
    상기 통합 제어 수단은:
    상기 투입된 돈분을 건조시키고 동시에 고형화하기 위하여, 상기 실린더에 투입되는 상기 발효된 돈분의 투입량, 상기 실린더 가열부의 가열동작, 상기 피스톤의 압착동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 건조 장치는:
    상기 건조된 돈분에 살균용 자외선(UV)을 조사하기 위한 자외선조사부; 및
    상기 건조된 돈분에 HOCL을 분사하도록 구성된 HOCL분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 돈분을 이용하여 동물용 사료를 제조하는 시스템.
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