KR100866809B1 - 옥수수의 에너지 자원화 리사이클링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 식물성 에너지 자원인, 옥수수 및 카사바, 사탕수수, 감자류, 과실류, 등 당분 또는 전분의 성분을 포함하고 있는, 식물성 원료를 이용 하여, 순도99.9%의 식물성 바이오에틸알코올을 생산하고, 이 알코올을 활용하여 무공해 바이오 연료를 제조 하는 기술이다.

본 발명에서는 종래의 에틸알코올 제조기술과 문제점을 보완하여,

옥수수를 활용한 에틸알코올의 제조 방법과 부산물의 재활용 방법을 연구한 것으로서,

본 발명의 제1의 목적은, 옥수수를 에틸알코올 화 하는 공정에 있어, 소정의 원적외선 세라믹 장치를 적용하여 에너지 파워를 높이고, 새로 개발된 2탑 공비 혼합물증류 원리를 이용한 3원 공비혼합물 증류방법과 제올라이트 세라믹을 이용한 탈수방법 등 각 생산 공정의 신기술로, 생산비가 저렴한 99.9%의 무수 바이오 알코올을 생산하는데 있다.

본 발명의 제2의 목적은 알코올 생산과정에서 생기는 찌꺼기와 옥수수속 대, 옥수수 줄기, 옥수수 대 및 잎을 재활용 하여 고부가가치 친환경 상품인, 생분해성 플라스틱원료, 펄프원료, 특수종이, 가정용품, 건축자재, 비료 등을 생산 하여 옥수수를 경제성이 높은 차세대 에너지 자원으로 산업화 하는데 있다.

반면, 세계 각국에서는 옥수수를 이용 하여 에틸알코올만을 생산 하여 주정 원료 로 사용하거나, 휘발유에 첨가 하는 연료용 첨가제로사용 하고 있다. 그리고 생산 부산물인 찌꺼기 는 폐수처리 하고, 옥수수속 대 및 옥수수 줄기, 옥수수 대 및 잎 등은 가축용 조 사료로 활용 하는 정도 이다.

따라서 본원발명의 옥수수를 에너지 자원으로 활용하는 신기술의 필요성을 경제적 측면에서 종전의 옥수수의 활용방법과 비교 해 보면, 종전방식은 옥수수 5.16톤으로 에틸알코올 2톤을 생산하면 usd-800불정도 매출 인데 비해, 본 발명은 같은 량의 옥수수로 에틸알코올 2톤을 생산하여 usd-800불정도 로 매출하고, 에탄올 생산 후 에 버려지는 부산물(옥수수찌꺼기와 옥수수속대, 옥수수 대, 옥수수 잎) 폐수 등을 재활용하여, 각종 친환경상품을 생산하면 총매출액이 usd-6000불정도가 되어, 같은 양 의 옥수수를 이용하여, 약 7배 이상의 소득을 향상 시킬 수 있는 "세계 최초의 옥수수 부산물 리사이클링 기술" 이다.

또한 교토의정서; (2008∼2012년도 )에 서명한 38개국에 의한 온실 가스 배출권이 강화 된다면, 친환경 에너지 개발의 필요성은 더욱 높아 질 것이다. 따라서 본 발명은 차세대 친환경 에너지 개발 분야에 크게 기여할 것이다.

옥수수, 바이오, 알코올, 에탄올, 원적외선, 제조공법, 활성화

Description

옥수수의 에너지 자원화 리사이클링 시스템{CORN ENERGY RECYCLING SYSTEM}

도 1; 본 발명의 옥수수의 에너지 자원화 리사이클링 계통도

도 2; 본 발명의 옥수수를 이용한 에틸알코올 생산 공정도

도 3; 본 발명의 2탑 공비증류 원리도 와 증류 공정도

도 4; 본 발명의 옥수수 알코올의 탈수 공정도

도 5; 본 발명의 찌꺼기를 재활용한 펄프원료 및 특수종이 생산 공정도

도 6; 본 발명의 찌꺼기를 재활용한 화학원료 푸르푸랄 생산 공정도

1. 본 발명에서는 옥수수를 경제성이 있는 농산물로 육성, 친환경적인 원료로 활용할 수 있고, 원적외선 공법을 적용하여 알코올 분자를 활성화시켜 알코올 에너지 파워를 높여, 원유를 증류하여 얻은 기존의 가솔린보다 품질이나 성능이 우수하면서 공해물질의 배출을 최소화할 수 있고, 부산물을 재활용하여 고 부가가치를 창출하는 효과가 있다.

2. 이 분야의 종래 기술은

가. 종전에는 세계 각국에서 옥수수를 이용하여 알코올을 생산 하여 주정용 으로 사용 하였으나, 근래에는 옥수수를 이용하여 연료용 알코올을 대량 생산 하여 휘발유 에 첨가 하여 사용 하고 있다. 이 분야의 알코올 생산기술은 세계적으로 동일하다.

나. 그러나 한 가지 다른 기술은, 미국등록 특허공보 제5710030호(1998.20고고)로 옥수수를 이용하여 식물성 오일을 추출하고 부산물(옥수수찌꺼기)을 이용 하는 방법이 연구되어 공고된 기술이 있으며,

위의 미국 특허 내용을 살 펴 보면 아래와 같다.

① 발명의 명칭; 재생가능 원료로부터, 연료, 대체연료, 연료첨가제등을 제조 하는 방법 이며,

②발명의 목적; 지방종자(oil seeds)또는 기타 천연식물재료 로부터 저 농도 지방산 알킬에스테르(식물성오일)를 제조하고 회수된 부산물을 활용하여 식물성 오일 과 에탄올 또는 알코올 사이의 에스테르 교환을 통하여 글리세린과 저 농도 지방산 알킬 에스테르를 얻어내는 것을 목적으로 하고 있다.

3. 기술적 구성과 기술공정을 보면

식물성 지방종자 (oil seeds)로부터 식물성 오일 을 추출하고, 부산물을 회수하여,

① 폴리머 탄화화물 복합체(complex polymeric carbon hydrates)로 된 부산물을 얻어 내는 단계

② 해당부산물을 당화(saccharification) 처리하여 당류를 얻어내는 단계.

③ 해당 당류를 발효시켜 에탄올 또는 알킬알코올을 생성 또는 회수하는 단 계

④ 회수된 식물성 오일 과 에탄올 또는 알코올 사이의 에스테르교환을 통하여 글리세린과 저 농도지방산 알킬 에스테르를 얻어내는 단계 등으로 제조공정이 이루어져 있다.

4. 세부 제조공정 에는

① 식물성 오일을 함유한 식물재료를 압착 하여 오일을 추출한 후 부산물을 얻고 부산물을 당화시켜 당류를 생성시킨다. 당화방법은, 『산 당화 법, 산 효소 당화 법, 효소 당화 법』 중 한 가지 방법을 택한다.

② 생성된 당류를 발효 시켜 발효과정과 공비증류 과정을 거처『알 칸 올』을 얻는다.

③ 알칸 올 과 축출된 오일을 서로 반응시켜 에스테르 교환이 이루어지도록 하고, 이로부터 연료(오일연료)또는 연료첨가제로 유용한 저 농도 지방산 알킬 에스테르가 생성 되도록 한다.

5. 이상에서 본바와 같이 미국에는 옥수수를 이용하는 특허기술을 보유 하고 있으나, 그 내용은 옥수수를 이용하여 오일을 생산하고 생산 공정에서 생기는 부산물(옥수수찌꺼기)을 재활용 하여 글리세린과 저 농도 지방산 알킬알코올을 제조 하는 기술 특허를 보유 하고 있다.

그러나 본 발명은 옥수수의 에너지 활용방법에 관한 것으로, 옥수수를 분쇄 당질화한 다음, 38℃로 냉각 될 때, 고온 활성건조효모를 첨가하여 소정의 원적외선 공법을 적용하여 발효시키고, 제올라이트 세라믹 볼을 이용한 유수분리, 2탑 증 유원리를 이용한 감압 증류 및 3원 공비혼합물을 이용하여 탈수시켜, 바이오 알코올을 얻고,

부산물로, 펄프를 생산 하여 특수종이를 제조 하는 기술이며, 옥수수를 이용하여 설탕이나 알코올 만 을 생산하는 종래의 옥수수 활용 방법을 새로운 바이오에너지 자원으로 산업화 시키는 세계최초의 기술이다.

지금 각국에서 사용 하는 종래의 식물성 에틸알코올 제조기술은 주정용 알코올 제조를 목적으로 한 시설이므로, 대부분 8탑 증류방식을 사용하고 있다. 이 알코올제조방법으로 는 순도95%∼99%의 에틸알코올 만 을 생산 할 수 있으나, 연료용인 순도99.9%의 에틸알코올 을 생산하려면, 남은 1∼5%의 수분 제거를 위하여 molecular sieve 촉매를 사용 하여야 하므로, 생산비 가 아주 높아지는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명 의 신기술 제조공정은, molecular sieve 촉매를 사용하지 않고, 상기 2탑 공비 증류 원리를 이용한 3성분 공비 혼합물 증류 방법과, 제올라이트 세라믹 볼을 이용한 3성분 공비혼합물을 이용한 탈수 방식을 활용하여, 순도 99.9%의 연료용 에틸알코올을 생산하는 방식이므로 미국의 특허 기술과는 다른 기술이다.

본 발명에서는 상기 종래의 문제점을 감안하여, 옥수수를 활용한 에틸알코올의 제조 방법과 부산물의 재활용 방법을 연구한 것으로서,

본 발명의 제1의 목적은; 옥수수를 에틸알코올 화 하는 공정에 있어, 소정의 원적외선 세라믹 장치를 적용하여 에너지 파워를 높이고, 새로 개발된 2탑 공비 증류 원리를 이용한 3성분 공비혼합물 증류방법과, 제올라이트 세라믹을 이용한 탈수방법 등 각 생산 공정의 신기술로, 생산비가 저렴한 99.9%의 무수 바이오 알코올을 생산하는데 있다.

본 발명의제2의 목적은; 알코올 생산과정에서 생기는 찌꺼기와 옥수수속 대, 옥수수 대 , 옥수수 잎을 재활용 하여 고부가가치 친환경 상품인, 생분해성 플라스틱원료, 펄프원료, 특수종이, 가정용품, 건축자재, 비료 등을 생산 하여 옥수수를 경제성이 높은 차세대 에너지 자원으로 산업화 하는데 있다.

본 발명의 핵심기술은; 2탑 공비 원리를 이용한 3성분 공비혼합물 증류방법과, 제올라이트 세라믹 볼 및 원적외선 공법을 이용하여 99.9%의 무수 에틸알코올을 생산하는 새로운 방법이다.

또한 2탑 공비원리를 이용한 증류과정에서는 탑 상부로 나오는 수분과 소량의 에탄올 공비혼합물질인 n-pentane(or Benzen)을 분리하여 상부는 n-Pentane을 회수하여 계속 공비시키고, 하부 수분과 이 물질 그리고 소량의 에탄올을 재이용 정제 (Recovery distillation)시킨 소량의 애탄올을 회수하여, 공비증류시설에 재투입시키고 나머지 수분과 이 물질은 폐수 처리한다.

에탄올 제조공정에서, 유수분리는 보통방법 으로는 할 수 없으므로, 압력을 변화 시키는 방법, 제3의 성분을 첨가 하는 방법(공비혼합물증류) 물을 흡수 또는 추출 하는 방법 등을 사용 하였다.

또한 본 발명은 원적외선 공법을 적용시켜, 순도99.9% 의 식물성 에틸알코올 을 생산하는 방법이며, 종전의 에틸알코올 생산 방법에 비해, 생산비를 30%이상 절감 할 수 있는 핵심기술이다.

또한 옥수수 부산물의 재활용기술은, 에탄올을 생산하는 방법 보다 경제적, 사업적 면에서, 큰 비중을 차지한다.

그 예를 들면, 옥수수 5.16톤으로 에틸알코올 2톤을 생산하면 usd-800불정도 수입 인데 비해, 식물성 에탄올 생산 후 에 버려지는 부산물 (옥수수찌꺼기와 옥수수속대, 옥수수 대, 옥수수 잎) 폐수 등을 재활용하여, 각종 친환경상품을 생산하면 usd-6000불정도의 수입이 되어, 같은 량 의 옥수수를 이용하여, 약 7배 이상의 소득을 향상 시킬 수 있는 "세계 최초의 옥수수 부산물 리사이클링" 기술 이다.

또한, 본 출원자는, 출원번호; 10-2007-0113447호 출원일자; 2007년11월10일. 발명의 명칭; 옥수수의 에너지 자원화 리사이클링 시스템, 으로 특허를 출원 한바 있으며, 출원서 내용에 미비한점이 많아 의견서 제출 통지서 발송번호; 9-5-2008-011466743호(2008.02.29)를 받았습니다.

본 발명은 이를 위하여 명세서를 보완하여야 하므로, 의견서 대신 지적된 내용을 보완한 새로운 명세서를 작성하여 특허를 재 출원 하게 되었습니다.

본 발명의 새로 개발한 기술은 공정별로 아래와 같다.

1) 당질 화 공정

식물성 에너지원료 로서의 옥수수를 옥수수알, 옥수수대 및 속대, 옥수수잎 으로 분리하고, 그중에서 옥수수알을 선택하여 에틸알코올 생산을 위해 분쇄 한다음, 산화 탱크에 넣고 정수된 물을 넣으면서 잘저어, 옥수수액을 만들고 산을 첨가하여 잡균을 멸균 시킨후 당화효소를 첨가 하여 12시간 당화 반응을 시켜, 옥수수액을 당질 화 하는 단계;

삭 제.

2) 발효 공정

상기 가, 단계에서 생산된 당질원료 100중량%에 대하여 에탄올 생산효모를 0.08중량% 첨가하여 31~32℃ 온도에서 72시간 발효시키되, 발효탱크 내부에 설치된 원적외선 히터로 원적외선을 방사하여 발효를 촉진 시키는 발효단계;

3) 증류 공정

① 2탑 공비증류탑원리를 이용하여, 증류탑 1, 증류탑 2, 에 원적외선 히터(220volt,350watt,세라믹스 형)를 설치하고 바닥에 물을 잘 흡수하는 제올라이트를 주성분으로 하는 원적외선 세라믹 볼을 설치하고, 증류탑속의 에탄올과 물의 열량을 크게 해줘, 물과 알코올의 분리를 촉진시킨다. 이때, 알코올과 물은, 알코올95.6% 의 성분비 일 때 공비혼합물이 되고, 공비점은 78.15℃로 최소 값 이 된다.

② '실 예' 를 들면, 에탄올과 물의 혼합물을 끓일 경우, 에탄올10%의 수용액을 끓일 때 공비점이 92.5℃이며, 에탄올 농도는 51%이다. 또한, 에탄 올 75%인 경우 공비점은 80℃이며, 에탄올 97.2%인 경우 공비점은 78.15℃ 로 최소 값 이 된다.

4) 탈수 공정(유수분리)

① 2탑 공비혼합물 증류 원리를 이용한 3원 공비 혼합물 증류 방법 을 활용 하여, 에틸알코올 수용액 에 탈수제(cyclohexane)를 주입시켜, 에틸알코올, 탈수제, 물로 형성된 3성분 공비혼합물 을 얻게 된다.

② 그중에 에틸알코올로 조성된 3성분 공비혼합물의 비점이 제일 낮고, 수분은 에틸알코올과 물 로 조성된 2성분 공비혼합물중의 물 함량보다 높다. 이런 원리를 이용하여 증류 할 때 증류탑 2 에서 물을 제거 하게 된다.

③ 또한, 본 발명에서는 제올라이트를 주원료 로 제조된 원적외선 세라믹 볼 을 증류탑 바닥 면 에 대략 5cm 정도 설치하여, 원적외선을 복사하면 교반이 계속되면서, 에탄올 분자 와 물분자가 활성화 되는데, 이때 알코올 분자는 증류탑으로 이송되고, 물 분자는 증류탑 밑바닥에 설치된 제올라이트 원적외선 세라믹 볼 에 흡수되어 물 탈수펄프를 통하여 물을 100% 탈수하는 방법을 사용한다.

이상 4가지 새로운 생산 공정으로 순도99.9% 의 식물성 에틸알코올을 생산하는 방법이며, 종전 방법에 비해 생산비를 30%이상 절감 할 수 있는 핵심기술 이다.

이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 옥수수를 바이오 에너지 자원화 하는 흐름을 나타내는 계통도 이다

이하, 각 발명에 대해 설명한다.

본 발명의 제 1의 발명은 옥수수를 분쇄하여 전분 화 하여 당질화한 다음, 소정의 원적외선공법을 적용하여 발효시키고 유수분리, 감압 증류 및 탈수하여 바이오 알코올을 얻는 점이 특징이다.

도 2는, 본 발명의 옥수수를 이용한 에탄올의 생산 공정도를 나타낸다.

도면에서, 본 발명의 옥수수를 분쇄하여, 당질 화, 발효, 2탑 공비증류 및 3성분 공비 혼합물증류, 제올라이트 탈수를 통해 바이오 알코올을 얻는 과정을 설명하고 있다.

도 2 의 에탄올 생산 공정 에서 옥수수의 당질 화 공정은

① 옥수수 알을 깨끗이 씻은 후 농도가 0.1 mol/L.인 PH7.0 인산염 완충액과1:2 의 중량비로, 31∼32℃ 온도조건에서 30시간 담근 후 용액을 제거한다.

② 상기 ①방법으로 얻은 옥수수 알을 체적비가 2배인 물로 2번 행군 후 분쇄 하고, 행군 물 에 분쇄된 옥수수전분을 잘 저어서, 산화탱크에 넣어 옥수수액 을 만든다.

도 2 는 발효공정을 설명한다.

상기 ②방법으로 얻은 옥수수액에 6마이크로 퍼 그램(μ/g) 비례로 고온성 알파-아밀라아제(α-amylase)를 첨가하여 90℃ 온도조건에서, 2시간 액화반응을 끝마치고, 60℃로 냉각 시킨 후 원료120마이크로 퍼 그램(μ/g) 비례로 당화효소를 첨가 하여 12시간 당화 반응을 시킨 후, 발효탱크로 옮겨 발효 공정을 밟는다.

도 3 및 3-1은 증류 공정을 설명한다.

상기 증류 공정도를 도 3및 3-1에 나타내며, 도면 중의 11, 13은 under canted wine 예열기, 12는 조 탑재불기이다.

① 2탑 증류탑원리를 이용한, 3원 공비혼합물 증류방법을 활용하며, 증류탑 1, 증류탑 2, 에 원적외선 히터(220volt,350watt,세라믹스 형)를 설치하고 바닥에 물을 잘 흡수하는 제올라이트를 주성분으로 하는 원적외선 세라믹 볼을 설치하고, 증류탑속의 에탄올 과 물의 열량을 크게 해줘, 물과 알코올의 분리를 촉진시킨다.

알코올 혼합물은, 보통 증류방법 으로 는 그 성분을 분리 할 수 없으므로, 압력을 변화 시키는 방법, 제3의 성분을 첨가 하는 방법 (공비혼합물증류)

물을 흡수 또는 추출 하는 방법 등을 사용 하였다.

도 4 는 탈수공정을 설명한다.

본 발명의 탈수공정도를 나타낸 것으로, 21은 과열기 22는 열교환기, 23은 냉각기, 24는 액화 냉각기, 25, 26은 흡수기 27은 분리기를 각 나타낸다.

① 2탑 공비혼합물 증류 원리를 이용한 3성분 공비 혼합물 증류 방법 을 활용하여, 에틸알코올 수용액 에 탈수제(cyclohexane)를 주입시켜, 에틸알코올, 탈수제, 물로 형성된 3성분 공비혼합물 을 얻게 된다.

② 그중에 에틸알코올로 조성된 3성분 공비혼합물의 비점이 제일 낮고, 수분은 에틸알코올과 물 로 조성된 2성분 공비혼합물중의 물 함량보다 높다. 이런 원리를 이용하여 증류 할 때 증류탑 2 에서 물을 제거 하게 된다.

지금 각국에서 사용 하는 식물성 에틸알코올 제조방법 으로 는 순도 95%∼99%의 에틸알코올만을 생산 할 수 있으나, 순도99.9%의 에틸알코올을 생산하려면, 남는 1∼5%의 수분 제거를 위하여 고가의 molecular sieve 촉매를 사용하고, 촉매를 사용 빈도에 따라 교체 하여야 하므로, 생산비 가 아주 높아지는 문제점이 있다.

그러나, 본원발명의 신기술 제조공정은, molecular sieve 촉매를 사용하지 않고, 2탑 공비증류원리와, 3성분 공비혼합물증류 방법, 제올라이트 세라믹 볼 을 이용한 탈수방법 의 새로운 기술로, 순도99.9%의 에틸알코올을 생산하므로, 종래의 방식에 비해 생산비가 아주 낮다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성을 좀더 상세하게 설명한다.

"실시 예 1" 에틸알코올 제조 방법;

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가. 식물성 에너지 원료로서의 옥수수를 옥수수 알, 옥수수 대 및 속대, 옥수수 잎으로 분리하고, 그중에서 옥수수 알을 선택하여, 에틸알코올 생산을 위하여 분쇄한 다음, 산화탱크에 넣고 정수된물을 넣으면서 잘 저어, 옥수수액을 만들고, 산 을 첨가하여 잡균을 멸균시킨 후, 당화효소를 첨가하여 12시간 당화 반응을 시켜 옥수수액 을 당질 화 하는 단계;

삭제

나. 상기 가, 단계에서 생산된 당질원료 100중량% 에 대하여 에탄올 생산효모를 0.08중량%를 첨가하여 31∼32℃ 온도에서 72시간 발효시키되, 발효탱크 내부에 설치된 원적외선 히터로 원적외선을 방사하여 발효를 촉진 시키는 발효 단계;

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다. 상기 나, 단계의 당질원료의 발효액을 증류탑에 넣고, 상기 증류탑은 두 개의 연속된 증류탑으로 구성되어 있되 각각의 증류탑에 220volt 350watt 세라믹스 형 원적외선 히터와 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 설치하여 에탄올 분자와 물분자를 활성화시키고, 3성분 공비혼합물 증류 방법으로 증류하는 단계;

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라. 두 번째 증류탑 의 밑바닥에 탈수제인 제올라이트 세라믹 볼을 설치하여 물을 제거하는 단계; 를 포함 하는 무수 에틸알코올의 제조 방법;

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발사시킴으로써, 발효를 촉진시켜 발효시간을 1/4로 단축시키고, 이어지는 유수분리와 감압증류공정을 단축시키면서, 최종적으로 얻어지는 무수 알코올을 내연기관용 바이오 알코올로 개질 화시킬 수 있었다.

"실시 예 2"

이 때, 상기 혼합, 반응탱크에는 소정의 원적외선 장치를 담그고, 반응탱크 외부에 장착된 모터를 통해 상기 원적외선 장치를 회전시켜 에너지를 활성화 시켰다.

상기 반응은 약간 발열 반응이지만, 특별한 냉각장치를 필요로 할 정도는 아니며, 교반에도 그다지 특별한 어려운 점은 없었다.

[표 2]

상기 표에서와 같이, 본 발명의 바이오 연료는 기존의 가솔린에 비해 제조비용과 운전비용은 동일하게 유지하면서도 CO₂ , NOx, SOx 등의 환경 오염원을 35%이 상 대폭 줄일 수 있는 것이다,

"실시 예 3"

에틸알코올 제조방법에서 생긴 부산물인, 옥수수찌꺼기, 옥수수 대, 옥수수속대, 옥수수 줄기 및 잎 등은 본원발명에서 활용되는 에너지 원료 자원이며, 아래 와 같이 각 친환경 상품생산을 위한 중요한 원료(자원)이다.

- 아 래 -

가. 옥수수를 이용한 생분해성 플라스틱 제조;

가. 제1항의 무수에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계에서 생기는 부산물인 옥수수 찌꺼기를 건조시켜 분쇄한 가루, 옥수수전분, 윤활제를 혼합 첨가하여 180℃ 온도에서 25분간 교반반응을 하여 변성전분 으로 전환 시키는 단계;

나. 상기 가, 단계의 변성전분을 반응 솥 (reaction kettle)에 투입한 후 상기 비율로 배합된 변성전분에 열가소성수지, 가소제, 산화촉진제를 혼합하고, 110℃ 온도에서 25분간 혼합하여 중합시키는 단계;

다. 나, 단계에서 얻어진 중합체가 응축할 때 까지 두며 온도를 70∼80℃로 내리게 한 후 상기중합체를 압출기로 추출한 후, 130∼200℃ 조건하에서 생분해성 시트를 얻는 최종 단계를 포함 하는, 생분해성 플라스틱 원료의 제조 방법;

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사용된 화학 용제의 설명

* 열가소성수지: 폴리비닐알코올(PVA-Poly vinyl alcohol), 나일론수지(PA- Polyamide), PLA- Poly Latic Acid중 1종 혹은 2종 선택.

* 가소제: 디옥틸세바케이트(DOS -Dioctyl sebacate),샐러드유(Salad oil) 중 1종 선택

* 커플링 제(Coupling Agent) : 실란 커플링제(Silane coupling agent), 알루미늄 커플링제(Aluminate Coupling Agent)중 1종 선택

* 윤활제: 산화폴리에틸렌(Oxido DE Polietileno),스테아르산 (Stearic Acid)중 1종 선택

* 산화분해 촉진제: 옥수수 Oil [corn oil]

옥수수의 배아(胚芽)에서 압착법에 의해 채유하는 반건성유

나. 옥수수 대 및 생산찌꺼기를 이용한 펄프 또는 종이 원료 제조;

제1항의 무수에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계 에서 생기는 부산물인 옥수수 찌꺼기를 건조시켜 0.5cm이하 로 분쇄한 다음, 옥수수전분 과 섞은 혼합물에 윤활제, 열가소성수지, 산화분해촉진제, 가소제를 섞고, 여기에 4배 중량의 물을 넣은 후, 가성소다와 황산나트륨의 혼합액 에 침전 시키고 170℃ 로 쪄서 죽 상태를 만드는 단계를 포함 하는 펄프의 제조 방법;

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라. 옥수수 대, 줄기, 잎을 이용한 고단백질 가축용 사료 생산

제1항의 무수 에틸알코올의 제조방법에서 부산물로 발생한 옥수수 대 및 속대 그리고 옥수수 잎을 100∼200메시로 분쇄 하여, 살균 처리한 다음, 제1항의 무수에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계에서 얻은 옥수수 찌꺼기의 분말, 옥수수전분, 200메시의 맥반석 분말, 올리고당 수용액 을 혼합 하여, 가축용 사료를 제조 하는 방법;

* D.D.G.S 가축용 사료의 성분 표

단백질 함량 5∼30%, 수분 함량 7∼12%, 조 지방함량 7∼10% 탄수 화합물 함량 41∼58.5%

마. 옥수수 대를 이용한 화학원료의 생산 방법

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바. 상기, 실 예 1)항 ∼ 5항)의 내용에서 본바와 같이 옥수수는 어느 한부분도, 버릴 것이 없는 자원이며, 에틸알코올만을 생산하는 것보다, 약 7배의 높은 소득을 올릴 수 있고, 또한 옥수수를 산업화 시키면, 어느 농산물 보다 경제성이 높은 작물이 될 것 이며, 친 환경 상품으로 산업화 시킬 수 있는 에너지 자원이다.

제1항에 있어서
사탕무, 카사바, 감자, 돼지감자, 향 부자, 도토리, 밀, 입쌀 중에서 선택 하여 상기 옥수수알과 혼합 하여 사용 하는 것을 특징으로 하는 무수 에틸알코올의 제조 방법;

위 사,항 의 식물성 원료에 대한 설명

* 사탕무 ( Sugar Beet, 학명; Beta Vulgaris var. saccharifera)

1ha당 알코올 생산량; 4300kg/년

옥수수의 알코올생산량; 1ha당 2050kg/년 보다 높음

* 향 부자 (학명; Cyperus rotundus, 영문; Nutgrass Galingale)

주로 논두렁, 밭두렁, 모래밭 에서 자라는 수염 털이 있는 흑갈색 껍질을 가진 길이 약 1∼3.5cm의 다년초 식물임.

전분함량; 47%∼60%

연료 알코올 함유량; 23%∼28% 임

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 옥수수를 경제성이 있는 농산물로 육성, 활용할 수 있고, 기존의 화석연료 대신에 식물성 원료를 사용함으로써 친환경적이며, 원적외선 공법을 적용하여 알코올 분자를 활성화시켜 알코올 에너지 파워를 높여, 원유를 증류하여 얻은 기존의 가솔린보다 품질이나 성능이 우수하면서 공해물질의 배출을 최소화할 수 있고, 부산물을 재활용하여 여러 가지 고 부가가치 산업화 상품과 원자재 생산이 가능하여, 농업 생산성 향상 면 에서 같은 농지면적에서 같은 농산물을 이용하여 지금 보다 약 7∼9배의 수입을 높일 수 있을 뿐 아니라, 무공해 환경산업의 발전에 기여할 수 있어, 관련 분야에서 이용 및 응용이 기대된다 하겠다.

Claims (7)

1. 가. 식물성 에너지원료 로서의 옥수수를 옥수수 알, 옥수수 대 및 속대, 옥수수 잎으로 분리하고, 그중에서 옥수수 알을 선택하여 에틸알코올 생산을 위해 분쇄한 다음, 산화탱크에 넣고 정수된 물 을 넣으면서 잘 저어, 옥수수액을 만들고, 산 을 첨가하여 잡균을 멸균시킨 후, 당화효소를 첨가하여 12시간 당화 반응을 시켜 옥수수액 을 당질 화 하는 단계;

   나. 상기 가, 단계에서 생산된 당질원료 100중량% 에 대하여 에탄올 생산효모를 0.08중량%를 첨가하여 31∼32℃ 온도에서 72시간 발효시키되, 발효탱크 내부에 설치된 원적외선 히터로 원적외선을 방사하여 발효를 촉진 시키는 발효 단계;

   다. 상기 나, 단계에서 발효된 옥수수 액을 증류탑에 넣고, 상기 증류탑은 두 개의 연속된 증류탑으로 구성되어 있되 각각의 증류탑에 220volt 350watt 세라믹스 형 원적외선 히터와 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 설치하여 에탄올 분자와 물분자를 활성화시키고, 3성분 공비혼합물 증류 방법으로 증류하는 단계;

   라. 두 번째 증류탑 의 밑바닥 에 탈수제인 제올라이트 세라믹 볼을 설치하여 물을 제거하는 단계; 를 포함 하는 무수 에틸알코올의 제조 방법;
2. 가. 제1항의 에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계에서 생기는 부산물인 옥수수 찌꺼기를 건조시켜 분쇄한 가루, 옥수수전분, 윤활제를 혼합 첨가하여 180℃ 온도에서 25분간 교반반응을 하여 변성전분으로 전환 시키는 단계;

   나. 상기 가, 단계의 변성전분을 반응 솥 (reaction kettle)에 투입한 후 상기 비율로 배합된 변성전분에 열가소성수지, 가소제, 산화촉진제를 혼합하고, 110℃ 온도에서 25분간 혼합하여 중합시키는 단계;

   다. 나, 단계에서 얻어진 중합체가 응축할 때 까지 두며 온도를 70∼80℃로 내리게 한 후 상기 중합체를 압출기로 추출한 후 130∼200℃ 조건하에서 생분해성 시트를 얻는 최종 단계를 포함 하는 생분해성 플라스틱 원료의 제조 방법;
3. 제1항의 무수에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계 에서 생기는 부산물인 옥수수 찌꺼기를 건조시켜 0.5cm이하 로 분쇄한 다음, 옥수수전분 과 섞은 혼합물에 윤활제, 열가소성수지, 산화분해촉진제, 가소제를 섞고, 여기에 4배 중량의 물을 넣은 후, 가성소다와 황산나트륨의 혼합액에 침전 시키고 170℃ 로 쪄서 죽 상태를 만드는 단계를 포함 하는 펄프의 제조 방법;
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5. 제1항의 무수에틸알코올의 제조방법에서 부산물로 발생한 옥수수 대 및 속대 그리고 옥수수 잎을 100∼200메시로 분쇄 하여, 살균 처리한 다음, 제1항의 무수에틸알코올의 제조방법의 나, 발효단계에서 얻은 옥수수 찌꺼기 분말, 옥수수전분, 200메시의 맥반석 분말, 올리고당 수용액을 혼합 하여, 가축용 사료를 제조 하는 방법;
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7. 제1항에 있어서

   사탕무, 카사바, 감자, 돼지감자, 향 부자, 도토리, 밀, 입쌀 중에서 선택 하여 상기 옥수수알과 혼합 하여 사용 하는 것을 특징으로 하는 무수 에틸알코올의 제조 방법;

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