KR100958162B1 - 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 높은 수분을 함유하는 음식물 쓰레기를 고온의 기름에서 튀기는 과정을 통해 수분이 제거된 고형분으로 형성하고, 상기 수분이 제거된 음식물 쓰레기 고형분에서 기름을 추출하여 다시 재활용하고, 또한 수분과 기름이 모두 제거된 음식물 쓰레기 고형분을 분말 형태로 분쇄하여 사료 또는 비료의 원료로 재활용할 수 있게 하는 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

음식물 쓰레기 처리장치 및 방법{Apparatus and method for disposing food waste}

본 발명은 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 수분을 함유하는 음식물 쓰레기를 고온의 기름에서 튀기는 과정을 통해 수분이 제거된 고형분으로 형성하고, 상기 수분이 제거된 음식물 쓰레기 고형분에서 기름을 추출하여 다시 재활용하고, 또한 수분과 기름이 모두 제거된 음식물 쓰레기 고형분을 분말 형태로 분쇄하여 사료 또는 비료의 원료로 재활용할 수 있게 하는 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반 가정이나 음식점 등에서 나오는 음식물 쓰레기가 심각한 환경오염의 요인으로 부각되면서, 그러한 음식물 쓰레기의 처리에 과한 기술이 지속적으로 개발되고 있다.

최근, 이러한 음식물 쓰레기의 처리에 대해 많은 연구와 노력을 기울이고 있는 바, 예를 들어 음식물 쓰레기를 발효시켜서 축산물 사료 또는 유기질 비료로 재활용하거나, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 일반 쓰레기와 같이 소각 처리하는 방식이 주로 활용되고 있다.

그러나 음식물 쓰레기의 함수율이 대체로 80 ~ 90% 정도이고, 이러한 음식물 쓰레기를 통상의 탈수 장치에서 탈수하더라도 30 ~ 40% 정도의 높은 함수율을 여전히 보유하고 있게 된다. 이처럼 탈수된 음식물 쓰레기의 함수율이 높으면, 건조 또는 발효가 더디게 진행되고, 건조 또는 발효 후 야적했을 때 세균이 번식하기에 적합한 환경을 제공하는 것은 물론, 주변 토양을 오염시키고 악취를 발생시키게 된다.

특히 탈수 및 건조 과정을 거치면서 수분이 완전히 제거되지 않은 재료를 이용하여 사료나 비료를 제조하게 되면, 수분에 의해서 세균 번식 우려가 크고, 제품의 변질이 빠르기 때문에 장기간 보관이 어려운 문제점도 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허등록 제715690호에서는 음식물 쓰레기를 튀기는 방식으로 수분을 제거하는 발명이 개발되었다.

즉, 상기 발명에 따르면, 가열된 기름이 저장된 튀김식 수분제거장치에서 음식물 쓰레기를 튀기는 방식으로 수분을 제거하고, 기름으로 튀겨진 음식물 쓰레기를 토출구를 통해 배출시키는 방식으로 압착하여 기름을 탈유시키게 된다.

이러한 발명에 의하면, 고온의 가열된 기름으로 음식물 쓰레기를 튀김으로써 짧은 시간내에 음식물 쓰레기에 남아 있는 수분을 완전히 제거할 수 있는 효과가 기대된다.

그러나 상기 발명에서와 같이 단순하게 기름으로 튀겨진 음식물 쓰레기를 토출구를 통해 배출시키는 방식으로는, 튀겨진 음식물 쓰레기에서 기름을 완전히 분리시키지 못하게 되고, 그로 인해 지속적으로 기름을 보충해야 하는 문제점이 발생 하며, 또한 튀겨진 음식물 쓰레기를 사료나 비료로 재활용하거나 소각해야 하는 2차 처리 과정이 필요하다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 짧은 시간에 효과적으로 제거할 수 있는 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 기름으로 튀겨진 음식물 쓰레기에서 함유된 기름을 보다 효율적으로 완전하게 제거할 수 있게 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 수분이 제거된 음식물 쓰레기를 사료 또는 비료로 재활용 할 수 있도록 2차적인 처리 과정을 단일 공정 내에서 수행할 수 있게 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는, 음식물 쓰레기가 투입되는 호퍼; 상기 호퍼에서 이송된 음식물 쓰레기를 회전하는 교반기로 교반시켜서 작은 입자들로 분해시키고, 수증기 증발 가능한 고온으로 가열된 기름으로 튀겨서, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 수증기로 증발시키는 수분제거기; 상기 수분제거기에서 배출된 다양한 크기의 고형분 및 기름에서, 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 걸러내는 스크린 구조의 메쉬분리기; 상기 메쉬분리기에서 걸러진 미세한 고형분과 기름에서, 원심 분리 방식으로 기름만 분리시켜서 수분제거기로 이송시키는 원심분리기; 상기 메쉬분리기에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 원심분리기에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 일 시적으로 수집되어 저장되는 임시저장소; 상기 임시저장소에서 이송된 고형분을 압착하여, 고형분에 함유된 기름을 추출하고, 추출된 기름은 수분제거기로 이송시키는 기름추출기; 상기 기름추출기에서 기름이 추출된 고형분을 흡입된 외부 공기를 이용하여 냉각시키는 냉각기; 상기 냉각기에서 냉각된 기름이 추출된 고형분이 분말 형태로 분쇄되는 분쇄기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 기름추출기는, 임시저장소에서 이송된 고형분이 수용되고, 하측에 고형분이 빠져나가기 위한 투입공이 관통 형성되는 저장부; 상기 투입공을 통해 저장부의 하측에 연통되고, 내부에 길이 방향으로 빈 공간이 형성되는 실린더; 고형분에서 분리된 기름이 실린더 외부로 빠져나올 수 있도록 실린더의 일측 끝단에서 관통 형성되는 탈유공; 실린더의 내부에서 후진 이동하여 투입공을 개방시키고, 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제1피스톤; 실린더의 일측 끝단으로 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제1피스톤을 지지하고, 후진 이동하여 압착된 고형분이 외부로 빠져나갈 수 있도록 실린더의 일측 끝단을 개방시키는 제2피스톤;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법은, 기름을 수증기 증발 가능한 고온으로 가열시키는 제1단계; 상기 가열된 기름에 음식물 쓰레기를 투입하는 제2단계; 상기 가열된 기름에 투입된 음식물 쓰레기를 회전하는 교반기로 교반시켜서 작은 입자들로 분해시키고, 가열된 기름으로 튀겨서 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 수증기로 증발시키는 제3단계; 상기 제3단계를 거친 다양한 크기의 고형분 및 기름에서, 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 그물망 구조의 스크린을 통해 걸러 내는 제4단계; 상기 제4단계에서 걸러진 미세한 고형분과 기름에서, 다시 기름만 원심 분리 방식을 통해 분리시키는 제5단계; 상기 제5단계에서 분리된 기름을 제1단계 공정으로 이송시키는 제6단계; 상기 제4단계에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 제5단계에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 일시 저장용 임시저장소에 수집되는 제7단계; 상기 제4단계에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 제5단계에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분을 함께 압착하여, 고형분에 함유된 기름을 추출하는 제8단계; 상기 제8단계에서 추출된 기름을 제1단계 공정으로 이송시키는 제9단계; 상기 제8단계에서 기름이 추출된 고형분이 흡입된 외부 공기에 의해 냉각되는 제10단계; 상기 기름이 추출되고 냉각된 고형분을 분말 형태로 분쇄하는 제11단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제8단계는, 임시저장소에서 이송된 고형분이 저장부에 수용되는 제8-1단계; 제1피스톤이 실린더 내부에서 후진 이동하여, 저장부와 실린더의 연통을 위한 투입공을 개방시키는 제8-2단계; 개방된 투입공을 통해, 저장부에 수용된 고형분이 실린더 내부에 투입되는 제8-3단계; 제2피스톤을 전진 이동하여 실린더의 일측 끝단을 폐쇄시키는 제8-4단계; 제1피스톤을 실린더 내부에서 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제8-5단계; 압착된 고형분에서 추출된 기름이 실린더 외부로 빠져나오는 제8-6단계; 제2피스톤을 후진 이동하여 실린더의 일측 끝단을 개방시키는 제8-7단계; 제1피스톤을 전진 이동하여, 기름이 추출된 고형분을 실린더 외부로 배출시키는 제8-8단계;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법에 의하면, 음식물 쓰레기에 함유되었던 대부분의 수분이 기름에 튀겨지는 과정에서 모두 수증기로 증발되어 제거될 수 있어서, 음식물 쓰레기로 인한 환경 오염 등을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 음식물 쓰레기에서 수분과 기름이 모두 제거된 후, 분말 형태로 분쇄됨으로써, 그 분말의 보관 및 유통이 용이하고 악취나 부패의 염려가 없어서, 축산물이나 양식어 사료의 원료 또는 고품질의 유기질 비료로 사용하기에 매우 적합하게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 발효 과정이 생략되고, 음식물 쓰레기에서 제거된 수분은 모두 수증기로 증발된 후 응축되어 폐수로 배출되기 때문에, 악취나 침출수 발생 등과 같이 매우 친환경적인 방법으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 음식물 쓰레기가 고온의 기름으로 튀겨지기 때문에, 음식물 쓰레기에 기생하고 있던 세균 등도 모두 멸균되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는, 음식물 쓰레기 가 투입되는 호퍼(10)와, 호퍼(10)에서 이송된 음식물 쓰레기를 고온의 기름으로 튀겨서 수분을 제거하는 수분제거기(20), 수분제거기(20)에서 배출된 고형분 및 기름에서 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 걸러내는 메쉬분리기(30), 상기 메쉬분리기(30)에서 걸러진 미세한 고형분과 기름에서 다시 기름만 분리시키는 원심분리기(40), 상기 메쉬분리기(30)에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과 상기 원심분리기(40)에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 일시적으로 수집되어 저장되는 임시저장소(50), 상기 임시저장소(50)에서 이송된 고형분을 압착하여 고형분에 함유된 기름을 추출하는 기름추출기(60), 그리고 상기 기름추출기(60)에서 이송된 고형분이 분말 형태로 분쇄되는 분쇄기(80)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 음식물 쓰레기가 투입되는 호퍼(10)는, 대량의 음식물 쓰레기가 투입될 수 있도록 내부에 큰 공간을 구비하고, 상부에 상대적으로 큰 투입구가 형성되며, 하부에는 일정한 양의 음식물 쓰레기가 배출될 수 있도록 상대적으로 작은 배출구가 형성된다. 따라서 다량의 음식물 쓰레기를 한꺼번에 호퍼(10)에 투입할 수 있고, 호퍼(10)에 투입된 음식물 쓰레기는 연속적으로 일정한 양만 수분제거기(20)로 이송될 수 있게 구성된다.

그리고 상기 수분제거기(20)에는 다량의 기름이 저장되고, 수분제거기(20)에 저장된 기름은 수증기 증발 가능한 고온으로 가열된다. 따라서 호퍼(10)에서 수분제거기(20)로 이송된 음식물 쓰레기는 고온으로 가열된 기름에 의해 튀겨지게 되고, 그 과정에서 음식물 쓰레기에 함유된 대부분의 수분이 증발하여 제거된다.

이때, 음식물 쓰레기를 그대로 튀기는 경우에는 음식물 쓰레기의 외부만 튀 겨지고, 음식물 쓰레기의 내부는 튀겨지지 않을 수 있고, 이러한 경우 음식물 쓰레기의 내부에는 수분이 그대로 남아 있을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 수분제거기(20) 내부에 수평 또는 수직 방향으로 회전하는 교반기(도시 생략)가 설치되고, 상기 회전하는 교반기에 의해 음식물 쓰레기가 모두 작은 입자들로 분해되면서, 음식물 쓰레기 내부까지도 모두 기름에 튀겨져서 수분이 증발할 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 음식물 쓰레기에서 제거된 수분은 수증기 형태로 증발하게 되고, 증발된 수증기는 내부 공기를 외부로 흡입하는 팬(도시 생략)에 의해 외부로 배출된다. 이때, 상기 외부로 배출된 수증기는 상온의 물에 의해 응축된 후, 폐수로 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 수분제거기(20)에 저장되어 음식물 쓰레기를 튀기는데 사용되는 기름은, 돼지 등의 축산물에서 추출된 기름, 폐식용유, 어류에서 추출된 기름 등과 같이, 인체가 아니라 축산물이나 어류에게 식용 가능한 모든 기름이 해당될 수 있다.

그리고 수분제거기(20)에서 가열되는 기름은 음식물 쓰레기에 함유된 수분이 증발 가능한 온도, 즉 물의 끓는점인 100℃ 이상의 고온으로 가열되어야 하는데, 바람직하게는 110℃ 내지 140℃로 가열되고, 더욱 바람직하게는 120℃ 정도로 가열되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 가열되는 온도가 너무 낮으면, 수분제거기(20)에서의 처리 과정에 오랜 시간이 소요되고, 또한 수분 증발 효과도 떨어져서 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 완전히 제거할 수 없게 된다. 그리고 가열되는 온도가 너무 높으면, 기름을 가열시키는데 너무 많은 에너지가 소비된다.

또한 상기 수분제거기(20)에서 음식물 쓰레기의 100 중량부에 대해 기름은 80 내지 150 중량부로 이루어지는 것이 바람직하고, 특히 음식물 쓰레기 100 중량부에 대해 기름 역시 100 중량부로 동일하게 투입되는 것이 더욱 바람직하다. 왜냐하면, 기름의 양이 너무 적으면 수분제거기(20)에서의 처리 과정에 오랜 시간이 소요되고, 기름의 양이 너무 많으면 기름을 고온으로 가열시키는데 너무 많은 에너지가 소비되기 때문이다.

한편, 상기 수분제거기(20)에 투입된 음식물 쓰레기는 고온의 기름에 의해 튀겨지면서 함유된 수분이 증발되고, 동시에 교반기에 의해 다양한 크기로 분해되어 배출된다. 이처럼 수분제거기(20)에서 배출된 다양한 크기의 고형분과 기름 중에서, 상기 메쉬분리기(30)에 의해 상대적으로 미세한 고형분과 기름이 걸러내지고, 상대적으로 큰 고형분은 걸러지지 않고 임시저장소(50)로 이송되어 일시 저장된다. 이처럼 크기에 따라 고형분과 기름을 분리할 수 있도록, 상기 메쉬분리기(30)는 그물망 형태의 스크린 구조로 이루어진다.

즉, 수분제거기(20)에서 배출된 다양한 크기의 고형분과 기름이 스크린 구조의 메쉬분리기(30)를 거치면서, 스크린을 통과할 수 없을 만큼 큰 고형분은 메쉬분리기(30)에서 걸러지지 않고 그대로 임시저장소(50)로 이송되고, 스크린을 통과할 수 있을 정도로 미세한 고형분과 기름은 메쉬분리기(30)의 스크린을 통과하여 하부로 걸러지게 된다.

그리고 이처럼 메쉬분리기(30)의 하부로 걸러진 미세한 고형분과 기름은 원 심분리기(40)에서 다시 고형분과 기름으로 분리된다. 이를 위해, 상기 원심분리기(40)는 원심 분리 방식으로 동작하도록 구성되고, 따라서 메쉬분리기(30)에서 걸러진 미세한 고형분과 기름은 원심분리기(40)에서 원심 분리 방식으로 상호 분리된다.

그리고 상기 원심분리기(40)에서 분리된 기름은 다시 수분제거기(20)로 이송되어 음식물 쓰레기를 튀기는 기름에 합류되어 재활용되고, 원심분리기(40)에서 분리된 미세한 고형분은 임시저장소(50)로 이송되어 메쉬분리기(30)에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과 함께 일시 저장된다.

이처럼 상기 임시저장소(50)는 메쉬분리기(30)에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 원심분리기(40)에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 함께 일시적으로 수집되어 저장되는 장치이다. 그리고 고형분들이 임시저장소(50)에 일시적으로 저장되는 이유는, 일정량의 고형분이 모여야 함께 기름추출기(60)로 이송되어 압착 과정에 투입될 수 있기 때문이다.

임시저장소(50)에 모인 일정량의 고형분들은 기름추출기(60)로 이송되어 압착 과정을 거치게 되고, 이러한 압착 과정을 통해 고형분에 함유된 기름이 추출된다. 그리고 상기 기름추출기(60)에서 추출된 기름은 다시 수분제거기(20)로 이송되어 음식물 쓰레기를 튀기는 기름에 합류되어 재활용된다.

한편, 본 발명은 튀겨진 음식물 쓰레기에서 기름을 완전히 분리시키고, 음식물 쓰레기에서 분리된 기름을 수분제거기(20)로 보내어 재활용하여 에너지 효율성을 높이며, 또한 수분과 기름이 완전히 제거된 음식물 쓰레기를 사료나 비료로 재 활용할 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 발명에서는 수분제거기(20)에서 기름으로 튀겨진 음식물 쓰레기 고형분에 대해 메쉬분리기(30)에서 1차적으로 기름을 추출하고, 다시 기름추출기(60)에서 2차적으로 나머지 기름을 완전하게 추출할 수 있게 구성된다.

이처럼 튀겨진 음식물 쓰레기 고형분에서 기름을 완전하게 제거할 수 있도록, 본 발명에 따른 기름추출기(60)는 다음과 같이 구성되는 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 4에는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에서 기름추출기의 구성 및 동작이 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치를 구성하는 기름추출기(60)는, 임시저장소(50)에서 이송된 고형분(A)이 수용되는 저장부(61)와, 저장부(61)의 하측에 연통되어 고형분이 투입되는 실린더(63), 고형분에서 분리된 기름이 실린더(63) 외부로 빠져나올 수 있도록 실린더(63)의 일측 끝단에서 관통 형성되는 탈유공(64), 실린더(63)의 내부에서 전후진 이동하여 고형분을 압착하는 제1피스톤(65), 그리고 실린더(63)의 일측 끝단으로 전진 이동하여 제1피스톤(65)을 지지하는 제2피스톤(66)을 포함하여 구성된다.

상기 저장부(61)는, 임시저장소(50)에서 이송된 고형분이 수용되고, 하측에 고형분이 실린더(63)로 빠져나가기 위한 투입공(62)이 관통 형성되는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 저장부(61)에 수용되는 고형분(A)은, 수분제거기(20)에서 회전하는 교반기에 의해 작은 입자들로 분해되면서 기름에 의해 튀겨져서 수분이 제거 된 후, 메쉬분리기(30)와 원심분리기(40)에 의해 1차적으로 기름이 분리된 음식물 쓰레기 고형분을 나타낸다.

그리고 상기 실린더(63)는, 상기 투입공(62)을 통해 저장부(61)의 하측에 연통되고, 내부에는 저장부(61)에서 투입되는 고형분이 수용되고 제1피스톤(65)이 왕복 운동할 수 있도록 길이 방향으로 빈 공간이 형성되는 구조로 이루어진다.

또한 상기 실린더(63)에서 음식물 쓰레기 고형분이 제1피스톤(65)과 제2피스톤(66)에 의해 압착되는 일측 끝단에는, 압착을 통해 고형분에서 분리된 기름이 실린더(63) 외부로 빠져나올 수 있도록 탈유공(64)이 관통 형성되고, 상기 고형분에서 분리된 기름은 탈유공(64)을 통해 실린더(63) 외부로 빠져나온 후 다시 수분제거기(20)로 이송되어 재활용된다.

그리고 실린더(63) 내부에서 전후 이동하는 상기 제1피스톤(65)은, 도 2에 도시된 바와 같이 타측 방향으로 후진 이동하여 저장부(61)와 실린더(63)를 연통시키는 투입공(62)을 개방시킴으로써 저장부(61)에서 실린더(63)로 음식물 쓰레기 고형분(A)이 투입될 수 있게 하고, 또한 도 3에 도시된 바와 같이 일측 방향으로 전진 이동하여 고형분을 압착하도록 구성된다.

그리고 상기 제2피스톤(66)은, 도 3에 도시된 바와 같이 실린더(63)의 일측 끝단으로 전진 이동하여 실린더(63)의 일측 끝단을 폐쇄하는 동시에 고형분을 압착하는 제1피스톤(65)을 지지하고, 또한 도 4에 도시된 바와 같이 후진 이동하여 압착된 고형분(B)이 실린더(63) 외부로 빠져나갈 수 있도록 실린더(63)의 일측 끝단을 개방시키게 된다.

그리고 본 발명에 따른 기름추출기(60)는, 상기 제1피스톤(65)과 제2피스톤(66)을 각각 전후 이동시키기 위한 제1펌프(67) 및 제2펌프(68)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이처럼 구성되는 본 발명에 따른 기름추출기(60)는 다음과 같이 동작한다.

도 2를 참조하면, 임시저장소(50)에서 이송된 음식물 쓰레기 고형분(A)이 저장부(61)에 이송된 후, 제1피스톤(65)이 실린더(63) 내부에서 후진 이동하여 투입공(62)을 개방시키게 되면, 저장부(61)에 저장된 고형분(A)이 투입공(62)을 통해 실린더(63) 내부로 투입된다. 이때, 제2피스톤(66)이 전진 이동하여 실린더(63)의 일측을 폐쇄시킴으로써, 실린더(63) 내부로 투입된 고형분이 외부로 빠져나갈 수 없게 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 도 3을 참조하면, 제1피스톤(65)을 실린더(63) 내부에서 제2피스톤(66) 방향으로 전진 이동하여 고형분을 압착하여, 고형분에서 기름을 추출한다. 이때, 압착된 고형분(B)에서 추출된 기름은 탈유공(64)을 통해 실린더(63) 외부로 빠져나온 후, 수분제거기(20)로 이송되어 재활용된다.

그리고 도 4를 참조하면, 제1피스톤(65)과 제2피스톤(66)의 압착에 의해 고형분에서 기름이 모두 추출된 후, 제2피스톤(66)을 후진 이동하여 실린더(63)의 일측 끝단을 개방시키고, 이후 제1피스톤(65)을 전진 이동하여 기름이 추출된 고형분(B)을 실린더(63) 외부로 배출시키게 된다.

그리고 상기 기름추출기(60)에서 압착을 거치면서 기름이 추출된 고형분은, 이후 분쇄기(80)에서 분말 형태로 분쇄되어, 사료 또는 유기질 비료의 원료로 이용 된다.

한편, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는, 상기 기름추출기(60)에서 배출된 고형분을 분쇄기(80)에 투입하기 전에, 흡입된 외부 공기를 이용하여 고형분을 냉각시키는 냉각기(70)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 기름추출기(60)에서 압착 과정을 거치면서 기름이 추출된 고형분은, 냉각기(70)로 이송되어 외부 공기에 의해 냉각된 후, 분쇄기(80)로 이송되어 분말 형태로 분쇄되는 과정을 거치게 된다.

다음에는 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 대해 살펴본다.

우선, 폐식용 등의 기름을 수증기 증발 가능한 고온으로 가열시킨다(S10). 여기서, 상기 기름에는 돼지 등의 축산물에서 추출된 기름, 폐식용유, 어류에서 추출된 기름 등이 포함될 수 있다. 그리고 상기 기름이 가열되는 온도는, 음식물 쓰레기에 함유된 수분이 증발 가능한 온도인 100℃ 이상의 고온이어야 하고, 바람직하게는 110℃ 내지 140℃, 더욱 바람직하게는 120℃ 정도로 가열되는 것이 가장 바람직하다.

이처럼 기름이 수증기 증발 가능한 고온으로 가열된 후, 가열된 기름에 음식물 쓰레기를 투입한다(S12). 여기서, 상기 가열된 기름에 투입되는 음식물 쓰레기의 100 중량부에 대해 기름은 80 내지 150 중량부로 이루어지는 것이 바람직하고, 특히 음식물 쓰레기 100 중량부에 대해 기름 역시 100 중량부로 동일하게 투입되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고 상기 가열된 기름에 투입된 음식물 쓰레기를 튀겨서, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 수증기로 증발시킨다(S14). 이때, 음식물 쓰레기의 내부까지도 모두 튀겨져서 음식물 쓰레기에 함유된 대부분의 수분이 제거될 수 있도록, 투입된 음식물 쓰레기를 교반시키면서 튀기는 것이 바람직하다. 즉, 기름 내부에서 회전하는 교반기에 의해 투입된 음식물 쓰레기가 모두 작은 입자들로 분해되면서, 음식물 쓰레기 내부까지도 모두 기름에 튀겨져서 수분이 증발할 수 있게 된다.

그리고 상기 음식물 쓰레기에서 제거된 수분은 수증기 형태로 증발하게 되고, 증발된 수증기는 내부 공기를 외부로 흡입하는 팬에 의해 외부로 배출된 후, 상온의 물에 의해 응축되어 폐수로 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이처럼 기름에 투입된 음식물 쓰레기는 회전하는 교반기에 의해 작은 입자들로 분해되면서 가열된 기름에 의해 튀겨져서 수분이 제거된 후, 다양한 크기의 고형분과 기름으로 배출된다. 그리고 상기에서 배출된 다양한 크기의 고형분 및 기름에서, 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 걸러내어, 상대적으로 큰 고형분만 남긴다(S16). 이러한 크기에 따른 고형분 및 기름의 분리는 그물망 구조의 스크린을 통해 이루어지게 된다. 즉, 다양한 크기의 고형분과 기름이 스크린을 거치면서, 스크린을 통과할 수 없을 만큼 큰 고형분은 그대로 걸러지지 않고 남아있고, 스크린을 통과할 수 있을 정도로 미세한 고형분과 기름은 스크린을 통과하여 하부로 걸러지게 된다.

이후, 상기 스크린을 통해 걸러진 미세한 고형분과 기름에서 다시 기름만 분리시키는 과정을 거치는데, 예를 들어 원심 분리 방식으로 미세한 고형분과 기름이 상호 분리된다(S18).

그리고 상기에서 미세한 고형분으로부터 분리된 기름은, 최초의 음식물 쓰레기를 튀기는 공정으로 이송되어 음식물 쓰레기를 튀기는 기름에 합류되어 재활용된다(S20).

그리고 상기 스크린을 통해 걸러지지 않은 큰 고형분과, 스크린에서 걸러진 후 다시 기름과 분리된 미세한 고형분은 모두 일시 저장용 임시저장소에 수집된다(S22).

이처럼 임시저장소에 일시 저장된 다양한 크기의 고형분, 즉 상기 스크린에 의해 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 스크린에서 걸러진 후 다시 기름과 분리된 미세한 고형분을 함께 압착하여, 고형분에 함유된 기름을 추출한다(S24).

이처럼 고형분을 압착하여 함유된 기름을 추출하는 과정을 도 2 내지 도4를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2에 도시된 바와 같이, 임시저장소(50)에서 이송된 음식물 쓰레기 고형분이 저장부(61)에 이송되고, 이후 제1피스톤(65)이 실린더(63) 내부에서 후진 이동하여 투입공(62)을 개방시키게 되면, 저장부(61)에 저장된 고형분(A)이 투입공(62)을 통해 실린더(63) 내부로 투입된다. 이때, 제2피스톤(66)이 전진 이동하여 실린더(63)의 일측을 폐쇄시킴으로써, 실린더(63) 내부로 투입된 고형분이 외부로 빠져나갈 수 없게 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 제1피스톤(65)을 실린더(63) 내부에서 제2피스톤(66) 방향으로 전진 이동하여 고형분을 압착하여, 고형분에서 기름을 추출한 다. 이때, 압착된 고형분(B)에서 추출된 기름은 탈유공(64)을 통해 실린더(63) 외부로 빠져나온다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 제1피스톤(65)과 제2피스톤(66)의 압착에 의해 고형분에서 기름이 모두 추출된 후, 제2피스톤(66)을 후진 이동하여 실린더(63)의 일측 끝단을 개방시키고, 이후 제1피스톤(65)을 전진 이동하여 기름이 추출된 고형분(B)을 실린더(63) 외부로 배출시키게 된다.

그리고 압착을 통해 고형분에서 추출되어 실린더(63) 외부로 빠져나온 기름은 최초의 음식물 쓰레기를 튀기는 공정으로 이송되어 음식물 쓰레기를 튀기는 기름에 합류되어 재활용된다(S26).

그리고 상기 기름 추출 과정을 거치면서 기름이 추출된 고형분은, 흡입된 외부 공기에 의해 냉각된 후(S28), 분말 형태로 분쇄되는 과정을 거치게 된다.(S30).

이러한 과정을 거쳐서 생산된 음식물 쓰레기 분말에는 대략 2% 이하의 수분만 남고, 음식물 쓰레기에 함유되었던 나머지 수분은 기름에 튀겨지는 과정에서 모두 수증기로 증발되어 제거된다. 그리고 고온의 기름으로 튀겼기 때문에, 음식물 쓰레기 자체가 가지고 있던 특유의 냄새도 사라지고, 또한 음식물 쓰레기에 기생하고 있던 세균 등도 모두 멸균되는 효과가 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치를 나타내는 블록도.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에서 기름추출기의 구성을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법을 나타내는 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 호퍼 20; 수분제거기

30; 메쉬분리기 40; 원심분리기

50; 임시저장소 60; 기름추출기

61; 저장부 62; 투입공

63; 실린더 64; 탈유공

65; 제1피스톤 66; 제2피스톤

67; 제1펌프 68; 제2펌프

70; 냉각기 80; 분쇄기

Claims (4)

1. 음식물 쓰레기가 투입되는 호퍼;

   상기 호퍼에서 이송된 음식물 쓰레기를 회전하는 교반기로 교반시켜서 작은 입자들로 분해시키고, 수증기 증발 가능한 고온으로 가열된 기름으로 튀겨서, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 수증기로 증발시키는 수분제거기;

   상기 수분제거기에서 배출된 다양한 크기의 고형분 및 기름에서, 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 걸러내는 스크린 구조의 메쉬분리기;

   상기 메쉬분리기에서 걸러진 미세한 고형분과 기름에서, 원심 분리 방식으로 기름만 분리시켜서 수분제거기로 이송시키는 원심분리기;

   상기 메쉬분리기에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 원심분리기에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 일시적으로 수집되어 저장되는 임시저장소;

   상기 임시저장소에서 이송된 고형분을 압착하여, 고형분에 함유된 기름을 추출하고, 추출된 기름은 수분제거기로 이송시키는 기름추출기;

   상기 기름추출기에서 기름이 추출된 고형분을 흡입된 외부 공기를 이용하여 냉각시키는 냉각기;

   상기 냉각기에서 냉각된 기름이 추출된 고형분이 분말 형태로 분쇄되는 분쇄기;를 포함하고,

   상기 기름추출기는,

   임시저장소에서 이송된 고형분이 수용되고, 하측에 고형분이 빠져나가기 위한 투입공이 관통 형성되는 저장부;

   상기 투입공을 통해 저장부의 하측에 연통되고, 내부에 길이 방향으로 빈 공간이 형성되는 실린더;

   고형분에서 분리된 기름이 실린더 외부로 빠져나올 수 있도록 실린더의 일측 끝단에서 관통 형성되는 탈유공;

   실린더의 내부에서 후진 이동하여 투입공을 개방시키고, 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제1피스톤;

   실린더의 일측 끝단으로 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제1피스톤을 지지하고, 후진 이동하여 압착된 고형분이 외부로 빠져나갈 수 있도록 실린더의 일측 끝단을 개방시키는 제2피스톤;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치.
2. 삭제
3. 기름을 수증기 증발 가능한 고온으로 가열시키는 제1단계;

   상기 가열된 기름에 음식물 쓰레기를 투입하는 제2단계;

   상기 가열된 기름에 투입된 음식물 쓰레기를 회전하는 교반기로 교반시켜서 작은 입자들로 분해시키고, 가열된 기름으로 튀겨서 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 수증기로 증발시키는 제3단계;

   상기 제3단계를 거친 다양한 크기의 고형분 및 기름에서, 상대적으로 미세한 고형분과 기름을 그물망 구조의 스크린을 통해 걸러내는 제4단계;

   상기 제4단계에서 걸러진 미세한 고형분과 기름에서, 다시 기름만 원심 분리 방식을 통해 분리시키는 제5단계;

   상기 제5단계에서 분리된 기름을 제1단계 공정으로 이송시키는 제6단계;

   상기 제4단계에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 제5단계에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분이 일시 저장용 임시저장소에 수집되는 제7단계;

   상기 제4단계에서 걸러지지 않은 상대적으로 큰 고형분과, 상기 제5단계에서 분리된 상대적으로 미세한 고형분을 함께 압착하여, 고형분에 함유된 기름을 추출하는 제8단계;

   상기 제8단계에서 추출된 기름을 제1단계 공정으로 이송시키는 제9단계;

   상기 제8단계에서 기름이 추출된 고형분이 흡입된 외부 공기에 의해 냉각되는 제10단계;

   상기 기름이 추출되고 냉각된 고형분을 분말 형태로 분쇄하는 제11단계;를 포함하고,

   상기 제8단계는,

   임시저장소에서 이송된 고형분이 저장부에 수용되는 제8-1단계;

   제1피스톤이 실린더 내부에서 후진 이동하여, 저장부와 실린더의 연통을 위한 투입공을 개방시키는 제8-2단계;

   개방된 투입공을 통해, 저장부에 수용된 고형분이 실린더 내부에 투입되는 제8-3단계;

   제2피스톤을 전진 이동하여 실린더의 일측 끝단을 폐쇄시키는 제8-4단계;

   제1피스톤을 실린더 내부에서 전진 이동하여 고형분을 압착하는 제8-5단계;

   압착된 고형분에서 추출된 기름이 실린더 외부로 빠져나오는 제8-6단계;

   제2피스톤을 후진 이동하여 실린더의 일측 끝단을 개방시키는 제8-7단계;

   제1피스톤을 전진 이동하여, 기름이 추출된 고형분을 실린더 외부로 배출시키는 제8-8단계;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리방법.
4. 삭제

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