KR102515613B1 - 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 효율적으로 발효시켜 비료화할 수 있다. 유기성 폐기물 처리용으로 이용가능하며 특히 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans : KCTC 18788P)를 포함하여 지방성 음식물의 분해능도 우수하다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 효율적으로 발효시켜 비료화할 수 있다. 유기성 폐기물 처리용으로 이용가능하며 특히 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans : KCTC 18788P)를 포함하여 지방성 음식물의 분해능도 우수하다.
Description
본 발명은 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 가정이나 식당 등으로부터 많은 양의 음식물쓰레기가 현저히 증가 배출되고 있으며, 이러한 음식물쓰레기는 재활용이 가능한 유기성 폐기물의 한가지임에도 불구하고 그 대부분은 소각 처리되고 나머지 부분도 거의 매립으로 처분되고 있는 실정이다.
그러나, 이와 같은 음식물쓰레기의 소각은 이산화탄소나 다이옥신 등의 발생을 유발시켜 대기환경에 악영향을 주는 요인으로 작용하고 있어 음식물쓰레기의 유효한 처리방법에 대하여 조속한 해결이 요망되고 있다.
더욱이 최근에 들어 환경오염이 거의 없는 음식물쓰레기의 처리방법으로 고온고속 퇴비화법이 사용되고 있으며, 이러한 고온고속 퇴비화법은 주로 호열성 미생물의 작용에 의해 하루에서 수일이라는 단기간에 음식물쓰레기를 퇴비로 변환하는 기술이고, 퇴비화 용기에 음식물쓰레기와 상기 고열성 미생물을 가진 기재를 투입한 후, 교반 혼합하고 또 가온하면서 그 변환작용을 진행시키는 것이다.
현재 고온고속 퇴비화법에 의해 재활용되는 음식물쓰레기 양은 총 배출량의 0.1%도 되지 않으며 이 방법은 환경친화적인 방법에 의해 음식물쓰레기를 손쉽게 재활용할 수 있는 한 가지 수단으로써 일반 가정에도 널리 보급될 가능성을 갖고 있고 각 행정 자치단체에서 각 가정에 퇴비화 용기의 구입비 등 보조금을 지원하여 음식물쓰레기의 퇴비화를 유도하고 있다.
고온고속 퇴비화법은 음식쓰레기 처리장치로 제작되어 실시되고 있는데, 대개의 경우 이것을 실시하는 과정에서 퇴비화 용기로부터 악취가 발생하거나, 퇴비화 처리능력이 매우 낮을 뿐만 아니라, 퇴비화 과정에서 빈번하게 미생물을 추가 또는 교환할 필요가 생기기 때문에 유지관리가 번잡하여 사용을 기피하는 문제점이 있다.
또한, 상기의 고온고속 처리장치로 퇴비화할 경우 사용되는 산에 약한 미생물이 퇴비의 수소이온지수(pH) 7을 상회하게 됨으로써 유효하게 작용하지 않게되어, 악취가 발생하고, 부패가 진행되는 등의 문제가 발생하게 된다.
한편, 퇴비화 과정에서 온도의 상승과 하강은 미생물에 의한 유기물의 분해정도를 나타내는 지표로 이용된다. 퇴비화 중에는 수분함량, 공기, 영양분의 조건이 알맞고 열을 차단할 수 있는 충분한 양의 유기물질이 쌓여 있으면 생물학적 자체발열(self heating)이 일어난다. 이 열은 미생물이 유기물을 분해하고 섭취하는 대사과정에서 생성되는 것으로 퇴비 더미의 온도를 상승시킨다. 일반적으로 퇴비화에서는 퇴비 더미의 수분함량이 50~60% 범위에 있을 때 초기 이틀 또는 며칠 이내에 70℃ 이상으로 온도가 상승한다.
상기 온도 상승은 미생물의 활성을 촉진하여 퇴비화 속도를 빠르게 하지만, 과도하게 상승하여 병원균뿐만 아니라, 퇴비화를 진행시키는 미생물까지도 사멸시킨다는 문제점이 있었다. 또한 미생물은 변하는 온도 범위에 따라 우점종이 달라지므로 미생물의 활동은 지속적으로 일어날 수 있으나 60℃ 이상이 되면 각종 고온성 미생물군의 적정온도를 초과하게 되므로 퇴비화 반응은 느려지며, 퇴비화에서 생물학적으로 달성 가능한 최고 온도인 82℃ 이상에서는 미생물의 활동과 대사에 의한 발열작용이 중지되는 문제점이 있었다.
이러한 문제로 인하여 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 소각하거나 매립하지 않고 효율적으로 활용하기 위한 방안들이 연구되고 있으며, 특히 대한민국 등록특허 제10-1161670호와 같이 미생물을 활용하여 퇴비화함으로써 농업 등의 분야에서 유용하게 활용할 수 있도록 하고 환경오염의 문제를 줄이는 일석이조의 효과를 기대하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
그러나 최근 육류를 비롯한 고지방 식품의 소비량 증대에 따라 지방분해능이 우수한 미생물을 이용하여 고온의 환경에서도 고지방 음식물쓰레기를 효과적으로 처리하는 친환경 음식물 처리방법 개발에 대한 필요가 늘어가고 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 유기물 감량률과 분해능이 우수한 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,
고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 포함하고,
상기 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis:KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens:KCTC 3002)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주; 및 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P);를 포함하는,
고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제를 제공한다.
상기 바실러스속 고온성 균주는, 상기 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 1 : 0.5 ~ 2.0 : 0.5 ~ 2.0의 중량비로 포함될 수 있다.
또한 고온성 균주 배양물에 동결보존제를 첨가하고 -70 ~ -30 ℃에서 48~72시간 진공 동결시킨 동결건조물을 제조하는 제1단계;
상기 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 혼합한 혼합물을 제조하는 제2단계; 및
상기 혼합물을 건조하여 분말상으로 제조하는 제3단계;를 포함하고,
상기 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis: KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens: KCTC 3002)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주; 및 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P);를 포함하는,
고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 제조방법을 제공한다.
상기 바실러스속 고온성 균주는, 상기 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 1 : 0.5 ~ 2.0 : 0.5 ~ 2.0의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 효율적으로 발효시켜 비료화할 수 있다. 특히 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans : KCTC 18788P)를 포함하여 지방성 음식물의 분해능도 우수한 효과가 있다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제 제조방법은 바실러스속 고온성 균주 및 지오바실러스 써모데니트리피칸스를 포함하여 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 처리하는 제제를 제공한다.
도 1은 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스의 염기서열 분석 결과이다.
도 2는 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 pH 별 흡광도 그래프이다.
도 3은 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 온도 별 흡광도 그래프이다.
도 4는 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 누적 감량률을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 누적 감량률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 유기성 폐기물의 변화를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 유기성 폐기물의 변화를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 pH 별 흡광도 그래프이다.
도 3은 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 온도 별 흡광도 그래프이다.
도 4는 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 누적 감량률을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 누적 감량률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명 실시예의 제제 투입에 따른 유기성 폐기물의 변화를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명 비교예의 제제 투입에 따른 유기성 폐기물의 변화를 나타낸 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 포함하고, 상기 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis:KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens:KCTC 3002)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주; 및 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P);를 포함하는, 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제를 제공한다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 고온성 균주를 포함한다. 구체적으로 지오바실러스 써모데니트리피칸스를 포함하고, 이에 더하여 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주를 포함한다. 보다 바람직하게는 지오바실러스 써모데니트리피칸스, 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P), 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis:KCTC 1918), 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens:KCTC 3002)는 한국생명공학연구원 생물자원센터(Korean Collection for Type Cultures, KCTC)로부터 입수할 수 있다.
본 발명에 사용된 지오바실러스 써모데니트리피칸스는 여러 퇴비 시료 중 생육 온도 50℃ 이상에서, 구체적으로 55~70℃의 최적생육 온도를 필요로 하는 균주만을 선별하였으며, 상기 사용 균주는 16s rRNA 염기서열 분석으로 확인하였다. 도 1은 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스의 염기서열 분석 결과이다.
탄수화물, 단백질, 지방에 대한 각 균주의 분해능은 하기 표 1에 나타내었다. 표 1을 참고하면, 지오바실러스 써모데니트리피칸스는 탄수화물, 지방, 단백질 분해효소를 모두 가지는 균주로 지방성 물질에 대한 분해능이 우수할 뿐만 아니라 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리에 효과가 있음을 확인할 수 있다.
| 균주 | Amylase | Protease | Lipase |
| Bacillus thermodenitrificans | ++ | +++ | ++ |
| Bacillus coagulans | + | - | - |
| Bacillus licheniformis | - | - | - |
| Bacillus amyloliquefaciens | - | ++ | - |
유기성 폐기물, 특히 음식물쓰레기의 처리시에는 음식물쓰레기에 존재하는 수분을 증발시켜 신속한 음식물쓰레기 처리를 위해 고온 조건에서 수행하는 것이 일반적이다. 그러나, 고온 조건에서 증식 및 음식물쓰레기를 분해하여 효과적으로 처리 가능한 미생물은 극히 제한적이다.
이에 반해 본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 고온성 균주를 포함하여 45 ℃ 이상의 고온, 구체적으로 45 내지 80 ℃, 보다 구체적으로 50 내지 70 ℃에서도 효과적인 음식물쓰레기 처리가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 바실러스속 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 1 : 0.5 ~ 2.0 : 0.5 ~ 2.0의 중량비, 바람직하게는 1 : 0.6 ~ 1.5 : 0.6 ~ 1.5, 보다 더 바람직하게는 1 : 1 : 1일 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우 음식물 분해의 효과 및 감량률이 감소하여 바람직하지 못하다.
본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스는 20 ~ 30 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 지오바실러스 써모데니트리피칸스, 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 동일하게 25 중량%로 포함될 수 있다.
지오바실러스 써모데니트리피칸스가 20 중량% 미만일 경우 원활한 분해활성을 보이지 못하여 바람직하지 못하고, 30 중량%를 초과할 경우 다른 균주와의 시너지 작용이 효과적으로 나타나지 못하여 바람직하지 못하다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리용 제제는 균주를 용이하게 보관하고 증식을 유지하기 위하여 고온성 균주 제제에 사용될 수 있는 통상적인 담체를 포함할 수 있다. 상기 제제에 사용될 수 있는 담체는 구체적으로 목재 펠렛, 활성탄, 글루코스, 유안 및 질석(vemiculite)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니며 고온성 균주를 용이하게 배양할 수 있는 배지의 성분으로 제제에 포함될 수 있는 일반적인 담체일 수 있다.
지오바실러스 써모데니트리피칸스를 포함하는 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 포함한다.
고온성 균주 동결건조체가 10 중량% 미만일 경우 초기 생균수가 적절하지 않아 음식물 분해에 최적의 조건이 아니며, 유기물 분해 효과가 떨어질 수 있어 바람직하지 못하고, 15 중량%를 초과할 경우 매질 조성과의 비율 관계를 고려할 때 정량이 어려워 바람직하지 못하다.
목재 펠렛, 활성탄, 글루코스, 유안, 및 질석은 고온성 균주의 증식을 유지하고 보관하기 위한 최적의 비율로 제공하고, 고온성 균주의 종류 및 비율에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
유기성 폐기물, 특히 음식물쓰레기의 처리는 일반적으로 유기물 및 수분의 빠른 제거 및 신속한 쓰레기 처리를 위해 고온에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 미생물 제제를 포함하는 음식물쓰레기 처리 장치의 경우 통상적으로 고온에서 미생물의 증식이 불가능한 특성상, 음식물쓰레기의 처리 및 분해 공정이 가능한 온도 조건 제한의 단점이 있다. 그러나, 본 발명의 고온성 균주는 고온에서도 증식이 가능함과 동시에 우수한 음식물쓰레기 처리 효과를 나타내 고온에서도 음식물쓰레기 처리 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 고온성 균주 배양물에 동결보존제를 첨가하고 -70 ~ -30 ℃에서 48~72시간 진공 동결시킨 동결건조물을 제조하는 제1단계; 상기 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 혼합한 혼합물을 제조하는 제2단계; 및 상기 혼합물을 건조하여 분말상으로 제조하는 제3단계;를 포함하고, 상기 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis: KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens: KCTC 3002)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주; 및 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P);를 포함하는, 고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 제조방법을 제공한다.
본 발명의 고온성 균주는 지오바실러스 써모데니트리피칸스를 포함하고, 이에 더하여 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바실러스속 고온성 균주를 포함한다. 보다 바람직하게는 지오바실러스 써모데니트리피칸스, 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스를 모두 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 바실러스속 고온성 균주는 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 1 : 0.5 ~ 2.0 : 0.5 ~ 2.0의 중량비, 바람직하게는 1 : 0.6 ~ 1.5 : 0.6 ~ 1.5, 보다 더 바람직하게는 1 : 1 : 1일 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우 음식물 분해의 효과 및 감량률이 감소하여 바람직하지 못하다.
본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스는 20 ~ 30 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 지오바실러스 써모데니트리피칸스, 바실러스 코아귤란스, 바실러스 리체니포미스, 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스가 동일하게 25 중량%로 포함될 수 있다.
지오바실러스 써모데니트리피칸스가 20 중량% 미만일 경우 원활한 분해활성을 보이지 못하여 바람직하지 못하고, 30 중량%를 초과할 경우 다른 균주와의 시너지 작용이 효과적으로 나타나지 못하여 바람직하지 못하다.
상기 고온성 균주 배양물에 동결보존제를 첨가하고 -70 ~ -30 ℃에서 48~72시간 진공 동결시킨 동결건조물을 제조한 뒤, 균주를 용이하게 보관하고 증식을 유지하기 위하여 고온성 균주 제제에 사용될 수 있는 통상적인 담체와 혼합하고 건조하여 유기성 폐기물 처리 제제를 제공할 수 있다.
고온성 균주 동결 건조체와 혼합하는 목재 펠렛, 활성탄, 글루코스, 유안, 및 질석은 고온성 균주의 증식을 유지하고 보관하기 위한 최적의 비율로 제공하고, 고온성 균주의 종류 및 비율에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
고온성 균주 동결건조체 제조
고온성 균주에 동결보존제를 첨가하고 -50 ℃에서 48 ~ 72시간 진공 동결시킨 동결건조체를 제조하였다. 상기 동결건조체를 BHI(Brain Heart Infusion)배지 1L에 각 실시예 및 비교예별 비율로 혼합한 배양물을 접종하여 24시간 배양하였다.
각 실시예 및 비교예의 고온성 균주의 중량비율을 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
비교예 1 |
비교예 2 |
|
| 지오바실러스 써모데니트리피칸스 | 25 | 20 | 20 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 바실러스 코아귤란스 | 25 | 20 | 30 | 30 | 30 | 40 | 20 |
| 바실러스 리체니포미스 | 25 | 30 | 20 | 30 | 20 | 10 | 15 |
| 바실러스 아밀로리퀘파시엔스 | 25 | 30 | 30 | 20 | 20 | 10 | 15 |
유기성 폐기물 처리 제제 제조
상기 동결건조체를 음식물 처리과정에서 균주 활성 및 안정적인 생균수 확보에 바람직한 담체(carrier)와 최적 배합비로 혼합하여 본 발명 유기성 폐기물 처리 제제를 제조하였다. 구성성분의 중량%를 하기 표 3에 나타내었다.
| 구성성분 | 최적함량(중량%) | 적정범위(중량%) | |
| 1 | 고온성 균주 동결건조체 | 14 | 10~15 |
| 2 | 목재 펠렛 | 59 | 50~60 |
| 3 | 활성탄 | 20 | 15~25 |
| 4 | 글루코스 | 3.5 | 2~5 |
| 5 | 유안 | 2.2 | 1~3 |
| 6 | 질석(vemiculite) | 1.3 | 1~2 |
| 계 | 100 | ||
실험예
지오바실러스 써모데니트리피칸스의 생장 확인
(1) pH에 따른 흡광도 변화
도 2는 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 pH 별 흡광도 그래프이다. 최적 pH를 확인하기 위한 실험 결과 생장 pH 범위는 3~7이고, 최적 pH는 3.5임을 확인하였다. 이 결과를 통해 넓은 pH 범위에서 안정적으로 유기물 분해 기능이 있음을 확인할 수 있었다. pH별 구체적인 흡광도 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
| 0hr | 2hr | 4hr | 6hr | 8hr | 10hr | 12hr | 24hr | |
| pH 3 | 0 | 0.049 | 0.101 | 0.279 | 0.527 | 0.954 | 1.012 | 1.103 |
| pH 3.5 | 0 | 0.084 | 0.154 | 0.348 | 0.703 | 1.241 | 1.288 | 1.375 |
| pH 4 | 0 | 0.077 | 0.099 | 0.295 | 0.672 | 0.976 | 1.024 | 1.094 |
| pH 4.5 | 0 | 0.067 | 0.097 | 0.154 | 0.482 | 0.759 | 0.985 | 1.045 |
| pH 5 | 0 | 0.057 | 0.090 | 0.148 | 0.445 | 0.670 | 0.895 | 1.012 |
| pH 6 | 0 | 0.056 | 0.095 | 0.152 | 0.403 | 0.652 | 0.902 | 1.024 |
| pH 7 | 0 | 0.057 | 0.089 | 0.132 | 0.378 | 0.742 | 0.900 | 1.002 |
(2) 온도에 따른 흡광도 변화
도 3은 본 발명의 지오바실러스 써모데니트리피칸스에 대한 온도 별 흡광도 그래프이다. 최적 온도를 확인하기 위한 실험 결과로, 55℃에서 최적 생장을 보이는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 고온에서도 안정적으로 유기물 분해 기능이 있음을 확인할 수 있었다. 온도별 구체적인 흡광도 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
| 0hr | 3hr | 6hr | 9hr | 12hr | 24hr | |
| 35℃ | 0 | 0.042 | 0.072 | 0.131 | 0.259 | 0.319 |
| 45℃ | 0 | 0.072 | 0.298 | 1.094 | 1.189 | 1.241 |
| 50℃ | 0 | 0.079 | 0.311 | 1.195 | 1.204 | 1.377 |
| 55℃ | 0 | 0.089 | 0.350 | 1.283 | 1.341 | 1.388 |
| 60℃ | 0 | 0.081 | 0.324 | 1.201 | 1.275 | 1.305 |
| 70℃ | 0 | 0.082 | 0.301 | 1.101 | 1.255 | 1.265 |
| 80℃ | 0 | 0.075 | 0.310 | 1.019 | 1.257 | 1.259 |
유기성 폐기물 처리 제제의 유기물 분해 효과
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리 제제의 유기물 분해 효과를 확인하기 위하여, 실시예 및 비교예의 처리 제제를 각각 음식물 1kg에 첨가한 후 배양하고, 시간별로 배양액을 채취하여 600nm에서 흡광도를 측정하여 성장속도를 그래프로 제시하였다. 음식물쓰레기의 조성은 일반 가정에서 배출되는 것으로 하였다. 도 4는 실시예, 도 5는 비교예의 제제 투입에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
각 실시예 및 비교예의 시간별 흡광도를 하기 표 6에 나타내었다.
| 0hr | 3hr | 6hr | 9hr | 12hr | 24hr | |
| 실시예1 | 0 | 0.941 | 1.47 | 1.597 | 1.624 | 1.641 |
| 실시예2 | 0 | 0.542 | 0.897 | 0.964 | 0.971 | 1.349 |
| 실시예3 | 0 | 0.510 | 0.857 | 0.957 | 0.968 | 1.147 |
| 실시예4 | 0 | 0.493 | 0.759 | 0.887 | 0.960 | 1.240 |
| 실시예5 | 0 | 0.484 | 0.753 | 0.801 | 0.840 | 1.279 |
| 비교예1 | 0 | 0.024 | 0.345 | 0.502 | 0.545 | 0.552 |
| 비교예2 | 0 | 0.103 | 0.498 | 0.569 | 0.603 | 0.624 |
상기 표 6을 참고하여 24시간 경과 후 흡광도를 비교하면, 비교예의 경우 0.552, 및 0.624의 흡광도를 가지는 반면, 본 발명의 실시예의 경우 1.1 이상의 흡광도를 보여, 본 발명의 제제의 유기물 분해 효과가 우수함을 확인할 수 있었다.
누적 감량률
실시예 및 비교예의 처리 제제에 각각 음식물 1kg을 7일간 투입하였다. 7일 동안 음식물 투입 전, 후의 중량, 음식물 투입 24시간 후 중량을 측정하여 감량률을 산출하였다.
도 6은 실시예, 도 7은 비교예의 제제 투입에 따른 누적 감량률을 나타낸 그래프이다. 또한 도 8은 실시예, 도 9는 비교예의 제제 투입에 따른 유기성 폐기물의 변화를 나타낸 사진이다.
각 실시예 및 비교예의 감량률을 하기 표 7에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 감량률 (%) |
85.4 | 72.4 | 71.4 | 65.7 | 70.8 | 50.7 | 55.1 |
상기 표 7을 참고하면, 비교예의 경우 50.7%, 및 55.1%의 감량률을 가지는 반면, 본 발명의 실시예의 경우 65% 이상의 우수한 감량률을 확보함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명의 유기성 폐기물 처리 제제는 우수한 감량 효과를 나타내어 이후 퇴비로의 이용이나 후처리를 보다 용이하게 수행할 수 있음을 확인하였다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
기탁기관명 : 한국생명공학연구원
수탁번호 : KCTC18788
수탁일자 : 20191002
Claims (4)
- 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 포함하고,
상기 고온성 균주는 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P), 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis:KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens:KCTC 3002)를 1 : 1 : 1 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는,
고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제.
- 삭제
- 고온성 균주 배양물에 동결보존제를 첨가하고 -70 ~ -30 ℃에서 48~72시간 진공 동결시킨 동결건조물을 제조하는 제1단계;
상기 고온성 균주 동결건조체 10 ~ 15중량%, 목재 펠렛 50 ~ 60 중량%, 활성탄 15 ~ 25 중량%, 글루코스 2 ~ 5 중량%, 유안 1 ~ 3 중량% 및 질석(vemiculite) 1 ~ 2 중량%를 혼합한 혼합물을 제조하는 제2단계; 및
상기 혼합물을 건조하여 분말상으로 제조하는 제3단계;를 포함하고,
상기 고온성 균주는 지오바실러스 써모데니트리피칸스(B.thermodenitrificans: KCTC 18788P), 바실러스 코아귤란스(B.coagulans:KCTC 3625), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis:KCTC 1918) 및 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B.amyloliquefaciens:KCTC 3002)를 1 : 1 : 1 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는,
고온성 균주를 이용하는 유기성 폐기물 처리 제제 제조방법.
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