혐기성 박테리아균인 Zymomonas mobilis을 이용한 알코올 발효와 투과증발법을 이용한 알코올의 분리 농축에 관한 연구

Ethanol fermentration of glucose by a strain of Zymomonas mobilis KCTC 1535 was studied in membrane recycle bioreactor, which was coupled with closs flow hollow fiber membrane. The maximum values of product yields and productivity are 0.4685g total ethanol/ g glucose, 14.05g total ethanol/ L/h, respectively The pervaporation performance of the PDMS menbrane has been investigated for the separation of binary mixtures of EtOH/water at $50^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$. The optimum conditions of feed concentration, temperature, feed solution flow rates is determined to be 8%, $70^{\circ}C$, 492ml/min, respectively. An ethanol permselectivity of 7.5 and flux of $0.04kg/m^2/hr$ were obtained with these membrane

혐기성 박테리아균인 Zymomonas mobilis을 이용한 에탄올 발효에서 사용한 균주가 pH변화에 대하여 강한 내성을 지니고 있으므로 pH 변화에 대한 생산성의 변화는 나타나지 않았다. 다만 주입 기질의 농도가 증가함에 따라 생성되는 알코올의 농도도 증가함을 알 수 있으나 생산성을 고려하여 glucose의 농도가 10%일 때 가장 경제성이 있음을 알 수 있었다. 연속발효에서 glucose의 농도를 10%로 하고 CSL을 1.2%로 하여 실험한 결과 Maximum Productivity는 14.06g EtOH/L/hr을 나타냈으며 glucose의 전환율은 0.47g EtOH / g glucose을 나타냈다. 알코올의 분리 농축을 위한 투과증발 실험에서는 공급액의 유속이 482ml/min이고 공급액의 농도가 8%, 온도가 $70^{\circ}C$에서 투과물의 Flux는 $0.04kg/m^2/hr$ 이었으며 Selesctivity는 7.5로 나타났다. 5{\sim}8%$의 희석된 에탄올 수용액을 투과증발실험을 한 결과 7배 이상 농축되었다.