에타놀 생산을 위한 Semi-batch 발효 공정의 최적화

Optimization of Semi-Batch Process for Ethanol Production

에타놀을 생산하는 Flocculent 균주는 균체순환을 위한 외부적인 장치 없이도 발효조 내부 자체에서 고농도의 균체를 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 Flocculation 특성을 가지고 있는 Saccharomyces uvarum을 사용하여 Glucose 배지에서 회분식 및 연속식 발효특성을 고찰하였고 에타놀 발효의 수학적 모델을 만들었다. 이를 이용하여 여러 온도 및 pH에 따른 발효특성을 비교 검토한 결과 균체성장과 에탄올 생산의 최적온도는 33~35$^{\circ}C$ 이었고 pH 에 대한 영향은 그리 크지 않았으나 pH5가 최적 조건이었다. 이러한 환경적 최적 조건하에서 Semi-batch 발효에 의한 에타놀 최고 생산성은 12g/$\ell$/h이었다.

As flocculent strains are likely to have considerable potential for internal cell recycle, kinetic studies on glucose medium with flocculent Saccharomyces uvarum were carried out in batch and continuous culture. Using a mathematical model, the kinetic parameters at each temperature and pH were estimated in order to establish optimal conditions. It was found that an overall optimum temperature for growth and ethanol production in the range 33-35$^{\circ}C$ was desirable. With regard to the effect of pH, ethanol production by S. uvarum was found to be relatively insensitive to pH value between 4 and 6, with an optimum pH of around 5. At these optimal conditions a maximum ethanol productivity of 12 g/$\ell$/h was determined using semi-batch process together with 5. uvarum.