Characteristics of the Bioreactors of Hydrogen-producing Immobilized Cells (II) -Overall Effectiveness Factor in Continuous Reactors-

수소생산 고정화 생물 반응기의 특성(II) -연속 반응기에서의 총괄 효율인자 -

The effects of input substrate concentration and dilution rate on mass transfer resistance in the operation of immobilized cell reactors were investigated using Rhodospirillum rubrum KS-301 immobilized by Ca alginate as reactor element and glucose as growth-limiting substrate. The kinetic parameters were obtained to estimate effectiveness factors. In the packed-bed reactor, internal mass transfer resistance was predominating although external resistance could not be neglected. The overall effectiveness factor was decreased with increase of dilution rate. In the continuous stirred-tank reactor, external resistance was nearly neglected and the overall effectiveness factor was not affected by dilution rate. In this experiment the overall effectiveness factors in PBR and CSTR were estimated to be 0.70 and 0.71 at D$_{i}$ = 0.2/h, R = 0.15 cm, and S$_{i}$ : 1.0g/L, respectively.

본 연구는 균주로 Rhodospirillum rubrum KS-301, 증식 제한 기질로 글루코오스, 고정화 담체로 Ca alginate를 사용한 고정화 생물 반응기를 조작할 때 담체에 의해 형성되는 물질전달 저항에 대한 도입 기질의 농도, 희석속도의 영향을 고찰하였다. 또한 효율인자를 평가하기 위해 속도식 변수를 구하였다. 충전층 반응기의 경우 외부 액막 물질전달 저항보다는 내부 물질전달 저항이 우세함을 알 수 있었고 총괄 효율인자는 희석속도의 증가에 따라 감소하였다. 연속 교반 탱크 반응기의 경우 외부 액막 물질전달 저항은 무시할 수 있으며 총괄 효율인자는 희석속도에 영향을 받지 않았다. 희석속도 0.2/h, 비드 반경 0.15cm, 초기 글루코오스 농도 1.0g/L의 실험조건에서 총괄 효율인자는 충전층 반응기와 연속 교반 반응기에서 각각 0.70과 0.77이었다.