An On-Line Measurement of Ethanol Concentration by Membrane Gas Sensor

막가스센서에 의한 에탄올 농도의 온라인 측정

A membrane gas sensor was developed for the measurement of ethanol concentration during acetic acid fermentation. The fermentation broth including ethanol was permeated through the silicone membrane by synthetic air as a carrier gas and was detected by a semiconductor gas sensor. The optimum conditions of membrane gas sensor were 20m1/min of flow rate and 0.5mm of membrane thickness. In acetic acid fermentation, an on-line measurement of ethanol concentration was conducted by the proposed membrane gas sensor and then the on-line sensor signal, was compared with the result of off-line analysis by gas chromatography. As a result, a correlated response over the range of $0∼70g/\ell$ was shown between membrane gas sensor and gas chromatography and this use of membrane gas sensor was experimentally ascertained for the monitoring and control of bioprocess like acetic acid fermentation.

초산발효 중 에탄올 농도를 On-line으로 측정하기 위해 막가스 센서를 개발하였다. 에탄올이 함유된 발효액은 실리콘막을 통해 투과되고 Carrier gas로 사용된 Synthetic air에 의해 운반되어 반도체형 가 스센서에 감지되도록 설계하였다. 이 때 실리콘막의 두께가 O.5mm이고 Carrier gas의 유속이 20ml/mim이었을 때 막가스 센서의 감도가 가장 높았다. 막가스센셔의 저항치는 측정하고자 하는 에탄올 농 도에 따라 변하였고 이 저항치는 전위차로 변환되어 출력되었다. 제작된 막가스센서의 Calibration CUf ve를 작성하였고 실제로 조업 중인 초산 발효조의 발효액 중 에단올 농도의 On-line 측정이 가능하였 으며 이를 Gas chromatography에 의한 분석치와 비교한 결과 에단올 농도가 $0∼70g/\ell$의 범위에서 서로 상관관계를 나타내어 이러한 막가스센서가 초산발효와 같은 여러 생물공정의 모니터링과 제어에 이용이 가능함을 확인하였다.