혼합형 고체 추진제 혼화방법은 배치 믹서를 사용하는 방법과 연속식 믹서를 사용하는 방법이 있다. 배치 혼화는 믹서에 추진제를 첨가하면서 블레이드를 회전시켜 혼화하는 방법이며, 연속식 혼화는 추진제를 연속식 믹서에 정량적으로 이송하여 혼화한 후에 deaerator에서 공기가 제거되면서 충전장비로 공급되는 방법이다. 미국 Aerojet사와 프랑스 SNPE Materiaux Energetiques사의 기술을 조사 고찰하여 소개하고자 한다.
Lincomycin의 추출을 위한 최적용매 및 최적 추출조건을 조사하였고 회분식 다단 추출을 시도하는 한편, 연속식 3단 향류추출장치를 개발하여 lincomycin의 추출효율을 조사하였다. 연속식 3단 향류추출장치를 운전한 결과 회분식 추출과 마찬가지로 단수가 증가함에 따라 lincomycin의 추출효율이 증가함이 확인되었고, 3단을 거친 수용액상에서는 lincomycin이 거의 발견되지 않음이 확인되었다.
경쟁이 심화되고 있는 식품 및 음료시장에서 살아남기 위해 제조사들은 생산속도와 생산효율성 향상에 사활을 걸고 있다. 장비 고장으로 생산라인이 멈추게 되면 수익에 직접적인 타격을 줄 뿐만 아니라 회사 신뢰도에도 영향을 미칠 수 있다. 이 때문에 전체 장비 효율성에 대부분의 제조사들이 집중하고 있다. 미국의 인쇄 및 마킹 전문기업 Videojet은 최근 고객 피드백 연구에서 얻은 결과를 바탕으로 차세대 연속식 잉크젯 프린터 'Videojet 1860'을 선보였다. 특히 이 제품은 4차산업혁명에 발맞춰 IoT기술을 강화해 화제가 되고 있다. Videojet Technologies의 Anthony Blencowe 연속식 잉크젯 프린터 글로벌 사업부 이사와 최신 식음료시장의 트렌드와 포장 및 인쇄에 대한 이야기를 나눠봤다.
일반적으로 약주 생산 공정에서 고정화 담체를 이용하는 연속식 반응기에서는 회분식 반응기와 비교하여 생성되는 알코을 생성량 못지않게 연속식 반응기에서 연속적으로 생성되고 있음을 알 수 있었다. 고정화 담체를 이용한 연속식 반응기는 약주의 품질에 긍정적인 효과를 보이는 것으로 나타났으며 담금 공정에서의 처리효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 회분식 배양에서 에탄올의 생성량은 1차 담금 1일 째부터 12%이상 증가하는 것으로 나타났으며 연속배양은 2차 담금에 효모를 주입하지 않아도 회분식 배양에서와 같은 알코올 도수를 가지면서 지속적으로 얻어졌다. 또한 pH는 4.4에서 3.8로 감소하는 패턴을 나타냈으며 산소농도는 1 ppm정도 차이가 나타났으나 이는 연속적으로 기질이 반응기로 주입되기 때문에 증가된 것이다. 2) 폴리플로필렌에 폴리스티렌을 샌드위치식으로 접합한 고정화 미생물담체는 연속배양에서 효모 주입 없이도 회분식 배양과 비교해보았을 경우에 당화과정과 알코올 생성과정 등이 서로 상반되는 패턴을 갖으면서 생물학적인 반응이 정상적으로 진행됨을 증명하였다. 3) 연속배양의 실험결론을 토대로 1차 담금에서 당의 생성기질을 이용하였을 경우, 10톤/일 생산하는 약주생산 공장은 1년간 효모 투입비용을 환산해 본 결과 1억원 이상의 투입비용이 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 회분식 실험 및 $A_2/O$ 공법의 연속식 실험으로 구리가 생분해, 산소소모율 및 질산화에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 구리 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 구리 농도 4.5 mg/L 이상, 연속식은 구리 농도 2.0 mg/L 이상일 때 영향을 미쳤다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L 이상에서 질산화에 영향을 미쳤으며, 연속식의 경우 구리 농도 1 mg/L 이상일 때 질소 제거에 영향을 미쳤다. 인 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L, 연속식은 구리 농도 2 mg/L 이상일 때 영향을 미치는 것으로 나타났다. 산소소모율의 경우 회분식과 연속식 모두 구리 농도 1.5 mg/L 이상일 경우 미생물 활성에 나쁜 영향을 주어 산소소모율이 낮아졌다.
본 연구에서는 회분식 실험 및 $A^2/O$ 공법의 연속식 실험으로 아연이 생분해, 산소 소모율, 질산화 및 탈질에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 아연 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 아연 농도 12 mg/L까지 영향을 미치지 않았으며, 연속식 실험의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때 생분해성이 낮아졌다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L 이상일 때 질산화율이 낮아졌으며, 연속식의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때는 질소 제거율이 낮아졌다. 인 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L, 연속식은 아연 농도 3.0 mg/L 이상일때 인 제거율이 낮아지는 것으로 나타났다. 산소 소모율의 경우 연속식의 아연 농도가 3.0 mg/L 이상이면 미생물 활성에 영향을 주어 산소 소모율이 낮아졌다.
본 연구는 회분식과 연속식으로 나누어 숯의 농약 흡착 능력을 평가하였다. 실험에 사용된 농약은 Simazine, Diazinon, Fenitrothion, Butachlor, Malathion이다. 회분식 실험 결과에 따르면, 흑탄과 백탄 양을 0.1g, 1g, 10g, 50g씩 증가시킬수록 농약 성분의 제거율이 높아지는 것으로 나타났으며, 흑탄이 백탄 보다 농약 성분을 잘 제거하는 것으로 나타났다. 특히, 1g 주입시 흑탄은 백탄보다 Malathion을 약 15%, Rutachlor을 약 19%, Fenitrothion을 약 25%씩 제거율이 더 높게 나타난 것으로 보아 흡착이 잘된다고 판단된다. 반면에 회분식에서 Diazinon의 제거율은 상대적으로 낮게 나타났나. 연속식 실험에서도 흑탄이 백탄보다 더 높은 제거율을 나타내었으며, 특히 흑탄 칼럼에서는 흡착 시간$(21\sim31hr)$에서 농약 성분의 평균 제거율을 비교해 본 결과, Simazine은 90%, Fenitrothion은 82%, Butachlor은 81%로 나타났으며, 특히 Diazinon의 제거율은 55%로 나타나 상대적으로 흡착이 잘 되지 않는 것으로 나타났다.
과거 고객들은 연속식 잉크젯 프린터를 도입할 때에 구입비용에 중점을 뒀다. 그러나 최근에는 소모품을 포함한 유지비용까지 고려하는 것으로 소비패턴이 변화하고 있다. 총소유비용(Total cost of ownership, 이하 TCO)까지 따진 후에 구입하기 때문에 본체 가격이 저렴한 것은 큰 매력이 되지 못하고 있다. 이처럼 까다로운 소비자에게 다가가기 위해 잉크젯 프린터는 어떠한 기능을 갖춰야하는지, 비디오젯 테크노롤지의 Anthony Blencowe 연속식 잉크젯 프린터 글로벌 사업부 이사와 함께 잉크젯 프린터를 둘러싼 최신 트렌드에 관해 이야기해보았다.
생성물의 분리 및 효소의 회수를 위하여 수평흐름 한외여과장치를 부착한 기포탑에서 섬유소의 연속적인 효소 가수분해 반응을 연구하였다. 기포탑을 효소 가수분해 반응 공정에 이용할 경우 기체유속의 범위는 1-3cm / sec로 기포의 합체현상이 발생하지 않는 dispersed bubble flow 영역이 적합하며 혼합도 거의 완전하게 이루어짐을 확인하였다. 효소 회수장치에 한계분자량이 $10^4$인 여과막을 사용하였을 경우 효소의 활성이 저하되지 않은 채 대부분이 회수되었고 glucose 및 cellobiose의 배제율은 0이었다. 따라서 수평흐름 한외 여과장치는 효소의 연속회수장치로 작합하였으며 반응생성물이 연속적인 분리로 섬유소의 당화율을 증가시켰다. 화분식 반응의 경우 반응시간이 8시간이내에서 실험치는 성능식에 잘 부합되었으나 반연속식 및 연속식 반응의 경우에는 이론값과 차이가 있었다. 이는 반응기 내에서의 효소의 변성에 기인된다. 반연속식 및 연속식 반응의 경우 희석율을 증가시킴에 따라 전환율은 증가하나 반응액중의 환원당의 농도는 낮아진다. 따라서 적정한 기질 공급속도 및 희석율은 효소의 회수비용, 생성물의 농축비용 및 기질의 공급비용등의 경제적 요소를 고려하여 판단하여야 한다. 이상의 결과로부터 수평흐름 한외여과장치를 효소 회수장치로 기포탑에 응용할 경우, 효소의 재사용이 가능할 뿐 아니라 당화율을 증가시킴으로서 연속반응기로 효과적이라고 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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