• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.326-332
• /
• 2011

The authors examined the effects of operating parameters on the $H_2$ production by dark fermentation of the wastewater generated from food waste recycling facilities, in short "food waste wastewater (FWW)". Central composite design based response surface methodology was applied to analyze the effect of initial pH (5.5-8.5) and substrate concentration (2-20 g Carbo. COD/L) on $H_2$ production. The experiment was conducted under mesophilic ($35^{\circ}C$) condition and a heat-treated ($90^{\circ}C$ for 20min)anaerobic digester sludge was used as a seeding source. Although there was a little difference in carbohydrate removal, $H_2$ yield was largely affected by the experimental conditions, from 0.38 to 1.77 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. By applying regression analysis, $H_2$ yield was well fitted based on the coded value to a second order polynomial equation (p = 0.0243): Y = $1.78-0.17X_1+0.30X_2+0.37X_1X_2-0.29X_1{^2}-0.35X_2{^2}$, where $X_1$, $X_2$, and Y are pH, substrate concentration (g Carbo. COD/L), and hydrogen yield (mol $H_2$/mol $hexose_{added}$), respectively. The 2-D response surface clearly showed a high inter-dependency between initial pH and substrate concentration, and the role of these two factors was to control the pH during fermentation. According to the statistical optimization, the optimum condition of initial pH and substrate concentration were 7.0 and 13.4 g Carbo. COD/L, respectively, under which predicted $H_2$ yield was 1.84 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. Microbial analysis using 16S rRNA PCR-DGGE showed that $Clostridium$ sp. such as $Clostridium$ $perfringens$, $Clostridium$ $sticklandii$, and $Clostridium$ $bifermentans$ were main $H_2$-producers.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.71-78
• /
• 2015

This study was performed to optimize the integrated thermal-alkali pre-treatment of flotation scum for the enhanced biodegradability. The optimum conditions of the integrated thermal-alkali pre-treatment were obtained using response surface methodology. The disintegration degree of carbohydrate (69.2%) and protein (57.3) were estimated under the optimum conditions. Although the optimum conditions were different, the disintegration degrees were similarly. A fermentative hydrogen batch test was conducted to evaluate the hydrogen production from scum with and/or without. The maximum hydrogen production from scum with pre-treatment was of 0.64 mol H2/mol hexoseadded, which about 1.4 times higher than without pre-treatment.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.275-281
• /
• 2013

This study was conducted to increase the amount of bio-hydrogen production from microalgae(Chlorella vulgaris) in batch reactors by thermal pre-treatment. The optimization of thermal pre-treatment was conducted using statistic experimental design of response surface methodology. Two experimental parameters of temperature and reaction time were considered. The optimization condition was founded at the coded variables of <0.52, -0.07> corresponding to the experimental of heating temperature of $95.6^{\circ}C$ and reaction time of 57.9 min, respectively. Under the optimal condition, the maximum hydrogen production was predicted to 25.3mL $H_2/g$ dry cell weight (dcw), which was 9.1 times higher value of control(2.8mL $H_2/g$ dcw).

• 한국식품과학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.410-416
• /
• 2000

고초균과 효모를 혼용 첨가한 고추장을 6개월간 숙성시키면서 pH, 미생물 및 효소활성도의 변화를 조사한 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. pH 변화는 담금 직후에는 $5.29{\sim}5.35$에서 숙성 60일 경에는 $4.71{\sim}4.84$로 낮아졌으며 효모 첨가구에서는 숙성 초기에 pH 강하가 심한 것으로 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 호기성 세균 수는 고초균 첨가시 담금 초기에는 $3.9{\sim}4.2{\times}10^6$ 생균 수였던 것이 숙성 30일 경까지 급속히 증가하였고 그후 서서히 감소되어 숙성 90일 이후에는 일정 수준을 유지하였다. 곰팡이 수는 숙성 30일까지 현저히 증가한 후 감소되어 숙성 60일 이후에는 완만한 수준을 보였고, 고추장 숙성 기간 중 효모 무첨가구에서는 고추장 숙성 30일경을 전후하여 효모를 발견할 수 있었으며 숙성 60일까지 급격히 증가한 후 감소하였다. 효모 첨가구에서는 30일 이후부터 효모 수가 증가하였으며 숙성 60일 이후부터는 감소하였다. ${\alpha}-amylase$와 ${\beta}-amylase$ 활성도는 곰팡이와 고초균을 혼합한 시험구가 비교적 높은 활성을 보여 주었고 효모첨가구에서는 활성이 감소되었다. Acidic protease 활성도는 숙성 30일 이후 급격히 증가하는 경향이 나타났으며 특히 곰팡이와 고초균 혼용구에서 보다 높은 활성도를 보여주었다. 따라서 곰팡이 단용구에 비해 고초균을 혼용 첨가한 고추장이 숙성 중 미생물 수도 많았고 효소 활성도가 높은 것으로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제16권1호
• /
• pp.51-58
• /
• 2010

해조류를 바이오매스로 이용하는 혐기성 발효를 통해 메탄을 생성하는 연구를 수행하였다. 먼저 원소분석을 통한 다시마, 미역, 톳 등 세 종류의 바이오매스의 이론 메탄가스 전환량을 구한 결과, 분석한 세 종류의 해조류는 C 34 ~ 36%, H 5%, O 37 ~ 43%, N 2 ~ 4%, S 0.4 ~ 0.7%, ash 14 ~ 21%를 포함하고 있었으며, 이론적으로 56 ~ 60%의 메탄전환이 가능한 것으로 나타났다. 이는 g VS(고형분) 당 442 ~ 568 mL의 메탄가스를 생산할 수 있는 양이다. 생물학적메탄잠재력 (Biological Methane Potential, BMP) 시험을 통하여 실제 메탄가스를 측정한 결과, 다시마에서 최대 메탄생성수율 (52%)을 보였다. 이어서 회분식으로 메탄가스 생산에 영향을 미치는 여러 가지 인자들 (유기물 농도, pH, 염분, 입자크기, 그리고 시료전처리)에 대한 조사를 통해 최적의 메탄가스 생산조건을 구하였다. 전처리한 다시마 5 g VS/200 mL를 pH 8조건에서 염분 제거 없이 사용했을 때 이론치의 51%(197.1 mL/g VS)를 얻었고, 더욱이 습식멸균기로 해조류를 찐 경우 27% 증가한 268.5 mL/g VS 메탄가스를 생산할 수 있었다. 또한 연속반응기 (7 L 운영부피/10 L 반응기)를 이용하여 65일 간 운전한 결과 하루 최대 약 1.4 L의 메탄가스 (평균 메탄함량 70%)를 생산할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제19권2호
• /
• pp.167-171
• /
• 2009

The effects of culture conditions on succinic acid production and its possible scale-up have been studied. Mannheimia succiniciproducens LPK7, engineered for enhanced production of succinic acid and reduced by-product secretion, was used for the experiments. Mannheimia succiniciproducens LPK7 is a knock-out strain of wild type deficient in the ldhA, pflB, and pta-ackA genes, and is derived from Mannheimia succiniciproducens MBEL55E. Process optimization of factors including optimal temperature, pH, carbon source, and nitrogen source was performed to enhance the production of succinic acid in flasks. To observe scale-up effects, batch fermentation was carried out at various working volumes. At a working volume of 7.0 l, the final succinic acid concentration and yield were 15.4g/l and 0.86g/g. This result shows similar amount of succinic acid obtained in lab-scale fermentation, and it is possible to scale up to larger fermentors without major problems.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.265-271
• /
• 1991

돼지감자 분말로부터 대체에너지용 알코올을 생산하기 위하여 우수 inulin 자화 균주로 알려진 Kluyveromyces marxianus UCD(FST)55-82로 알코올 발효 최적 배양조건을 조사한 바 배양 최적 온도 30'C, 최적pH 5.44(돼직감자 자체의 pH), 교반속도 100rpm, 배지의 양 1,000ml(2.5l jar fermenter), 통기하지 않은 상태에서 알코올 생성률이 가장 높았으며 효모의 접종량은 배지량의 2.5로 충분하였다. 또한, 0.01 antifoam A concentrate(silicon polymer)와 0.1 urea의 첨가는 알코올 농도를 효과적으로 증가시키고 발효기간을 단축시켰다. 이와 같은 최적 조건에서 총당질은 배양 하루만에 89.62가 분해되어 알코올 생성 수율이 91.9, 알코올 productivity가 2.71g ethanol/l/h이었고 배양 4일 후에슨 0.7g ethanol/l/h으로 발효액의 알코올 농도는 6.8가 되었다.

• Animal Bioscience
• /
• 제37권2_spc호
• /
• pp.323-336
• /
• 2024

Molecular hydrogen (H₂) and formate (HCOO^-) are metabolic end products of many primary fermenters in the rumen ecosystem. Both play a vital role in fermentation where they are electron sinks for individual microbes in an anaerobic environment that lacks external electron acceptors. If H₂ and/or formate accumulate within the rumen, the ability of primary fermenters to regenerate electron carriers may be inhibited and microbial metabolism and growth disrupted. Consequently, H₂- and/or formate-consuming microbes such as methanogens and possibly homoacetogens play a key role in maintaining the metabolic efficiency of primary fermenters. There is increasing interest in identifying approaches to manipulate the rumen ecosystem for the benefit of the host and the environment. As H₂ and formate are important mediators of interspecies interactions, an understanding of their production and utilization could be a significant starting point for the development of successful interventions aimed at redirecting electron flow and reducing methane emissions. We conclude by discussing in brief ruminant methane mitigation approaches as a model to help understand the fate of H₂ and formate in the rumen ecosystem.

• 한국환경농학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.311-320
• /
• 1994

농축산(農畜産) 폐기물(廢棄物)의 혐기적(嫌氣的) 처리공정(處理工程)에 적용하기 위하여 아한대(亞寒帶) 지역(地域)으로 부터 분리(分離)한 clostridia의 생화학적(生化學的) 특성(特性)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같았다. 1. Cellulose 배지로 저온(低溫)에 집적배양(培養)한 결과 $CH_4$ 생성이 왕성(旺盛) 하였던 늪지 퇴적물(堆積物)(Canada, $56.9^{\circ}N$), 호수퇴적물(堆積物) Ⅳ(Canada, $55.0^{\circ}N$) 그리고 갯벌흙 Ⅱ(Korea, $37.0^{\circ}N$)에서 산생성능(酸生成能)이 우수하고 동시에 메탄을 생성하는 Clostridia, 즉 Clostridium botulinum SRC-64, Clostridium scatologens SRC-91 및 Clostridium tyrobutyricum SRC-100 을 각각 분리(分離)하였다. 분리(分離)된 clostridia 3균주(菌株)의 최적(最適) 생육온도(生育溫度)는 $37^{\circ}C$이었고 최저(最低) 생육온도(生育溫度)는 $10^{\circ}C$ 정도 이었으며, 그리고 이들 균주(菌株)는 특이적 메탄 생성균(生成菌)의 조효소(組酵素)인 $F_{420}$을 함유 하였다. 2. 포도당의 혐기분해(嫌氣分解) 생성물(生成物)로서 SRC-64 는 $H_2$, acetic, isovaleric, caproic acid 를 생성(生成)하였으며, SRC-91 은 $H_2$, propionic, butyric, valeric, caproic acid 를, SRC-100 은 acetic 과 propionic acid 를 주로 생성(生成) 하였다. 또한 3 균주(菌株) 모두 $13^{\circ}C$, 2 일(日) 배양조건(培養條件)에서 2.6-8.68 n moles/ml 범위(範圍)의 $CH_4$ 생성능력(生成能力)을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.54-61
• /
• 2007

pH가 혐기성 수소 발효에 미치는 영향을 고찰하기 위해 배양기간 동안 pH를 $3\sim10$까지 일정하게 유지시킨 상태에서 수소생산 효율을 살펴보았다. 유입기질을 sucrose로 하여 생성된 가스는 이산화탄소와 수소였으며 메탄가스는 검출되지 않았다. 수정 Gompartz 방정식을 이용하여 수소가스 발생량$(P_h)$과 최대수소 생성율$(R_h)$을 회귀분석하였을 때 pH 5에서 수소가스 발생량$(P_h)$은 약 1182 mL이고 최대수소 생성율$(R_h)$은 112.46 mL/g dry wt biomass/hr이였다. 수소 전환율은 22.56%이였으며 butyrate/acetate 비가 pH 5에서는 1.63, pH 6에서는 0.38로 ratio값이 높은 pH 5에서 효율이 더 좋다는 것을 확인할 수 있었다. Haldane equation을 이용하여 비수소생산율을 산정해 본 결과 최대 비수소생산율은 119.61 mL/g VSS/hr이였고, 최대 비수소생산율을 나타내는 pH는 5.5로 판명되었다.