Chinese Hamster Ovary 세포의 대량배양을 위한 동력학적 변수들을 산소 소비속도의 on-line 측정으로 구하였다. 세포성장과 산소 소비속도의 상관관계 계수가 0.83으로 밀접한 상호 직선관계가 있음을 입증하며, 이에 근거를 둔 model에 의해 간접 계산된 세포수가 실제 측정된 세포수와 상당히 일치하였다. 따라서 세포끼리 서로 뭉쳐 직접 세포수 측정이 부정확한 경우 산소 소비속도의 측정에 의해 간접적으로 세포수를 예측할 수 있음을 입증하였다. 산소 세포수율, Yx/o와 mass transfer coefficient, $K_{\ell}$a가 각각 1.26$\times$$10^4$cells/mmole $O_2$ consumed와 1.011/h로 측정되었으며, 평균 세포 성장속도는 2.891/day로 계산되었다. 이는 매일 2 gram의 tPA를 연속 생산할 수 있는 조건이었다.
수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 능동포획방식의 일종인 EMMC(Entrapped Mixed Microbial Cell)공정을 적용하여 유기물 및 질소제거에 대한 동력학적 인자를 산출하였으며 전체 시스템 운전효율에 유출수 재순환이 미치는 영향을 평가하였다. 동력학적 인자 중 유기물의 세포 전환계수 Y의 경우 일반적인 활성슬러지 공정에서 보고된 Y값에 비하여 상당히 낮은 값을 나타내어 활성 슬러지 공정에 비해 슬러지 생성량을 상당히 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다. 내생호흡 계수 $k_e$값 역시 일반적인 활성슬러지법에 있어서의 값과 비교할 때 상당히 낮은 값을 나타내었다. 질산화 미생물의 미생물 전환계수 Y 및 내생호흡계수 $k_e$, 반포화상수 $k_s$ 값을 일반적인 부유성장형 질산화 반응조에서 구한 값들과 비교하였다. Y값은 본 연구에서 구한 값과 유사하였으며 내생호흡 계수는 낮았으며 반포화 상수의 경우는 본 연구에서의 값이 훨씬 높은 값을 나타내었다. 이를 통하여 질산화 박테리아에 있어서도 포괄 고정화 공법이 일반적인 부유성장 반응조에 비하여 기질 친화도가 높은 것을 알 수 있었다. 내부 재순환이 전체 반응조 운전효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여 내부 순환율을 1.5Q, 2.0Q, 2.5Q, 3.0Q로 변화시켜가며 운전한 결과 내부 순환을 증가는 질산화보다는 탈질화 효율의 증가에 더 큰 영향을 미치며 내부 순환율의 최적화는 anoxic조의 운전효율 증대에 초점을 맞추어야 하는 것으로 나타났다.
국내에서 대량생산될 수 있는 자생가능한 자원인 배추의 비전통적 이용을 위해 배추즙액에 효모 Candida utilis를 배양하여 단세포단백을 생산하는 연구를 하였다. 배추의 당함량은 $2.1{\sim}4.0%$의 범위에 있었고 배추원액을 그대로 사용하여 C. utilis를 배양했을 때보다는 배추즙액을 적절히 희석하여 배양하였을 때 증식속도가 빨라졌고 소비된 당에 대한 건조균체생산율도 17%에서 약 50% 정도로 향상되었다. 배추즙액에 C. utilis를 배양하여 단세포단백을 생산하고자 할 때는 당의 함량이 1.0% 정도로 희석하는 것이 적절하였고 당함량을 1.0%되게 조정한 배추희석액에 영양원을 첨가하여 그 영향을 평가해 보았을 때 glucose, $KH_2PO_4$나 $(NH_4)_2SO_4$는 첨가효과가 없거나 오히려 균체생산량을 감소시킨데 비하여 yeast extract나 peptone은 건조균체 생산 및 균체의 단백질 함량을 $10{\sim}20%$씩 증가시키는 효과가 있었으나 yeast extract나 peptone의 첨가량에 비해 건조균체생산량의 증가가 적어서 배추즙희석액 자체로만도 효모배양을 위한 좋은 기질임이 확인되었다.
Most medium formulations for improving culture of entomopathogenic nematodes (EPN) based on protein sources have used enriched media like animal feed such as dried egg yolk, lactalbumin, and liver extract, among other ingredients. Most results, however, showed unstable yields and longer production time. Many of the results do not show the detailed parameters of fermentation. Soy flour, cotton seed flour, corn gluten meal, casein powder, soytone, peptone, casein hydrolysates, and lactalbumin hydrolysate as protein sources were tested to determine the source to support optimal symbiotic bacteria and nematode growth. The protein hydrolysates selected did not improve bacterial cell mass compared with the yeast extract control, but soy flour was the best, showing 75.1% recovery and producing more bacterial cell number ($1.4{\times}10^9$/ml) than all other sources. The highest yield ($1.85{\times}10^5$ IJs/ml), yield coefficient ($1.67{\times}10^6$ IJs/g medium), and productivity ($1.32{\times}10^7$ IJs/l/day) were also achieved at enriched medium with soybean protein.
현재 우리나라의 지하수 개발가능량은 10년빈도 갈수시 함양량으로 결정되며 일정면적 이상의 수문학적 유역 또는 행정구역별로 넓게 구분되어 있어 소규모 유역의 지하수 영향평가에 적용하기가 어려운 면이 있다. 이에 본 연구에서는 셀기반의 지하수 개발가능량을 추정하는 새로운 기법을 경주지역에 대해 제시하였다. 이를 위해 지표수-지하수 통합 수문해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 이용하여 셀기반 지하수 함양량을 산정하였다. 지하수 개발가능량을 결정하는 기준은 10년빈도 갈수시 강수량에 함양계수를 곱하여 추정하는 기존방식을 준용했다. 격자별 개발가능량을 산정한 후에는 목적에 따라 경주지역에서 143개로 세분화된 소유역별, 읍면리등 행정구역별로 개발가능량을 제시할 수 있었다. 지하수 이용량과 개발가능량을 연계하여 분석한 결과 경주시 전체 이용율은 평균 24%의 비교적 양호한 이용률을 보였으나 지역적으로는 7.1~108.8%까지 편차가 큰 이용현황을 보이는 것을 쉽게 확인할 수 있었다. 또한 임의의 시군구에서 지역별 추가 개발가능량도 평가할 수 있어 그 활용성이 기대된다.
Yield mapping is necessary for precision farming. An on-site rice weighing system for a head-feed combine was developed to measure the total weight of rice grain harvested while the combine was operated. A load cell system was used to monitor rice weights accumulated into the combine grain tank using a load cell. This method gave cumulative grain weight readings as a function of time. The system consisted of a load cell, two supporting brackets, and a computer-based data acquisition system. The weights measured with the system from two fields were compared with those obtained with a commercially available electronic balance. The response of the load cell to varying grain weights was linearly modeled, showing a coefficient of determination of 0.998 and a standard error of ${\pm}4.09kg$.
The optimal conditions for operating a moving-aeration bioreactor were determined as 30rpm and 150 (ml/min) of air flow rate, which can yield ca. 7.3 (l/h)of maximum mass transfer coefficient. It was also found that the agitation speed played much much important role than air input rate in oxgen transfer into the medium. $2.6{\times}10^6$ (cells/ml) and 0.6 (ml/l) of maximum cell denisty and IL-2 production were observed in batch cultivation of IL-2 producing BHK cell line. 0.53 (mM/l/h) of oxygen uptake rate was also estimated. The performance of a moving-aeration bioreactor (specific growth rate and oxygen uptake rate, etc.) was superior to other culture systems, such as cell-life and static membrane aeration bioreactors. Ii must be useful to apply this reactor to many culture processes by improving structural limitations in scaling-up the system.
Lartobacillus bulgricus를 glucose를 제한기질로 하는 합성배지에서 연속배양한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 본 실험 model은 Monod의 chemostat 이론을 적용시킬 수 있다. 2. 본 실험 model에서의 최대 cell production rate는 $0.178 g/1{\cdot}hr$로서 회석율 $0.414hr^{-1}$ 일 때이다. 3. 연속배양 결과 saturation constant($K_s$)는 7.69g/l, 최대비증식속도$(V_{max})$는 $0.62hr^{-1}$ 이었다. 4. wash out 현상은 $0.51hr^{-1}$에서 일어났으며cell yield coefficient는 0.016g/l 이었다.
This research is to investigate the reaction kinetics by air-lift bioreactor using calcium hydroxide, the neutralization agent and immobilization media, for removing ethylene glycol remained after chemical pretreatment. It was found that the optimum hydraulic retention time was obtained as 24.2hours at the optimum F/M ratio of 1.32kg-$TCOD_{Mn}$/day.kg-MLVSS, and then, infiuent $TCOD_{Mn}$ and MLVSS concentration were 3,290mg/l and 2,472mg/l, respectively. During the steady state, the kinetics constants such as maximum specific substrate removal rate, half saturation velocity coefficient, yield coefficient and endogenous respiration coefficient were estimated in the base of $TCOD_{Mn}$ as substrate concentration. And they were 1.47day$^{-1}$, 3.95mg/l, 0.391 and 0.092day$^{-1}$, respectively. And also, the oxgen use coefficients for cell synthesis, a', and energy of maintenance, b', were obtained as 0.4kg-O$_{2}$/kg-$TCOD_{Mn}$ and 0.056day$^{-1}$, at the steady state by the experimental result of oxygen uptake rate.
Candida tropicalis KIST 351을 $2.5{\ell}$ 및 $28{\ell}$ 발효조에시 배양하여 석유 유분별자화능, 석유탄화수소기질의 즉차적 유가배양(流加培養), 폐배지(spent medium)의 재사용 및 연속배양 등 배양기술적인 기초문제를 검토한 바 그 개요는 다음과 같다. (1) 각종 경유유분(LGO, HGO, VGO, Diesel oil, SP(E), HGO-wax, L/M-wax)에 있어저 균체농도는 $11{\sim}15g/{\ell}$, 경유에 대한 수율은 $10{\sim}12%$, 소비된 n-paraffin에 대한 수율은 $77{\sim}82%$였다. (2) 동 균주를 유가배양 함으로써 균체들 배지에 대하여 $18.9g/{\ell}$, 경유에 대한 수율을 13%로 향상시킬 수 있었다. (3) 폐배지는 탄화수소를 유화시키고 증식을 촉친하는 효과를 가지고 있었으며 $Mg^{++}$를 보충하지 않었을 때는 20%, 보충하였을 때는 50%까지 회수 재 사용 할 수 있었다. (4) 균체생산을 위한 연속배양의 최적희석율은 $D=0.1{\sim}0.125\;hr^{-1}$의 범위내에 있으며, 이때의 균체농도는 약 $8g/{\ell}$였고, $D=0.125\;hr^{-1}$에서의 균체생산속도는 $1.0\;g/{\ell}/hr$로써 최대치에 달하였다. 소비된 경유 중의 n-paraffin에 대한 균체수율은 $D=0.1\;hr^{-1}$에서 0.94로써 최대치를 보였다. 그러나 희석율 $0.1\;hr^{-1}$에서 공급된 n-paraffin의 약 24%가 기질로써 소비 되지 않었으므로 이에 대한 적절한 대책이 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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