효모를 이용한 에탄올 발효에서 세포 농도가 130g/L일 때 배양액은 약간의 가소성 유체의 성질을 보이며 세포 농도가 증가할수록 cell floc의 형성으로 인하여 세포 분리를 위한 막의 투과 성능은 향상되었다. 세포재순환 에탄올 발효에서 최적 세포농도를 발효액의 유변학적 성질, 막의 투과 성능, 그리고 에탄올 생산성을 고려하여 결정하였다. 또한 최적의 세포 농도에서 최대 에탄올 생산성과 최대 포도당 전환율을 위한 희석 속도를 최적화하였다. 최적의 세포 농도는 130g/L이었고 이 농도에서 최적의 희석 속도는 $1.3h^{-1}$이었다.
침강조의 중앙에 깔대기 모양의 판을 설치하고 방해판 아래 다시 공기 방울과 CO2 가스의 별도 배출구를 설치하여 상부로의 난류를 방지하므로 침강 효율이 그게 향상되도록 settler를 고안하였다. 이 settler를 설치한 탑형 발효조에서 응집성효모 S.uvarum의 에탄올 생산성을 검토한 결과 방해판을 설치하지 않은 단순한 원통형 settler에 비하여 1.5배 증대되었다. 또한 탑형 발효조에서 살펴본 균체 순환율이 에탄올 생산성에 미치는 영향을 살펴본 결과 균체 순환울 1-5 사이에서는 에탄올 생산성의 변화가 거의 없었으나 6 이상에서는 균체가 유출되므로 에탄올 생산성이 감소하였다.
세포의 다당류 xanthan을 생산하기 위하여 호기성 박테리아 X. campestris를 9 L 삼상유동층 생물반응기에서 연속적으로 배양하였다. 고점도 배양액에서 공기 기포를 분쇄하기 위하여 직경 8 mm 유리 유동입자를 사용하였다. 반응기 희석률을 증가시킴에 따라 세포 단위질량 당 xanthan 생성속도 및 생성된 xanthan의 분자량은 증가하였다. 산소공급제한이 발생하지 않을 경우 연속발효에서의 xanthan 비생성속도는 회분식 발효에서 제안된 상관식의 예측결과 보다 상당히 높은 값을 보였다.
A continuous fermentation system employing immobilized cells of Zymomonas mobilis and Saccharomyces cerevisiae was studied for the mass production of ethanol. Ethanol production by cells immobilized with Ca-alginate was better than those by cells immobilized with K-carrageenan. Maximum ethanol production employing a continuous system by cells immobilized with Ca-alginate was 77.5 $g.l^{-1}h^{-1}$ at a dilution rate of 1.85 $h^{-1}$ with 82% conversion rate for Z. mobilis while that was 40.2 $g.l^{-1}h^{-1}$ at a dilution rate of 0.92 $h^{-1}$ with 85% conversion rate for S. cerevisiae. These results suggest that Ca-alginate is a better cell immobilization matrix than K-carrageenan and that immobilized cells of Z. mobilis are more efficient than S. cerevisiae for ethanol production.
Soybeans were dry extruded at three different temperatures (125, 135 and $145^{\circ}C$) for 30 s. Four lambs fitted with cannulae in the rumen and abomasums were used in a balanced $4{\times}4$ Latin square design. Lambs were fed at 2 h intervals for 12 times a day with automatic feeder to maintain steady state conditions in digestive tract. A dual-phase marker system was used to estivate ruminal flow rate of both liquid and solid digesta. Objectives of this study were to determine the effect of extrusion temperature of raw soybean on the ruminal liquid and solid dilution rate, nitrogen digestion and flow at the abomasum and availability of amino acid in lambs. There were no significant effects of extrusion on liquid and solid dilution rate, and liquid volume. Ruminal liquid flow rate was not influenced by extrusion and ranged from 389 to 435 ml/hr. Extrusion had no influence on ruminal OM digestion and flow rate to the abomasums. Dietary N flow to the abomasums increased (p < 0.05) as extruding temperature increased. Extruding temperature had a significant effect (p < 0.05) on flow of N escaping ruminal degradation and ranged from 34.91 to 57.38%. Microbial N synthesized/kg OMTDR ranged from 27 to 37 g and highest with $145^{\circ}C$ ESB diet. Extrusion decreased the amount of degradable amino acid in the rumen and increased the supply of amino acid to the lower gut, especially with 135 and $145^{\circ}C$ ESB diets.
K-carrageenan에 고정화시킨 Zymomonas mobilis를 이용한 연속적인 sorbitol 생산에 대하여 연구하였다. Toluene과 glutaraldehyde로 처리하여 투과성을 증대시킨 세포를 alginate나 chitin 고정화 공정에서 어느 정도의 효소활성을 보였으나 210시간 이상의 공정반응에서는 sorbitol 생성량이 감소되었다. 독성이 적고 투과성을 증가시키는 물질로서 toluene 대신 CTAB(Cetyltrimethylammoniumbromide)를 사용하였다. CTAB로 투과성을 증가시킨 세포를 k-carrageenan에 고정화하여 CSTR과 packed bed reactor를 이용하여 sorbitol 생산을 시도하였으며 CSTR보다도 (25일) packed bed reactor에서 (30일) 더 긴 시간 효소활성도가 유지되었다. Two-stage 연속공정에서는 희석비율이 (dilution rate, $h^{-1}$) 증가함에 따라서 sorbitol 생성률이 증가되었으며 희석비율 0.32 $h^{-1}$에서 첫번째와 두번째 반응조에서 각각 $15g/\ell-h,$$22g/\ell-h의$ sorbitol 생성률을 얻었다. 0.32$h^{-1}$보다 높은 희석비율에서는 생성를이 감소되었다.
Alcaligenes eutrophus 균주로 poly-Beta-hydroxybutyrate(PHB) 생산을 위한 연속배양 공정의 성능에 미치는 희석비율, 주입 포도당 및 염화암모늄농도의 영향에 대하여 연구하였다. 주입 기질농도가 일정할때( 주입 포도당농도=20g/l, 주입 염화암모늄농도=2g/l), 생체성장속도와 PHB생성속도는 희석비율이 각각 0.1, $0.06h^{-1}$에서 최고 값을 나타냈고, $0.13h^{-1}$에서 세포가 전부 배출되었다. 희석비율이 증가함에 따라 비PHB 생성속도는 계속 증가하였지만 PHB 축적비는 50%에서 25%로 감소하였다. 세포농도는 주입 염화암모늄농도가 2g/l일 때 최고값을 나타내었고, 그 이상의 농도에서는 감소하였다. 이 실험결과로 암모늄에 의한 기질저해가 있음을 알 수 있었다. 주입 포도당농도가 30g/l에서 세포농도는 최고값을 나타냈지만 PHB 농도는 계속 증가하였따. 모델속도식에 대한 매개변수는 도식적 방법과 매개변수 추정으로 구하였고 희석비율, 주입 포도당농도, 주입 염화암모늄농도의영향에 대하여 모사한 결과 실험데이타와 잘 일치하였다.
Kim, Jung-Chul;Chung, Sun-Ok;Cho, Byoung-Kwan;Chang, Hong-Hee;Kim, Suk;Chang, Dongil
Journal of Biosystems Engineering
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제38권4호
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pp.228-239
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2013
Purpose: The objectives of this study were to develop an automated disinfectant dilution system, and an automated data management system for spraying amount for resolving uncertainty problem. Methods: Proper diluting rate was made by a controlled volume pump for liquid disinfectant and a screw conveyer pump for solid disinfectant. The water capacity of disinfecting system of 400 L was controlled by two water level sensors. The water quantity of water tank was controlled by the signals which were produced by the water level sensors. Signals were processed by Labview Programming, and ON/OFF of solenoid valve that was used for controlling water supplying to water tank, was controlled by SSR. The operating time of pumps for disinfectant was controlled quantitatively. A turbine flowmeter was used for development of automated measurement system for spraying amount of disinfectant. In order to save the flowmeter data and to control the spraying system, a multi-function data logger was used, and it was processed and saved in Excel file by a program developed in this study. Results: Labview 2010 was used for programming to control the automated measurement system for spraying amount of disinfectant. Results showed that the relationship between flowmeter value and time had a significant linear relationship such as 0.99 of $R^2$. Generally, 6.74 L/s of diluted disinfectant is sprayed for a vehicle passing through the disinfection system (about 15 seconds). Test results showed that average error between the measured spraying amount and the flowmeter data was 50 mL, and the range of error was 1.3%. Since the amount and time of spraying could be saved in real-time by using the spreadsheet files which could not be modified arbitrarily, it made possible to judge objectively whether the disinfection spraying was performed or not. Test results of spraying liquid and solid disinfectant showed that the errors between the measured discharge rate and the theoretical one were ranged within 3-4% for various dilution rates. Conclusions: The disinfection system developed would be working accurately. The automated spraying data base management system satisfied the purpose of this study. The automated dilution process system developed in this study could discharge liquid and solid disinfectant with accurate dilution rate, relatively.
Maximal production of heteropolysaccharide-7(PS-7) with a batch culture for 48 hr was $10.0\;g/{\ell}$ and its conversion rate from 2% (w/v) glucose to PS-7 was 50%. After substitution of media, production of PS-7 continued and reached its maximal production. The highest productivity occurred when the fresh medium, which contained all ingredients, for the production of PS-7 was substituted. Higher production of PS-7 was maintained at a dilution rate of 0.0125, which was established as the optimal dilution rate for the production of PS-7 by B. indica HS-2001.
유전자 재조합 균주의 성질이 불안정할 경우,2 단 연속 배양조를 사용하면 여러가지 이점이 있다. 본 논문은 2단 연속 배양조의 최적화를 목적으로 유전자 재조합 대장균의 과도상태 거동을 1단 및 2단 연속 배양조에서 연구한 결과를 다룬다. 희석율이 갑자기 변할 때 대장균은 새로운 희석율에 적응하기 위해 성장속도를 바꾸는데 적응 속도가 성장 잠재력에 비례한다는 가정아래 수학적 이론식을 도출하였으며, 이때 중요한 동력학적 변수는 무차원의 순간속도 증가(a) 빛 적응속도 상수(k)이었다. 이 상수들을 여러 온도와 희석 속도에서 실험적으로 측정하였고, 이 측정값을 모렐식에 적용한 결과 실제 2단 배양조의 미생물 성장속도의 과도기적인 성질을 잘 묘사하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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