We established a two-step production process using immobilized S. cerevisiae and P. stipitis yeast to produce ethanol from seaweed (U. pertusa Kjellman) hydrolysate. The process was designed to completely consume both glucose and xylose. In particular, the yeasts were immobilized using DEAE-corncob and DEAE-cotton, respectively. The first step of the process included a continuous column reactor using immobilized S. cerevisiae, and the second step included a repeated-batch reactor using immobilized P. stipitis. It was verified that the glucose and xylose in 20 L of medium containing the U. pertusa Kjellman hydrolysate was converted completely to about 5.0 g/l ethanol through the two-step process, in which the overall ethanol yield from total reducing sugar was 0.37 and the volumetric ethanol productivity was 0.126 g/l/h. The volumetric ethanol productivity of the two-step process was about 2.7 times greater than that when P. stipitis was used alone for ethanol production from U. pertusa Kjellman hydrolysate. In addition, the overall ethanol yield from glucose and xylose was superior to that when P. stipitis was used alone for ethanol production. This two-step process will not only contribute to the development of an integrated process for ethanol production from glucose-and xylose-containing biomass hydrolysates, but could also be used as an alternative method for ethanol production.
Herein, we established a repeated-batch process for ethanol production from glycerol by immobilized Pachysolen tannophilus. The aim of this study was to develop a more practical and applicable ethanol production process for biofuel. In particular, using industrial-grade medium ingredients, the microaeration rate was optimized for maximization of the ethanol production, and the relevant metabolic parameters were then analyzed. The microaeration rate of 0.11 vvm, which is far lower than those occurring in a shaking flask culture, was found to be the optimal value for ethanol production from glycerol. In addition, it was found that, among those tested, Celite was a more appropriate carrier for the immobilization of P. tannophilus to induce production of ethanol from glycerol. Finally, through a repeated-batch culture, the ethanol yield (Ye/g) of 0.126 ± 0.017 g-ethanol/g-glycerol (n = 4) was obtained, and this value was remarkably comparable with a previous report. In the future, it is expected that the results of this study will be applied for the development of a more practical and profitable long-term ethanol production process, thanks to the industrial-grade medium preparation, simple immobilization method, and easy repeated-batch operation.
이 논문에서는 전 과정 평가 기법을 이용하여 촉매반응에 의한 에탄올 생산공정의 환경적 가치를 평가하고 발효에 의한 에탄올 생산공정과 그 환경성을 비교하였다. 평가의 목적은 두 공정의 환경성 비교를 통하여 보다 환경 친화적인 공정 개발을 위한 방안을 마련하는데 있었다. 두 공정에서 생산되는 에탄올의 소비 및 폐기 과정은 모두 동일하다고 가정하고 원료물질의 획득으로부터 제품의 생산 과정에 대한 전 과정 평가를 실시하였다. 촉매공정에 대한 전 과정 목록분석을 통해 중간 원료인 메탄올의 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소가 주요 환경오염인자라는 것을 확인하였다. 두 공정에 대한 영향평가의 결과 비교를 통하여 발효에 의한 에탄올 생산이 촉매반응에 의한 것보다 환경 친화적이라는 것을 확인하였다. 전 과정 평가의 결과를 바탕으로 공정의 환경성 개선을 위한 방안을 제시하였다.
Collins, Paul C.;Schnelle, Karl B.;Malaney, Jr.George W.;Tanner, Robert D.
KSBB Journal
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제6권2호
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pp.189-194
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1991
The effect of wtlitc light on unaeraten growth of Baker's yeast and the accompanying ethanol production has been studied in a batch process at 27$^{\circ}C$. Over the 80-hour period of the Champagne yeast process without pH control, the cull growth was inhibited by the fluorescent light. Another observed difference between the runs is that the drop and subsequent rise in redox potential occurred much sooner in the fermentation with light than in the fermentation without light. This preliminary study indicated that ethanol production could be enhanced by light as the cell concentration is repressed. The possible pathway, shift of the sugar substrate toward ethanol and away from cells was manifested by another difference as well. As observed under the microscope, many of the yeast cells grown under light budded without dividing by the normal fission process as they did in the dark. Furthermore, the undivided and branched (light grown) cell did not agglutinate at the end of the fermentation process as did the distinct spherical (dark grown) cells.
국내산 라이밀을 이용한 바이오에탄올 생산을 위해 저온 전처리 공정을 도입하여 에탄올 생산성을 비교하였다. 라이밀의 경우 원료 특성상 증자 공정에서 점도 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 최적 전처리 조건을 탐색하였으며 이에 따른 에탄올 생산성을 비교하였다. 저온 조건과 점도 저하 효소를 사용함으로서 점도에 따른 발효 저해 현상 해결하였고 전처리 공정에 소요되는 전처리 공정비를 절감할 수 있었다. 또한 pH 조절(pH 4.5) 후 살균 처리 없이 바로 발효가 가능함을 확인할 수 있었다. 발효 초기 총당 함량은 $48{\pm}2.0\;g/L$이었으며, 발효 72시간 이후 에탄올 생성 농도는 $67.4{\pm}1.4\;g/L$, 톤당 에탄올 생산량은 410.9 L (dry base)로 효소 무첨가구보다 에탄올 농도와 톤당 수득량이 각각 15%, 20% 이상 증가하였다. 이와 같은 결과는 기존의 에탄올생산 공정과 비교하여 전처리 공정에 소요되는 시간을 30-50% 이상 줄일 수 있으며, 저온 공정에 따른 에너지 사용 절감 및 초기 시설 투자비를 줄일 수 있어 바이오에탄올 생산을 위한 대체 원료로 충분한 가능성을 보여 주었다.
Kim, Chul-Ho;Lee, Gyun-Min;Han, Moon-Hi;Rhee, Sang-Ki
한국미생물·생명공학회지
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제15권6호
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pp.430-435
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1987
전분으로부터 동시당화 발효법에 의한 에탄을 생산공정의 개발을 위하여 amyloglucosidase를 chitin 에 결합시킨 후 Zumomonas mobilis와 함께 sodium alginate젤에 재고정화 시킨 다음 에탄을 생산실험을 행한 결과 전분의 당화 및 발효속도를 증가시킬 수 있음이 발견되었다. 충진층 발효조를 사용한 연속식 에탄올 생산결과 40일 이상 안정하게 유지할 수 있었고, 최대 에탄올 생산성은 희석배율 0.83$hr^{-1}$에서 17.7g/$\ell$, h였다.
이 논문에서는 전 과정 평가 기법을 이용하여 발효에 의한 에탄올 생산공정의 환경적 가치를 평가하였다. 평가의 목적은 촉매반응에 의한 에탄올 생산공정의 환경성을 비교, 평가하기 위한 기준으로서 발효공정의 환경적 가치를 정량화하는데 있었다. 두 공정에서 생산되는 에탄올의 소비 및 폐기 과정은 동일하다고 가정하고 원료물질의 획득으로부터 제품의 생산 과정에 대한 전 과정 평가를 실시하였다. 전 과정 목록분석과 영향평가의 결과, 원료의 전처리 단계인 전분의 제조 과정에서 가장 큰 환경부하가 발생하며 그 영향은 주로 산성화 및 온실가스효과로 나타남을 알 수 있었다.
A novel simultaneous saccharification and fermentation (SSF) process from the microcrystalline cellulose to ethanol was developed by using $\delta$-integrated recombinant cellulolytic Saccharomyces cerevisiae L2612$L2612\deltaGC$, which can utilize cellulose as carbon and energy sources. The optimum amount of enzymes needed for the efficient conversion of cellulose to ethanol at $30^{\circ}C$ was determined with commercial cellulolytic enzymes. By fed-batch cultivation, the heterologous cellulolytic enzymes were accumulated up to 42.67% of the total cellulase and 29% of the $\beta$-glucosidase needed for the efficient SSF process. When this $\delta$-integrated recombinant yeast was applied to the successive SSF step for ethanol production, 20.35 g/l of ethanol was produced after 12 h from 50 g/l of microcrystalline cellulose. By using this novel SSF process, a considerable amount of commercial enzymes was reduced.
The effects of pH, glycerol concentration and salt on cell growth and ethanol production using Enterobacter aerogenes KCTC 2190 were evaluated in the anaerobic culture condition. In condition of initial pH 5, cell growth and ethanol production were highest. An initial concentration of 10 g/L of pure glycerol gave the highest cell growth and ethanol production. However, in case of over 15 g/L of pure glycerol, they decreased. The cell growth and ethanol production decreased with the increase of salt concentration. When 10 g/L of crude glycerol was used as the carbon source, the cell growth and ethanol production were $1.32\;OD_{600}$ and 3.95 g/L, respectively, which were about 94.4% and 88.5% compared to those of pure glycerol. These result indicates that the crude glycerol produced in the biodiesel manufacturing process maybe useful as a potential carbon source for ethanol production form Enterobacter aerogenes KCTC 2190.
This study investigated the high-efficient process for bioethanol from barley by various condition. First, higher concentrations of ethanol could be produced without loss of yield by using reducing water consumption. This is because it could prevent to increase viscosity despite reducing water consumption. Second, the ethanol yield could be improved by using reducing particle size of biomass (increase of enzyme reactive surface). Third, The addition of protease could have a considerable effect on yield of fermentation, which provides nutrients to the yeast. This results showed that bioethanol production would provide efficient ethanol production and lower production costs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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