The objective of this study was to establish the optimum alcohol fermenting conditions for the processing of kiwi wine and vinegar products. Six yeast strains were examined for their alcohol production from kiwi at $30^{\circ}C$ for 72 hr with continuous shaking at 100 rpm. Under these conditions, Saccharomyces kluyveri DJ97 produced the highest alcohol content of 10.2%. As the fermentation time extended to 96 hr, the alcohol content reached a maximum of 12.75%. The optimum alcohol fermenting conditions for kiwi fruit were accomplished when kiwi was added to an equal amount of water, inoculated with S. kluyveri DJ97 and fermented at $30^{\circ}C$ for 96 hr with continuous shaking. The content of soluble solids decreased as the alcohol concentration increased, whereas little change was observed in the pH and titratable acidity during the low temperature aging process. Other alcoholic compounds, such as methanol, isopropanol, n-propanol, isobutanol, and isoamylalcohol, tended to increase as fermentation progressed.
본 연구에선 바이오부탄올 생산을 위한 추출발효에 적용하고자 부탄올 추출에 효율적이고 미생물에 독성을 주지 않는 적합한 추출용매를 선정하고자 하였다. 추출 용매를 선정하기 위하여 부틸 부틸레이트, oleyl alcohol, 친환경 용매인 소수성 이온성 액체 2 종류를 이용하여 분배계수를 구한 결과, 부틸 부틸레이트와 oleyl alcohol이 높은 부탄올 분배계수를 나타내었고 부탄올 농도 1-20 g/L와 pH 4-5.5 범위에서 80% 이상의 우수하고 안정적인 추출효율을 나타내었다. 미생물에 독성이 없는 oleyl alcohol를 사용한 회분식 추출발효에서는 추출을 하지 않은 회분식 배양보다 11% 향상된 부탄올 생산을 보였다 (11.2 g/L vs. 12.4 g/L). 이는 배양액 내의 부탄올이 추출되어 배양액내의 부탄올 농도가 낮게 유지됨으로써 부탄올 독성 영향이 감소되었고, 이로 인해 향상된 부탄올 생산이 이루어진 것으로 판단된다. Oleyl alcohol:부틸부티레이트 부피비를 9:1로 혼합한 용매를 사용했을 경우는 미생물 생장에는 저해 영향이 미미했으나 부탄올 생산은 추출발효를 하지 않은 회분식 배양에 비해 60%에 그쳤다. 부틸부티레이트를 20% 이상 미생물 생장에 심각한 저해를 주는 것으로 관찰되어졌다. 본 연구를 통해, 실험에 사용된 4가지 추출 용매 중에서 oleyl alcohol이 미생물에게 독성영향을 끼치지 않으면서 부탄올 추출을 효율적으로 할 수 있음을 알 수 있었고, oleyl alcohol을 바이오 부탄올 연속 추출발효에 적용한다면 향상된 부탄올 생산성을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 석류식초의 품질관리를 위하여 알코올 및 초산발효 조건을 모니터링하였다. 알코올발효과정에서 석류과즙농도 $16^{\circ}Brix$에서 알코올 함량이 가장 높았으나 석류과즙농도 $12^{\circ}Brix$에서도 과실식초 규격에 적합하였다. 석류 알코올발효과정에서 발효초기 fructose와 glucose가 나타났고 시간이 경과됨에 따라 감소하여 발효 4일째는 glucose만 검출되었다. 유기산은 oxalic, lactic, acetic 및 citric acid가 확인되었으며 알코올발효과정에서는 크게 변화되지 않았다. 초산발효 과정에서 산도는 초기 1.56%에서 5.54%로 증가되었으며, oxalic, lactic 및 citric acid 함량은 크게 변화되지 않고 acetic acid만 증가되었다. 따라서 석류과즙과 석류식초의 citric acid 함량을 비교함으로써 식초의 석류과즙 함량 측정이 가능하였다. 이상의 결과 석류과즙 $12^{\circ}Brix$를 사용하여 알코올 및 초산발효과정으로 석류식초를 제조방법 및 품질관리 기준을 확립하였다.
본 연구에서는 기능성이 향상된 감귤 과실주를 개발하기 위해 감귤 가수분해물의 알코올발효 특성을 조사하였다. 전과(A)와 과피를 제거한 과육(B)의 감귤 가수분해물의 알코올 함량은 B 10.83%로 A 10.13%보다 조금 더 높았으며, 당함량은 A $12.98^{\circ}Brix$로 B $11.38^{\circ}Brix$보다 조금 높게 나타났으나 알코올발효 특성에는 큰 차이가 없었다. Hesperidin 함량은 전과와 과피 제거에 따른 큰 차이가 없었으나, narirutin 함량은 A가 $281.31\;{\mu}M$로 B $199.05\;{\mu}M$에 비해 매우 높게 나타나, 전과와 과피 제거 조건에서 전과로 설정하였다. 효모 종류에 따른 알코올발효 특성을 조사한 결과, S. bayanus EC-1118에서 알코올 함량 12.75%로 가장 높게 나타났다. 초기산도 0.2%일 때 알코올 함량은 12.40%로 가장 높았으며, 초기산도 0.2% 이상에서는 알코올 함량은 조금 감소하는 경향을 나타내었다. 초기당도 $22^{\circ}Brix$에서 알코올 함량은 11.65%, $24^{\circ}Brix$에서는 12.85%로 가장 높게 나타나 초기당도를 $24^{\circ}Brix$로 설정하였다.
단감의 이용성 증대를 위하여 경남 창원지방에서 생산된 단감으로 단감 와인을 제조하고, 그 특성을 조사하였다. Saccharomyces cerevisiae KCTC 7106, 7238, 7904의 3 균주를 $20^{\circ}C$ 무교반 상태에서 단감에 대하여 알콜 발효를 시도하여 발효 21일째에 가장 높은 알콜 생성능을 보인 KCTC 7106를 단감 와인 제조 균주로 선별하였다. KCTC 7106 효모를 이용하여 1년간 저장된 저품질 단감에 설탕을 첨가하여 25%로 총당을 설정하여 $30^{\circ}C$에서 120 rpm으로 교반하면서 알콜 발효를 진행한 결과, 15일째에 11.6%의 알콜이 생성되었고 그 이후 25일까지 비슷한 량이 관찰되었다. 한편, 발효 초기 pH는 5근처이다가 점차 감소하여 발효 5일째에는 4까지 감소한 후 계속 유지되었다. Vit C의 경우 초기 $5.04\;{\mu}g/ml$이다가 발효가 진행됨에 따라 서서히 감소하였다. 또한, $20^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$에서 교반을 하지 않고 당해 연도에 수확한 단감을 이용하여 발효를 수행한 결과, $20^{\circ}C$에서 발효하였을 때 30일 경과시 13%의 알콜이 생성되었으며, $30^{\circ}C$에서 발효한 경우에는 15일째에 11.8%, 35일째에 13.4%의 알콜이 생성되었다.
Tapioca 전분으로부터 ethanol을 생산하기 위한 여러 방법을 비교한 결과 extrudate를 이용하는 것이 460.5ι/ton의 alcohol 수율을 보여 가장 효과적이었다. Rhizopus sp. glucoamylase로 69시간 반응시켰을 때 extrudate로부터는 108.7mg/$m\ell$, 생 tapioca chip에서는 43.8mg/$m\ell$의 환원당이 생성되어 생전분보다 extrudate에 대한 glucoamylase의 분해력과 분해속도가 월등함을 알 수 있었다. Extrudate를 이용한 alcohol 발효를 수행한 결과 발효 초기에 alcohol 농도가 높아져 세균 오염방지 및 발효시간을 단축시키는 효과를 얻을 수 있었으나 extrusion 온도가 alcohol 발효에 미치는 영향은 크지 않았다. Glucoamylase가 생tapioca 보다는 extrudate에 더 용이하게 작용할 수 있는 것은 전분입자의 구조적 차이 때문임을 전자현미경으로 확인하였으며 extrudate와 생전분에 대한 분해력은 Rhizopus sp. glucoamylase 가 Aspergillus usamii glucoamylase보다 높았다.
Chitin 및 그 유도체(chitosan, glucosamine)의 YPD 배지에서 알콜발효력을 비교한 결과, 대조구에 비하여 모든 첨가구간에서 알콜수율이 높게 나타나는 경향이었으며, 특히 chitin 첨가구간에서 가장 높았다. 타피오카의 알콜발효에 미치는 영향은 chitin 함량 0.9%, 발효 120시간째에 알콜함량 13.6%로 가장 높게 증가되었다 Chitin 첨가는 알콜수율을 증가시키며 acetaldehyde와 methanol 함량 감소 효과가 있는 것으로 나타나, 앞으로 타피오카의 무증자 알콜발효에 chitin의 이용이 상당히 기대된다.
This study focused on the alcohol fermentability of traditional Nuruk, as well as yeast containing traditional Nuruk, in the production of Yakju. The fermentation performed with 30% Nuruk was effective with regard to alcohol yield. In addition, the fermentation containing 70% Nuruk showed the highest titratable acidity due to increased amounts of organic acids (succinic acid, oxalic acid, malic acid, acetic acid), which, however, negatively influenced the Yakju quality. Moreover, microbiological contamination always occurred in the fermentations using only Nuruk. In contrast, in the experiments with the yeast containing Nuruk, higher alcohol content and lower titrable acidity were obtained, independent of the Nuruk ratio used, positively effected the Yakju taste and flavor. Overall, the fermentation performed using the yeast containing 30% traditional Nuruk showed the best results for Yakju production.
효모 재순환계에 의한 당밀의 연속발효를 하였다. 단계적으로 YPD배지 농도를 10g/l에서 183.5g/l로 증가시킨 후 최종 발효배지는 당밀로 하였다. 최고의 효모농도는 25g/l였고, 운전중 평균 효모농도는 23.5g/l으로 종래 회분식보다 3.4배 높았다. 최적 발효조건은 180g/l의 당밀배지를 공급하였을 때 교반속도 500rpm, 희석을 0.037$h^{-1}$였다. 이 조건을 645시간 연속 운전하였으며 최고 알코올 생산성은 4.9g$l\cdot h$로서 이때의 희석율은 0.091$h^{-1}$, 알코올 농도는 53.9g/l이었다.
Kim, JoonYong;Rho, Shin-Joung;Cho, Yun Sung;Cho, EunSun
Journal of Biosystems Engineering
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제43권3호
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pp.229-236
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2018
Purpose: Makgeolli is a traditional alcoholic beverage made from rice with a fermentation starter called "nuruk." The concentration of alcohol in makgeolli depends on the temperature of the fermentation tank. It is important to monitor the alcohol concentration to manage the makgeolli production process. Methods: Data were collected from 84 makgeolli fermentation tanks over a year period. Independent variables included the temperatures of the tanks and the room where the tanks were located, as well as the quantity, acidity, and water concentration of the source. Software for the multilayer perceptron model (MLP) was written in Python using the Scikit-learn library. Results: Many models were created for which the optimization converged within 100 iterations, and their coefficients of determination $R^2$ were considerably high. The coefficient of determination $R^2$ of the best model with the training set and the test set were 0.94 and 0.93, respectively. The fact that the difference between them was very small indicated that the model was not overfitted. The maximum and minimum error was approximately 2% and the total MSE was 0.078%. Conclusions: The MLP model could help predict the alcohol concentration and to control the production process of makgeolli. In future research, the optimization of the production process will be studied based on the model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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