• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권10호
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• pp.1445-1453
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• 2013

The scale-up criterion of constant oxygen mass transfer coefficient ($k_La$) was applied for the production of itaconic acid (IA) in a 50 L pilot-scale fermentor by the fungal cells of Aspergillus terreus. Various operating conditions were examined to collect as many $k_La$ data as possible by adjusting the stirring speed and aeration rate in both 5 L and 50 L fermentor systems. In the fermentations performed with the 5 L fermentor, the highest IA production was obtained under the operating conditions of 200 rpm and 1.5 vvm. Accordingly, we intended to find out parallel agitation and aeration rates in the 50 L fermentor system, under which the $k_La$ value measured was almost identical to that ($0.02sec^{-1}$) of the 5 L system. The conditions of 180 rpm and 0.5 vvm in the 50 L system turned out to be optimal for providing almost the same volumetric amount of dissolved oxygen (DO) into the fermentor, without causing shear damage to the producing cells due to excessive agitation. Practically identical fermentation physiologies were observed in both fermentations performed under those respective operating conditions, as demonstrated by nearly the same values of volumetric ($Q_p$) and specific ($q_p$) IA production rates, IA production yield ($Y_{p/s}$), and specific growth rate (${\mu}$). Specifically, the negligible difference of the specific growth rate (${\mu}$) between the two cultures (i.e., $0.029h^{-1}$ vs. $0.031h^{-1}$) was notable, considering the fact that ${\mu}$ normally has a significant influence on $q_p$ in the biosynthesis of secondary metabolites such as itaconic acid.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제3권4호
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• pp.165-171
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• 2012

An experimental study of mass transfer to an amalgamated copper rotating disc electrode has been employed to determine an empirical correlation for the mass transfer rate in laminar flow. The study was performed in a three-electrodes configuration using 0.1 M boric acid and 0.1M potassium chloride as supporting electrolyte with Zn (II) concentration in the range (25-100 mg $dm^{-3}$). Polarization curves at different zinc ion concentration are reported. Hydrogen and oxygen reduction has also been considered.The diffusion coefficients and mass transfer coefficient were obtained using limiting diffusion current technique based on zinc ion reduction. A least squares analysis indicates that the laminar flow results for 13067 < Re > 57552 and 550 < Sc > 1390 can be correlated by the following equation with correlation coefficient (CR) equal to 0.98: $sh=0.61Re^{0.5}Sc^{1/3}$.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.868-873
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• 2011

산소전달률은 음폐수, 축산폐수 그리고 매립지 침출수와 같은 고농도 폐수처리를 호기성 공정으로 처리할 시 그 성과를 결정하는 아주 중요한 요소이다. 본 논문에서는, Jet Loop Reactor (JLR)를 이용하여 공기유량과 동력량을 운전조건의 변수로 두고 미생물의 농도에 따른 산소소비율(Oxygen uptake rate, OUR)과 물질전달계수(Volumetric mass transfer coefficient, $K_L{\cdot}a$)를 측정하였으며, 산출된 $K_L{\cdot}a$ 값의 결과를 가지고 통계학적인 분석을 통하여 비선형 회귀 모형을 제안하여 보았다. 연구 결과, 미생물 농도를 높게 유지시켜야 하는 고농도 폐수를 적용할 경우에는, 동력량과 공기량은 산소전달률의 중요한 인자이며, 마지막으로 최종 비선형 회귀모형을 동력량과, 공기량 그리고 점성계수의 함수로 나타내보았다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.475-481
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• 2006

The major problem in closing water like lakes and ponds in Korea is that because they are exposed to surrounding, so easily polluted. The pollution in closing water can be caused by not only artificial factor like sewage but also natural factor like elution from sediment. For insurance of safe and satisfied water source, lots of studies and projects are now going on. In this study, we examined the behavior and effect of microbubble ($3{\sim}10{\mu}m$) produced by device called O.S.D (Oxygen Solubillization Device) in small size pond. The value of oxygen transfer coefficient ($K_La$) was 0.68/min independently of air flow rate, 6.5 times higher than commercial aeration stone and the variation of nitrogen concentration was $0.008NO_3/O_2$, DO concentration was potentially saturated for 24 hr. From the results of pilot plant, SOD of experiment (O.S.D) and control were $12.18gO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ and $47.95gO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ respectively. In conclusion, because O.S.D has extraordinary physico-chemical characteristics, it can contribute to improvement of both the waterbody and the sediment environment.

• 한국환경과학회지
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• 제24권7호
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• pp.947-954
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• 2015

Dielectric barrier discharge plasma is a new technique in water pollutant degradation, which that is characterized by the production of chemically active species such as hydroxyl radicals, ozone, hydrogen peroxide, etc. If dissolving of plasma gas generated in the plasma reaction has increased, it is possible to increase the contaminant removal capacity. In this study, the improvement on the dissolving performance of plasma gas was evaluated by the indirect method measuring the overall oxygen transfer coefficient. Experiments were conducted to examine the effects of nozzle type, distance from water surface, air supply rate and liquid circulation rate. The experimental results showed that the $K_{La}$ value of the 3-prong nozzle is 2.67 times higher than the diffuser. The order of $K_{La}$ value with nozzle type ranked in the following order: 3-prong nozzle (inner diameter, less 1 mm) > circular nozzle (inner diameter, 1.5 mm) > ellipse nozzle (short diameter 1 mm, long diameter 2.5 mm) > circular nozzle (inner diameter, 3 mm). Optimal liquid circulation rate was appeared to be 1.7 L/min, the value of $K_{La}$ was 0.510 1/min. The value of $K_{La}$ with increasing air supply rate was revealed in the form of an exponential such as $K_{La}=0.3581e^{0.2919^*air\;flow\;rate}$.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권3호
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• pp.245-250
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• 2006

The effects of aliphatic hydrocarbons (n-hexadecane and n-dodecane) on the volumetric oxygen mass transfer coefficient $(k_L\;a)$ were studied in flat alveolar airlift reactor and continuous stirred tank reactors (CSTRs). In the flat alveolar airlift reactor, high aeration rates (>2vvm) were required in order to obtain efficient organic-aqueous phase dispersion and reliable $k_La$ measurements. Addition of 1% (v/v) n-hexadecane or n-dodecane increased the $k_La$ 1.55- and 1.33-fold, respectively, compared to the control (superficial velocity: $25.8{\times}10^{-3}m/s$, sparger orifice diameter: 0.5 mm). Analysis of the gas-liquid interfacial area a and the liquid film mass transfer coefficient $k_L$ suggests that the observed $k_La$ increase was a function of the media's liquid film mass transfer. Addition of 1% (v/v) n-hexadecane or n-dodecane to analogous setups using CSTRs led to a $k_La$ increase by a factor of 1.68 and 1.36, respectively (superficial velocity: $2.1{\times}10^{-3}m/s$, stirring rate: 250 rpm). These results propose that low-concentration addition of oxygen-vectors to aerobic microbial cultures has additional benefit relative to incubation in purely aqueous media.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권9호
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• pp.847-854
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• 2013

본 연구는 환형 노즐 이젝터를 이용하여 수평방향 폭기공정의 혼합유동 및 산소전달 특성에 대한 실험적 연구를 목표로 한다. 실험변수는 이젝터 피치와 가압수 유량이며, 측정된 유량과 압력을 이용하여 유량비, 수두비 및 효율을 계산하였다. 이적터에서 분출된 혼합유동의 가시화를 통해 정성적 거동을 고찰하였으며, 용존산소량을 측정하여 총괄 산소전달계수를 도출하였다. 이젝터에서 분출된 혼합유동은 가압수의 운동량과 유입된 공기기포의 미립화에 따라 부력분류 또는 수평분류의 거동을 나타내었다. 기포의 크기에 기인하는 부력과 가압수의 운동량에 지배되는 혼합유동의 도달거리는 가압수와 공기기포의 접촉 면적 및 시간에 크게 영향을 미치기 때문에 산소전달률의 중요한 변수임을 유추할 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권4호
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• pp.445-450
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• 1992

동물세포 배양기에서 silicone tube를 oxygenator로 이용하여 산소전달 정도를 조사하였다. Silicone tube를 이용할 때 표면통기에 비해 산소전달 상수 $k_{\iota}a$는 약 30배 이상 증가하였다. 통기속도와 교반소도가 증가할 수록 $k_{\iota}a$값도 증가하지만 교반속도가 훨씬 효과적이었고, 물질전달에 관한 무차원 상수 tubing Sherwood number(Sh)와 유체 흐름에 관한상수 impeller Reynolds number(Re)는 log-log 좌표에서 직선관계가 있었고 기울기는 tube 길이에 관계없이 0.26이었다. Tube 길이는 2m가 적당하였고 impeller는 pitched blade type이 효과적이었다.5%serum이 첨가된 medium에서는 $k_{\iota}a$가 40%로 감소하여Tekl. HepG2를 이용한 실제 동물세포 배양에서는 전형적인 세포농도인 4~$6{\times}10^6$ cells/m$\ell$ce를 얻을 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제16권4호
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• pp.282-286
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• 1988

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.

• 공업화학
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• 제10권2호
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• pp.310-318
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• 1999

공기분리 PSA 공정설계에 적용할 물질전달계수를 구하기 위하여 흡착탑을 통과하는 질소와 산소의 농도에 대한 동적파과곡선을 실험적으로 측정하였다. 그 결과를 전산모사에 의한 파과곡선과 비교하여 벌크흐름 중의 물질전달속도를 예측하였다. 전산모사에서 흡착은 coupled Langmuir isotherm을 따른다고 보았으며, 물질전달은 LDF 모델에 의해 표현된다고 가정하였다. 실험과 이론의 비교를 통해 얻은 물질전달계수는 유속에는 거의 영향을 받지 않았으나 압력 조건에 따라 민감한 변화를 보였다. 이를 통해 물질전달저항이 거대기공 확산영역에 있음을 예측할 수 있었으며, 물질전달계수를 압력변화에 대해 지수함수의 형태로 표현하였다. 질소나 산소 단일 성분에 대해서 얻은 물질전달계수는 질소와 산소 혼합 벌크기체의 파과곡선에 적용했을 경우에도 5% 이하의 오차로 잘 일치함을 보여주었다.