• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권9호
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• pp.960-967
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• 2011

Tannin acyl hydrolase, also known as tannase, is an enzyme with important applications in the food, feed, pharmaceutical, and chemical industries. However, despite a growing interest in the catalytic properties of tannase, its practical use is very limited owing to high production costs. Several studies have already demonstrated the advantages of solid-state fermentation (SSF) for the production of fungal tannase, yet the optimal conditions for enzyme production strongly depend on the microbial strain utilized. Therefore, the aim of this study was to improve the tannase production by a locally isolated A. niger strain in an SSF system. The SSF was carried out in packed-bed bioreactors using polyurethane foam as an inert support impregnated with defined culture media. The process parameters influencing the enzyme production were identified using a Plackett-Burman design, where the substrate concentration, initial pH, and incubation temperature were determined as the most significant. These parameters were then further optimized using a Box-Behnken design. The maximum tannase production was obtained with a high tannic acid concentration (50 g/l), relatively low incubation temperature ($30^{\circ}C$), and unique low initial pH (4.0). The statistical strategy aided in increasing the enzyme activity nearly 1.97-fold, from 4,030 to 7,955 U/l. Consequently, these findings can lead to the development of a fermentation system that is able to produce large amounts of tannase in economical, compact, and scalable reactors.

• 공업화학
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• 제3권3호
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• pp.507-515
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• 1992

본 연구에서는 소성 dolomite와 수증기계의 열화학 반응을 축열식열교환기에 응용하기 위해 충전층 형태의 실험장치에서 축열 및 방열특성에 관한 연구를 수행하였다. 실험 data는 수화반응온도 $150-400^{\circ}C$, 탈수반응온도 $700-800^{\circ}C$ 및 수증기 유량 294, 430, 567 g/hr의 실험조건에서 얻은 결과이다. 본 연구의 실험범위내에서는 소성 dolomite중 MgO가 수화반응 과정중 수화되지 않음을 알았다. 따라서 소성된 dolomite중 MgO는 불활성 물질로 취급할 수 있다. 또한 율속단계는 충전층의 입구와 벽면으로부터, 출구와 중심쪽으로 반응이 진행되므로 반응율속보다는 열전달율속으로 진행된다고 생각된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.70-79
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• 2022

Biodiesel production has attracted attention as a sustainable source of fuel and is a competitive alternate to diesel engines. The glycerol that is produced as a by-product is generally discarded as waste and can be converted to green chemicals such as acetins to increase bio-diesel profitability. Acetins find application in fuel, food, pharmaceutical and leather industries. Batch experiments and analysis have been previously conducted for synthesis of acetins using glycerol esterification reaction aided by sulfated metal oxide catalysts (SO₄^2-/CeO₂-ZrO₂). The aim of this study was to optimize process parameters: effects of mole ratio of reactants (glycerol and acetic acid), catalyst concentration and reaction temperature to maximize glycerol conversion/acetin selectivity. The optimum conditions for this reaction were determined using response surface methodology (RSM) designed as per a five-level-three-factor central composite design (CCD). Statistica software 10 was used to analyze the experimental data obtained. The optimized conditions obtained were molar ratio - 1:12, catalyst concentration - 6 wt.% and temperature -90 ℃. A packed bed reactor was fabricated and column studies were performed using the optimized conditions. The breakthrough curve was analyzed.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제31권6호
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• pp.73-82
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• 2003

Various forest humic substances were collected at different climate regions with different forest types, and adsorption of heavy metals such as Cu(II), Zn(II), Cd(II) and Cr(III) were characteristically conducted to obtain optimal adsorption conditions and to evaluate the removal efficiency of heavy metals by each forest humic substance. The adsorption isotherms for Cu(II), Zn(II), Cd(II) and Cr(III) conformed to Langmuir's equation. In the stirred reactor, the removal efficiencies of Cu(II), Zn(II) and Cd(II) by forest humic substances were more than 90% but that of Cr(III) was less than 60%. The adsorption capacities of heavy metals in the stirred reactor were considerably varied depending on the type of forest humic substances. Among humic substances, the one from deciduous forest at subtropical region showed the highest removal efficiency for Cu(II). There was no significant difference in removal efficiency by each heavy metal depending on reaction temperature ranged from 20 to 50oC except for Cr(III), and the adsorptions of Cu(II), Zn(II) and Cd(II) were occurred rapidly in the incipient stage within 10 min, while Cr(III) needed more reaction time to be adsorbed. The stirred and packed bed column reactors showed similar adsorption characteristics of heavy metals by humic substances, but the removal efficiency was considerably higher in the packed bed column reactor than in the stirred reactor. Therefore, in actual operation process, a continuous packed bed column reactor was more economical.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.166-170
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• 2014

강산성 양이온 교환수지를 충전한 고정층 컬럼을 사용하여 수중의 리튬이온을 제거하는 연속식 실험을 수행하였다. 층 높이, 유입 유량 및 유입 농도와 같은 파라미터들을 살펴보았으며, 파과곡선으로부터 파과시간($t_{0.05}$), 포화시간($t_{0.95}$) 및 제거된 리튬이온의 총량(mtotal)을 구하였다. 실험 결과 $t_{0.05}$와 $t_{0.95}$는 층 높이가 감소함에 따라 감소하였고, 유입 농도와 유입 유량이 증가함에 따라 감소하였다. mtotal은 유입 유량과 층 높이가 증가함에 따라 증가하였지만, 유입 유량이 증가함에 따라서는 감소하였다. 실험자료를 토마스 모델식과 윤-넬슨 모델식을 적용한 결과, 토마스 모델식이 파과 데이터에 잘 부합하였다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.495-504
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• 2015

본 연구에서는 충진층 플라즈마 반응기의 특성 및 에틸렌을 분해하는데 있어서 플라즈마 반응기의 직렬 및 병렬 배열에 따른 영향에 대해 조사하였다. 플라즈마 방전 개시 전의 반응기 유효 커패시턴스는 ${\gamma}$-알루미나 펠릿이 충진된 경우가 충진되지 않은 경우보다 컸으나, 일단 플라즈마 방전이 개시되고 나면 ${\gamma}$-알루미나 충진 여부와 관계없이 유효 커패시턴스가 유사하였다. 플라즈마 상태에서 생성되는 전자의 에너지는 전기장세기에 크게 의존하며, 0~20%(v/v) 범위의 산소농도(질소 : 80~100% (v/v))에서는 기체조성에 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 플라즈마 상태에서 생성되는 여러 활성 성분들 중 바닥상태의 산소원자 및 오존이 산화 반응에 주로 관여하며, 전기장세기가 높아질수록 산소원자가 상대적으로 감소하는 대신 질소원자의 분율이 급격히 증가한다. 플라즈마 공정에서 전압, 방전 전력, 기체 유량, 체류시간 등 반응기의 성능에 영향을 주는 여러 가지 파라미터들이 있지만, 모든 파라미터들이 비에너지밀도 하나로 통합될 수 있음을 확인하였으며, 직렬 및 병렬로 연결된 반응기의 성능도 비에너지밀도만의 함수로 간주할 수 있으므로 반응기 설계 과정이 크게 단순화될 수 있다. 비에너지밀도의 함수로 나타낸 반응속도상수를 이용하여 계산한 결과도 실험데이터를 잘 예측할 수 있었다.

• 한국환경보건학회지
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• 제21권4호
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• pp.1-9
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• 1995

This study was carried to investigate the biodegradability of phenol in the wastewater with the two sludge blanket-packed bed reactor in series. Each reactor had a dimension of 0.09 m i.d. and 1.5 m height and consisted of two regions. The lower region was a sludge blanket of 0.5 m height and the upper region was a packed-bed of 1 m height. The packed bed region was charged with ceramic raschig rings of 10 mm i.d., 15 mm o.d. and 20 mm length. The reactors were operated at 35$\circ$C and the hydraulic retention time(HRT) was maintained 24 hours. The synthetic wastewater composed of glucose and phenol as major components was fed into the reactor in a continuous mode with incereasing phenol concentration. In addition, the nutrient trace metals($Na^+, Mg^{2+}, Ca^{2+}, PO_4^{3-}, NH_4^+, Co^{2+}, Fe^{2+}$ etc.) were added for growing anaerobes. The phenol concentration of the effluent, the overall gas production, the composition of product gas, the efficiency of COD reduction and the duration of acclimation period were measured to determine the performance of the anaerobic wastewater treatment system as the phenol concentration of the influent was increased from 600 to 2400 mg//l. Successfully stable biodegradation of phenol could be achieved with the anaerobic treatment system from 600 to 1, 800 mg/l of the influent phenol concentration. The upper level of influent phenol loading was high enough to meet most of the practical requirement. The duration of acclimation increased with the phenol loading. At steady state of the influent phenol concentration of 1800 mg/l, the treatment performance indicated the phenol reduction efficiency of 99%, the COD reduction efficiency of 99% and the gas production rate of 37 l/day. At the influent phenol concentration of 2400 mg/l, however, the operation of the treatment system was noted unstable. While the concentration of methane in biogas decreased with increasing the influent phenol loading, the carbon dioxide was increased. However, the concentration of hydrogen was varied negligibly. The concentration of methane was high enough to be used as a fuel. As a result, it is suggested that anaerobic phenol wastewater treament was economical in the sense of energy recovery and wastewater treatment.

• 한국식품과학회지
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• 제30권1호
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• pp.110-117
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• 1998

고정화 transglucosidase (TG)를 이용한 충진형 반응기를 만들어 isomaltooligosaccharides (IMO)의 연속생산 가능성을 살펴보고 기질용액의 농도와 유속에 따른 반응산물의 생성패턴과 운전안정성을 조사하였다. 고정화 TG에 의한 IMO의 생성패턴은 soluble TG의 경우와 동일하였다. 충진형반응기에 의해 생성된 포도당과 isomaltose의 농도는 기질인 maltose 용액의 농도와 종류에 관계없이 유속의 증가에 따라 지속적으로 감소되는 경향을 보였고 isomaltotriose 역시 10% 기질용액을 사용한 경우를 제외하고 같은 경향을 보였다. 반면, panose의 농도는 유속의 증가에 따라 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 기질농도가 10% 일 때, IMO의 최대수율은 2 mL/min 유속에서 52.1%였고, 20%와 30% (w/v)일 때는, $0.5{\sim}1.0\;mL/min$ 유속에서 각각 $39.0{\sim}38.0%,\;12.1{\sim}14.2%$의 최대수율을 보였다. 20%의 maltose를 함유한 조제당화액을 사용했을 때의 수율은 유속이 0.5 mL/min일 때 36.3%였다 본 충진형반응기는 $55^{\circ}C$에서 안정되게 운전되었다. 144시간 운전후에 초기 활성의 85%, 288시간 경과후에도 약 65%의 활성이 잔존하였다. 본 실험결과로 보아 IMO를 생산하기 위해 고정화 TG를 이용한 충진형반응기를 적용하는 것은 가능성이 클 것으로 예상되었다.

• KSBB Journal
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• 제19권2호
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• pp.154-158
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• 2004

본 논문에서는 회분식 반응기에서 초기 산화환원전위가 ＋40 mV에서 -70 mV으로 낮아짐에 따라 탈질 속도는 1.25 mg/min에서 3.33 mg/min으로 증가하였고, 또한 회분식 반응기에서 질산성질소의 농도가 200 mg/1까지 증가할수록 nitrite의 축적없이 탈질 속도가 초기 농도에 비례적으로 증가하였다. 반면, 질산성질소의 농도가 400 mg/1가 되면 탈질 속도의 변화는 없으나 nitrite의 축적이 발생하기 시작하였으며, 질산성질소의 농도가 1,000 mg/l로 증가할 경우에는 많은 양의 nitrite가 축적이 되어 탈질의 저해가 발생하여 탈질 속도가 감소하였다. 회분식 반응기의 결과를 바탕으로, 충전탑식 반응기에서 유입수의 초기 산화환원전위를 낮추기 위하여 유출수를 재순환시킨 결과, 유입수의 초기 산화화원전위를 150 mV에서 30 mV로 낮출 수 있었고, 유입수의 초기 질산성질소의 농도를 120 mg/l에서 85 mg/l까지 낮출 수 있었다. 그 결과 충전탑식 반응기에서 유출되는 질산성질소의 농도가 재순환을 하기 전에는 약 61 mg/l이었으나, 유출수의 재순환으로 질산성질소의 농도를 10 mg/l까지 낮출 수 있었고, 질산 성질소의 제거율을 49.2%에서 91.7%로 증가시킬 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제23권12호
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• pp.1471-1476
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• 2013

Duolite A568 담체에 흡착으로 ${\beta}$-galactosidase를 고정화시켰다. 효소의 흡착되는 현상은 Freundlich 흡착 등온식을 잘 따랐다. 흡착에 관여된 파라미터인 k와 n은 각각 14.62와 1.744를 얻었다. 자유 효소와 고정화 효소의 속도식에 관여된 매개변수를 구하기 위해 초기 속도법을 실시하였다. Michaelis-Menten 상수($K_m$)는 고정화 효소가 120 mM이고 자유 효소가 79 mM 이었다. 재순환 충진층 반응기에서 갈락토스의 농도를 변화시키면서 경쟁적 저해식에 대한 영향을 조사하였다. 갈락토스에 의한 경쟁적 저해식에 대한 모델이 실험 결과와 잘 일치하였으며 $V_m$, $K_m$ 그리고 $K_I$ 값은 각각 46.3 $mmolmin^{-1}mg^{-1}$, 120 mM and 24.4 mM 이었다. 연속 충진층 반응기에서 락토스 용액의 유량을 증가시킬 때 서로 다른 락토스 농도에서 락토스의 전환율이 감소하였다. 장기 연속 조업을 통해 고정화 효소의 안정성을 평가하기 위해 11일 동안 연속적으로 반응기 운전을 실시하였다. 고정화 효소의 잔류하는 활성은 63%로 유지되었고 효소의 반감기는 15일로 밝혀졌다.