• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권11호
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• pp.1486-1493
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• 2012

In this study, we investigated whether galactooligosaccharide (GOS) can be stably and steadily synthesized using immobilized ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-gal) inclusion body (IB)-containing E. coli cells during long-term repeated-batch operation. To improve the operational stability of this enzyme reactor system, immobilized E. coli cells were crosslinked with glutaraldehyde (GA) after immobilization of the E. coli. When we treated with 2% GA for E. coli crosslinking, GOS production continued to an elapsed time of 576 h, in which seven batch runs were operated consecutively. GOS production ranged from 51.6 to 78.5 g/l ($71.2{\pm}10.5$ g/l, n = 7) during those batch operations. In contrast, when we crosslinked E. coli with 4% GA, GOS production ranged from 31.5 to 64.0 g/l ($52.3{\pm}10.8$, n = 4), and only four consecutive batch runs were operated. Although we did not use an industrial ${\beta}$-gal for GOS production, in which a thermophile is used routinely, this represents the longest operation time for GOS production using E. coli ${\beta}$-gal. Improved stability and durability of the cell immobilization system were achieved using the crosslinking protocol. This strategy could be directly applied to other microbial enzyme reactor systems using cell immobilization to extend the operation time and/or improve the reactor system stability.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1990년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 26-27 Oct. 1990
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• pp.1277-1283
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• 1990

The iterative learning control synthesized in the frequency domain has been utilized for temperature control of a batch reactor. For this purpose, a feedback-assisted generalized learning control scheme was constructed first, and the convergence and robustness analyses were conducted in the frequency domain. The feedback-assisted learning operation was then implemented in a bench scale batch reactor where reaction heat is simulated using an electric heater. As a result, progressive reduction of temperature control error could be obviously observed as batch operation is repeated.

• Mycobiology
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• 제40권1호
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• pp.35-41
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• 2012

A repeated batch fermentation system was used to produce ethanol using $Saccharomyces$ $cerevisiae$ strain (NCIM 3640) immobilized on sugarcane ($Saccharum$ $officinarum$ L.) pieces. For comparison free cells were also used to produce ethanol by repeated batch fermentation. Scanning electron microscopy evidently showed that cell immobilization resulted in firm adsorption of the yeast cells within subsurface cavities, capillary flow through the vessels of the vascular bundle structure, and attachment of the yeast to the surface of the sugarcane pieces. Repeated batch fermentations using sugarcane supported biocatalyst were successfully carried out for at least ten times without any significant loss in ethanol production from sugarcane juice and molasses. The number of cells attached to the support increased during the fermentation process, and fewer yeast cells leaked into fermentation broth. Ethanol concentrations (about 72.65-76.28 g/L in an average value) and ethanol productivities (about 2.27-2.36 g/L/hr in an average value) were high and stable, and residual sugar concentrations were low in all fermentations (0.9-3.25 g/L) with conversions ranging from 98.03-99.43%, showing efficiency 91.57-95.43 and operational stability of biocatalyst for ethanol fermentation. The results of the work pertaining to the use of sugarcane as immobilized yeast support could be promising for industrial fermentations.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권3호
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• pp.366-374
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• 2015

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 (Y_e/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.

• KSBB Journal
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• 제25권2호
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• pp.187-192
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• 2010

S. cerevisiae ATCC 24858을 이용한 ethanol 생산에서, aeration 효과를 ethanol 수율, specific ethanol production rate, ethanol 생산성 측면에서 분석하여, 반복 유가식 공정전략을 설계하였다. Ethanol 수율과 ethanol 생산성은 공기를 0.33 vvm 넣었을 때, 공기를 넣지 않고 배양한 것에 비하여 더 큰 값을 보였고, 24시간 마다 배지를 교체한 배양이 36시간 마다 배지를 교체한 배양 보다 더 큰 값을 보였다. 총 ethanol 생산량 값이 가장 큰 경우는 0.33 vvm의 공기를 넣고, 배지를 24시간마다 완전히 갈아주었을 때이고, 이때 가장 많은 703.8 g의 ethanol이 생산되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권2호
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• pp.343-347
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• 1997

Lactobacillus brevis, L. fermentum과 L. plantarum의 혼합젖산균을 사용하여 배양조건이 밀가루 용액의 발효에 미치는 영향을 살펴보았다. 온도변화에 따른 pH와 총적정산도의 변화를 살펴본 결과 pH의 감소와 총적정산도의 증가가 가장 크게 나타난 $35^{\circ}C$를 밀가루 발효의 최적온도로 선정하였다. 5L발효조에서 질소가스를 1.0 vvm으로 첨가한 혐기적 조건보다 공기를 첨가한 호기적 조건에서 총적정산도의 증가와 pH의 감소가 더 크게 나타났다. 최적 산소공급 조건을 찾기 위하여 통기량을 1.0 vvm으로 고정하고 교반속도를 달리하여 밀가루 용액의 발효한 결과 총적정산도가 가장 크게 나타난 교반속도 250 rpm에 해당되는 산소 전달속도상수 $60\;hr^{-1}$에서 최적이었다. 선정된 최적 배양조건에서 밀가루 발효액의 생산성을 높이기 위하여 반복비율을 변화시키면서 pH-stat를 이용한 반복 유가식 배양을 수행하였다. 반복비율이 증가할수록 반복 간격시간은 증가하였으나 밀가루 발효의 최대 작동시간은 감소하였다. 최적 반복비율을 결정하기 위하여 단위시간 당 배양부피 당 생산된 밀가루 발효액의 부피와 최대가동시간 동안 배양부피 당 생산된 총 밀가루 발효액의 부피를 살펴본 결과 20%의 반복비율에서 최대값을 나타내었다. 혼합젖산균을 이용한 밀가루용액의 유가식 배양에서 최적조건은 배양온도 $35^{\circ}C$, 통기량 1.0 vvm, 산소전달속도 $60\;hr^{-1}$, 반복비율 20%로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제10권1호
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• pp.55-62
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• 1995

본 연구에서는 균주로 Saccharomyces ceremszae A Tee 24858을, 초기 당 농도로는 60, 90, 120 및 $150g/\ell$ 을, 1회 발효 시간으로는 1시간 또는 2시간을, 초기 균체농도로는 $17.5g/\ell$ 내지 $53.1g/\ell$ 사이의 값을 사용하여 10회 반복 회분식 실험을 수 행하였다. 이 결과로부터 반복 회분식 실험에서의 평균 초기 균체농도와 에탄올 생산성 사이의 함수 관계를 규명 하여 보았다. 초기 균체농도와 에탄올 생산성 사이의 함수 관계는 초기 균체농도가 증가함에 따라 초기 당 농도에 관계없이 에탄올 생산성이 비 션형적 으로 증가하는 함수 관계를 나타내였다. 초기 당 농도가 $60g/\ell$ 이고, 초기 균체농도가 $34.5g/\ell$ 인 경우 발효는 1시간 내에 완료되었으며 균체의 분리, 새로운 기질의 주입 등의 조작을 고려한 총 10회 반복 회분 실험의 에탄올 생산성은 $26.7g/\ell$.hr이었다. 초기 당 농도가 120gjP 이고 초기 균체농도가 5 50.3gj P 인 경우에도 1시간 내에 발효가 완료되었으 며 이때의 에탄올 생산성은 $48.8g/\ell$.hr이었다. 본 연구에서 수행한 8종류의 10회 반복 회분식 실험을 통하여 얻은 최대 에탄융 생산성은 $53g/\ell$.hr이였다.

• KSBB Journal
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• 제7권4호
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• pp.284-289
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• 1992

유전자 조작된 Klebsiella pnuemonia를 이용하여 트립토판 생산을 위한 최적 조건 및 플라스미드 안정성에 대한 연구를 수행하였으며, 최적온도는 $37^{\circ}C$, 최적온도에서의 비증식속도는 1.05$h^{-1}$로 측정되었다. 포도당을 기질로 사용하여 첨가회분배양 36시간 후의 트립토판 농도는 0.175g/l 이었으며, 이 결과는 다른 회분배양이나 플라스크 배양에 비해 1.2 및 1.6배 증가한 수치이다. 첨가회분배양에서의 균주안정성은 플라스크에서의 연속 교대 배양에서는 95%가 유지되었으나 첨가 회분배양에서는 50%만이 유지됨을 측정했다.

• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.14-19
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• 2002

본 연구의 목적은 회전생물반응기에 고정화한 P. chrysosporium IFO 31249를 이용하여 LiP 생산의 최적 조건을 조사하는 것이다. 회전생물반응기에서 batch culture시 최대 LiP 활성도는 300 U/L이었다. LiP 생산의 최적 조건은 드림의 회전 속도는 1 rpm, 담체 충진율은 20%이었다. MnP 생산을 위한 $MnSO_4$$\cdot$$H_2O$ 의 최적 농도는 50 ppm이었다. 그리고 산소의 충분한 공급은 LiP 생산의 가장 중요한 인자이었다. 또한 LiP 및 MnP의 생산에 있어 repeated-batch culture가 3번이나 가능하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.410-413
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• 2001

In this study a repeated batch production of lactic acid was investigated for the purpose of reducing amount of yeast extract dosage. First batch operation was performed with nutrient rich media(glucose 100-150 g/${\ell}$, and high yeast extract contents; 15 g/${\ell}$), and subsequential batch operations were performed with nutrient poor media(glucose 100-150 g/${\ell}$, and reduced yeast extract contents; 4-5 g/${\ell}$). Volumetric productivities(6.03-6.20 g/${\ell}{\cdot}h$) and substrate conversion rate(94-98%) of eve η subsequential batch operation were maintained with the same level of first batch operation(6.19 g/${\ell}{\cdot}h$, and 99%, respectively), when concentrations of glucose and yeast extract were 100, and 4 g/${\ell}$ respectively.