• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.494-500
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• 2016

본 연구에서는 백합나무의 아세틸기 제거를 위해 전처리 전에 수산화나트륨을 이용하여 탈아세틸화를 수행하였다. 0.8%의 수산화나트륨을 첨가하여 $60^{\circ}C$에서 80분 동안 반응시켜 헤미셀룰로오스로부터 대부분의 아세틸기를 제거하였다. 탈아세틸화 처리된 바이오매스를 옥살산 전처리에 이용하였으며, 전처리된 바이오매스 투입량(10, 12.5, 15%) 및 효모 투입시간(0, 6, 12, 24시간)에 따라 동시당화발효 및 semi-동시당화발효를 수행하였다. 최대 에탄올 수율은 바이오매스 투입량 10%에서 효모를 당화시작과 동시에 첨가했을 때 120시간 후 26.73 g/L의 에탄올을 생산하였으며 이것은 88.14%의 에탄올 수율에 해당하였다. 바이오매스 투입량 12.5%와 15% 조건에서는 효모 투입시간 6시간 조건에서 각각 32.34 g/L, 27.15 g/L의 에탄올을 생산하였고, 이는 각각 85.58%와 59.87%의 에탄올 수율에 해당하였다. 옥살산 전처리 후 얻어진 액상 가수분해산물로부터 발효저해물질의 제거를 위해 수산화칼슘을 처리하였으며 발효 72시간 후 5.28 g/L의 최대 에탄올을 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.709-715
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• 2013

맥주 폐 효모액(waste from beer fermentation broth, WBFB)은 바이오 에탄올 생산을 위한 우수하고 저렴한 원료이다. 본 연구에서는 바이오 에탄올 생산을 위해 WBFB의 당화능과 발효능을 확인하는 실험을 진행하였다. 당화능은 온도를 30, 40, 50, 60, $70^{\circ}C$로 다르게 하여 실험했는데 온도가 올라감에 따라 당화능은 증가하였고 4시간 후 $60^{\circ}C$와 $70^{\circ}C$에서 많은 양의 glucose가 생산되었다. WBFB와 chemically defined media (CDM) 혼합물에서는 어떠한 미생물의 첨가 없이도 발효가 되어 에탄올이 생산되었다. 동시당화발효능을 30, 40, 50, $60^{\circ}C$의 다양한 온도에서 실험해본 결과 $30^{\circ}C$에서 에탄올이 가장 많이 생산되었다. 또 이 실험은 WBFB, starch 용액 그리고 CDM을 이용하여 수행하였는데 WBFB에 있는 당화 효소와 효모가 어떠한 추가적 미생물 첨가 없이 당화와 발효를 가능케 하는 요인이었다.

• KSBB Journal
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• 제5권4호
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• pp.335-339
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• 1990

전분으로 부터 에탄올을 생산하기 위한 경제적인 공정을 개발하기 위하여 Zymomonas mobilis와 당화효소(AMG)를 사용한 반 회분식 동시 당화 발효공정올 연구 하였다. 응집성 에탄올 균주인 Z. mobilis ZM40l과 침전조를 사용한 균체 재순환 방식에 의한 반회분식 동시 당화발효 공정에서는 에탄올 생산성이 제2차 및 제3차 발효에서 각각 4.1g / I / h 및 4.3 g / I / h이었다. 이에 비해 미세여과막(microfiltration) 장치에 의한 Z. mobilis ZM4의 재순환 방식을 사용하는 공정에서는 에탄올 생산성이 제2차 및 제3차 발효에서 모두 5.4 g / l / h로 더 높았다. 에탄올 생산 시설이 large-seale임을 고려할 때 미세여과막을 사용하는 반회분식 공정이 에탄올 생산성과 seale-up의 용이성 및 운전의 간편성등의 관점에서 가장 개발 가능성이 높은 공정인 것으로 판단되었다.

• KSBB Journal
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• 제23권6호
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• pp.499-503
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• 2008

화석연료의 사용은 개발 한계성 및 고갈 그리고 지구온난화 등과 같은 심각한 문제를 지니고 있어 이를 극복하기 위해 환경 친화적이고 재생 가능한 바이오에탄올이 대두 대고 있다. 현재, 공정의 최적화와 미생물 개발을 통한 생산 단가를 낮추기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 쌀보리, 현미, 옥수수, 절간의 국내산 원료를 바탕으로 각각의 원료의 최적의 전처리 조건을 탐색하여 원료별 특성을 파악하여 동시당화공정발효를 이용하여 에탄올을 생산하였다. 또한 에탄올 생산성과 수율을 높이기 위하여 당화효소를 UV-mutation을 통해 개발한 SGA와 기존의 당화효소인 GA를 비교하였다. 그 결과 모든 원료에서 SGA가 GA보다 우수한 당화력을 나타내어 에탄올의 생산성과 수율을 향상 시켰다. 특히 가장 큰 차이를 보인 현미의 경우 에탄올 최대 농도가 1.25배 증가하여 18.4 g/L가 향상되었다. 또한 최대 농도의 95%도달시간을 비교해 본 결과 GA는 88시간, SGA는 35.98시간을 기록하였다. 이는 SGA의 당화력이 매우 우수함을 입증해준 결과라 할 수 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제4권3호
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• pp.215-221
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• 1994

Two strains of yeast (RA-74-2 and RA-912) showing superior fermenting ability at a high temperature were isolated from soils and wastewaters by an enrichment culture method. Based on the morphological and physiological charateristics, the two strains were identified as Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus, respectively. RA-74-2 was able to grow upto $43^{\circ}C$ and sustain similar fermenting ability in the temperatures range from 30 to $40^{\circ}C$. In addition, the sugar- and ethanol-tolerance of RA-74-2 were 30% (w/v) glucose and 10% (v/v) ethanol, which appeared to be higher than those of nine other industrial yeast strains currently being used in the alcohol factories. The thermotolerant ethanol fermenting yeast RA-912 showed identical growth in the temperatures range from 35 to $45^{\circ}C$ and was resistant to various heavy metals. The quality and quantity of byproducts of the isolated yeast strains in fermentation broth after fermentation at $40^{\circ}C$ and $45^{\circ}C$ were similiar with those obtained at $30^{\circ}C$. These results show that RA-74-2 can be adopted for the ethanol fermentation process where the expenses for cooling system is significant, and suggest that RA-912 may be applied in either SSF(simultaneous saccharification and fermentation) or Flash-fermentation process and RA-912 may be used as a gene donor for the development of thermotolerant ethanol-fermenting yeasts.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권3호
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• pp.340-345
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• 1999

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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권4호
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• pp.470-474
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• 2011

볏짚은 한국에서 매년 대량 생산되는 주요 작물이다. 침지공정을 이용한 목질계 바이오매스의 전처리는 대기압과 $60^{\circ}C$의 온도에서 온화한 조건에서 수행되었다. 본 연구에서는 전처리된 바이오매스의 효소당화 조건을 찾아보았다. 볏짚의 경우에 이전의 목질계 바이오매스와 비교하여 당화시간이 다른 것들보다 짧은 것으로 나타났다. SAA(Soaking in Aqueous Ammonia) 전처리 볏짚의 당화는 40~48시간 사이에 종료가 되었고 $50^{\circ}C$에서 높은 글루코스 전환율을 나타냈다. 글루코스 전환율은 효소사용량이 각각 65 FPU/ml과 32 CbU/ml일 때 높았다. 기질 농도가 5%(w/v)일 때 전환율은 72시간 동안 당화 후에 83.8%로 나타났다. SAA 전처리 볏짚의 동시당화발효(SSF; Simultaneous Saccharification and Fermentation) 실험에서는 $40^{\circ}C$에서 높은 에탄올 생산수율을 보였다. 그때의 수율은 48시간에서 33.05%로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.430-435
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• 2014

섬유소계 바이오매스의 주요 구성요소 간의 관계에 의한 물리적, 화학적 장벽은 셀룰로오스를 발효 가능한 당으로 전환시키는 효소당화를 방해한다. 전처리의 주 목적은 셀룰로오스의 효소당화율을 향상시키기 위하여 기질로의 효소접근성을 높이는 것으로, 전처리 공정의 발전은 지속적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는, 간단하고, 상대적으로 저비용인 암모니아수에 의한 침지공정을 전처리방법로 채택하였다. 기질로는 국내 농업 잔류물 중 생산량이 높은 볏짚을 채택하였다. 암모니아수에 의한 침지 공정은 3, 12, 24 그리고 72시간 동안 수행되었다. 그리고 동시당화발효에 미치는 전처리의 효과를 조사하기 위해, 효소당화와 동시당화발효를 30, 40 그리고 $50^{\circ}C$에서 수행하였다. 연구 결과에 따르면, 볏짚이 암모니아수에 의한 침지 처리 되었을 때, 기존의 보편적인 동시당화발효와 비교하여 상대적으로 적은 효소사용량과 낮은 온도($30^{\circ}C$) 조건에서도 당화와 동시당화발효가 수행될 수 있음을 확인하였다. 그리고 암모니아수에 의한 침지 처리는 초기 당화속도를 증가시킴으로써 24시간 이내에 발효를 종료시켰다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권1호
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• pp.75-85
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• 2011

이 연구에서는 백합나무($Liriodendron$ $tulipifera$)를 옥살산으로 전처리한 시료로부터 에탄올 생산 가능성을 조사하고, response surface methodology (RSM)를 도입하여 전처리 조건을 분석하고자 한다. 산농도, 전처리 시간, 반응 온도를 조절하여 $2^3$ factorial central composite experimental design을 바탕으로 각기 다른 15가지의 전처리 조건에서 시험하였다(central point에서 2반복). 전처리 후 고체 시료는 발효 균주인 $Pichia$ $stipitis$를 사용하여 동시당화발효로 에탄올 생산에 이용되었으며, 각각의 시료에서의 72시간에서의 에탄올 생산량(y,g/${\ell}$)이 최대값으로, 종속변수로써 RSM에 적용되었다. $180^{\circ}C$에서 40분간 0.013 g/g의 옥살산으로 처리한 시료가 가장 많은 양의 에탄올(9.7 g/${\ell}$)을 생산하였으며, response surface methodology 분석에 따르면, 전처리 조건에서 온도 인자가 ethanol에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 제시되었으며, 결과는 수식화되어 나타내었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권6호
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• pp.507-514
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• 2013

본 연구에서는 옥살산을 이용하여 팜 부산물 전처리를 수행하였으며 전처리에 사용된 산 촉매를 회수하였다. $150^{\circ}C$에서 전처리 후 액상가수분해산물에 포함된 발효가능한 당은 $20g/{\ell}$로 다른 조건에서 보다 높았으며 발효를 수행한 결과 72시간 후 $3.78g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 이것은 0.21 g/g의 에탄올 수율에 해당한다. $160^{\circ}C$ 이상의 전처리 조건에서 얻어진 액상가수분해산물의 발효는 이루어지지 않았다. 전기투석에 의해 액상가수분해산물에 포함된 옥살산은 대부분 회수되었으며 동시에 일부 발효저해물질도 제거되었다. 전기투석 후 액상가수분해산물을 이용한 에탄올 발효는 효율적으로 이루어졌으며 발효 24시간 후 $5.38g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 이것은 0.33 g/g의 에탄올 수율에 해당한다. 전처리 후 고형바이오매스를 이용하여 동시당화발효를 수행한 결과 모든 전처리 조건에서 96시간 후 $15g/{\ell}$ 이상의 에탄올을 생산하였으며, 특히 $170^{\circ}C$ 전처리 조건에서 $20.54g/{\ell}$의 높은 에탄올 생산을 나타냈다. 전기투석 후 액상가수분해산물을 이용하여 동시당화발효를 수행한 결과 에탄올 생산이 향상되었음을 확인할 수 있었다.