SCOPUS
KCI등재
투과증발과 결합된 에탄올 발효 공정의 모델링 및 특성 = Modeling and Characteristics of Ethanol Fermentation Process Combined with Pervaporation
저자
최은수 (서울대학교 공과대학 화학공학과) ; 김진현 (서울대학교 공과대학 화학공학과) ; 유영제 (서울대학교 공과대학 화학공학과)
발행기관
학술지명
한국미생물·생명공학회지 (Korean Journal of Microbiology and Biotechnology)
권호사항
발행연도
1992
작성언어
Korean
주제어
KDC
570.6
등재정보
SCOPUS,KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
451-458(8쪽)
제공처
소장기관
에탄올발효에서 에탄올은 세포의 성장 및 에탄올 생합성에 저해작용을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 저해작용을 감소시켜주기 위하여 에탄올을 선택적으로 분리하는 투과증발법을 이용하였다. 실리콘-폴리술폰 복합막을 제조하여 사용하였는데 이 막은 유입액의 에탄올 농도가 25g/ℓ, 온도가 30℃, 막하부의 압력이 10㎜Hg일 때 에탄올의 선택도가 약 4이었으며, 총 투과유속은 300g/㎡h이었다. 에탄올 발효는 Saccharomyces cerevisiae를 Ca-alginate에 고정화시켜 유동층 생물반응기에 접종하여 수행하였고, 이 반응기를 투과증발장치와 연결한 혼합공정을 구성하였는데, 혼합공정의 경우 발효배지의 에탄올농도는 막을 연결하지 않았을 때보다 감소하여 저해작용을 감소시키고 생산성을 향상시켰다. 혼합공정에 대하여 제안한 모델식으로부터 얻은 모사결과는 실험결과와 잘 일치하였다. 모델식을 이용하여 수치모사한 결과 막면적, 공급기질의 농도 그리고 고정화세포내 세포농도의 증가는 에탄올 생산성을 높이는 중요한 요인임을 알 수 있었다.
Pervaporation which is capable of removing ethanol selectively was adopted to reduce the ethanol inhibition and in situ recovery of ethanol in ethanol fermentation. The composite membrane made of silicone and polysulfone was used to separate the ethanol selectively. The ethanol selectivity of the membrane was about 4 and the total flux was 300 g/㎡ h at 30℃ and 10 ㎜Hg for 25g/ℓ of feed concentration. Saccharomyces cerevisiae entrapped within Ca-alginate gels was employed for ethanol fermentations in a fluidized-bed bioreactor. The pervaporation membrane unit and fluidized-bed bioreactor were combined into one system. The proposed model equations for the combined system showed good accordances with the experimental results. It was found from the simulation results that the ethanol concentration in the broth for the combined system was lower than that for the continuous fermentation system without a membrane unit. Ethanol productivity can be thus increased by employing the combined system.
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