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영어

Results from experiments and mathematical modeling were compared for pervaporative butanol fermentation. The developed model includes expressions to predict characteristics of butanol fermentation, such as, microbial growth, solvent (butanol, acetone, and ethanol) formation and organic acid (acetate and butyrate) production. Butanol diffusivity was 1.15×10-7 m2/hr at 1.5 L/min-tubing of air flow rate using a pervaporative module. The model correlated well with
experimental results (cell growth, glucose consumption and concentrations of solvents and organic acids) for batch fermentation with and without pervaporation. Larger surface area and thinner module tubing resulted in an increased glucose consumption and a decreased residual butanol concentration. Optimum membrane area and thickness were 0.34 m2 and 120 μm, respectively.

한국어

투과 증발에 의한 부탄올 추출발효시스템에서 실험결과와 수학적 모델링의 결과를 비교하였다. 모듈내의 용매와 유기산의 혼합액을 투과증발 실험한 결과 튜빙내의 공기 흐름속도값은 1.5 L/min-tubing이 적정하였다. 부탄올 발효특성을 예측하는 모델은 미생물 생장, 용매(부탄올, 아세톤 및 에탄올)의 생성 및 유기산(acetate와 butyrate)의 생산을 포함하였으며 투과증발을 하지않은 회분식 실험과 투과증발을 한 회분식 실험에 대하여 세포생장, 포도당 소모 및 용매와 유기산의 농도에 대한 실험치를 잘 예측하였다. 막표면적의 증가와 막두께의 감소는 포도당의 소모를 증가시켰고 잔류부탄올의 농도를 감소시켰으며 최적 막 표면적과 최적 두께는 각각 0.34 m2와 120 μm이었다.