earticle

영어

We designed the optimal operational strategy in repeated fed-batch ethanol fermentation using Sacchromyces cerevisiae ATCC 24858 in views of ethanol yield, specific ethanol production rate, and ethanol productivity, when the aeration rate were controlled at 0.0 and 0.33 vvm. Coincidentally, the time intervals of withdrawal-fill of culture medium (24 and 36 h) were investigated. Ethanol yield and ethanol productivity when the aeration was carried out at 0.33 vvm were superior to those when the aeration was not carried out. Additionally, those parameters when the time interval of withdrawal-fill of culture medium was 24 h were superior to those when time interval of withdrawal-fill of culture medium was 36 h. The total ethanol production reached at the greatest value, 703.8 g-ethanol, when the aeration was carried out at 0.33 vvm and the time interval of withdrawal-fill of culture medium was 24 h. In this study, we verified experimentally the necessity of designing the operational strategy for increasing ethanol production in terms of aeration rate and time interval of withdrawal-fill of culture medium in the repeated fed-batch ethanol fermentation.

한국어

Renewable energy 자원으로서 bioethanol에 대한 관심으 로 보다 경제적으로 ethanol을 생산하려는 연구와 이에 대 한 선행기술 평가가 구체적인 실례와 함께 진행되어져 왔 다 [1-4]. 특히 에탄올 발효에서의 에탄올 생산성 증가를 위 하여서는 최종 발효액에서의 ethanol 농도의 증가를 통한 distillation cost의 절감 등이 고려되었으며 [5], 이때 고농 도의 ethanol 조건에서의 ethanol 발효의 계속적인 진행을 어떻게 하면 효율적으로 할 것인가에 대한 운전전략이 productivity 측면에서 고려되기도 하였다 [6]. 그동안 많은 연구자들에 의하여 여러 가지 인자 중에서 ethanol inhibition 을 감소시키고, by-product인 glycerol의 생성을 줄이기 위한 방법으로 미량으로 조절된 공기를 첨가하여 ethanol 발효 를 진행하는 방법이 연구되어왔다 [7-15]. Ethanol 발효 시 aeration은 ethanol inhibition으로 부터 효모의 viability를 증가 시키고 [7-9], 세포막의 파괴를 방지 해주는 역할을 하는 것으로 알려져 왔다 [16-20]. 본 연구팀도 ethanol 내성 을 가지고 있는 Saccharomyces cerevisiae를 사용한 선행연 구에서 공정 조절이 가능한 범위의 aeration 조건에서 공기의 주입이 ethanol inhibition을 감소시키고, ethanol 발효에서 ethanol 생산을 증가시킴을 확인하였다 [6,21,22]. 이때 최고 의 ethanol 생산을 보이는 최적의 aeration rate을 실험적으로 정하였고, 반복 유가식 발효를 통하여 조절된 공기의 주입이 ethanol 생산에 효과가 있음을 보여주었다 [22]. 본 연구에서는 ethanol 발효 효모인 S. scerevisiae ATCC 24858 를 사용하여 ethanol 생산성이 최대가 되는 최적의 aeration rate을 확인하는 연구를 수행하였으며, 특징적으로 최적의 aeration 조건에서 glucose와 배지를 어떠한 전략으로 withdrawal-fill 해야 ethanol의 생산이 최대로 증가할 수 있는지에 대하여 연구하였다. 이러한 연구를 통하여 반복 유가식 ethanol 발효에서 최고의 ethanol 생산을 위하여서 는 운전 전략의 설계와 실증이 매우 중요함을 보여 주었고, 다른 발효생산물 반복 유가식 발효 방법으로 생산 할 때도 응용 되어 질 수 있을 것으로 생각 된다.