HWAHAK KONGHAK, Vol.16, No.2, 101-108, April, 1978
두 고정화 효소 충전 반응탑에 대한 준 최적화 방법
Suboptimal Policies for Two-Immobilized Enzyme Packed Bed Reactor
초록
두 개의 고정화 효소를 사용한 충전 반응로에서 때飁로 최적 방법으로 충전하는 것보다 준 최적 방법으로 충전하는 것이 실제 유리할 때가 있다. 이런 일은 최적방법이 실험적으로 불가능하고 이론적으로만 가능할 때 흔히 일어난다. 최적 pH가 4.5인 고정화당화효소와 최적 pH가 7.0인 고정화 이성화효소를 두 효소의 안정도와 활성도를 감소시키지 않고서는 한 반응탑에 사용될 수가 없다.
그러나 단속충전방법（bang-bangor bang-bang-bagn）을 사용하면 두 효소에 따로 따로 최적조건을 맞춰줄 수 있어 안정성이나 활성도에 지장이 없게 되고 수율도 최적조건이 이론적으로 추측한 값에 못미치나 상당히 근사한 값에 이르게 된다. 본 연구에서는 위의 준 최적반응중의 일부를 효소 불활성화에 고려치 않은 조건에서 실험과 이론으로 시험했고, 그 외의 충전방법에 대해서는 이론적으로 효소의 불활성을 고려하여 조사한 결과 과당시럽의 최적생산은 단속충전방법이 최선의 방법중의 하나임을 알아내었다.
그러나 단속충전방법（bang-bangor bang-bang-bagn）을 사용하면 두 효소에 따로 따로 최적조건을 맞춰줄 수 있어 안정성이나 활성도에 지장이 없게 되고 수율도 최적조건이 이론적으로 추측한 값에 못미치나 상당히 근사한 값에 이르게 된다. 본 연구에서는 위의 준 최적반응중의 일부를 효소 불활성화에 고려치 않은 조건에서 실험과 이론으로 시험했고, 그 외의 충전방법에 대해서는 이론적으로 효소의 불활성을 고려하여 조사한 결과 과당시럽의 최적생산은 단속충전방법이 최선의 방법중의 하나임을 알아내었다.
A properly chosen suboptimal policy for catalyst distribution in a two-enzyme packed bed reactor is sometimes better than optimal policy itself in actual cases. This often occurs when optimal policy is only theoretically possible and experimentally infeasible. Immobilized glucoamylase （=G. A.） with optimum pH 4.5 and immobilized glucose isomerase (=G. I.) with optimum pH 7.0 cannot be mixed without sacrificing the activities and the stabilities of two immobilized enzymes. However utilizing suboptimal policies such as bang-bang policy (maximization of product) and bang-bang-bang policy (minimization of reactant) would permit two immobilized enzymes in separate reactors where optimum environments for G. A. and G. I. could be provided. The partial experimental investigation of the above suboptimal policies was conducted using immobilized G. A. and immobilized G. I. at the temperature of 40 ℃ and pH 6.5 where no appreciable decay in the activities of both enzymes could take place. The simulated results of suboptimal policies in a reactor undergoing decay of enzyme activity showed that the predicted conversions using bang-bang policy were comparable to the theoretical conversions of the optimal bed policy and it should be one of the best policy for the maximum production of fructose syrup in practice.