HWAHAK KONGHAK, Vol.20, No.1, 37-48, February, 1982
회분 배양 및 포도당 유가 배양에 의한 최적 에타놀 발효
Optimal Ethanol Fermentation by Batch and Glucose Fed-Batch Culture
초록
S. cerevisiae균주를 사용하여 혐기조건 하에서의 에타놀 발효를 pH 4 및 30 ℃에서 회분 및 반회분 방법으로 조사하였다. 후라스크내에서 발효를 수행한 결과 최적 중량 포도당 농도가 10 %로 측정되었다. 초기 포도당 농도를 증가시켰을 때 초기 lag phase 및 기질저해가 증가하였다. 회분 발효에서는 초기 접종량 및 포도당 농도와 같은 인자들의 발효기간과 에타놀 생성 속도에 대한 영향을 조사하였다. 실험결과와 수치모형을 사용하여 포도당 유가에 대한 최적 정책을 찾아 내었다. 일정한 포도당 유속에서 50 % 포도당 용액을 사용하여 발효를 수행하였다. 이 유가 발효에 의한 생산성이 회분 발효에 의한 것 보다 균체 단위 접종량 당 30 % 더 높은 값을 나타내었다. 유가하여 주는 포도당은 용액 상태보다도 가루 형태로 해 주는 것이 희석 효과를 줄여 주게 될 것이고 따라서 동일한 최종 에타놀 농도에 도달하는데 필요한 발효기간도 축소시킬 수 있을 것이다.
The ethanol fermentation under anaerobic condition by a strain of S. cerevisiae was investigated in batch and fed-batch modes at pH 4.0 and 30 ℃． The flask fermentation showed the optimal glucose concentration to be 10 % by weight. With the increase in the initial glucose concentration, the initial lag phase as well as substrate inhibition increased. In batch fermentation, the effect of some fermentation parameters such as the inoculum size and the glucose concentration on the fermentation time and the ethanol production rate was investigated.
The experimental results together with the mathematical model were utilized for finding the optimal strategy for the glucose addition rate.
Fermentations with constant glucose feed rate were undertaken using 50 % glucose solution. The productivity of fed-batch fermentation per cell inoculated was about 30 % higher than that of the batch fermentation. The use of the glucose powder instead of the solution may help reduce the dilution effect and hence the fermentation period required to arrive at the same final ethanol concentration.
The experimental results together with the mathematical model were utilized for finding the optimal strategy for the glucose addition rate.
Fermentations with constant glucose feed rate were undertaken using 50 % glucose solution. The productivity of fed-batch fermentation per cell inoculated was about 30 % higher than that of the batch fermentation. The use of the glucose powder instead of the solution may help reduce the dilution effect and hence the fermentation period required to arrive at the same final ethanol concentration.