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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.19, No.2, 179-184, April, 2008
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실험계획법을 이용한 숙신산염 탈염의 주요 공정변수 결정
Determination of Main Factors Affecting the Electrodialysis of Succinate by Using Design of Experiment Method
신승한1, †, 장유진1, 2, 이도훈1, 김상용1
  • 1한국생산기술연구원 환경에너지본부
  • 2성균관대학교 고분자공학과
Seunghan Shin1, †, Eugene Chang1, 2, Do-Hoon Lee1, and Sangyong Kim1
  • 1Korea Institute of Industrial Technology, Chungnam 330-825, Korea
  • 2Sungkyunkwan University, Gyunggi 440-746, Korea
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초록
숙신산은 식품, 의약, 화장품 등의 생산에서 중요한 화학물질로 부각되고 있으며, 향후 많은 분야에 사용될 가능성이 큰 원료물질이다. 일반적인 화학합성법과는 달리, 바이오매스와 환경 친화적 생물공정에 의해 생산되는 숙신산은 주로 염의 형태로 존재하므로 무기이온 제거를 위한 후속공정으로 전기투석공정이 반드시 필요하다. 전기투석 공정의 최적화를 위해 전압, 농도, pH 등의 인자 중에서 반응변수(response)인 탈염도 및 에너지 소비량에 영향을 주는 인자 선정 및 그 중요도 분석을 실험계획법을 이용하여 수행하였다. 2 수준 3인자 완전 요인 설계표에 의거하여 실험을 수행하였고, 실험결과의 미니탭 분석을 통해 전압이 가장 중요도가 큰 인자임을 알았다. 또한, 반응변수 최적화 도구를 이용하여 반응변수의 목표값을 만족시키는 인자의 최적 조합을 찾고자 하였다. 한편, 전하를 띄지 않는 발효잔류물이 탈염에 미치는 영향을 조사하기위해 농축 발효 옥수수 침출물, 이스트 추출액, 덱스트로즈 등의 함량에 따른 숙신산염의 탈염도 변화를 고찰하였다.
The separation and purification of succinate are necessary for the succinic acid production by a fermentation process. Among the purification processes, desalination of succinate is inevitable. In this work, electrodialysis was selected as a desalination method and its operating parameters affecting the degree of desalination and energy consumption were examined. Commercialized electrodialysis apparatus was used in this work and its optimum operating parameters were determined by using design of experiment (DOE) method. Voltage, concentration of succinate, and pH were selected as main parameters. Among them, voltage seemed to be the most important one. The final conversion of succinate to succinic acid was calculated when the operating parameters were optimized. Finally, the effect of impurities, such as corn steep oil, yeast extract, and dextrose on the electrodialysis efficiency was also studied.
Keywords:succinate;fermentation;desalination;electrodialysis;design of experiment
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