생물반응기 내의 산소전달계수(KLa)측정

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생물반응기 내의 산소전달계수(KLa)측정에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

배지의 깊이 : L/Dt=1~1.25이고, 발효조의 용량에 대한 배지의 용량은 60~80% 정도로
하여배양하는 것이 표준이지만 교반효율, 공기의 hold-up, 발포의상태, 소포의 능력등을 고려하여 결정한다.
5) 열제거장치 : 발효조에서 발생하는 발효대사열, 교반열등을 냉각조절하여 발효를 효율
적으로 이루어 지도록하기 위해서 냉각수에 의한 열제거방법을 이용한다. 소형 발효조 에서는 jacket, 대형조에서는 coil관, 외부열교환기가 사용된다.
⑵ Waldhof형 발효조
아황산 펄프폐액을 사용한 효모생산을 위하여 독일에서 개발된 발효조이며, 그 성능이 좋기
때문에 현재에도 널리 이용되고 있다. 공기는 회전축(shaft)으로 들어가서 통기회전원판
(aeration wheel)으로부터 액중에 방출된다. 통기회전원판위에는 원통(draft tube)이 있으며,
원판을 회전(1000 rpm)시키면서 공기를 흡입하면 액은 거품과 함께 소용돌이치면서 조바
닥에서 원퉁밖으로 배출되고, 원통밖의 액면은 높아져서 액은 원통내부로 향하여 낙하하는
운동을 반복하게 된다. 발생하는 거품은 기계적으로 처리되고 산소 이용률도 높으며, 공기의
제균이 요구되지 않는다. 적당량의 원료액을 연속적으로 공급하고 그 양만큼 overflow관을
통하여 외부로 배출시키면 연속배양도 가능하다. 발효열에 의한 온도상승은 조내의 냉각사
관에 냉각수를 통하여 조절되거나 외부에 장치한 열교환기에 의해 조절된다.
⑶ Vogelbusch형 발효조
Waldhof형 발효조와 비교적 유사한 발효조이지만 교반기와 통기장치에 특징이 있다. 그림에
나타낸 바와 같이 구조상으로 교반날개와 sparger가 분리되어있지 않고 교반날개 하부에
공기흡입용 sparger가 부착되어 있어서 통기에 필요한 동력을 절약할 수 있다. 교반날개의
모양은 유선형이며 속이 비어있다. 그 날개 끝의 반부분이 잘라져 있어 회전하면 cavitation이
일어나고, 조 외부와 통해있는 교반날개로부터 공기가 흡입되어 밑부분의 열려진 구멍을
통하여 공기를 분출시켜 작은 기포를 형성하게 한다.
▶발효공정
미생물공업의 배양공정은 주발효조와 이것을 최소화시킨 종모발효조로 되어 있다. 즉, 이들 발효조에서는 여기에 부속된 원료의 조제, 증자 살균, 냉각의 설비, 통기용 공기조정, 제균의 설비, 교반기 기구가 있으며 배양조의 규모에 따라 작은 종모 발효조가 있을 수도 있다. 종모발효조는 반응매체로 사용될 미생물을 증식시키는 곳이며 주 발효조는 생산물을 얻는 곳이다.
먼저 장치 전체를 예비살균을 행하고 곧 이어 정모배양조에 원료를 들여 보내고 이것을 가압증기 살균시킨다. 무균적 상태로 냉각한 후 플라스크 등에서 미리 배양한 미생물을 접종하여 증식을 꾀한다. 종모배양조에 개시되면 곧이어 종모발효조와 같은 순서에 따라 주 발효조도 준비한다. 발효조가 대형이면 원료의 증자살균을 발효조에서 하지 않고 다른 살균 장치에서 하는 것이 보통이다. 배양 중에서는 온도 pH를 조절하면서도 통기, 교반을 행하고 필요에 따라 냉각한다. 종모배양조에 접종된 균운 일정시간 증식되어 균수가 확실히 대수 증식기에 달했다고 인정되면 주발효조에다 다시 이송한다. 이 이송시기는 각 발효의 종류에 따라 달라 때로는 발효수율에 영향을 준다. 주 발효조는 미생물의 약간의 증식을 시켜주는 전반기와 목적 생산물의 생산은 꾀하는 후반기에 따라 발효의 단계가 다르나 소정 시간을 거치면 발효는 끝나고 축척된 생산물은 곧 다음의 회수공정으로 배양액을 넘친다.
◇Frementer(발효조)
-발효기의 기본구성
발효조의 가장 중요한 기능은 미생물에 그 생육에 필요한 환경을 주어서 바람직스로운 미생물을 증식 시키서 목적 생산물을 얻는 것이다. 따라서 발효조의 설계와 제작에는 많은 배려가 필요하다.
①탱크는 몇 일이라도 무균성을 유지하면서 운전할 수 있는 것이어야만 되며, 장기간의 운전에 견딜 수 있는 것이 아니면 안된다.
② 미생물의 대사에 따라서 그것을 만족하는 통기교반이 될 수 없는 것이면 안된다. 그러나 미생물에 기계적인 충격을 줄 수 잇을 정도의 교반강도가 되어서는 안된다.
③ 소비동력은 될 수 있는한 낮은 곳이 바람직하다.
④ 온도제어 장치가가 붙어있지 않으면 안된다.
⑤pH조절이 될 수 있는 것이어야 한다.
⑥시료채취가 될 수 있겠금 되어 있어야 한다.
⑦발효조로부터의 증발손실이 극히 적어야한다.
⑧발효, 배양물배출, 세정, 보수유지 등에 필요한 노동력은 극히 적지 않으면 안된다.
⑨공정에 적합한 크기의 규모가 아니면 안된다.
⑩탱크내부는 될 수 있는 한 불록한 테두리를 없애고 매끈한 용접 마무리를 함과 동시에 탱크내부표면은 철저히 반반하게 마무리하는 것이 필요하다.
⑪Pilot plant(중간시험공장)로부터 대형 생산탱크로 규모를 확대하는 경우는 쌍방이 기하학적으로 닮은꼴이 되겠금 설계한다.
⑫만족할 수 있는 결과가 얻어지는 한, 될 수 있는 한 값싼 재료를 사용한다.
⑬각각의 발효에 따라 다른 부대 설비가 부착되어야 한다.
구조
엄격한 무균상태가 요청되는 발효에서는, 반복되는 증기살균에 견딜 수 있는 재질을 선택하지 않으면 안된다. 1～30ℓ정도의 작은 탱크는 유리라든지 스테인레스 스틸 어느것이라도 사용되지만 유리쪽이 표면이 반반하고 독성이 없으며 부식성도 없을 뿐만 아니라 내부가 잘 관찰될 수 있는 잇점이 있다. 이것에는 다음의 2가지의 기본적인 형이 있다.
①원통형이고 밑이 편편한 유리병으로 위에 잡고 옮길 수 있는 플랜지형의 덮개가 있는 형식으로서 이형은 brosilicate 유리병이 사용된다. 이jar는 그대로 고압멸균이 될 수 있다.
②윗부분과 밑부분이 모두 스테인레스 스틸로된 유리실린더형의 jar. 이 발효조는 고정해 붙인채로 살균하는데 내압상의 안정성으로부터 용량은 직경30cm 가 종말로 되어 있다.
중간시험공장이라든지 대형 발효조에서는 사용한 재질이 살균압과 부식에 견딜수 있는지, 독성은 없는지, 비용은 얼마나 드는지 등을 검토하지 않으면 않된다. 발효조의 재료에 관해서는 Walker등과 Solomons가 여러 가지 검토를 하고 있다. 중간시험공장의 탱크도 대형발효

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생물반응기 내의 산소전달계수(KLa)측정,   발효,   통기교반형배양장치