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[국내논문] 에탄올 발효방법에 따른 음식물류 폐기물의 바이오에탄올 생산성 비교
Comparison of Bio-ethanol Productivity Using Food Wastes by Various Culture Modes 원문보기

KSBB Journal, v.25 no.5, 2010년, pp.471 - 477  

강희정 (전남대학교 환경공학과) ,  리홍선 (전남대학교 환경공학과) ,  김용진 (목포해양대학교 해양환경공학) ,  김성준 (전남대학교 환경공학과)

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In order to improve bio-ethanol productivity by various cultivation methods in this paper, the culture modes using food wastes, such as batch culture, high-cell-density fermentation, SSF (simultaneous saccharification and fermentation) by fill & draw, continuous culture by fill & draw were performed...

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문제 정의

  • 따라서 당 연구팀에서는 음식폐기물을 이용하여 바이오에탄올로 전환하는 기술을 개발하기 위해 그의 적합성을 조사한 결과 충분히 타당성이 있음을 이전 연구에서 확인하였다 [8]. 본 연구에서는 음식폐기물에 최적인 발효방식을 찾기 위해, 회분식, 연속배양식, 동시당화발효 등의 배양방법을 검토하여 생산성이 최대로 얻어지는 배양법을 결정하고자 한다.
  • 이러한 배양법들을 토대로 하여, 본 연구에서는 음식폐기물을 분쇄하여 효소로 가수분해한 당화액을 이용하는 회분식 에탄올발효, 효모 고밀도 연속식 배양 및 fill & draw식 연속 배양방법을 검토하고, 연속적 감압을 통한 동시당화발효와 비감압식 동시당화발효법의 에탄올 생산성을 비교하고, 바이오에탄올 발효에 적합한 배양방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오 에탄올 생산기술의 세대별 원료는 무엇이며 그 특징은? 바이오 에탄올 생산기술로는 1세대 원료인 곡물로 미국과 브라질을 중심으로 옥수수, 사탕수수, 폐당을 이용하여 당질 및 전분질계로부터 발효 가능한 당을 생산하고, 생성당을 효모 등의 미생물을 이용하여 에탄올을 발효 생산하고 있다 [1]. 2세대 원료는 목질계로 대나무, 왕겨, 갈대, 볏짚 등을 이용하여 물리화학적 당화나 셀룰로오스를 분해하는 효소를 첨가하여 셀룰로오스를 당으로 전환시켜 에탄올을 발효 생산하고 있다 [2]. 제 3세대 원료는 해조류로 우뭇가사리, 김, 꼬시래기 같은 홍조류는 탄수화물을 많이 포함하고 있어 바이오 에탄올 원료로 사용되고 있으며, 다시마, 모자반, 톳 같은 갈조류는 성장이 빠르고 단위 면적당 생산성이 높다 [3]. 최근에는 이러한 갈조류인 다시마로부터 바이오 에탄올을 생산하고 있다 [4].
에탄올 발효 방법 중, 가장 상용화된 회분식 공정의 장단점은? 지금까지 알려진 에탄올 발효 방법에는 회분식 [9-10], Fed-batch식 [11-12], Mell-Boint 반연속식, 연속발효 [13] 등이 있다. 회분식 공정은 오랫동안 주류 생산에 사용한 경험이 있으며 반응조 구조가 간단하고 오염가능성이 낮다는 장점으로 인해 현존하는 대부분의 상용프로세스로 채택하고 있다. 그러나 생산성이 낮고 반응전의 준비단계 및 반응 후의 세척 등에 소모되는 시간과 노동력이 크며 기질 저해 등에 취약한 단점이 있다 [14]. 연속배양은 신선한 배지를 일정한 속도로 발효조로 공급하면서 동시에 같은 양의 발효배양액을 배출시켜 발효조 내의 배양액을 항상 일정하게 유지하면서 발효하는 방법이다.
음식물쓰레기의 어떤 점에서 발효산업의 배양기질로 사용할 수 있는가? 각 기술들은 나름대로의 장단점을 지니고 있으나, 이용되고 있는 자원화기술들이 대부분 종래의 저급 자원화기술 단계에서 벗어나지 못하고 있다. 그러나 음식물쓰레기는 미생물의 기질로 이용될 수 있는 다양한 영양물질들이 함유되어 있다는 것에 초점을 맞추어 발효산업의 배양기질로 이용할 수 있다는 인식전환이 필요하다.
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참고문헌 (24)

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  2. Kim, N. Y., H. J. Kim, and J. S. Kim (2005) Simultaneous saccharification and fermentation from ammonia pretreated waste oak wood for fuel ethanol production. Master. Theories and Applications of Chem. Eng. 11: 1731-1734. 

  3. Park, J. I., H. C. Woo, and J. H. Lee (2008) Production of bio-energy from marine algae: status and perspectives. Korean J. Chem. Eng. Res. 46: 833-844. 

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