초록 ▼

환경친화적 생분해성 고분자로서 각광을 받고 있는 유산고분자의 원료인 유산의 경제적 생산을 위하여, 먼저 경제성배지를 개발하고자 하는 연구를 수행하여, 고가의 효모추출물의 대체물로서 콩 가수 분해물과 비타민 첨가를 통하여 59% 정도 배지비용을 절감하였으며，2단 연속세포재순환 발효공정의 조업안정성 및 조건 최적화 연구를 수행하였으며, 다양한 공정의 스케일업 및 일일 20kg－유산 이상의 2단연속세포재순환발효공정의 스케일업을 실시하였으며, 이때 56g/L/h의 유산생산성과 92g/L의 유산농도를 기록하였다.
유산의 정제연구에서 나

환경친화적 생분해성 고분자로서 각광을 받고 있는 유산고분자의 원료인 유산의 경제적 생산을 위하여, 먼저 경제성배지를 개발하고자 하는 연구를 수행하여, 고가의 효모추출물의 대체물로서 콩 가수 분해물과 비타민 첨가를 통하여 59% 정도 배지비용을 절감하였으며，2단 연속세포재순환 발효공정의 조업안정성 및 조건 최적화 연구를 수행하였으며, 다양한 공정의 스케일업 및 일일 20kg－유산 이상의 2단연속세포재순환발효공정의 스케일업을 실시하였으며, 이때 56g/L/h의 유산생산성과 92g/L의 유산농도를 기록하였다.
유산의 정제연구에서 나노여과와 탈염전기투석의 성능을 비교하여, 나노여과의 성능이 더욱 우수함을 알수 있었으며, 이러한 결과를 바탕으로 나노여과와 물분해 전기투석을 연계한 이단계 분리공정이 선정되었다. 이들 각각의 공정에 대한 최적의 막과 조업조건이 결정되었고, 이를 통하여 유산 발효액 내 불순물을 완전 제거하고 고순도 유산을 회수 할 수 있었다.
또한 이러한 생산기술을 바탕으로 발효와 정제공정의 경제성 평가를 통하여, 연간 10만톤급의 공정에서 2단연속세포재순환 발효 공정을 통하여 유산의 전체생산을 1.04 \$/kg－유산으로 생산가능하며 공정개선을 통하여 0.95 \$/kg－유산까지 평가 되었다.
유산고분자의 합성중합연구에서 다양한 분자량의 PLA(poly lactic acid）를 중합하였다. 또한 유산과 글리콜릭산의 공중합쳬인 PLGA(lactic-co-glycolic acid) 가 빠른 가수분해 특성 및 생체적합성을 지닌 고분자로서 FDA 승인을 얻은 g당 1만원이상인 부가가치가 높은 고분자이나 국내에서 생산하는 곳이 없는, 전량 수입에 의존하는 고분자로서 이를 연구하여 실 발효배지에서 정제된 유산에 글리콜릭산을 첨가하여 중합 합성하여 수평균 분자량이 약 70,000 정도 되는 PLGA 고분자를 합성할 수 있었다.

Abstract ▼

The low cost production of lactic acid by fermentation makes available an alternative route of chemical feedstock from biomass. Lactic acid 15 considered as the most promising candidate of alternative chemical feedstock for catalytic conversions. However, considering a current selling price of lacti

The low cost production of lactic acid by fermentation makes available an alternative route of chemical feedstock from biomass. Lactic acid 15 considered as the most promising candidate of alternative chemical feedstock for catalytic conversions. However, considering a current selling price of lactic acid (~25 \$ per kg of 85% lactic acid) produced by fermentation, the use of lactic acid derivatives in commodity applications faces with some obstacles including high raw material cost and low productivity. Thus, the one of aims of this study 15 to tackle the impediment by developing cheaper fermentation media and highly productive continuous bioreactor.
As an effort of replacing, the effective but expensive nutrient source, yeast extract, soybean media were investigated in batch cultures of Lactobacillus rhamnosus. An enzyme-hydrolysate of soybean meal, Soytone, with an adequate supplementation of vitamins was found to be highly effective in supporting lactic acid production from glucose to lactate. The effects of seven selected vitamins: d-biotin, pyridoxine, p- aminobenzoic acid, nicotinic acid, thiamin, pantothenic acid, and riboflavin, on cell growth and lactic acid production were investigated to provide the basis for the optimization of vitamin supplementation to minimize the cost. Pantothenic acid was the most required compound while the other six vitamin were also essential for high lactic acid productivity. As a result of the optimization, 150 g/L yeast extract could be successfully replaced with 19.3 g/L. Soytone supplemented with the vitamins, which resulted in a production of 125g/L lactic acid from 150g/L glucose. The volumetric productivity and lactate yield were 227 g/L/h and 92%, respectively, which were higher than those with 150g/L yeast extract. The raw material cost estimated to be 21.4 C per kg lactic acid that was only about 41% of that with yeast extract.

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 1절 유산 발효 공정 ... 21
• 2절 유산 정제 공정 ... 81
• 3절 유산고분자 중합 ... 103
• 4절 유산생산공정의 경제성 평가 ... 113
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 128
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 131
• 제6장 참고문헌 ... 133