• 제목, 요약, 키워드: Bubble Column

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무기염과 생물반응기의 종류가 Clavulanic acid의 생산에 미치는 영향 (Effect of Inorganic Salts and Various Bioreactors on the Production of Clavulanic Acid)

  • 김일출;김승욱
    • KSBB Journal
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    • v.14 no.4
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    • pp.440-444
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    • 1999
  • S. clavulirerus ATCC 27064 균주는 약 200 mg/L의 clavulanic acid를 생산하였지만, 이 균주를 NTG에 의해 돌연변이 시킴으로써 얻어진 S. clavuligerus KK를 같은 배양조건에서 약 5배 많은 1150 mg/L의 clavulanic acid를 생산하였다. 무기염이 첨가되지 않은 clavulanic acid의 기본 생산 배지에서는 clavulanic acid의 생산량은 1150 mg/L였으나 다양한 무기염 중에서 MgSO$_4$가 첨가된 배지에서는 약 2000 mg/L나 생산되었다. 따라서 기본 배지조성인 1%(v/v) glycerol, 1.5%(w/v) soybean flour, 0.1%(w/v) $KH_2PO_4$, 0.2%(v/v) soybean oil에 0.4%(w/v) MgSO$_4$를 첨가함으로써 clavulanic acid의 생산을 높일 수 있었다.Airlift 와 bubble column 및 교반식 생물반응기에서 회분식 배양을 했을 경우 clavulanic acid의 생산은 airlift 생물 반응기에서는 1100 ng/L, bubble column 생물 반응기에서는 1450 mg/L, 교반식 생물 반응기에서는 1500 mg/L가 생산되어, 교반식 반응기가 적절하다고 생각되며 이는 배양액이 시간이 지날수록 점도가 높아지기 때문에 임펠러에 의한 교반 효과가 있는 교반식 반응기에서 물질전달이 가장 용이하기 때문인 것으로 보인다. 특히 교반식 생물 반응기에서 용존산소농도에 따라 교반속도를 조절하여 회분식 배양을 했을 경우가 수율이 0.18, 생산성은 250mg/Lㆍday로 가장 우수하게 나타났다.

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Development of a Novel Bioreactor System for the Treatment of Gaseous Benzene

  • Yeom, Sung-Ho;Daugulis, Andrew J.;Yoo, Young-Je
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • pp.73-76
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    • 2000
  • A novel, continuous bioreactor system combining a bubble column (absorption section) and a two-phase bioreactor (degradation section) has been designed to treat a gas stream containing benzene. The bubble column contained hexadecane as an absorbent for benzene, and was systemically chosen considering physical, biological, environmental, operational and economic factors. This solvent has infinite solubility for benzene and very low volatility. After absorbing benzene in the bubble column, the hexadecane served as the organic phase of the two-phase partitioning bioreactor, transferring benzene into the aqueous phase where it was degraded by Alcaligenes xylosoxidans Y234. The hexadecane was then continuously recirculated back to the absorber section for the removal of additional benzene. All mass transfer and biodegradation characteristics in this system were investigated prior to operation of the integrated unit, and these included: the mass transfer rate of benzene in the absorption column, the mass transfer rate of benzene from the organic phase into the aqueous phase in the two-phase bioreactor, the stripping rate of benzene out of the two-phase bioreactor, etc. All of these parameters were incorporated into model equations, which were used to investigate the effects of operating conditions on the performance of the system. Several experiments were conducted to show the feasibility of this system. This process is believed to be very practical for the treatment of high concentrations of gaseous pollutants.

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기포탑 반응기에서 조작변수가 meta 붕산 생성반응 전환율에 미치는 영향 (Effects of Operating Variables on the Conversion of Meta Boric Acid Formation in a Bubble Column Reactor)

  • 조수행;도재범;강용
    • 공업화학
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    • v.7 no.3
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    • pp.573-579
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    • 1996
  • 공업적 기포탑 반응기의 설계, scale-up, 조절, 개발 및 운전에 매우 긴요한 기초자료들을 얻기 위하여 실험 실적 규모의 기포탑 반응기에서 각 실험변수들이 ortho 붕산으로부터 meta 붕산의 생성 반응전환율에 미치는 영향을 연구하였다. 반응시간 및 압력, 반응물의 입자크기 및 기체 유속 등을 실험변수로 선택하였으며, 이들 실험변수들이 기포탑 반응기내의 기체 체류량에 미치는 영향들을 반응의 전환율과 연계하여 또한 검토하였다. 연구의 결과, 다음과 같은 최적 반응조건을 얻을 수 있었다 : 반응시간 ; 35~40(분), 반응압력 ; 92~95(kPa), 반응입자의 크기 ; $0.6{\times}10^{-3}(m)$ 이하, 기체 유속 ; 0.07~0.08(m/s).

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내부순환식 기포탑 반응기 상에서 MEA (monoethanolamine) 용액에 의한 이산화탄소 분리 및 메탄회수 (Methane Recovery and Carbon Dioxide Stripping by MEA Solution the Autocirculation Bubble Lift Column Reactor)

  • 이인화;김선일;박주영
    • 공업화학
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    • v.18 no.3
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    • pp.239-244
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    • 2007
  • 이산화탄소 분리 및 메탄 회수를 동시에 수행하기 위한 배출구가 두 개로 분리된 내부순환식 기포탑 반응기를 이용하여 $CO_2$ 분리용 흡수제인 모노에탄올아민(MEA)의 최적조건을 도출하였다. 5 wt% MEA 수용액에서 이산화탄소의 흡수 및 탈기 반응 시 pH 변화, 공기주입량에 따른 이산화탄소 탈기량 및 메탄 함량변화를 관찰하였다. 또한 액상수위 및 초기 MEA 흡수액 온도변화에 따른 이산화탄소 흡수 및 메탄 회수율을 측정하였다. 최적반응조건은 정상상태에서 액상수위 40 mm, 공기주입량은 1.5 L/min, 흡수액의 온도 $25^{\circ}C$이었다

섬유소의 연속 효소 가수분해를 위한 순환식 기포탑 반응기의 설계 (Design of Recycle Bubble Column Reactor for Continuous Enzymatic Hydrolysis of Cellulose)

  • 김춘영;홍석표정봉우이태원
    • KSBB Journal
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    • v.5 no.1
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    • pp.59-67
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    • 1990
  • 생성물의 분리 및 효소의 회수를 위하여 수평흐름 한외여과장치를 부착한 기포탑에서 섬유소의 연속적인 효소 가수분해 반응을 연구하였다. 기포탑을 효소 가수분해 반응 공정에 이용할 경우 기체유속의 범위는 1-3cm / sec로 기포의 합체현상이 발생하지 않는 dispersed bubble flow 영역이 적합하며 혼합도 거의 완전하게 이루어짐을 확인하였다. 효소 회수장치에 한계분자량이 $10^4$인 여과막을 사용하였을 경우 효소의 활성이 저하되지 않은 채 대부분이 회수되었고 glucose 및 cellobiose의 배제율은 0이었다. 따라서 수평흐름 한외 여과장치는 효소의 연속회수장치로 작합하였으며 반응생성물이 연속적인 분리로 섬유소의 당화율을 증가시켰다. 화분식 반응의 경우 반응시간이 8시간이내에서 실험치는 성능식에 잘 부합되었으나 반연속식 및 연속식 반응의 경우에는 이론값과 차이가 있었다. 이는 반응기 내에서의 효소의 변성에 기인된다. 반연속식 및 연속식 반응의 경우 희석율을 증가시킴에 따라 전환율은 증가하나 반응액중의 환원당의 농도는 낮아진다. 따라서 적정한 기질 공급속도 및 희석율은 효소의 회수비용, 생성물의 농축비용 및 기질의 공급비용등의 경제적 요소를 고려하여 판단하여야 한다. 이상의 결과로부터 수평흐름 한외여과장치를 효소 회수장치로 기포탑에 응용할 경우, 효소의 재사용이 가능할 뿐 아니라 당화율을 증가시킴으로서 연속반응기로 효과적이라고 판단되었다.

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Trayed 기포탑 반응기에서 높이에 따른 기포입자의 거동분석 (Fractional gas hold-up in trayed bubble column)

  • 양정훈;허영걸;양정일;김학주;천동현;김병권;이호태;정헌
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.77.1-77.1
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    • 2011
  • 슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 특히, 반응물은 기체 상태로 반응기에 투입이 되는데, 이 기포입자의 상승하는 힘을 바탕으로 기상/액상/고상이 균일하게 혼합되게 된다. 많은 연구자들이 이러한 기포탑 반응기의 성능을 개선하고자, 다양한 반응기 디자인에 대하여 보고하고 있다. 특히 반응기 내부에 tray를 설치함으로써, 기포 포집율을 증진시기고 액상의 역류를 최소화시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는, 다양한 기공크기를 갖는 tray를 활용함으로써 높이에 따른 기포 포집율의 변화 및 반응기 내에 기포 입자의 거동 특성에 대하여 살펴보았다.

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전해질용액 기포탑에서 기포특성 (Bubble Properties in Bubble Columns with Electrolyte Solutions)

  • 유동준;임대호;전종설;양시우;강용
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.54 no.4
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    • pp.543-547
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    • 2016
  • 직경 0.152 m이고 높이 2.5 m인 전해질용액 기포탑에서 기포의 크기(chord length)와 상승속도 등 기포의 물성에 대해 고찰하였다. 기포의 크기와 상승속도는 이중저항탐침법을 사용하여 측정하였다. 기체와 액체의 유속 그리고 액상의 이온강도가 기포의 크기와 상승속도에 미치는 영향을 결정하였다. 기포의 크기는 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속과 액상의 이온강도가 증가함에 따라서는 감소하였다. 기포의 상승속도는 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하고 액상의 이온강도가 증가함에 따라 감소하였으나 액체유속의 변화에 따라서는 약한 최대값을 나타내었다. 기포의 크기와 상승속도는 운전변수들의 상관식으로 잘 나타낼 수 있었다.

3상 Slurry Bubble Column Reactor에서 기체유속에 따른 고체입자의 거동에 대한 연구 (Study on Effect of gas superficial velocity on particle behavior in three phased Slurry Bubble Column Reactor)

  • 양정훈;양정일;이호태;김학주;천동현;정헌
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.876-879
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    • 2009
  • Fischer-Tropsch 합성 반응과 같은 slurry bubble column reactor에서는 반응 속도를 증진시키기 위해서는 서로 다른 상간의 접촉 면적을 최대화함으로써 물질 전달을 원활하게 유지하여야 한다. 특히 Fischer-Tropsch 합성 반응에서는 반응물인 기체가 촉매로서 기능하는 고체 표면으로의 external mass transfer가 효과적으로 이루어져야 하기 때문에 반응기 내의 기체의 거동뿐만 아니라 고체인 촉매의 분포에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 반응기 내에 기체의 superficial velocity를 변화시키면서 기체의 hold up 뿐만 아니라 고체 입자의 분포특성에 대하여 관찰하였다. Superficial velocity가 증가함에따라 gas hold up의 경우, 일정하게 증가하다가 6 cm/sec 이상에서 그 증가폭이 감소하였다. 즉 6 cm/sec이상에서 turbulent flow regime을 형성하였다. 또한 고체입자의 분포 역시 기체의 superficial velocity가 증가함에따라 보다 균일하게 되는 것을 확인할 수 있었다.

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Evaluation and modelling of the separation of anthracite in the hindered-settling column

  • Kim, Jeong-Yun;Cho, Hee-Chan
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • pp.611-617
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    • 2003
  • This study was performed to develop the method for producing industrial coal sources by cleaning Korean anthracite. Laboratory hindered-settling separation column was set and three coal samples were used for tests. Tests were conducted to evaluate the effects of the major operating variables, teeter water flow rate and relative column pressure (set point). Additional tests were performed to elevate the yield and properties of the products using air bubble injecting process. In results, nice products were obtained with high teeter water flow rate and air bubble injection. Also, model of continuous hindered-settling separation process was established to assist the evaluation of the equipment and several operating variables, such as dispersion, teeter water flow rate, feeding rate, etc.

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연속조작 기포탑에서 열전달 모델 및 에너지 소멸 속도 (Heat Transfer Model and Energy Dissipation Rate in Bubble Columns with Continuous Operation)

  • 장지화;서명재;임대호;강용;정헌;이호태
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.47 no.5
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    • pp.587-592
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    • 2009
  • 연속조작 기포탑에서 열전달 메카니즘을 검토하기 위하여 열전달 모델과 에너지 소멸속도를 고찰하였다. 기포탑에서 표면갱신이론(Surface renewal theory)에 기초한 비정상상태 열전달모델에 의한 에너지소멸 속도($E_D$)는 기포탑에서 기체와 액체상의 거동에 의한 수력학적인 에너지소멸 속도($P_v$)와 비교하여 매우 작게 나타났다. 이와같은 결과로 표면갱신 이론에 의한 비정상상태 열전달모델에서 사용된 에너지 소멸속도와 기포탑 전체에 대한 수력학적 에너지 수지에 의해 산출된 수력학적 에너지 소멸속도는 산출 메카니즘이 서로 다른 별개의 에너지 소멸속도로 규명되었다. 이들 두 종류의 에너지 소멸속도를 각각 본 연구의 실험 변수인 기체와 액체 유속의 상관식으로 나타내어 완전히 다른 값을 나타냄을 확인하였다.