A Study on the Functional Relationship between Biomass Concentration and Fermentation Characteristics in the Culture of High density Cell

고농도 균체 배양에 의한 알콜 발효에서의 균체농도와 발효특성치 사이의 함수관계 규명 -균체농도와 비성장속도, 균체 수율, 알콜 생산성 사이의 함수관계-

The effect of biomass concentration of Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 on specific growth rates, biomass yields, ethanol yields and productivity in the batch fermentation of rotary shaker was investigated. The specific growth rate decreased according to the increase in the biomass density and finally became zero at a biomass concentration, 55g/L. The ethanol yield $Y_{p/s}$ represented a constant value, 0.43, regardless of the change of biomass concentrations. However, the biomass yield $Y_{x/s}$ showed a trend to diminish in values with augmentation of biomass density and ultimately to reach zero at 55g/L of biomass concentration. The ethanol productivity increased linearly with biomass concentration so that, in case of initial sugar concentration, 170g/L, the productivity for 55g/L of biomass density rose up to 30g/L$\cdot$hr for all the batch fermentations. And also the ethanol concentration inhibiting completely the growth was verified 95g/L by applying experimental data to Luong's equation.

회전식 진탕 배양기를 사용한 회분식 발효실험을 통하여 효모 S. cerevisiae ATCC 24858의 균체농도 변화가 비성장 속도, 균체수율, 에탄올수율, 에탄올 생산성 등에 미치는 영향을 규명하여 보았다. 균체의 비성장속도는 균체농도가 증가함에 따라 감소하여 균체농도가 55g/L에 이르게 되면 $Ohr^{-1}$에 도달하여 균체성장이 멈추게 되었다. 에탄올수율 $Y_{p/s}$는 균체농도 변화에 관계없이 일정한 값 0.43을 나타내었으나 균체수율$Y_{x/s}$는 균체농도 증가에 EK라 감소 경향을 나타내어 균체농도55g/L에서는 그 값이 0을 나타내었다. 에탄올 생산성은 균체농도 증가에 따라 선형적인 함수관계로 증가하는 경향을 나타내어 초기 당농도 170g/L, 초기 균체농도55g/L인 경우에는 30g/L까지 상승하였다. 또한 본 연구의 실험 결과를 Luong식에 적용하여 군체성장이 멈추는 에탄올의 농도가 95g/L임을 알 수 있었다.