• KSBB Journal
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• 제24권5호
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• pp.446-452
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• 2009

본 연구에선 바이오부탄올 생산을 위한 추출발효에 적용하고자 부탄올 추출에 효율적이고 미생물에 독성을 주지 않는 적합한 추출용매를 선정하고자 하였다. 추출 용매를 선정하기 위하여 부틸 부틸레이트, oleyl alcohol, 친환경 용매인 소수성 이온성 액체 2 종류를 이용하여 분배계수를 구한 결과, 부틸 부틸레이트와 oleyl alcohol이 높은 부탄올 분배계수를 나타내었고 부탄올 농도 1-20 g/L와 pH 4-5.5 범위에서 80% 이상의 우수하고 안정적인 추출효율을 나타내었다. 미생물에 독성이 없는 oleyl alcohol를 사용한 회분식 추출발효에서는 추출을 하지 않은 회분식 배양보다 11% 향상된 부탄올 생산을 보였다 (11.2 g/L vs. 12.4 g/L). 이는 배양액 내의 부탄올이 추출되어 배양액내의 부탄올 농도가 낮게 유지됨으로써 부탄올 독성 영향이 감소되었고, 이로 인해 향상된 부탄올 생산이 이루어진 것으로 판단된다. Oleyl alcohol：부틸부티레이트 부피비를 9：1로 혼합한 용매를 사용했을 경우는 미생물 생장에는 저해 영향이 미미했으나 부탄올 생산은 추출발효를 하지 않은 회분식 배양에 비해 60%에 그쳤다. 부틸부티레이트를 20% 이상 미생물 생장에 심각한 저해를 주는 것으로 관찰되어졌다. 본 연구를 통해, 실험에 사용된 4가지 추출 용매 중에서 oleyl alcohol이 미생물에게 독성영향을 끼치지 않으면서 부탄올 추출을 효율적으로 할 수 있음을 알 수 있었고, oleyl alcohol을 바이오 부탄올 연속 추출발효에 적용한다면 향상된 부탄올 생산성을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제19권2호
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• pp.157-164
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• 2009

소수성, 고무상 고분자인 polydimethylsiloxane (PDMS) 소재를 대상으로 치밀한 단일막과 복합막을 제조하였으며 이들을 이용한 투과증발법을 통해 바이오부탄올을 농축하는 실험을 수행하였다. 바이오부탄올 회수를 위해 $1{\sim}5wt%$의 부탄올이 함유된 모델 수용액을 대상으로 조업온도$(20{\sim}40^{\circ}C)$와 막두께$(1{\sim}100{\mu}m)$를 변화시키면서 PDMS막의 투과증발 특성을 조사하였다. $100{\mu}m$ 두께 PDMS 단일막의 경우 공급부탄올의 농도가 증가할수록 포집된 부탄올의 농도, 선택도, 투과도가 증가하였다. 이러한 결과는 물보다 부탄올에 대한 PDMS 소재의 친화성과 막 사슬 내의 큰 자유부피(free volume)로 부탄올에 대한 확산저항이 적기 때문에 부탄올에 대한 선택도와 투과도가 높은 것으로 파악되었다. 조업온도를 $20{\sim}40^{\circ}C$로 증가시키며 투과증발특성을 조사한 결과, 온도의 상승에 따라 포집된 부탄올의 농도, 선택도, 투과도 모두 증가하였다. PDMS막의 두께가 $100{\mu}m$에서 $1{\mu}m$로 얇아질수록 포집된 부탄올의 농도와 선택도는 감소하였으며 투과도는 증가하는 경향을 보였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.243-246
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• 2000

Clostridium.aetobutylicum Bl8에 의한 부탄올 발효에서 농도, extra nutrient, pH대한 부탄올 생성량을 알아보았다. 실험결과 extra nutrient를 주입했을 때 부탄올의 농도가 주입하지 않았던 배양에서보다 약 17%정도 증가하는 결과를 보였고, pH를 control 했을 때에는 glucose 60g/L 회분 실험을 기준으로 부탄올 생산량이 약 41%정도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제10권4호
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• pp.198-204
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• 2000

생물 발효 공정에서 생산되는 부탄올 수용액으로부터 부탄올을 농축시키기 위한 투과증발 공정의 flux와 선택도를 향상시키기 위하여 저온 plasma 처리 공정으로 막을 제조하였다. 플라즈마 처리 조건인 공급 power, 반응 시간, 단량체 공급 속도 등에 따른 영향을 조사하여 (W/FM)t의 최적값이 4.0389$\times$10(sup)9 J.min/kg임을 확인하였으며, 이에 따른 최적의 막 제조 공정을 확립하였다. 여러 가지 유기 화합물로서 저온 플라즈마 처리된 막에 대하여 부탄올 분리 성능을 조사하였으며, 플라즈마 처리된 막에 대하여 물과 부탄올의 상대적 sorption 비와 접촉각을 측정하여 표면 분석을 하고자 하였으며, 그 상관 관계를 조사하였다. 접촉각과 상대적 sorption 비가 증가함에 따라 부탄올의 선택도는 0.186에서 3.525로 향상되었고, 부탄올 질량 flux는 0.042에서 0.567 kg/$m^2$.hr로 향상됨을 볼 수 있었는데, 이는 막의 소수서이 증가함에 따라 막과 부탄올과의 친화력이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. 또한 사용된 유기 화합물과 물 또는 부탄올과의 친화력 정도를 알아보기 위해 heat of mixing을 측정하여 분리 성능과 비교하였으나 뚜렷한 경향성을 얻지 못하였다. 이것은 플라즈마 처리 시 유기 화합물이 분해되어 새로운 화합물을 형성하게 되어 유기 화합물 본래의 특성을 잃어버리기 때문인 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권1호
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• pp.26-32
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• 2013

부탄올 용매에서 생존하는 부탄올 내성 미생물을 분리하였다. 분리된 미생물들의 세포성장은 부탄올 농도가 증가함에 따라 감소하였으며, 그 중에서 BRS02가 12.5 g/L에서 가장 높은 내성도를 나타내었다. 또한, UV를 이용하여 BRS02균의 변이를 유도하여 고농도 부탄올 내성균 BRS251을 개발하였다. 부탄올 생산 모델균주로 대장균과 함께 부탄올, 프로판올 및 펜탄올에 대한 내성도를 비교한 결과, 대장균은 7.5 g/L 부탄올과 20 g/L 프로판올, 2 g/L 펜탄올 농도까지 생육이 가능한 반편, BRS251은 더 고농도인 17.5 g/L 부탄올과 32.5 g/L 프로판올, 6 g/L 펜탄올 농도까지 생육이 가능하였다. 분리된 세균을 동정하기 위해서 그람염색 후 광학현미경으로 관찰한 결과 그람양성의 구균으로 확인이 되었으며, 6.5% NaCl에서 생육이 가능하였다. 생화학적 특성을 분석한 결과, arginine dihydrolase, ${\alpha}$-glucosidase, urease 효소활성을 가지고 있었으며, 호기적인 조건에서 D-galactose, Dmaltose, D-mannitol, D-mannose, methyl-${\beta}$-D-glucopyranoside, D-ribose, sucrose, D-trehalose를 탄소원으로 자화하여 산을 생성할 수 있었으며, bacitracin, vibriostatic agent O/129 및 optochin에 대한 항생제 내성을 나타내었다. 16S rRNA 유전자 서열을 결정하고 계통발생도 분석을 통해 BRS02는 최종적으로 Staphylococcus sp.임을 동정하였다.

• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.320-325
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• 2018

FASs (fluoroalkylsilanes)로 표면 개질한 소수성 막에 대한 부탄올/물, 이소프로판올/물 용액의 수착(sorption)량을 측정하였으며 이들 수착 특성을 Hansen 용해도 파라미터를 이용하여 해석하였다. 부탄올의 수착량이 이소프토판올보다 많았으며, 이는 부탄올의 용해도 파라미터(${\delta}_t=20.4$)와 FASs 소수성 막의 용해도 파라미터(${\delta}_t=16.9$)와의 차이가 이소프로판올 (${\delta}_t=24.6$)과의 차이보다 작기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 극성력(${\delta}_p$) 측면에서 살펴보면, FASs 극성력(${\delta}_p=4.6$)과 부탄올의 극성력(${\delta}_p=6.3$)과의 차이가 FASs 극성력(${\delta}_p=4.6$)과 이소프로판올의 극성력(${\delta}_p=9.0$)과의 차이보다 작다. 이는 부탄올-FASs 간의 극성력 차이가 이소프로판올-FASs 간의 극성력 차이보다 작아서 부탄올-FASs 간의 상호인력이 크다는 것을 의미하며, 수착량이 크게 나타나는 결과를 설명할 수 있다. 본 실험결과로부터 막에 대한 알코올의 수착특성, 용매에 대한 용질의 용해도 등을 분석하는데 용해도 파라미터를 이용할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권3호
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• pp.432-436
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• 1997

식용으로 이용되고 있는 영지, 양송이, 표고 등 버섯류의 기능성을 검토하고자 버섯류를 diethylether와 부탄올로 추출하여 이들 추출물의 전자공여능, 과산화물가 및 아질산염 소거작용을 측정하였다. 전자공여작용은 영지버섯의 diethylether 및 부탄올 추출물에서 95.09% 및 97.75%로서 우수하였으며, 양송이와 표고버섯의 부탄올 추출물에서도 94.33% 및 96.09%로서 전자공여 작용이 높게 나타났다. 영지버섯의 diethylether 추출물은 BHA보다 강한 항산화성을 나타냈으며, 영지버섯의 부탄올 추출물은 저장 15일 까지 BHA보다 과산화물가가 낮았다. 양송이버섯의 diethylether추출물은 거의 항산화성이 나타나지 않았으나, 양송이버섯의 부탄올 추출물은 대조구와 diethylether 추출물보다는 항산화성이 높게 나타났다. 영지버섯의 diethylether 추출물 및 표고버섯의 부탄올 추출물이 68.34% 및 68.23%로서 높은 아질산염 소거작용을 나타내었으나 영지 및 양송이버섯의 부탄올 추출물의 아질산염 소거작용은 각각 44.44% 및 43.39% 이었다.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.336-344
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• 2011

소수성 ZSM-5 분리막을 결정성장핵의 수열합성 2차 성장법으로 다공성 스테인레스 스틸 지지체의 안쪽에 합성하였으며, 이렇게 제조한 분리막을 이용하여 n-부탄올 수용액으로부터 n-부탄올을 선택적으로 분리하였다. 공급 수용액의 농도 변화 및 운전 온도의 변화에 따른 투과증발 특성을 관찰하였다. 공급 수용액 내의 n-부탄올 농도를 각각 0.001, 0.005, 0.01 그리고 0.015 몰분율로, 운전 온도는 25C, $35^{\circ}C$ 그리고 $45^{\circ}C$로 바꾸면서 실험하였다. 운전 온도가 $45^{\circ}C$인 실험조건에서 공급측 n-부탄올의 몰분율이 0.001에서 0.015로 증가함에 따라 n-부탄올의 플럭스는 약 $2g/m^2/hr$ 에서 $27g/m^2/hr$ 로 크게 증가하였다. 이 결과로 투과물 내의 n-부탄올의 농도가 0.0016 몰분율에서 0.052 몰분율로 상당히 증가함을 알 수 있었다. 공급 농도가 0.015인 상태에서 운전 온도가 $25^{\circ}C$에서 $45^{\circ}C$로 증가함에 따라 n-부탄올의 플럭스는 약 $13g/m^2/hr$ 에서 $27g/m^2/hr$ 로 크게 증가하였으며, 투과물 내의 n-부탄올 농도도 따라서 0.045에서 0.052로 증가함을 관찰할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제19권3호
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• pp.212-221
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• 2009

본 연구는 PVDF/PDMS 복합막을 제조하여 부탄올을 농축을 위한 투과증발특성에 대해 알아보았다. 또한 복합막의 제조 방법에 따른 투과특성을 알아보기 위해 지지층의 PVDF 농도변화와 활성층의 경화조건에 따라 투과증발 최적막을 선정하였다. 이 막을 사용하여 공급액의 농도, 온도 및 순환 유속을 변화시켜 부탄올의 투과특성에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 그 결과 공급액의 농도, 온도, 순환 유속이 증가할 경우 부탄올의 플럭스와 투과 농도가 증가함을 확인하였으며 상용막인 GKSS사의 PVDF/POMS 복합막과 비교한 결과 부탄올 투과 플럭스, 투과 농도, 선택도 등 모두 높은 값을 나타내었다.

• 대한화학회지
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• 제52권2호
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• pp.111-117
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• 2008

순수 물 및 부탄올 이성질체의 수용액에서 양이온 계면활성제인 trimethyltetradecylammonium bromide(TTAB)와 비이온 계면활성제인 polyoxyethylene(23) lauryl ether(Brij 35)로 이루어진 혼합계면활성제의 임계미셀농도(CMC)와 반대이온의 결합상수값(B)을 TTAB의 겉보기 몰분율(1)의 함수로서 전도도법과 표면장력계법으로 측정하였다. 이와 같이 측정한 CMC 값에 비이상적 혼합미셀화 모델을 적용함으로써 여러 가지 열역학적 함수값(Xi, i, Ci, aiM, 및 △Hmix)들을 계산하고 분석하였다. TTAB/Brij 35 혼합계면활성제의 미셀화에 미치는 부탄올 이성질체의 효과는 n-부탄올>iso-부탄올>tert-부탄올>물 크기순으로 나타났다.