• 제목/요약/키워드: 유채대

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산가수분해한 유채대로부터 유리당의 분리 및 이의 잔사로부터 펠릿의 제조 (Separation of Reducing Sugars from Rape Stalk by Acid Hydrolysis and Fabrication of Fuel Pellets from its Residues)

  • 양인;안병준;김명용;오세창;안세희;최인규;김용현;한규성
    • 한국자원식물학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.60-71
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    • 2014
  • 본 연구는 유채의 바이오리파이너리 원료화 가능성을 확인하기 위하여 유채대를 DW, AA, OA, SA 및 SH 용액에 침지하였다. 먼저 침지 유채대의 원소를 분석한 결과, 침지를 통하여 질소, 황, 염소의 함량이 효과적으로 감소되는 것을 확인하였다. 이 외에 침지액의 농도와 침지시간을 실험인자로 침지액 내에 존재하는 glucose, xylose, arabinose와 같은 유리당의 양을 조사하였는데, DW- 및 SH-침지액에서는 각각 xylose와 sucrose만 그리고 SA- 및 OA-침지액에서는 소량의 glucose만 검출되었다. 그러나 AA-침지액에서는 많은 양의 glucose와 소량의 arabinose까지 분석되었다. 한편, 유채대 침지에 사용된 산용액의 종류와 농도(1%, 2%)에 따른 glucose 양을 분석한 결과, AA를 침지액의 조제를 위한 산으로 사용하고 AA의 농도를 1%로 조절하는 것이 유채대로부터 효과적으로 glucose를 가수분해할 수 있는 조건인 것으로 조사되었다. 침지시간의 영향을 보면, 72 hr-침지에서 가장 많은 양의 glucose가 검출되었으며, 120 hr까지의 침지시간 연장은 유리되는 glucose 양에 부정적인 영향을 미쳤다. 다음으로, DW, AA, OA 용액에 침지시킨 유채대를 이용하여 펠릿을 제조하였는데, 이 때 산의 농도 그리고 침지시간(24, 72, 120 hr)을 실험 인자로 사용하였으며, 이렇게 제조된 펠릿의 함수율, 겉보기밀도, 회분량, 발열량, 내구성을 측정하였다. 침지 유채대 펠릿의 겉보기 밀도와 발열량은 무침지 유채대 펠릿과 비교하여 크게 높았으며, 실험 인자와 상관없이 EN 규격의 A등급 기준($${\leq_-}600kg/m^3$$, $${\qeq_-}14.1MJ/kg$$)을 각각 상회하였다. 유채대의 침지는 무침지 유채대의 회분량(8.9%)과 비교하여 회분량을 크게 감소시켰으며, 특히 AA-와 DW-침지가 유채대의 회분량 감소에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 침지 유채대의 회분량은 EN 규격의 A등급 기준($${\leq_-}5.0%$$)을 만족하였다. 침지 유채대로 제조한 펠릿의 내구성은 전반적으로 무침지 유채대 펠릿(97.40%)보다 낮았으며, 특히 OA-2%에 120 hr 침지시킨 유채대 펠릿을 제외하고 나머지 조건은 EN 규격의 B등급($${\qeq_-}96.00%$$) 기준에 만족하지 않는 것으로 조사되었다. 침지 유채대의 원소 및 유리당 분석 그리고 펠릿의 품질 시험 결과를 종합하면, 1% 농도의 AA 용액에 유채대를 72 hr동안 침지시키는 것이 유채대의 바이오에탄올 및 펠릿 원료화를 위한 최적조건이라는 결론을 얻었다. 따라서 이 조건에서 1 kg의 유채대를 침지시켰을 경우, 산술적으로 바이오에탄올 생산용 원료인 50 g의 glucose를 얻을 수 있으며, 나머지 950 g의 잔사는 아그로펠릿의 원료로 사용이 가능할 것으로 생각한다. 그러나 AA-침지 유채대로 제조한 펠릿의 낮은 내구성 문제를 해결하기 위하여 세분화된 범위의 침지 조건 탐색, 목분과의 혼합 펠릿 제조, 바인더의 첨가 등과 같은 추가 연구가 수행되어야 할 것으로 생각한다.

혐기 소화 시 식물체 잔사 및 투입량에 따른 메탄 생산량 예측 (Predicting Methane Production on Anaerobic Digestion to Crop Residues and Biomass Loading Rates)

  • 신중두;홍승길;박상원;김현욱
    • 유기물자원화
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    • 제24권3호
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    • pp.75-82
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 농업에서 발생하는 식물체 잔사 종류별 투입비율에 따른 메탄 잠재 발생량을 예측하는 것이다. 바이오가스를 생산하기 위하여 보릿짚 및 유채대 등의 식물체 잔사를 다양한 투입율로 사용하여 세륨병에서 실험을 수행하였다. 표면 방법론의 운동방법을 통하여 메탄 생산은 Gomperz 수식에 적합한 것으로 나타났다. 중온소화 시 식물체 잔사별 바이오가스 생산에 있어, 최대생산량은 보릿짚 및 유채대 투입율 1%로 혐기소화 후 각각 6.8일에 37.2 mL/g과 7.5일에 28.0 mL/g로 나타났다. 중온소화 시 메탄 함량은 보릿짚 및 유채대 투입율 5%로 혐기소화 후 각각 5.5일에 61.7%와 3.4일에 75.0%로 가장 높게 관측되었다. 중온 소화시 최대 메탄 잠재발생량은 1% 보릿짚 투입율에서 159.59 mL/g 와 3% 유채대 투입율에서 156.62 mL/g로 산정되었다. 전반적으로 중온소화 시 바이오매스 투입율은 유채대 3% 및 보릿짚 1%를 투입하는 것이 적정 비율인 것으로 나타났다.

파일럿 규모의 평다이 성형기로 제조한 유채대 펠릿의 연료적 특성 및 상용화 가능성 평가 (Evaluating the Properties and Commercializing Potential Of Rape Stalk-based Pellets Produced with a Pilot-scaled Flat-die Pellet Mill)

  • 오세창;양인
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제62권1호
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    • pp.80-86
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    • 2024
  • 본 연구는 고체 바이오연료 생산용 원료로서 유채대의 상용화 가능성을 평가하기 위하여 수행하였다. 대형 플라스틱통에 넣은 유채대를 1% 농도의 초산 수용액에 침지하여 단리된 환원당의 함량을 분석한 결과, glucose의 함량이 가장 높았으며, 다음으로 xylose, galactose, arabinose, mannose 순으로 조사되었다. 파일럿 규모의 평다이 펠릿성형기를 이용하여 무침지 및 침지 유채대로 연료용 펠릿으로 제조하였다. 펠릿의 겉보기밀도와 발열량은 침지처리 및 목분의 혼합과 함께 증가하였으며, 이 측정치는 International Organization for Standardization(ISO)의 비목재펠릿 A 등급 기준을 크게 상회하였다. 회분 함량도 침지처리와 함께 감소하여 ISO의 A등급 기준을 만족하였다. 펠릿 내구성의 경우, 유채대의 침지처리로 증가하였으며, 펠릿 제조에 목분의 첨가와 함께 향상되었다. 그러나 그 측정치는 ISO의 B등급 기준(≧96.0%)에 미치지 못하였다. 따라서 초산 수용액 침지 유채대로 생산할 비목재 펠릿의 상용화를 위하여 내구성 향상을 위한 바인더의 사용이 필요하다는 결론을 얻었다.

유채대의 이단 고온 처리에 의한 알콜 발효용 당화물 생산 (Two-step High Temperature Pretreatment Process for Bioethanol Production from Rape Stems)

  • 한재건;오성호;정명훈;김승섭;서현범;정경환;장영석;김일철;이현용
    • KSBB Journal
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    • 제24권5호
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    • pp.489-494
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    • 2009
  • 우리 연구팀은, 농산부산물인 유채대의 알콜 발효용 당화물 생산 가능성을 연구하였다. 이를 위해 농산부산물인 유채대를 연속적으로 5 mL/min의 속도로 산을 이용하지 않고 증류수만을 이용해 이단 고온 처리 ($200^{\circ}C$ and 15 Mpa, $375^{\circ}C$ and 23 Mpa)하였다. 본 전처리 공정을 통한 가수수분해물의 당화물 생성은 최종적으로 자일로스와 글루코스의 경우 25.6 g/L, 5.5 g/L가 생성되었다. 이는 유채대에 존재하는 글루코스와 자일로스의 초기 양 대비 각각 18%와 59%의 전환 수율을 나타낸다. 또한 이 공정은 타 공정들에 비하여 대표발효 저해 산물인 HMF의 생성량이 0.2 ppm으로 극히 낮은 수치를 보였으며, 가수분해물의 에탄올 생산시, 글루코스의 발효를 통한 에탄올 생성 전환수율이 90% 이상으로 높은 생성율을 보였다. 따라서 본 공정을 통해 다른 농산부산물이나 해조류 전체에 응용된다면, 고 수율의 에탄올 생산용 당화물을 생산할 것으로 예상한다.

Hydro-thermal Liquefaction Technology적용 시 유채대를 이용한 Crude oil생산에 미치는 반응온도의 영향 (Effect of Temperatures to Crude Oil Productions with Rapeseed Straw on Application of Hydro-thermal Liquefaction Technology)

  • 신중두;홍승길;권순익;박우균;박상원
    • 유기물자원화
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    • 제18권1호
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    • pp.104-109
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    • 2010
  • 본 연구는 hydrothermal 액화공정에서는 유채대를 사용하여 액화공정 적용 시 반응 온도에 따른 Crude oil 전환효율을 비교하였다. 촉매제로 NaOH 및 KOH와 같은 촉매제를 사용하여 반응온도 $180{\sim}320^{\circ}C$범위에서 $20^{\circ}C$간격으로 10분 동안 반응시켰다. 액화공정 시스템은 외부전기화로, 교반기 및 5,000 mL의 반응기로 구성되어 있다. 반응기에 식물체 잔사 160g, 증류수 2,000 mL 및 촉매제를 혼합하였으며, 촉매제량은 식물체 잔사량의 10%(wt/wt) 를 투입하였다. Crude oil생산량은 반응온도 $260{\sim}280^{\circ}C$에서 약 36%로 나타났으며, NaOH의 경우 반응온도 $300^{\circ}C$에서 전환효율이 NaOH와 비슷함을 보였다. 촉매제별 Crude oil에 대한 발열량 변화는 NaOH를 사용한 경우 반응온도가 증가함에 따라 발열량은 감소하였지만, KOH의 경우 발열량은 증가하는 경향을 보였다.

유채단백질의 단백효소에 의한 가수분해 조건 (The Hydrolysis Conditions of Rapeseed Protein by Pronase)

  • 김충희;김효선;정용현;강영주
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.513-518
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    • 1992
  • 탈지유채박(Brassica napus var. Youngsan)으로부터 추출, 정제하여 얻어진 유채단백질을 효소로 가수분해하기 위한 최적조건에 대하여 검토하였다. Pronase가 유채단백질에서 alcalase, neutrase보다 높은 활성을 나타내었고, 유채단백질의 가열처리는 pronase의 활성을 감소시켰다. 또한 유채단백질의 가수분해도는 완충액보다는 증류수에서 더 높은 결과를 얻었다. 시간별로는 1시간까지는 급속히 반응이 일어나나 그 이후는 완만해졌다. Pronase에 의한 유채단백질의 가수분해 최적조건은 $40^{\circ}C$와 pH 8.0이었고 효소 대 기질의 비와 기질 농도는 각각 1/100(w/w), 1%(w/v)이었다. 이와 같은 조건하에서 Km은 3.48%(w/v)를 얻었다.

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조숙, 다수성, 올레인산 고함유 유채 신품종 "보람" (A New Early Maturing, High Yielding and High Oleic Acid Rapeseed (Brassica napus L.) of F1 Hybrid "Boram")

  • 김광수;장영석;이영화;방진기;서세정
    • 한국육종학회지
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    • 제41권4호
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    • pp.664-668
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    • 2009
  • "보람"은 조숙, 다수성이며 바이오디젤 생산 및 식용으로 이용이 가능한 유채 로 2006년에 목포-CGMS(웅성불임)과 8634-B-1-3-1-8(임성회복화분친)을 교배하여 2007년부터 2008년까지 생산력 검정시험과, 2008년 지역적응시험을 거쳐 육성된 품종이다. "보람"의 엽형은 하부익상전렬, 엽색 및 줄기색은 녹색, 결각은 중간이며 꽃색은 황색, 종피색은 흑색이다. 개화기(4월 9일)와 성숙기(6월 4일)는 "선망"과 비슷하나 "탐미유채"보다는 개화는 6일, 성숙기는 3일 정도 빠르다. 지역적응 시험시험 결과, "보람"의 수량은 10a 당 424 kg로 같은 1대 잡종인 "선망"에 비해 11%, 고정종인 "탐미유채"에 비해 48% 증수되었다. "보람"의 기름함량은 44.2%이고, 올레인산의 함량은 68.5%로 "탐미유채"와 "선망"에 비해 각각 3.7%와 5.4%높아져 바이오디젤 생산용으로 적합하며, 구루코지노레이트 함량은 2.27 mg/g으로 국제허용기준치인 3.0 mg/g 이하였다. "보람"은 전남, 전북, 경남 및 제주도를 포함하는 우리나라의 서남부지역에서 재배에 적합한 품종이다.

조숙, 다수성, 올레인산 고함유 유채 신품종 '조망' (A New F1 Hybrid Variety of Rapeseed (Brassica napus L.), 'Jomang' with Early Maturation, High Yield and High Oleic Acid)

  • 김광수;장영석;이영화;조현준;방진기;서세정
    • 한국육종학회지
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    • 제42권3호
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    • pp.236-240
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    • 2010
  • '조망'은 조숙, 다수성이며 바이오디젤 생산 및 식용으로 이용이 가능한 유채로 2006년에 웅성불임인 목포-CGMS와 임성회복환분친인 8634-B-1-3-1-8을 교배하여 생산력검정시험(2007, 2008)과, 지역적응시험(2008)을 거쳐, 2008년에 육성된 품종이다. '조망'의 엽형은 하부익상전렬, 엽색 및 줄기색은 녹색, 결각은 중간이며 꽃색은 황색, 종피색은 흑색이다. '조망'의 성숙일는 6월 3일로 '선망'보다 1일, '탐미유채'보다는 4일 정도 빠르다. 지역적응시험시험 결과, '조망'의 수량은 10a 당 406 kg으로 같은 1대잡종인 '선망'에 비해 7%, 고정종인 '탐미유채'에 비해 42% 증수되었다. '조망'의 기름함량은 44.5%이고, 지방산 중 에루신산은 없는 반면, 올레인산의 함량은 68.2%로 '탐미유채'와 '선망'에 비해 각각 3.4%, 5.1% 높아져 바이오디젤 생산용으로 적합하였다. 글루코시놀레이트 함량은 2.31 mg/g으로 국제허용기준치인 3.0 mg/g 이하였다. '조망'은 전남, 전북, 경남 및 제주도를 포함하는 우리나라의 서남부지역에서 재배에 적합한 품종이다.

유채대 가수분해물에서 inhibitor 저항성 효모선별과 이를 이용한 bioethanol 생산 (Selection of Inhibitor-resistance Yeast and its Application to Bioethanol Production in the Hydrolysate of Rape Stem)

  • 연지현;김혜지;오성호;이현용;정경환
    • KSBB Journal
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    • 제25권4호
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    • pp.401-407
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    • 2010
  • We established a strategy for bioethanol production using the hydrolysate of rape stem, in which the inhibitor cocktail was added intentionally. The final goal of this study was to circumvent the detoxification process when the hydrolysate of lignocelluloisic biomass contained the toxic substances in high concentration. When six yeast strains were examined, Sacchromyces cerevisiae ATCC 96581 and Pichia stipitis CBS 7126 were relatively resistant to inhibitor cocktail. Then, using strains 96581 and 7126, we designed a process strategy for bioethanol production, assuming that the concentration of toxic substance in the hydrolysate of rape stem was remarkably high. When strains 96581 and 7126 were inoculated simultaneously, it was observed that strain 7126 produced bioethanol as well as strain 96581, although the concentration of inhibitor cocktail was 18.2% (v/v). Finally, throughout this co-cultivation of strains 96581 and 7126, bioethanol was produced about 6.0 (g/L), and bioethanol yield reached at 0.4 (g-bioethanol/g-reducing sugar) (78.4% of theoretical value).

농산부산물의 바이오에너지 전환을 위한 묽은산 전처리 (Dilute Acid Pretreatment for Conversion the Agricultural Residue into Bioenergy)

  • 원경연;정태수;최원일;오경근
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.511-511
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    • 2009
  • Lignocellulosic biomass is the most abundant organic material on earth and also promising raw material for bioenergy production. Agricultural residues in the process of bio-oil extraction, is an abundant and low-cost lignocellulosic material. The technology for conversion of lignocellulosic biomass resources to fuels and chemicals, such as ethanol, has been under development for decades. One of the well-studied technologies that are currently being commercialized is to use a dilute acid-catalyzed pretreatment followed by enzymatic hydrolysis and fermentation to produce ethanol. In this work, the dilute-acid hydrolysis of agricultural residues was optimized through the utilization of statistical experimental design. Evaluation criteria for optimization of the pretreatment conditions were based on high xylose recovery and low inhibitor contents in the hydrolyzates. The purpose of this study was to gain a more accurate understanding of the quantities of acid required for effective hydrolysis and the reactivity trade-offs with reaction time and temperature that will enable overall process optimization.

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