• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권3호
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• pp.241-246
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• 1989

Quadrupole mass spectrometer를 이용한 발효 배기가스의 분석을 통해 세포의 증식을 on-line monitoring하고자 model 균주로 Candida utilis에 대해 연구하였다. Quadrupole mass spectrometer와 interface된 16-bit 개인용 컴퓨터 (IBM PC-AT)에서 산소 소비속도(OUR)와 이산화탄소 발생속도(CER)를 on-line 계산할 수 있었고 계속해서 이들 계산치로부터 세포농도와 증식속도 및 비증식속도를 계산하였다. 계산된 값들은 실험적으로 측정한 세포농도 및 비증식속도와 잘 일치함을 알 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제4권2호
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• pp.118-122
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• 1989

Candida utilis를 model균주로 하여 세포증식과 기질소모를 on-line 간접측정하고자 개인용 컴퓨터(IBM PC-AT)와 interface된 quadrupole mass spectrometer로 발효 배기가스를 분석하였다. 5분마다 연속적으로 분석되는 질소, 산소, 이산화 탄소 및 수증기의 mole백분율(%)로부터 산소 소비속도(OUR)와 이산화 탄소 발생속도(CER)를 on-line으로 계산하였다. 미리 실험 결과치로부터 결정한 maintenance와 수율 상수들($k_1k_2 $ 값을 이용하여 세포농도와 기질인 포도당의 농도를 on-line으로 간접추정하였다. 간접추정된 값들은 실험적으로 측정한 세포농도 및 기질농도와 잘 일치함을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권5호
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• pp.519-524
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• 2011

The correlation between alcoholic fermentation rate, measured as carbon dioxide ($CO_2$) evolution, and the rate of hydrogen sulfide ($H_2S$) formation during wine production was investigated. Both rates and the resulting concentration peaks in fermentor headspace $H_2S$ were directly impacted by yeast assimilable nitrogenous compounds in the grape juice. A series of model fermentations was conducted in temperature-controlled and stirred fermentors using a complex model juice with defined concentrations of ammonium ions and/or amino acids. The fermentation rate was measured indirectly by noting the weight loss of the fermentor; $H_2S$ was quantitatively trapped in realtime using a pre-calibrated $H_2S$ detection tube which was inserted into a fermentor gas relief port. Evolution rates for $CO_2$ and $H_2S$ as well as the relative ratios between them were calculated. These fermentations confirmed that total sulfide formation was strongly yeast strain-dependent, and high concentrations of yeast assimilable nitrogen did not necessarily protect against elevated $H_2S$ formation. High initial concentrations of ammonium ions via addition of diammonium phosphate (DAP) caused a higher evolution of $H_2S$ when compared with a non-supplemented but nondeficient juice. It was observed that the excess availability of a certain yeast assimilable amino acid, arginine, could result in a more sustained $CO_2$ production rate throughout the wine fermentation. The contribution of yeast assimilable amino acids from conventional commercial yeast foods to lowering of the $H_2S$ formation was marginal.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권6호
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• pp.1388-1391
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• 2005

Temporal changes of cell growth pattern and intracellular content of $\beta$-D-glucans were investigated with off-gas data in Agaricus blazei culture where glucose was intermittently fed. It was observed that the time point of carbon source depletion coincided with the point of sudden drop in the carbon dioxide evolution rate (CER), and that the sole supplementation of glucose was not enough to maintain active cell growth and glucan content. On the other hand, when yeast extract, a typical nitrogen source, was supplemented together with glucose when the CER suddenly dropped because of carbon source depletion, an active cell growth could be maintained until the end of the culture and the glucan content did not decrease with culture time, significantly enhancing glucan productivity.

• 한국식품과학회지
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• 제36권4호
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• pp.580-585
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• 2004

단감의 호흡에 미치는 산소, 이산화탄소 가스조성과 저장온도의 영향을 조사하기 위하여 비경쟁억제 효소반응속도식$(R=V_m[O_2]/(K_m+(1+[CO_2]/K_i)[O_2]))$과, Arrhenius 식(R=A exp(-E/$(R^*T)$)을 각각 모델로 하였다. 호흡 data는 0, 5, $20^{\circ}C$에서 폐쇄계방법으로 수집하였다. 0, $5^{\circ}C$에서 $K_m$은 0.1%이하, $K_i$는 100%이상이었고, $20^{\circ}C$에서 산소소비와 이산화탄소 발생의 $K_m$은 각각 10.72%와 3.25%로 크게 증가하였고, $K_i$는 각각 59.6%와 44.6%로 크게 감소하였다. 활성화에너지는 산소농도가 낮아지고 이산화탄소 농도가 높아질수록 감소하였고, 산소소비의 활성화에너지가 이산화탄소 발생의 활성화에너지보다 낮았다. 이는 이산화탄소 발생 호흡량이 산소소비 호흡량에 비해 온도의 영향을 많이 받고, 산소감소와 이산화탄소 증가에 따른 호흡량 감소 효과는 저온에 비해 고온에서 커지는 경향이었다. 이는 산소소비와 이산화탄소 발생의 $K_m$과 $K_i$값 비교에 의한 예측과 일치하는 결과이다. 이상의 간을 근거로 하여 각 온도별 MA포장 내 공기조성 변화의 예측하였고, 또한 실제 실험으로 조사된 값은 일치하였다. 따라서 단감의 최적 MA 포장조건설정에 있어서 효소반응속도론에 근거한 호흡모델이 타당한 것으로 판단되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제21권4호
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• pp.354-365
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• 1993

A novel control method with automatic tuning of PID controller parameters has been developed for efficient regulation of dissolved oxygen concentration in fed-batch fermentations of Escherichia coli. Agitation speed and oxygen partial pressure in the inlet gas stream were chosen to be the manipulated variables. A heuristic reasoning allowed improved tuning decisions from the supervision of control performance indices and it coule obviate the needs for process assumptions or disturbance patterns. The control input consisted of feedback and feedforword parts. The feedback part was determined by PID control and the feedforward part is determined from the feed rate. The proportional gain was updated on-line by a set of heuristics rules based on the supervision of three performance indices. These indices were output error covariance, the average value of output error, and input covariance, which were calculated on-line using a moving window. The integral and derivative time constants were determined from the period of output response. The specific growth rate was maintained at a low level to avoid acetic acid accumulation and thus to achieve a high cell density. The specific growthe rate was estimated from the carbon dioxide evolution rate. In fed-batch fermentation, the simutaneous control of dissolved oxygen concentration (at 0.2; fraction of saturated value) and specific growth rate (at 0.25$hr^{-1}$) was satisfactory for the entire culture period in spite of the changes in the feed rate and the switching of control input.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제6권2호
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• pp.153-160
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• 1999

후지 사과의 CA 저장 효과를 생리화학적으로 구명하기 위해 저장 조건에 따른 에틸렌과 이산화탄소 생성 및 이들의 연관성 그리고 과육경도와 과피색의 변화를 조사하였다. 저장 산소농도가 낮을수록 ACC oxidase 활성이 억제되어 내부 에틸렌 농도가 낮게 유지되었다. 특히 1% $O_2$+l% $CO_2$ 조건에서는 내부 에틸렌 농도가 1 ppm 이하로 유지되었으며 저장 후 2$0^{\circ}C$의 air에서도 거의 변화가 없었다. 에틸렌 생성에 고농도 이산화탄소의 영향은 구성 산소농도에 의존적이어서 1% 산소에서는 효과가 없거나 생성 증가 효과를, 3% 산소에서는 생성 억제효과를 나타내었다. 내부 에틸렌 농도와 에틸렌 방출량은 밀접한 상관관계을 나타내었다. 내부 이산화탄소 농도도 이산화탄소 방출량과 밀접한 상관관계를 나타내었으며 저장 산소농도가 가장 낮은 조건인 1% $O_2$+l% $CO_2$에서 가장 낮게 유지되었고 저장 후의 증가폭은 다른 조건들과 차이가 없었다. 저장조건에 따른 에틸렌과 이산화탄소 생성량의 연관성은 CA 저장 사과와 단기간 air 저장 사과에서는 존재하였으나 장기간 air 저장 사과에서는 보이지 않았다. 사과의 과육경도와 과피의 녹색은 에틸렌과 이산화탄소의 생성이 억제된 저장조건일수록 손실이 적었다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제3권1호
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• pp.61-75
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• 2016

Climate changes brought on by human interventions have proved to be more devastating than predicted during the recent decades. Recognition of seriousness of the situation has led regulatory organisations to impose strict targets on allowable carbon dioxide emissions from automotive vehicles. As a possible solution, it has been proposed that Fibre Metal Laminate (FML) system is used to reduce the weight of future vehicles. To facilitate this investigation, FML based on steel and self-reinforced polypropylene was stamp formed into dome shapes under different blank holder forces (BHFs) at room temperature and its forming behaviour analysed. An open-die configuration was used in a hydraulic press so that a 3D photogrammetric measurement system (ARAMIS) could capture real-time surface strains. This paper presents findings on strain evolutions at different points along and at $45^{\circ}$ to fibre directions of circular FML blank, through various stages of forming. It was found initiation and rate of deformation varied with distance from the pole, that the mode of deformations range from biaxial stretching at the pole to drawing towards flange region, at decreasing magnitudes away from the pole in general. More uniform strain distribution was observed for the FML compared to that of plain steel and the most significant effects of BHF were its influence on forming depth and level of strain reached before failure.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제25권1호
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• pp.62-69
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• 1992

계분(鷄糞), 우분(牛糞), 돈분(豚糞)등의 가축분뇨(家畜糞尿)가 발효(醱酵)시 발생(發生)되는 악취(惡臭)가스에 대한 이화학적(理化學的), 생물학적(生物學的) 억제효과 및 시판(市販) 악취억제제(惡臭抑制劑)의 시용효과에 대한 실내시험결과(室內試驗結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 항온기간중(恒溫期間中) 각종(各種)가스의 경시적(輕時的) 발생량(發生量)은 항온(恒溫) 7일경 가장높은 발생량(發生量)을 보였으며 그후는 점차 감소(減少)되었다. 2. 혐기적발효(嫌氣的醱酵)에 의한 가스의 총발생량(總發生量)은 이산화탄소(二酸化炭素)($CO_2$)>아산화질소(亞酸化窒素)($N_2O$)>메-탄($CH_4$)>암모니아($NH_3$)>황화수소(黃化水素)($H_2S$)의 순(順)으로 많았다. 3. 가축분(家畜糞) 종류별(種類別) 가스 생성량(生成量)을 보면 계분(鷄糞)에서 메-탄, 돈분(豚糞)에서 이산화탄소(二酸化炭素) 및 아산화질소(亞酸化窒素), 그리고 우분(牛糞)에서 황화수소(黃化水素)가스의 발생량(發生量)이 많았다. 4. 각종(各種)가스 발생량간(發生量間)의 상관관계(相關關係)를 보면 $NH_3$ 와 $CH_4$, $CO_2$와 $CH_4$, $N_2O$와 $CH_4$는 부상관관계(負相關關係)를 보였고 $CO_2$와 $N_2O$, $CO_2$와 $NH_3$ 및 $NH_3$ 와 $N_2O$ 간(間)에는 정상관관계(正相關關係)를 보였다. 5. 농가(農家)에 유통(流通)되는 악취(惡臭) 억제제(抑制劑)인 VK88은 암모니아의 발생(發生)을 오히려 증가(增加)시켰으며 황화수소(黃化水素) 발생(發生)을 억제(抑制)시키는 효과가 있었으나 현저(顯著)한 효과는 아니었으며 VK88은 Vermiculite와 유사(類似)한 결과(結果)를 보였다. 6. 자연계(自然界)의 논토양(土壤)과 광합성세균(光合成細菌)의 첨가(添加)는 암모니아, 아산화질소(亞酸化窒素)및 황화수소(黃化水素)의 발생억제(發生抑制) 효과가 뚜렷하였다.