Food waste is produced from food factories, food services, and home kitchens. The generated mass reached 5.4 million tons/year in 2020. The basic management technology for such waste has been biological degradation under an anaerobic environment. However, the whole process is intrinsically slow and considerably affected by the inner physicochemical properties of the waste and other surrounding conditions, which makes optimization of the process difficult. The most promising options to counter this massive generation of waste are eco-friendly treatments or recycling. As a preliminary step for these options, attempts were made to evaluate the feasibility and usability of three simulative models based on reaction kinetics. Model (A) predicted relative changes over reaction time for reactant, intermediate, and product. Overall, an increased reaction rate produced less intermediate and more product, thereby leading to a shorter total reaction time. Particle diminishing model (B) predicted reduction of the total waste mass. The smaller particles diminished faster along with the dominant effect of microbial reaction. In Model (C), long-chain cellulose was predicted to transform into reducing sugar. At a standard condition, 48% of cellulose molecules having 105 repeating units turned into reducing sugar after 100 h. Also it was found that the optimal enzyme concentration where the highest amount of remnant sugar was harvested was 1 mg L-1.
Su-Jin Park;Hee-Jin Yoo;Duck-Hyun Kim;Ji-Won Park;Eunji Jeon;Abhik Mojumdar;Kun Cho
Mass Spectrometry Letters
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v.15
no.1
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pp.49-53
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2024
Ceramide is a lipid in which sphingoid bases and fatty acids are linked by amide bonds. As a marker of skin disease in the human stratum corneum, its disease-causing and therapeutic effects have been partially confirmed, and it is therefore an important element in commercially available cosmetic formulations. However, structural diversity caused by differences in the chain length, number, and location of hydroxyl groups makes quality control difficult. In this study, a method was established to separate different ceramide species using reversed-phase LC-MS/MS and thus enable qualitative evaluation. Separation of four standards was achieved within a short retention time, and the accuracy and sensitivity of the method were demonstrated by the low limit of detection (LOD) calculated based on the calibration curve showing linearity, with R2 > 0.994. After verification of reproducibility and reliability through intra- and inter-day analyses, the efficiency of the method was confirmed through analysis of commercial cosmetic raw materials.
The layout of the cathode flow field largely determines the net output power of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). To make the normal mass transfer effect best, the longitudinal channel was waved based on four serpentine flow channels, and the effects of sag depth and longitudinal channel width on the output efficiency of the cell were explored. The results show that the wave channel design systematically enhances the forced convection between adjacent channels, which can prevent a large zone of oxygen starvation zone at the outlet of the channel. The increase of the normal velocity in the gas transmission process will inevitably induce a significant enhancement of the mass transfer effect and obtain a higher current density in the reaction zone. For the longitudinal channel width, it is found that increasing its size in the effective range can greatly reduce the channel pressure drop without reducing the output power, thereby improving the overall efficiency. When the sag depth and longitudinal channel width gradient are 0.6 mm and 0.2 mm respectively, PEMFC can obtain the best comprehensive performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.8
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pp.711-719
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2017
Bladeless fan is becoming increasingly popular owing to its advantages, such as improved safety, easy to clean, and attractive shape. However, many people are reluctant to purchase it because of several disadvantages, such as noise and moderate wind; therefore, research on how improve wind generation without increasing the motor speed is required. This study investigates the optimization of the shape of the nozzle and nearby surface using CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation, ANSYS fluent. The results are analyzed by ANOM (analysis of mean) and interaction analysis; therefore this study suggests the variables of affecting Coanda effect and satisfy the govern equation, the conservation of momentum. The optimal combination was found through a predictive equation. In this study, factors and levels that affect the mass flow rate were selected and experimental points were arranged using the orthogonal array table. The value of the mass flow rate was confirmed by ANSYS fluent, which is a CFD program. Through the ANOM, it was confirmed that the nozzle distance is the most influential parameter affecting the mass flow rate. Furthermore, the mass flow rate obtained from the predictive equation and the mass flow rate from the CFD correspond to the largest values. Results from this study confirmed that the mass flow rate is increased by a change in the shape, even if the motor speed did not increase.
Kim, Youngmin;Lee, Sangho;Lee, Jung-Hun;Kim, Ree-Ho
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.22
no.2
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pp.233-238
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2008
Recently, rainwater harvesting facilities have increasingly constructed mainly in elementary schools and government buildings. Nevertheless, few methods are available for efficient planning and design of rainwater harvesting facilities by considering the weather conditions and purpose of rainwater management in each site, which may lead to a construction of uneconomic facilities. The current method estimates the size of rainwater storage tank by multiplying the size of building or plottage with a certain ratio and has many limitations. In this study, we first developed a method for planning and design of rainwater storage facilities using $Rainstock^{TM}$ model, which is based on mass balance, and economic analysis. Then, the model was applied for the design of a rainwater harvesting facility in a building with the catchment area of $1,000m^2$. The model calculation indicated that the economic feasibility of rainwater harvesting depends on not only the size of storage tank but also the water usage rate. When the water usage rate is $1m^3/day$, the rainwater harvesting facility is not cost-effective regardless of the size of the storage tank. With increasing the water usage rate, the economical efficiency of the facility was improved for a specific size of the storage tank. Based on the model calculation, the optimum tank sizes for $5m^3/day$ and $10m^3/day$ of water usage rates were $24m^3$ and $57m^3$, respectively. It is expected that the model is useful for optimization of rainwater storage facilities in planning and designing steps.
Seo, Hyung-Pil;Chung, Chung-Han;Kim, Sung-Koo;Richard A. Gross;David L. Kaplan;Lee, Jin-Woo
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.14
no.2
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pp.237-242
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2004
Cell growth and the production of pullulan by Aureobasidium pullulan HP-2001, the UV-induced mutant of A pullulans ATCC 42023, increased with increased concentration of glucose up to 15.0% (w/v). Maximal production of pullulan in the flask scale was 27.65 g/l, when concentrations of glucose and yeast extract were 15.0 and 0.25% (w/v), respectively. Maximal conversion rate of pullulan from glucose as the carbon source was 0.37, when those of glucose and yeast extract were 5.0 and 0.15% (w/v), respectively. On the basis of total amount of pullulan, the conversion rate of pullulan from glucose, and utilization rate of glucose to cell mass and pullulan by A. pullulans HP-2001, the optimal concentrations of glucose and yeast extract for the mass production of pullulan were determined to be 10.0 and 0.25% (w/v), respectively, at which concentrations the production of pullulan and its conversion rate were 27.14 g/l and 0.27, respectively. Maximal production of pullulan with optimized concentrations of carbon and nitrogen sources by A. pullulans HP-200l in a 7-1 bioreactor was 32.12 g/l for 72 h culture, and that in a 100-1 bioreactor with the inner pressure of $0.4 kgf/cm^2$ was 36.87 g/l. Increased inner pressure of a 100-1 bioreactor resulted in a higher concentration of dissolved oxygen in the medium, which might enhance the production of pullulan by A. pullulans HP-2001.
Due to the fast response to algae bloom issue in drinking water treatment plant, very fast determination methodology for algal toxin is required. In this study, column switching technique based online preconcentration method was combined with high resolution full scan mass spectrometer to save sample preparation time and to obtain fast and accurate result. After parameter optimization of online preconcentration, 1mL filtered sample was directly injected to trap column with switching valve system. Next, target toxins are eluted by 98% acetonitrile and analysed with 150 - 1,100 amu scan range at 50,000 resolving power. Method detection limit (MDL) for microcystin-LR, the most toxic isomer, was 0.1 ng/mL and others such as microcystin-YR, microcystin-RR and nodularin were 0.08, 0.03 and 0.04 ng/mL, respectively. This is the best improved sensitivities with 1mL volume in the literature. Furthermore, due to the use of ultra pressure HPLC (UPLC), the whole method run was completed in 4 min. Real sample applications for 173 sample including 55 surface water and 118 treatment plant samples for raw and treated water could be done within 16 hours. In our calculation, this methodology is roughly 80% faster than the previous manual solid-phase extraction with LC-MS/MS method.
Process of screw-pumping system (SPS) was optimized for mass production of encapsulated bifidus. SPS entrapment device was composed of feeding component, with optimized nozzle size and length of 18G (0.91 cm) and 4 mm, respectively, screw pump, and 37-multi-nozzle. Screw component had five wing turns [radius (r)=26 to 15 mm] from top to bottom of axis at 78-degree angle from middle of the screw, and two wings were positioned at screw edge to push materials toward nozzle. For nozzle component, 37 nozzles were attached to 20-mm round plate. Air compressor was attached to SPS to increase productivity of encapsulated bifidus. This system could be operated with highly viscous (more than 300 cp) materials, and productivity was higher than $1128\;{\pm}\;30\;beads/min$. Viability of encapsulated bifidus was $5.45\;{\times}\;10^8\;cfu$/bead, which is superior to that of encapsulated bifidus produced by other methods ($2.51{\times}10^8\;cfu$/bead). Average diameter of produced beads was $2.048\;{\pm}\;0.003\;mm$. Survival rate of SPS-produced encapsulated bifidus was 90% for Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem test and 88% in fermented milk (for 14 days). These results show SPS is effective for use in development of economical system for mass production of viable encapsulated bifidus.
Sung, Nak-Jun;Transue, Shane;Kim, Minsang;Choi, Yoo-Joo;Choi, Min-Hyung;Hong, Min
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.8
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pp.4072-4089
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2018
This paper introduces a scheme for optimizing the material properties of mass-spring systems of different resolutions to provide coherent behavior for reduced level-of-detail in MSS(Mass-Spring System) meshes. The global optimal material coefficients are derived to match the behavior of provided reference mesh. The proposed method also gives us insight into levels of reduction that we can achieve in the systematic behavioral coherency among the different resolution of MSS meshes. We obtain visually acceptable coherent behaviors for cloth models based on our proposed error metric and identify that this method can significantly reduce the resolution levels of simulated objects. In addition, we have confirmed coherent behaviors with different resolutions through various experimental validation tests. We analyzed spring force estimations through triangular Barycentric coordinates based from the reference MSS that uses a Gaussian kernel based distribution. Experimental results show that the displacement difference ratio of the node positions is less than 10% even if the number of nodes of $MSS^{sim}$ decreases by more than 50% compared with $MSS^{ref}$. Therefore, we believe that it can be applied to various fields that are requiring the real-time simulation technology such as VR, AR, surgical simulation, mobile game, and numerous other application domains.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.27
no.4
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pp.231-238
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2014
In the buildings, the systems of structures are influenced by the gravity load changes due to room alteration or construction stage. This paper proposes a system identification method establishing mass as well as stiffness to parameters in model updating process considering mass change in the buildings. In this proposed method, modified genetic algorithm, which is optimization technique, is applied to search those parameters while minimizing the difference of dynamic characteristics between measurement and FE model. To search more global solution, the proposed modified genetic algorithm searches in the wider search space. It is verified that the proposed method identifies the system of structure appropriately through the analytical study on a steel beam structure in the building. The comparison for performance of modified genetic algorithm and existing simple genetic algorithm is carried out. Furthermore, the existing model updating method neglecting mass change is performed to compare with the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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