Production of cyclodextrin (CD) directly from raw corn starch without liquefaction using cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) was carried out in an agitated bead reaction system. Similar CD yield and production rate comparable with those of conventional method using liquefied starch were obtained. Especially high purity-CD in the reaction mixture without accumulation of malto-oligosaccharides was obtained. The maximum 54g/l of CD was obtained at raw starch concentration of 200g/l. CD yield was inversely proportional to raw starch concentration, and conversion yield was 0.48 at substrate concentration of 100g/l. The optimal amount of enzyme (CGTase unit/g raw starch) was found to be around 6.0. Granular structure of raw starch degraded by CGTase was observed by SEM in order to investigate the enhancing mechanism, along with those of acid or alkali pretreated raw starch, amylose, and amylopectin. Kinetic constants of CGTase on raw starch in an agitated bead reaction system were evaluated, and CGTase was competitively inhibited by CD.
A field experiment was conducted to study both the distribution characteristics of photosynthetically active radiation (PAR) in the soybean canopy and their relationships with dry matter production. The soybean cultivars 'Hwanggeumkong' and 'Paldalkong' were sown with the spaces of 60$\times$15cm and 30$\times$15cm at Suwon on May 20 and on June 20 in 1989. The ratio of PAR to the total shortwave radiation was estimated by the empirical equation derived from sunshine hours and direct incoming radiation. The functional relationships between the PAR interception and the leaf area index were expressed as a function of Beer's law. The extinction coefficients(k) in the functions ranged from 0.77 to 0.92. The values of k were greater at higher planting density, but they were affected neither by planting dates nor by varieties. The reflection ratio of PAR($\alpha$) was determined by the exponential function as below; $\alpha$=$\alpha$p-($\alpha$p-$\alpha$o) exp(-kㆍLAI) where $\alpha$p was the reflectance at the maximum LAI and $\alpha$o was that of the bare soil. The ap ranged from 0.025 to 0.035 and $\alpha$o ranged from 0.11 to 0.12, respectively. The reflected PAR ranged from 0.049 to 0.064 and the transmitted PAR ranged from 0.168 to 0.340 until maximum dry weights were observed. The slope from the linear regression of dry matter on absorbed PAR, conversion efficiency, ranged from 1.30 to 2.3g MJ$^{-1}$ during the growing season until maximum dry weight was reached. The total dry matter yield above ground (TDM) increased with the increases in the conversion efficiency. TDM was higher in Hwanggeumkong than Paldalkong and higher in the space of 30$\times$15cm than 60$\times$15cm, Paldalkong showed higher harvest index than Hwanggeumkong. than Hwanggeumkong.
Steam reforming and catalytic reforming of $CH_4$ conversion to produce synthesis gas require both high temperatures and high pressure. Non-thermal plasma is considered to be a promising technology for the hydrogen rich gas production from methane. In this study, three phase AC GlidArc plasma system was employed to investigate the effects of gas composition, gas flow rate, catalyst reactor temperature and applied electric power on the $CH_4$ and $H_2$ yield and the product distribution. The studied system consisted of three electrode and it connected AC generate power system different voltages. In this study, air was used for the partial oxidation of methane. The results showed that increasing gas flow rate, catalyst reactor temperature, or electric power enhanced $CH_4$ conversion and $H_2$ concentration. The reference conditions were found at a $O_2$/C molar ratio of 0.45, a feed flow rate of 4.9 ${\ell}$/min, and input power of 1kW for the maximum conversions of $CH_4$ with a high selectivity of $H_2$ and a low reactor energy density.
Li, Ling;Lee, Soo Jin;Yuan, Qiu Ping;Im, Wan Taek;Kim, Sun Chang;Han, Nam Soo
Journal of Ginseng Research
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제42권4호
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pp.412-418
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2018
Background: Ginsenoside Rg3(S) and compound K (C-K) are pharmacologically active components of ginseng that promote human health and improve quality of life. The aim of this study was to produce Rg3(S) and C-K from ginseng extract using recombinant Lactococcus lactis. Methods: L. lactis subsp. cremoris NZ9000 (L. lactis NZ9000), which harbors ${\beta}$-glucosidase genes (BglPm and BglBX10) from Paenibacillus mucilaginosus and Flavobacterium johnsoniae, respectively, was reacted with ginseng extract (protopanaxadiol-type ginsenoside mixture). Results: Crude enzyme activity of BglBX10 values comprised 0.001 unit/mL and 0.003 unit/mL in uninduced and induced preparations, respectively. When whole cells of L. lactis harboring pNZBglBX10 were treated with ginseng extract, after permeabilization of cells by xylene, Rb1 and Rd were converted into Rg3(S) with a conversion yield of 61%. C-K was also produced by sequential reactions of the permeabilized cells harboring each pNZBgl and pNZBglBX10, resulting in a 70% maximum conversion yield. Conclusion: This study demonstrates that the lactic acid bacteria having specific ${\beta}$-glucosidase activity can be used to enhance the health benefits of Panax ginseng in either fermented foods or bioconversion processes.
Aldehyde production by cells of a methanol utilizing yeast, Hansenula nonfermentans KYP-1 was improved when they were grown in a methanol-limited continuous culture, in comparison with cells grown in a batch culture. A higher cell yield was also obtained in continuous culture than in batch culture. This could be due to the fact that a lower methanol concentration was maintained in the jar fermentor to minimize growth inhibition by methanol. A maximum cell productivity of 0.219 g.$liter^{-1}.hr^{-l}$ and a cell yield of 47% were obtained at dilution rates of 0.1 $hr{-1}$ and 0.06 hr{-1}, respectively. The greatest amount of aldehyde was measured at a dilution rate of 0.08 $hr{-1}$. Under optimum reaction conditions, 915.7 mM of acetaldehyde was produced from 1.5 M ethanol after 21 hours reaction, with a conversion rate of 61%. Propionaldehyde and acrolein were produced with conversion rates of 32.7% and 44%, respectively.
Sugar beet pulp is an abundant industrial waste material that holds a great potential for bioethanol production owing to its high content of cellulose, hemicelluloses, and pectin. Its structural and chemical robustness limits the yield of fermentable sugars obtained by hydrolyzation and represents the main bottleneck for bioethanol production. Physical (ultrasound and thermal) pretreatment methods were tested and combined with enzymatic hydrolysis by cellulase and pectinase to evaluate the most efficient strategy. The optimized hydrolysis process was combined with a fermentation step using a Saccharomyces cerevisiae strain for ethanol production in a single-tank bioreactor. Optimal sugar beet pulp conversion was achieved at a concentration of 60 g/l (39% of dry weight) and a bioreactor stirrer speed of 960 rpm. The maximum ethanol yield was 0.1 g ethanol/g of dry weight (0.25 g ethanol/g total sugar content), the efficiency of ethanol production was 49%, and the productivity of the bioprocess was 0.29 $g/l{\cdot}h$, respectively.
Supaporn, Pansuwan;Ly, Hoang Vu;Kim, Seung-Soo;Yeom, Sung Ho
Environmental Engineering Research
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제24권2호
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pp.202-210
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2019
In order to maximize the utilization of sewage sludge, a waste from wastewater treatment facility, the residual sewage sludge generated after lipid and carbohydrate extraction for biodiesel and bioethanol production was used to produce bio-oil by pyrolysis. Thermogravimetric analysis showed that sludge pyrolysis mainly occurred between 200 and $550^{\circ}C$ (with peaks formed around 337.0 and $379.3^{\circ}C$) with the decomposition of the main components (carbohydrate, lipid, and protein). Bio-oil was produced using a micro-tubing reactor, and its yield (wt%, g-bio-oil/g-residual sewage sludge) increased with an increase in the reaction temperature and time. The maximum bio-oil yield of 33.3% was obtained after pyrolysis at $390^{\circ}C$ for 5 min, where the largest amount of energy was introduced into the reactor to break the bonds of organic compounds in the sludge. The main components of bio-oil were found to be trans-2-pentenoic acid and 2-methyl-2-pentenoic acid with the highest selectivity of 28.4% and 12.3%, respectively. The kinetic rate constants indicated that the predominant reaction pathway was sewage sludge to bio-oil ($0.1054min^{-1}$), and subsequently to gas ($0.0541min^{-1}$), rather than the direct conversion of sewage sludge to gas ($0.0318min^{-1}$).
Galactooligosaccharides (GalOS) were efficiently produced by partially purified $\beta$-galactosidase from the yeast strain Bullera singularis ATCC 24193. Ammonium sulfate precipitation and ultrafiltration methods were used to prepare the enzyme. The enzyme activity decreased at $50^{\circ}C$ and above. A maximum yield of 40% (w/w) GalOS, corresponding to 120 g of GalOS per liter, was obtained from 300 g per liter of lactose solution at $45^{\circ}C$, pH 3.7 when the lactose conversion was 70%. The yield of GalOS did not increase with increasing initial lactose concentration but the total amounts of GalOS did. Volumetric productivity was 4.8 g of GalOS per liter per hour. During this reaction, the by-products, glucose and galactose, were found to inhibit GalOS formation. Reaction products were found to be comprised of disaccharides and trisaccharides according to TLC and HPLC analyses. We propose the structure of the major product, a trisaccharide, to be ο-$\beta$-D-galactopyranosyl-(l-4)-ο-$\beta$-D-galactopyranosyl-(l-4)-$\beta$-D-glucose (4'-galactosyl lactose).
The solid super acid catalyst $SO{_4}^{2-}$/$ZrO_2$ was prepared by impregnation method using $ZrO_2$ as the catalyst support. Catalyst forming was taken into consideration in order to separate catalyst from the mixture of cellulose acetate propionate (CAP). $Al_2O_3$ and sesbania gum powder were selected as binding agent and auxiliary agent respectively. The catalytic properties were evaluated through esterification of cellulose with acetic anhydride, propionic anhydride and characterized by XRD, FTIR and $NH_3$-TPD. In this paper, the effects of concentration of $H_2SO_4$ impregnated, calcination temperature, esterification temperature and esterification time on the yield, acyl content and viscosity of CAP were investigated. The results showed that $SO{_4}^{2-}/ZrO_2$ successfully catalyzed CAP synthesis over catalysts impregnated in 0.75 mol/L $H_2SO_4$ and calcined at $500^{\circ}C$. The yield, acetyl content and propionyl content of CAP reached the maximum value of 105.3%, 29.9% and 25.8% reacted at $50^{\circ}C$ for 8 h.
현재까지 수소는 주로 천연가스의 연료 개질에 의해 발생된 합성가스를 이용해 생산된다. 합성가스 내의 수소 수율을 높이기 위해선 추가적인 공정이 필요하다. 하지만, 수소의 수율 향상을 위한 공정에는 별도의 에너지원과 경제적 비용이 수반된다. 그러므로 보다 효율적으로 합성가스를 활용하기 위해 그 자체로 혼합물로 이용하는 방법에 관한 관련 연구들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 30kW급 발전용 스파크 점화 가스엔진에서 메탄/합성가스 혼합물이 엔진의 주요 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 메탄/합성가스 혼합물에 의해서 최대 실린더 내부 압력과 그 때의 크랭크 각도와 같은 엔진 내 연소 현상은 개선되는 것으로 나타났다. 이를 통해 메탄-합성가스 혼합물의 연료 전환 효율은 메탄-수소 혼합물의 약 98% 수준으로 향상시킬 수 있고 질소산화물 배출량은 메탄-수소 혼합물의 약 12%만큼 감소시킬 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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