• 제목/요약/키워드: maximum specific growth rate constant

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에탄올 생산 균주 Saccharomyces cerevisiae ATCC 248858의 비성장속도에 관한 수학적 모형연구 (Investigated of Mathematical Model for the Specific Growth Rate of Ethanol Producing Microorganism, Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858)

  • 김휘동;허병기
    • KSBB Journal
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    • 제13권6호
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    • pp.730-734
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    • 1998
  • An이ew식과 Aiba삭을 조합하여 에탄올 생산단주인 Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858의 비성장속도를 당농도와 에탄올 농도의 함수로 표현하였다. 기침의 저해영향을 받지 않는 최대 당농도 $S_m$은 150 g/L이며 기질의 저해영향은 기질농도 S와 $S-S_{max}$항의 함수로 표현되었다. 최대 비성장 속도 ${\mu}max 는 0.49 hr^{-1}, Monod상수 K_s$는 19 g/L, Andrew식의 기질저해상수 $K_1$는 139 g/L이였다. 또한 비성장속도에 영향을 마치지 앓는 최대알콜농도 Pm이 존재하였으며 그 값은 2 g/L 이였다. 따라서 Aiba식에서 비성장속도에 영향을 미치는 에탄올 농도항은 P-Pm으보 표현되었다. 본 연구의 알코올생산균주에 대한 비성장속도의 완성된 수식은 디음과 같으며 이 수식에 위한 계산값은 평균오차 6% 내외의 범위에서 실험값과 일치하였다.

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단상 혐기성 소화공정에서의 동력학적 연구 (A Study on Kinetics in One-Phase Anaerobic Digestion)

  • 조관형;조영태
    • 한국환경과학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.75-80
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    • 2000
  • Kinetic data for the acid phase anaerobic digestion were presented in this study and the constants were determined with acid production rate and gas production rate. Process models based on continuous culture theory were used to describe the characteristics of the acid forming microorganisms and to enable further development toward utilization of the process in a more rational manner. Acid phase digestion can be separated with appropriate manipulation of hydraulic retention time in anaerobic digestion. Kinetic analysis of data from the various hydraulic retention times using a phase specific model obtained form the acid phase indicated maximum specific growth rate of 0.40/h, saturation constant of 2,000mgCOD.$\ell$, yield coefficient of 0.35 mgVSS/msCOD utilized and decay constant of 0.04/h for the acid production rate. Similar analysis of data for the gas production rate indicated maximum specific growth rate of 0.003/h, saturation constant of 2,200mgCOD/$\ell$, yield coefficient of 0.035 mgVSS/mgCOD utilized and decay constant of 0.06/h.

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최대 호흡율을 이용한 활성슬러지 모델 No.1 보정: 자가영양균 최대비성장율 추정 (Calibration of Activated Sludge Model No. 1 using Maximum Respiration Rate: Maximum Autotrophs Specific Growth Rate)

  • 최은희
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.409-413
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    • 2005
  • 본 논문에는 자가영양균의 최대비성장율 추정법이 제시되었다. 먼저 질산화균의 농도가 질산화 된 암모니아, 슬러지 일령 및 사멸계수를 이용하여 시뮬레이션 되었고, 다음단계로 과잉암모니아를 공급하여 질산화균의 호흡율을 측정하였다. 자가영양균의 최대비성장율은 ${\mu}_{max,A}\;=\;OUR_{max,A}/Y_A$의 관계를 통해 계산되어질 수 있으며 추정된 최대비성장율은 운전기간에 걸쳐 일정한 값을 가지지 앉고 시간에 따라 변화한다는 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 최대호흡율을 이용한 최대비성장율의 동적 추정법이 수행되었고, 일정한 최대비성장율를 이용한 처리장 운전결과 예측은 처리장 거동을 예측할 수 없으며 활성슬러지공정의 성능예측을 위한 시뮬레이션을 위해서는 동적 추정된 매개변수의 사용이 필요함을 확인하였다.

광합성 미세조류인 Chlorococcum littorale을 이용한 이산화탄소의 생물학적 고정화

  • 김태호;성기돈;이진석;이준엽;오상집;이현용
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.235-239
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    • 1997
  • Chlorococcum littorale has been grown in high $CO_2$ concentrations to utilize $CO_2$ gas in the polluted air. The effect of incident light intensity on the specific growth rate is expressed by a photoinhibition model, showing half- saturation constant, $K_0\;as\;8\;(W/m^2)$ and inhibition constant, Ki as 35 $(W/m^2)$. The maximum specific growth rate was also estimated as 0.095 (1/day) under this condition. This strain maintained the optimum growth rate in 20% of $CO_2$ gas but 50% of input $CO_2$ gas is the maximum concentration considering the economical efficiency. The maximum Specific $CO_2$ consumption rate, $qCO_2$ was measured as 17.48 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) in batch cultivation, 11.2 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) in fed-batch cultivation and 10.87 (mg $CO_2/g$ dry wt./day) at 0.065 (1/day) of dilution rate in continuous cultivation. The chemical composition of the biomass obtained from this process showed 32.5% of protein, 27.5% of lipid, 16.5% of carbohydrate and ash 11.7%.

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Batch and Continuous Culture Kinetics for Production of Carotenoids by ${\beta}$-Ionone-Resistant Mutant of Xanthophyllomyces dendrorhous

  • Park, Ki-Moon;Song, Min-Woo;Kang, Seog-Jin;Lee, Jae-Heung
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제17권7호
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    • pp.1221-1225
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    • 2007
  • A ${\beta}$-ionone-resistant mutant strain isolated from the red yeast Xanthophyllomyces dendrorhous KCTC 7704 was used for batch and continuous fermentation kinetic studies with glucose media in a 2.5-1 jar fermentor at $22^{\circ}C$ and pH 4.5. The kinetic pattern of growth and carotenoid concentration in the batch fermentations exhibited a so-called mixed-growth-associated product formation, possibly due to the fact that the content of intracellular carotenoids depends on the degree of physical maturation toward adulthood. To determine the maximum specific growth rate constant (${\mu}_m$) and Monod constant ($K_s$) for the mutant, glucose-limited continuous culture studies were performed at different dilution rates within a range of $0.02-0.10\;h^{-1}$. A reciprocal plot of the steady-state data (viz., reciprocal of glucose concentration versus residence time) obtained from continuous culture experiments was used to estimate a ${\mu}_m$ of $0.15\;h^{-1}$ and $k_s$ of 1.19 g/l. The carotenoid content related to the residence time appeared to assume a typical form of saturation kinetics. The maximum carotenoid content ($X_m$) for the mutant was estimated to be $1.04\;{\mu}g/mg$ dry cell weight, and the Lee constant ($k_m$), which was tentatively defined in this work, was found to be 3.0 h.

수학적 정량평가모델을 이용한 Listeria monocytogenes의 성장 예측모델의 개발 (Development of Predictive Growth Model of Listeria monocytogenes Using Mathematical Quantitative Assessment Model)

  • 문성양;우건조;신일식
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.194-198
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    • 2005
  • 게맛살의 HACCP system에 있어서 critical control point중의 하나인 L. monocytogenes가 오염된 제품에서 균의 성장변화를 정량적으로 예측할 수 있는 수학적 모델의 개발을 위한 기초 자료를 제공하고자 게맛살 성분조성을 고려한 modified imitation crab(MIC) broth에서 온도와 초기균수에 따른 L. monocytogenes의 성장 실험 결과를 데이터베이스화하여 이를 바탕으로 균의 성장을 정량적으로 평가할 수 있는 수학적 모델을 개발하였다. 균의 증식 지표인 최대증식속도상수(k), 유도기(LT), 세대시간(GT)은 온도에 지배적인 영향을 받았으며, 초기균수에 따른 유의적인 차이는 없었다(p>0.05). 최대증식속도상수(k)와 온도 및 초기균수의 상관관계를 나타내는 수학적 정량평가모델인 polynomial model과 square root model을 이용하여 L. monocytogenes 성장을 정량적으로 예측할 수 있는 모델인 $polynomial\;mode(k=0.71{\cdot}exp(-0.5(\;((T-36.05)/11.84)^{2}+((A_{0}+8.12)/21.59)^{2})))$과 square root model($\sqrt{k}$ =0.02(T-(-3.42)) [1-exp(0.36(T-44.51))])을 개발하였으며 실험치와 예측치의 상관관계는 각각 0.92. 0.95로 polynomial model보다 square root model 예측치가 실험치와 상관관계가 더 높은 것으로 나타났다.

Improved Poly-${\varepsilon}$-Lysine Biosynthesis Using Streptomyces noursei NRRL 5126 by Controlling Dissolved Oxygen During Fermentation

  • Bankar, Sandip B.;Singhal, Rekha S.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제21권6호
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    • pp.652-658
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    • 2011
  • The growth kinetics of Streptomyces noursei NRRL 5126 was investigated under different aeration and agitation combinations in a 5.0 l stirred tank fermenter. Poly-${\varepsilon}$-lysine biosynthesis, cell mass formation, and glycerol utilization rates were affected markedly by both aeration and agitation. An agitation speed of 300 rpm and aeration rate at 2.0 vvm supported better yields of 1,622.81 mg/l with highest specific productivity of 15 mg/l.h. Fermentation kinetics performed under different aeration and agitation conditions showed poly- ${\varepsilon}$-lysine fermentation to be a growth-associated production. A constant DO at 40% in the growth phase and 20% in the production phase increased the poly-${\varepsilon}$-lysine yield as well as cell mass to their maximum values of 1,992.35 mg/l and 20.73 g/l, respectively. The oxygen transfer rate (OTR), oxygen utilization rate (OUR), and specific oxygen uptake rates ($qO_2$) in the fermentation broth increased in the growth phase and remained unchanged in the stationary phase.

수학적 정량평가모델을 이용한 게맛살 부패균의 성장 예측모델의 개발 (Development of Predictive Growth Model of Imitation Crab Sticks Putrefactive Bacteria Using Mathematical Quantitative Assessment Model)

  • 문성양;백장미;신일식
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권6호
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    • pp.1012-1017
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    • 2005
  • 게맛살로부터 분리한 주요 부패세균은 내열성 포자를 형성하는 Bacillus subtilis와 Bacillus licheniformis로 동정되었다. 게맛살의 제조 공정상 가열 처리 과정에서 B. subtilis와 B. Licheniformis 등 내열성 포자를 형성하는 균을 완전히 사멸시키기는 어려우며, 살아남은 포자는 유통과정 중, 적정 온도와 시간이 경과함에 따라, 영향 세포로 발아하여 게맛살의 부패에 영향을 미친다. 이러한 부패세균의 증식에 있어서 초기균수와 온도의 영향을 조사한 결과, 초기균수에 따른 최대증식속도상수(k)와 유도기(LT), 세대시간(GT)은 유의적인 차이가 없었으며, 온도의 영향이 지배적인 것으로 나타났다. 또한 본 실험에서 유도기(LT)와 온도의 관계는 $L(hr)=2.5219e^{-0.2467{\cdot}T}$의 관계가 성립하며, square root model과 polynomial model을 이용, 온도와 초기균수에 대한 최대증식속도상수(k)를 정량화한 정량평가모델을 개발하였으며, 그 식은 다음과 같다. $$Square\;root\;model:\;{\sqrt{k}}=0.0267\;(T-3.5089)$$ $$Polynomial model:\;k=-0.2160+0.0241T-0.01999A_0$$ 온도와 초기균수에 대한 최대증식속도상수(k)의 정량평가모델로부터 특정온도와 초기 균수에서 최대증식속도상수(k)를 계산할 수 있으며, 계산된 최대증식속도상수(k)를 균의 기본 증식 모델인 Gomperz model에 적용하여 균의 성장을 예측할 수 있었다.

여수해만산 유독 와편모조류 Gymnodinium catenotum (Graham)의 용존태 무기인에 대한 성장 및 흡수 (Growth and Phosphate Uptake of the Toxic Dinoflagellate Gymnodinium catenatum Isolated from Yeosuhae Bay, South Korea)

  • 오석진;윤양호;양한섭
    • 한국수산과학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.95-101
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    • 2007
  • We investigated the growth and phosphate uptake of a toxic dinoflagellate, Gymnodinium catenatum, isolated from Yeosuhae Bay, South Korea. A short-term phosphate uptake experiment revealed that its maximum uptake and the half-saturation constant were 1.39 pmol/cell/hr and $2.65{\mu}M$, respectively. In a semicontinuous culture, the maximum specific growth rate and minimum phosphorus cell quota of G. catenatum were 0.39/day and 1.27 pmol/cell, respectively. Thus, G. catenatum is a poor competitor in terms of inorganic nutrient use and is unlikely to form blooms in Yeosuhae Bay.

초음파 결합형 SBR 호기성 소화의 모델과 매개변수의 보정 (Numerical Model for SBR Aerobic Digestion Combined with Ultrasonication and Parameter Calibration)

  • 김성홍;이인호;윤정원;이동우
    • 상하수도학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.457-468
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    • 2013
  • Based on the activated sludge model(ASM), a mathematical model which represents the aerobic sludge digestion by sequencing batch reactor(SBR) combined with ultrasonic treatment was composed and performed in this study. Aerobic digestion using sequencing batch reactor(SBR) equipped with ultrasound treatment was also experimented for the purpose of parameter calibration. Most of the presented kinetic parameters in ASM or ASM2 could be used for the aerobic digestion of sludge but the parameters related in hydrolysis and decay rate needed modification. Hydrolysis rate constant of organic matter in aerobic condition was estimated at $0.3day^{-1}$ and the maximum growth rate for autotrophs in aerobic condition was $0.618day^{-1}$. Solubilization reactions of particulate organics and nitrogen by ultrasonication was added in this kinetic model. The solubilization rate is considered to be proportional to the specific energy which is defined by specific ultrasound power and sonication time. The solubilization rate constant by ultrasonication was estimated at $0.202(W/L)^{-1}day^{-1}$ in this study. Autotrophs as well as heterotrophs also decomposed by ultrasonic treatment and the nitrification reaction was limited by the lack of autotrophs accumulation in the digester.