공업화학실험-생물반응기에서 산소전달계수의 측정

목차

LIST OF CONTENTS
LIST OF TABLES
LIST OF FIGURES
ABSTRACT

1. INTRODUCTION
1.1 실험목적
1.2 실험이론
1.2.1 발효 조에서의 기체상의 물질 이동 경로
1.2.2 물질전달계수
1.2.3 산소흡수속도의 측정
1.2.4 동역학적 기술(dynamic method)

2. EXPERIMENTAL
2.1 실험기구 및 시약
2.2 실험방법

3. RESULT & DISCUSSION
3.1 Raw Data
3.2 Results
3.3 Discussion

4. CONCLUSION

5. REFERENCES

본문내용

ABSTRACT
생물반응기 내에서의 산소전달계수를 측정하기 위해서는 산소전달속도를 측정해야한다. 산소전달계수는 실제 발효공정이 진행되는 동안 발효액과 미생물을 포함하는 발효 조에서 측정될 수 있다. 본 실험에서는 이러한 발효 조에서 동역학적 기술(dynamic method)로 산소전달계수를 측정하였다. 발효 조는 1L의 비커에 물을 채우고 적당한 양의 영양분과 E. coli 대장균을 넣고 교반(at 30℃)을 시작하여 만 하루 동안 대장균을 증식시켜 구성하였다.
공기 중의 산소가 물에 녹아드는 것을 물질전달개념에 적용하면 개별 물질전달계수와 공기 중의 산소농도, 물에서의 산소농도에 관한 식을 전개할 수 있다. 여기서 물에 조금 녹는 기체들에서는 물질전달계수와 총괄물질전달계수를 같다고 할 수 고 실험에 기초를 둔 상관관계를 사용하면 산소흡수 속도와 물질전달계수의 관계를 얻을 수 있는데 이를 통해 물질전달계수 즉 산소전달계수를 구할 수 있게 된다.
동역학적 기술(dynamic method)로 산소전달계수를 측정하기 위해서는 실험상에서 발효조의 용존산소를 측정해야한다. 먼저 용존산소 수준이 정상일 때 측정을 시작하여 공기공급을 멈춘 시간에서의 측정, 공기를 공급하고 부터의 측정 순으로 실험을 진행했다

<중 략>

산소는 잘 용해되지 않는 기체이기 때문에， 총괄 물질전달계수 KL은 개별물질전달계수kL과 같다. 발효 조 설계의 목적은 유체를 교반하는 데 필요한 동력소비량 및 공기유속을 최소화함과 동시에 산소전달속도를 최대화하고자 하는 것이다. 산소흡수속도를 최대화하기 위하여 kLa,(C*L-CL) 을 최대화하여야 한다. 그러나 C*L의 값이 대단히 낮은 용해도로 인해 최대값이 제한되기 때문에 농도차를 조절하는 것이 한정 범위에서만 가능하다. 그러므로 설계 시 관심의 대상인 주 매개변수는 물질전달계수와 계면적이다.

참고 자료

James M. Lee, 생물 화학 공학 - Biochemical Engineering(희중당), 1st Edition, 1994.
구윤모 외 3명 공역, 생물 공정 공학 - Bioprocess engineering(교보문고), 2nd Edition, 1994.
공업화학실험 (화학공학실험2), 전북대학교 화학공학부