발효조와 생물반응기, Fermentor and bioreactor

소개

발효조(fermentor)

미생물을 공업적으로 이용하기 위하여는 큰용기에 배지를 넣고 미생물을 대량 배양시킬 필요가 있으며, 이 목적으로 사용되는 장치가 발효조이다. 발효조의 가장 중요한 기능은, 미생물에 그 생육에 필요한 환경을 주어서 바람직스러운 미생물을 증식시켜서 목적생산물을 얻는 것이다. 따라서 미생물의 발효조는 여러 종류가 있는데 크게 호기형과 혐기형으로 나누어지며, 여러 형식이 고안되어 있으나 공업적으로는 몇 가지 형식만이 주로 사용되고 있다. 주요한 장치로는 주발효조와 종발효조가 있다. 전자는 목적생산물의 대량생산에, 그리고 후자는 사용될 미생물 균체의 증식에 목적을 두고 있다. 이들 발효조에는 배지의 조제, 증자, 살균, 냉각 등의 설비와 통기용 공기의 조절, 제균의 설비 및 교반기 등의 부속장치가 있다. 발효조에는 표준형 발효조, Waldhop형 발효조, Vogelbusch형 발효조, Acetator와 cavitator, 탑형 발효조(tower fermenter), 원통-원뿔형(cylindro-conical) 발효조, 기포탑(air-lift) 발효조, Deep-jet(디프-제트)발효조, 사이클론형 발효조(cyclone column),충전탑형 발효조(packed tower), 회전원판형 발효조(rotating-disk fermenter), 유동층 발효조, 충진층 발효조, 살수층 발효조등이 있다.

목차

발효조
- 발효조의 기본 조건
- 표준 발효조의 구조
- 여러가지 발효조

세포배양기
- 세포배양기의 기능 및 구조
- 세포배양기의 형태 및 특성
- 세포배양기의 조절 및 운전
- 세포배양기의 운전

세포공정의 산업화

fermentor와 bioreactor의 차이

본문내용

발효의 과정은 수 천년동안 알려져 있었다. 하지만 발효를 과학적으로 연구를 시작하게 된 것은1850년대 파스퇴르에 의해서 였다. 파스퇴르는 우유에 사는 미생물을 관찰하여 화학적 변화에 대해 연구 했다. 최근 발효분야에 많은 발전은 fermentors와 bioreactors의 발전이 주도하였다. 작동 원리가 비슷하지만 fermentor와 bioreactor는 엄연히 다르다.
이전에, 발효는 주로 알코올 음료를 생산하는데 주로 사용되었다. 점차 세균과 곰팡이에 대한 많은 연구가 진행되면서 알코올 음료를 효과적으로 생산하기 위해 fermentors가 점차 발전하기 시작했다. fermentor는 박테리아와 곰팡이 세포의 수나 생장을 조절하는 시스템이다. 반면 Bioreactor는 포유 동물과 곤충 세포의 생장 및 유지를 위한 시스템이다. 이 두 기기는 분명한 차이가 있으며 아래는 세포종류에 따른 특성이다.

포유동물 세포는 조금만 빨리 저어줘도 깨지기 쉽지만 박테리아 세포는 세포벽이 두껍기 때문에 쉽게 깨지지 않는다.
포유동물 세포는 천천히 자란다(doubling time이 24시간 정도). 반면 박테리아세포는 doubling time이 20분 정도로 매우 빠르다.
곤충과 포유동물 세포는 산소요구량이 적은 반면 박테리아세포는 산소요구량이 많다.
박테리아세포는 바이러스의 위협이 없지만 포유동물 세포는 바이러스를 불활성화시키거나 제거해야만 한다.

멸균 공정에서도 두 기기의 차이를 발견할 수 있다. Fermentor의 경우 전체를 모두 멸균하여야 하지만 bioreactor는 일반적으로 멸균된 빈 공간이다. Fermentor는 2리터까지 용량으로 비교적 작은 반면 Bioreactor는 큰 편이다. 또한 Bioreactor는 스테인레스 스틸로 만들어진 원통형 혈관이 있다.

참고자료

· 미생물학책, 응용미생물학책, 생물화학공학책
· http://www.differencebetween.com/difference-between-bioreactor-and-vs-fermentor/#ixzz1vlFsxk1I