소규모 발효기의 scale up

목차

1. 서론
2. 이론
3. 연구내용
4. 결과 및 결론
5. 참고문헌

본문내용

(2) 문제인식 (Aiba, 1973)
생물화학분야가 상업적으로도 발전하면서 산업에 필요한 여러 반응기들이 개발되었으며, 이런 산업적인 생물 반응기의 경우 일반적인 화학 반응기나 실험실의 생물 반응기와는 다른 복잡한 특징들을 가지고 있다. 이러한 다양한 특징들은 반응기의 규모를 변화시킬 때 반드시 고려해야 한다.
미생물 발효공정에서 scale up의 성공여부는 어떻게 실험실적 규모의 발효조에서 얻은 결과를 대용량의 산업 발효조에서도 그대로 얻을 수 있느냐에 달려있다. scale up에 영향을 미치는 인자들중 가장 중요한 것으로서 호기성 발효계에 있어서의 산소전달과 배양액의 적절한 교반을 들 수 있는데 사용하는 미생물의 연구를 통해 얻어진 이러한 인자들에 대한 기본 data를 이용하여 scale up 시 대두될 수 있는 여러 가지 문제점을 해결해야 한다. 따라서 우리는 어떠한 요인들이 반응기의 대규모화에 영향을 미치는지 알아보고 이를 고려하여 최적 scale up 조건을 찾아낼 것이다.
(3) 연구 목적
- 발효기의 대규모화에 영향을 미치는 여러 가지 요인들에 대해서 조사하고 대규모화에 관련된 문제를 분석한다. - 단위부피당 동력이 일정할 때, 임펠러 끝 속도가 일정할 때의 두 가지 경우에서 소규모화 조작조건과 대규모화 조작조건을 비교한다.
- 이를 통해 발효기의 대규모화에서 어떠한 조작조건을 기준으로 하는 것이 적절한지 알아본다.
2. 이론
(1) Scale up의 정의
1) scale up 실험실에서 성공한 프로세스를 공업 규모의 장치에서도 경제적으로 성립하도록 그 규모를 확대하는 것이다. Fig. 2.1.은 Lab scale에서 중간단계인 pilot scale을 거쳐 production scale로 규모가 확대 되는 과정을 나타낸다.
Fig. 2.1. Scale up process. (2) Scale up의 유사성 (김승욱, 1991)
1) 유사성
생산규모 발효조의 적절한 설계(원형)를 위하여 작은 규모의 자료(모델)를 큰 규모로 변환하여야 한다. 대형화를 위한 기본적인 요구사항은 모델과 원형이 서로 유사해야 한다는 점이다. 모델과 원형 사이의 유사성은 두 종류의 조건에 의해 충족될 수 있다.
1. 물리적 경계에서의 기하학적 유사성 : 모델과 원형은 같은 형태이어야 하고, 모델의 모든 선형차원은 원형과 상응하는 차원과 일정한 척도인자에 의해 연관되어야 한다

참고 자료

Aiba S., Humphery A. E., Mills N. F., Biochemical engineering, 2nd Ed. Univ. Tokyo Press, 1973.
Ghasem N., Biochemical engineering and biotechnology, 1st ed. Elsevier, p.26-319, 2007.
Michael L., Shuler, Fikret, Kargi, Bioprocess engineering: Basic concepts, 2nd ed. ㈜교보문고, p.337-386, 2003.
김승욱, 생물화학공학, 1st ed. 희중당, p.255-260, 1991.
이상기, 알콜 발효공정의 scale-up 사례연구, 미생물과 산업, v.16, no.2, p.53-57, 1990.
정용섭 등, 생물공정공학(이론과실제), 1st ed. 월드사이언스, p.241-248, 2001.