48
4. 고압 반응기에서 이온성 액체를 이용하여 고정화 효소에 의한
49
나. 이온성 액체 첨가 압력 변화에 따른 반응
두 이온성 액체를 사용하여 고압반응기에서 압력 변화를 주어 반응하 였다. 먼저 [bmim][BF4] 이온성 액체를 사용한 결과 14.69psi에서 6.91% 전환율을 나타내었으며 1000psi 일 때는 9.69%, 2000psi 일 때는 15.82%, 3000psi 일 때는 20.21% 전환율을 보였다. 그리고 [bmim][PF6] 이온성 액체를 사용한 결과 14.69psi에서 7.48% 전환 율을 나타내었으며 1000psi 일 때는 7.91%, 2000psi 일 때는 10.16%, 3000psi 일 때는 16.35% 전환율을 보였다. 압력이 증가함에 따라 두 이온성 액체모두 전환율이 증가함을 보였으며 [bmim][PF6]보다 [bmim][BF4] 이온성 액체에서 더 좋은 전환율을 보였다.
50
Pressure
14.69psi 1000psi 2000psi 3000psi
C o n ve rs io n (% )
0 5 10 15 20 25
BF4
PF6
Figure 23. Effect of pressure on bioconversion
51
다. 이온성 액체 첨가 온도 변화에 따른 반응
두 이온성 액체를 사용하여 고압반응기에서 온도 변화를 주어 반응하였다. 먼저 [bmim][BF4] 이온성 액체를 사용한 결과 15℃에서 7.02% 전환율을 나타내었으며 30℃ 일 때는 14.08%, 45℃ 일 때는 21.22%, 60℃ 일 때는 9.19%, 75℃ 일 때는 8.07% 전환율을 보였다.
그리고 [bmim][PF6] 이온성 액체를 사용한 결과 15℃에서 7.16%
전환율을 나타내었으며 30℃ 일 때는 8.92%, 45℃ 일 때는 18.84%, 60℃ 일 때는 9.60%, 75℃ 일 때는 7.75% 전환율을 보였다. 온도 변화에 따른 반응에서 온도가 45℃ 일 때 두 이온성 액체 모두 좋은 변환율을 보였으며 [bmim][PF6]보다 [bmim][BF4] 이온성 액체에서 더 좋은 전환율을 보였다.
52
Temperature
15℃ 30℃ 45℃ 60℃ 75℃
C o n ve s io n (% )
0 5 10 15 20 25
BF4 PF6
Figure 24. Effect of temperature on conversion
53 라. 이온성 액체 농도 변화에 따른 반응
두 이온성 액체를 반응물에서의 농도를 변화시켜 고압반응기에서 반 응시켰다. 먼저 [bmim][BF4] 이온성 액체를 0.5ml, 1ml, 1.5ml 씩 각 각 넣어 반응시킨 결과 16.60%, 16.10%, 21.22% 변환율을 보였다. 그 리고 [bmim][PF6] 이온성 액체를 0.5ml, 1ml, 1.5ml 씩 각각 넣어 반 응시킨 결과 19.39%, 18.84%, 18.43% 변환율을 보였다. 농도 변화에 따른 변환율의 변화에는 큰 영향을 주지는 않았다.
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Ionic liquid loading volume
0.5ml 1ml 1.5ml
C o n ve rs io n (% )
0 5 10 15 20 25
BF4
PF6
Figure 25. Effect of initial ionic liquid on conversion
55 제 4장 결론
PEIM, PAMP, PANI 3 개의 담체에 L-glutamic dehydrogenase 효소를 고정화 하여 반응물과 함께 반응시겼으며 Microreactor, Monolithreactor, High pressure reactor 반응기를 이용하여 alpha-ketoglutarate 전환율을 확인하였다. Batch 상태 최적조건 45℃
반응에서 시켰을 때 최고 전환율은 18.3% 였으며 `최고 전환율에 도달하기까지 반응시간은 5 시간 이였다. Microreactor 에서 최적 온도 45℃, 체류시간 2 시간일 때 최고 전환율은 20.1% 였으며 최고
전환율에 도달하기까지 반응시간은 2 시간 이였다. 그리고
Monolithreactor 에서 최적 조건 45℃, 체류시간 2 시간 일 때 최고 전환율은 20.3% 였으며 최고 전환율에 도달하기까지 반응시간은 2 시간 이후였다. 반응기 반응 중 가장 좋은 전환율을 보인 High pressure reactor 최적 조건 45℃, 3000psi 에서 무려 53%까지의 전환율을 보였으며 최고 전환율에 도달하기까지 반응시간은 3 시간 이후였다. 기존 연구된 alpha-ketoglutarate 합성 전환율이 최고 20%
였음을 고려할 때 고정화 효소를 이용한 고압 반응기 반응 공정은 매우 효과적임을 볼 수 있었다.
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저작물 이용 허락서
학 과 화학공학과 학 번 20097070 과 정 석 사 성 명 한글: 안 영 덕 한문: 安 永 德 영문: AHN Young Deok
주 소 광주 광역시 광산구 신가동 866-17번지 연락처 E-mail : lifetime1019@lycos.co.kr
고정화 효소를 이용한 alpha-ketoglutarate 생산공정 개발
논문제목 Development of synthesis the alpha-ketoglutarate using enzyme aggregated nanofiber
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동의여부 : 동의(●) 반대( ) 2011 년 2 월
저 작 자 : 안 영 덕 (서명 또는 인)