포기조의 부피산소전달계수(KLa)의 측정

(1) 목적 포기조내의 용존산소농도를 높이기 위하여 강제적인 통기와 기계적인 교반을 행하는 것이 일반적이다. 교반조작은 기포를 세분화하여 기액계면적을 증대시키고, 산소의 공급속도를 높인다. 본실험에서는 가스처리법 중 static method에 의해 부피산소전달계수(KLa)를 측정하고 통기 및 교반의 영향을 고찰한다. (2) 이론 배양계에서 공기중의 산소가 균체에 이동할 때는 다음과 같은 몇 단계가 있다. ①기포로부터 액중으로의 산소이동 ②용해된 산소의 배지로부터 균체로의 이동 ③균체에 의한 산소의 섭취 공기로부터 균체로의 산소이동의 율속으로 되어있는 것은 기포산소가 액중으로 용해되는 단계라는 것을 명확하게 하였다. 산소이동의 저항은 교반속도를 증가시킴으로서 해결할 수가 있다. 산소는 용액에 공기를 불어 넣어 줌으로써 공급이 된다. 기상으로부터 액상으로의 산소전달 속도(oxygen transfer rate)는 다음과 같다. dCL / dt = KLa(C* - CL) or ln(C* - CL) = - KLa·t + constant 여기서 KL은 산소전달 계수(㎝/h), a는 기-액 계면적(㎠/㎤), KLa는 부피산소전달계수(h-1), C*는 포화 DO농도(㎎/ℓ), CL은 용액중의 실제 산소 농도(㎎/ℓ)이다. 그림에서 보여주듯이, log(C* - CL)대 시간의 도시로 KLa를 계산 할수 있다. 그림. 시간에 따른 실제 용존산소 그래프 그림. 시간에 따른 ln(C*-CL)그래프 KL은 산소가 기상으로부터 액상으로 이동할 때의 저항의 역수이며, () 은 산소가 저항에 거역해서 이동하기 위한 추진력(driving force)으로서 생각 할 수가 있다. 발효계의 KL과 a를 측정하는 것은 대단히 곤란하기 때문에, 이 두 항을 결합시킨 KLa를 산소이동용량계수(volumetric transfer coefficient)로 부르면서 사용하고 있다. KLa의 단위는 시간의 역수로서, 통상 h-로 나타낸다