KR102086617B1 - 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물학 분야에서 특히 천연가스와 다른 메탄의 생합성 방법에 의한 사료, 식품 및 기타 목적으로 위한 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법과 관련이 있다.

Description

호기성 미생물의 바이오매스 생산방법{Method for the production of biomass of aerobic microorganisms}

본 발명은 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물학 분야에서 특히 천연가스와 다른 메탄의 생합성 방법에 의한 사료, 식품 및 기타 목적으로 위한 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법과 관련이 있다.

현재 메탄 영양체 단백질의 생산은 미국 캘리포니아의 Calysta사와 덴마크의 UniBio의 두 회사에서만 생산되는 것으로 보고 되어 있다. 이 두 곳을 제외하면 세계적으로 메탄 영양체 단백질의 활발한 생산이 이루어지지 않고 있으며, 단지 실험적인 기술만이 보고되고 있다.

또한, 이들은 1985년부터 1994년까지 작동했던 스베틀리 야르(Sbetly Yar)에서 연간 1만톤의 단백질을 생산할 수 있는 파일럿 산업장비의 U-회로를 이용하여 CH4와 O2가스 혼합물을 재순환시키는데 사용하였다.

이러한 기술은 두 회사들의 노하우로 알려져 있는데, 유일한 차이점은 그들이 이 회로를 따라 배양액을 재활용하고 동시에 가스를 주입한다는 것이다.

즉, 배양액의 재순환과 혼합은 고속 믹서기와 펌프를 사용하여 수행되는데, 이를 통해 배양액이 지속적으로 순환되도록 이루어지는 바, 여기서 생산되는 미생물은 스트레스, 억제 및 심지어 비활성화되는 문제점이 있으며, 이러한 기술은 에너지가 집약적이지 못하고 불안정한 형태의 문제점이 있었다.

한편, 단백질 메탄 미생물의 생산에 대한 많은 선행기술이 있는데, 아래와 같다.

1. WO2010069313A2 / 2010.06.24 공개 / U-형상 또는 노즐 U-루프 발효조와 발효의 방법

2. EP0306466A2 / 1989.03..08 공개 / 미생물 생산을 위한 방법 및 수단

3. DE2308087A1 / 1974.08.22 공개 / 발효 절차

4. EP0808910A2 / 1997.11.26 공개 / 박테리아에 의해 생성되는 철 이온의 생성 및 사용을 위한 장치 및 방법

5. EP0829534A2 / 1998.03.18 공개 / 가스 추진 발효 시스템

6. US7579163 / 2011.03.02 등록 / 발효 방법

7. US20100035330 / 2010.02.11 공개 / 바이오 리액터

8. WO2003016460A1 / 2003.02.27 공개 / 발효 방법

9. WO2014060778A1 / 2014.04.24 공개 / 발효 장치와 단백질 생산을 위한 발효의 방법

또한, 다른 알려진 기술로는 "미생물학적 합성 과정을 위한 발효 장치(저자 : A.Yu. Vinarov, L.S. Gordeev, A.A. Kukarenko, V.I. Panfilov.)"라는 서적에 기재되어 있으며, 아래과 같다.

이 기술은 고압에서 작동할 수 있는 용기에 미생물의 필수 활성에 필요한 미네랄 염 및 미량의 기체 기질 (천연, 액화 가스)을 흡수 할 수 있는 미생물의 배양물을 함유하는 배양액을 부어 넣는다.

이후 순환펌프는 폐쇄 회로를 통해 배양액의 연속적인 순환을 제공하는 것으로, 그 순서는 탱크에서 펌프로 이후 산소와 천연가스의 혼합가스를 흡입하는 액체 분사 배출기로, 마지막으로 다음 탱크로 순환하도록 한다.

여기서, 이젝터의 흡입 노즐은 탱크의 상부에 부착되어 천연가스와 산고의 혼합물을 수회 재순환시킬 수 있도록 하며, 특정 비율로 혼합된 깨끗한 정량의 천연가스와 산소도 이젝터의 흡입구로 공급되도록 한다.

이때, 천연가스와 산소의 비율은 폭발위험성을 배제하도록 한다.

이후, 탱크 내부에서 배양약을 집중적이고 지속적으로 순환시켜 액체 분사 장치에서 배양액과 함께 약제를 배출하여 순수한 산소와 가스 혼합물을 연속적으로 접촉시키도록 한다.

그러나, 이러한 장치는 1972년 Nart-Kala시의 생화학 공장에 설치되었지만, 폭발 위험이 높고 기술이 부족하기 때문에 실제로 작동되지 못한 문제점이 있다.

한편, 미생물을 재배하는 방법과 그 실행을 위한 설비에 대한 기술이 러시아 특허 2021353호에 게재되어 있으며, 이 방법은 미생물에 가스 공급과 도입 된 가스의 소비를 위해 두 구역 사이를 순환하는 수분 미네랄 영양 배지에서 미생물을 배양하는 것을 포함한다.

이때, 공급 가스의 도입은 각 공급 가스의 분압을 변화시킴으로써 미생물의 성장 속도에 따라 가스의 도입 속도를 조절하면서 확산막의 표면을 통해 수행되며, 가스의 도입은 다수의 멤브레인의 표면을 통해 개별적으로 수행 될 수 있다.

이러한 방법을 수행하기 위한 장치는 배양 유닛 및 가스 전달 유닛을 포함하며, 후자는 가스 공급원과 통신하는 그들의 열 사이에 공동을 형성하는 소수성 멤브레인 요소 그룹으로 이루어진다.

한편, 바이오매스를 생산하는 알려진 방법으로는 구소련의 단백질 물질 생합성 연구소 및 미생물 과학 기술 연구소(GDR)에서 발표한 방법이 있으며, 이 기술은 미생물 배양 과정에서 영양 배지의 요소들 중 하나의 일정한 농도를 유지하면서 탄소원으로 질소, 인, 무기 염 및 메탄의 공급원을 함유하는 영양 배지를 비멸균 조건하에서 메탄 산화균 박테리아의 배양을 포함하며, 배양 과정에서 구리 이온의 농도를 0.05 내지 2mg/ℓ로 유지하는 기술이 있다.

또한, 호기성 미생물 바이오매스의 생산을 위한 방법으로, 러시아 특허공고 제2322488호(2008.04.20 공개)가 있다.

이 방법은 미네랄 영양 배지를 공급하고 축적 된 바이오 매스를 제거 할 때 폐쇄 회로 내에서 배양액을 연속적으로 순환시키고 기체 탄화수소 및 폭 기제로 연속적으로 분리 포화시키는 조건에서 미생물을 배양하는 단계를 포함한다.

여기서 폭 기제는 에어레이션제이며, 한번 배양액과 접촉시킨 후 제거하여 포화상태를 유지하도록 한다.

또한, 기체 탄화수소의 포화는 완전히 용해 될 때까지 폐루프에서 기체 탄화수소의 재순환으로 인해 배양액과 반복적으로 접촉하면서 수행되는 것으로, 이러한 방법으로 바이오매스를 생산하면 생산을 위한 에너지 소비를 줄이고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 종래의 미생물 바이오매스 생산방법을 도 1을 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 먼저 고압에서 작동할 수 있는 용기에 가스상태의 기질을 흡수할 수 있는 미생물의 배양액 및 미생물의 생명활동에 필요한 미네랄 염 및 첨가제를 함유하는 배양액을 넣는다.

이후, 순환 펌프는 탱크에서 펌프, 액체분사이젝터까지 배양액을 닫힌 루프로 연속 순환시켜 산소와 천연가스의 가스혼합물을 흡입한 다음 탱크로 연속 순환시키도록 한다.

이때, 이젝터의 흡입 노즐은 탱크의 상부에 부착되어 천연가스와 산소의 혼합물을 여러번 재순환시키도록 하며, 특정 비율로 혼합된 깨끗한 정량의 천연가스와 산소도 이젝터의 흡입구로 공급되도록 한다.

이때, 천연가스와 산소의 비율은 폭발위험성을 배제하도록 한다.

이후, 탱크 내부의 배양액을 집중적이고 지속적으로 순환시켜 액체 분사 장치에서 배양액과 함께 약제를 배출하여 순수한 산소와 가스 혼합물을 연속적으로 접촉시키도록 하고, 여기서 배양액은 산소와 천연가스를 소비하고 이산화탄소와 생물학적 열을 방출하도록 이루어진다.

또한, 폭기제 중 산소 및 천연가스의 함량이 일정값으로 감소되고 장치가 천연가스 및 산소를 최대 90~95%까지 소비하는 경우 폭기제는 탱크에서 방출되도록 한다.

이러한 공정은 배양액을 탱크에 일정하게 공급하고, 축척된 미생물의 바이오매스로 배양액을 제거하여, 사용된 폭기제 및 열을 일정하게 배출하면서 연속적으로 수행된다.

그러나, 이러한 방법의 알려진 단점은 다음과 같다.

1. 장비에 대한 설계의 복잡성과 많은 장비 부품으로 인해 작동 신뢰성을 저하시키고 작업이 중단되는 위험이 발생된다.

2. 장비의 운영 및 유지보수 비용이 높다.

3. 배양액의 연속적이고 지속적인 펌핑은 일반적인 버블링 혼합 방법과 마찬가지고 미생물에 스트레스를 유발하므로, 효율이 감소된다.

4. 높은 에너지비용이 든다.

5. 이산화탄소를 포함한 대사 산물과 미사용된 공기가 그대로 대기로 방출되어 환경오염을 유발할 수 있다.

이러한 문제점들로 인해 친환경적인 바이오매스를 생산하는 방법의 필요성이 강조되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 바이오매스 생합성 과정에서 기체 및 부산물을 최대한으로 이용하고 이를 냉각시스템과 공기정화를 통해 친환경적인 발효기를 통한 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법은, 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법으로서, 연속 케모스타트 생합성 조건에서 영양 배지를 공급하고 축적된 바이오매스를 제거할 때 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 미생물을 배양하는 방법을 포함하며, 혼합 에어레이션 헤드에 의해 기체탄화수소로 혼합, 폭기 및 포화가 수행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 혼합 에어레이션 헤드는 영양 배지의 주입 에너지를 이용하여 발효기 내에서 자체축을 중심으로 회전 및 상승하는 와류 흐름을 생성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 영양 배지는 2가지 단계(영양 배지의 제조단계 및 생합성 공정단계)에 수행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 영양 배지를 제조하는 단계에서 기체탄화수소 및 기폭제가 포화되었을 때, 영양 배지가 냉각되는 것을 특징으로 한다.

또한, 기체탄화수소 및 기폭제로 포화되어 냉각된 영양 배지가 생합성 공정단계에서 배양액의 온도를 조절하기 위한 냉각제로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 혼합된 배양액은 탄소원으로서 이산화탄소를 사용하고, 배양액 중에 용해된 수소를 에너지원으로 사용하는 미생물 균주를 추가로 포함시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 이산화탄소가 과잉되는 경우, 상기 이산화탄소가 청록색 스피룰리나 조류의 광합성에 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기폭제는 공기를 포함하며, 상기 기체탄화수소는 임의의 메탄 및 메탄 동족체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법은 단백질 화합물의 생합성 과정에서 에너지 집약적이며, 미생물에 대한 스트레스 없는 친환경적인 방법을 제공하는 효과가 있다.

또한, 생합성 과정에서 기체 및 생합성 부산물을 최대한으로 이용할 수 있도록 하며, 특히 발효 초기 단계에서 영양 배지가 발효기에 공급되기 전에 냉각되므로, 용해성이 높을 뿐만 아니라, 이를 냉각시스템의 냉매로 사용할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 영양 배지의 주입 에너지를 이용한 혼합 에어레이션 헤드에 의해 배양액의 상승와류를 생성하여 배양액의 효율적인 혼합 및 통기를 촉진할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 바이오매스 생산방법의 종래기술을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 따른 발효기 장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 따른 멀티 노즐 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 따른 발효기 장치를 개략적으로 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 따른 멀티 노즐 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

상술한 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법은, 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법으로서, 연속 케모스타트 생합성 조건에서 영양 배지를 공급하고 축적된 바이오매스를 제거할 때 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 미생물을 배양하는 방법을 포함하며, 혼합 에어레이션 헤드에 의해 기체탄화수소로 혼합, 폭기 및 포화가 수행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영양 배지는 미생물을 위한 자양물로써, 성장에 필요한 요소, 미량 원소, 비타민 및 성장촉진제를 포함할 수 있다.

이때, 상기 영양 배지를 공급하는 속도는 발효기로부터의 배양액의 선출속도에 상응하며, 탄소원으로써 이산화탄소를 사용하는 세균뿐만 아니라, 메탄 및 메탄 동족체의 세균으로 구성된 혼합 생산 배양물에 유입되는 미생물의 최적 세대수를 고려하여 결정할 수 있다.

또한, 발효기에는 멀티 노즐 인젝터(14)를 이용하여 메탄 및 공기를 통기시켜 배양액을 풍부하게 할 수 있다.

여기서, 상기 혼합 에어레이션 헤드는 통기 및 혼합을 위한 고속 교반기의 역할뿐만 아니라, 배양액의 재순환을 위한 파이프 펌프회로의 역할을 수행할 수 있다.

이때, 상기 혼합 에어레이션 헤드는 영양 배지의 주입 에너지를 이용하여 발효기 내에서 자체축을 중심으로 회전 및 상승하는 와류 흐름을 생성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 영양 배지는 2가지 단계(영양 배지의 제조단계 및 생합성 공정단계)에 수행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 영양 배지를 제조하는 단계에서 기체탄화수소 및 기폭제가 포화되었을 때, 영양 배지가 냉각되는 것을 특징으로 한다.

또한, 기체탄화수소 및 기폭제로 포화되어 냉각된 영양 배지가 생합성 공정단계에서 배양액의 온도를 조절하기 위한 냉각제로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 혼합된 배양액은 탄소원으로서 이산화탄소를 사용하고, 배양액 중에 용해된 수소를 에너지원으로 사용하는 미생물 균주를 추가로 포함시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 이산화탄소가 과잉되는 경우, 상기 이산화탄소가 청록색 스피룰리나 조류의 광합성에 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기폭제는 공기를 포함하며, 상기 기체탄화수소는 임의의 메탄 및 메탄 동족체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명에 따른 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법의 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디스펜서(2)로부터 공급되는 미량 원소의 염으로 이루어진 영양 배지는 혼합기(4)에 공급되고, 살균기로부터 공급된 물과 함께 혼합되는 공급탱크(5)로 보내진다.

이후, 영양 배지는 영양배지살균장치(6)로 보내지고, 영양 배지를 최종 형성하기 위한 최종형성장치(8)로 보내지는데, 상기 최종형성장치에서 영양 배지는 살균장치(7)에서 생성되는 생체인자용액과 혼합된다. 여기서 멸균된 물, 염 및 인, 질소, 칼륨 및 마그네슘 혼합용액을 기반으로 한 수용액이 준비될 수 있다.

이후, 수득된 영양 배지는 냉각 시스템으로 공급되고, 영양 배지 내에 가스필터(12)를 통해 여과된 메탄과 공기를 예비 용해시키도록 한다.

이후, 영양 배지에 여과된 메탄과 공기가 공급되고, 이산화탄소의 가스와 발효기에서 사용되지 않은 메탄을 가스분리필터(13)로 분리하여 수득된 메탄도 공급된다.

또한, 예비용해장치(10)는 냉각기의 역할을 수행할 수 있으며, 여과된 메탄 및 공기의 용해가 용이하게 수행될 수 있도록 한다.

이후, 가압펌프(11)를 이용하여 메탄 및 공기가 포화되어 냉각된 영양 배지를 발효기(1)의 하부로 공급한다. 이때, 발효기에 가스필터(12)를 통해 여과된 메탄과 공기를 공급한다.

이때, 상기 가압펌프는 말단부에 가스 배출구가 형성되며, 전체적으로 비행기 날개의 단면과 유사한 편평한 형태로 형성되어 혼합 에어레이션 헤드로부터의 배양액의 흐름을 유지시키는 역할을 한다.

또한, 혼합 배양 형태로 주입되는 물은 영양 배지를 부분적으로 공급한 후, 발효기로 1회 공급되도록 한다.

이후, 과잉 발생된 이산화탄소는 여과기필터(13)에서 분리된 후, 청록색 스피룰리나 조류를 배양하는 광합성반응기(15)에 공급되며, 분리기(16)에서 분리된 바이오매스는 건조기(17)에서 건조된 후, 타정장치(18)에서 정제하도록 한다.

이후, 증식된 호기성 미생물의 바이오매스는 원심분리기(19)에서 여과액과 분리되어 바이오매스건조기(21)로 보내지고, 여과액필터(20)에서 분리된 바이오매스도 바이오매스건조기(21)로 보내진다.

이후, 완전히 건조된 바이오매스들은 과립기(22)로 보내져 포장되도록 한다.

마지막으로, 성분분석기(9)는 순환식 급수 시스템에서 재사용할 수 있도록 화학적 조성을 분석하고, 정화를 위해 수처리장치(3)로 보내진다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 노즐 인젝터(14)를 설명하면 다음과 같다.

상기 멀티 노즐 인젝터는 발효기의 벽면에 형성되며, 스트림라인을 따라 배향된 노즐은 배양액에 가스를 풍부하게 공급할 뿐만 아니라, 배양액의 와류 운동을 지원하도록 한다.

여기서 배양액의 와류운동은 멀티 노즐 인젝터의 하부에 형성된 혼합 에어레이션 헤드에 의해 생성되는 것으로, 상기 혼합 에어레이션 헤드는 주입된 영양 배지의 20%가 발효기에 있는 배양액의 80%와 지속적으로 혼합될 수 있도록 하고, 발효기의 내벽을 따라 배양액이 자체축을 중심으로 회전 및 상승하는 와류 흐름을 생성하도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법과 발효기 및 멀티 노즐 인젝터는 다음과 같은 효과를 갖는다.

메탄과 공기에 의해 연속적으로 포화시켜 발효 전 단계와 생합성 공정단계 2가지 단계에서 냉각된 영양 배지는 배양액을 통해 미생물에 탄소 및 에너지 원을 거의 완전하게 제공할 수 있다.

또한, 생합성과정에서 축적된 대사 산물을 이용하기 위해 종속 영양 세균의 균주를 포함하고, 이와 같이 구성된 혼합 배양액에 의해 발포, 고농도 및 과잉 산화 등과 관련된 많은 문제를 해결할 수 있으며, 미생물에 스트레스를 주지 않음은 물론, 폐기물이 적어 친환경적이고 안정적인 방법을 제공할 수 있다.

또한, 과잉 발생되는 이산화탄소를 분리하여 청록색 스피루리나 조류의 광합성에 사용할 수 있다.

또한, 냉각된 영양 배지를 배양액의 온도를 모니터링하고 조절하기 위한 시스템의 냉매로 사용할 수 있다.

또한, 공정을 통해 수득한 단백질 농축물은 다양한 유형과 연령의 동물 및 가금류 사료에 대한 기준검사를 통과하였으며, 사료의 성분 중 단백질, 비타민, 필수 아미노산 및 미량 원소 등을 평균 20톤당 단백질 1톤의 비율로 균형을 맞출 수 있다.

또한, RNA 성분으로부터 세균 바이오매스를 정제한 후, 식품에 사용하기에 적합한 단백질을 수득할 수 있다.

또한, 바이오매스의 정제 과정에서 분리된 RNA 성분은 바이오매스의 15%를 차지하며, 제약 및 향수, 의료 및 식품 산업에서 필요한 원료이자 생산용 성분으로 적합할 수 있다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 ... 발효기 2 ... 디스펜서
3 ... 수처리장치 4 ... 혼합기
5 ... 공급탱크 6 ... 영양배지살균장치
7 ... 살균장치 8 ... 최종형성장치
9 ... 성분분석기 10 ... 예비용해장치
11 ... 가압펌프 12 ... 가스필터
13 ... 여과필터 14 ... 멀티 노즐 인젝터
15 ... 광합성반응기 16 ... 분리기
17 ... 건조기 18 ... 타정장치
19 ... 원심분리기 20 ... 여과액필터
21 ... 바이오매스건조기 22 ... 과립기

Claims (8)

1. 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법으로서, 연속 케모스타트 생합성 조건에서 영양 배지를 공급하고 축적된 바이오매스를 제거할 때 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 미생물을 배양하는 방법을 포함하며, 혼합 에어레이션 헤드에 의해 기체탄화수소로 혼합, 폭기 및 포화가 수행되는 것을 특징으로 하는 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법에 있어서,
   상기 기체탄화수소 및 기폭제를 연속적으로 포화시켜 혼합된 영양 배지는 영양 배지의 제조단계 및 생합성 공정단계에 수행되도록 하며,
   상기 영양 배지의 제조단계에서는 예비용해장치(10)를 통해 가스필터(12)에 의해 여과된 기체탄화수소 및 기폭제를 영양 배지 내에 예비 용해시키도록 하며, 상기 기체탄화수소 및 기폭제가 포화되었을 때, 영양 배지가 1차적으로 냉각된 상태로 발효기(1)의 하부로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 생합성 공정단계에서는 배양액의 온도를 조절하기 위한 냉각제로 사용되는 것을 특징으로 하되,
   혼합된 배양액은 탄소원으로서 이산화탄소를 사용하고, 배양액 중에 용해된 수소를 에너지원으로 사용하는 미생물 균주를 추가로 포함시키는 것을 특징으로 하며,
   이산화탄소가 과잉되는 경우, 상기 이산화탄소가 청록색 스피룰리나 조류의 광합성에 사용되는 것을 특징으로 하는 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 혼합 에어레이션 헤드는,
   영양 배지의 주입 에너지를 이용하여 발효기 내에서 자체축을 중심으로 회전 및 상승하는 와류 흐름을 생성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 기폭제는 공기를 포함하며, 상기 기체탄화수소는 임의의 메탄 및 메탄 동족체를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 미생물의 바이오매스 생산방법.

Images