판형 연속원심분리기의 미생물 수확효율 증대에 관한 연구 = A Study on the Improvement of Efficiency during Microbial Harvesting using Disc type Continuous Centrifuge

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A Disc Type Continuous Centrifuge(DHC Centrifuge) divides substance from the liquid phase through administering centrifugal force to the liquid sample. The force is created by high speed spinning of the central spindle, which causes frictional heat between the spindle and the liquid sample as well as the spindle and the bearing that supports the spindle, resulting in the elevation of temperature inside the chamber. Existing continuous centrifuges cools down the chamber by simply circulating coolant through the external jacket of the centrifuge. However, this method didn’t solve the problem that causes significant damage to liquid samples that are susceptible to temperature such as samples for biotechnological, pharmaceutical, biological applications.
In order to solve this problem, a cooling system that can steadily control the internal temperature while maintaining internal temperature of the chamber of the DHC centrifuge is essential.
It is an important task to design and develop a cooling system that can effectively control the temperature of the internal and cover lid of the DHC centrifuge.
Finally, we suggested the DHC centrifuge with cooling system which can anticipate the stable and effective separation and harvesting of industrial micro organisms in bioindustry. As a result, we can advance not only domestic but global market with this system.

국문 초록 (Abstract)

Disc type 연속원심분리기(DHC 원심분리기)는 중심의 회전체가 고속으로 회전을 하면서 챔버 내의 유체를 회전시키고 이를 통해 유체에 원심력을 주어 물체를 분리하기 때문에 회전축과 유체 그리고 회전축을 지탱하고 있는 베어링과의 마찰열 때문에 챔버 내부의 온도가 상승하는 문제점을 안고 있다. 기존의 연속원심분리기에서는 외부덮개 사이에 냉각수를 순환시켜서 단순하게 열을 낮추는 방법으로 냉각을 하고 있는데, 열에 약하거나 민감한 미생물(생명공학, 제약, 바이오 분야의 산업용)의 경우에는 수확효율이 낮아지는 큰 문제를 초래하고 있다.
미생물 수확효율을 높이기 위해서는 샘플의 온도를 낮추어 투입하는 방안과 DHC 원심분리기의 챔버 내부 온도를 일정하게 유지, 컨트롤할 수 있는 냉각시스템을 개발, 부착하는 방안을 생각할 수 있다.
본 논문에서는 현행 방법과 저온샘플 투입방법의 수확률 비교실험 결과를 분석함으로써 저온샘플 투입방법의 도입 가능성을 살펴보고 보다 근본적으로 판형 연속원심분리기에 새로운 냉각시스템을 개발, 부착하는 방법의 효율성을 입증함으로써 산업용 발효 미생물의 수확효율을 증대방안을 제시하였다. 이러한 방안은 국내외 바이오산업 분야에서 꼭 필요한 기술이므로 이를 토대로 국내시장뿐만 아니라 해외시장에서 높은 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 목적 1
• 1.2 연구 방법 2
• 제 2 장 산업용 미생물의 현황 4
• 2.1 미생물의 정의와 분류 4
• 2.2 산업분야 활용 미생물의 종류 및 특성 4
• 2.3 산업용 미생물의 배양방법 9
• 제 3 장 산업용 발효 미생물의 수확방법 16
• 3.1 원심분리기를 이용하는 방법 16
• 3.2 필터를 이용하는 방법 33
• 3.3 수확방법의 비교 39
• 제 4 장 판형 원심분리기의 특성 및 문제점 42
• 4.1 디스크(판형) 원심분리기의 구조 및 동작원리 42
• 4.2 현행 DHC 원심분리기의 문제점 45
• 제 5 장 판형 연속원심분리기의 수확효율 증대방안 48
• 5.1 기존방법의 수확효율 분석 48
• 5.2 저온샘플의 투입방안 56
• 5.3 냉각시스템 개발, 부착방안 59
• 제 6 장 결론 67
• 참 고 문 헌 70
• ABSTRACT 72