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HWAHAK KONGHAK, Vol.39, No.6, 788-793, December, 2001
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초음파를 이용한 미생물과 현탁입자의 회수에 관한 연구
Effects of Operation and Design Parameters on the Recovery of Microorganisms and Particles in Ultrasonic Sedimentation
황성호, 구윤모†
  • 인하대학교 공과대학 생물공학과, 인천 402-751
Sung-Ho Hwang, and Yoon-Mo Koo†
  • Department of Biological Engineering, Inha University, Incheon 402-751, Korea
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초록
미생물을 포함한 현탁입자의 회수나 여과, perfusion system에서의 세포의 포집 등에 초음파를 이용하는 것은 널리 알려져 있다. 이러한 초음파를 이용한 미생물과 고분자 입자의 회수에서 acoustic cell settler를 구성하고 있는 진동자와 반사막간의 거리, 초음파의 진동수, 초기 정치 시간, 현탁액의 농도 그리고 여과액(filtrate)의 회수속도가 분리효율에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 미생물은 대장균과 빵효모를 사용하였으며 각각의 크기는 약 1.8 μm, 4.8 μm이었고, 고분자입자는 polyaniline을 사용하였으며 1-13 μm크기의 입자 분포를 가진 것이었다. 초음파의 진동수 1.3과 3 MHz에서 진동자와 반사막간의 거리와 초기 정치 시간을 변화시키며 회수특성을 관찰하였다. 초음파의 진동수 3MHz에서는 대장균, 빵효모와 polyaniline 모두가 88%이상의 높은 분리효율을 보였으나, 1.3 MHz의 낮은 초음파 진동수에서는 크기가 큰 빵효모는 90%이상의 높은 분리효율을 보였으나, 입자크기가 작은 대장균과 1-2 μm 크기의 polyaniline 입자는 초음파의 정상파 내에 포집이 되지 않고 유출되어 낮은 분리효율을 보였다. 회수 속도에 대해서는 입자의 크기가 큰 빵효모의 경우에 높은 회수 속도에도 settler내에서 세포가 유지되어 높은 분리효율을 보였으나, 대장균의 경우에는 settler내에서 유지가 어려웠다.
Recovery of suspended particles using acoustic cell settler was investigated. The acoustic cell settler has advantages over conventional filtration devices which are subject to media contamination such as fouling, resulting in needs for regular regeneration and replacement. The acoustic cell settler consists of transducer, reflector and acoustic chamber. We studied for several important factors affecting the separation efficiency, such as distance between transducer and reflector, frequency of ultrasound, initial holding time, concentration of particles and harvest rate of filtrate. We did experiment for the recovery of Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae(bakers yeast) with size of 1.8 and 4.8 μm, resectively, and a polymeric particle, polyaniline. In the 1.3 and 3 MHz ultrasound, effect of change in distance between transducer and reflector and initial holding time were experimentally studied. We measured the maximum harvest rate of filtrate with the high separation efficiency. With the ultrasound at 3 MHz, separation efficiency were 95%, 96% and 88% for bakers yeast, polyaniline and E. coli, respectively. At ultrasonic frequency of 1.3 MHz, bakers yeast showed separation efficiency of higher than 90% whereas particles smaller than 2 μm, such as polyaniline and E. coli, were not well separated.
Keywords:Acoustic Cell Settler;Ultrasonic Frequency;Initial Holding Time
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