개념 한 쪽
반응기의 안정성은 배지 성분, 입자성분, 운전방식, 멸균상태 등 여러 요소가 상호작용하여 결정된다는 점을 중심으로 이해한다.
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출제기준 단원 「반응기의 안정성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 열전달과 살균조건 판단 | 1 | 불용성 입자 존재 시 살균 온도·시간 선택 근거를 묻는다 |
| 반응기 유형 판별 | 1 | 활성오니법의 운전방식과 반응기 형태를 연결시키는 능력을 묻는다 |
| 성장단계 성질 판정 | 1 | 배양 성장곡선의 정상기 상태를 설명하는 항목을 묻는다 |
산업적 발효배지에 불용성 입자가 다수 포함되면 열전달이 느려져 입자 내부의 미생물까지 균일하게 살균되지 못할 위험이 증가한다는 점을 기억한다. 따라서 이러한 배지에는 온도와 시간을 강화한 고온·장시간 살균이 필요하다는 원리를 적용한다.
무균 상태는 살아 있는 세포가 전혀 존재하지 않는 절대적 상태를 의미한다는 정의를 명확히 한다. 무균성은 살균 과정의 목표이며, 열에 약한 물질은 비열적 멸균법인 여과나 저온 화학적 멸균을 고려해야 한다는 점을 구분한다.
반응기 형태와 운전방식은 공정 목적에 따라 달라진다. 전통적인 활성오니법은 슬러지 재순환을 통해 미생물 농도를 유지하므로 순환식 연속흐름반응기(순환식 CSTR) 형태로 분류된다는 점을 이해한다.
미생물의 배양은 성장단계로 구분되며, 회분배양의 정상기에서는 세포의 증식 속도와 사멸 속도가 서로 같아 전체 세포수가 일정하게 유지된다는 균형 상태를 정의로 기억한다.
배양과정에서 종균 접종량은 배양액에 대한 비율로 표현하는데, 통상적으로 0.1%에서 10% 범위를 적정 접종량으로 간주한다는 수치적 기준을 참고한다. 곰팡이처럼 균사가 덩어리지는 미생물은 광학밀도법보다 균체를 여과해 건조중량을 측정하는 방식이 적합하다는 측정법 대응을 인지한다.
배양법 선택에서는 시료량과 산소 조건을 함께 고려한다는 점을 원칙으로 삼는다. 예컨대 시료 속 균이 적어 접종량이 0.1mL를 초과하거나 혐기성균 분리가 필요할 때는 주입평판법이 적합하다는 사용 조건을 기억한다.
불용성 입자가 많은 배지를 멸균할 때는 표면 온도만 올리는 방식으로는 내부 포자를 완전 사멸시키기 어려우므로 온도와 시간을 함께 올려 고온·장시간 멸균을 선택하는 해법을 적용한다.
하수처리에서 전통적 활성오니법을 설명하는 문제는 '재순환을 통해 미생물 농도를 유지'하는 점을 찾아 순환식 연속흐름반응기라는 답을 선택한다.
곡사성 곰팡이를 액체배양할 때 균체량 정량법을 묻는 문제는 덩어리 형성 특성에 따라 건조중량 측정법을 가장 적합한 방법으로 고른다.
산업적 발효배지내에 불용성 입자가 다수 포함되어 있을 경우 살균조작에 대한 설명으로 맞는 것은?
정답 ② · 산업적 규모의 발효 배지는 수분 내에 미생물이나 포자를 완전히 사멸시켜야 하지만, 배지 내에 전분이나 단백질 등 불용성 고체 입자가 다수 포함되어 있으면 열전달이 불균일해집니다. 특히 입자 내부까지 열이 침투하는 데 시간이 오래 걸리므로 온도가 약간 낮을 경우 내부의 포자가 생존할 위험이 매우 큽니다.
불용성 입자는 열전달이 느려 내부 살균이 어려우므로, 완전 사멸을 위해 고온과 장시간의 강력한 열처리가 필요하다.
전통적인 활성오니법은 다음 어느 배양기 형태에 해당하는가?
정답 ④ · 문항은 전통적 활성오니법이 어떤 반응기 형태에 해당하는지를 묻고 있다. 활성오니법에서는 처리수를 통과시키면서 침전된 슬러지를 재순환해 미생물 농도를 유지하고 유기물을 분해하므로 순환식 연속흐름반응기(CSTR with recycle) 형태에 해당한다.
전통적 활성오니법은 슬러지 재순환을 통해 미생물 농도를 유지하는 순환식 연속흐름반응기 형태이다.
회분배양(batch cultivation)시 나타나는 성장단계(growth phase)중, 성장속도(growth rate)와 사멸속도(death rate)가 서로 같은 단계는?
정답 ③ · 문제는 배치 배양에서 성장속도와 사멸속도가 같아 총 세포수가 일정해지는 성장을 묻고 있다. 배치 배양의 정상기에서는 증식하는 세포수와 사멸하는 세포수가 균형을 이루어 세포수의 변화가 거의 0이 되므로 성장속도와 사멸속도가 같아진다.
정상기는 세포 증식 속도와 사멸 속도가 균형을 이루어 총 세포 수가 일정하게 유지되는 단계이다.
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