KR101408972B1 - Method of producing bio ethanol using the composition for accelerating fermentation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of producing bio ethanol using a fermentation promoting composite and, more specifically, to a method of producing bio ethanol using a fermentation promoting composite which improves a yield of ethanol with a novel method capable of amplifying the growth and development and fermentative metabolism of microorganisms by adding the fermentation promoting composite in a fermentation process, and promoting fermentation efficiency, in contrast with a traditional technique which focuses on the preprocessing process development or microorganism and enzyme development to improve the yield of the bio ethanol from biomass.

Description

발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법{METHOD OF PRODUCING BIO ETHANOL USING THE COMPOSITION FOR ACCELERATING FERMENTATION}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition,

본 발명은 바이오 매스로부터 바이오 에탄올의 수율을 향상시키기 위해 전처리 공정 개발 또는 미생물, 효소 자체의 개발에 치중한 종래기술과 달리, 발효공정에서 발효 촉진 조성물을 첨가하여 미생물의 생장 및 발효 대사를 증폭시키고 이로 인해 발효 효율을 촉진시키는 새로운 접근 방법으로 에탄올의 수율을 향상시킬 수 있도록 하는, 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법에 관한 것이다.
Unlike the prior art, which is focused on the development of a pretreatment process or the development of microorganisms and enzymes themselves in order to improve the yield of bioethanol from biomass, the fermentation accelerating composition is added in the fermentation process to amplify microbial growth and fermentation metabolism The present invention relates to a method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition, which is capable of improving the yield of ethanol as a new approach to promote fermentation efficiency.

일반적으로 당화합물은 식물이나 해조류의 천연물 또는 미생물의 배양에 의해 생산되어 식품이나 의약 분야에서 다양하게 이용되어 왔다. 특히 글루코오스는 에너지 수요뿐만 아니라 다수의 발효기술들에서 사용되는 주요 기질이므로 다양한 글루코오스 공급원이 요구된다.
Generally, the sugar compound is produced by culturing a natural product or a microorganism of a plant or a seaweed, and has been widely used in food or medicine fields. In particular, glucose is a major substrate used in many fermentation technologies as well as in energy demand, and thus a variety of glucose sources are required.

더욱이 최근에는 지구 온난화에 의한 온실효과와 석유고갈 문제를 해결하기 위하여 당화합물을 이용한 바이오에너지(bio-energy) 생산에 많은 관심이 집중되고 있는데, 일반적으로 바이오에너지, 즉 바이오에탄올 생산을 위한 탄수화물원으로서 사탕수수 즙 또는 옥수수 전분이 이용되어 왔다.
In recent years, attention has focused on bio-energy production using sugar compounds to solve the problem of greenhouse effect and oil depletion caused by global warming. In general, bio-energy, namely, a carbohydrate source for bio- Sugarcane juice or corn starch has been used.

이러한 제1세대 옥수수 에탄올 생산을 위한 원료들은 식품 및 가축사료와의 경쟁, 재배 면적의 포화 등 많은 문제에 봉착해 있다. 이를 극복하기 위하여, 목본 및 초본류의 재생가능한 셀룰로오스계 바이오매스로부터 생산하는 제2세대 셀룰로스 에탄올에 관한 연구가 미국을 중심으로 진행되고 있다.
The raw materials for the first generation corn ethanol production are faced with many problems such as competition with food and livestock feed, saturation of cultivation area. In order to overcome this, research on second generation cellulose ethanol produced from woody and herbaceous renewable cellulosic biomass has been carried out mainly in the United States.

한편, 일반적인 바이오 에탄올의 생산방법은 전처리공정, 당화공정 및 발효공정을 포함하여 생산된다.
On the other hand, a general method for producing bio-ethanol includes a pretreatment process, a saccharification process, and a fermentation process.

구체적으로 전처리 공정은 셀룰로스계 바이오매스를 당화시키기 위한 필수공정으로써, 원료를 절단하여 크기를 줄이고 결정성을 감소시켜, 바이오매스의 단위면적 당 효소의 흡착율을 높임으로써, 섬유소의 반응성 증가에 의해 효소 가수분해 능력을 증가시키는 공정으로써, 일반적으로 리그노셀룰로스계 바이오매스의 종류에 따라 다양한 물리, 화학적 방법, 예를 들면 증기 폭쇄법, 알칼리 처리법, 이산화황 처리법, 과산화수소 처리법, 초임계 암모니아 처리법, 약산 추출처리법, 암모니아 동결 폭쇄법 등이 알려져 있으며, 실제로 이들 방법을 조합하여 수행하고 있다.
Specifically, the pretreatment process is an essential process for saccharifying cellulose-based biomass. The raw material is cut to reduce the size and the crystallinity, thereby increasing the adsorption rate of the enzyme per unit area of the biomass. As a result, As a process for increasing the hydrolysis ability, various physical and chemical methods such as steam explosion method, alkali treatment method, sulfur dioxide treatment method, hydrogen peroxide treatment method, supercritical ammonia treatment method, weak acid extraction Treatment method, ammonia freeze-thawing method and the like are known, and these methods are practically combined.

그리고, 당화공정은 다당류의 셀룰로스 성분이 효소의 작용에 의해 글루코스와 같은 단당류로 전환되는 과정이며, 셀룰라제(cellulase)가 셀룰로스의 반응표면에 흡착하여 셀룰로스를 셀로바이오스(cellobiose)로 바꾸는 과정과 이렇게 생성된 셀로바이오스가 β-글루코시다제(β-glucosidase)의 효소반응에 의해 글루코스로 전환되는 과정으로 나눌 수 있다.
The saccharification process is a process in which a cellulose component of a polysaccharide is converted into a monosaccharide such as glucose by the action of an enzyme. The process of converting cellulase into cellobiose by adsorbing the cellulase onto the reaction surface of the cellulose, And converting the bios into glucose by the enzyme reaction of? -Glucosidase.

또한, 발효공정은 당화 공정에 의해 생성된 글루코스가 효모 등의 미생물에 의해 혐기성 조건 하에서 에탄올과 이산화탄소로 전환되는 공정이다.
The fermentation process is a process in which glucose produced by the saccharification process is converted into ethanol and carbon dioxide under anaerobic conditions by microorganisms such as yeast.

관련 선행기술로써, 특허문헌 1에는 습식마쇄오 팝핑법(popping method) 등을 복합적으로 이용한 셀룰로오스계 바이오매스의 가수분해 전처리방법이 공개되어 있다.
As a related prior art, Patent Document 1 discloses a pretreatment method for hydrolysis of cellulose-based biomass using a wet milling popping method and the like in combination.

그리고 특허문헌 2에는 소나무와 상수리나무와 같은 목본식물계 및 억새와 갈대와 같은 다년생 초본식물계 바이오매스로부터 당화합물 및 바이오연료를 생산하기 위한 전처리 방법이 공개되어 있다.
Patent Document 2 discloses a pretreatment method for producing sugar compounds and biofuels from woody plants such as pine and oak, and perennial herbaceous plant biomass such as aphids and reeds.

또한, 특허문헌 3에는 목질계 바이오매스, 특히 볏짚을 탄소원으로 하는 배양액에 Fomitopis palustris 균주를 배양하여 얻은 세포외 효소와 그 생산방법 및 바이오매스의 당화방법이 공개되어 있다.
Patent Document 3 discloses an extracellular enzyme obtained by cultivating a Fomitopis palustris strain in a culture medium containing woody biomass, especially rice straw as a carbon source, a production method thereof, and a saccharification method of biomass.

또한, 특허문헌 4에는 신규 알콜 탈수소효소 HpADH3를 이용하여 글루코스로부터 바이오에탄올의 생산성을 향상시키고, 탈수효소 유전자를 결실시켜 실시키면 목질계 바이오매스 분해산물인 오탄당 자일로스로부터 바이오에탄올 생산을 향상시킨 바이오에탄올의 제조 방법이 공개되어 있다.
In addition, Patent Document 4 discloses that when the productivity of bioethanol from glucose is improved by using a novel alcohol dehydrogenase HpADH3, and a dehydratase gene is deleted, a biosynthetic biosynthetic degradation product, A method of producing ethanol is disclosed.

또한, 특허문헌 5에는 에탄올을 생성할 수 있는 균주인 칸디다 루시타니에 LJH4 균주(Candida lusitaniae LJH4) 및, 알긴산 분해능이 있고 다시마로부터 에탄올을 생성할 수 있는 균주인 위니아 타스메니엔시스 LJH3 균주(Erwinia tasmaniensis LJH3)를 혐기성 조건에서 다시마와 반응시키는 단계를 포함하는 바이오에탄올 생산방법이 공개되어 있다.
Patent Document 5 also discloses that Candida lucitania LJH4, a strain capable of producing ethanol, and Erwinia tasmaniensis LJH3, a strain capable of decomposing alginic acid and capable of producing ethanol from sea tangle, LJH3) in an anaerobic condition with kelp.

또한, 특허문헌 6에는 셀룰로스계 바이오매스로부터 유기산을 얻기 위한 약알칼리성 전처리 및 동시 당화 및 발효 방법이 공개되어 있다.
Patent Document 6 discloses weak alkaline pretreatment and simultaneous saccharification and fermentation methods for obtaining organic acids from cellulose-based biomass.

또한, 특허문헌 7에는 단일 반응기에 조류와 함께 당화 효소 및 발효 균주를 동시 또는 연속적으로 투입하여 배양하는 조류 바이오매스의 동시 당화 및 발효공정을 통한 효율적 젖산의 생산방법이 공개되어 있다.
Patent Document 7 discloses a method for efficiently producing lactic acid by simultaneous saccharification and fermentation of algae biomass in which a saccharification enzyme and a fermentation strain are simultaneously or continuously added to a single reactor with algae.

즉, 바이오 매스로부터 바이오 에탄올을 생산하기 위한 종래의 기술들은 에탄올 수율을 높이기 위한 전처리 공정 개발 또는, 분해능, 에탄올 수율 또는 동시 당화 발효 공정을 위한 미생물 또는 효소 자체의 개발(미생물 유전자 변형, 효소의 재조합 등)에만 치중하여 왔으며, 이는 바이오 에탄올의 생산공정에 해당 기술을 적용하는데 있어 그 설비를 교체 또는 추가하거나 운전 조건을 바꿔야하는 등 복잡한 절차가 수반되어야하는 문제점이 있었을 뿐만 아니라 해당 기술을 적용할 수 있는 바이오 매스 또는 미생물 등의 종류가 한정되는 문제점이 있었다.
That is, conventional techniques for producing bioethanol from biomass are not limited to the development of a pretreatment process for increasing the ethanol yield or the development of microorganisms or enzymes themselves for resolution, ethanol yield or simultaneous saccharification and fermentation processes (microbial gene modification, Etc.). This has been a problem in that it requires complicated procedures such as replacing or adding the equipment or changing the operating conditions in applying the technology to the bioethanol production process, There is a problem that the types of biomass or microorganisms are limited.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1036853호 "리그노셀룰로스계 바이오매스의 가수분해 전처리방법, 상기 방법으로 처리된 바이오매스로부터의 당화합물 제조방법 및 바이오에탄올제조방법"Patent Document 1: Korean Patent Registration No. 10-1036853 entitled "Hydrolysis pretreatment method of lignocellulosic biomass, method for producing sugar compound from biomass treated by the above method, and method for producing bioethanol" 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1037708호 "목본식물계 및 다년생초본 식물계 바이오매스 가수분해 전처리방법, 상기 전 처리된 바이오매스로부터의당화합물 및 바이오에탄올제조방법"Patent Document 2: Korean Patent Registration No. 10-1037708 entitled "Pretreatment method of hydrolysis of woody plant and perennial herbaceous plant-based biomass, method of producing sugar compound and bioethanol from the pretreated biomass" 특허문헌 3 : 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0112731호 "바이오연료 생산용 효소, 그 제조방법 및 이를 이용한 바이오매스의 당화방법"Patent Document 3: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0112731 entitled "Enzyme for producing biofuel, method for producing same, and method for saccharifying biomass using the same" 특허문헌 4 : 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007980호 "신규 알콜 탈수소효소 ＨｐＡＤＨ３ 및 이를 이용한 바이오에탄올의 제조 방법"Patent Document 4: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0007980 "New alcohol dehydrogenase HpADH3 and method for producing bioethanol using the same" 특허문헌 5 : 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0103021호 "미생물을 이용한 바이오 에탄올 생산방법"Patent Document 5: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0103021 entitled "Method for producing bioethanol using microorganisms" 특허문헌 6 : 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0072212호 "리그노셀룰로스계 바이오매스로부터 유기산을 얻기 위한 약알칼리성 전처리 및 동시 당화 및 발효"Patent Document 6: Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0072212 "Mild alkaline pretreatment and simultaneous saccharification and fermentation for obtaining organic acids from lignocellulosic biomass" 특허문헌 7 : 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0106136호 "조류 바이오매스의 동시 당화 및 발효공정을 통한 효율적 젖산의 생산방법"Patent Document 7: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0106136 entitled "Method for producing efficient lactic acid by simultaneous saccharification and fermentation process of algae biomass"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이오 매스로부터 바이오 에탄올의 수율을 향상시키기 위해 전처리 공정 개발 또는 미생물, 효소 자체의 개발에 치중한 종래기술과 달리, 발효공정에서 발효 촉진 조성물을 첨가하여 미생물의 생장 및 발효 대사를 증폭시키고 이로 인해 발효 효율을 촉진시키는 새로운 접근 방법으로 에탄올의 수율을 향상시킬 수 있도록 하는, 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 제공함을 과제로 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fermentation accelerating composition for improving the yield of bioethanol from biomass, The present invention provides a method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition, which is capable of enhancing the growth and fermentation metabolism of microorganisms, thereby improving the yield of ethanol as a new approach to promote fermentation efficiency.

아울러, 상기와 같이 발효공정에서 발효 촉진 조성물을 첨가하는 간단한 공정만이 추가됨에 따라 그 생산효율이 향상되고, 또한 특정 바이오 매스 또는 미생물에 한정되지 않고 다양한 종류의 바이오 매스 또는 미생물에 적용할 수 있도록 하는, 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 제공함을 과제로 한다.
In addition, since only a simple process of adding the fermentation accelerating composition in the fermentation process is added as described above, the production efficiency is improved and the biomass or microorganism can be applied to various kinds of biomass or microorganisms without being limited to specific biomass or microorganisms. And a method of producing bioethanol using the composition for promoting fermentation.

본 발명은 바이오 매스를 절단하는 전처리 공정(A100); 상기 바이오 매스에 효소를 투입하여 다당류인 바이오 매스의 셀룰로스 성분을 효소 작용에 의해 단당류로 전환시키는 당화공정(A200); 및 상기 당화 공정(A200)을 거친 바이오 매스에 발효 미생물을 투입하여 발효시킴으로써 상기 단당류에서 에탄올을 생성하는 발효공정(A300);을 포함하는 바이오 에탄올의 생산방법에 있어서,The present invention relates to a pretreatment process (A100) for cutting biomass; A saccharification step (A200) of converting the cellulose component of the biomass as a polysaccharide into a monosaccharide by enzymatic action by introducing an enzyme into the biomass; And a fermentation process (A300) for producing ethanol from the monosaccharide by introducing a fermenting microorganism into the biomass through the saccharification process (A200) to produce a bioethanol,

상기 발효공정(A300)에 발효 촉진 조성물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 과제의 해결 수단으로 한다.
A method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition, which comprises adding a fermentation accelerating composition to the fermentation process (A300).

이때, 상기 발효 촉진 조성물은,At this time, the fermentation-

바이오 매스 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.
It is preferably added in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the biomass.

한편, 상기 발효 촉진 조성물은, On the other hand, the fermentation-

볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는,A hydroxy radical-generating composition in the form of a ball, flake or powder,

볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 슈퍼 옥사이드 생성 조성물인 것이 바람직하다.
It is preferably a superoxide-generating composition in the form of a ball, a flake or a powder.

여기서, 상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은,Here, the hydroxy radical-

코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,And a core coated with a shell,

상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,Wherein the core is formed by fixing a superoxide-generating compound on the surface of the first silica precursor,

상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 전이금속 화합물이 고착되어 이루어지는 것이 바람직하다.
It is preferable that the shell is formed by bonding a transition metal compound to the surface of the second silica precursor.

또한, 상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은,Further, the superoxide-generating composition may contain,

코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,And a core coated with a shell,

상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,Wherein the core is formed by fixing a superoxide-generating compound on the surface of the first silica precursor,

상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 칼슘화합물이 고착되어 이루어지는 것이 바람직하다.
It is preferable that the shell is formed by fixing a calcium compound on the surface of the second silica precursor.

또한, 상기 제 1 실리카 전구체는,In addition, the first silica precursor may contain,

실리카졸로써, 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
As silica sols, it is preferred to use a mixture of water 60 to 80% by weight to 0.2 to 1.0 particle size powder of silicon oxide (SiO 2) 20 ~ 40% by weight of.

또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은,Also, the superoxide-generating compound is a compound

질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4), 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
It is preferable to use them alone or in combination of two or more in silver nitrate (AgNO 3 ), chloride (AuCl 3 , HAuCl 4 ), or platinum chloride (PtCl 4 ).

또한, 상기 제 2 실리카 전구체는,In addition, the second silica precursor may contain,

테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS), 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
(TEOS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxyorthosilicate (TMOS), tetraproctoxyorthosilicate (TPOS), tetrabutoxyorthosilicate (TBOS), tetra (TP), tetra (methylethylketoximo) silane, vinyloxymosilane (VOS), phenyltris (butanone oxime) silane (POS), and methyloxymosilane It is preferable to use them in combination.

또한, 상기 전이금속 화합물은,Further, the transition metal compound may be,

철염 화합물 또는 구리염 화합물 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
It is preferable to use them alone or in combination of two or more thereof in the iron salt compound or the copper salt compound.

또한, 상기 칼슘화합물은,In addition, the above-

칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
Calcium oxide, calcium hydroxide, and calcium hydroxide.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이오 매스로부터 바이오 에탄올의 수율을 향상시키기 위해 전처리 공정 개발 또는 미생물, 효소 자체의 개발에 치중한 종래기술과 달리, 발효공정에서 발효 촉진 조성물을 첨가하여 미생물의 생장 및 발효 대사를 증폭시키고 이로 인해 발효 효율을 촉진시키는 새로운 접근 방법으로 에탄올의 수율을 향상시킬 수 있도록 하며, 아울러, 상기와 같이 발효공정에서 발효 촉진 조성물을 첨가하는 간단한 공정만이 추가됨에 따라 그 생산효율이 향상되고, 또한 특정 바이오 매스 또는 미생물에 한정되지 않고 다양한 종류의 바이오 매스 또는 미생물에 적용할 수 있도록 하는 장점이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fermentation accelerating composition for improving the yield of bioethanol from biomass, A new approach for enhancing the fermentation efficiency by amplifying microbial growth and fermentation metabolism, thereby improving the yield of ethanol. In addition, only a simple process of adding a fermentation accelerating composition in the fermentation process is added as described above The production efficiency is improved according to the biomass of the present invention and the biomass or microorganism can be applied to various kinds of biomass or microorganisms without being limited to specific biomass or microorganism.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 나타낸 흐름도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드록시 라디칼 생성 조성물의 구조를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드록시 라디칼 생성 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 옥사이드 생성 조성물의 구조를 나타낸 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 옥사이드 생성 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 미생물 수를 비교하기 위한 실물 사진1 is a flowchart showing a method of producing bioethanol using a fermentation accelerating composition according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating the structure of a hydroxy radical-generating composition according to an embodiment of the present invention
3 is a flow chart illustrating a method of preparing a hydroxy radical-generating composition according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing the structure of a superoxide-generating composition according to an embodiment of the present invention
5 is a flow chart illustrating a method for producing a superoxide-generating composition according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a photograph showing an actual photograph for comparing microbial counts according to Examples and Comparative Examples of the present invention

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
In order to achieve the above-mentioned effects, the present invention relates to a method for producing bio-ethanol using a fermentation accelerating composition, and only a part necessary for understanding the technical structure of the present invention will be described, It should be noted that it will be omitted so as not to be distracted.

이하, 본 발명에 따른 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for producing bioethanol using the fermentation accelerating composition according to the present invention will be described in detail.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리 공정(A100), 당화 공정(A200) 및 발효공정(A300)을 포함하는 바이오 에탄올의 생산방법에 있어서, 상기 발효공정(A300)에 발효 촉진 조성물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.
As shown in FIG. 1, the present invention provides a method for producing bioethanol comprising a pretreatment step (A100), a saccharification step (A200) and a fermentation step (A300), wherein the fermentation accelerator composition (A300) .

여기서, 상기 전처리 공정(A100)과 당화 공정(A200)은 특별히 한정되지 않고, 이미 공지된 다양한 방법을 적용할 수 있으며, 예를 들면 상기 '배경기술'에서 설명한 다양한 방법 또는 특허문헌들을 적용할 수 있다. 아울러 상기 바이오 매스의 종류, 전처리 공정(A100) 또는 당화 공정(A200)의 조건 등에 따른 다양한 미생물 및 효소를 적용할 수 있다.
Here, the pre-treatment step (A100) and the saccharification step (A200) are not particularly limited, and various well-known methods can be applied. For example, various methods or patent documents described in the 'Background Art' have. In addition, various microorganisms and enzymes can be applied according to the type of the biomass, the pretreatment process (A100), the saccharification process (A200), and the like.

즉, 상기 전처리 공정(A100)과 당화 공정(A200)은 본 발명의 특징부가 되지 아니하며, 본 발명의 특징부는 이미 상술한 바와 같이, 상기 당화 공정(A200)을 거친 바이오 매스에 발효 미생물을 투입하여 발효시킴으로써 상기 단당류에서 에탄올을 생성하는 발효공정(A300)에 발효 촉진 조성물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.
That is, the pretreatment step (A100) and saccharification step (A200) are not a feature of the present invention, and the feature of the present invention is that the fermentation microorganism is introduced into the biomass through the saccharification step (A200) And a fermentation accelerating composition is added to the fermentation process (A300) for producing ethanol in the monosaccharide by fermentation.

여기서, 상기 발효 미생물로는 에탄올 생산수율이 높은 미생물인 Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger, E. Coli K011, Z. Mobilis 8b, P.Stipitis, S. Cerevisiae TMB3400, Saccharomyces fragilis 등을 적용할 수 있으며, 이외에도 다양한 발효 미생물을 적용할 수 있다.
As the fermentation microorganisms, microorganisms Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger, E. Coli K011, Z. Mobilis 8b, P. stipitis, S. cerevisiae TMB3400, Saccharomyces fragilis and the like having high ethanol production yield can be applied. Fermentation microorganisms can be applied.

아울러, 상기 발효 촉진 조성물은, 상기 바이오 매스 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부로 첨가되는데, 상기 발효 촉진 조성물의 첨가량이 5 중량부 미만일 경우 미생물의 생장 및 발효 대사의 향상효과가 미비해질 우려가 있으며, 15 중량부를 초과할 경우 첨가량에 비례하여 발효효율이 더 이상 향상되지 아니하여 비경제적일 우려가 있다.
In addition, the fermentation-promoting composition is added in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the biomass. When the amount of the fermentation-promoting composition is less than 5 parts by weight, the effect of improving the microbial growth and fermentation metabolism may be insufficient If the amount is more than 15 parts by weight, the fermentation efficiency is not further improved in proportion to the added amount, which may result in non-economical efficiency.

한편, 상기와 같은 상기 발효 촉진 조성물은, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 적용할 수 있다.
Meanwhile, the fermentation accelerating composition as described above may be applied in the form of a ball, flake or powdered hydroxy radical-generating composition or a superoxide-generating composition in the form of a ball, flake or powder can do.

상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은 본 발명의 출원인에 의해 선출원(국내 특허출원 제10-2012-0148559호)된 하이드록시 라디칼 생성 조성물을 적용한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체(10)에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11)이 고착된 코어(100)의 외면에, 제 2 실리카 전구체(20)의 표면에 전이금속 화합물(21)이 고착된 쉘(S200)이 코팅되어 구성된다.The hydroxy radical-generating composition is a hydroxy radical-generating composition applied by the applicant of the present invention (Korean Patent Application No. 10-2012-0148559). As shown in FIG. 2, the first silica precursor 10 A shell S200 having a transition metal compound 21 fixed to the surface of the second silica precursor 20 is coated on the outer surface of the core 100 to which the superoxide generating compound 11 is adhered.

구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물을 고착시키는 코어 형성 단계(S100) 및, 제 2 실리카 전구체의 표면에 전이금속 화합물을 고착시킨 쉘을 상기 코어의 외면에 코팅시키는 쉘 형성 단계(S200)를 거쳐 제조된다.Specifically, as shown in FIG. 3, a core forming step (S100) of fixing a superoxide generating compound to the surface of the first silica precursor, and a shell having a transition metal compound fixed to the surface of the second silica precursor, And a shell forming step (S200) for coating the outer surface of the substrate.

상기 코어 형성 단계(S100)는, 슈퍼옥사이드 생성하는 코어를 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체 30 ~ 40 중량부를 혼합하여 분산(S110)시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S120)시키고, 상기 S110 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130)시킴으로써 코어를 형성한다.The core forming step (S100) is a step of forming a superoxide generating core, wherein 30 to 40 parts by weight of the first silica precursor is mixed and dispersed (S110) with respect to 100 parts by weight of distilled water, 5 to 10 parts by weight of the superoxide-generating compound is dissolved (S120), and 100 parts by weight of the dispersion in which the first silica precursor is dispersed in the step S110 is dissolved in an aqueous solution 10 of the superoxide- To 30 parts by weight is added and dispersed (S130) to form a core.

여기서, 상기 제 1 실리카 전구체는 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써 실리카졸을 사용하며, 상기 실리카졸은 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용한다. 이때, 분말 산화규소의 입자크기가 0.2 미만이거나 그 함량이 20 중량% 미만일 경우, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써의 역할을 제대로 하지 못할 우려가 있으며, 상기 분말 산화규소의 입자크기가 1.0을 초과하거나 그 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 상기 전구체에 의해 오히려 발효 효율이 미비해질 우려가 있다.The first silica precursor is silica sol as a precursor to which the superoxide-generating compound is adhered. The silica sol is prepared by adding 20 to 40% by weight of powdered silicon oxide (SiO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 to water, 80% by weight based on the total weight of the composition. At this time, when the particle size of the powdery silicon oxide is less than 0.2 or the content thereof is less than 20% by weight, there is a possibility that the particle size of the powdery silicon oxide may not be properly served as a precursor to which the superoxide- By weight or more than 40% by weight, the fermentation efficiency may be lowered by the precursor.

한편, 상기 제 1 실리카 전구체의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액과 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 제 1 실리카 전구체가 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.On the other hand, if the amount of the first silica precursor is less than 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the reaction yield may be lowered due to insufficient reaction with the aqueous solution in which the superoxide-generating compound is dissolved, , The first silica precursor may not be properly dispersed in the distilled water itself.

또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은, 슈퍼옥사이드를 생성할 수 있는 화합물로써, 질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4) 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 발효 효율이 미비해질 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.The superoxide-generating compound is a compound capable of forming a superoxide, and may be used either alone or in combination of two or more of silver nitrate (AgNO 3 ), chloride (AuCl 3 , HAuCl 4 ) or platinum chloride (PtCl 4 ) If the content of the superoxide-generating compound is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of distilled water, the fermentation efficiency may be insufficient. If the content of the superoxide-generating compound exceeds 10 parts by weight, the superoxide- There is a fear of not being able to do.

그리고, 상기 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액의 함량이 10 중량부 미만일 경우, 발효 효율이 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우, 상기 제 1 실리카 전구체와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.When the content of the aqueous solution in which the superoxide-generating compound is dissolved is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dispersion in which the first silica precursor is dispersed, the fermentation efficiency may become insufficient. When the content is more than 30 parts by weight , The first silica precursor may not react properly with the first silica precursor and the reaction yield may be lowered.

상기 쉘 형성단계(S200)는, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 하이드록시 라디칼을 생성시키기 위한 쉘을 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S210)시키고, 상기 S130 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 전이금속 화합물이 용해된 수용액 1 ~ 5 중량부를 투입하여 분산(S220)시킨 후, 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 제 2 실리카 전구체 120 ~ 150 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230)시킴으로써 쉘을 형성시킨다.The shell forming step (S200) is a step of reacting with the superoxide generated from the core to form a shell for generating a hydroxy radical, wherein 5 to 10 parts by weight of the transition metal compound is dissolved S210), and 1 to 5 parts by weight of the aqueous solution in which the transition metal compound dissolved in step S210 is dissolved is dispersed (S220) in 100 parts by weight of the core manufactured through step S130, 120 to 150 parts by weight of a second silica precursor is added to 100 parts by weight of the dispersion, and the mixture is reacted to gel (S230) to form a shell.

여기서, 상기 전이금속 화합물은 산화력을 갖는 전이금속으로 하이드록시 라디칼의 생성을 목적으로 첨가되는 것으로, 철염 화합물 또는 구리염 화합물이 바람직하며, 구체적으로는 2가 철염(FeSO4), 3가 철염(FeCl3), 2가 구리염(CuSO4), 3가 구리염(bis(hydrogenperiodato)cuprate(III)[K5Cu(HIO6)2] 등이 사용되어진다.Here, the transition metal compound is a transition metal having an oxidizing power and is added for the purpose of producing a hydroxy radical. The transition metal compound is preferably an iron salt compound or a copper salt compound, specifically, a divalent iron salt (FeSO 4 ) FeCl 3 ), divalent copper salt (CuSO 4 ), and bis (hydrogenperiodato) cuprate (III) [K 5 Cu (HIO 6 ) 2 ]

한편, 상기와 같은 전이금속 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 전이금속 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.On the other hand, if the content of the transition metal compound is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the effect of forming a hydroxy radical may be insufficient. If the amount of the transition metal compound exceeds 10 parts by weight, There is a fear that it may not be distributed properly.

또한, S130 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물이 용해된 수용액의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있으며, 5 중량부를 초과할 경우, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.If the content of the aqueous solution in which the transition metal compound is dissolved is less than 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the core produced through the step S 130, the effect of forming the hydroxy radical may be insufficient. If the amount exceeds 5 parts by weight , The reaction may not be properly performed with the superoxide generated from the core, thereby lowering the reaction yield.

그리고, 상기 제 2 실리카 전구체는 상기 전이금속 화합물이 부착되는 전구체로써, 테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS)테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 적절한 조성비로 사용할 수 있으며, 상기 제 2 실리카 전구체의 함량이 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 120 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 150 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.The second silica precursor is a precursor to which the transition metal compound is adhered. Examples of the precursor include tetraethoxyorthosilicate (TEOS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxysilicate (TMOS), tetraproctoxy (TPOS), tetrabutoxyorthosilicate (TBOS), tetrapentoxyorthosilicate (TPEOS) tetra (methylethylketoximo) silane, vinyloxymosilane (VOS), phenyltris (butanone oxime) (POS), and methyloxymosilane (MOS), and the second silica precursor may be used in an amount of 120 weight parts per 100 weight parts of the dispersion prepared through step S220 The transition metal compound may not be properly coated on the outer surface of the core, and when the amount of the transition metal compound exceeds 150 parts by weight, the transition metal compound may not be coated on the outer surface of the core by the reaction of the superoxide and the transition metal compound There is a possibility that the effect of generating a hydroxy radical is insufficient.

한편, 상기 제 2 실리카 전구체의 경우, 상기와 같은 균등물 중에서도 TEOS(tetraethoxysilane) 20 ~ 40 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 ~ 110 중량부로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.In the case of the second silica precursor, 20 to 40 parts by weight of tetraethoxysilane (TEOS) and 100 to 110 parts by weight of MTMS (methyltrimethoxysilane) are most preferable among the above-mentioned equivalents.

상기와 같이 제 2 실리카 전구체가 TEOS와 MTMS로 이루어질 경우, TEOS의 사용량이 20 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.When the second silica precursor is composed of TEOS and MTMS as described above, when the amount of TEOS is less than 20 parts by weight, the transition metal compound may not be properly coated on the outer surface of the core. When the amount exceeds 40 parts by weight, There is a possibility that the effect of generating a hydroxy radical by the reaction between the oxide and the transition metal compound is insufficient.

아울러, MTMS의 사용량이 100 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 110 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.
When the amount of the MTMS is less than 100 parts by weight, the transition metal compound may not be coated on the outer surface of the core. When the amount of the MTMS exceeds 110 parts by weight, the transition metal compound There is a possibility that the effect of generation is insufficient.

그리고, 상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은 본 발명의 출원인에 의해 선출원(국내 특허출원 제10-2013-0002100호)된 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 적용한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체(10')에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11')이 고착된 코어(100')의 외면에, 제 2 실리카 전구체(20')의 표면에 칼슘화합물(21')이 고착된 쉘(S200')이 코팅되어 구성된다.As shown in FIG. 4, the superoxide-generating composition of the present invention includes a first silica precursor 10 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0002100) applied by the applicant of the present invention, Is coated on the outer surface of the core 100 'to which the superoxide generating compound 11' is adhered, the shell S200 'to which the calcium compound 21' is fixed on the surface of the second silica precursor 20 ' .

구체적으로는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물을 고착시키는 코어 형성 단계(S100') 및, 제 2 실리카 전구체의 표면에 칼슘화합물을 고착시킨 쉘을 상기 코어의 외면에 코팅시키는 쉘 형성 단계(S200')를 포함하여 구성된다.Specifically, as shown in FIG. 5, a core forming step (S100 ') of fixing a superoxide generating compound to the surface of the first silica precursor, and a shell having a calcium compound fixed to the surface of the second silica precursor, And a shell forming step (S200 ') for coating the outer surface of the shell (S200').

상기 코어 형성 단계(S100')는, 슈퍼옥사이드 생성하는 코어를 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체 30 ~ 40 중량부를 혼합하여 분산(S110')시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S120')시키고, 상기 S110' 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120' 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130')시킴으로써 코어를 형성한다.The core forming step (S100 ') is a step of forming a superoxide generating core. The core forming step (S100') is a step of dispersing (S 110 ') a mixture of 100 parts by weight of distilled water and 30 to 40 parts by weight of a first silica precursor (S120 ') is dissolved in 5 to 10 parts by weight of the superoxide-generating compound per 100 parts by weight of the first silica precursor, and 100 parts by weight of the dispersion containing the first silica precursor in the step S110' And 10 to 30 parts by weight of the dissolved aqueous solution are added to disperse (S130 ') to form a core.

여기서, 상기 제 1 실리카 전구체는 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써 실리카졸을 사용하며, 상기 실리카졸은 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용한다. 이때, 분말 산화규소의 입자크기가 0.2 미만이거나 그 함량이 20 중량% 미만일 경우, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써의 역할을 제대로 하지 못할 우려가 있으며, 상기 분말 산화규소의 입자크기가 1.0을 초과하거나 그 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 상기 전구체에 의해 오히려 발효 효율이 미비해질 우려가 있다.The first silica precursor is silica sol as a precursor to which the superoxide-generating compound is adhered. The silica sol is prepared by adding 20 to 40% by weight of powdered silicon oxide (SiO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 to water, 80% by weight based on the total weight of the composition. At this time, when the particle size of the powdery silicon oxide is less than 0.2 or the content thereof is less than 20% by weight, there is a possibility that the particle size of the powdery silicon oxide may not be properly served as a precursor to which the superoxide- By weight or more than 40% by weight, the fermentation efficiency may be lowered by the precursor.

한편, 상기 제 1 실리카 전구체의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액과 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 제 1 실리카 전구체가 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.On the other hand, if the amount of the first silica precursor is less than 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the reaction yield may be lowered due to insufficient reaction with the aqueous solution in which the superoxide-generating compound is dissolved, , The first silica precursor may not be properly dispersed in the distilled water itself.

또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은, 슈퍼옥사이드를 생성할 수 있는 화합물로써, 질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4) 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 발효 효율이 미비해질 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.The superoxide-generating compound is a compound capable of forming a superoxide, and may be used either alone or in combination of two or more of silver nitrate (AgNO 3 ), chloride (AuCl 3 , HAuCl 4 ) or platinum chloride (PtCl 4 ) If the content of the superoxide-generating compound is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of distilled water, the fermentation efficiency may be insufficient. If the content of the superoxide-generating compound exceeds 10 parts by weight, the superoxide- There is a fear of not being able to do.

그리고, 상기 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액의 함량이 10 중량부 미만일 경우, 발효 효율이 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우, 상기 제 1 실리카 전구체와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.When the content of the aqueous solution in which the superoxide-generating compound is dissolved is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dispersion in which the first silica precursor is dispersed, the fermentation efficiency may become insufficient. When the content is more than 30 parts by weight , The first silica precursor may not react properly with the first silica precursor and the reaction yield may be lowered.

상기 쉘 형성단계(S200')는, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 슈퍼옥사이드의 반감기를 연장시키기 위한 쉘을 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S210')시키고, 상기 S130' 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210' 단계의 칼슘화합물이 용해된 수용액 1 ~ 5 중량부를 투입하여 분산(S220')시킨 후, 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 제 2 실리카 전구체 120 ~ 150 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230')시킴으로써 쉘을 형성시킨다.The shell forming step S200 'is a step of reacting with the superoxide generated from the core to form a shell for extending the half-life of the superoxide. The shell forming step S200' comprises dissolving 5 to 10 parts by weight of a calcium compound in 100 parts by weight of distilled water (S210 '), 100 parts by weight of the core prepared in the step S130' is dispersed (S220 ') by adding 1 to 5 parts by weight of an aqueous solution containing the calcium compound dissolved in the step S210' , 120 to 150 parts by weight of the second silica precursor is added to and reacted with 100 parts by weight of the dispersion to form a shell by gelation (S230 ').

여기서, 상기 칼슘화합물은 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 슈퍼옥사이드의 반감기를 연장시켜 슈퍼옥사이드가 소멸되는 것을 지연시킬 목적으로 첨가되는 것으로, 칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 등을 사용할 수 있다.Here, the calcium compound is added for the purpose of delaying the disappearance of the superoxide by extending the half-life of the superoxide by reacting with the superoxide generated from the core, and calcium oxide or calcium hydroxyoxide can be used.

한편, 상기와 같은 칼슘화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 상기 효과가 미비할 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 칼슘화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.On the other hand, when the content of the calcium compound is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the effect may be insufficient. When the amount of the calcium compound exceeds 10 parts by weight, the calcium compound may not be properly dispersed in the distilled water itself .

또한, S130' 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물이 용해된 수용액의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 상기 칼슘화합물에 의한 효과가 미비할 우려가 있으며, 5 중량부를 초과할 경우, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.If the content of the aqueous solution in which the calcium compound is dissolved is less than 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the core manufactured through the step S130 ', the effect of the calcium compound may be insufficient. If the amount exceeds 5 parts by weight , The reaction may not be properly performed with the superoxide generated from the core, thereby lowering the reaction yield.

그리고, 상기 제 2 실리카 전구체는 상기 칼슘화합물이 부착되는 전구체로써, 테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS)테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 적절한 조성비로 사용할 수 있으며, 상기 제 2 실리카 전구체의 함량이 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 120 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 150 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.The second silica precursor is a precursor to which the calcium compound is attached. The second silica precursor is a precursor to which the calcium compound is adhered, such as tetraethoxyorthosilicate (TEOS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxysilicate (TMOS) (TPOS), tetrabutoxyorthosilicate (TBOS), tetrapentoxyorthosilicate (TPEOS) tetra (methylethylketoximo) silane, vinyloxymosilane (VOS), phenyltris (butanone oxime) silane (POS), and methyloxymosilane (MOS). The second silica precursor may be used in an amount of 120 weight parts per 100 weight parts of the dispersion prepared in step S220 ' The calcium compound may not be properly coated on the outer surface of the core. When the amount of the calcium compound exceeds 150 parts by weight, the superoxide by the reaction of the superoxide and the calcium compound There is a fear that the effect of extending the half-life may be insufficient.

한편, 상기 제 2 실리카 전구체의 경우, 상기와 같은 균등물 중에서도 TEOS(tetraethoxysilane) 20 ~ 40 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 ~ 110 중량부로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.In the case of the second silica precursor, 20 to 40 parts by weight of tetraethoxysilane (TEOS) and 100 to 110 parts by weight of MTMS (methyltrimethoxysilane) are most preferable among the above-mentioned equivalents.

상기와 같이 제 2 실리카 전구체가 TEOS와 MTMS로 이루어질 경우, TEOS의 사용량이 20 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.When the second silica precursor is composed of TEOS and MTMS, if the amount of TEOS is less than 20 parts by weight, the calcium compound may not be coated properly on the outer surface of the core. When the amount of TEOS is more than 40 parts by weight, And the effect of extending the half-life of the superoxide by the reaction of the calcium compound may be insufficient.

아울러, MTMS의 사용량이 100 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 110 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.
When the amount of the MTMS is less than 100 parts by weight, the calcium compound may not be coated on the outer surface of the core. When the amount of the MTMS is more than 110 parts by weight, the effect of the superoxide half- There is a possibility that it will become insufficient.

한편, 상기와 같은 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은, 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 110 ~ 130℃에서 5 ~ 15시간 소성한 후, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태로 가공되며, 상기 형태 이외에도 다양한 형태로 가공될 수 있다.
Meanwhile, the hydroxy radical-generating composition or the superoxide-generating composition as described above may be filtered, and then the crystal may be fired at 110 to 130 ° C for 5 to 15 hours, and then the ball, flake, It is processed into a powder form, and it can be processed into various forms other than the above form.

이때, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태로의 가공 시, 그 형태를 더욱 효율적으로 형성 및 유지시키기 위해 광물질을 혼합할 수 있으며, 상기 광물질은, 제올라이트, 백토, 황토, 규조토, 적토, 고령토, 몬조나이트 및 점토로 이루어진 군에서 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.At this time, when processing into the form of a ball, flake or powder, the mineral may be mixed to form and maintain the shape more efficiently, and the mineral may be mixed with zeolite, clay, loess, diatomaceous earth, , Kaolin, mononitrite and clay, or a mixture of two or more of them may be used.

한편, 상기 광물질이 혼합될 경우, 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 100 중량부에 대하여, 40 ~ 90 중량부가 혼합될 수 있으며, 40 중량부 미만일 경우, 광물질의 혼합으로 인한 형태유지 효과가 미비할 우려가 있으며, 90 중량부를 초과할 경우, 비경제적일 우려가 있다.
On the other hand, when the mineral is mixed, 40 to 90 parts by weight may be mixed with 100 parts by weight of the hydroxy radical-generating composition or the superoxide-generating composition, and if it is less than 40 parts by weight, There is a fear of not being economical, and when it exceeds 90 parts by weight, there is a possibility of being uneconomical.

즉, 본 발명은 상기와 같은 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는 슈퍼 옥사이드 생성 조성물에 의해 생성되는 하이드록시 라디칼 또는 슈퍼 옥사이드에 의해 미생물의 생장 및 발효 대사가 향상되고 발효 효율을 촉진시키게 된다.
That is, the present invention improves microbial growth and fermentation metabolism by the hydroxy radical or superoxide generated by the above-mentioned hydroxy radical-generating composition or superoxide-producing composition, and promotes fermentation efficiency.

이하 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

1. 발효 촉진 조성물의 제조
1. Preparation of a fermentation accelerating composition

(제조예 1)(Production Example 1)

코어 형성 단계(S100)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체로써 0.2 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 실리카졸 30 중량부를 혼합하여 분산(S110)시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물로써 질산은(AgNO3) 10 중량부를 용해(S120)시키고, 상기 S110 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130)시킴으로써 코어를 형성한 후, 쉘 형성 단계(S200)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물로써, 황산 제1철 7수화물 5 중량부를 용해(S210)시키고, 상기 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 황산 제1철 7수화물이 용해된 수용액 1 중량부를 투입하여 분산(S220)시킨 후, 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, TEOS(tetraethoxysilane) 20 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230)시키고, 상기 S230 단계를 거쳐 겔화된 화합물을 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 120℃에서 10시간 소성, 건조시킨 하이드록시 라디칼 생성 조성물을 볼(ball) 형태로 가공하여 발효 촉진 조성물을 제조하였다.
With respect to as a core-forming step (S100), distilled water and 100 parts by weight, a 0.2 particle size powder of silicon oxide as a first silica precursor (SiO 2) mixed and dispersed parts of a silica sol, 30 parts by weight mixture of 80 parts by weight water% to 20% by weight (S110) in which after, alternatively, distilled water and 100 parts by weight of superoxide generation of silver nitrate (AgNO 3) 10 parts by weight of dissolved (S120) and, wherein the first silica precursor in the S110 step are dispersed dispersion of 100 parts by weight by a compound against , 10 to 30 parts by weight of an aqueous solution of the superoxide-generating compound dissolved in step S120 is added to disperse (S130) to form a core, and then, in a shell forming step (S200), 100 parts by weight of a transition metal compound 5 parts by weight of ferrous sulfate heptahydrate was dissolved (S210), and 1 part by weight of an aqueous solution in which the ferrous sulfate heptahydrate of step S210 was dissolved was dispersed (S220) in 100 parts by weight of the core , 20 parts by weight of TEOS (tetraethoxysilane) and 100 parts by weight of MTMS (methyltrimethoxysilane) are added to 100 parts by weight of the dispersion prepared in the step S220, and the mixture is reacted to gel (S230) After filtering the resulting compound, the resulting hydroxy radical-generating composition was calcined at 120 ° C for 10 hours to form a ball-shaped hydroxy radical-generating composition, thereby preparing a fermentation accelerating composition.

(제조예 2)(Production Example 2)

코어 형성 단계(S100')로써 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체로써 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 40 중량%에 물 60 중량%를 혼합한 실리카졸 40 중량부를 혼합하여 분산(S110')시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물로써 질산은(AgNO3) 5 중량부를 용해(S120')시키고, 상기 S110' 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120' 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130')시킴으로써 코어를 형성한 후, 쉘 형성단계(S200')로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물로써, 칼슘옥사이드 5 중량부를 용해(S210')시키고, 상기 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 칼슘하이드록시옥사이드가 용해된 수용액 5 중량부를 투입하여 분산(S220')시킨 후, 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS) 40 중량부 및 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란 110 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230')시키고, 상기 S230' 단계를 거쳐 겔화된 화합물을 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 120℃에서 10시간 소성, 건조시킨 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 플레이크(flake) 형태로 가공하여 발효 촉진 조성물을 제조하였다.
Against distilled water, 100 parts by weight as a core-forming step (S100 '), the 1.0 particle size powder of silicon oxide as a first silica precursor (SiO 2) mixed and dispersed parts of a silica sol, 40 parts by weight mixture of water 60% by weight to 40% by weight (S110 ') was then, separately, distilled water 100 parts by weight of silver nitrate as a superoxide-generating compounds with respect to the (AgNO 3) 5 parts by weight of dissolved (S120') and the S110 'the dispersion of the first silica-precursor is dispersed in step 100 10 to 30 parts by weight of an aqueous solution in which the superoxide-generating compound of step 120 'is dissolved is dispersed (S130') to form a core, followed by shell forming step (S200 '), 100 parts by weight of distilled water 5 parts by weight of calcium oxide as a calcium compound was dissolved (S210 '), and 5 parts by weight of an aqueous solution containing calcium hydroxide dissolved in step S210 was dispersed (S220') relative to 100 parts by weight of the core , 40 parts by weight of tetramethoxy silosilicate (TMOS) and 110 parts by weight of tetra (methyl ethyl ketoximo) silane were added to and reacted with 100 parts by weight of the dispersion prepared in the step S220 ' (S230 '). After filtering the gelled compound through step S230', the resulting super-oxide-forming composition is fired at 120 ° C for 10 hours to form a flake form, thereby accelerating fermentation A composition was prepared.

2. 발효 에탄올 생산
2. Production of fermented ethanol

(실시예 1)(Example 1)

전처리 공정(A100)으로써, 목재 100g이 침지될 정도의 물을 준비하여 하루 동안 침지시켜 목재를 팽윤시킨 후, 팽윤된 목재와 물을 밀링기로 습식마쇄(wet milling)한 후, 팝핑기(popping machine)에 습식마쇄물을 넣고 21 ㎏f/㎠의 압력 하에 팝핑을 수행하여 전처리물을 얻었다. 이후, 당화 공정(A200)으로써, 상기 전처리물 50mg에 셀룰라아제 600 U/g 바이오매스와 자일라나제 300 U/g 바이오매스를 각각 가하고, 37℃의 온도에서 24시간 동안 당화 공정을 수행하여 단당류 즉 글루코스를 얻었다. 그리고 발효공정(A300)으로써, 상기 얻어진 글루코오스 농도를 10%로 농축한 다음, 상기 전처리물 100 중량부에 대하여, 발효 미생물인 Saccharomyces cerevisiae 15 중량부를 투입하고, 상기 제조예 1에 따른 발효 촉진 조성물 5 중량부를 첨가한 후, 30℃의 온도에서 24시간 동안 발효 공정을 수행하여 바이오 에탄올을 생산하였다.
In the pretreatment step (A100), water sufficient to soak 100 g of wood is prepared, and the wood is swollen by immersing it for a day. The swollen wood and water are wet milled by a milling machine, and then a popping machine ), And subjected to popping at a pressure of 21 kgf / cm < 2 > to obtain a pretreatment product. Thereafter, as a saccharification step (A200), 600 mg / g biomass of cellulase and 300 U / g biomass of xylanase were added to 50 mg of the pretreated product, and the saccharification process was performed at a temperature of 37 ° C for 24 hours, Glucose was obtained. Then, the obtained glucose concentrate was concentrated to 10% by a fermentation process (A300), and then 15 parts by weight of Saccharomyces cerevisiae as a fermenting microorganism was added to 100 parts by weight of the pretreated product. The fermentation accelerating composition 5 according to Preparation Example 1 And then fermentation was carried out at a temperature of 30 DEG C for 24 hours to produce bioethanol.

(실시예 2)(Example 2)

전처리 공정(A100)으로써, 목재 100g이 침지될 정도의 물을 준비하여 하루 동안 침지시켜 목재를 팽윤시킨 후, 팽윤된 목재와 물을 밀링기로 습식마쇄(wet milling)한 후, 팝핑기(popping machine)에 습식마쇄물을 넣고 21 ㎏f/㎠의 압력 하에 팝핑을 수행하여 전처리물을 얻었다. 이후, 당화 공정(A200)으로써, 상기 전처리물 50mg에 셀룰라아제 600 U/g 바이오매스와 자일라나제 300 U/g 바이오매스를 각각 가하고, 37℃의 온도에서 24시간 동안 당화 공정을 수행하여 단당류 즉 글루코스를 얻었다. 그리고 발효공정(A300)으로써, 상기 얻어진 글루코오스 농도를 10%로 농축한 다음, 상기 전처리물 100 중량부에 대하여, 발효 미생물인 Aspergillus niger 15 중량부를 투입하고, 상기 제조예 2에 따른 발효 촉진 조성물 15 중량부를 첨가한 후, 30℃의 온도에서 24시간 동안 발효 공정을 수행하여 바이오 에탄올을 생산하였다.
In the pretreatment step (A100), water sufficient to soak 100 g of wood is prepared, and the wood is swollen by immersing it for a day. The swollen wood and water are wet milled by a milling machine, and then a popping machine ), And subjected to popping at a pressure of 21 kgf / cm < 2 > to obtain a pretreatment product. Thereafter, as a saccharification step (A200), 600 mg / g biomass of cellulase and 300 U / g biomass of xylanase were added to 50 mg of the pretreated product, and the saccharification process was performed at a temperature of 37 ° C for 24 hours, Glucose was obtained. Then, the resulting glucose concentration was adjusted to 10% by the fermentation process (A300). Then, 15 parts by weight of Aspergillus niger , which is a fermenting microorganism, was added to 100 parts by weight of the pretreated product, and the fermentation accelerating composition 15 And then fermentation was carried out at a temperature of 30 DEG C for 24 hours to produce bioethanol.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

전처리 공정(A100)으로써, 목재 100g이 침지될 정도의 물을 준비하여 하루 동안 침지시켜 목재를 팽윤시킨 후, 팽윤된 목재와 물을 밀링기로 습식마쇄(wet milling)한 후, 팝핑기(popping machine)에 습식마쇄물을 넣고 21 ㎏f/㎠의 압력 하에 팝핑을 수행하여 전처리물을 얻었다. 이후, 당화 공정(A200)으로써, 상기 전처리물 50mg에 셀룰라아제 600 U/g 바이오매스와 자일라나제 300 U/g 바이오매스를 각각 가하고, 37℃의 온도에서 24시간 동안 당화 공정을 수행하여 단당류 즉 글루코스를 얻었다. 그리고 발효공정(A300)으로써, 상기 얻어진 글루코오스 농도를 10%로 농축한 다음, 상기 전처리물 100 중량부에 대하여, 발효 미생물인 Saccharomyces cerevisiae 15 중량부를 투입하고, 30℃의 온도에서 24시간 동안 발효 공정을 수행하여 바이오 에탄올을 생산하였다.
In the pretreatment step (A100), water sufficient to soak 100 g of wood is prepared, and the wood is swollen by immersing it for a day. The swollen wood and water are wet milled by a milling machine, and then a popping machine ), And subjected to popping at a pressure of 21 kgf / cm < 2 > to obtain a pretreatment product. Thereafter, as a saccharification step (A200), 600 mg / g biomass of cellulase and 300 U / g biomass of xylanase were added to 50 mg of the pretreated product, and the saccharification process was performed at a temperature of 37 ° C for 24 hours, Glucose was obtained. Then, 15% by weight of Saccharomyces cerevisiae , which is a fermenting microorganism, was added to 100 parts by weight of the pretreated product, and the fermentation process (A300) was carried out at a temperature of 30 ° C. for 24 hours To produce bioethanol.

3. 미생물 수 및 에탄올 농도 측정
3. Measurement of microbial count and ethanol concentration

발효 공정에서 발효 촉진 조성물을 투입한 실시예 1, 2 및, 발효 촉진 조성물을 투입하지 않은 비교예 1의 미생물 수 및 에탄올 농도를 아래와 같은 방법으로 측정하였다.
The numbers of microorganisms and ethanol concentration in Examples 1 and 2 in which the fermentation accelerating composition was added in the fermentation process and Comparative Example 1 in which the fermentation accelerating composition was not added were measured by the following methods.

(1) 미생물 수
(1) Number of microorganisms

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 발효 공정에서 채취된 시료를 10 배 희석한 후 피펫으로 1mL씩 3M 페트리필름(Pertifilm)(3M Microbiology Products, St. Paul, MN55144-1000)에 분주하여 미생물 수를 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 1] 및 도 6에 나타내었다.
The samples collected in the fermentation processes of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were diluted 10-fold and then pipetted in a 3-ml Petri fi lm (3M Microbiology Products, St. Paul, MN 55144-1000) And the results are shown in Table 1 and FIG. 6 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 0day0day 2.45×105CFU/ml2.45 x 10 < 5 > CFU / ml 2.45×105CFU/ml2.45 x 10 < 5 > CFU / ml 2.45×105CFU/ml2.45 x 10 < 5 > CFU / ml 1day1day 0.97×107CFU/ml0.97 x 10 < 7 > CFU / ml 0.99×107CFU/ml0.99 x 10 < 7 > CFU / ml 0.53×107CFU/ml0.53 x 10 < 7 > CFU / ml 2day2day 0.95×107CFU/ml0.95 x 10 < 7 > CFU / ml 0.98×107CFU/ml0.98 x 10 < 7 > CFU / ml 0.73×107CFU/ml0.73 x 10 < 7 > CFU / ml 3day3day 1.15×107CFU/ml1.15 x 10 < 7 > CFU / ml 1.17×107CFU/ml1.17 x 10 < 7 > CFU / ml 0.78×107CFU/ml0.78 x 10 < 7 > CFU / ml

상기 [표 1]에서와 같이, 발효 공정에서 발효 촉진 조성물을 투입한 실시예 1, 2가 발효 촉진 조성물을 투입하지 않은 비교예 1에 비하여 미생물의 수가 많음을 고려할 때, 미생물의 생장이 증폭되었음을 알 수 있다.
As shown in Table 1, when compared with Comparative Example 1 in which the fermentation accelerating composition was not added in Examples 1 and 2 which were fed with the fermentation accelerating composition, considering that the number of microorganisms was large, the growth of the microorganisms was amplified Able to know.

(2) 에탄올 농도
(2) Ethanol concentration

에탄올 농도는 농도측청기(모델명 : AL-21α/ 제조사 : ATAGO 사)로 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 2]에 나타내었다.
The ethanol concentration was measured with a concentration-side instrument (model: AL-21α / manufacturer: ATAGO), and the results are shown in Table 2 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 0day0day 00 00 00 1day1day 1.53%1.53% 1.55%1.55% 1.12%1.12% 2day2day 2.34%2.34% 2.36%2.36% 1.41%1.41% 3day3day 3.60%3.60% 3.68%3.68% 2.20%2.20%

상기 [표 2]에서와 같이, 발효 공정에서 발효 촉진 조성물을 투입한 실시예 1, 2가 발효 촉진 조성물을 투입하지 않은 비교예 1에 비하여 에탄올의 농도가 높음을 고려할 때, 미생물의 발효 대사가 증폭되어 발효 효율이 촉진되었음을 알 수 있다.
As shown in Table 2, considering that the concentration of ethanol is higher than that of Comparative Example 1 in which the fermentation accelerating composition was not added, the fermentation metabolism of the microorganism was increased And the fermentation efficiency was promoted by amplification.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
Although the method for producing bio-ethanol using the fermentation accelerating composition according to the preferred embodiment of the present invention as described above has been described with reference to the above description and drawings, the present invention is merely illustrative and not limitative of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

A100 : 전처리 공정
A200 : 당화 공정
A300 : 발효 공정A100: Pretreatment process
A200: Saccharification process
A300: Fermentation process

Claims (10)

바이오 매스를 절단하는 전처리 공정(A100); 상기 바이오 매스에 효소를 투입하여 다당류인 바이오 매스의 셀룰로스 성분을 효소 작용에 의해 단당류로 전환시키는 당화공정(A200); 및 상기 당화 공정(A200)을 거친 바이오 매스에 발효 미생물을 투입하여 발효시킴으로써 상기 단당류에서 에탄올을 생성하는 발효공정(A300);을 포함하는 바이오 에탄올의 생산방법에 있어서,
상기 발효공정(A300)에 발효 촉진 조성물을 첨가하되,
상기 발효 촉진 조성물은, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 하이드록시 라디칼 생성 조성물 또는, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태의 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 적용하며,
상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은, 코어(100)의 표면에 쉘(200)이 코팅된 구조로 이루어지고, 상기 코어(100)는 제 1 실리카 전구체(10)의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11)이 고착되어 이루어지며, 상기 쉘(200)은 제 2 실리카 전구체(20)의 표면에 전이금속 화합물(21)이 고착되어 이루어지며,
상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은, 코어(100')의 표면에 쉘(200')이 코팅된 구조로 이루어지고, 상기 코어(100')는 제 1 실리카 전구체(10')의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11')이 고착되어 이루어지며, 상기 쉘(200')은 제 2 실리카 전구체(20')의 표면에 칼슘화합물(21')이 고착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
A pretreatment step (A100) for cutting biomass; A saccharification step (A200) of converting the cellulose component of the biomass as a polysaccharide into a monosaccharide by enzymatic action by introducing an enzyme into the biomass; And a fermentation process (A300) for producing ethanol from the monosaccharide by introducing a fermenting microorganism into the biomass through the saccharification process (A200), the process comprising:
A fermentation accelerating composition is added to the fermentation process (A300)
The fermentation accelerating composition is applied to a hydroxy radical-generating composition in the form of a ball, flake or powder or a superoxide-generating composition in the form of a ball, flake or powder,
The hydroxy radical generating composition comprises a structure in which a shell 200 is coated on a surface of a core 100. The core 100 is formed by coating a surface of a first silica precursor 10 with a superoxide generating compound 11, And the shell 200 is formed by fixing the transition metal compound 21 on the surface of the second silica precursor 20,
The superoxide generation composition comprises a structure in which a shell 200 'is coated on the surface of a core 100', and the core 100 'is formed by coating a surface of a first silica precursor 10' And the calcium compound (21 ') is adhered to the surface of the second silica precursor (20'), and the shell (200 ') is fixed to the surface of the second silica precursor Production method.
제 1항에 있어서,
상기 발효 촉진 조성물은,
바이오 매스 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
The method according to claim 1,
The fermentation-
Wherein the biomass is added in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the biomass.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제 1 실리카 전구체는,
실리카졸로써, 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first silica precursor comprises:
A method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition, which comprises mixing 20 to 40% by weight of powdered silicon oxide (SiO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 with 60 to 80% by weight of water.
제 1항에 있어서,
상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은,
질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4), 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
The method according to claim 1,
The superoxide-generating compound may be,
A method for producing bioethanol using a fermentation accelerating composition, wherein the fermentation accelerating composition is used either alone or in combination with silver nitrate (AgNO 3 ), chloride (AuCl 3 , HAuCl 4 ), or platinum chloride (PtCl 4 ).
제 1항에 있어서,
상기 제 2 실리카 전구체는,
테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS), 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second silica precursor comprises:
(TEOS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxyorthosilicate (TMOS), tetraproctoxyorthosilicate (TPOS), tetrabutoxyorthosilicate (TBOS), tetra (TP), tetra (methylethylketoximo) silane, vinyloxymosilane (VOS), phenyltris (butanone oxime) silane (POS), and methyloxymosilane Wherein the fermentation accelerating composition is used in combination.
제 1항에 있어서,
상기 전이금속 화합물은,
철염 화합물 또는 구리염 화합물 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.
The method according to claim 1,
The transition metal compound may be,
Wherein the fermentation accelerating composition is used either singly or in combination with at least one of a ferrous salt compound and a copper salt compound.
제 1항에 있어서,
상기 칼슘화합물은,
칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발효 촉진 조성물을 이용한 바이오 에탄올의 생산방법.The method according to claim 1,
The above-
Calcium oxide or calcium hydroxyoxide, or a combination of two or more thereof.
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Enzyme Microb. Technol. 1994, Vol.16, pp.179-722 *
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