KR970003520B1 - 빙핵 형성 미생물을 이용한 얼음의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

요약없음

Description

빙핵 형성 미생물을 이용한 얼음의 제조방법
본 발명은 얼음 제조에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 눈(snow), 빙산의 제조에 또 기타 대규모의 얼음을 제고하는 방법에 유용하다.
US 특허 제 4,200,228호에서는 공기내로 분무시킨 작은 물방울에 포함된 미생물로써 눈을 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 사용된 미생물은 빙핵형상을 촉진시는 것으로 공지된 형태의 것이다. 결과로서, 통상적으로 가능한 온도보다 더 고온에서 눈을 제조할 수 있다. 이 발명에 유용한 대표적인 미생물은 슈도모나드(Pseudomonad) 및 특히 슈도모나스 시린재(Pseudomonas syringae)이다.
US 특허 제 4,637,217호에서는 해수의 동결을 촉진하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 해수의 경우, 빙핵형성 미생물을 해수 공급원에 가한다. 그 다음 해수를 예를 들어 분무시켜 살포함으로써 큰 얼음 구조물을 만든다.
이들 방법에서, 빙핵형성 미생물은 동결용 물을 살포하기 전에 물에 공급한다. 전형적인 눈 제조방법에서 사용하는 물은 예를들면 연못이나 강과 같은 곳의 물이다. 거대한 펌프를 사용하여 이 물은 눈 분무기까지 스키장 경사면 위로 펌프시킨다. 이러한 펌프는 비바람으로부터 보호하고 보존을 용이하게 할 수 있도록 옥내에 둔다.
빙핵형성 미생물은 통상 건조된 상태로 사용된다. 이 미생물은 농축형태로 수성 매질, 일반적으로 물에 재현탁시킨다. 물을 얼음 제조 시스템에 살포하는 펌프가 장착된 구조의 탱크내에서 상기 농축물을 혼합시킨다. 공급수를 핵화하는데는 단지 소량의 미생물만이 필요하므로 공급수에 주입할 상기 농축물은 단지 소량만이 필요하다. 전형적인 장치에서, 미생물 농도가 3g/L 인 미생물 현탁액 100L는 약380,000L의 물을 핵화할 것이고 탱크에 새로운 현탁액으로 재충전시키기 전까지 약 10시간동안 탱크안에 들어 있을 것이다.
우리는 10시간 주기의 말에 사용된 현탁액보다 신선한 현탁액에서의 빙핵형성 미생물의 효과가 훨씬 크다는 것을 알게 되었다. 이는 얼음 제조의 조건이 변하지 않았음에도 증대되었음을 나타낸다. 이러한 미생물 현탁액의 사용량 증대는 비용을 증대시킨다. 본발명은 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
본 발명은 빙핵형성 미생물을 이용하여 얼음을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명 방법은
a) 빙핵형성 미생물의 수성 현탁액을 만드는 단계;
b) 이 현탁액을 공급수에 도입하여 공급수를 빙핵형성시키는 단계;
c) 상기 빙핵형성된 공급수를 살포하고 동결시키는 단계
로 구성된다. 개선시킨 것은 빙핵형성 미생물의 현탁액을 약 13℃이하의 온도를 계속 유지시킨다는 점이다.
본발명은 특히 눈을 제조하는 구체예와 관련하여 기술되어진다. 그러나, 본 발명이 상기 언급된 '716특허에 기술된 적재량을 지탱하는 얼음 구조물용얼음 및 기타 용도의 얼음을 제조하는 것과 같은 다은 얼음 제조 구체예에 똑같이 적용가능하다.
본 발명 방법에 사용가능한 빙핵형성 미생물은 당업계에 공지되어 있다. 적당한 미생물로는 슈도모나스 시린재 (P. syringae), 슈도모나스 플루오슨스 (P. fluorscens), 슈도모나스 코로나페이션스 (P. coronafaciens) 및 슈도모나스 피시 (P. pisi)와 같은 슈도모나스가 있다. 본 발명에 유용한 기타 미생물로는 어위나 허비콜라 (E.rwina herbicola)가 있다. 현재 바람직한 미생물은 부다페스트 조약에 따라 미합중국, 메릴랜드, 록빌 소재의 미합중국 배양물은 부다페스트 조약에 따라 미합중국, 메릴랜드, 록빌 소재의 미합중국 배양물을 기타 기관(Amerocan Type Culture Collection)에 1986년 9월 23일자 기탁한 ATCC 제53,543호의 (P. syringae)이다.
미생물 발효는 통상적인 발효 기술을 이용하여 실행될 것이다.
빙핵형성 미생물은 건조 상태로 회수된다. 발효로 얻어진 미생물을 여러 방법을 이용하여 건조 형태로 제조할 수 있다. 발효조내에서 생성된 다량의 INA(ice nucleating activity: 빙핵형성 활성)를 보존하는 바람직한 한 방법은 1987년 11월17일자 출원 US 특허 제4,706,463호에 기술된 방법이다.
빙핵형성 미생물을 사용할 때는 건조시킨 미생물의 수성 현탁액을 준비한다. 전형적인 제조방법으로서, 적당한 크기의 탱크내에서 100g의 건조시킨 미생물을 100L의 물에 현탁시킨다. 이 탱크에는 미생물을 강력하게 현탁시킬 수 있는 시간동안 작동되는 재순환 펌프가 장착되어 있을 수 있다. 상기한 탱크에 대해서는 약 15분이면 충분하다. 탱크내의 미생물의 농도는 그다지 중요하지 않다. 통상, 미생물의 농도는 약 1-15g/L이다.
본 발명에 따라, 상기 탱크내의 현탁액은 13℃이하, 바람직하게는 10℃이하의 온도로 유지시킨다. 현탁액을 열교환기로 재순환시키거나 또는 현탁액을 함유하는 탱크를 냉각시키는 것과 같은 여러가지 통상적인 방법에 의해 상기 현탁액을 상기 온도로 유지시킨다.
얼음 또는 눈 제조용으로 사용할 공급수로 상기 현탁액을 만들 경우 상기한 바와 같이 물은 일반적으로 매우 차가울 것이다. 이 경우, 우리는 현탁액을 함유하는 탱크를 단순히 격리시킴으로써 현탁액을 장기간 목적하는 온도로 유지시킬 수 있음을 알게 되었다. 상기한 100L의 탱크에 있어서, 주위 온도가 약 25℃이하일 경우에 두께 약 1.9cm의 밀폐형 셀 포움 단열재로 충분함을 발견하였다.
현탁액을 함유하고 있는 탱크로부터 얼음제조용 공급수로 현탁액을 주입시킨다. 이 현탁액을 측량하고 통상적인 양의 공급수에 주입하여 공급수를 핵화시킨다. 일반적인 눈 제조 조건하에서, 현탁액의 양은 공급수내의 핵형성 미생물의 최종 농도가 약 79㎍/L이 되도록 하는 비율로 측정한다. 그 다음 통상적인 방법을 이용하여 눈 분무기로 핵화된 물을 분무함으로써 스키장에 살포시킨다.
하기 실시예에서, INA는 통상적인 기술을 이용하여 계산되어진다. 복수개의 미생물-함유 물방울(10μL)을 파라핀 피복된 알루미늄 포일위에 놓고 INA를 측정하였다. 항온조에 올려놓아 포일 -5℃로 유지하였다. 이 절차에 관한 상세한 설명은 예를 들면 Vali, Quantitative Evaluation of Experimental Resuls on the Heterogeneous Freezing of Supercooled Liquids, J.Atoms Sci.,28, 402-409(1971)과 같은 문헌에 나타나 있다. 실시예들에 이용된 INA데이터는 건조 미생물로 제조된 후 현탁액내에 나타난 INA이다.
실시예 1-4
건조시킨 6g의 슈도모나스 시린재(Pseudomonas syringae) 샘플 수개를 각각 2L의 물을 함유하고 있는 수개의 금속 용기에 넣었다. 물의 초기 온도는 6℃였다. 펌프를 사용하여 상기 용기 내용물을 재순환시켜 미생물을 현탁시켰다. 여기서 얻어진 현탁액을 각각 온도를 달리는 항온 지점에 두었다. 시간을 달리하면서, 현탁액 샘플들을 상기한 바와 같이 빙핵형성 활성 및 온도에 대하여 시험하였다. (현탁액에 대하여 측정된 온도는 실제 주위온도의 다소의 변동과 온도 측정시의 오류 때문에 종종 공칭 주위 온도보다 약간 높았다.) 이를 초기 현탁액의 INA와 비교하였다. 그 결과를 하기 표 Ⅰ에 나타내었다. 실시예 3과 4는 비교실시예이다.
표 1
Figure kpo00001
상기 결과는 현탁액의 온도를 본발명에 따라 유지시킬 경우 현탁액내에 보유 INA 양이 상당히 개선됨을 보여준다.
선행 기술 방법에서는 차가운 공급수로 빙핵형성 현탁액을 만들었다. 탱크는 공급수 펌프로 둘러싸여져 설치되어 있으므로 장치에서 발생되는 열 때문에 매우 따뜻하다. 따라서, 외부 온도는 빙점이하인 반면 펌프 장치 온도는 일반적으로 20-30℃이다. 따라서, 심지어 빙핵형성 현탁액이 차가운, 예를 들어 4℃의 물로 만들어졌다. 하더라도, 탱크내에서의 온도는 펌프 장치 온도로 재빨리 도달하게 된다. 우리는 이 온도에서는 빙핵형성 활성이 급격하게 손실됨을 발견하였다.
현탁액의 온도 펌프 장치의 온도에 도달하게 될 경우, 10시간의 보유 기간동안 INA의 약 70%정도가 손실되게 된다. 대조적으로, 현탁액의 온도를 13℃이하로 유지시킬 경우, 초기 INA의 약 35% 미만이 손실됨을 발견하였다.

Claims (1)

  1. a)빙핵형성미생물의 수성 현탁액을 만드는 단계; b) 이 현탁액을 공급수에 도입하여 공급수를 빙핵형성시키는 단계; c) 상기 빙핵형성된 공급수를 살포하고 동결시키는 단계로 구성되는 빙핵형성 미생물을 이용한 얼음 제조방법으로서, 상기 빙핵형성 미생물의 현탁액을 13℃이하로 계속 유지시키는 것을 특징으로 하는 얼음 제조방법.
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