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사탕수수 당밀증류 폐수중 melanoidin과 그 분해

전문가 제언: ○ 사탕수수 당밀에는 melanoidine이라 불리는 흑갈색 농축물이 약 2% 함유되어 있어 증류폐수는 색깔을 띠게 된다. melanoidines는 Maillard 반응의 최종 생산물의 하나인 저,고분자량의 폴리머이다. Maillard 반응은 비-효소반응으로 환원당 및 아미노화합물과 반응을 하며, 이 반응은 50℃, pH 4~7에서 효율적으로 반응이 진행되나 melanoidine 구조는 아직 밝혀지지 않고 있다.

○ 고농도 유기물을 함유하고 있는 당밀폐수는 곧 바로 호기처리를 하는 것보다 혐기처리를 하게 한다. 혐기처리에서의 바이오메탄화는 초기처리단계이며, 토지나 배수에 배출하기 전에 2단계 호기처리를 하도록 되어 있다. 이의 처리공정에서 호기처리 만으로는 포기 및 냉각에 많은 에너지가 소요되면서 COD의 50%는 호기처리 후 슬러지로 전환되기 때문에 더욱 부적합하다.

○ 당밀폐수의 혐기처리는 배출 COD의 절반 이상이 바이오가스로 전환되면서 높은 유기물 부하에서도 운전이 가능한 이점이 있다. 또한 이와 같이 생산된 바이오 가스는 보일러에 의한 증기 생산으로 에너지가 소요되는 부분에 사용할 수 있다. 1993년 Vlissidis and Zouboulis는 사탕수수 당밀공정으로부터 발생되는 배출수를 고온 혐기처리 하는 기술을 개발하였다.

○ 이 글에서는 사탕수수 당밀 증류폐수의 천연 melanoidine의 탈색에 대해 많은 연구자들이 화학적, 미생물적 분해 및 탈색 모델에 대한 연구를 하였으나 아직도 melanoidine의 분해 메커니즘에 대한 명확한 해석을 하지 못하고 있다. 이의 원인은 주로 Maillard 반응의 복잡성과 melanoidine 폴리머 구조에 대한 불확실성 때문이라고 보고 있다.

○ melanoidine의 분해/탈색을 포함한 구조적인 복잡성과 효소시스템에 대한 미흡한 지식은 melanoidine의 분해 메커니즘을 밝히는데 어려움이 있었으며, 지금은 1984년 Hayase 등이 제안한 글루코오스-산화 효소에 의해 2차적으로 생성된 H2O2와 같은 활성산소로 melanoidine을 분해하는 연구가 진행되고 있다.

저자: Ram Chandra, Ram Naresh Bharagava, Vibhuti Rai
자료유형: 학술정보