본 연구에서는 저비용으로 bacterial cellulose(BC)를 대량 생산하기 위해 음식물류폐기물의 당화액을 BC 생산용 배지로 사용하였고, 낮은 전단력과 높은 산소전달능력을 갖는 상하방사순환형 배양기를 50 L 규모로 구축하여 Acetobacter xylinum KJ1에 의해 BC를 생산하였다. 또한 50 L 상하방사순환형 배양기의 설계 및 scale-up 운전 인자해석을 통하여 10 L에서 50 L 상하방사순환형 배양기 규모로 scale-up하였다. 상하방사순환형 배양기에서의 BC 생산은 산소를 많이 필요로 하기 때문에 높은 산소전달능력(kLa)을 갖게 하는 것이 매우 중요하므로, kLa에 미치는 고형물농도와 점도를 검토하였다. BC 농도가 증가함에 따라 수돗물에서의 kLa 값은 점차 감소하였으며, 당화액배지에서는 BC 농도가 kLa 값에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한 점도(agar 농도)가 증가함에 따라 수돗물과 당화액배지의 kLa 값은 점차 감소하였다. 결론적으로, 점도가 kLa에 대한 영향은 고형물(BC)농도가 kLa에 대한 영향보다 더욱 큰 영향을 주었다. Dynamic method에 의해 균체의 OUR(Oxygen Uptake Rate, 산소섭취속도)은 0.214 mg DO/L․min로 계산되었으며, BC 배양 중 배양액의 DO 농도는 3.06 ppm으로 유지되어야 하는 것으로 계산되었다. 때문에 DO 농도를 3.06 ppm으로 유지시키기 위하여 대수증식기시 순산소의 공급이 필요한 것으로 결정되었다. 50 L 상하방사순환형 배양기에서 25 L 당화액배지 멸균시 멸균보존온도 120℃에서의 보존유지시간은 약 2 min인 것으로 계산되었다. 멸균보존온도를 121℃로 유지하고 BC 배양시 working volume을 30 L로 할 경우 증기보일러의 용량은 20 kW로 설계하는 것이 배지멸균효과에 효과적일 것으로 판단된다. 50 L 상하방사순환형 배양기에서 음식물류폐기물의 당화액배지를 이용한 BC 생산과정의 양론식은 (CH1.938O0.727N0.034(당화액배지) + 0.220O2 → 0.220CO2 + 0.284CH0.998O0.349N0.066(균체) + 0.115CH1.081O0.791N0.037(BC) + 0.184H2O + 0.448CH1.993O0.787N0.034(배양잔액))으로 결정되었다. 양론해석으로부터 산소소비량에 근거한 총 열발생량은 약 1,594 kcal로 계산되었다. 50 L 상하방사순환형 배양기에서 음식물류폐기물의 당화액을 이용하여 순산소를 첨가하여 최적 운전조건으로 BC를 배양한 결과 BC 생산농도는 7.37 g/L이었다. 이는 상업용 복합배지인 CSL-Fruc 배지를 사용한 일본의 생산성(7.93 g/L)과 비슷한 결과를 보여, 본 연구에서의 상하방사순환형 배양기를 이용한 박테리아 셀룰로오스의 scale-up은 성공적이었다.