JPH0310672A - 液量可変型発酵槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、アルコールの連続発酵その他で使用される
発酵反応器に関し、さらに詳しくは、反応系の液量を可
変とした発酵槽に関する。

［従来技術およびその問題点］ アルコールの連続発酵その他で使用される発酵反応器は
、通常、連続攪拌槽型反応器Ｃ５ＴＲ（Ｃｏｎｔｉｎｕ
ｏｕｓ　５ｔｉｒｒｅｄ　Ｔａｎｋ　Ｒｅａｃｔｏｒ　
）と呼ばれる方式のものである。この方式では、垂直円
筒状の反応槽を使用し、原料を槽の頂部または底部から
槽内へ供給すると共に、発酵反応液をオーバーフローに
よって頂部から排出させ、かくして反応系の液量を一定
に保っている。また、原料供給量および生産性は、原料
供給ポンプおよび反応液排出ポンプなどの制御によって
調節されている。

しかしながら、この方式ではポンプの仕様能力によって
流量調整の範囲が限定されるので、発酵反応系の状態に
応じた柔軟な流量調整は困難である。また、反応系の液
量を可変とするためには、オーバーフロー口を複数設け
るなどの手段を施す必要があるが、このような手段を設
けると、装置の構造が複雑なものとなり、微生物サニタ
リー上問題となる。

本発明者らは、上記の如き技術的課題を克服して、？ａ
量可変型発酵槽を提供すべ（鋭意研究を重ねた結果、こ
の発明を完成するに至った。

［問題点の解決手段］ この発明による液量可変型発酵槽は、頂部に原料供給口
を合すると共に底部に反応液排出口を有し、かつ反応液
量を検知して反応液排出用の流量調整バルブにこれを制
御する信号を送る液量センサーを備えたことを特徴とす
る。

流量センサーとしては、好ましくはダイヤフラム型圧力
センサーが使用される。これは液圧の測定によって液量
を検知するものである。

原料供給ポンプおよび反応液排出ポンプとしては、遠心
型ポンプが使用される。これらポンプは、その仕様能力
に関係なく、常に一定能力で運転される。したがって、
運転初期の発酵菌の成熟のための低流量運転から定常運
転時の高性能性運転まで、発酵反応系の状態に応じて、
液量センサーの設定値を変更することによって、反応液
の流量すなわち生産性が容易に調整せられる。しかも原
料供給量が安定するため、反応槽内の上昇液線速度が一
定に保たれる。そのため、この発酵槽は、固定化菌体法
プロセスのように固定化菌体の流動を必要とするプロセ
スにおいて、特にその効果を発揮する。

この発明による発酵槽は、好ましくは、底部に固気液分
離用の沈降分離部を備えている。沈降分離部は、槽底の
側部に斜め上向きに設置された傾斜管で構成されている
。この傾斜管の口径は固定化菌体と発生ガスの泡沫との
分離に充分な大きさに設定されている。そして、その上
半部では発生ガスの泡沫による上昇流が生じ、同下半部
では固定化菌体の下降流が生じて、効果的な固気液分離
が行なわれる。沈降分離部はは反応液排出口の役目も兼
ねており、発酵反応液は沈降分離部の上端に設けられた
抜き出し口から排出ポンプを介して反応系外へ排出され
る。

発酵工業においては、発酵原料の撹拌や通気、さらには
発酵反応によって生じる泡沫の処理が大きな問題であり
、実際には高価な消泡剤を添加することによってこの問
題に対処している。

この発明による発酵槽では、頂部に消泡のための加熱装
置が備えられている。

加熱装置としては、多数のノズル孔を有する水蒸気吹き
込み管のような簡単な構造のものが好ましく使用される
。この加熱装置の設置によって、発酵槽内で発生したガ
スの泡沫は、加熱装置に接近するとそれ自体の熱膨張に
よって容易に破壊される。したがって、従来のように、
発酵槽に高価な消泡剤を添加する必要がない。

そのため製品中にこのような消泡剤の残分が混入するお
それがなく、製品の品質管理が容易になる。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明を図示の実施例に基づいて具体的に説
明する。

第１図において、この発明による液量可変型発酵槽（１
）は、基型のＣ５ＴＲ方式のものである。発酵槽（１）
の直径は１４２０ＩＩａ＋、高さは４７３０１ｍ、容量
は約７０００／である。発酵槽内の中央部には頂部から
垂下状に攪拌装置（２）が設けられ、その攪拌ｇ　（３
）は底部に位置している。槽頂部の上には攪拌装置（２
）を駆動するモーター（４）が設けられている。

発酵槽（１）の頂壁には内径５０■の原料供給口（５）
が設けられ、これに原料供給ライン（６）が接続され、
同ライン（６）に原料供給ポンプ（７）が設けられてい
る。このポンプ（７）は吐出量６００〜８００／／時の
遠心型ポンプである。

発酵槽（１）の頂壁にはまた内径２０■の水蒸気導入口
（８）が設けられ、同導入口（８）の内端に円環状の水
蒸気吹き込み管（９）が接続されている。同吹き込み管
（９）には多数のノズル孔（１０）が長さ方向に等間隔
で設けられており、これらノズル孔り１０）から蒸気圧
５　ｋｇ／　ｃｒｐ２程度の水蒸気が槽内頂部に導入さ
れる。

発酵槽（１〉の槽底側部には固気分離用の沈降分離部（
１１）が設けられている。沈降分離部（１１）は槽底側
部に設置された傾斜管で構成されている。この傾斜管の
口径は固定化菌体と発生ガスの泡沫との分離に充分な大
きさに設定されている。そして、その上半部では発生ガ
スの泡沫による上昇流が生じ、同下半部では固定化菌体
の下降流が生じて、効果的な固気液分離が行なわれる。

槽底に設けられた沈降分離部（１１）は、反応液排出口
の役目を兼ねている。そして、発酵反応液は沈降分離部
（１１）を上行した後、その上端に設けられた抜き出し
口から、反応液排出ライン（１２）によって排出ポンプ
（１３）およびＡｍ調整バルブ（１４）を介して反応系
外へ排出される。排、出ポンプ（１３）は吐出量６００
〜８００１／時の遠心型ポンプである。

発酵槽（］）の槽底側部には流量センサー（１５）か取
り付けられている。このセンサー（１５）は、ダイヤフ
ラムハリ圧力センサーであって、液圧によって反応ｉｌ
＆　Ｑを検知し、反応液排出ライン（１２）の流量調整
バルブ（１４）にこれを制御する信号を送る。したがっ
て、液量センサー（１５）の設定値を変更することによ
って、上記の如きバルブ制御を行なって、発酵槽（１）
内の反応液量を適宜変更することができ、その結果生産
性を容易に調整することができる。

操作例 第１図に示す発酵槽（１）において、固定化菌体として
、ヒル石に付着固定化した菌体ザイモモナスを用い、発
酵原料として廃糖蜜を用い、アルコールの連続発酵試験
を行なった。

すなわち、まずヒル石１５０ｋｇを発酵槽（１）に投入
し、総糖１２％を含む希釈廃糖蜜を同槽（１）に供給し
た。原料供給ポンプ（７）および反応液排出ポンプ（１
３）の吐出量は、いずれも６００〜８００／／時である
。したがって、通常のアルコール連続発酵において運転
初期の発酵菌の成熟に必要な低流量運転（滞留時間約１
０時間）から、定常運転時の高生産性運転（滞留時間２
〜４時間）までの広範囲における安定的な流量制御は困
難である。

そこで、運転初期には原料滞留時間として１０時間を確
保するために、反応槽（１）の底部に設けた液量センサ
ー（１５）の液量設定値を６０００／とじ、その後、同
設定値を３０００／に下げ、ポンプ流量は一定として、
運転を継続した。

この様子を第２図に示す。

第２図から明らかなように、運転初期の発酵菌の成熟に
必要な低流量運転の滞留時間が安定して確保されたため
、運転の立上がりがスムーズに行なわれ、その後の運転
も支障なく遂行された。

［発明の効果コ この発明による液量可変型発酵槽は、頂部に原料供給口
を有すると共に底部に反応液排出口をｒ了し、かつ反応
液量を検知して反応液排出用の流量１凋整バルブにこれ
を制御する信号を送る液量センサーを備えたことを特徴
とするものであるので、運転初期の発酵菌の成熟のため
の低流量運転から定常運転時の高性能性運転まで、発酵
反応系の状悪に応じて、液量センサーの設定値を変更す
ることによって、反応液の流量すなわち生産性が容易に
調整せられる。しかも原料供給量が安定するため、反応
槽内の上昇液線速度が一定に保たれる。そのため、この
発酵槽は、固定化菌体法プロセスのように固定化菌体の
流動を必要とするプロセスにおいて、特にその効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す発酵槽の垂直縦断面図
、第２図は運転日数と濃度との関係を示すグラフである
。 （１）・・・発酵槽、（２）・・・攪拌装置、（７）・
・・原料供給ポンプ、（９）・・・水蒸気吹き込み管、
（１１）・・・沈降分離部（反応液排出口）　、（１３
）・・・排出ポンプ、（１４）・・・流量調整バルブ、
（１５）・・・流量センサ以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 頂部に原料供給口を有すると共に底部に反応液排出口を
   有し、かつ反応液量を検知して反応液排出用の流量調整
   バルブにこれを制御する信号を送る液量センサーを備え
   たことを特徴とする液量可変型発酵槽。