JPH0441591B2 - - Google Patents

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JPH0441591B2
JPH0441591B2 JP62225495A JP22549587A JPH0441591B2 JP H0441591 B2 JPH0441591 B2 JP H0441591B2 JP 62225495 A JP62225495 A JP 62225495A JP 22549587 A JP22549587 A JP 22549587A JP H0441591 B2 JPH0441591 B2 JP H0441591B2
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JP
Japan
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reaction
liquid
gas
honeycomb structure
supply hole
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JP62225495A
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English (en)
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JPS6467176A (en
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Takeshi Hiramitsu
Mitsuo Takada
Tadao Yokota
Hiroshi Nakano
Yasushi Fujita
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は酢酸菌等好気性微生物を利用して、酢
酸醗酵用液等被反応液を反応させる反応方法およ
び反応装置に関する。 (従来技術) 近年、微生物を利用して被反応液を反応させる
方法の研究が盛んに行われており、その一例とし
て固定化酢酸菌を利用する方法が開発され注目を
あびている。下記の研究報告書には、好気性微生
物である酢酸菌をセラミツクスのハニカム構造体
に固定化し、このハニカム構造体を収容した反応
塔内に醗酵原液を通気しつつ供給し、同原液を連
続的に醗酵させて食酢を製造する方法が報告され
ている。「固定化酢酸菌による食酢の生産技術に
関する研究」(愛知県食品工業試験所、昭和60年
度研究成果普及講習会、1986年3月25日、近藤
等)。かかる方法によれば、酢酸菌が固定化され
ているので醗酵原液を連続的に供給して連続醗酵
が可能であり、固定化酢酸菌を利用しない従来法
に比し酢酸醗酵を効率よく行うことができる。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は、かかる酢酸醗酵を含む好気性微生物
を固定化してないるハニカム構造体を利用した反
応方法および反応装置において、被反応液と酸素
を含む気体との供給量を制御することにより反応
効率を一層高めることを目的とする。 (問題点を解決するための手段) 本発明はセラミツクスに固定化した微生物によ
る反応方法および反応装置に関するもので、その
第1の発明である反応方法は、好気性微生物を固
定化してなる多孔質セラミツクスのハニカム構造
体を収容した反応塔に被反応液と所定濃度の酸素
を含む気体を供給して、前記被反応液を泡状とし
て前記ハニカム構造体中を通過させることにより
前記微生物により反応させるとともに、前記被反
応液と気体の供給量を制御することにより同被反
応液の泡状態を前記ハニカム構造体の下端から上
端に至るまで維持することを特徴とする。 しかして、この第1の発明においては、前記被
反応液の供給量をLml/min、前記気体の供給量
をGml/minとした場合、これらの供給量をL/
G=a×10-4(但し0.7≦a≦7)の関係に制御す
ることが好ましい。 また、本発明の第2の発明である反応装置は、
有底筒体の下方部に所定濃度の酸素を含む気体を
供給する気体供給孔とその上方にて被反応液を供
給する被反応液供給孔を有するとともに同筒体の
上方部に反応液を排出する反応液排出孔を有する
反応塔と、この反応塔内の被反応液供給孔と反応
液排出孔間に配置され好気性微生物を固定化して
なる多孔質セラミツクスのハニカム構造体と、前
記反応塔内の被反応液供給孔と気体供給孔間に配
置され供給された前記気体を分散させて供給され
た前記被反応液を泡状となす多孔板を備えている
ことを特徴とする。 しかして、この第2の発明の反応装置において
は反応塔を1または直列接続された複数備えてお
り、反応塔は前記気体の循環手段を備えているこ
とが好ましい。 本発明のハニカム構造体は被反応液、反応生成
物に対する耐食性を有し、かつ機械的強度、耐熱
性、耐熱衝撃性について実用上問題がなければ如
何なる種類のセラミツクスであつてもよく、例え
ばムライト、コーデイエライト、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、チタニア等適宜のものが使用さ
れる。また、本発明のハニカム構造体は好気性微
生物を固定化させる必要上多孔質体であることが
必要であり、すべての細孔が占める気孔率は20%
以上で平均細孔径は固定化させる微生物より大で
かつ約30倍までの範囲、5〜100μmの範囲であ
ることが好ましい。さらにまた、本発明のハニカ
ム構造体においては、その長手方向に延びる多数
の貫通孔内に泡状の被反応液を通過させるもので
あることから、上記貫通孔の水力直径は1〜10mm
の範囲であることが好ましい。 本発明で用いる微生物は酢酸菌等好気性微生物
であり、かかる微生物菌体は高濃度に培養されて
ハニカム構造体に物理的に吸着され、さらに適当
量の被反応液を加えて数日間培養することにより
固定化される。 本発明で用いる被反応液は例えば酢酸醗酵用原
料液で、含澱紛質原料を糖化しアルコール醗酵し
て得られるアルコール含有醸造物、清酒、ブドウ
ワイン、柿ワイン、これらの混合物等が挙げられ
る。 (発明の作用・効果) 本発明の反応方法によれば、ハニカム構造体に
固定化した好気性微生物に対して被反応液ととも
に十分な量の酸素を補給することができ、これに
より好気性微生物による連続反応を効率よく行う
ことができる。また、本発明の反応装置によれ
ば、反応塔内へ供給される気体が多孔板により微
小な気泡となつて被反応液中に導かれ、被反応液
は気体を含む泡状になる。この泡状の被反応液は
ハニカム構造体を通過する間維持され、ハニカム
構造体に固定化された好気性微生物に酸素を補給
するとともに自らは同微生物の作用により効率よ
く反応を受ける。 (実施例) (1) 反応装置() 第1図に示す反応装置10は本発明の第1実
施例に係る酢酸醗酵装置であり、当該反応装置
10は反応塔11と反応液槽12を備え、反応
塔11内にはハニカム構造体13と多孔板14
が配置されている。 反応塔11は上下両端を閉塞してなる筒状の
もので、その底部に気体供給孔11aを有する
とともにその下方側部に被反応液(以下これを
基質液という)を供給する基質液供給孔11b
を有し、かつその上方側部に反応液排出孔11
cを有している。ハニカム構造体13は反応塔
11内の基質液供給孔11bと反応液排出孔1
1cとの間に配置され、また多孔板14は反応
塔11内にて気体供給孔11aと基質液供給孔
11bとの間に配置されている。かかる反応塔
11のおいては、気体供給孔11aが気体供給
ポンプを備えた気体供給管路15aに接続さ
れ、基質液供給孔11bが液体供給ポンプを備
えた基質液供給管路15bに接続され、かつ反
応液排出孔11cが反応液排出管路15cに接
続されている。この反応液排出管路15cの他
端は反応液槽12の流入孔12aに接続されて
いる。 ハニカム構造体13はムライト質の多孔質セ
ラミツクスからなるもので、平均細孔径10μm
の無数の細孔を有しかつ全ての細孔が占める気
孔率が40%のものである。かかるハニカム構造
体13においてはその長手方向に延びる多数の
貫通孔を有し、各貫通孔の孔水力直径が3mmの
ものであつて、酢酸菌が固定化されている。多
孔板14はハニカム構造体13と同様の多孔質
セラミツクスからなるもので、平均細孔径10μ
mの無数の細孔を有する気孔率40%のものであ
る。 当該反応装置10においては、基質液である
酢酸醗酵用原料液が供給管路15bを通して反
応塔11内へ連続的に供給され、同時に空気が
そのまままたは酸素の含有量を調整されて供給
管路15aを通して反応塔11内へ連続的に供
給される。供給された空気は反応塔11内にて
多孔板14の作用により微小な無数の気泡とな
つて基質液中に導かれ、基質液は空気を含む泡
状となつてハニカム構造体13の各貫通孔内を
上方へ通過する。この間、同構造体13に固定
化された酢酸菌に酸素が補給されかつ基質液は
連続的に酢酸醗酵し、醗酵反応液は空気ととも
に排出管路15cを通して反応液槽12内へ導
かれる。 (2) 反応装置() 第2図に示す反応装置20は本発明の第2実
施例に係る酢酸醗酵装置であり、当該反応装置
20は第1実施例の反応装置10と同様反応塔
21、反応液槽22、ハニカム構造体23およ
び多孔板24を備えているが、気体供給管路2
5aの他端が反応液槽22の頂部に接続されて
いる点で反応装置10とは相違する。当該反応
装置20においては、供給された空気を供給管
路25a、排出管路25cを通して反応塔21
および反応液槽22間を循環させる閉鎖系のも
ので、空気の排出量を零または極めて小量にす
ることができる。酸素量の制御には酸素セン
サ、同センサからの電気的信号に応答して開閉
する電磁弁等が使用される。当該反応装置20
は基質液および反応物質が揮発性である場合に
特に有効である。 (3) 反応装置() 第3図に示す反応装置30は本発明の第3実
施例に係る酢酸醗酵装置であり、当該反応装置
30は中間槽36、第2反応塔31A、第2ハ
ニカム構造体33Aおよび第2多孔板34Aを
備えている点で他の2つの反応装置10,20
とは相違する。特に、当該反応装置30は反応
塔31と反応液槽32間に第2反応塔31Aお
よび中間槽36を介装して両反応塔31,31
Aを直列的に接続したことを特徴としているも
ので、反応塔31からの排出管路35cは中間
槽36の頂部に接続されている。第2反応塔3
1Aへ気体を供給する第2気体供給管路37a
は中間槽36の頂部と第2反応塔31Aの底部
に接続され、第2基質液供給管路37bは中間
槽36と第2反応塔31Aの下方側部に接続さ
れ、また第2排出管路37cは第2反応塔31
Aの上方側部と反応液槽32の頂部に接続され
ている。当該反応装置30は2つの反応塔3
1,31Aにより2段階に酢酸醗酵をさせるも
ので、これにより反応効率を高めることができ
る。 (4) 酢酸醗酵() 第1図に示す反応装置10を用いて酢酸の連
続醗酵試験を行つた。当該反応装置10におけ
る反応塔11は直径100mm、長さ380mmで有効容
積3のもので、この反応塔11内には直径98
mm、長さ100mmのハニカム構造体13が3個収
容され、かつその下方に多孔板14が収容され
ている。 ハニカム構造体13への酢酸菌の固定化には
菌株(アセトバクタアセテイ IFO03284)を
使用し、基質液であるアルコール濃度を10V/
V%に調整した清酒と柿ワインの等量混合液
300ml中にて菌株を30℃で36時間培養し、この
培養液を3個のハニカム構造体13を収容した
反応塔11内に入れるとともにさらに基質液
700mlを加えて3日間培養し、これにより酢酸
菌を各ハニカム構造体13を構成するセラミツ
クス部材に物理的に吸着し固定化させた。 当該反応装置10において反応塔11内を34
℃に維持し、第1表の「通気量」および「基質
液量」の各欄に示す条件で空気および基質液を
反応塔11内に供給した。かかる条件におい
て、安定した酢酸生成量が得られるまでに10日
を要し、その後変動はほとんどなく100日間以
上酢酸生成量は安定していた。この結果を表中
の「酢酸生成量」および「基質液状態」の各欄
に示す。なお、表中の「間隔」の欄には反応塔
11内におけるハニカム構造体13の下端と多
孔板14の上端間の距離を示し、また「基質液
状態」の欄には基質液の泡状態を下記の4段階
に区別して表示した。 (1) 泡状態僅少:基質液の上部にわずかに泡が
認められる。 (2) 泡状態過小:基質液の上部にのみ発泡が認
められる (3) 泡状態良好:全体が発泡し、かつ泡の状態
がほぼ均一である (4) 泡状態過大:基質液の一部に直径10mm以上
の大きな泡が認められる
【表】 上記醗酵試験において最良の結果を得たNo.6
の試験では得られた反応液の酢酸濃度は
5.4w/v%であり、また基質液中のエチルア
ルコールが約3v/v%揮散した。 以上の試験結果から、かかる酢酸醗酵試験に
おいては基質液を泡状態にてハニカム構造体内
を通過させることが必要であり、またハニカム
構造体内を通過する間基質液を泡状態に維持す
るには基質液の供給量L(ml/min)と通気量
G(ml/min)とが所定の関係にあることが好
ましい。この好ましい関係は第1表を参照すれ
ば下記の通りである。 L/G=a×10-4 (但し1≦a≦2) また、他の基質液におけるaの好ましい値は
第2表に示す通りである。従つて、aの値は
0.7≦a≦7の範囲であることが好ましい。
【表】 (5) 酢酸醗酵() 第3図に示す反応装置30を用いて酢酸の連
続醗酵試験を、供給する空気を循環することな
く反応液槽32から放出する開放系による試験
と、所定時間経過後供給する空気を循環させか
つ循環空気中に消費酸素量に対応する量の酸素
を供給する閉鎖系による試験とに別けて行つ
た。 各試験において両反応塔31,31A、ハニ
カム構造体33,33Aおよび多孔板33,3
4Aは反応装置10における反応塔11、ハニ
カム構造体13および多孔板14と同一のもの
であり、また醗酵条件について開放系試験にお
いては酢酸醗酵()の試験No.6と同一条件で
行い、かつ閉鎖系試験においては反応液槽32
からの気体排出量75ml/minとして行つた。得
られた反応液中の酢酸濃度は開放系試験におい
ては6.0W/V%、閉鎖系試験においては
7.3W/V%であり、反応塔が1塔のみからな
る場合に比して醗酵効率が著しく向上してい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る反応装置の第1実施例を
示す概略構成図、第2図は同第2実施例を示す概
略構成図、第3図は同第3実施例を示す概略構成
図である。 符号の説明、10,20,30……反応装置、
11,21,31,31A……反応塔、12,2
2,32……反応液槽、13,23,33,33
A……ハニカム構造体、14,24,34,34
A……多孔板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 好気性微生物を固定化してなる多孔質セラミ
    ツクスのハニカム構造体を収容した反応塔に被反
    応液と所定濃度の酸素を含む気体を供給して、前
    記被反応液を泡状として前記ハニカム構造体中を
    通過させることにより前記微生物により反応させ
    るとともに、前記被反応液と気体の供給量を制御
    することにより同被反応液の泡状態を前記ハニカ
    ム構造体の下端から上端に至るまで維持すること
    を特徴とするセラミツクスに固定化した微生物に
    よる反応方法。 2 前記被反応液の供給量をLml/min、前記気
    体の供給量をGml/minとした場合、これらの関
    係をL/G=a×10-4(但し0.7≦a≦7)の関係
    に制御する特許請求の範囲第1項に記載の反応方
    法。 3 有底筒体の下方部に所定濃度の酸素を含む気
    体を供給する気体供給孔とその上方にて被反応液
    を供給する被反応液供給孔を有するとともに同筒
    体の上方部に反応液を排出する反応液排出孔を有
    する反応塔と、この反応塔内の被反応液供給孔と
    反応液排出孔間に配置された好気性微生物を固定
    化してなる多孔質セラミツクスのハニカム構造体
    と、前記反応塔内の被反応液供給孔と気体供給孔
    間に配置され供給された前記気体を分散させて供
    給された前記被反応液を泡状となす多孔板を備え
    てなるセラミツクスに固定化した微生物による反
    応装置。 4 前記反応塔を1または直列接続された複数備
    えている特許請求の範囲第3項に記載の反応装
    置。 5 前記反応塔が前記気体の循環手段を備えてい
    る特許請求の範囲第3項または第4項に記載の反
    応装置。
JP62225495A 1987-09-09 1987-09-09 Method for reaction using microorganism immobilized on ceramics and reactor therefor Granted JPS6467176A (en)

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JPH0724575B2 (ja) * 1989-07-19 1995-03-22 麒麟麦酒株式会社 バイオリアクタ用担体
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