JPS58129989A - 醗酵によるアルコ−ルの連続製造法 - Google Patents

醗酵によるアルコ−ルの連続製造法

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JPS58129989A
JPS58129989A JP57012055A JP1205582A JPS58129989A JP S58129989 A JPS58129989 A JP S58129989A JP 57012055 A JP57012055 A JP 57012055A JP 1205582 A JP1205582 A JP 1205582A JP S58129989 A JPS58129989 A JP S58129989A
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alcohol
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fermenting
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Kenji Kida
建次 木田
Shigeru Morimura
茂 森村
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Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 本発明は醗酵によるアルコールの連続製造法に関する。
近年石油代替エネルギーとして、石油化学によらずに得
られる醗酵アルコールが脚光を浴びている。これはさと
うきびやこれから採った糖蜜、さつまいも、じゃがいも
、とうもろこし°等。
のセルロース質ないしはでん粉質を原料とし、これらを
菌体の作用によって醗酵させて製造する。この方法では
、アルコールの生産性は菌体濃度に依存すると考えらn
ている。そのため菌体濃度を高めるために、菌体を循環
させる方法や、酵母を多糖系物質中に包括させるいわゆ
る固定化増殖菌体法等が開発されつつある。しかし前者
の場合、菌体を濃縮分離するのに用いる遠心分離器が、
培養液中に存在する固形物によって目詰まりないしはノ
ズル詰まりをきたし、菌体の循環が次第に困難になる。
そのため遠心分離器を定期的に洗浄してやる必要があり
、作業がはなはだ面倒になる。また後者の場合には、工
業的規模で大量生産するには、技術的に解決困難な問題
が多い。
本発明者らは、このような実情に鑑み、醗酵槽内の菌体
濃度を高めるべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。
この発明によるアルコールの製造法は、反応液から担体
を分離する分離手段を備えた醗酵装Q したアルコール醗酵能を有する細菌を培養するとともに
、後段で固定化酵母を培養することを特徴とする醗酵に
よるアルコールの連続製造法である。
分離手段を備えた醗酵装置の例としてはっぎのものが挙
げられる。すなわち第1図(イ)に示す醗酵装置(1)
は、撹拌* t21を備えた醗酵槽(3)の側部に担体
沈降部(4)を設け、回部(4)に担体を沈降分離させ
て同槽外への流出を防ぐようにしたものである。また第
1図(ロ)に示す醗酵装置Cl11は1゜撹拌機a々を
備えた醗酵槽(13の外部に担体沈降槽0揚を設けて、
醗酵槽αJから流出した担体を沈降槽(141内に沈降
分離させ、沈降した担体を醗酵槽031へ戻すようにし
たものである。また第1図(ハ)に示す醗酵装置21+
は、醗酵槽@の槽底部に撹拌翼■を配置し、翼の上方に
垂直に円筒状の液循環部材(2句を配置して、反応液を
回部材■内を流下させて構内を循環させ、液循環部材−
の上方で、担体を反応液から分離するようにしたもので
ある。さらに第1図に)に示す醗酵装置(31)は、撹
拌機■を備えた醗酵槽国内に、担体を反応液から分離す
る略Y字管状の固液分離部材(財)を配置 置し、大径分岐部から炭酸ガスを排出し、小径分岐部か
ら反応液を取出すようにしたものである。そしてこれら
醗酵装置fi+ 01121) C311はいずれもp
Hおよび温度を至適値に制御できるように構成さnてい
る。
流動層型醗酵装置は、第2図に示すように、ガラス製の
醗酵槽(41)を主体とし、温度制御およびpH制御で
きるように構成されている。そして醗酵原料はポンプ(
ハ)によって四槽(41)の底部に供給され、反応液は
ポンプ(43)で四槽の頂部から底部に戻され、槽頂の
担体沈降部(圓から流出するようになっている。また充
填式醗酵装置としては通常のものが用いられる。
そしてこれら醗酵装置は、第3図に示すように、分離手
段を備えた醗酵装置が前段にまた流動層型ないし充填式
醗酵装置が後段になるように配されている。
前段において、菌体付着用の担体は、耐摩耗性および流
動性のよい小径粒体であればよく、最適例としては粉砕
ヒル石が挙げられる。担体はセラミック製やプラスチッ
ク製のものであってもよい。アルコール醗酵能を有する
細菌としては、ザイモモナス・モービリス(Zymom
onaamobilia)が、担体への優れた自然付着
性を有するために好ましく用いられる。この細菌はケー
ン(cane)・ジュースや廃糖蜜中に含まれる醗酵性
糖のうち、シュクロース、グルコース、フラクトースを
醗酵させて、アルコールを生成する。
アルコール醗酵能を有する細菌は、自然付着性のよいも
のであればよ(、上記細菌に限定されない。W段で担体
付着菌体を培養することにより、槽内の菌体濃度を高め
て、上記醗酵性糖からのアルコールの生産性を向上させ
ることができる。
後段において、固定化酵母はアルコール醗酵能を有する
ものであればよく、とりわけサツカロ□マイセス(Sa
ccharomyces)属のものが好んで用いられる
。固定化酵母は酵母がポリアクリルアミドゲル、アルギ
ン酸ソーダ、K1カラギーナン等で常法により包括され
ることにより固定化されたものである。そして後段にお
いて固定化酵母を培養することによって、醗酵性糖のう
ち前段において細菌によって醗酵さゎ、なかった未反応
の醗酵性糖を醗酵させて、アルコールを生成し、糖から
のアルコール醗酵収率を向上させることができる。
この発明によるアルコール製造法は以上のとおり構成さ
れているので、つきのような効果が奏される。
(1)  前段では、菌体を付着するための担体を用い
るので、菌体の付着し得る固体表面積を太キ<L、”c
、s槽内の菌体濃度を高めることができ、その結果アル
コールの生産性を大幅に向上させることができる。
(2)  後段では固定化酵母を培養するので、前段で
醗酵されなかった未反応の醗酵性糖を酵母によって醗酵
させることができ、その結果醗酵収率を大幅に向上させ
ることができる。
(3)  前段では担体への付着性のよい菌体を用いる
ので、菌体の平均終端速度が大きくなり、そのため菌体
を簡単な分離手段で反応液から分離することができ、設
備費の点で大きな利点が得られる。
比較例1 静置培養用の醗酵槽を用い、微生物としてす’7 カC
I ?イセXSホル%センシス(Saceharomy
eesformosensia)IFO寄託第0216
号(以下、微生物Aと称する)を用い、醗酵原料として
滅菌済の5倍希釈ケーン廃糖蜜培地(酵母エキス: 3
9/l、(NH4)2804 : 1 f/l。
KH2PO4二1グ/lおよびM g Cl 2・6H
20:0.5グ/jを含む)を用い、醗酵温度30℃に
おける回分醗酵を行ない、醗酵特性を経時的に調べた。
上記微生物の代わりに、協和醗酵社製パン酵母(以下、
微生物Bと称する)、ザイモモナス・モービリスIFO
寄託第13756号(以下、微生物Cと称する)および
ザイモモナス・モービリスATCC寄託第10988号
(以下、微生物゛Dと称する)を用いて、それぞれ上記
操作を繰返した。
ル濃度の関係を第4図に示す。同図かられかるように、
アルコール醗酵能については微生物^が最もすぐれ(2
日目で約559 / / ) 、つぎが微生物Bであり
、微生物CおよびDでは4日目においてもアルコール濃
度は約409/lにすぎなかった。
比較例2 第2図に示す実容積0,7jの流動層型醗酵装置を用い
た。この醗酵装置にアルギン酸ソーダで包括した固定化
酵母サツカロマイセス・ホルモセンシス(Saecha
romyeea formoaensis )I FO
寄託第0216号を、培地に対して約5 vo1%にな
るように充填し、醗酵原料として比較例1で用いたのと
同じ滅菌済の5便希釈ケーン廃め 糖蜜培地を、流量0.03//hて醗酵検眼に連下に連
続醗酵を行なった。
反応後の流出反応液中のエタノール濃度は、回分醗酵(
比較例1)の場合とほぼ等しく、約55971であった
実施例 $3図に示す醗酵装置を用いた。これは第1図に)に示
す実容積1,21の醗酵装置と、第2図に示す実容積0
.77の流動層型醗酵装置とを前後に配したものである
。そして前段槽511は撹拌器畷を有し、温度制御およ
びpH制御できるように構成さnlまた担体を反応液か
ら分離する略Y字管状の固液分離部材[株]を備え、同
部材[株]の大径分岐部(53m)から炭酸ガスを排出
し、小径分岐115 (53b)から反応液を排出する
ようになされている。他方、後段槽(61)はやはり温
度制御およびpH制御できるように構成さn1槽頂部に
担体沈降部(62)を有する。そして醗酵原料はポンプ
(71)で前段槽1511に供給さnlついで反応液は
ポンプ(72)で前段槽・151)から後段槽(61)
に送られ、ポンプ(73)で後段槽(61)内を循環さ
せられるようになっている。
グルコース         100グ/j酵母エキス
          3 f/lKH2PO419/1 (NH4)2804        1り71MgC1
2・6H200,5f/1 消泡剤(来夏シリコン社製)       0.397
1からなる培地を前段槽allに400 m / %後
段槽(61)に600 m lそれぞれ充填し、さらに
前段槽(51)に加熱処理した粉砕ヒル石(60〜80
メツシユ)を5 wt / vol  %になるように
加え、上記培地を加熱滅菌処理した。ついで上記培地を
用いて培養したザイモモナス・モービリスATCC寄託
第10988号の培養液100 m /を前段槽r51
1に加えた。またアルギン酸ソーダで包括した固定化酵
母サツカロマイセス・ホルモセンシス(Saochar
omyees formosenais) I F O
(θ 寄託第0216号を、後段槽鋪に約5マof%になるよ
うに加えた。前後両槽(51+(61)ともpHを生物
を育生した。
ついで、醗酵原料として滅菌済の5倍希釈ケーン廃糖蜜
培地(酵母エキス: aIi/js (Na3)2so
4:xfI7’1XKa2po4:19/lおよびM 
g Cl 2・6H20:0.5グ/Iを含む)を、流
量0.11/hで前段槽51)に連続供給して、上記醗
酵条件下に連続醗酵を行なつた。前後両槽1511 (
61#A出日における反応液中のエタノール濃度は、そ
れぞれ459/l芦よび64グ/jであった。
つぎに原料供給流量を0.1//hから0.191/b
−,0,2911bおよび0.38?/hに順次上げて
、各流量におけるエタノール濃度を測定した。原料希釈
率(=原料供給流量/醗酵槽金臭容積)とアルコール生
産性の関係を第5図に示す。同図かられかるように、ア
ルコール産性は希釈率に比例して向上し、希釈率0.2
1171(流量0.3817h)ではアルコール生産性
は約135’//llbという高い値となった。また後
段槽(61)から流出する反応液のエタノール濃度はほ
とんど変化しなかった。
以上の如く、前段にて分離手段を備えた醗酵装置を用い
、後段にて流動層型醗酵槽を用し)、前段槽で担体に付
着したアルコール醗酵能を有する細菌を培養するととも
に、後段槽で固定化酵母を培養することにより、高い醗
酵収率と高いアルコール生産性を得ることができた。こ
れに対し、菌体付着用担体を用いない基本的な連絞培養
法では、エタノールの生産性は2〜3g/ l @hで
あると報告されている。このように1本発明によれば、
アルコール醗酵収率を高く維持し、生産性を大幅に向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)(ロ)G9に)はいずれも分離手段を備え
た醗酵装置の概略図、第2図は流動層型醗酵装置の概略
図、第3図は実施例で用いた醗酵装置の概略図、第4図
は回分醗酵による各種微生物についての培養時間とエタ
ノール濃度の関係を示すグラフ、第5図は実施例に詔け
る原料希釈率とアルコール生産性の関係を示すグラフで
ある。 G11・・・分離手段を備えた前段槽、(61)・・・
流動層型の後段槽。 以  上 特許出願人  日立造船株式会社 外4名 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 反応液から担体を分離する分離手段を備えた醗酵装置を
    前段に配するとともに、流動層型ないし充填式醗酵装置
    を後段に配し、前段で担体に付着したアルコール醗酵能
    を有する細菌を培養するとともに、後段で固定化酵母を
    培養することを特徴とする醗酵によるアルコールの連続
    製造法。
JP57012055A 1982-01-27 1982-01-27 醗酵によるアルコ−ルの連続製造法 Granted JPS58129989A (ja)

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JPS6136920B2 JPS6136920B2 (ja) 1986-08-21

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988000616A1 (en) * 1986-07-17 1988-01-28 University Of Queensland Conversion of fermentable carbohydrates to ethanol using mixed cultures of zymomonas mobilis and yeast
JPS63198989A (ja) * 1987-01-16 1988-08-17 ソシエテ デ プロデユイ ネツスル ソシエテ アノニム 連続式アルコール生産方法および装置
WO1991007511A1 (en) * 1988-10-13 1991-05-30 The University Of Queensland Ethanol production by zymomonas cultured in yeast-conditioned media

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1988000616A1 (en) * 1986-07-17 1988-01-28 University Of Queensland Conversion of fermentable carbohydrates to ethanol using mixed cultures of zymomonas mobilis and yeast
JPS63198989A (ja) * 1987-01-16 1988-08-17 ソシエテ デ プロデユイ ネツスル ソシエテ アノニム 連続式アルコール生産方法および装置
WO1991007511A1 (en) * 1988-10-13 1991-05-30 The University Of Queensland Ethanol production by zymomonas cultured in yeast-conditioned media

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JPS6136920B2 (ja) 1986-08-21

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