JPS5820193A - アルコ−ル製造法 - 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】 本発明は連続発酵によるアルコール製造法の改良、更に
詳細に述べれば固定化菌体包括体を装置内菌体濃度で２
〜１０ｇ（乾量）／１だけ種として入れ、菌体を包括体
外に漏洩させ、得られた菌体によジアルコール醗酵させ
ることを特徴とする連続醗酵によるアルコール製造法に
関する。

連続醗酵によるアルコールの工業的連続生産法としては
、たとえばテンサイ糖蜜を糖液原料とし種としての循環
酵母と共に二段連続槽に送入し、二段目の槽より出たモ
ロミを液と酵母に分離し、液はアルコール蒸留塔へ、酵
母の一部は殺菌後一段目の槽へ酵母菌体の種として循環
する方法力ＲＯＢｅｎ、　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｂｊ−ｏｃ
ｈｅｍｊ−ｓｔｒｙ　、　５月号、２５頁（１９７８）
に記載されている。

しかし上記方法は連続運転中槽内の菌体が全部流し出き
れる所謂つ、オッシュアウトされる恐れがあることと、
槽内菌体濃度を上げるために種としての酵母を循環させ
ているが、槽内菌体濃度が低く運転開始後アルコール醗
酵を一定速度で行わせるには菌体濃度を１０ｇ／ｌｉで
上げる必要があり、この濃度になってはじめて定常運転
と々る。運転開始後定常運転までの時間所謂スタートア
ップにおいては好気下で菌体の増殖　・を行わせている
が、それにしても槽内菌体濃度が１０ｇ　（乾量）／ｌ
と低く、滞留時間２０時間で８％（Ｖ／Ｖ）のアルコー
ルしか得られないものである。しかもこの方法の最大の
欠点はモロミの酵母と液とを分離する遠心分離器内に野
性バクテリヤが繁茂しやすく汚染がおこシやすいため、
１０日乃至１４日毎に全プロセスの清掃、殺菌を行う必
要があることである。したがって連続生産プロセスは雑
菌汚染を防ぐために生産を行う操作と殺菌清掃を行う操
作とからなる二系列にする必要があり、設備費、運転費
の面で経済的な方法とはいい難い。

他方、近時生酵母の代りに酵母菌体を固定化した包括体
を使用する方法が提案されている。

例えばに−カラギーナン、アルギン酸塩、ポリアクリル
アミドなどのゲルで酵母菌体を固定化し、これを装置内
に充填しアルコールを製造する方法（Ｌｉ、ｎｋｏ　＆
　Ｌａｒｉｍａｒｉ、　Ｆｏｏｄ　ＰｒｏｃｅｓｓＥｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｖｏ１２．　Ｐ　１．２７　（１
’９８０）　、ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ　　参照
）であり、固定化菌体包括体の菌体は増殖状態にし、包
括体外への菌体の漏洩を防ぐために、たとえばに−カラ
ギーナン包括体ではグルタルアルデヒドによシ包括体表
面を一一造にするとか、アルギン酸塩包括体ではｐＨを
限定するなど各種の工夫がなされている。

本発明者の一仄はアルギン酸アルミニ□ウム、カルシウ
ム固定化包括菌体を使用し、低ｐＨ下でのアルコール醗
酵法を見出した。（特願昭５５−１４１８２０号、特願
昭５６−８６７０５号参照）包括体使用の場合には装置
内菌体濃度は約１００９（乾量）／１と大きくできるの
で、固定化酵母容積基準の滞留時間８時間で１２％（Ｖ
／Ｖ）のアルコールが連続製造出来る。しかし大規模の
アルコール連続製造においては大容量の装置が必要であ
り、又ｐＨ８，２以上では包括体より漏洩する酵母の量
も多いから、生酵母の場合と同様にモロミの分離装置が
必要になる。その上包括体が大量に必要なため、に−カ
ラギーナンなどの菌体包括素材の費用が上述の生酵母の
みを使用する場合よシかさむ欠点−がある。

本発明者らは上記従来技術の欠点を克服し安価にして雑
菌混入のおそれがなく、定常運転が容易でしかも生酵母
使用の場合と生成揮発成分に大差がない生産物を得る本
発明を完成したものである。

本発明においては固定化菌体包括体を種とし、これを積
極的に漏洩させて増殖させアルコール醗酵を行うもので
あるから、種としての包括体は常に装置内に存在し、そ
の使用量は少なくてすむ。運転開始時における装置内酵
母菌体は装置に充填した包括体内にのみ存在し、運転開
始時における包括体内菌体を装置内菌体濃度で表示する
と２〜１０９（乾量）／ｌと少量にする。本発明方法に
よるとそロミを循環することなく、しかも嫌気下で増殖
を活発に行わしめ定常運転に移行させ、定常運転下では
アルコール醗酵の５０％以上が包括体外に漏洩した遊離
菌体によるものであシ、その上漏洩を少くした包括体に
よるアルコール醗酵法と比較して収率に大差がない。

水沫によればスタートアップ、定常運転共にモロミの循
環を行う必要もなく雑菌汚染もおこシにくい。また包括
体を菌体の種として装置内に存在させるため、ウォッシ
ュアウト現象もおこシにくい。その上包括体の量も少量
で固定化素材が少なく安価につく利点を兼ね備えておシ
、しかも種とする包括体は酵母菌体が包括体外へ漏洩す
ることをむし、ろ望むものであるから、漏洩を防ぐため
の化学的処理工程が不用である。

運転開始後嫌気下でも包括体内の酵母は２・０〜８５℃
ｐＨ８，２〜６で活発に増殖し、包括体外へも盛んに漏
洩し、この漏洩した酵母菌体も活発に増殖し、その結果
スタートアップの時間も短縮でき、かつアルコール醗酵
が活発に行われる。定常運転では装置内菌体濃度が４０
ｇ（乾量）Ａともなシ、漏洩した菌体の方が包括体内菌
体よシ多くなり、包括体のみを充填塔に充填した場合と
大差がなくなるものである。

本プロセスを円滑に運転するため、包括体より漏洩した
菌体のウォッシュアウトを防、ぐには、バイオリアクタ
ーの考案が必要となり、例えば本発明者の−４人・が開
発した多段上下円錐型バイオリアクター（特願昭５５−
０２７７２４号）に種としての包括体ゲルの他に鉋屑も
一諸に充填すると、菌体のウォッシュアラ６トがなく装
置内菌体濃度も上がり良好な結果が・得られる。

本発明方法を実施する場合、担体として木材、ＰＶＯ，
セラミックス片あるいはワイアーゲージを用い、これら
と菌体とを包括した固定化菌体包括体を使用してもよい
。

菌体としてはサツカロミセス　セルビシエ、サツカロミ
セス　カールスバーゲンシス、シゾサツカロミセス　ボ
ンベ、カンデイダ　ニーティリスなど一般の酵母菌体を
用いることができる。

供給液としては蜜柑ジュース、濃縮果汁、あるいは糖蜜
又はこれらに酵母エキス又はペプトンなどの補助栄養源
を加え又は加えないグルコース、フラクトーヌ、スクロ
ースあるいは澱粉やセルローズの糖化液を添加したもの
が使用できる。

以下実施例にて本発明を説明する。

実施例１ ８Ｘ８Ｘ４％の杉材片を担体とし、この木片４．８ｇを
振とり培養し、遠心器によシ集菌した湿潤パン酵母菌体
サラ索９ｉ１セ２−ビカールスバーゲンシスマタハシゾ
サッカロミセス　ボンベ１ｏ　ｙ／ｌ　　と共に１．５
　（ｗｔ）％のアルギン酸ソーダ水溶液７５ｎｌに入れ
弱攪拌する。木片の表面にアルギン酸ソーダと菌体がつ
いたま＼の状態で木片を懸濁液よシ引上げ、１６．７（
Ｗｔ）％の塩化カルシウム水溶液（ｐＨ６，０）５００
痛ｌにつけ、弱攪拌下５℃にて一夜放置しゲル化させる
。この杉材担体アルギン酸カルシウム固定化菌体包括体
を５℃で生理食塩水で洗ったものを種とする。

これらをアルコール消毒した４ＳＯ＝ｔの三段上下円錐
型バイオリアクターに鉋屑８．０９と共に充填し、バイ
オリアクターの下部よシ滅菌Ｎ２ガスを流しながら、リ
アクター下部よりリアクター壁面に沿って、下記各種糖
液を２５〜８０℃で流し、アルコール連続醗酵を行った
結果を示す。

（１）供給糖液　濃縮ミカンジュース（単糖として１、
ｆＪＭ）−切添加物なし、　’ｐＨ８，２（ｐＨ調節せ
ず） 菌　　体　パレ酵母（装置内初発菌体濃度５り（乾量）
／’）　、　Ｎ２　Ｎ　ス０．８８　Ｖ／Ｖ／ａ供給液
速度　４　ｆ３　ｔｅｌ　／ｈｒ　　（液滞留時間１０
時間）−運転開始後　　流出液中 時間Ｃｈｒ）　　　　　７７力−ル濃度（す／ｌ）５　
　　　　　８０　　　（８５）※ １０　　　　　　　　　４０ ８０　　　　　１００　　（１＠０）※６０　　　　　
　　　１００ ※の実測値は担体なしアルギン酸アルミニウム固定化パ
ン酵母菌体包括体を同じバイオリアクターに充填（充填
率８０％、装置内１体濃度６６リ　（乾量／ｌ）シたも
ので、本発明法はこれと対比できる良好な収率を与える
。

（２）供給糖液　ミカンジュース（単糖として０．４５
Ｍ）−切添加物なしｅ　Ｉ）Ｈ８，２，Ｎ２ガヌｏ、　
ａ　ｓ　Ｖ／Ｖ／ｍ 菌体　　サツカロミセス　ヵールスバーゲンシヌ（装置
内初発菌体濃度５ｇ （乾量）／ｌ） 供給液速度　９ａｎｌ／ＩｒＣ滞留時間５ｈｒ）運転開
始後　　流出液中 時間（Ａ　ｒ）　　　　７ｙｘ−）ｖ濃度Ｃｑ／ｌ）６
　　　　１０ ２０　　　　８５ ５０　　　　　　　　　８５ （８）供給糖液　コーンシュガー（単糖として０．８９
５Ｍ） 添加物　酵母エキ７５ｇ７ｔ、ペプトン８ｇ／ｌ。

マルトエキスＢ９／ｌ、リン酸第１カリ５９／１ｍ硫酸
マグネシウム２ｇ／ｌ　、硫酸アンモン１．５Ｑ／ｌ　
、　塩化カルシウム１．５　ｑ／ｌ　、νＨ５，０ 供給液速度　４８ｍ１／Ａｒ（滞留時間１０時間）、Ｎ
２ガス０．８８　Ｖ／Ｖ／痛 菌　　体　パン酵母（装置内初発菌体濃度８．８９／ｌ
） 実験開始後　　流出液中 時間０リ　　　　アルコール濃度Ｃｑ／ｌ）８　　　　
　　　　　２０ ２０　　　　　　　　　　５０ ２６　　　　　　　　　　　　５８ ６８　　　　　　　　　　　　５４ ８０　　　　　　　　　　　　５４ さらに供給液速度８０ｍ１／ｈｒ（滞留時間１６Ａｒ）
９６ｒｎｌ／ｈｒ（滞留時間５Ａｒ）いづれの場合も流
出菌数（１，６Ｘ１０’）±０．ＩＸ１０’　）／Ａｒ
で一定であった。

包括体中の菌体量はアルギン酸カルシウムをポリ燐酸で
とかし菌体を凍結乾燥して測定し、包括体外の酵母は装
置よシ洗出し鉋屑と共に乾燥した。

実験開始　４９１０．４８１＝８．８９　（乾量）／ｌ
　（リアクター容積） ター容積） すなわちアルコール醗酵の８０％以上が漏洩菌体によっ
て行われている。

実施例２ １００メツシユのステンレススチー＃片１１Ｌつぶし、
径６への球状とし、これをアルコ−μにて洗ったものを
担体とし、アルギン酸カルシウムで振とう培養したシゾ
サツカロミセス　ボンベ５ｑ　　を用い同様に固定化し
た。４８０ｒｌＬｌの二段上下円錐型バイオリアクター
を用いた。菌体充填量２　ｇ／ｌ　ｅ供給液は上述と同
じコーンシュガー溶液、温度８５℃、　Ｎ１１ガスは０
．ＩＶ／Ｖ／痛ｐＨ５，０運転開始１２０時間後はｙ定
常となり、流出液中のアルコール濃度６０ｑ／ｌを得た
。

実施例８ ｍとう培ｆしたサツカロミセス　セレビジアエｗａ（赤
ワイン酵母）１８９を１．５　（Ｗｔ）％アルギン酸ナ
トリウム２０９と混合し、１６．７　（Ｗｔ）％０ａＣ
１＋溶液５００ｔａｌにノズルを通して滴下し、１鱈φ
のアルギン酸カルシウム包括固定化菌、体粒子を得た。

この包括固定化菌体粒子を生理食塩水で洗滌後５００　
ｍｌのＡｌｔ　（ＳＯ４）３１６〜１８Ｈ１１０２０ｇ
／ｌ、グルコース１０ｅ／ｌ、　ＫＨＩＩＰＯ４０，２
９／１およびＭｇＳＯ４２ｔｉ／ｌ　　を含有する溶液
に入れ、５℃−夜装置してイオン交換させ、アルギン酸
アルミニウムカルシウム包括固定化菌体粒子を得た。

バイオリアクターとして２６０ｎＬｌ容の二段上下円錐
型を用い、これの下部に具備されたガス分散板を通して
Ｎ２ガスを上向き０．２Ｖ／Ｖ／ｓ流すと共に、下部よ
シパイオリアクターの壁面に沿って濃縮ぶどうジュース
を希釈した、単糖として１．２Ｍ　を含有するジュース
を添加物を加えず、ｐＨ８，２のものをそのまま糖液と
して供給した。

次いでバイオリアクター上部よシアルギン酸アルミニウ
ムカルシウム包括固定化粒子７．７ｑ／１を入れ、醗酵
温度２０℃滞留時間１０時間で連続醗酵を行った。

バイオリアクター上部よシ流出する液中アルコール濃度
の運転開始後の経時変化を示したものが次表である。

運転開始後　　　流出液中 時間（ｈ　ｒ）　　　　　　ア和−μ濃度Ｃｑ／ｌ）５
　　　　　　　　　　　　２５ １０　　　　　　　　　　　　８０ ２４　　　　　　　　　　　　４５ ４８　　　　　７９ ７２　　　　　　　　　　　　８０ ７２０　　　　　　　　　　　　　　８０参考例 生成揮発成分について 実施例１−（１）と生酵母（パン酵母）を単に鉋屑とま
ぜ充填した装置による流出者ワインとスペイン産赤ワイ
ン２２種の平均値の生成揮発成分についてのガスクロマ
トグラフィーによる結果を比較したのが下表であって、
対比できる良好な結果を示し、本発明方法が簡便なマン
ダリンワイン製造法ともなることを示す。

アセトアルデヒド　　８６　　　　９８　　　　　、　
５５メタノール　　４８　　　５０　　　１００酢酸エ
チル　　８７　　　８０　　　１８８プロパノ−／Ｌ／
−１４４１１１８２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続醗酵によジアルコールを製造する方法において、固
   定化菌体包括体を装置内菌体濃度で２〜１０ｇ（乾量）
   ／１だけ種として入れ、菌体を包括体外に漏洩させ、得
   られた菌体にょジアルコール醗酵させることを特徴とす
   るアルコール製造法。