JPS6114796B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、アルコール発酵能を有する微生物菌
体を担体に固定した固定化微生物菌体を用いて、
糖含有液からアルコールを連続的に製造する方法
に関する。 アルコール（エタノール）は従来から発酵法に
よつて製造されており、飲料用、医薬用、化粧品
用などに広く用いられている。ところで、近年、
石油を中心とした化石燃料の枯渇が懸念されはじ
めてからは、アルコールを石油代替のエネルギー
源として利用することも盛んに研究されるように
なり、ますますアルコール生産性の高い及び省エ
ネルギー的なアルコール発酵法の確立が強く要求
されてきている。 かかる要望にかなつた発酵法としては、発酵槽
の容積効率（単位発酵槽容積及び単位時間当りの
アルコール生産量）の向上とともに、発酵工程の
みならず後段のアルコール分離工程並びに廃液処
理工程をも考慮した上でのエネルギー消費の低減
下が期待できるものでなければならないことは言
うまでもない。しかしながら、未だそのような期
待できるアルコール発酵法は提案されていないの
が実情である。 一般にアルコール発酵においては、そこで使用
される微生物によつて若干の差はあるが、発酵槽
内のアルコール濃度が高まるとその発酵速度はア
ルコール及びその他の代謝生産物によつて大きく
阻害を受ける。例えばアルコール発酵能を有する
酵母の使用にあつては、約７〜８重量％以上のア
ルコール濃度で阻害が著しく認められるようにな
り、アルコール生産性が低下する。このため、従
来法ではアルコールの低濃度溶液で発酵を行なわ
ざるを得ず、それに付随して、多量の発酵廃液の
処理の問題が生じたり、また、低アルコール濃度
の溶液からアルコールを回収しなければならない
ため比較的多大なエネルギーの消費を必要とす
る、等の欠点があつた。 このような問題点ないし欠点を解消する手段と
して、発酵槽から取り出した発酵液を減圧処理し
て液中からアルコールを分離する方法が提案され
ている。例えば、特開昭56−21592号公報及び特
開昭57−2685号公報には、発酵槽から連続的に取
り出した発酵液を酵母に影響を与えない温度条件
で減圧下においてアルコール含有蒸気と酵母液と
に分離し、酵母液を発酵槽に循環する方法が記載
されており、そこでは、酵母液を発酵槽で再利用
することによつて、系外へ排出される発酵残渣液
の処理や蒸溜工程での負荷の軽減を図つている。 しかしながら、この方法においては、発酵液か
らアルコールを回収した残りの発酵液中に依然と
して酵母を生存せしめこれを発酵槽に循環再利用
する形態が採られていることから、減圧系に導入
される発酵液の温度は必然的に酵母に影響を及ぼ
す温度以下でなければならない。従つて、この方
法でアルコール発酵を行なわせ、しかも、前記の
ごとき生産されるアルコール等の阻害を回避する
ためには、発酵槽内のアルコール濃度を低く押え
ることを前提として、減圧度を高めるか或いは液
（酵母液）の循環量を多くすることが必要とな
る。それ故、この方法では、減圧保持のための消
費エネルギー或いは液循環のためのポンプ動力が
膨大とならざるを得ないことから、経済的な観点
からみればあまり得策な方法ではない。 また、発酵槽から酵母を含んだ発酵液を取り出
して、予めこれを遠心分離器などによつて酵母濃
縮流と酵母不含流とに分離し、酵母濃縮流を発酵
槽に戻し、酵母不含流を所望の温度まで昇温して
から減圧下の蒸発単位装置に導入する方式が、例
えば特開昭56−64790号公報で提案されている。
しかしながら、この方式は、装置構成が複雑とな
るのみならず、多量の発酵液を処理するために遠
心分離器等の設備費及び操業費の高騰を招き必ず
しも好ましいものとはいえない。 本発明の目的は、これまでに述べた従来法の問
題点ないしは欠点を解消するとともに、生産性の
高い（発酵槽の容積効率の向上した）連続アルコ
ール発酵法を提供するものである。 即ち、本発明の連続アルコール製造方法は、固
定化微生物菌体（アルコール発酵能を有する微生
物菌体が担体に固定されたもの）を充填した発酵
槽に糖含有液を連続的に供給してアルコール発酵
させ、その発酵槽から発酵液の一部を連続的に取
り出して40〜80℃に加熱し、これを60〜300mm
Hgabsの圧力に維持されたフラツシユタンクに導
入してアルコール含有蒸気と、液とに分離し、前
記アルコール含有蒸気を凝縮して回収する一方、
前記分離された液の少なくとも一部を冷却し前記
発酵槽に循環することを特徴としている。 以下に本発明方法をさらに詳細に説明すると、
本発明方法においては(i)アルコール発酵能を有す
る微生物菌体を担体に固定した状態で所謂固定化
微生物菌体として用い、(ii)発酵槽から取り出され
た発酵液を比較的高い温度（35〜80℃、好ましく
は40〜80℃）に加熱し、これをフラツシユタンク
に導入することによつて、そのフラツシユタンク
内の圧力を30〜300mmHgabs、好ましくは60〜300
mmHgabs程度とあまり低くしなくとも発酵液から
充分にアルコール含有蒸気を分離できるような工
夫がなされている。 本発明方法で使用される微生物菌体としては、
サツカロミセス（Saccharomyces）属、ジゴサツ
カロミセス（Zygosaccharomyces）属およびチ
ゾサツカロミセス（Schizosaccharomyces）属か
ら選ばれる酵母類や、ザイモモナス
（Zymomonas）属などの細菌類が一般に例示でき
る。また、これら微生物菌体の固定化物として
は、特に限定する必要はないが、微生物菌体が増
殖しうる状態で固定化していることが望ましく、
例えば、寒天、アルギン酸塩、κ−カラギーナ
ン、ゼラチン、コラーゲン等の天然高分子やポリ
アクリルアミド、光硬化性樹脂等の単量体を重合
させた高分子を担体として包括固定されているも
のが好ましい。なお、一般的にいえば固定化微生
物菌体並びにその製造法は公知である。 固定化微生物菌体は適宜の大きさ、形状に成形
されて発酵槽に装填される。発酵槽の形式として
は通常の充填床、懸濁床、移動床などいずれも採
用することができる。 添付図面のうち、第１図は第１発酵槽附近の
（又は、発酵槽が１つだけの場合のその附近の）
概略図を示しており、そこで、第１図に基づきな
がら本発明方法に説明を加えれば次のとおりであ
る。 原料調製槽４にライン１から糖液が、ライン２
から副原料が、ライン３からプロセス水が導入さ
れ、そこで所定濃度の糖含有液が調製される。原
料液（糖含有液）の糖濃度は、、得ようとする最
終アルコール濃度によつて決められるが、通常10
〜250ｇ/程度であり、高濃度アルコール発酵を
意図する本発明方法においては250〜400ｇ/く
らいが望ましい。糖含有液は原料供給ポンプ５を
通して第１発酵槽６へと導入される。 第１発酵槽６には、アルコール発酵能を有する
微生物菌体を固定したもの（固定化微生物菌体）
が充填されており、固定化微生物菌体と原料液と
が接触することによりアルコールが生成される。
第１発酵槽６内の温度は微生物菌体の発酵特性と
も関連するが、通常は酵母の場合で25〜35℃に維
持されている。この温度の維持は、後に述べるよ
うに、フラツシユタンクから出された液を冷却し
たものの一部を第１発酵槽６に循環させることに
よつてなされる。なお第１発酵槽６内の発酵圧力
は常圧ないし若干の陽圧（常圧〜２Kg/cm2G）で
あるのが好ましく、また、ここには示されていな
いが、第１発酵槽６には適当量の空気又は酸素が
導入されるようになつている。 第１発酵槽６ではアルコールの生成と同時に炭
酸ガスも生成され、この炭酸ガスはライン７を経
て系外に排出される。第１発酵槽６上部は液面制
御計（LIC）８によつて液面が制御されており、
その液部分よりライン９を通して発酵液の一部が
連続的に流出される。 ライン９を通して流出された発酵液は、加熱器
１０で、所望の温度（35〜80℃、好ましくは40〜
80℃）にまで加熱されてから、圧力調整弁１１に
より減圧下に維持されたフラツシユタンク１２に
導入される フラツシユタンク１２では、発酵液中のアルコ
ール及び水分がアルコール含有蒸気となつて蒸発
し、分離された液はライン１３を通して循環ポン
プ１４により冷却器１５で所定の温度まで冷却さ
れた後第１発酵槽６へ循環される。なお、ここで
冷却された液のうちの一部は、液面制御計８と連
動している液面制御弁１６を経てライン１７より
第２発酵槽へと導びかれる。また、ここでは、前
記分離された液はその一部がライン１３からライ
ン１７を通して（即ち、冷却されることなく）第
２発酵槽へと導びかれ、残部が冷却器１５で冷却
された後第１発酵槽６へ循環されるようにしても
かまわない。もつとも、発酵槽を一つでアルコー
ル製造を行なう場合には、ライン１７からの液は
系外へと排出される。 フラツシユタンク１２内の圧力やフラツシユタ
ンク１２で分離された液の第１発酵槽６への循環
量は、得ようとするアルコール含有蒸気を考慮
し、設定した発酵液の温度との関係で適宜選定可
能である。通常、フラツシユタンク１２内の圧力
は発酵液の温度が40〜80℃の場合60〜300mm
Hgabs程度であり、分離された液の第１発酵槽６
への循環量は第１発酵槽６に供給される原料液の
量の１〜10重量倍程度が操作上好ましい。 一方、フラツシユタンク１２からライン１８を
通して取り出されたアルコール含有蒸気は、エジ
エクター１９により吸引され、アルコール水とな
つてエジエクター用水槽２０に貯蔵される。エジ
エクター用水槽２０に貯蔵されたアルコール水
は、ポンプ２１により冷却器２２を介して所定温
度（25〜35℃）に冷却された後、エジエクター駆
動水として利用され、またその一部はライン２３
を経て系外に抜き出されアルコール濃縮工程へと
送られる。なお、ここではフラツシユタンク１２
内を減圧に維持する方法としてエジエクター１９
を利用することの例をあげているが、他の方法、
例えば真空ポンプなどを用いるものであつてもか
まわない。 これまでの第１図に基づいた説明では、便宜
上、第１発酵槽６附近におけるアルコール製造過
程を示しているが、本発明方法の実施においては
発酵槽は１つ又は複数用いられてもよく、とくに
発酵槽を複数個直列に設けて（即ち、第１図に示
したごとき装置を複数個直列に設けて）連続発酵
するようにすれば一層その効果が発揮される。こ
の場合、発酵槽の数は２〜５個で充分である。 第２図は３個の発酵槽が直列に配置されて連続
アルコール製造が行なわれている状態の概略を示
しており、第２発酵槽６′及び第３発酵槽６″でも
第１発酵槽６と同様な操作が行なわれ、最終発酵
槽（ここでは第３発酵槽６″）で原料液中の糖が
ほとんど消費され、ライン２４からは発酵液（生
成モロミ）が系外へと排出され、ここに一連のア
ルコール発酵が完結される。なお、第２図におい
て、１１′は圧力調整弁、２７は空気導入ライン
を示している。 以上のように、本発明方法ではアルコール発酵
能を有する微生物菌体が担体に固定されたもの
（固定化微生物菌体）を用いてアルコール発酵を
行なつているため、発酵槽より抜き出される発酵
液には微生物菌体がほとんど含まれておらず、ま
た仮りに含まれていたとしてもその微生物菌体を
再びアルコール発酵に用いることを意図していな
いことから、その発酵液を減圧下に維持されたフ
ラツシユタンクに導入する際の発酵液の加熱温度
については特に微生物菌体へ与える影響を考慮す
る必要がなく、発酵液を比較的高温（40〜80℃）
にすることが可能となつた。従つて、本発明方法
においては、フラツシユタンク内の圧力を60〜
300mmHgabs程度としても、及び／又は、フラツ
シユタンクから分離された液の発酵槽への循環量
をそれ程多くせずとも、発酵液から充分にアルコ
ール含有蒸気を分離できるので発酵槽内のアルコ
ール濃度を充分に低く保つことが容易となり、ア
ルコール生産性の高い連続アルコール発酵法を可
能としている。 次に実施例及び比較例を示す。 実施例 １ 分子量約4000のポリエチレングリコール2000
ｇ、イソホロンジイソシアネート１モル（222
ｇ）およびメタアクリル酸２−ヒドロキシエチル
１モル（130ｇ）からなるウレタン化プレポリマ
ー（数平均分子量約5000）に、サツカロミセス・
フオルモセンシス（Saccharomyces
formosensis）の懸濁液500ml（乾燥酵母で60
ｇ）を加え、更に、光増感剤としてベンゾインエ
チルエーテル２ｇを加えた後、ホモジナイザーで
均一に分散して酵母・プレポリマー混合液を得
た。続いて、ガラス板にポリプロピレンフイルム
（厚さ約50μ）を敷き、厚さ約1.0mmのスペーサー
でガラス板上の周囲を囲んだ後、この上に、前記
の酵母・プレポリマー混合液を流し込み、その上
部に前記と同じポリプロピレンフイルムを被せ空
気を遮断した。これに下方から抵圧水銀灯（主波
長3600Å）を約３分間照射し、更に、上下を入替
え同様に約３分間照射して肉厚1.08mmの膜状固定
化酵母を製造した。 このようにして製造した複数個の固定化酵母を
それぞれ切断することによつて、(a)肉厚1.08mm、
幅30mm、長さ500mmの短尺状のもの40枚、(b)肉厚
1.08mm、幅30mm、長さ350mmの短尺状のもの40枚
を得た。なお、この時の固定化酵母中の酵母濃度
は、乾燥菌体重量／乾燥固定化酵母重量基準に換
算して、2.5重量％であつた。 続いて、内径30mm角、高さ500mmの容器に前記
(a)の固定化酵母10枚をそれぞれが等間隔となるよ
うにスペーサーを介して装填した。このようにし
て固定化酵母を充填した４個の容器を垂直に重ね
合わせることによつて、内径30mm角で全長2000mm
の角形発酵槽を製作し、これを第１発酵槽とし
た。因みに、第１発酵槽の全容積は1.8であ
り、その中に固定化酵母は0.648充填されてい
る（充填率36％）。 第２発酵槽は、内径30mm角、高さ350mmの容器
に前記(b)の固定化酵母10枚をそれぞれが等間隔と
なるようにスペーサーを介して装填したものを２
個垂直に重ね合わせて製作した（内径30mm角、全
長700mm、全容積0.63）。第３発酵槽には、第２
発酵槽と同じものを用意した。 次に、これら３基の発酵槽を用いて第２図に示
したような連続アルコール発酵のための実験装置
をつくつた。この装置により下記のごとき実験を
行なつた。 原料調製槽４で原料糖密をプロセス水で希釈
し、これに硫安を添加して原料液（糖含有液）を
調整した後、原料液をポンプ５により第１発酵槽
６に導入し、その他微量の空気を供給してアルコ
ール発酵を行なわせた。第１発酵槽６で発生した
炭酸ガスは、発酵槽上部よりライン７を通して系
外に排出した。 第１発酵槽６上部から流出する発酵液を、加熱
器１０により水蒸気で間接的に加熱し、その後圧
力調整弁１１を通して、真空ポンプ（図示されて
いない）により60mmHgabsに減圧されている第１
フラツシユタンク１２に導入した。第１フラツシ
ユタンク１２で生成されたアルコールと水とは蒸
気となり上部より飛散し、第１冷却器２５で冷却
水により冷却・凝縮された後、この凝縮物は第１
気液分離器２６で未凝縮ガスと分離された。得ら
れた凝縮物をポンプ２８により系外に設けられた
貯槽（図示されていない）に移して、そのアルコ
ール濃度及び生成量を測定した。 一方、第１フラツシユタンク１２下部から流出
する液は、ポンプ１４によつて、冷却器１５でほ
ぼ30℃に冷却された後所望量が第１発酵槽６に循
環され、残部が第１発酵槽６の上部液面がほぼ一
定になる様にして第２発酵槽６′へと移送され
た。 第２発酵槽６′に導入された液（この液には未
だ幾分かの基質が含まれており原料液又は発酵液
になりうるものである）は、第１発酵槽の場合と
同様に、ここでもアルコール発酵が行なわれた。
発酵液の一部は第２発酵槽６′から抜き出され加
熱器１０′により加熱された後、減圧下（60mm
Hgabs）の第２フラツシユタンク１２′に導入さ
れた。 第２フラツシユタンク１２′の上部から飛散し
たアルコール含有蒸気は第２冷却器２５′から第
２気液分離器２６′に導びかれた。ここで得られ
た凝縮物をポンプ２８′により系外に設けられた
貯槽（図示されていない）に移して、そのアルコ
ール濃度及び生成量を測定した。 また、第２フラツシユタンク１２′下部からぐ
流出する液は、前記の第１フラツシユタンク１２
下部から流出する液の場合と同様に、冷却された
後所望量が第２発酵槽６′に循環され、残部が第
３発酵槽６″へと移送された。 第３発酵槽６″は、この実験では、主として発
酵の完結を期待する熟成槽としての機能をもたせ
たため、第１及び第２発酵槽にみられるごとき減
圧フラツシユー循環系を組み込まない通常の常圧
発酵とし、ここからは最終的に生成モロミとして
系外に取り出した。 以上のような操作を連続運転で長時間行なう
と、最初の１〜２日間は生成アルコール量及び凝
縮物量ともに若干の変化がみられたが、それ以降
はほぼ一定の組成を示すようになつた。この現象
は発酵初期における固定化酵母の増殖によるもの
で、増殖がほぼ定常になつた時点で安定した成績
が得られたものと理解される。試験結果をまとめ
て表−に示した。 比較例 １ フラツシユタンク１２および１２′の圧力を常
圧とした以外は実施例１とまつたく同様にして実
験を行なつた。その結果をまとめて表−に示し
た。 実施例 ２ 実施例１と同じ装置を用い、加熱器１０，１
０′により加熱された発酵液の温度、フラツシユ
タンク１２，１２′内の圧力、原料液供給量に対
する循環液量（フラツシユタンク１２，１２′で
分離されそれぞれ発酵槽６，６′に循環される液
の量）の比を種々変えた場合の実験を行なつた。 これらの実験結果を、第１発酵槽６におけるア
ルコール生成速度及び発酵生産性即ち発酵槽容積
効率に注目して、表−２にまとめて示した。 比較例 ２ 実施例１と同じ装置を用い、加熱器１０，１
０′によつて発酵液を昇温させない場合、即ち、
通常の発酵温度30℃で圧力40mmHgのフラツシユ
タンク１２，１２′に発酵液を導入した実験を行
ない、その結果を実施例２と対比する意味から表
−２に示した。 実施例２との比較から明らかなように、従来法
（比較例２）でフラツシユタンク入口温度を酵母
に影響を与えない温度条件下に制限しなければな
らないことから、勢いフラツシユタンクの減圧条
件及び液循環量のいずれも厳しくする必要がある
ことがわかる。
体を担体に固定した固定化微生物菌体を用いて、
糖含有液からアルコールを連続的に製造する方法
に関する。 アルコール（エタノール）は従来から発酵法に
よつて製造されており、飲料用、医薬用、化粧品
用などに広く用いられている。ところで、近年、
石油を中心とした化石燃料の枯渇が懸念されはじ
めてからは、アルコールを石油代替のエネルギー
源として利用することも盛んに研究されるように
なり、ますますアルコール生産性の高い及び省エ
ネルギー的なアルコール発酵法の確立が強く要求
されてきている。 かかる要望にかなつた発酵法としては、発酵槽
の容積効率（単位発酵槽容積及び単位時間当りの
アルコール生産量）の向上とともに、発酵工程の
みならず後段のアルコール分離工程並びに廃液処
理工程をも考慮した上でのエネルギー消費の低減
下が期待できるものでなければならないことは言
うまでもない。しかしながら、未だそのような期
待できるアルコール発酵法は提案されていないの
が実情である。 一般にアルコール発酵においては、そこで使用
される微生物によつて若干の差はあるが、発酵槽
内のアルコール濃度が高まるとその発酵速度はア
ルコール及びその他の代謝生産物によつて大きく
阻害を受ける。例えばアルコール発酵能を有する
酵母の使用にあつては、約７〜８重量％以上のア
ルコール濃度で阻害が著しく認められるようにな
り、アルコール生産性が低下する。このため、従
来法ではアルコールの低濃度溶液で発酵を行なわ
ざるを得ず、それに付随して、多量の発酵廃液の
処理の問題が生じたり、また、低アルコール濃度
の溶液からアルコールを回収しなければならない
ため比較的多大なエネルギーの消費を必要とす
る、等の欠点があつた。 このような問題点ないし欠点を解消する手段と
して、発酵槽から取り出した発酵液を減圧処理し
て液中からアルコールを分離する方法が提案され
ている。例えば、特開昭56−21592号公報及び特
開昭57−2685号公報には、発酵槽から連続的に取
り出した発酵液を酵母に影響を与えない温度条件
で減圧下においてアルコール含有蒸気と酵母液と
に分離し、酵母液を発酵槽に循環する方法が記載
されており、そこでは、酵母液を発酵槽で再利用
することによつて、系外へ排出される発酵残渣液
の処理や蒸溜工程での負荷の軽減を図つている。 しかしながら、この方法においては、発酵液か
らアルコールを回収した残りの発酵液中に依然と
して酵母を生存せしめこれを発酵槽に循環再利用
する形態が採られていることから、減圧系に導入
される発酵液の温度は必然的に酵母に影響を及ぼ
す温度以下でなければならない。従つて、この方
法でアルコール発酵を行なわせ、しかも、前記の
ごとき生産されるアルコール等の阻害を回避する
ためには、発酵槽内のアルコール濃度を低く押え
ることを前提として、減圧度を高めるか或いは液
（酵母液）の循環量を多くすることが必要とな
る。それ故、この方法では、減圧保持のための消
費エネルギー或いは液循環のためのポンプ動力が
膨大とならざるを得ないことから、経済的な観点
からみればあまり得策な方法ではない。 また、発酵槽から酵母を含んだ発酵液を取り出
して、予めこれを遠心分離器などによつて酵母濃
縮流と酵母不含流とに分離し、酵母濃縮流を発酵
槽に戻し、酵母不含流を所望の温度まで昇温して
から減圧下の蒸発単位装置に導入する方式が、例
えば特開昭56−64790号公報で提案されている。
しかしながら、この方式は、装置構成が複雑とな
るのみならず、多量の発酵液を処理するために遠
心分離器等の設備費及び操業費の高騰を招き必ず
しも好ましいものとはいえない。 本発明の目的は、これまでに述べた従来法の問
題点ないしは欠点を解消するとともに、生産性の
高い（発酵槽の容積効率の向上した）連続アルコ
ール発酵法を提供するものである。 即ち、本発明の連続アルコール製造方法は、固
定化微生物菌体（アルコール発酵能を有する微生
物菌体が担体に固定されたもの）を充填した発酵
槽に糖含有液を連続的に供給してアルコール発酵
させ、その発酵槽から発酵液の一部を連続的に取
り出して40〜80℃に加熱し、これを60〜300mm
Hgabsの圧力に維持されたフラツシユタンクに導
入してアルコール含有蒸気と、液とに分離し、前
記アルコール含有蒸気を凝縮して回収する一方、
前記分離された液の少なくとも一部を冷却し前記
発酵槽に循環することを特徴としている。 以下に本発明方法をさらに詳細に説明すると、
本発明方法においては(i)アルコール発酵能を有す
る微生物菌体を担体に固定した状態で所謂固定化
微生物菌体として用い、(ii)発酵槽から取り出され
た発酵液を比較的高い温度（35〜80℃、好ましく
は40〜80℃）に加熱し、これをフラツシユタンク
に導入することによつて、そのフラツシユタンク
内の圧力を30〜300mmHgabs、好ましくは60〜300
mmHgabs程度とあまり低くしなくとも発酵液から
充分にアルコール含有蒸気を分離できるような工
夫がなされている。 本発明方法で使用される微生物菌体としては、
サツカロミセス（Saccharomyces）属、ジゴサツ
カロミセス（Zygosaccharomyces）属およびチ
ゾサツカロミセス（Schizosaccharomyces）属か
ら選ばれる酵母類や、ザイモモナス
（Zymomonas）属などの細菌類が一般に例示でき
る。また、これら微生物菌体の固定化物として
は、特に限定する必要はないが、微生物菌体が増
殖しうる状態で固定化していることが望ましく、
例えば、寒天、アルギン酸塩、κ−カラギーナ
ン、ゼラチン、コラーゲン等の天然高分子やポリ
アクリルアミド、光硬化性樹脂等の単量体を重合
させた高分子を担体として包括固定されているも
のが好ましい。なお、一般的にいえば固定化微生
物菌体並びにその製造法は公知である。 固定化微生物菌体は適宜の大きさ、形状に成形
されて発酵槽に装填される。発酵槽の形式として
は通常の充填床、懸濁床、移動床などいずれも採
用することができる。 添付図面のうち、第１図は第１発酵槽附近の
（又は、発酵槽が１つだけの場合のその附近の）
概略図を示しており、そこで、第１図に基づきな
がら本発明方法に説明を加えれば次のとおりであ
る。 原料調製槽４にライン１から糖液が、ライン２
から副原料が、ライン３からプロセス水が導入さ
れ、そこで所定濃度の糖含有液が調製される。原
料液（糖含有液）の糖濃度は、、得ようとする最
終アルコール濃度によつて決められるが、通常10
〜250ｇ/程度であり、高濃度アルコール発酵を
意図する本発明方法においては250〜400ｇ/く
らいが望ましい。糖含有液は原料供給ポンプ５を
通して第１発酵槽６へと導入される。 第１発酵槽６には、アルコール発酵能を有する
微生物菌体を固定したもの（固定化微生物菌体）
が充填されており、固定化微生物菌体と原料液と
が接触することによりアルコールが生成される。
第１発酵槽６内の温度は微生物菌体の発酵特性と
も関連するが、通常は酵母の場合で25〜35℃に維
持されている。この温度の維持は、後に述べるよ
うに、フラツシユタンクから出された液を冷却し
たものの一部を第１発酵槽６に循環させることに
よつてなされる。なお第１発酵槽６内の発酵圧力
は常圧ないし若干の陽圧（常圧〜２Kg/cm2G）で
あるのが好ましく、また、ここには示されていな
いが、第１発酵槽６には適当量の空気又は酸素が
導入されるようになつている。 第１発酵槽６ではアルコールの生成と同時に炭
酸ガスも生成され、この炭酸ガスはライン７を経
て系外に排出される。第１発酵槽６上部は液面制
御計（LIC）８によつて液面が制御されており、
その液部分よりライン９を通して発酵液の一部が
連続的に流出される。 ライン９を通して流出された発酵液は、加熱器
１０で、所望の温度（35〜80℃、好ましくは40〜
80℃）にまで加熱されてから、圧力調整弁１１に
より減圧下に維持されたフラツシユタンク１２に
導入される フラツシユタンク１２では、発酵液中のアルコ
ール及び水分がアルコール含有蒸気となつて蒸発
し、分離された液はライン１３を通して循環ポン
プ１４により冷却器１５で所定の温度まで冷却さ
れた後第１発酵槽６へ循環される。なお、ここで
冷却された液のうちの一部は、液面制御計８と連
動している液面制御弁１６を経てライン１７より
第２発酵槽へと導びかれる。また、ここでは、前
記分離された液はその一部がライン１３からライ
ン１７を通して（即ち、冷却されることなく）第
２発酵槽へと導びかれ、残部が冷却器１５で冷却
された後第１発酵槽６へ循環されるようにしても
かまわない。もつとも、発酵槽を一つでアルコー
ル製造を行なう場合には、ライン１７からの液は
系外へと排出される。 フラツシユタンク１２内の圧力やフラツシユタ
ンク１２で分離された液の第１発酵槽６への循環
量は、得ようとするアルコール含有蒸気を考慮
し、設定した発酵液の温度との関係で適宜選定可
能である。通常、フラツシユタンク１２内の圧力
は発酵液の温度が40〜80℃の場合60〜300mm
Hgabs程度であり、分離された液の第１発酵槽６
への循環量は第１発酵槽６に供給される原料液の
量の１〜10重量倍程度が操作上好ましい。 一方、フラツシユタンク１２からライン１８を
通して取り出されたアルコール含有蒸気は、エジ
エクター１９により吸引され、アルコール水とな
つてエジエクター用水槽２０に貯蔵される。エジ
エクター用水槽２０に貯蔵されたアルコール水
は、ポンプ２１により冷却器２２を介して所定温
度（25〜35℃）に冷却された後、エジエクター駆
動水として利用され、またその一部はライン２３
を経て系外に抜き出されアルコール濃縮工程へと
送られる。なお、ここではフラツシユタンク１２
内を減圧に維持する方法としてエジエクター１９
を利用することの例をあげているが、他の方法、
例えば真空ポンプなどを用いるものであつてもか
まわない。 これまでの第１図に基づいた説明では、便宜
上、第１発酵槽６附近におけるアルコール製造過
程を示しているが、本発明方法の実施においては
発酵槽は１つ又は複数用いられてもよく、とくに
発酵槽を複数個直列に設けて（即ち、第１図に示
したごとき装置を複数個直列に設けて）連続発酵
するようにすれば一層その効果が発揮される。こ
の場合、発酵槽の数は２〜５個で充分である。 第２図は３個の発酵槽が直列に配置されて連続
アルコール製造が行なわれている状態の概略を示
しており、第２発酵槽６′及び第３発酵槽６″でも
第１発酵槽６と同様な操作が行なわれ、最終発酵
槽（ここでは第３発酵槽６″）で原料液中の糖が
ほとんど消費され、ライン２４からは発酵液（生
成モロミ）が系外へと排出され、ここに一連のア
ルコール発酵が完結される。なお、第２図におい
て、１１′は圧力調整弁、２７は空気導入ライン
を示している。 以上のように、本発明方法ではアルコール発酵
能を有する微生物菌体が担体に固定されたもの
（固定化微生物菌体）を用いてアルコール発酵を
行なつているため、発酵槽より抜き出される発酵
液には微生物菌体がほとんど含まれておらず、ま
た仮りに含まれていたとしてもその微生物菌体を
再びアルコール発酵に用いることを意図していな
いことから、その発酵液を減圧下に維持されたフ
ラツシユタンクに導入する際の発酵液の加熱温度
については特に微生物菌体へ与える影響を考慮す
る必要がなく、発酵液を比較的高温（40〜80℃）
にすることが可能となつた。従つて、本発明方法
においては、フラツシユタンク内の圧力を60〜
300mmHgabs程度としても、及び／又は、フラツ
シユタンクから分離された液の発酵槽への循環量
をそれ程多くせずとも、発酵液から充分にアルコ
ール含有蒸気を分離できるので発酵槽内のアルコ
ール濃度を充分に低く保つことが容易となり、ア
ルコール生産性の高い連続アルコール発酵法を可
能としている。 次に実施例及び比較例を示す。 実施例 １ 分子量約4000のポリエチレングリコール2000
ｇ、イソホロンジイソシアネート１モル（222
ｇ）およびメタアクリル酸２−ヒドロキシエチル
１モル（130ｇ）からなるウレタン化プレポリマ
ー（数平均分子量約5000）に、サツカロミセス・
フオルモセンシス（Saccharomyces
formosensis）の懸濁液500ml（乾燥酵母で60
ｇ）を加え、更に、光増感剤としてベンゾインエ
チルエーテル２ｇを加えた後、ホモジナイザーで
均一に分散して酵母・プレポリマー混合液を得
た。続いて、ガラス板にポリプロピレンフイルム
（厚さ約50μ）を敷き、厚さ約1.0mmのスペーサー
でガラス板上の周囲を囲んだ後、この上に、前記
の酵母・プレポリマー混合液を流し込み、その上
部に前記と同じポリプロピレンフイルムを被せ空
気を遮断した。これに下方から抵圧水銀灯（主波
長3600Å）を約３分間照射し、更に、上下を入替
え同様に約３分間照射して肉厚1.08mmの膜状固定
化酵母を製造した。 このようにして製造した複数個の固定化酵母を
それぞれ切断することによつて、(a)肉厚1.08mm、
幅30mm、長さ500mmの短尺状のもの40枚、(b)肉厚
1.08mm、幅30mm、長さ350mmの短尺状のもの40枚
を得た。なお、この時の固定化酵母中の酵母濃度
は、乾燥菌体重量／乾燥固定化酵母重量基準に換
算して、2.5重量％であつた。 続いて、内径30mm角、高さ500mmの容器に前記
(a)の固定化酵母10枚をそれぞれが等間隔となるよ
うにスペーサーを介して装填した。このようにし
て固定化酵母を充填した４個の容器を垂直に重ね
合わせることによつて、内径30mm角で全長2000mm
の角形発酵槽を製作し、これを第１発酵槽とし
た。因みに、第１発酵槽の全容積は1.8であ
り、その中に固定化酵母は0.648充填されてい
る（充填率36％）。 第２発酵槽は、内径30mm角、高さ350mmの容器
に前記(b)の固定化酵母10枚をそれぞれが等間隔と
なるようにスペーサーを介して装填したものを２
個垂直に重ね合わせて製作した（内径30mm角、全
長700mm、全容積0.63）。第３発酵槽には、第２
発酵槽と同じものを用意した。 次に、これら３基の発酵槽を用いて第２図に示
したような連続アルコール発酵のための実験装置
をつくつた。この装置により下記のごとき実験を
行なつた。 原料調製槽４で原料糖密をプロセス水で希釈
し、これに硫安を添加して原料液（糖含有液）を
調整した後、原料液をポンプ５により第１発酵槽
６に導入し、その他微量の空気を供給してアルコ
ール発酵を行なわせた。第１発酵槽６で発生した
炭酸ガスは、発酵槽上部よりライン７を通して系
外に排出した。 第１発酵槽６上部から流出する発酵液を、加熱
器１０により水蒸気で間接的に加熱し、その後圧
力調整弁１１を通して、真空ポンプ（図示されて
いない）により60mmHgabsに減圧されている第１
フラツシユタンク１２に導入した。第１フラツシ
ユタンク１２で生成されたアルコールと水とは蒸
気となり上部より飛散し、第１冷却器２５で冷却
水により冷却・凝縮された後、この凝縮物は第１
気液分離器２６で未凝縮ガスと分離された。得ら
れた凝縮物をポンプ２８により系外に設けられた
貯槽（図示されていない）に移して、そのアルコ
ール濃度及び生成量を測定した。 一方、第１フラツシユタンク１２下部から流出
する液は、ポンプ１４によつて、冷却器１５でほ
ぼ30℃に冷却された後所望量が第１発酵槽６に循
環され、残部が第１発酵槽６の上部液面がほぼ一
定になる様にして第２発酵槽６′へと移送され
た。 第２発酵槽６′に導入された液（この液には未
だ幾分かの基質が含まれており原料液又は発酵液
になりうるものである）は、第１発酵槽の場合と
同様に、ここでもアルコール発酵が行なわれた。
発酵液の一部は第２発酵槽６′から抜き出され加
熱器１０′により加熱された後、減圧下（60mm
Hgabs）の第２フラツシユタンク１２′に導入さ
れた。 第２フラツシユタンク１２′の上部から飛散し
たアルコール含有蒸気は第２冷却器２５′から第
２気液分離器２６′に導びかれた。ここで得られ
た凝縮物をポンプ２８′により系外に設けられた
貯槽（図示されていない）に移して、そのアルコ
ール濃度及び生成量を測定した。 また、第２フラツシユタンク１２′下部からぐ
流出する液は、前記の第１フラツシユタンク１２
下部から流出する液の場合と同様に、冷却された
後所望量が第２発酵槽６′に循環され、残部が第
３発酵槽６″へと移送された。 第３発酵槽６″は、この実験では、主として発
酵の完結を期待する熟成槽としての機能をもたせ
たため、第１及び第２発酵槽にみられるごとき減
圧フラツシユー循環系を組み込まない通常の常圧
発酵とし、ここからは最終的に生成モロミとして
系外に取り出した。 以上のような操作を連続運転で長時間行なう
と、最初の１〜２日間は生成アルコール量及び凝
縮物量ともに若干の変化がみられたが、それ以降
はほぼ一定の組成を示すようになつた。この現象
は発酵初期における固定化酵母の増殖によるもの
で、増殖がほぼ定常になつた時点で安定した成績
が得られたものと理解される。試験結果をまとめ
て表−に示した。 比較例 １ フラツシユタンク１２および１２′の圧力を常
圧とした以外は実施例１とまつたく同様にして実
験を行なつた。その結果をまとめて表−に示し
た。 実施例 ２ 実施例１と同じ装置を用い、加熱器１０，１
０′により加熱された発酵液の温度、フラツシユ
タンク１２，１２′内の圧力、原料液供給量に対
する循環液量（フラツシユタンク１２，１２′で
分離されそれぞれ発酵槽６，６′に循環される液
の量）の比を種々変えた場合の実験を行なつた。 これらの実験結果を、第１発酵槽６におけるア
ルコール生成速度及び発酵生産性即ち発酵槽容積
効率に注目して、表−２にまとめて示した。 比較例 ２ 実施例１と同じ装置を用い、加熱器１０，１
０′によつて発酵液を昇温させない場合、即ち、
通常の発酵温度30℃で圧力40mmHgのフラツシユ
タンク１２，１２′に発酵液を導入した実験を行
ない、その結果を実施例２と対比する意味から表
−２に示した。 実施例２との比較から明らかなように、従来法
（比較例２）でフラツシユタンク入口温度を酵母
に影響を与えない温度条件下に制限しなければな
らないことから、勢いフラツシユタンクの減圧条
件及び液循環量のいずれも厳しくする必要がある
ことがわかる。
【表】
【表】
図面は本発明方法の実施に好適な装置の概略を
示すものであつて、第１図は第１発酵槽周辺の要
部を表わしており、第２図は３つの発酵槽を直列
に配設した例を表わしている。 ４……原料調製槽、６，６′，６″……発酵槽、
１０，１０′……加熱器、１１，１１′……圧力調
整弁、１２，１２′……フラツシユタンク、１
５，１５′，２２，２５，２５′……冷却器、１９
……エジエクター、２６，２６′……気液分離
器。
示すものであつて、第１図は第１発酵槽周辺の要
部を表わしており、第２図は３つの発酵槽を直列
に配設した例を表わしている。 ４……原料調製槽、６，６′，６″……発酵槽、
１０，１０′……加熱器、１１，１１′……圧力調
整弁、１２，１２′……フラツシユタンク、１
５，１５′，２２，２５，２５′……冷却器、１９
……エジエクター、２６，２６′……気液分離
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルコール発酵能を有する微生物菌体が担体
に固定された固定化微生物菌体を充填した発酵槽
に糖含有液を連続的に供給してアルコール発酵さ
せ、その発酵槽から発酵液の一部を連続的に取り
出して40〜80℃に加熱し、これを60〜300mm
Hgabsの圧力に維持されたフラツシユタンクに導
入してアルコール含有蒸気と、液とに分離し、前
記アルコール含有蒸気を凝縮して回収する一方、
前記分離された液の少なくとも一部を冷却し前記
発酵槽に循環することを特徴とする固定化微生物
菌体による連続アルコール製造方法。 ２ アルコール発酵を常圧２Kg/cm2Gの範囲の圧
力下で行なうようにした特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ３ 前記アルコール含有蒸気が20〜60重量％のエ
タノールを含んでいる特許請求の範囲第１項記載
の方法。 ４ 前記フラツシユタンクにおいて分離された液
を20〜35℃の温度に冷却して発酵槽に循環させる
ようにした特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 前記フラツシユタンクにおいて分離され続い
て発酵槽に循環される液の量が、その発酵槽に供
給される糖含有液の量の１〜10重量倍である特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 発酵槽が１つである特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ７ 発酵槽をｎ個直列に配置し、第１発酵槽に系
外より糖含有液を連続的に供給してアルコール発
酵させ、そこから抜き出した発酵液を加熱し第１
フラツシユタンクに導入してアルコール含有蒸気
と、液とに分離し、分離された液を冷却してその
一部を第１発酵槽に循環し、残部を第２発酵槽に
導入してアルコール発酵させ、第２発酵槽から抜
き出した発酵液を加熱し第２フラツシユタンクに
導入してアルコール含有蒸気と、液とに分離し、
分離された液を冷却してその一部を第２発酵槽に
循環し、残部を第２発酵槽に導入し、続いて同様
な操作を繰り返して行ない、第ｎ−１フラツシユ
タンクで分離された液を冷却してその一部を第ｎ
−１発酵槽に循環し、残部を第ｎ発酵槽に導入し
てアルコール発酵させることによつて、第ｎ発酵
槽からは発酵液を得るようにした特許請求の範囲
第１項記載の方法。 ８ ｎが２〜５である特許請求の範囲第７項記載
の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169349A JPS5959195A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 固定化微生物菌体による連続アルコ−ル製造方法 |
| US06/534,530 US4680263A (en) | 1982-09-27 | 1983-09-22 | Continuous alcohol manufacturing process using immobilized microorganism |
| BR8305300A BR8305300A (pt) | 1982-09-27 | 1983-09-27 | Processo continuo para manufatura de alcool por uso de microrganismo imobilizado |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169349A JPS5959195A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 固定化微生物菌体による連続アルコ−ル製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959195A JPS5959195A (ja) | 1984-04-04 |
| JPS6114796B2 true JPS6114796B2 (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=15884915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57169349A Granted JPS5959195A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 固定化微生物菌体による連続アルコ−ル製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4680263A (ja) |
| JP (1) | JPS5959195A (ja) |
| BR (1) | BR8305300A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10714190B2 (en) | 2018-11-20 | 2020-07-14 | Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation | Page buffer circuit and nonvolatile storage device |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5266487A (en) * | 1986-02-04 | 1993-11-30 | Knobbe, Martens, Olson & Bear | Apparatus for the treatment of lignocellulosic materials |
| DE3734124A1 (de) * | 1987-10-09 | 1989-04-20 | Starcosa Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen fermentativen erzeugung von niederen aliphatischen alkoholen oder organischen loesungsmitteln |
| US5079011A (en) * | 1988-09-27 | 1992-01-07 | Cultor, Ltd. | Method using immobilized yeast to produce ethanol and alcoholic beverages |
| US5070016A (en) * | 1991-03-28 | 1991-12-03 | Revolution Fuels Of America, Inc. | Integrated process for producing ethanol, methanol and butyl ethers |
| US8227219B2 (en) * | 2008-07-29 | 2012-07-24 | Tommy Mack Davis | Method and apparatus for bio-fuel seeding |
| US20100047889A1 (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Tommy Mack Davis | Method and apparatus for continuous flow bio-fuel production |
| NL2002772C2 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-22 | Stichting Arenga | Ethanol production unit and method for the production of ethanol. |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE432441B (sv) * | 1979-02-27 | 1984-04-02 | Alfa Laval Ab | Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av ett kolhydrathaltigt substrat, varvid en drank med relativt hog halt av fast substans erhalls |
| GB2054643B (en) * | 1979-07-18 | 1983-05-05 | Rolls Royce | Fermentation process for the manufacture of an organic compound |
| SE7908105L (sv) * | 1979-10-01 | 1981-04-02 | Alfa Laval Ab | Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av polysackaridhaltiga ravaror |
| CA1173381A (en) * | 1980-03-05 | 1984-08-28 | Peter L. Rogers | Ethanol production in a continuous process with cell recycle |
| US4385118A (en) * | 1980-04-03 | 1983-05-24 | National Distillers & Chemical Corp. | Fermentation process |
| JPS56169590A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-26 | Jgc Corp | Continuous alcohol fermentation by immobilized yeast |
| US4460687A (en) * | 1981-03-23 | 1984-07-17 | Alfa Laval Ab | Fermentation method |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57169349A patent/JPS5959195A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-22 US US06/534,530 patent/US4680263A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-09-27 BR BR8305300A patent/BR8305300A/pt not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10714190B2 (en) | 2018-11-20 | 2020-07-14 | Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation | Page buffer circuit and nonvolatile storage device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4680263A (en) | 1987-07-14 |
| JPS5959195A (ja) | 1984-04-04 |
| BR8305300A (pt) | 1984-05-02 |
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