JP3171794U

JP3171794U - 焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置

Info

Publication number: JP3171794U
Application number: JP2011005191U
Authority: JP
Inventors: 光広木山
Original assignee: 株式会社カープラザ熊本
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2021-09-05

Abstract

【課題】焼酎粕アミノ酸含有液を効率的に製造する装置を提供する。【解決手段】原料の焼酎粕の水分を減少させるための、加熱手段と減圧手段を備えた焼酎粕減水装置と、焼酎粕減水装置によって得られた水分が減少した焼酎粕に塩酸を添加して接触反応させてアミノ酸を生成させ、得られたアミノ酸を含む中和液を取得するためのアミノ酸生成装置Ｂと、中和液を加圧下で濾過してアミノ酸含有液を分離取得するための、圧搾式又はローラ加圧式の加圧濾過装置とを、順次結合して構成される。アミノ酸生成装置Ｂは、焼酎粕投入口Ｂ１と加熱手段Ｂ２と攪拌手段Ｂ３と得られた中和液を導出する導出口Ｂ４を備えた容器Ｂ１０からなり、そして同容器Ｂ１０には塩酸タンクＢａとアルカリ液タンクＢｂと両液の添加パイプＢｃと温度センサＴとｐＨセンサＰとが付設されてなる。【選択図】図２

Description

本考案は、米、麦又は芋等から焼酎を生産する工程において生じた焼酎粕を原料としてアミノ酸含有液を効率的に製造する装置に関するものである。

米、麦又は芋等を原料として焼酎を生産する場合には、先ず、原料となる米、麦又は芋等を水で洗って、これを水に浸漬し、この浸漬された米、麦又は芋等を水蒸気で茹で上げ、その茹で上げたものを放冷した後、これに麹菌を投入してこの麹菌を種付けすることによって麹を製造し、これに酵母と水を仕込んで一次のもろみを製造する。
次に、この一次のもろみに主原料である米、麦又は芋等を仕込んで二次のもろみを製造し、この二次のもろみに水蒸気を当ててこのもろみを蒸留することによって焼酎成分を含む材料を生成させた後、これを濾過することによって焼酎となる原酒が分離されるが、このときの分離によって焼酎粕が生ずる。
この焼酎粕は、焼酎の生産地域では、近年次第に盛んになってきた焼酎の生産に伴って大量に生じるようになり、しかもその有効な用途も、また、適当な処分の方法も提案されていない。

焼酎粕を処理する方法としては、従来、焼却方式、メタン醗酵方式、乾燥飼料肥料化方式、酵素分解堆肥方式、超臨界水分解方式及び海洋投棄方式のような方式が採用されている。

前記焼却方式は、燃料として重油が使われる高温の焼却炉に焼酎粕を投入してこの焼酎粕を燃焼させるものであるが、この焼却方式では、８８〜９８重量％という高い含水率を有する焼酎粕を燃焼させるに当たって多量の水分を蒸発させなければならないので、多大の燃焼コストを要するという問題がある。

メタン醗酵方式は、焼酎粕に嫌気性のメタン醗酵菌を投入してこの焼酎粕を腐敗させるものであるが、このメタン醗酵方式には、その腐敗後に残った消化液にアンモニウム成分のような窒素化合物が含まれるので、それを除去するための脱窒処理や、その醗酵のときに発生するガス中の硫化水素を除く脱硫処理、及びこれらの処理によって生じた汚泥を何らかの方法で更に処分しなければならないという問題がある。

乾燥飼料肥料化方式は、焼酎粕をタンクに貯留させて、このタンクの外側から焼酎粕に熱を加えて焼酎粕を乾燥させ、そしてこの乾燥させた焼酎粕を牛や豚等の家畜の餌として利用しようとするものであるが、このような飼料は牛や豚を肥育するにはカロリーが十分でなく、また、牛や豚が給餌量を減少する行動をとるという問題がある。

酵素分解堆肥方式は、焼酎粕に蛋白質分解酵素を加えて、この焼酎粕中の蛋白質を分解して水溶性のペプチド及びアミノ酸にするものであるが、この酵素分解堆肥方式には、酵素を活性化させるための温度管理と、雑菌の侵入などの好ましくない事態を防ぐための微生物管理に専門家の知識や技術による高度の管理体制が必要になるという問題がある。

超臨界水分解方式は、超臨界水で焼酎粕を酸化分解してこの焼酎粕を酸化するものであるが、この超臨界水分解方式では、６００℃という高温と２１ＭＰａのような高い圧力を用いる特殊な装置と、これを運転するための莫大なエネルギーとを必要とするという問題がある。

海洋投棄方式は、焼酎粕を海洋に捨てて処分するものであるが、この海洋投棄方式には、ロンドン条約９６議定書が批准されることにより禁止され、その結果現在ではもはや採用できなくなったという問題がある。

本考案は、焼酎粕を連続的に効率よく大量に処理することができ、かつ、この焼酎粕から有用な製品を得ること、すなわち、焼酎粕の有効利用を図ることを課題としている。

本考案者は、焼酎粕を処理又は処分するための従来の方法がそれぞれ前述のような問題を抱えていることに鑑みて種々研究を重ねた結果、
焼酎粕の水分を減少させる装置と、水分が減少した焼酎粕を塩酸で処理してアミノ酸を生成させた後、そのアミノ酸を含む焼酎粕塩酸処理液を水酸化ナトリウムのようなアルカリで中和する装置、及びこのアルカリで中和された中和液を加圧下で濾過して、アミノ酸含有液を分離するための加圧濾過装置を互いに順次結合して構成した装置を開発した。
そして、前記の焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置で、焼酎粕を処理すると、この焼酎粕を連続的に効率よく大量に処理することができ、かつ、アルギニン、チロシン、アラニン、グリシン、プロリン、グルタミン酸、セリン、アスパラギン酸、シスチン、及び、リジン、ヒスチジン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、メオニン、バリン、スレオニンのような大部分の必須アミノ酸、並びにポリフェノール、ミネラル及び各種のビタミン等の栄養上又は保健上有用な成分を含んで、調味料、保健飲料、健康食品又は肥料もしくは植物の生長促進剤等の用途に利用できる産業上有用なアミノ酸含有液が得られる。

すなわち本考案は、下記構成の焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置である。
[１]（１）原料の焼酎粕の水分を減少させるための、加熱手段と減圧手段を備えた焼酎粕減水装置（Ａ）と、
（２）前記焼酎粕減水装置（Ａ）によって得られた水分が減少した焼酎粕に塩酸を添加して接触反応させてアミノ酸を生成させ、得られたアミノ酸を含む酸性液にアルカリを添加して中和し、得られたアミノ酸を含む中和液を取得するためのアミノ酸生成装置（Ｂ）と、
（３）前記アルカリで中和された中和液を加圧下で濾過してアミノ酸含有液を分離取得するための、圧搾式又はローラ加圧式の加圧濾過装置（Ｃ）とを、
順次結合して構成され、
（４）かつ前記アミノ酸生成装置（Ｂ）は、焼酎粕投入口（Ｂ１）と加熱手段（Ｂ２）と攪拌手段（Ｂ３）と得られたアミノ酸を含む中和液を導出する導出口（Ｂ４）を備えた容器（Ｂ１０）からなり、
そして同容器（Ｂ１０）には塩酸タンク（Ｂａ）とアルカリ液タンク（Ｂｂ）と両液の添加パイプ（Ｂｃ）と温度センサ（Ｔ）とｐＨセンサ（Ｐ）とが付設されてなることを特徴とする焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置。
[２] 前記焼酎粕減水装置（Ａ）が、内部に攪拌手段（Ａ１）を備え、熱媒体の過熱水蒸気を流入・流出するための二重壁部のジャケット部（Ａ２）を有し、更に容器内を減圧にする減圧吸引口（Ａ３）を備えてなる密閉式容器（Ａ１０）であることを特徴とする前記[１]に記載の焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置。

本考案によれば、焼酎の製造に伴って大量に生ずる焼酎粕を効率よく処理することができ、特にかつ一台の容器からなる前記アミノ酸生成装置（Ｂ）によって、焼酎粕を塩酸分解し、更に過剰の酸を中和してアミノ酸を含む中和液を取得する２工程を実施することができる。
よって、装置の小型化と、塩酸分解した焼酎粕を他の中和処理槽へ移動するなどの煩わしい作業を不要とする作業の効率化を図ることができる。
そして、取得される分離液は、アルギニン、チロシン、アラニン、グリシン、プロリン、グルタミン酸、セリン、アスパラギン酸、シスチン、及び、リジン、ヒスチジン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、メオニン、バリン、スレオニンのような大部分の必須アミノ酸、並びにポリフェノール、ミネラル及び各種の各種のビタミン等の栄養上又は保健上有用な成分を含んで、調味料、健康飲料、肥料もしくは植物の生長促進剤等として利用される用途に利用できる。

本考案実施例に係る焼酎粕減水装置（Ａ）の一部断面説明図本考案実施例に係るアミノ酸生成装置（Ｂ）の一部断面説明図本考案実施例に係る圧搾式の加圧濾過装置（Ｃ）の一部断面説明図

本考案を図面を参照して説明する。
図１は、本考案実施例に係る焼酎粕減水装置（Ａ）の一部断面説明図、
図２は、本考案実施例にに係るアミノ酸生成装置（Ｂ）の一部断面説明図、
図３は、本考案実施例にに係る圧搾式の加圧濾過装置（Ｃ）の一部断面説明図である。
本考案の原料として使われる焼酎粕は、一般に米、麦又は芋を主な原料として焼酎を製造する工程の前記の濾過段階で生ずる焼酎粕であってよい。

この焼酎粕は普通８５〜９８重量％程度の水分を含んで、スラリー状を呈しているが、このような多量の水分は、焼酎粕を塩酸で処理する場合に焼酎粕の加水分解の妨げとなってその効率が低下するので、塩酸処理の前に焼酎粕から予め水分を除く必要があり、例えば図１に示す焼酎粕減水装置（Ａ）によって、この塩酸処理の前の焼酎粕の含水率は好ましくは３０重量％以下まで減少させておく必要がある。

焼酎粕の水分を上記のように減少させる装置としては、その目的を達成するのに好都合な装置を一般に使用することができるが、原料の焼酎粕を受け入れてその焼酎粕を攪拌しつつ加熱する装置が本考案において好ましく用いられ、例えば、原料の焼酎粕を攪拌するための攪拌装置を備え、そしてこの焼酎粕を外部から加熱するための加熱ジャケットを備えた二重壁のタンク状の装置が好ましく用いられる。また、該装置には減圧吸引口が設けられ、その吸引口から水蒸気となった焼酎粕の水分が機外へ放出され、効率的に焼酎粕の水分が除去される。

以上のごとくして、上記の装置で焼酎粕の水分を減少させる場合には、外部から０．１１〜０．０９ＭＰａの水蒸気を二重壁のタンクの外側槽に導入して加熱され、また焼酎粕は、内部の圧力が０．１５〜０．０９ＭＰａになるよう減圧され、内部の焼酎粕が７０℃以下で沸点に達するように設定されている前記二重壁のタンクの中で、この焼酎粕を２０ｒｐｍの攪拌速度で１８０分間攪拌することによって、焼酎粕は、上記のように３０重量％以下の水分を含む粘土状の状態になる。

含水率が減少した焼酎粕は次に塩酸処理装置による処理を受けるが、この塩酸としては、２５〜３５％の濃度、好ましくは２５〜３０％の濃度の濃塩酸が使用される。

この塩酸処理で用いる装置としてはその目的を達成するのに好都合な装置を一般に使用することができるが、水分が減少した焼酎粕と塩酸を受け入れてこの両者を攪拌しつつ加熱する装置が本考案において好ましく用いられ、例えば図２に示す
アミノ酸生成装置（Ｂ）が用いられ、焼酎粕と塩酸とを互いに混ぜ合わせるための攪拌装置を備え、そしてこの焼酎粕を外部から加熱するための加熱ジャケットを備えたタンク状の装置が好ましく用いられる。

この塩酸処理装置においては、上記の水分が減少した焼酎粕１００重量部に対し、上記の濃度の塩酸を通常３０〜５０重量部の割合で加えるのが適当であり、この装置で含水率が減少した焼酎粕を塩酸で処理する場合には、塩酸に対して内面が塩酸に対して抵抗性を有するタンク中で３０％濃度の塩酸水溶液５０重量部と焼酎粕１００重量部とを攪拌機で６０ｒｐｍの速度で攪拌しながら、外部からこのタンク中に１１０℃の水蒸気を導入して、そのタンクの内容物を、例えば４時間の間７５℃に保持する。

上記の塩酸処理は通常９５〜１１０℃の温度において２０〜２２時間行われ、その結果、塩酸の作用によって、焼酎粕の中に含まれる蛋白質が前記のようなアミノ酸に加水分解されるとともに、ポリフェノール、各種のミネラル及びビタミンのような成分も焼酎粕から生ずる。

上記のように焼酎粕を塩酸で処理することによって生じた塩酸処理液は通常０．１〜０．３程度のｐＨを示す酸性の液であって、このｐＨを４．５〜６．５程度のｐＨにするために、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのようなアルカリを好ましくは水溶液の形で、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液が塩酸処理液の中和のために使用される。このようにアルカリ水溶液で中和してその中和液のｐＨを４．５〜６．５程度にするのは得られるアミノ酸含有液がそのままでもあるいはその後の処理によっても前記のような用途に都合よく利用されるようにするためである。

この中和工程では、上記の塩酸処理液を中和するためのアルカリ溶液添加装置が使用され、塩酸処理液とアルカリ溶液を切り替えて受け入れ、酸分解時には塩酸溶液を、分解終了後に中和時にはアルカリ溶液を添加して攪拌する機構が本考案において好ましく用いられる。
また、例えば、塩酸処理液とアルカリとを互いに混ぜ合わせるための攪拌装置を備え、そして塩酸処理液とアルカリとの中和熱を除去するための冷却装置を外部に備えたタンク状の装置が好ましく用いられる。

上記のアルカリ溶液は一般に水溶液の形で塩酸処理液に加えられるが、そのアルカリ水溶液として、例えば水酸化ナトリウムが使用される場合、その水酸化ナトリウム水溶液は塩酸処理液を上記のｐＨにまで中和させるのに好都合な濃度の水溶液として使われる。

中和工程によって得られた中和液は、次に例えば図３に示す加圧濾過装置（Ｃ）に移されて、その中和液が原液（中和液）供給口（Ｃ１）に導入され、濾布Ｃ２によって濾過され、濾液（アミノ酸含有液）が出口（Ｃ３）から導出される。
すなわち該装置において、固体分の残滓が除去されることによって、この中和液からアミノ酸含有液が分離されるが、この加圧濾過装置としては、圧搾式又はローラ加圧式の濾過装置が好ましく使用される。
また、これらの濾過装置のうち、浸透膜、逆浸透膜又は限外濾過膜を備えた加圧濾過装置も好ましく使用される。

本考案の実施例を図面に基づいて、具体的に説明する。
実施例１：
図１に示す、二重壁（Ａ２）タンク形状の容器（Ａ１０）で、そして外部から二重壁（Ａ２）タンクの外側槽に蒸気を導入できる蒸気導入管（Ａ３）がタンクの外側槽に接続している一方、タンクの内部から空気を抜き出すために真空ポンプが備えつけられている、二重壁式焼酎粕脱水装置（Ａ）を使用する。
これに、芋及び麦を原料として焼酎を生産する工程で生ずる焼酎粕（含水率：８８〜９８重量％）を投入し、攪拌手段（Ａ１）で攪拌して、この焼酎粕の水分を減少させる。
この脱水工程では真空ポンプでタンク内の圧力を０．０８５気圧まで低下させて、タンク内で蒸発する水の沸点を７０℃以下に設定しながら減圧吸気口Ａ４から水分を除去すると同時に、蒸気圧０．１１〜０．０９ＭＰａの蒸気を外部から蒸気導入管（Ａ３）を経て二重槽タンクの外側槽に１８０分間導入し、それによって焼酎粕の水分を８５〜９８重量％から１５〜３０重量％に減少させる。
上記の操作によって水分が減少した焼酎粕が得られ、この脱水操作を２４時間以内に５回繰り返して、脱水した焼酎粕を製造する。

次いで、図２に示すタンク状の容器（Ｂ１０）で、かつ攪拌手段（Ｂ３）を備えたアミノ酸生成装置（Ｂ）に、前記の脱水した焼酎粕及び３０重量％濃度の塩酸を塩酸タンク（Ｂａ）から酸・アルカリ添加パイプ（Ｂｃ）を介して投入し、これらを６０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌しながら、その両者に過熱水蒸気による加熱手段（Ｂ２）により４時間導入して塩酸による加水分解を起こさせ、それによってアミノ酸を含む焼酎粕塩酸処理液を生成させる。

次に、アミノ酸生成装置（Ｂ）内のアミノ酸を含む酸性液である前記の焼酎粕塩酸処理液にアルカリ液タンク（Ｂｂ）から酸・アルカリ添加パイプ（Ｂｃ）を介してアルカリ液を添加して中和させる。
その結果ｐＨ：４．５〜６．５に中和されたアミノ酸を含む中和液を生成させる。

このようにして得られたアミノ酸を含む中和液を、図３に示す空圧式の加圧濾過装置（Ｃ）で濾過面積を有する濾布を用いて、圧搾濾過を前記の中和液に５時間施し、それによってアミノ酸含有液を製造した。このようにして得られたアミノ酸含有液１００ｇ中には次のようなアミノ酸が含まれていた。

アルギニン０．４５ｇ、リジン０．４４ｇ、ヒスチジン０．２３ｇ、フェニルアラニン０．４２ｇ、チロシン０．２７ｇ、ロイシン０．６４ｇ、イソロイシン０．２８ｇ、メチオニン０．１５ｇ、バリン０．４２ｇ、アラニン０．７８ｇ、グリシン０．５６ｇ、プロリン１．３７ｇ、グルタミン酸２，４１ｇ、セリン０．５７ｇ、スレオニン０．４３ｇ。

本考案によって製造されるアミノ酸含有液は、前述のように、調味料、健康飲料、肥料又は植物の生長促進剤として利用することができる。

Ａ：焼酎粕減水装置。
Ｂ：アミノ酸生成装置。
Ｃ：圧搾式の加圧濾過装置。
Ａ１：攪拌手段、
Ａ２：ジャケット部、
Ａ３：過熱水蒸気導入管、
Ａ４：減圧吸入口、
Ａ１０：タンク形状の容器、
Ｂ１：焼酎粕投入口、
Ｂ２：加熱手段、
Ｂ３：攪拌手段、
Ｂ４：中和液導出口、
Ｂ１０：タンク状の容器、
Ｂａ：塩酸タンク、
Ｂｂ：アルカリ液タンク、
Ｂｃ：酸・アルカリ添加パイプ
Ｃ１：原液（中和液）供給口、
Ｃ２：濾布、
Ｃ３：濾液（アミノ酸含有液）出口

Claims

（１）原料の焼酎粕の水分を減少させるための、加熱手段と減圧手段を備えた焼酎粕減水装置（Ａ）と、
（２）前記焼酎粕減水装置（Ａ）によって得られた水分が減少した焼酎粕に塩酸を添加して接触反応させてアミノ酸を生成させ、得られたアミノ酸を含む酸性液にアルカリを添加して中和し、得られたアミノ酸を含む中和液を取得するためのアミノ酸生成装置（Ｂ）と、
（３）前記アルカリで中和された中和液を加圧下で濾過してアミノ酸含有液を分離取得するための、圧搾式又はローラ加圧式の加圧濾過装置（Ｃ）とを、
順次結合して構成され、
（４）かつ前記アミノ酸生成装置（Ｂ）は、焼酎粕投入口（Ｂ１）と加熱手段（Ｂ２）と攪拌手段（Ｂ３）と得られたアミノ酸を含む中和液を導出する導出口（Ｂ４）を備えた容器（Ｂ１０）からなり、
そして同容器（Ｂ１０）には塩酸タンク（Ｂａ）とアルカリ液タンク（Ｂｂ）と両液の添加パイプ（Ｂｃ）と温度センサ（Ｔ）とｐＨセンサ（Ｐ）とが付設されてなることを特徴とする焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置。
前記焼酎粕減水装置（Ａ）が、内部に攪拌手段（Ａ１）を備え、熱媒体の過熱水蒸気を流入・流出するための二重壁部のジャケット部（Ａ２）を有し、更に容器内を減圧にする減圧吸引口（Ａ３）を備えてなる密閉式容器（Ａ１０）であることを特徴とする請求項１に記載の焼酎粕を原料とするアミノ酸含有液の製造装置。