JP3604715B2 - 酒類の製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、酒類の製造法に関し、詳しくは発酵中に産生される炭酸ガスの排出を容易にし、かつ酵母による原料中のアミノ酸の取り込みを促進させ、香味の安定した酒類を速やかに製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ビール，ワイン等の酒類の製造工程では、一般に醸造原料液中の炭素源，窒素源が酵母により消費されてエチルアルコールが生成される。
酵母を固定化する技術、例えば酵母を含水ゲル中に包埋させて固定化する技術が開発されてから、麦汁の連続醸造によるビールの製造法が提案されている（Ｊ．Ｉｎｓｔ． Ｂｒｅｗ．，８４，２２８（１９８１）。
これらの方法は、酵母を高濃度で使用できるため、醸造期間の大幅な短縮が可能である。しかし、固定化酵母を充填層型反応器に充填してビール等の酒類を製造する場合、発酵中に産生する炭酸ガスのために以下に示す問題が生じる。
▲１▼高レベルの溶存炭酸ガスが酵母の代謝生理に影響を及ぼす。
▲２▼炭酸ガスの滞留により死空間が形成され、固液接触面積が減少する。
▲３▼炭酸ガスによる圧力によってゲル粒子が変形し、粒子同士の付着を促してガスや液の流路を塞ぎ、流れが不均一となる。
【０００３】
このような問題を解決するため、充填層型反応器内に産生した炭酸ガスを加圧することにより液中に溶解させる方法が試みられた（ＥＢＣ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ， Ｐｒｏｃ．，５０５（１９８１）） が、この方法では酵母の代謝生理への影響が解消されない。
ところで、発酵に用いるバイオリアクターは、▲１▼攪拌槽型反応器，▲２▼充填層型反応器および▲３▼流動層型反応器の３つの形式に大別されるが、これらはそれぞれ特有の長所と欠点を有している（バイオリアクターの合理的設計と最適操作、１５１（１９８６） 技術情報センター）。
これら反応器のうち炭酸ガス排出効果の高いものは攪拌槽型反応器と流動層型反応器である。なかでも、流動層型反応器は、温度やｐＨの制御が簡単で、物質の移動特性が良く、固定化酵母の圧力損失が少ないという特色があるため、アルコール発酵に用いられている。
【０００４】
流動層型反応器を用いたアルコール発酵において、固定化酵母を流動させ、かつ炭酸ガスの排出をよくするため、反応器の下部より不活性ガスを導入する方法が提案されている（Ｃｈｅｍ． Ｅｎｇ． Ｓｃｉ．，１９，２１５（１９６４））が、ガスの回収等にコストがかかるため、実用的でない。また、機械的攪拌による方法は、固定化酵母が破壊されるという致命的な欠点がある。さらに、充填層型反応器に固定化酵母を充填して発酵を行った場合、酵母による原料中のアミノ酸の取り込みが低く、得られる発酵液のアミノ酸濃度が高くなり、香味上の問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の諸問題を解決して固定化酵母を用いる効率的な酒類の製造法を提供することである。
本発明では、前記の反応器下部より不活性ガスを導入する方法の代わりに、液を循環させることによって固定化酵母を流動させる方法を採用している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液循環用パイプとガス排気口を備えた流動層型反応器に固定化酵母を充填し、該反応器に醸造原料液を供給し、反応器の上部より培養液の一部を抜き出し、反応器の下部より反応器内部に前記培養液を戻すことにより循環流を形成しつつ培養し、培養の途中で反応器に醸造原料液を供給すると共に、培養液の一部を反応器外に抜き出すことを特徴とする酒類の連続的製造法である。
【０００７】
本発明では、図１に示した流動層型反応器を用いて酒類の製造を行う。この反応器では、発酵液の一部を強制的に循環させることにより、産生した炭酸ガスの排出を容易にしている。具体的には、図示したように、反応器内の発酵液を上部から抜き取りパイプを介して下部に導入することによって、発酵液を流動させている。そのため、発酵中に産生した炭酸ガスは液に溶解することなくガス排気口より反応器外に排出される。そのため、炭酸ガスによる酵母の代謝活性への影響を回避することができる。
【０００８】
醸造原料液としては、ビール酵母，ワイン酵母，清酒酵母等の酒類酵母の増殖に適したものであればよく、既知のものを任意に使用することができるが、通常は麦芽汁，果汁，糖液，穀類糖化液などが単独でもしくは適宜混合して用いられる。その他、必要に応じて適当な栄養分などを加えることができる。
醸造原料液は、常法により殺菌したのち固定化酵母の充填された流動層型反応器に供給するが、その供給量は空間速度０．０５〜０．２ｈｒ−１、好ましくは０．１〜０．２ｈｒ−１とする。ここで、空間速度は流動層型反応器に供給される醸造原料液の単位時間当たりの液量と酵母を担持した固定化担体量とを乗算して求められるものである。なお、酵母を担持した固定化担体の充填量は、反応器容積を基準として５〜５０容積％、好ましくは１０〜３０容積％が適当である。また、醸造原料液は反応器の上部，下部などの適当な位置から導入することができる。
【０００９】
次に、酒類の製造に用いる酵母としては、醸造原料液を代謝してアルコールや炭酸ガス等を産生する、いわゆる酒類酵母が使用され、具体的にはサッカロミセス・セレビシエ，サッカロミセス・ウバルム等を挙げることができる。ビール酵母，ワイン酵母，清酒酵母等の酒類酵母は、使用目的等に応じて適宜選択すればよく、例えばサッカロミセス・セレビシエＯＣ−２，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−１，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−３，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−４などがある。これら酵母は一般的によく知られており、容易に入手することができる。
【００１０】
これら酵母は一般に通性嫌気性である。また、酵母を担持するために用いる担体としては、各種のものが使用できるが、特にキトサンビーズ，アルギン酸ビーズ，カラギーナンビーズ等が好適であり、セラミックやガラスなどのビーズは磨耗に弱いので、本発明の担体としては適当でない。なお、酵母の固定化については、それ自体公知であり、本発明においても公知の手法により実施すればよい。
【００１１】
次に、発酵条件については基本的に既知の条件と変わらない。発酵温度としては、例えばビール醸造の場合は通常１５℃以下、好ましくは８〜１０℃であり、ワイン醸造の場合は通常２０℃前後、好ましくは１５〜２０℃が適当である。また、発酵中に循環する発酵液の循環速度は、例えば容量１リットルの反応器の場合、１分間に１５０〜４００ｍｌ、好ましくは２００〜２５０ｍｌが適当である。このような条件下で発酵を行うと、発酵液は完全混合に近い状態となり、効率よく発酵を行うことができる。
【００１２】
本発明で用いる流動層型反応器は、前述したように、物質の移動特性が良好であるため、醸造原料液に含まれるアミノ酸等は発酵過程において酵母に取り込まれ、資化される。そのため、酒類製品中のアミノ酸濃度は従来法によるものと比較して低減しており、香味が良好である。本発明の方法は、ビールの製造の他にワイン，清酒などの他の酒類の製造にも利用できる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明を実施例により説明する。
実施例１
ビール酵母（サッカロミセス・セレビシエＩＡＭ４２０６（ＡＴＣＣ９０８０））を固定化した担体（キトサンビーズ）を容量１リットルの流動層型反応器に２５０ｍｌ充填し、原麦汁エキス１１％Ｐｌａｔｏ に調整した麦汁を該反応器に７５０ｍｌ導入し、反応器内発酵液の循環速度を２５０ｍｌ／分に設定して１１℃にて回分発酵を行った。
【００１４】
反応器内発酵液の仮性エキスが２．５％Ｐｌａｔｏ （発酵開始１９時間後）になったところで、反応器下部より麦汁を４０ｍｌ／時間で通液し、反応器上部より同量の発酵液を抜き出しながら、循環流の下で連続発酵を開始した。その結果を図２に示す。
図から明らかなように、発酵期間中の仮性エキスは２．５％Ｐｌａｔｏ と安定していた。また、発酵液中のアミノ酸濃度の測定値を第１表に示した。本発明の方法によれば、酵母によりアミノ酸が取り込まれ、資化されるため、発酵液中のアミノ酸濃度は比較例や対照の方法に比べて低いことが判る。
【００１５】
【表１】
【００１６】
比較例１
容量５００ｍｌの充填型反応器を使用し、ビール酵母（サッカロミセス・セレビシエＩＡＭ４２０６（ＡＴＣＣ９０８０））を固定化したキトサンビーズ１６０ｍｌを充填し、１１℃で発酵を行って、仮性エキス２．５％Ｐｌａｔｏ の発酵液を得た。
この場合は、発酵中に産生した炭酸ガスが反応器内に滞り、液の偏流が発生した。また、第１表に示したように、酵母によるアミノ酸の取り込みが不十分であるために、発酵液中のアミノ酸濃度は高い。なお、固定化しないで遊離酵母を用いる従来の方法による発酵を行った場合の発酵液（仮性エキス２．５％Ｐｌａｔｏ）中のアミノ酸濃度を参考のために示した。
【００１７】
実施例２
ワイン酵母（サッカロミセス・セルビシエＯＣ−２、日本醸造協会）を固定化した担体（キトサンビーズ）を容量１リットルの流動層型反応器に２５０ｍｌ充填し、糖度２２％Ｐｌａｔｏ に調整した麦汁を該反応器に７５０ｍｌ導入し、反応器内発酵液の循環速度を２５０ｍｌ／分に設定して２０℃にて回分発酵を行った。
【００１８】
反応器内発酵液の仮性エキスが４．０％Ｐｌａｔｏ （発酵開始４０時間後）になったところで、反応器下部よりブドウ果汁液を１８ｍｌ／時間で通過し、反応器上部より同量の発酵液を抜き出しながら、循環流の下で連続発酵を開始した。
その結果５００時間にわたり安定に発酵を行い、ワインを醸造することができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、酒類の製造に当たり、固定化酵母を充填した流動層型反応器を用いると共に、反応器内の発酵液を循環させることによって固定化酵母を流動させるため、産生した炭酸ガスの大部分は液に溶解することなく系外に排出することができる。しかも、醸造原料液中のアミノ酸が効率よく酵母により資化されるため、酒類製品中のアミノ酸濃度は従来法によるものと比較して低減しており、香味が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する流動層型反応器の１例を示す説明図である。
【図２】実施例１の連続発酵中の仮性エキスの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
（１）麦汁タンク
（２）ポンプ
（３）ｐＨセンサー
（４）流動層型反応器
（５）温度センサー
（６）ガス排気口
（７）生成物タンク
【産業上の利用分野】
本発明は、酒類の製造法に関し、詳しくは発酵中に産生される炭酸ガスの排出を容易にし、かつ酵母による原料中のアミノ酸の取り込みを促進させ、香味の安定した酒類を速やかに製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ビール，ワイン等の酒類の製造工程では、一般に醸造原料液中の炭素源，窒素源が酵母により消費されてエチルアルコールが生成される。
酵母を固定化する技術、例えば酵母を含水ゲル中に包埋させて固定化する技術が開発されてから、麦汁の連続醸造によるビールの製造法が提案されている（Ｊ．Ｉｎｓｔ． Ｂｒｅｗ．，８４，２２８（１９８１）。
これらの方法は、酵母を高濃度で使用できるため、醸造期間の大幅な短縮が可能である。しかし、固定化酵母を充填層型反応器に充填してビール等の酒類を製造する場合、発酵中に産生する炭酸ガスのために以下に示す問題が生じる。
▲１▼高レベルの溶存炭酸ガスが酵母の代謝生理に影響を及ぼす。
▲２▼炭酸ガスの滞留により死空間が形成され、固液接触面積が減少する。
▲３▼炭酸ガスによる圧力によってゲル粒子が変形し、粒子同士の付着を促してガスや液の流路を塞ぎ、流れが不均一となる。
【０００３】
このような問題を解決するため、充填層型反応器内に産生した炭酸ガスを加圧することにより液中に溶解させる方法が試みられた（ＥＢＣ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ， Ｐｒｏｃ．，５０５（１９８１）） が、この方法では酵母の代謝生理への影響が解消されない。
ところで、発酵に用いるバイオリアクターは、▲１▼攪拌槽型反応器，▲２▼充填層型反応器および▲３▼流動層型反応器の３つの形式に大別されるが、これらはそれぞれ特有の長所と欠点を有している（バイオリアクターの合理的設計と最適操作、１５１（１９８６） 技術情報センター）。
これら反応器のうち炭酸ガス排出効果の高いものは攪拌槽型反応器と流動層型反応器である。なかでも、流動層型反応器は、温度やｐＨの制御が簡単で、物質の移動特性が良く、固定化酵母の圧力損失が少ないという特色があるため、アルコール発酵に用いられている。
【０００４】
流動層型反応器を用いたアルコール発酵において、固定化酵母を流動させ、かつ炭酸ガスの排出をよくするため、反応器の下部より不活性ガスを導入する方法が提案されている（Ｃｈｅｍ． Ｅｎｇ． Ｓｃｉ．，１９，２１５（１９６４））が、ガスの回収等にコストがかかるため、実用的でない。また、機械的攪拌による方法は、固定化酵母が破壊されるという致命的な欠点がある。さらに、充填層型反応器に固定化酵母を充填して発酵を行った場合、酵母による原料中のアミノ酸の取り込みが低く、得られる発酵液のアミノ酸濃度が高くなり、香味上の問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の諸問題を解決して固定化酵母を用いる効率的な酒類の製造法を提供することである。
本発明では、前記の反応器下部より不活性ガスを導入する方法の代わりに、液を循環させることによって固定化酵母を流動させる方法を採用している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液循環用パイプとガス排気口を備えた流動層型反応器に固定化酵母を充填し、該反応器に醸造原料液を供給し、反応器の上部より培養液の一部を抜き出し、反応器の下部より反応器内部に前記培養液を戻すことにより循環流を形成しつつ培養し、培養の途中で反応器に醸造原料液を供給すると共に、培養液の一部を反応器外に抜き出すことを特徴とする酒類の連続的製造法である。
【０００７】
本発明では、図１に示した流動層型反応器を用いて酒類の製造を行う。この反応器では、発酵液の一部を強制的に循環させることにより、産生した炭酸ガスの排出を容易にしている。具体的には、図示したように、反応器内の発酵液を上部から抜き取りパイプを介して下部に導入することによって、発酵液を流動させている。そのため、発酵中に産生した炭酸ガスは液に溶解することなくガス排気口より反応器外に排出される。そのため、炭酸ガスによる酵母の代謝活性への影響を回避することができる。
【０００８】
醸造原料液としては、ビール酵母，ワイン酵母，清酒酵母等の酒類酵母の増殖に適したものであればよく、既知のものを任意に使用することができるが、通常は麦芽汁，果汁，糖液，穀類糖化液などが単独でもしくは適宜混合して用いられる。その他、必要に応じて適当な栄養分などを加えることができる。
醸造原料液は、常法により殺菌したのち固定化酵母の充填された流動層型反応器に供給するが、その供給量は空間速度０．０５〜０．２ｈｒ−１、好ましくは０．１〜０．２ｈｒ−１とする。ここで、空間速度は流動層型反応器に供給される醸造原料液の単位時間当たりの液量と酵母を担持した固定化担体量とを乗算して求められるものである。なお、酵母を担持した固定化担体の充填量は、反応器容積を基準として５〜５０容積％、好ましくは１０〜３０容積％が適当である。また、醸造原料液は反応器の上部，下部などの適当な位置から導入することができる。
【０００９】
次に、酒類の製造に用いる酵母としては、醸造原料液を代謝してアルコールや炭酸ガス等を産生する、いわゆる酒類酵母が使用され、具体的にはサッカロミセス・セレビシエ，サッカロミセス・ウバルム等を挙げることができる。ビール酵母，ワイン酵母，清酒酵母等の酒類酵母は、使用目的等に応じて適宜選択すればよく、例えばサッカロミセス・セレビシエＯＣ−２，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−１，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−３，サッカロミセス・セレビシエＫＹ−４などがある。これら酵母は一般的によく知られており、容易に入手することができる。
【００１０】
これら酵母は一般に通性嫌気性である。また、酵母を担持するために用いる担体としては、各種のものが使用できるが、特にキトサンビーズ，アルギン酸ビーズ，カラギーナンビーズ等が好適であり、セラミックやガラスなどのビーズは磨耗に弱いので、本発明の担体としては適当でない。なお、酵母の固定化については、それ自体公知であり、本発明においても公知の手法により実施すればよい。
【００１１】
次に、発酵条件については基本的に既知の条件と変わらない。発酵温度としては、例えばビール醸造の場合は通常１５℃以下、好ましくは８〜１０℃であり、ワイン醸造の場合は通常２０℃前後、好ましくは１５〜２０℃が適当である。また、発酵中に循環する発酵液の循環速度は、例えば容量１リットルの反応器の場合、１分間に１５０〜４００ｍｌ、好ましくは２００〜２５０ｍｌが適当である。このような条件下で発酵を行うと、発酵液は完全混合に近い状態となり、効率よく発酵を行うことができる。
【００１２】
本発明で用いる流動層型反応器は、前述したように、物質の移動特性が良好であるため、醸造原料液に含まれるアミノ酸等は発酵過程において酵母に取り込まれ、資化される。そのため、酒類製品中のアミノ酸濃度は従来法によるものと比較して低減しており、香味が良好である。本発明の方法は、ビールの製造の他にワイン，清酒などの他の酒類の製造にも利用できる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明を実施例により説明する。
実施例１
ビール酵母（サッカロミセス・セレビシエＩＡＭ４２０６（ＡＴＣＣ９０８０））を固定化した担体（キトサンビーズ）を容量１リットルの流動層型反応器に２５０ｍｌ充填し、原麦汁エキス１１％Ｐｌａｔｏ に調整した麦汁を該反応器に７５０ｍｌ導入し、反応器内発酵液の循環速度を２５０ｍｌ／分に設定して１１℃にて回分発酵を行った。
【００１４】
反応器内発酵液の仮性エキスが２．５％Ｐｌａｔｏ （発酵開始１９時間後）になったところで、反応器下部より麦汁を４０ｍｌ／時間で通液し、反応器上部より同量の発酵液を抜き出しながら、循環流の下で連続発酵を開始した。その結果を図２に示す。
図から明らかなように、発酵期間中の仮性エキスは２．５％Ｐｌａｔｏ と安定していた。また、発酵液中のアミノ酸濃度の測定値を第１表に示した。本発明の方法によれば、酵母によりアミノ酸が取り込まれ、資化されるため、発酵液中のアミノ酸濃度は比較例や対照の方法に比べて低いことが判る。
【００１５】
【表１】
比較例１
容量５００ｍｌの充填型反応器を使用し、ビール酵母（サッカロミセス・セレビシエＩＡＭ４２０６（ＡＴＣＣ９０８０））を固定化したキトサンビーズ１６０ｍｌを充填し、１１℃で発酵を行って、仮性エキス２．５％Ｐｌａｔｏ の発酵液を得た。
この場合は、発酵中に産生した炭酸ガスが反応器内に滞り、液の偏流が発生した。また、第１表に示したように、酵母によるアミノ酸の取り込みが不十分であるために、発酵液中のアミノ酸濃度は高い。なお、固定化しないで遊離酵母を用いる従来の方法による発酵を行った場合の発酵液（仮性エキス２．５％Ｐｌａｔｏ）中のアミノ酸濃度を参考のために示した。
【００１７】
実施例２
ワイン酵母（サッカロミセス・セルビシエＯＣ−２、日本醸造協会）を固定化した担体（キトサンビーズ）を容量１リットルの流動層型反応器に２５０ｍｌ充填し、糖度２２％Ｐｌａｔｏ に調整した麦汁を該反応器に７５０ｍｌ導入し、反応器内発酵液の循環速度を２５０ｍｌ／分に設定して２０℃にて回分発酵を行った。
【００１８】
反応器内発酵液の仮性エキスが４．０％Ｐｌａｔｏ （発酵開始４０時間後）になったところで、反応器下部よりブドウ果汁液を１８ｍｌ／時間で通過し、反応器上部より同量の発酵液を抜き出しながら、循環流の下で連続発酵を開始した。
その結果５００時間にわたり安定に発酵を行い、ワインを醸造することができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、酒類の製造に当たり、固定化酵母を充填した流動層型反応器を用いると共に、反応器内の発酵液を循環させることによって固定化酵母を流動させるため、産生した炭酸ガスの大部分は液に溶解することなく系外に排出することができる。しかも、醸造原料液中のアミノ酸が効率よく酵母により資化されるため、酒類製品中のアミノ酸濃度は従来法によるものと比較して低減しており、香味が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する流動層型反応器の１例を示す説明図である。
【図２】実施例１の連続発酵中の仮性エキスの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
（１）麦汁タンク
（２）ポンプ
（３）ｐＨセンサー
（４）流動層型反応器
（５）温度センサー
（６）ガス排気口
（７）生成物タンク
Claims (3)
- 液循環用パイプとガス排気口を備えた流動層型反応器に固定化酵母を充填し、該反応器に醸造原料液を供給し、反応器の上部より培養液の一部を抜き出し、反応器の下部より反応器内部に前記培養液を戻すことにより循環流を形成しつつ培養し、培養の途中で反応器に醸造原料液を供給すると共に、培養液の一部を反応器外に抜き出すことを特徴とする酒類の連続的製造法。
- 反応器が、ｐＨセンサーと温度センサーを備えたものである請求項１記載の方法。
- 固定化酵母が、キトサン，アルギン酸およびカラギーナンの中から選ばれた担体に担持された酒類酵母である請求項１記載の方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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