JP4172623B2 - 凍結防止剤の製造システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地等で雪を溶解したり雪や氷の凍結を防ぐための凍結防止剤の製造システムに係り、特に、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造する凍結防止剤の製造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、凍結防止剤として種々の物質が用いられてきており、中でも、塩化物は塩害問題が伴うことから、これに代わって、酢酸塩系の凍結防止剤が使用されるようになってきている。酢酸塩系の凍結防止剤としては、例えば、酢酸カリウム，酢酸ナトリウム，酢酸カルシウム等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、廃棄物の有効利用を図る研究が盛んに行なわれており、特に、青森県においてその生産量の多い、例えば、青果物の廃棄物であるリンゴの搾り粕、あるいは、ホタテ貝の貝殻についても、その研究が行なわれている。
また、青森県は、降雪量も多く寒冷であることから、上記の凍結防止剤の使用量も極めて多いという実情がある。
このような背景から、本願発明者等は、リンゴの搾り粕やホタテ貝の貝殻について、凍結防止剤への利用に関し研究してきている。
しかしながら、リンゴの搾り粕やホタテ貝の貝殻を単に、凍結防止剤技術に利用しようとしても、容易ではない。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようにして、廃棄物の有効利用を図った凍結防止剤の製造システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の技術的手段は、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造する凍結防止剤の製造システムにおいて、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造するカルシウム製造装置と、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する酢酸製造装置と、カルシウム製造装置で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する酢酸カルシウム製造装置とを備えた構成としている。
【０００６】
これにより、凍結防止剤を製造するときは、カルシウム製造装置において、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造する。一方、酢酸製造装置において、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する。そして、酢酸カルシウム製造装置において、カルシウム製造装置で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する。そのため、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようになり、廃棄物の有効利用が図られる。
【０００７】
そして、必要に応じ、上記カルシウム製造装置を、貝殻を洗浄する洗浄機と、該洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機とを備えて構成している。これにより、炭酸カルシウムを容易に供給できるようになる。
また、必要に応じ、上記カルシウム製造装置を、上記炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機を備えて構成している。これにより、酸化カルシウムを容易に供給できるようになる。
【０００８】
そしてまた、必要に応じ、上記酢酸製造装置を、青果物の廃棄物からエタノールを生成するエタノール生成部と、エタノール生成部で生成されたエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部とを備えて構成している。青果物の廃棄物をエタノール発酵させて、それから、酢酸発酵させるので、工程が分かれており、そのため、発酵の効率が極めて良くなる。
【０００９】
この場合、上記エタノール生成部を、原料にカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させるエタノール発酵槽を備えて構成したことが有効である。
本願発明者等は、リンゴの搾り粕等の青果物からエタノールを製造するために、エタノール生成能が高い性質を有する微生物の研究を行ない、微生物として、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に着目した。
特に、微生物としては、経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所の特許生物寄託センターに、寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ−１８８２９」として寄託されたカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株（変種株）であるカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株が有効である。
【００１０】
詳しくは、微生物として、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を開発し、特に、リンゴの搾り粕等の比較的グルコース等の発酵源が少ない青果物に有効になるように処理する方法を発明した。
リンゴの搾り粕等から発酵によって酢酸を製造するには、エタノール発酵工程の効率化は非常に重要である。ここでは、Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３菌株を親株として、紫外線（ＵＶ）にて変異処理を行ない、５．０％エタノールを含んだポテトデキストロース寒天培地で、増殖する菌株多数を得た。
そのうちポテトデキストロース寒天培地で最もエタノール変換率の高い変異株ＨＹＯ−５０３株を得た。このＨＹＯ−５０３株を５．０％エタノールポテトデキストロース寒天培地１０ｍＬに１％の割合で接種し、３０℃で５日間の静置培養した。
【００１１】
この操作を繰り返して行ない、５．０％エタノールを含む液体培地で順化した後に、さらに高濃度のエタノールに耐えて、かつ早期に増殖する菌株を得るために、５．２５％エタノールを含む液体培地にて７日間の間隔で、培養を繰り返して行ない順化して、５．２５％のエタノールに耐性で、リンゴの搾り粕から効率的なエタノール生成能を持つ変異株ＨＹＯ−５０３株を得た。
得られた変異株は、５．２５％エタノール非含有液体培地にて数度植継した後でも、５．２５％エタノール耐性が良好に保存され、かつリンゴの搾り粕からのエタノール生成能が保持された。以上の操作にて、本発明の５．２５％エタノール耐性株ＨＹＯ−５０３株が得られた。
【００１２】
変異株ＨＹＯ−５０３株の細菌学的性質を調べた結果（後述の実験例参照）、変異株ＨＹＯ−５０３株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同様の性質を示したことから、本菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同じくカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に属するものである。
【００１３】
また、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株は、エタノール耐性が高い点で親株より優れている。
エタノール耐性と言うことは、次に記述することから重要な性質である。それはカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）はエタノールを生産する菌であるが、一定量のエタノールを生産すると、自分で生産したエタノールで死滅する。
このような性質はカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の特有の性質でなく、一般の酒を作る菌にもあてはまるし、その他の性質（エタノールだけでなく何でも、有機酸、抗生物質等）でもその菌で生産するものは一定量以上になると死滅することから、その生産を中止する場合がほとんどである。
そのようなことから、エタノールの収量（生産性）を向上させるには、エタノール濃度が高くても増殖の出来るような（耐性）性質を持った菌株が必要である。
この点、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株は、エタノール耐性が高く、優れているのである。
【００１４】
また、本発明において、必要に応じ、上記酢酸生成部を、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させる酢酸発酵槽と、該酢酸発酵槽で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機と、該遠心分離機で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽とを備えて構成している。酢酸カルシウム製造装置に、酢酸貯留槽から、純度が高く濃度の高い酢酸を供給でき、製造効率を向上させることができる。
【００１５】
更に、上記酢酸カルシウム製造装置を、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサを備えて構成している。混合が円滑に行なわれ、酢酸カルシウムの製造効率を向上させることができる。
更にまた、必要に応じ、上記酢酸製造装置で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置を備えた構成としている。残渣も利用するので、無駄のない廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【００１６】
また、必要に応じ、青果物の廃棄物として、リンゴの搾り粕を用いている。更に、必要に応じ、貝殻として、ホタテ貝の貝殻を用いている。これらの廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムを説明する。
実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムは、図１に示すように、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造するシステムであり、その基本的構成は、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造するカルシウム製造装置１と、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する酢酸製造装置１０と、カルシウム製造装置１で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置１０で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する酢酸カルシウム製造装置４０とからなる。
【００１８】
この製造システムは、青果物の廃棄物としてリンゴの搾り粕を用いている。リンゴの搾り粕は、市販のリンゴジュースを製造した搾汁残渣で、リンゴジュース製造工場等から得られる。尚、本発明では、リンゴの搾り粕に限定されない。
また、貝殻として廃棄物としてのホタテ貝の貝殻を用いている。天然あるいは養殖したホタテ貝から貝柱を採取した殻であり、ホタテ処理工場等から得られる。尚、本発明では、ホタテ貝に限定されない。
【００１９】
カルシウム製造装置１は、図１及び図２に示すように、搬送機２で搬送されて投入された貝殻を水道水で洗浄する洗浄機３と、洗浄機３からコンベア４を介して搬送されて投入されたこの洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機５と、粉砕機５からコンベア６を介して搬送されて投入され炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機７とを備えて構成されている。図２中、符号８ａ，８ｂは焼成機７からのガスを処理するサイクロン及び排気ファン、９は酢酸カルシウム製造装置４０へ酸化カルシウムの粉粒体を搬送する搬送機である。
【００２０】
酢酸製造装置１０は、図１，図３及び図４に示すように、青果物の廃棄物としてのリンゴの搾り粕からエタノールを生成するエタノール生成部１１と、エタノール生成部１１で生成されたエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部２０とを備えて構成されている。
【００２１】
エタノール生成部１１は、原料に酵素，水及びカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で原料を攪拌しながら発酵させるエタノール発酵槽１２を備えて構成されている。図３中、符号１３はリンゴの搾り粕を供給するホッパ、１４はエタノール発酵槽１２の原料を攪拌する攪拌機、１５はエタノール発酵槽１２をスチーム及び冷却水により加熱冷却して所定温度に調節する温度調節機、１６は発酵を終えた原料を酢酸生成部２０に送給するポンプである。
【００２２】
エタノール生成部１１では、後述するように、例えば、（１）前処理工程，（２）エタノール発酵工程からなる原料の処理を行なう。前処理工程（１）は、（１−１）加熱処理工程，（１−２）酵素処理工程，（１−３）ｐＨ調整工程からなる。
【００２３】
酢酸生成部２０は、図１及び図３に示すように、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しかつエアレーションしながら原料を発酵させる酢酸発酵槽２１を備えている。図３中、符号２２は無菌エアーを酢酸発酵槽２１に供給するエアー供給機、２３は酢酸発酵槽２１の原料を攪拌する攪拌機、２４は冷却水で酢酸発酵槽２１内の温度を調節する温度調節機、２５は不要なガスを排気するガスベント機、２６は発酵を終えた原料を後述の遠心分離機３０に送給するポンプである。この酢酸発酵槽２１においては、例えば、酢酸発酵を行なうための酢酸菌を、その接種量が１×１０6 ／ｍＬになるように調整して接種し、常時エアレーションをして、温度は２５℃で１４日間、発酵処理をする。
【００２４】
また、酢酸生成部２０は、図１及び図４に示すように、酢酸発酵槽２１で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機３０と、遠心分離機３０で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽３１とを備えて構成されている。酢酸貯留槽３１では氷酢酸を適宜投入して酢酸濃度を例えば４０％程度に調整する。
図４中、符号３２は酢酸貯留槽３１の原料を攪拌する攪拌機、３３は冷却水で酢酸貯留槽３１内の温度を調節する温度調節機、３４は酢酸を酢酸カルシウム製造装置４０に送給するポンプ、３５はポンプ４０からの酢酸を酢酸貯留槽３１にバイパスして供給する酢酸の量を調節する調節器である。
【００２５】
酢酸カルシウム製造装置４０は、図１及び図５に示すように、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサ４１を備えて構成されている。図５中、符号４２は酸化カルシウムを混合ミキサ４１内に供給するホッパ、４３はスチームで混合ミキサ４１内の温度を調節する温度調節機、４４，４５は混合ミキサ４１からのガスを処理するサイクロン及び排気ファンである。
【００２６】
また、本実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムでは、図１及び図６に示すように、酢酸製造装置１０で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置５０が備えられている。飼料製造装置５０は、図６に示すように、遠心分離機３０で酢酸を分離した残りの残渣を乾燥する乾燥機５１を備えて構成されている。図６中、符号５２は残渣を搬送して乾燥機５１に投入するコンベア、５３は乾燥機５１に熱源を供給するバーナ装置、５４は乾燥機５１からの乾燥された残渣を飼料として排出搬送するコンベア、５５，５６はコンベア５４上の飼料からのガスを処理するサイクロン及び排気ファンである。
【００２７】
従って、この実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムによれば、以下のようにして凍結防止剤の製造が行なわれる。
先ず、カルシウム製造装置１においては、図１及び図２に示すように、搬送機２で貝殻を搬送して洗浄機３に投入すると、洗浄機３において、投入された貝殻が水道水で洗浄される。その後、洗浄された貝殻は、コンベア４を介して粉砕機５に搬送されて投入され、この粉砕機５で洗浄された貝殻が粉砕されて炭酸カルシウムの粉粒体に形成される。
それから、この炭酸カルシウムの粉粒体は、粉砕機３からコンベア４を介して搬送されて焼成機７に投入され焼成される。これにより、酸化カルシウムの粉粒体が形成される。この酸化カルシウムの粉粒体は、搬送機９によって酢酸カルシウム製造装置４０のホッパ４２に搬送される。
【００２８】
一方、酢酸製造装置１０においては、図１及び図３に示すように、エタノール生成部１１で、例えば、（１）前処理工程，（２）エタノール発酵工程からなる原料の処理を行なう。前処理工程（１）は、（１−１）加熱処理工程，（１−２）酵素処理工程，（１−３）ｐＨ調整工程からなる。以下各工程について説明する。
【００２９】
（１）前処理工程
（１−１）加熱処理工程
リンゴの搾り粕に適量（例えば２倍量）の水を加えて流動状にし、例えば、１００℃で３０分煮沸する。
【００３０】
（１−２）酵素処理工程
グルコースを増加させる酵素を添加して酵素処理する。酵素としては、繊維素分解酵素等市販の適宜のものを用いる。
例えば、２００ｒｐｍの速度で攪拌機を用いて４０℃で２４時間処理し、酵素処理におけるグルコースの生成量を、例えば、２８２０ｍｇ／Ｌとする。
尚、その後、酵素の不活化のために、例えば、１２０℃、１０分間の処理を行なっても良い。
【００３１】
（１−３）ｐＨ調整工程
例えば、重炭酸ナトリウムを用いてｐＨを５．０〜８．０、好ましくは、７．０±０．５にする。
【００３２】
（２）エタノール発酵工程
この工程では、微生物として、上述したように、経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所の特許生物寄託センターに、寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ−１８８２９」として寄託されたカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株であるカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を用いる。
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株の接種菌量を、例えば、１×１０5 ／ｍＬとしてこれを接種するとともに、培養温度を２０℃〜３７℃にし、例えば、３０℃にして、１３日間、場合によっては炭酸ガスを吹き込みながら嫌気性培養を行なう。
【００３３】
次に、エタノール発酵を終えたならば、図１及び図３に示すように、原料をポンプ１６によりが酢酸発酵槽２１に送給する。この酢酸発酵槽２１においては、例えば、酢酸発酵を行なうための酢酸菌を、その接種量が１×１０6 ／ｍＬになるように調整して接種し、常時エアレーションをして、温度は２５℃で１４日間、発酵処理をする。
それから、発酵処理を終えたならば、図１及び図４に示すように、原料をポンプ２６により遠心分離機３０に搬送する。これにより、この遠心分離機３０で遠心分離されて酢酸が抽出される。抽出された酢酸は酢酸貯留槽３１に貯留されていく。
【００３４】
そして、図１及び図５に示すように、酢酸カルシウム製造装置４０で処理を行なう。この場合、ホッパ４２から混合ミキサ４１内に酸化カルシウムを搬送投入する一方、酢酸貯留槽３１からポンプ３４により酢酸を供給する。混合ミキサ４１内では、酢酸が噴霧され、酸化カルシウムと酢酸が加温しながら攪拌され、これにより、互いに反応して酢酸カルシウムが生成されていく。酢酸カルシウムが所要量生成されたならば、混合ミキサ４１から排出する。
【００３５】
また、飼料製造装置５０においては、図１及び図６に示すように、遠心分離機３０で酢酸を分離した残りの残渣が乾燥機５１に搬送され、乾燥が行なわれる。この乾燥により、残渣が飼料として生成される。
【００３６】
尚、上記実施の形態では、カルシウム製造装置１を、酸化カルシウムを製造するように構成したが、本発明の開発過程においては、貝殻を粉砕機５で粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体に形成する構成のみにすることも提案されたので参考のために示す。この場合には、図１のライン（Ａ）に示すように、貝殻を粉砕機５で粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体に形成し、これを、酢酸カルシウム製造装置４０に搬送する。酢酸カルシウム製造装置４０では、混合ミキサ４１内で炭酸カルシウムと酢酸とが反応して酢酸カルシウムが生成される。
【００３７】
【実験例】
次に、酢酸製造装置１０で使用するカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株に関する実験例を示す。また、酢酸の製造実験例も示す。
【００３８】
（実験例１）
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株（以下「変異株」という）とカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の親株（以下「親株」という）の細菌学的性質を調べた。ポテトデキストロース寒天培地（ＤＩＦＣＯ）で、２５℃、３日間培養して変異株の形態を観察した。変異株は２．０〜２．７ｍｍの円形、白色コロニーを形成し、不規則の桿状や棒状の菌形を示す。菌の大きさは１．５〜３．５×３．０〜６．５μｍである。親株のコロニーの大きさは２．５〜３．０ｍｍで、変異株のコロニーはやや小さいが、他の性状はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同一であった。ポテトデキストロース液体培地における培養では、菌体は白濁沈殿し、菌膜やリングを形成しなかった。
【００３９】
（実験例２）
また、菌株の生理学的性状を明らかにするため、クレーガー ファン リー（Ｎ．Ｊ．Ｗ．Ｋｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊ）編のザ イースト ア タキソノミック スタディー第３版（Ｔｈｅ Ｙｅａｓｔｓ ａ ｔａｘｏｎｏｍｉｃ ｓｔｕｄｙ，３ｒｄ ｒｅｖｉｓｅｄ ａｎｄ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ）の記述に従って、変異株と親株の炭素源の資化性を調べた。その結果を図７（表１）に示す。
【００４０】
上述の菌形、コロニーの形態、菌の増殖性、及び、表１の結果より、コロニーの大きさを除き本発明の菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同様の性質を示したことから、本菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同じくカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に属するものである。
【００４１】
（実験例３）
変異株が親株より優れていることを調べるため、親株であるＩＡＭ １２９５３株及び変異株ＨＹＯ−５０３株を４％グルコース加ポテトデキストロース液体培地にて培養して、それぞれのエタノールの生成能と菌との増殖性及びグルコース消費量を測定して比較試験を行なった。
２００ｍＬの液体培地を５００ｍＬの三角フラスコに入れ、これに供試菌株を１×１０5 ｃｅｌｌ／ｍＬとなるように接種した。これを３０℃で静置培養を行ない、経時的に変化を調べた。エタノール濃度量は酵素法（Ｆ−キット エタノール、ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で、菌量を計測するための培養はポテトデキストロース寒天培地を用い、グルコースの測定は酵素法（Ｆ−キットグルコース／果糖、ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で行なった。その結果を図８（表２）に示す。
【００４２】
表２より、変異株は親株よりも菌の増殖が４８時間早く静止期に達し、エタノール生成量も、親株と比較して５日間も早く、最高値１７．６０ｇ／Ｌを示した。これはグルコースの消費量から見ても変異株はエタノール生成能が優れていることを説明できる。一般にグルコース１モルから２モルのエタノールを生成できることからも明らかに当該変異株の優位性が説明できる。
【００４３】
（実験例４）
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）のエタノール耐性試験を行なった。
実験は、３００ｍＬのフラスコを４個を用意して、Ｎｏ．１とＮｏ．２のフラスコには５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地を１００ｍＬを入れ、Ｎｏ．３とＮｏ．４のフラスコにはポテトデキストロース液体培地のみを１００ｍＬ入れた。
Ｎｏ．１とＮｏ．４のフラスコにはカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を２．０×１０3 ／ｍＬ接種、Ｎｏ．２とＮｏ．３のフラスコには親株を４．６×１０3 ／ｍＬ接種して、各試験は静置培養で培養温度は３０℃で行なった。
各フラスコの菌数を接種後１６日間観察した。ポテトデキストロース寒天培地を用いた混釈放法で行ない、そのコロニー数を算定して求めた。
結果を図９のグラフに示す。
【００４４】
この結果より、変異株が５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地で増殖し、通常の培地（ポテトデキストロース液体培地）では、親株と同様に増殖することを証明した。
すなわち、図９に示すように、親株は５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地で７日目で死滅（生菌がない）すること。しかし、変異株は、同様の培地で通常の培地（エタノール非添加ポテトデキストロース液体培地）での増殖よりは対数増殖期が遅くなるが、増殖可能である（５．０％エタノールに耐性である）。
また、変異株は通常の培地での増殖性は親株と同様、若しくはピーク時の菌数は多く認められた。従って、本菌はエタノールの生産性が高いことが推測され、その生産性が良いことが証明される。
【００４５】
（実験例５）
次に、リンゴの搾り粕から変異株を用いたエタノール生成工程を経て、酢酸を製造する実験例について記述する。
ジャーファンメンター装置（東京理化機器株式会社）に、リンゴの搾り粕４００ｇに水８００ｍＬを加え、セルラーゼＡ「アマノ」３（天野エンザイム株式会社）を１０４０ｍｇ添加して、４０℃、２４時間攪拌後に、変異株を１×１０5 ／ｍＬ接種した。エタノール発酵温度は３０℃で行なった。次に酢酸発酵を行なうため、酢酸菌の接種量１×１０6 ／ｍＬに調整し、変異株を接種後１３日目に接種した。酢酸量の測定は酵素法（Ｆキット酢酸 ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で行なった。酢酸発酵は常時エアレーションをして、温度は２５℃で実施した。
その成績を図１０に示す。
【００４６】
効率的な酢酸発酵を行なうための酢酸菌の接種時期を１３日目に実施すれば、最も酢酸の生成が高い結果を得た。すなわち、まだ、グルコース量が少し残っている時期が酢酸菌の増殖を促進し、接種時期として良好である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の凍結防止剤の製造システムによれば、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようになり、廃棄物の有効利用を図ることができる。
そして、カルシウム製造装置を、洗浄機で洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機を備えて構成した場合には、炭酸カルシウムを容易に供給できるようになる。
また、カルシウム製造装置を、炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機を備えて構成した場合には、酸化カルシウムを容易に供給できるようになる。
【００４８】
そしてまた、酢酸製造装置を、青果物の廃棄物からエタノールを生成するエタノール生成部と、このエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部とを備えて構成した場合には、青果物の廃棄物をエタノール発酵させて、それから、酢酸発酵させるので、工程が分かれており、そのため、発酵効率を向上させることができる。
この場合、上記エタノール生成部を、原料にカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で攪拌しながら原料を発酵させるエタノール発酵槽を備えて構成した場合には、リンゴの搾り粕等の比較的グルコース等の発酵源が少ない青果物の廃棄物に有効に働き、それだけ、製造効率を向上させることができる。
【００４９】
また、酢酸生成部を、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しながら原料を発酵させる酢酸発酵槽と、酢酸発酵槽で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機と、遠心分離機で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽とを備えて構成した場合には、酢酸カルシウム製造装置に、酢酸貯留槽から、純度が高く濃度の高い酢酸を供給でき、製造効率を向上させることができる。
【００５０】
更に、酢酸カルシウム製造装置を、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサを備えて構成した場合には、混合を円滑に行なうことができ、酢酸カルシウムの製造効率を向上させることができる。
更にまた、酢酸製造装置で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置を備えた場合には、残渣も利用するので、無駄のない廃棄物の有効利用を行なうことができる。
また、青果物の廃棄物として、リンゴの搾り粕を用い、貝殻として、ホタテ貝の貝殻を用いた場合には、これらの廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムを示す全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、カルシウム製造装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸製造装置のエタノール生成部及び酢酸生成部の一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸製造装置の酢酸生成部の一部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸カルシウム製造装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、飼料製造装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株の資化性を示す表図である。
【図８】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株の菌の増殖とグルコース及びエタノール生成量を比較して示す表図である。
【図９】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株のエタノール耐性試験の結果を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の実験例に係り、リンゴの搾り粕からの酢酸の生成量の経時変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ カルシウム製造装置
２ 搬送機
３ 洗浄機
４ コンベア
５ 粉砕機
６ コンベア
７ 焼成機
８ａ サイクロン
８ｂ 排気ファン
９ 搬送機
１０ 酢酸製造装置
１１ エタノール生成部
１２ エタノール発酵槽
１３ ホッパ
１４ 攪拌機
１５ 温度調節機
１６ ポンプ
２０ 酢酸生成部
２１ 酢酸発酵槽
２２ エアー供給機
２３ 攪拌機
２４ 温度調節機
２５ ガスベント機
２６ ポンプ
３０ 遠心分離機
３１ 酢酸貯留槽
３２ 攪拌機
３３ 温度調節機
３４ ポンプ
３５ 調節器
４０ 酢酸カルシウム製造装置
４１ 混合ミキサ
４２ ホッパ
４３ 温度調節機
４４ サイクロン
４５ 排気ファン
５０ 飼料製造装置
５１ 乾燥機
５２ コンベア
５３ バーナ装置
５４ コンベア
５５ サイクロン
５６ 排気ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地等で雪を溶解したり雪や氷の凍結を防ぐための凍結防止剤の製造システムに係り、特に、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造する凍結防止剤の製造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、凍結防止剤として種々の物質が用いられてきており、中でも、塩化物は塩害問題が伴うことから、これに代わって、酢酸塩系の凍結防止剤が使用されるようになってきている。酢酸塩系の凍結防止剤としては、例えば、酢酸カリウム，酢酸ナトリウム，酢酸カルシウム等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、廃棄物の有効利用を図る研究が盛んに行なわれており、特に、青森県においてその生産量の多い、例えば、青果物の廃棄物であるリンゴの搾り粕、あるいは、ホタテ貝の貝殻についても、その研究が行なわれている。
また、青森県は、降雪量も多く寒冷であることから、上記の凍結防止剤の使用量も極めて多いという実情がある。
このような背景から、本願発明者等は、リンゴの搾り粕やホタテ貝の貝殻について、凍結防止剤への利用に関し研究してきている。
しかしながら、リンゴの搾り粕やホタテ貝の貝殻を単に、凍結防止剤技術に利用しようとしても、容易ではない。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようにして、廃棄物の有効利用を図った凍結防止剤の製造システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の技術的手段は、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造する凍結防止剤の製造システムにおいて、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造するカルシウム製造装置と、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する酢酸製造装置と、カルシウム製造装置で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する酢酸カルシウム製造装置とを備えた構成としている。
【０００６】
これにより、凍結防止剤を製造するときは、カルシウム製造装置において、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造する。一方、酢酸製造装置において、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する。そして、酢酸カルシウム製造装置において、カルシウム製造装置で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する。そのため、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようになり、廃棄物の有効利用が図られる。
【０００７】
そして、必要に応じ、上記カルシウム製造装置を、貝殻を洗浄する洗浄機と、該洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機とを備えて構成している。これにより、炭酸カルシウムを容易に供給できるようになる。
また、必要に応じ、上記カルシウム製造装置を、上記炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機を備えて構成している。これにより、酸化カルシウムを容易に供給できるようになる。
【０００８】
そしてまた、必要に応じ、上記酢酸製造装置を、青果物の廃棄物からエタノールを生成するエタノール生成部と、エタノール生成部で生成されたエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部とを備えて構成している。青果物の廃棄物をエタノール発酵させて、それから、酢酸発酵させるので、工程が分かれており、そのため、発酵の効率が極めて良くなる。
【０００９】
この場合、上記エタノール生成部を、原料にカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させるエタノール発酵槽を備えて構成したことが有効である。
本願発明者等は、リンゴの搾り粕等の青果物からエタノールを製造するために、エタノール生成能が高い性質を有する微生物の研究を行ない、微生物として、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に着目した。
特に、微生物としては、経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所の特許生物寄託センターに、寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ−１８８２９」として寄託されたカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株（変種株）であるカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株が有効である。
【００１０】
詳しくは、微生物として、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を開発し、特に、リンゴの搾り粕等の比較的グルコース等の発酵源が少ない青果物に有効になるように処理する方法を発明した。
リンゴの搾り粕等から発酵によって酢酸を製造するには、エタノール発酵工程の効率化は非常に重要である。ここでは、Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３菌株を親株として、紫外線（ＵＶ）にて変異処理を行ない、５．０％エタノールを含んだポテトデキストロース寒天培地で、増殖する菌株多数を得た。
そのうちポテトデキストロース寒天培地で最もエタノール変換率の高い変異株ＨＹＯ−５０３株を得た。このＨＹＯ−５０３株を５．０％エタノールポテトデキストロース寒天培地１０ｍＬに１％の割合で接種し、３０℃で５日間の静置培養した。
【００１１】
この操作を繰り返して行ない、５．０％エタノールを含む液体培地で順化した後に、さらに高濃度のエタノールに耐えて、かつ早期に増殖する菌株を得るために、５．２５％エタノールを含む液体培地にて７日間の間隔で、培養を繰り返して行ない順化して、５．２５％のエタノールに耐性で、リンゴの搾り粕から効率的なエタノール生成能を持つ変異株ＨＹＯ−５０３株を得た。
得られた変異株は、５．２５％エタノール非含有液体培地にて数度植継した後でも、５．２５％エタノール耐性が良好に保存され、かつリンゴの搾り粕からのエタノール生成能が保持された。以上の操作にて、本発明の５．２５％エタノール耐性株ＨＹＯ−５０３株が得られた。
【００１２】
変異株ＨＹＯ−５０３株の細菌学的性質を調べた結果（後述の実験例参照）、変異株ＨＹＯ−５０３株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同様の性質を示したことから、本菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同じくカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に属するものである。
【００１３】
また、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株は、エタノール耐性が高い点で親株より優れている。
エタノール耐性と言うことは、次に記述することから重要な性質である。それはカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）はエタノールを生産する菌であるが、一定量のエタノールを生産すると、自分で生産したエタノールで死滅する。
このような性質はカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の特有の性質でなく、一般の酒を作る菌にもあてはまるし、その他の性質（エタノールだけでなく何でも、有機酸、抗生物質等）でもその菌で生産するものは一定量以上になると死滅することから、その生産を中止する場合がほとんどである。
そのようなことから、エタノールの収量（生産性）を向上させるには、エタノール濃度が高くても増殖の出来るような（耐性）性質を持った菌株が必要である。
この点、カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株は、エタノール耐性が高く、優れているのである。
【００１４】
また、本発明において、必要に応じ、上記酢酸生成部を、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させる酢酸発酵槽と、該酢酸発酵槽で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機と、該遠心分離機で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽とを備えて構成している。酢酸カルシウム製造装置に、酢酸貯留槽から、純度が高く濃度の高い酢酸を供給でき、製造効率を向上させることができる。
【００１５】
更に、上記酢酸カルシウム製造装置を、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサを備えて構成している。混合が円滑に行なわれ、酢酸カルシウムの製造効率を向上させることができる。
更にまた、必要に応じ、上記酢酸製造装置で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置を備えた構成としている。残渣も利用するので、無駄のない廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【００１６】
また、必要に応じ、青果物の廃棄物として、リンゴの搾り粕を用いている。更に、必要に応じ、貝殻として、ホタテ貝の貝殻を用いている。これらの廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムを説明する。
実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムは、図１に示すように、凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造するシステムであり、その基本的構成は、貝殻を原料として酸化カルシウムを製造するカルシウム製造装置１と、青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する酢酸製造装置１０と、カルシウム製造装置１で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置１０で製造された酢酸とを混合して酢酸カルシウムを製造する酢酸カルシウム製造装置４０とからなる。
【００１８】
この製造システムは、青果物の廃棄物としてリンゴの搾り粕を用いている。リンゴの搾り粕は、市販のリンゴジュースを製造した搾汁残渣で、リンゴジュース製造工場等から得られる。尚、本発明では、リンゴの搾り粕に限定されない。
また、貝殻として廃棄物としてのホタテ貝の貝殻を用いている。天然あるいは養殖したホタテ貝から貝柱を採取した殻であり、ホタテ処理工場等から得られる。尚、本発明では、ホタテ貝に限定されない。
【００１９】
カルシウム製造装置１は、図１及び図２に示すように、搬送機２で搬送されて投入された貝殻を水道水で洗浄する洗浄機３と、洗浄機３からコンベア４を介して搬送されて投入されたこの洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機５と、粉砕機５からコンベア６を介して搬送されて投入され炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機７とを備えて構成されている。図２中、符号８ａ，８ｂは焼成機７からのガスを処理するサイクロン及び排気ファン、９は酢酸カルシウム製造装置４０へ酸化カルシウムの粉粒体を搬送する搬送機である。
【００２０】
酢酸製造装置１０は、図１，図３及び図４に示すように、青果物の廃棄物としてのリンゴの搾り粕からエタノールを生成するエタノール生成部１１と、エタノール生成部１１で生成されたエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部２０とを備えて構成されている。
【００２１】
エタノール生成部１１は、原料に酵素，水及びカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で原料を攪拌しながら発酵させるエタノール発酵槽１２を備えて構成されている。図３中、符号１３はリンゴの搾り粕を供給するホッパ、１４はエタノール発酵槽１２の原料を攪拌する攪拌機、１５はエタノール発酵槽１２をスチーム及び冷却水により加熱冷却して所定温度に調節する温度調節機、１６は発酵を終えた原料を酢酸生成部２０に送給するポンプである。
【００２２】
エタノール生成部１１では、後述するように、例えば、（１）前処理工程，（２）エタノール発酵工程からなる原料の処理を行なう。前処理工程（１）は、（１−１）加熱処理工程，（１−２）酵素処理工程，（１−３）ｐＨ調整工程からなる。
【００２３】
酢酸生成部２０は、図１及び図３に示すように、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しかつエアレーションしながら原料を発酵させる酢酸発酵槽２１を備えている。図３中、符号２２は無菌エアーを酢酸発酵槽２１に供給するエアー供給機、２３は酢酸発酵槽２１の原料を攪拌する攪拌機、２４は冷却水で酢酸発酵槽２１内の温度を調節する温度調節機、２５は不要なガスを排気するガスベント機、２６は発酵を終えた原料を後述の遠心分離機３０に送給するポンプである。この酢酸発酵槽２１においては、例えば、酢酸発酵を行なうための酢酸菌を、その接種量が１×１０6 ／ｍＬになるように調整して接種し、常時エアレーションをして、温度は２５℃で１４日間、発酵処理をする。
【００２４】
また、酢酸生成部２０は、図１及び図４に示すように、酢酸発酵槽２１で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機３０と、遠心分離機３０で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽３１とを備えて構成されている。酢酸貯留槽３１では氷酢酸を適宜投入して酢酸濃度を例えば４０％程度に調整する。
図４中、符号３２は酢酸貯留槽３１の原料を攪拌する攪拌機、３３は冷却水で酢酸貯留槽３１内の温度を調節する温度調節機、３４は酢酸を酢酸カルシウム製造装置４０に送給するポンプ、３５はポンプ４０からの酢酸を酢酸貯留槽３１にバイパスして供給する酢酸の量を調節する調節器である。
【００２５】
酢酸カルシウム製造装置４０は、図１及び図５に示すように、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサ４１を備えて構成されている。図５中、符号４２は酸化カルシウムを混合ミキサ４１内に供給するホッパ、４３はスチームで混合ミキサ４１内の温度を調節する温度調節機、４４，４５は混合ミキサ４１からのガスを処理するサイクロン及び排気ファンである。
【００２６】
また、本実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムでは、図１及び図６に示すように、酢酸製造装置１０で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置５０が備えられている。飼料製造装置５０は、図６に示すように、遠心分離機３０で酢酸を分離した残りの残渣を乾燥する乾燥機５１を備えて構成されている。図６中、符号５２は残渣を搬送して乾燥機５１に投入するコンベア、５３は乾燥機５１に熱源を供給するバーナ装置、５４は乾燥機５１からの乾燥された残渣を飼料として排出搬送するコンベア、５５，５６はコンベア５４上の飼料からのガスを処理するサイクロン及び排気ファンである。
【００２７】
従って、この実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムによれば、以下のようにして凍結防止剤の製造が行なわれる。
先ず、カルシウム製造装置１においては、図１及び図２に示すように、搬送機２で貝殻を搬送して洗浄機３に投入すると、洗浄機３において、投入された貝殻が水道水で洗浄される。その後、洗浄された貝殻は、コンベア４を介して粉砕機５に搬送されて投入され、この粉砕機５で洗浄された貝殻が粉砕されて炭酸カルシウムの粉粒体に形成される。
それから、この炭酸カルシウムの粉粒体は、粉砕機３からコンベア４を介して搬送されて焼成機７に投入され焼成される。これにより、酸化カルシウムの粉粒体が形成される。この酸化カルシウムの粉粒体は、搬送機９によって酢酸カルシウム製造装置４０のホッパ４２に搬送される。
【００２８】
一方、酢酸製造装置１０においては、図１及び図３に示すように、エタノール生成部１１で、例えば、（１）前処理工程，（２）エタノール発酵工程からなる原料の処理を行なう。前処理工程（１）は、（１−１）加熱処理工程，（１−２）酵素処理工程，（１−３）ｐＨ調整工程からなる。以下各工程について説明する。
【００２９】
（１）前処理工程
（１−１）加熱処理工程
リンゴの搾り粕に適量（例えば２倍量）の水を加えて流動状にし、例えば、１００℃で３０分煮沸する。
【００３０】
（１−２）酵素処理工程
グルコースを増加させる酵素を添加して酵素処理する。酵素としては、繊維素分解酵素等市販の適宜のものを用いる。
例えば、２００ｒｐｍの速度で攪拌機を用いて４０℃で２４時間処理し、酵素処理におけるグルコースの生成量を、例えば、２８２０ｍｇ／Ｌとする。
尚、その後、酵素の不活化のために、例えば、１２０℃、１０分間の処理を行なっても良い。
【００３１】
（１−３）ｐＨ調整工程
例えば、重炭酸ナトリウムを用いてｐＨを５．０〜８．０、好ましくは、７．０±０．５にする。
【００３２】
（２）エタノール発酵工程
この工程では、微生物として、上述したように、経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所の特許生物寄託センターに、寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ−１８８２９」として寄託されたカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株であるカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を用いる。
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株の接種菌量を、例えば、１×１０5 ／ｍＬとしてこれを接種するとともに、培養温度を２０℃〜３７℃にし、例えば、３０℃にして、１３日間、場合によっては炭酸ガスを吹き込みながら嫌気性培養を行なう。
【００３３】
次に、エタノール発酵を終えたならば、図１及び図３に示すように、原料をポンプ１６によりが酢酸発酵槽２１に送給する。この酢酸発酵槽２１においては、例えば、酢酸発酵を行なうための酢酸菌を、その接種量が１×１０6 ／ｍＬになるように調整して接種し、常時エアレーションをして、温度は２５℃で１４日間、発酵処理をする。
それから、発酵処理を終えたならば、図１及び図４に示すように、原料をポンプ２６により遠心分離機３０に搬送する。これにより、この遠心分離機３０で遠心分離されて酢酸が抽出される。抽出された酢酸は酢酸貯留槽３１に貯留されていく。
【００３４】
そして、図１及び図５に示すように、酢酸カルシウム製造装置４０で処理を行なう。この場合、ホッパ４２から混合ミキサ４１内に酸化カルシウムを搬送投入する一方、酢酸貯留槽３１からポンプ３４により酢酸を供給する。混合ミキサ４１内では、酢酸が噴霧され、酸化カルシウムと酢酸が加温しながら攪拌され、これにより、互いに反応して酢酸カルシウムが生成されていく。酢酸カルシウムが所要量生成されたならば、混合ミキサ４１から排出する。
【００３５】
また、飼料製造装置５０においては、図１及び図６に示すように、遠心分離機３０で酢酸を分離した残りの残渣が乾燥機５１に搬送され、乾燥が行なわれる。この乾燥により、残渣が飼料として生成される。
【００３６】
尚、上記実施の形態では、カルシウム製造装置１を、酸化カルシウムを製造するように構成したが、本発明の開発過程においては、貝殻を粉砕機５で粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体に形成する構成のみにすることも提案されたので参考のために示す。この場合には、図１のライン（Ａ）に示すように、貝殻を粉砕機５で粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体に形成し、これを、酢酸カルシウム製造装置４０に搬送する。酢酸カルシウム製造装置４０では、混合ミキサ４１内で炭酸カルシウムと酢酸とが反応して酢酸カルシウムが生成される。
【００３７】
【実験例】
次に、酢酸製造装置１０で使用するカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株に関する実験例を示す。また、酢酸の製造実験例も示す。
【００３８】
（実験例１）
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株（以下「変異株」という）とカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の親株（以下「親株」という）の細菌学的性質を調べた。ポテトデキストロース寒天培地（ＤＩＦＣＯ）で、２５℃、３日間培養して変異株の形態を観察した。変異株は２．０〜２．７ｍｍの円形、白色コロニーを形成し、不規則の桿状や棒状の菌形を示す。菌の大きさは１．５〜３．５×３．０〜６．５μｍである。親株のコロニーの大きさは２．５〜３．０ｍｍで、変異株のコロニーはやや小さいが、他の性状はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同一であった。ポテトデキストロース液体培地における培養では、菌体は白濁沈殿し、菌膜やリングを形成しなかった。
【００３９】
（実験例２）
また、菌株の生理学的性状を明らかにするため、クレーガー ファン リー（Ｎ．Ｊ．Ｗ．Ｋｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊ）編のザ イースト ア タキソノミック スタディー第３版（Ｔｈｅ Ｙｅａｓｔｓ ａ ｔａｘｏｎｏｍｉｃ ｓｔｕｄｙ，３ｒｄ ｒｅｖｉｓｅｄ ａｎｄ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｅｄｉｔｉｏｎ）の記述に従って、変異株と親株の炭素源の資化性を調べた。その結果を図７（表１）に示す。
【００４０】
上述の菌形、コロニーの形態、菌の増殖性、及び、表１の結果より、コロニーの大きさを除き本発明の菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同様の性質を示したことから、本菌株はＣａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ ＩＡＭ １２９５３と同じくカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）に属するものである。
【００４１】
（実験例３）
変異株が親株より優れていることを調べるため、親株であるＩＡＭ １２９５３株及び変異株ＨＹＯ−５０３株を４％グルコース加ポテトデキストロース液体培地にて培養して、それぞれのエタノールの生成能と菌との増殖性及びグルコース消費量を測定して比較試験を行なった。
２００ｍＬの液体培地を５００ｍＬの三角フラスコに入れ、これに供試菌株を１×１０5 ｃｅｌｌ／ｍＬとなるように接種した。これを３０℃で静置培養を行ない、経時的に変化を調べた。エタノール濃度量は酵素法（Ｆ−キット エタノール、ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で、菌量を計測するための培養はポテトデキストロース寒天培地を用い、グルコースの測定は酵素法（Ｆ−キットグルコース／果糖、ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で行なった。その結果を図８（表２）に示す。
【００４２】
表２より、変異株は親株よりも菌の増殖が４８時間早く静止期に達し、エタノール生成量も、親株と比較して５日間も早く、最高値１７．６０ｇ／Ｌを示した。これはグルコースの消費量から見ても変異株はエタノール生成能が優れていることを説明できる。一般にグルコース１モルから２モルのエタノールを生成できることからも明らかに当該変異株の優位性が説明できる。
【００４３】
（実験例４）
カンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）のエタノール耐性試験を行なった。
実験は、３００ｍＬのフラスコを４個を用意して、Ｎｏ．１とＮｏ．２のフラスコには５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地を１００ｍＬを入れ、Ｎｏ．３とＮｏ．４のフラスコにはポテトデキストロース液体培地のみを１００ｍＬ入れた。
Ｎｏ．１とＮｏ．４のフラスコにはカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）ＨＹＯ−５０３株を２．０×１０3 ／ｍＬ接種、Ｎｏ．２とＮｏ．３のフラスコには親株を４．６×１０3 ／ｍＬ接種して、各試験は静置培養で培養温度は３０℃で行なった。
各フラスコの菌数を接種後１６日間観察した。ポテトデキストロース寒天培地を用いた混釈放法で行ない、そのコロニー数を算定して求めた。
結果を図９のグラフに示す。
【００４４】
この結果より、変異株が５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地で増殖し、通常の培地（ポテトデキストロース液体培地）では、親株と同様に増殖することを証明した。
すなわち、図９に示すように、親株は５．０％エタノール加ポテトデキストロース液体培地で７日目で死滅（生菌がない）すること。しかし、変異株は、同様の培地で通常の培地（エタノール非添加ポテトデキストロース液体培地）での増殖よりは対数増殖期が遅くなるが、増殖可能である（５．０％エタノールに耐性である）。
また、変異株は通常の培地での増殖性は親株と同様、若しくはピーク時の菌数は多く認められた。従って、本菌はエタノールの生産性が高いことが推測され、その生産性が良いことが証明される。
【００４５】
（実験例５）
次に、リンゴの搾り粕から変異株を用いたエタノール生成工程を経て、酢酸を製造する実験例について記述する。
ジャーファンメンター装置（東京理化機器株式会社）に、リンゴの搾り粕４００ｇに水８００ｍＬを加え、セルラーゼＡ「アマノ」３（天野エンザイム株式会社）を１０４０ｍｇ添加して、４０℃、２４時間攪拌後に、変異株を１×１０5 ／ｍＬ接種した。エタノール発酵温度は３０℃で行なった。次に酢酸発酵を行なうため、酢酸菌の接種量１×１０6 ／ｍＬに調整し、変異株を接種後１３日目に接種した。酢酸量の測定は酵素法（Ｆキット酢酸 ロッシュ・ダイアグノスティックス社）で行なった。酢酸発酵は常時エアレーションをして、温度は２５℃で実施した。
その成績を図１０に示す。
【００４６】
効率的な酢酸発酵を行なうための酢酸菌の接種時期を１３日目に実施すれば、最も酢酸の生成が高い結果を得た。すなわち、まだ、グルコース量が少し残っている時期が酢酸菌の増殖を促進し、接種時期として良好である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の凍結防止剤の製造システムによれば、貝殻の廃棄物及び青果物の廃棄物を原料として凍結防止剤を製造できるようになり、廃棄物の有効利用を図ることができる。
そして、カルシウム製造装置を、洗浄機で洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機を備えて構成した場合には、炭酸カルシウムを容易に供給できるようになる。
また、カルシウム製造装置を、炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機を備えて構成した場合には、酸化カルシウムを容易に供給できるようになる。
【００４８】
そしてまた、酢酸製造装置を、青果物の廃棄物からエタノールを生成するエタノール生成部と、このエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部とを備えて構成した場合には、青果物の廃棄物をエタノール発酵させて、それから、酢酸発酵させるので、工程が分かれており、そのため、発酵効率を向上させることができる。
この場合、上記エタノール生成部を、原料にカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で攪拌しながら原料を発酵させるエタノール発酵槽を備えて構成した場合には、リンゴの搾り粕等の比較的グルコース等の発酵源が少ない青果物の廃棄物に有効に働き、それだけ、製造効率を向上させることができる。
【００４９】
また、酢酸生成部を、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しながら原料を発酵させる酢酸発酵槽と、酢酸発酵槽で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機と、遠心分離機で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽とを備えて構成した場合には、酢酸カルシウム製造装置に、酢酸貯留槽から、純度が高く濃度の高い酢酸を供給でき、製造効率を向上させることができる。
【００５０】
更に、酢酸カルシウム製造装置を、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサを備えて構成した場合には、混合を円滑に行なうことができ、酢酸カルシウムの製造効率を向上させることができる。
更にまた、酢酸製造装置で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置を備えた場合には、残渣も利用するので、無駄のない廃棄物の有効利用を行なうことができる。
また、青果物の廃棄物として、リンゴの搾り粕を用い、貝殻として、ホタテ貝の貝殻を用いた場合には、これらの廃棄物の有効利用を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムを示す全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、カルシウム製造装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸製造装置のエタノール生成部及び酢酸生成部の一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸製造装置の酢酸生成部の一部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、酢酸カルシウム製造装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る凍結防止剤の製造システムにおいて、飼料製造装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株の資化性を示す表図である。
【図８】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株の菌の増殖とグルコース及びエタノール生成量を比較して示す表図である。
【図９】本発明の実験例に係り、カンジダ・シャハタエの変異株及び親株のエタノール耐性試験の結果を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の実験例に係り、リンゴの搾り粕からの酢酸の生成量の経時変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ カルシウム製造装置
２ 搬送機
３ 洗浄機
４ コンベア
５ 粉砕機
６ コンベア
７ 焼成機
８ａ サイクロン
８ｂ 排気ファン
９ 搬送機
１０ 酢酸製造装置
１１ エタノール生成部
１２ エタノール発酵槽
１３ ホッパ
１４ 攪拌機
１５ 温度調節機
１６ ポンプ
２０ 酢酸生成部
２１ 酢酸発酵槽
２２ エアー供給機
２３ 攪拌機
２４ 温度調節機
２５ ガスベント機
２６ ポンプ
３０ 遠心分離機
３１ 酢酸貯留槽
３２ 攪拌機
３３ 温度調節機
３４ ポンプ
３５ 調節器
４０ 酢酸カルシウム製造装置
４１ 混合ミキサ
４２ ホッパ
４３ 温度調節機
４４ サイクロン
４５ 排気ファン
５０ 飼料製造装置
５１ 乾燥機
５２ コンベア
５３ バーナ装置
５４ コンベア
５５ サイクロン
５６ 排気ファン
Claims (7)
- 凍結防止剤としての酢酸カルシウムを製造する凍結防止剤の製造システムにおいて、
貝殻を原料として酸化カルシウムを製造するカルシウム製造装置と、
青果物の廃棄物を原料として酢酸を製造する酢酸製造装置と、
カルシウム製造装置で製造された酸化カルシウムと酢酸製造装置で製造された酢酸とを加温しながら混合して酢酸カルシウムを製造する酢酸カルシウム製造装置とを備え、
上記カルシウム製造装置を、貝殻を洗浄する洗浄機と、該洗浄された貝殻を粉砕して炭酸カルシウムの粉粒体にする粉砕機と、上記炭酸カルシウムの粉粒体を焼成して酸化カルシウムの粉粒体にする焼成機とを備えて構成し、
上記酢酸製造装置を、青果物の廃棄物からエタノールを生成するエタノール生成部と、エタノール生成部で生成されたエタノールから酢酸を生成する酢酸生成部とを備えて構成したことを特徴とする凍結防止剤の製造システム。 - 上記エタノール生成部を、原料にカンジダ・シャハタエ（Ｃａｎｄｉｄａ Ｓｈｅｈａｔａｅ）の変異株を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させるエタノール発酵槽を備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の凍結防止剤の製造システム。
- 上記酢酸生成部を、原料に酢酸菌を接種して所定温度で攪拌しながら該原料を発酵させる酢酸発酵槽と、該酢酸発酵槽で発酵を終えた原料を遠心分離して酢酸を抽出する遠心分離機と、該遠心分離機で分離された酢酸を貯留する酢酸貯留槽とを備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の凍結防止剤の製造システム。
- 上記酢酸カルシウム製造装置を、供給される酸化カルシウムに酢酸を噴霧しかつ加温しながら攪拌する混合ミキサを備えて構成したことを特徴とする請求項１，２または３記載の凍結防止剤の製造システム。
- 上記酢酸製造装置で酢酸を製造する際に生じる残渣から飼料を製造する飼料製造装置を備えたことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の凍結防止剤の製造システム。
- 青果物の廃棄物として、リンゴの搾り粕を用いたことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の凍結防止剤の製造システム。
- 貝殻として、ホタテ貝の貝殻を用いたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６記載の凍結防止剤の製造システム。
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