JP5725813B2

JP5725813B2 - 洗米排水の固形成分の沈降方法

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Publication number: JP5725813B2
Application number: JP2010264907A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　昌規; 昌規渡辺; 晴太郎日高; 智裕立木; 金本　繁晴; 繁晴金本; 雄一尾崎
Original assignee: Satake Corp
Current assignee: Satake Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2012115714A

Description

本発明は、洗米排水の固形成分の沈降方法に関する。

米を原料に用いる食品加工業等では、精米を無洗米にする際に大量の洗米排水を産生している。洗米排水には有機物や窒素等を含むため、そのまま下水に排出すると水質汚濁の原因となる。また、無洗米製造現場では、無洗米加工装置を導入しており、その結果、洗米排水中の有機物等が高濃度化するとともに、処理量も増え、排水処理費が増加している。

一方で、洗米排水には、デンプン、タンパク質、リン等の有用な物質が含まれている。これらの物質を洗米排水から分離、回収し、機能性食品やバイオエタノール等の原料として有効利用すべく様々な検討もされている。

洗米排水の処理、有用物質の再利用いずれについても、洗米排水中の固形成分の分離を行う必要がある。固形成分を分離する方法としては、凝集剤を用いた分離方法（例えば、特許文献１）、濾過による分離方法（例えば、特許文献２〜４）、酵素を用いた方法（例えば、特許文献５）などが知られている。

特開２００３−２２５５１３号公報特開平１０−５７７２１号公報特開平６−３２７９１６号公報特開平６−９１１４１号公報特開２００７−３８２１４号公報

特許文献１のように水溶性アルミニウム塩等の高分子吸収体である凝集剤を用いた場合、高分子吸収体は水分を吸収して膨潤するため、使用後の処理残渣が多いという問題がある。また、処理残渣は産業廃棄物であるため、有用物質の再利用ができない。

特許文献２〜４のように濾過による分離方法では、洗米排水中に含まれる微粒子等による目詰まりが生じ、濾過性能が低下してしまう。

特許文献５では、プロテアーゼ処理により固形分を凝集させ、沈降させており、プロテアーゼを用いるため、処理コストが高くなるという課題を有する。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易な操作で、処理後の残渣が少なく、かつ、分離した固形成分の再利用が可能な洗米排水の固形成分の沈降方法を提供することにある。

本発明に係る洗米排水の固形成分の沈降方法は、
洗米排水に沈降性及び自己凝集性を有する酵母を混合し、
曝気により攪拌させるとともに好気条件にして１８〜４８時間の培養を行い、嫌気性微生物の繁殖を抑制して前記嫌気性微生物による前記洗米排水に含有する固形成分の分解を抑制しつつ、前記酵母と前記固形成分との接触頻度を高めて前記固形成分を前記酵母に付着させ、
その後、１〜３時間静置することによって自己凝集性による前記酵母同士のフロックの形成によって沈降を促進させて前記固形成分を前記酵母と共沈させる、
ことを特徴とする。

また、前記洗米排水に前記酵母を培養液とともに５体積％で混合し、ｐＨ６．０〜６．２、培養温度３０℃、通気量１ｖｖｍ（１Ｌａｉｒ／Ｌ洗米排水／ｍｉｎ）の条件で１８〜２４時間の培養を行うことが望ましい。

また、サッカロマイセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）に属する酵母を用いてもよい。

本発明に係る洗米排水の固形成分の沈降方法では、洗米排水に沈降性を有する酵母を混合し、洗米排水中の固形成分に酵母を吸着させて共沈させ、固形成分を沈殿させている。酵母を洗米排水に混合すれば固形成分を凝集沈殿させることができるため、操作が容易である。また、水溶性アルミニウム塩等の凝集剤を用いないため、処理残渣が少ない。更には、有害物質を添加していないことから、凝集沈殿させた固形成分の安全性が高く、機能性食品やエタノール等の原料として再利用することも可能である。

実施例１における沈降定数の測定結果であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、それぞれ６時間、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間、洗米排水中にて培養した酵母を用いた場合の測定結果を示すグラフである。実施例２における沈降定数の測定結果であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、１時間、２時間、３時間静置させた場合の測定結果を示すグラフである。

本実施の形態に係る洗米排水の固形成分の沈降方法は、洗米排水に沈降性を有する酵母を混合し、洗米排水に含有する固形成分を酵母に付着させ、そして、デンプンを酵母と共沈させる方法である。

洗米排水は、主に、精白米の表層にあるアリューロン層（糊粉層）を取り除き無洗米に加工する際に生じる。洗米排水中の固形成分の主成分は不溶性のデンプンである。この固形成分は微粒状であるため、水中でブラウン運動をし、自然には沈降しない。

一方、酵母は沈降性を有するので、水中において沈降する。また、メカニズムは定かではないが、酵母はデンプン等の固形成分と付着する性質を備えている。このため、酵母を洗米排水に混合すると、酵母に固形成分が付着し、酵母の沈降とともに固形成分も沈降することになる。

酵母に遊走性がないので、自ら固形成分へ移動して付着しないため、酵母を混合した洗米排水を攪拌することが好ましい。攪拌することで、酵母と固形成分との接触頻度が高まり、酵母への固形成分の付着効率が高まる。洗米排水を十分に攪拌した後、静置し、共沈させるとよい。これにより、固形成分の沈降性を高くすることができ、効率的に固形成分を凝集沈殿させ得る。

更に、自己凝集性を有する酵母を用いることが望ましい。ここで、自己凝集性とは、分散していた酵母が集合して酵母表面で付着・結合して塊（フロック）を形成する性質をいう。酵母が固形成分に吸着しつつ、酵母同士がフロックを形成することにより、沈降が促進する。また、酵母同士が引き付け合ってフロックを形成するが、酵母同士が引き付け合う際、その間に存在する固形成分が酵母同士に挟まれるように付着することになるので、酵母への固形成分の付着性の向上につながり、同時に固形成分の沈降も向上する。

また、洗米排水に曝気（エアレーション）し、好気条件下で行うことが好ましい。酵母は好気性微生物であるため、酵母を培養するためには酸素が必要となる。曝気を行うことで酵母の活性が高まり、固形成分の凝集沈殿を促進させることができる。また、曝気することで洗米排水の攪拌も同時に行える。上述のように、攪拌によって酵母と固形成分との接触頻度を高めることができる。

また、洗米排水中では乳酸菌等の嫌気性微生物が繁殖しやすい。乳酸菌等が繁殖すると洗米排水が腐敗し、悪臭を放つことになる。また、乳酸菌は固形成分の主成分であるデンプンを分解してしまい、酵母に固形成分が付着する効率が低下してしまう。しかしながら、曝気を行うことで、嫌気性菌である乳酸の繁殖を抑制することができ、上記の不都合を解消することができる。なお、曝気は洗米排水中に空気が行き渡るよう、下方から行うとよい。また、１分間当たり、処理する洗米排水の容積の０．５〜１倍の量の空気を送るようにするとよい。

洗米排水のｐＨは、凡そ５〜７と弱酸性である。多くの酵母は至適ｐＨが弱酸性であるため、洗米排水のｐＨを調節しなくとも、酵母の活性を保つことができる。また、反応温度は用いる酵母の至適温度に近い温度で行うとよい。

以上のように酵母を用いて固形成分を凝集沈殿しており、排水処理として利用する場合では、水溶性アルミニウム塩等の凝集剤を用いる場合に比べて処理後の残渣が少ない。

更には、有害物質を添加していないことから、凝集沈殿させた固形成分の安全性は高く、回収した固形成分を機能性食品等の原料として再利用することも可能である。

また、凝集沈殿させた固形成分を原料としてエタノールを生成する場合、サッカロマイセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）に属する酵母を用いるとよい。固形成分はデンプンを主成分とするため、これを液化、糖化し、アルコール発酵し、蒸留して分離することでエタノールを生成することができる。アルコール発酵の際、一般的にサッカロマイセス属の酵母を用いるので、固形成分の凝集からエタノールの生成までを一連の流れで行う場合では、洗米排水中の固形成分を凝集沈殿させる工程及びアルコール発酵工程の二つの工程で同じ酵母を使用することができる。酵母を貯留するタンクが一つで済むため、設備コストの低下につながる。

洗米排水に酵母を添加し、洗米排水に含有する固形成分を凝集沈殿させた。

洗米排水は、無洗米加工装置（ＳＪＲ２Ａ型（株式会社サタケ））を用い、米の処理量２０００ｋｇ／ｈ、使用水量３００Ｌ／ｈ、稼働時間８ｈ／ｄａｙの条件で駆動して排出された排水を用いた。

酵母は、ＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅＫ−７（以下、Ｋ−７と記す）、及び、ＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅＡＴＣＣ２６６０３（以下、ＡＴＣＣ２６６０３と記す）を用いた。

まず、培養液中で保存していた酵母をそれぞれ洗米排水中に添加した。酵母は培養液とともに添加し添加割合は５体積％である。そして、６時間、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間培養した。培養条件を以下に示す。
通気量：１ｖｖｍ（１Ｌａｉｒ／Ｌ洗米排水／ｍｉｎ）、
ｐＨ無調整（使用した洗米排水のｐＨ６．０〜６．２）
培養温度：３０℃

それぞれの酵母を洗米排水中で培養した後、１００ｍｌメスシリンダーに注ぎ、静置して固形成分を凝集沈殿させた。

また、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）として、いずれの酵母も添加していない洗米排水を１００ｍｌメスシリンダーに注ぎ、静置して固形成分を凝集沈殿させた。

それぞれのメスシリンダーを静置して１時間、２時間、３時間について、沈降定数を算出した。ここでいう、沈降定数は、メスシリンダーに注いだ洗米排水の全量（１００ｍＬ）から、無色になった上澄の量（ｍＬ）を除いた値である。

その結果を図１及び表１に示す。

Ｋ−７及びＡＴＣＣ２６６０３では、Ｃｏｎｔｒｏｌに比べ、大幅に沈降定数が下がっており、固形成分の凝集沈殿が進行していることがわかる。

また、ＡＴＣＣ２６６０３はＫ−７よりも沈降定数が低いことがわかる。ＡＴＣＣ２６６０３はＫ−７よりも自己凝集性が高い酵母であるため、自己凝集性よって、より効果的に固形成分を凝集沈殿できることがわかる。

なお、酵母を添加していないＣｏｎｔｒｏｌでも多少沈降定数が下がっているが、これは洗米排水中に野生酵母や乳酸菌等が存在するため、これらに付着した固形成分が共沈したものと考えられる。

続いて、洗米排水のｐＨを異ならせ、洗米排水中で１８時間酵母を培養した後、静置して沈降定数を測定した。その他の条件等は実施例１と同様である。

その結果を図２及び表２に示す。

Ｋ−７、ＡＴＣＣ２６６０３のいずれもｐＨ５で最も沈降定数が小さく、固形成分の凝集沈殿が進行していることがわかる。実施例１の同条件（１８時間培養）と比べて、沈降定数はほぼ同じであることから、酵母を用いて洗米排水の固形成分を凝集沈殿させるにあたり、洗米排水のｐＨ調整を行わなくても固形成分を凝集沈殿させ得ることがわかる。

Claims

洗米排水に沈降性及び自己凝集性を有する酵母を混合し、
曝気により攪拌させるとともに好気条件にして１８〜４８時間の培養を行い、嫌気性微生物の繁殖を抑制して前記嫌気性微生物による前記洗米排水に含有する固形成分の分解を抑制しつつ、前記酵母と前記固形成分との接触頻度を高めて前記固形成分を前記酵母に付着させ、
その後、１〜３時間静置することによって自己凝集性による前記酵母同士のフロックの形成によって沈降を促進させて前記固形成分を前記酵母と共沈させる、
ことを特徴とする洗米排水の固形成分の沈降方法。
前記洗米排水に前記酵母を培養液とともに５体積％で混合し、ｐＨ６．０〜６．２、培養温度３０℃、通気量１ｖｖｍ（１Ｌａｉｒ／Ｌ洗米排水／ｍｉｎ）の条件で１８〜２４時間の培養を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の洗米排水の固形成分の沈降方法。
サッカロマイセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）に属する酵母を用いる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗米排水の固形成分の沈降方法。