JPH01277481A - アルコール発酵果汁又は麦芽汁への調節された酸素添加方法及び該方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルコール発酵に関する。特に、本発明はブド
ウ酒発酵法、ビール醸造法、リンゴ酒醸造法、蒸留酒醸
造法等に適用できる。

周知のように、アルコール発酵は生物学的な反応であり
、その反応の過程で六炭糖類（ヘキソース類）は酵母に
よってエタノールに変えられる。

アルコール発酵の特徴は、生成したエタノールが前記の
反応の阻害物質しレトロ阻害（ｒｅｔｒｏ−ｉｎｈｉｂ
ｉｔｉｏｎ　）　〕であることである。これは、発酵果
汁（ｍｕｓｔ）又は麦芽汁中にエタノールが蓄積すると
エタノールの生成速度を次第に大きく減少させる結果と
なり、この現象は反応が完全に停止する迄続く。

アルコール発酵においては、発酵時間を短かくする（向
上した発酵活性）ように及び／又は発酵終了時の発酵果
汁又は麦芽汁のアルコール含有度を高めるようにして、
エタノールに対する良好な耐性（アルコール耐性）を有
する酵母を用いることが重要である。

アルコールに対する耐性は酵母中の不飽和脂質類とステ
ロール類の濃度に比例することが明らかにされている。

不飽和脂質類とステロール類は酵母の細胞膜の基本内方
構成成分であり、酸素の存在下でのみ生合成され、蓄積
される。

アルコール発酵が開始すると、発酵中の果汁又は麦芽汁
中に最初に存在した酸素が急速に使い果たされ、その後
は酵母は嫌気生活（ａｎａｅｒｏｂｉｏｓｉｓ）で発酵
し、発育し続ける。その際に、子孫の細胞（ｄａｕｇｈ
ｔｅｒ　ｃｅｌｌ）の細胞膜を産生ずるのに役立つよう
な不飽和脂質類とステロール類（これらはもはや生合成
されない）の利用と再分配がある。その結果酵母中の不
飽和脂質類とステロール類の濃度が連続的に低下してエ
タノールに対して次第に酵母の感受性が高くなり、発酵
が完全に阻害されるに至る（この阻害は酵母の４〜５世
代目の終りに実現すると推定される）。

この現象を避けるか又は遅らせるために、最初に存在し
た溶存酸素が完全に消費される前に発酵果汁又は麦芽汁
に酸素添加（ｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ）　Ｌなければな
らない。一般に、この酸素添加操作は、発酵槽の底部の
発酵果汁又は麦芽汁をポンプでくみ揚げ発酵槽の頂部か
ら＠酵果汁又は麦芽汁を流出するようにすることからな
る、いわゆる当該工業において”果汁又は麦芽汁の揚げ
（ｒａｉｓｉｎｇ）”と呼ばれる方法によって行なわれ
る。その際、発酵槽の頂部の気相雰囲気から通気（ａｅ
ｒａｔｉｏｎ　）が起こり、溶存酸素濃度が４〜５■／
ｌの程度に到達することを可能とする。この操作は通常
は毎日しかも短時間（数１０分）行なわれる。

しかしながら、過度に高い溶存酸素濃度はブドウ酒の官
能的品質： 風味の変化二ある種の化合物の酸化の危険性（エタノー
ルはアセトアルデヒドに酸化 され、あるいは酢酸等にまでも酸化 される）。

色の変化：特に白ブドウ酒に関し重大で、酵素によって
褐変する危険性（ポリフェ ノールオキシダーゼ等の作用） を変化させるかもしれない。

実際には、これらの現象は、処理される果汁又は麦芽汁
の種類にもよるけれども、溶存酸素濃度が０．１〜０．
５■／ｌを越えた場合に現われる。

上記の事情から、前記の゛発酵果汁又は麦芽汁の揚げ“
法は最適手段でないことが見出されるであろう。なぜな
らば、上記の揚げ方法は酸素移動を調節、制御すること
ができないので、前述した問題を回避できないからであ
る。

発酵果汁又は麦芽汁の酸素添加の調節、制御を改善する
目的で、気／液間の界面の領域において局部的な過剰酸
素添加を避けるように酸素貧化空気（空気を窒素で希釈
したガス）の通気（ｂｕｂｂｌ−ｉｎｇ　）を行ガうこ
との提案がある。しかしながら、一方では通気ガス中の
低い酸素濃度（０，５〜２％）と他方では酵母の酸素要
求とを考慮すると、上記のような提案の系では、かなり
の通気流（ａｅｒａｔ−ｉｏｎ　ｆｌｏｗ）を使用する
こととなり、必然的にエタノールの損失を生じる。

本発明の目的は、エタノールの連続した損失を伴なわな
いで発酵果汁又は麦芽汁の良好に調節、制御された酸素
添加を行なう方法を提供することにある。

従って、本発明の要旨によればアルコール発酵中の果汁
又は麦芽汁への調節された酸素添加方法において、前記
果汁又は麦芽汁を酸素透過性の膜の一方の面と接触させ
ること；液の酸素分圧よりも高い分圧下で酸素を含む酸
素含有ガスを前記の膜の別の一方の面と接触させること
；前記果汁又は麦芽汁の圧力に対する前記ガスの圧力の
比を一定に維持するとと；及び前記ガスの酸素含量を変
化させることによって前記果汁又は麦芽汁への酸素添加
を調節することからなることを特徴とする前記の酸素添
加方法が提供される。

酸素含有ガスとして、酸素と中性ガスとの混合物、特に
酸素／窒素混合物を用いることが好ましい。

また、本発明の別の要旨によれば、上記のような方法を
実施するだめの装置が提供される。このアルコール発酵
用装置は、発酵する果汁又は麦芽汁を入れる発酵槽と該
果汁又は麦芽汁に酸素添加する手段とからなる型のアル
コール発酵用装置において、前記の酸素添加手段が酸素
透過性の膜を有するパーミエータ−（ｐｅｒｍｅａ　ｔ
ｏｒ　）と、前記の膜の一方の面を前記果汁又は麦芽汁
と接触させる手段と、酸素含有ガスを前記の膜の他方の
面と接触させる手段とからなり、前記の酸素含有ガスを
前記の膜の他方の面と接触させる前記の手段が中性ガス
特に窒素の供給源と、酸素の供給源と、中性ガスと酸素
とを計量し混合する手段と、該計量。

混合する手段の下流方向に配置された減圧機とからなる
ことを特徴とする前記アルコール発酵用装置である。

本発明を実施する具体例をｔ１版句図而面参照して説明
する。添付図面は本発明のアルコール発酵装を鼾の略図
である。

図面に示す装置は主に、攪拌機３を備えた発酵果汁又は
麦芽汁２を入れる培養桶又は発酵槽１と、ガス退入装置
す々わちパーミエータ−（ｐｅｒｍｅａｔ−ｏｒ）　４
と、前記果汁又は麦芽汁を発酵槽１とパーミエータ−４
との間で循環させる循環回路５とからなる。

バーミニ−ター４は中空糸を有する型の少なくとも１種
の膜体モジュールによって構成される。

上記中空糸はハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）　６中でガ
ス入口ヘッダ−７とガス出口ヘッダ−８との間で伸長し
ている。各々の糸は酸素透過性の微細多孔質膜で構成さ
れ、例えばポリプロピレンから又は微細多孔質の支持体
層に塗着したシリコーンの薄層から形成される。上記の
ようなガス透入用モジュールは市販品を使用でき、例え
ば外径１．８ｍｍと内径Ｌ２ｍｔｔｔとを′有するポリ
プロピレン製の２２本の中空糸からなり、全交換表面積
が０．０３ｍ２であるモジュール”ＥＮＫＡモデルＬＭ
２Ｐ１２　’”を使用することができる。

出口ヘッダ−８は開放空気に通じている弁９を有し、一
方、入口ヘッダ−７は、減圧ｉ１１とその下流側の圧力
計１２とを備えたガス供給導管１０に接続されている。

導管１０それ自体へのガス供給は窒素導管１３と、質量
流量計１５を備えた酸素導管１４とによって行われる。

循環回路５は、発酵槽からパーミエータ−へ延びる導管
１６を有し、ポンプ１７と、発酵中の果汁又は麦芽汁中
の溶存酸素の濃度を測定するため電流計探針１８とを備
える。この電流計探針は、例えば商品名゛オルビスフイ
ア−（、ＯＲＢ　Ｉ　５ＰＩ（ＥＲＥ　）　’で知られ
ている測定器である。導管１６はノ々−ミニ−ター４の
ハウジングの一端に通じ、また別の導管１９はこのハウ
ジングの別の端から発酵槽に伸びている。

流量計１５はＰＩＤ型の調節器２ｏを経由して電流計探
針１８によって伝えられる信号によって制御し、また圧
力計２１はパーミエータ−のハウジング中の液体の圧力
ＰＬを測定する。前記の圧力ＰＬ１−１：所与の成る果
汁又は麦芽汁についてはポンプ１７の流量の関数である
。

装置の作動に当り、発酵果汁又は麦芽汁は循環回路５内
を流れ、酸素／窒素混合物はパーミエータ−のヘッダー
７内に送られ、従って圧力ＰＧ　で中空糸内に送られる
。圧力比Ｐ、／ＰＬは液体中で気泡を発生する限界値よ
りわずかに低く、一定に保たれる。その際、酸素の移動
はパーミエータ−に導入されるガスの組成を単に変化さ
せることによって調節、制御できる。

このために、電流計探針１８の設定値として約０．１−
０．５■０２／ｌの変数が選択される。上記の設定値は
、これを越えると、発酵果汁又は麦芽汁にとって好ま（
７く々い過剰酸素添加が起こるとみ々し得る値である。

すなわち、電流計探針１８は導管１３を通して供給され
る窒素の流れ（−短歌とみなす）と混合されるに至る酸
素の流れを調節する流量計１５を調整する。次いでこの
窒素−酸素ガス混合物は、最適比ＰＧ／ＰＬに一致し一
〇一定圧力でパーミエータ−に送り出すための減圧扱口
で膨張されて適当な圧力にまで減圧される。

上記のようにすると、酸素は発酵果汁又は麦芽汁中に調
節された率で移行し、しかもその際に、蒸発によるエタ
ノールの損失を避ける溶存酸素の形態で移行される。

発酵槽の外側に設けた循環回路５の使用は、例えば保守
に関しては便利な利点を与えるが、果汁又は麦芽汁の十
分な流動性を必要とする。若干の場合（例えば赤ブドウ
酒の発酵）には、ガス透過用の中空糸を発酵槽ｌ内に直
接に配置すること又は循環回路５の入口にｆ過手段を設
置することが好ましい。

一方は本発明の装置を用いる場合と、もう一方は従来の
゛果汁揚げ”法（ｍｕｓｔ　ｒａｉｓｉｎｇ　ｔｅｃｈ
ｎｉ−ｑｕｅ　）によって酸素添加する比較の発酵槽を
用いる場合とについて、白ブドウ酒の発酵における試験
を比較して行なった。この試験によれば、本発明に従っ
て酸素添加された発酵槽の酵母がエタノールに対する耐
性を向上されたことを示し、しかも少なくともエタノー
ル濃度ｌＯ容量チ乃至１１容康係の場合に関しては、グ
ルコース比消費率が顕著に増大したことを示した。

これらの試験から本発明は発酵活性す寿わち発酵速度を
増大させることが明らかである。また、クロマトグラフ
ィー分析は発酵果汁又は麦芽汁の過剰酸素添加の場合に
生成される酸化した化合物（アセトアルデヒド、酢酸等
）が存在しないことを示した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のアルコール発酵装置の略図であり各付号
は以下を表わす。　　】・・・発酵槽、２・・・発酵果
汁又は麦芽汁、３・・・攪拌機、４・・・ノミ−ミニ−
ター、６・・・ハウジング、７・・・入口ヘッダー、８
・・・出口ヘッダー、９・・・弁、１０・・・ガス供給
導管。 １１・・・減圧機、１２．２１・・・圧力計、１３・・
・窒素導管、１４・・・酸素導管、１５・・・流量計、
１６．１９・・・導管、１７・・・ポンプ、１８・・・
電流計探針、２０・・・調節器、５・・・循環回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルコール発酵中の果汁又は麦芽汁への調節された
   酸素添加方法において、前記果汁又は麦芽汁を酸素透過
   性の膜の一方の面と接触させること；液の酸素分圧より
   も高い分圧下で酸素を含む酸素含有ガスを前記の膜の別
   の一方の面と接触させること；前記果汁又は麦芽汁の圧
   力に対する前記ガスの圧力の比を一定に維持すること；
   及び前記ガスの酸素含量を変化させることによつて前記
   果汁又は麦芽汁への酸素添加を調節することからなるこ
   とを特徴とする前記の酸素添加方法。 ２、前記ガスの圧力を、前記果汁又は麦芽汁内に気泡を
   発生させる圧力値よりも低く維持することを特徴とする
   請求項１記載の方法。 ３、前記果汁又は麦芽汁中の溶存酸素濃度を測定し、次
   いで前記濃度を一つの設定値にほぼ維持するように前記
   ガスの酸素含量を変化させることを特徴とする請求項１
   又は２記載の方法。 ４、酸素と中性ガスとの混合物、特に酸素／窒素混合物
   を酸素含有ガスとして用いることを特徴とする請求項１
   、２又は３記載の方法。 ５、発酵する果汁又は麦芽汁を入れる発酵槽と該果汁又
   は麦芽汁に酸素添加する手段とからなる型のアルコール
   発酵用装置において、前記の酸素添加手段が酸素透過性
   の膜を有するパーミエーターと、前記の膜の一方の面を
   前記果汁又は麦芽汁と接触させる手段と、酸素含有ガス
   を前記の膜の他方の面と接触させる手段とからなり、且
   つ前記の酸素含有ガスを前記の膜の他方の面と接触させ
   る前記の手段が中性ガス特に窒素の供給源と、酸素の供
   給源と、中性ガスと酸素とを計量し混合する手段と、該
   計量、混合する手段の下流方向に配置された減圧機とか
   らなることを特徴とする前記アルコール発酵用装置。 ６、前記果汁又は麦芽汁の溶存酸素の濃度を測定して前
   記の計量及び混合手段を制御する手段を含むことを特徴
   とする請求項５記載の装置。 ７、前記パーミエーターが中空糸を有する型式であり、
   酸素含有ガスを前記の膜の他方の面と接触させる手段が
   前記中空糸の内部と連通していることを特徴とする請求
   項５又は６記載の装置。 ８、前記果汁又は麦芽汁を発酵槽とパーミエーターとの
   間で循環させる回路を有し、且つ前記回路がポンプを含
   んでいることを特徴とする請求項５、６又は７記載の装
   置。