JPH0260317B2 - - Google Patents

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JPH0260317B2
JPH0260317B2 JP56036762A JP3676281A JPH0260317B2 JP H0260317 B2 JPH0260317 B2 JP H0260317B2 JP 56036762 A JP56036762 A JP 56036762A JP 3676281 A JP3676281 A JP 3676281A JP H0260317 B2 JPH0260317 B2 JP H0260317B2
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potatoes
fermentation
alcohol
raw
enzyme
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Michihiko Nojiri
Kazuo Sumya
Yoshiichi Matsumura
Shozo Ito
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    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は甘しよ、キヤツサバ、馬鈴しよ等の生
いもを酵素法により無蒸煮で高濃度．高速度にア
ルコール発酵させるものである。
近時化石エネルギー資源のいわば希少化への対
策として再生産可能な資源すなわちバイオマスの
エネルギー資源化や化学原料としての利用が注目
されてきた。
日本では戦前甘しよ、キヤツサバ、砂糖きび等
を利用してのアルコール（エタノール、ブタノー
ル）の生産を盛んに行つた。しかし当時の方法に
よる醗酵、特にエタノール醗酵工業では、いも類
を原料とした場合、幾多の問題点がある。特に多
量の熱を消費倍するいもの蒸煮に代る前処理方法
の開発と高濃度アルコール醗酵法の確立の問題が
残つている。この問題はバイオマスのエネルギー
資源化に於ても最も緊急に解決されるべきであ
り、本発明はこの点に関するものである。
即ち従来よりいも類（甘しよ、キヤツサバ、馬
鈴しよ等）の澱粉質原料は、一旦これを蒸煮して
糊化後、これに∝−アミラーゼを作用させてデキ
ストリン化し、エタノール醗酵原料とした。この
工程操作には多大の設備（高圧蒸煮罐の使用等）
と多量の熱量（蒸煮熱エネルギー等）を要する。
特にその熱量は醗酵後のもろみからのエタノール
蒸溜に要する熱量と相まつて、エネルギーバラン
スに於てアルコール醗酵は必ずしもプラスになら
ないと云う重大な問題がある。例えば従来のアル
コール醗酵要原料いもの蒸煮は、約2.5Kg／cm2前
後の加圧下に30〜60分程度行なわれており、その
蒸気量はアルコール製造に要する全蒸気量の約30
％にも及ぶ。しかも重要なことは蒸煮処理により
ドレン（生蒸気）が混入するため必然的に原料の
希釈化が起り、結果として醗酵アルコールの濃度
は低値に留り、一方それだけにアルコール蒸溜に
要する熱量は大きく、すなわち消費熱量単位当り
の製品アルコール収量が低下する。従来法による
蒸溜用の熱エネルギーはアルコールの有する燃焼
エネルギーの1/2にも達した。
本発明者らは上記醗酵法によるアルコール製造
に於いての生いもの蒸煮に代わる前処理法の開
発、蒸溜用熱エネルギーの節減を目的として生い
もを蒸煮することなく、しかも高濃度アルコール
醗酵を行う方法につき、種々研究を重ねた。まず
いもの蒸煮は含有でんぷんの糊化のみならずアル
コール醗酵に於て雑菌による汚染がないよう原料
いもの殺菌の効果もあるのでこの点について研究
した。その結果、水洗して附着土を除去したいも
を希酸に室温で数時間浸漬すると、酒精醗酵に於
て有害となる微生物は除去できることを見出し
た。次いでいもの澱粉の糖化について研究し、ま
ずいもはその破砕物にペクチン分解酵素を作用さ
せると液状化する（以下同酵素を液状化酵素とよ
ぶ）が液状化物中の澱粉の糖化酵素による糖化性
を高めるには、ペクチン分解酵素による液状化物
に細菌∝−アミラーゼを加え、後述する条件で加
熱すればよいこと、特に馬鈴しよを原料とする場
合はペクチン分解酵素による液状化物の上清の一
部または全部を除去したのち上述の細菌∝−アミ
ラーゼ処理を行えば高濃度アルコール醗酵を高速
度で行い得ることを見出した。本発明はこの新し
い知見に基づき完成されたもので、いわゆる酵素
を利用する生いもの無蒸煮、高濃度、高速度アル
コール醗酵法に関するものである。
本発明はいも類を原料としてアルコール醗酵を
行うのに際し前処理として原料生いもを予め酸に
より滅菌したのち、破砕し、ペクチン分解酵素を
主体とする酵素剤を作用させて液状化し、それに
細菌∝−アミラーゼを加えて適度に加温すること
により、いもの澱粉をデキストリン化することを
特徴とするもので、このデキストリン化物にグル
コアミラーゼと酵母を加えて糖化醗酵を行なうこ
とにより、いもを蒸煮することなく高速度かつ高
濃度にアルコールを生産する方法に係る。
本発明方法において原料とするいもは大量に入
手できる甘しよ、キヤツサバ、馬鈴しよが望まし
い。これらのいもを洗浄して土砂を除いた後、稀
酸溶液に浸漬する。酸としては例えば、塩酸、硫
酸、硝酸などの鉱酸の他酢酸あどの有機酸も使用
できる。酸の濃度は鉱酸では水素イオン濃度とし
て0.04〜0.03N、酢酸では0.05Nが好ましい。浸
漬時間は常温ならば約２時間以上、好ましくは３
時間以上行い、これによりいもに附着するアルコ
ール醗酵に有害な菌を滅菌することができる。
一方以上の様な酸浸漬処理をしない場合は、生
いもに附着する細菌のため、乳酸発酵が起り易
い。酸浸漬せずに甘しよを破砕し、直ちに本発明
の如く、ペクチン分解酵素を主体とする酵素剤を
作用させて液状化し、それを細菌∝−アミラーゼ
を加えて甘しよ破砕物中の澱粉をデキストリン化
したものにつき、糖化酵素とアルコール発酵用酵
母とを加え、常法通り発酵槽内で発酵させたとこ
ろ、生いもに由来する雑菌により、乳酸醗酵が起
り、アルコール醗酵がかなり停滞し遅延した。ま
た他の１例として、乳酸醗酵のみならず、例えば
同様に酸浸漬処理せずに破砕物を上記の如く液状
化、デキストリン化しその后アルコール醗酵を試
みたところ、乳酸醗酵とは異る酪酸醗酵が起り、
アルコールの収率が著しく減少した。すなわちこ
れらのことから原料生いもに由来するアルコール
醗酵有害菌を滅菌する必要のあることが明らか
で、その解決法として酸浸漬法を用いる。
いもの破砕は、いもが酵素の作用をうけやすい
様に行なうもので、例えばデイスポーザー、摺込
機、スライサー、デイスパミル等の機械類を用い
ることができる。破砕処理はできるだけ無菌的に
行なうのが望ましく、又いもはできるだけ細く、
好ましくは平均８メツシユ程度の粒度とするのが
良い。液状化酵素はいもの破砕に際して加えて
も、また破砕後添加してもよい。液状化酵素とし
てはペクチエンドポリガラクチユロナーゼを主体
とするペクチン分解酵素と少量のカルボキシルメ
チルセルラーゼ、アラビノキシラナーゼ、アラビ
ノガラクタナーゼを有すればよく、市販品として
はケルロシンAC、オリエンチームＢ（上田化学工
業株式会社製）がよい。いもの破砕物を適当な反
応槽に送り、液状化酵素が作用し易いようにでき
れば温度を40℃位までに加温し、またPHを4.5附
近に調節する。なおいもの破砕物の液状化に添加
する酵素剤の代りに液状化酵素を生産する糸状菌
の麹（含有酵素はペクチエンドポリガラクチユロ
ナーゼを多量に含むペクチン分解酵素を主体と
し、その添加量はいも100ｇ当りペクチンエンド
ポリガラクチユロナーゼ活性で50単位以上が好ま
しい）でもよい。また液状化のために添加する酵
素または麹の量は馬鈴しよ、キヤツサバの場合は
甘しよの場合に比べて1/5以下で良い。また酵素
による液状化反応は具体的にはPH3.5〜4.5で常温
から50℃までの温度下に、30分から１時間保つて
行われる。勿論、液状化酵素による破砕いもの液
状化反応は回分式でも連続式でもよい。
この様にして液状化したいもを原料として高速
度にかつ高濃度アルコール醗酵に付するため、次
に細菌∝−アミラーゼを加えて液状化物中に含ま
れる澱粉をデキストリン化（糊化分解）する。こ
の操作は馬鈴しよ原料の場合は必要であるがキヤ
ツサバ、甘しよ原料の場合、高速醗酵を望まない
ならばあえて必要としない。なお馬鈴しよは澱粉
含量が低いので、細菌∝−アミラーゼによるデキ
ストリン化に付するに際し、液状化酵素による液
状化物の上清液を除去すれば、その除去分に対応
して高濃度アルコール醗酵の原料とすることがで
きる。
液状化酵素による液状化いもの中の澱粉を細菌
∝−アミラーゼによつてデキストリン化するには
液状化物のPHを約5.4以上に調整したのち75℃〜
90℃の温度に、75℃では20分間位、90℃では１〜
２分間加熱することによつて行れる。その際添加
する細菌∝−アミラーゼの使用量は澱粉液化力で
澱粉１ｇ当り４〜16単位でよく、またデキストリ
ン化の度合は還元糖生成度で５〜12％の間が望ま
しい。デキストリン化反応は回分式でも連続式で
も良い。
デキストリン化した原料を冷却したのちアルコ
ール醗酵に付するのには既往の方法で、すなわち
糖化酵素（グルコアミラーゼ）とアルコール醗酵
用酵母、また原料いもの種類によつては酵母の栄
養源を加える。糖化酵素としては市販の液状また
は粉末状グルコアミラーゼで良く、その量は原料
いもの含有している澱粉１ｇ当り２〜10単位、ま
たアルコール醗酵用酵母としては日本酒醸造用酵
母、パン酵母、またはいわゆるアルコール醗酵用
酵母のいずれでも良い。また35℃以上でもアルコ
ール醗酵を行なうPichia属酵母も使用できる。な
お醗酵に際し酵母の栄養源としては少量の硫安、
リン酸第一カリ、微量の塩化カルシウム、硫酸マ
グネシウム等を加えることが望ましい。
実施例 １ 予め洗浄した甘しよ２KgをPH1.8の硫酸溶液中
に２時間浸漬したのち、家庭用のデイスポーザに
て破砕し（PH4.2）それに前述のセルロシンAC1
ｇ（上田化学工業株式会社製、１ｇあたりペクチ
エンドポリガラクチユロナーゼ1440単位、CMC
分解酵素990単位、アラビノキシラナーゼ390単位
及びアラビノガラクタナーゼ315単位を含む）を
添加し、２容ステンレス容器にてときどきかく
拌しながら45℃で１時間反応させて液状化した。
次にPHを苛性ソーダで5.6とし、細菌∝−アミラ
ーゼ（上田化学工業製7500単位／ｇ）を0.5ｇ添
加し１容ステンレス製セパラブルフラスコにて
連続式にローラーポンプで注入・排出しながら滞
留時間10分、85℃の条件下でデキストリン下反応
を行なつた。その結果、甘しよ破砕物中の澱粉は
デキストリン化し（分解率11.0％）、その濃度は
いもの有していた澱粉含量と略同じ（糖化後ブド
ウ糖として31.0％）であり、何ら希釈することな
くアルコール醗酵に供する事ができた。
すなわちそのデキストリン化液に、１Kgあたり
アルコール醗酵用酵母（Saccharomyces
cerevisiae Hansen Rasse X11）を12.5ｇ、また
酵母の無機栄養源としてリン酸第１カリウム1.1
ｇ、硫酸アンモニウム1.5ｇ、硫酸マグネシウム
0.13ｇ、塩化カルシウム0.13ｇ、及びグルコアミ
ラーゼ１ｇ（１ｇあたりグルコアミラーゼ活性
1200単位）を添加し、小型醗酵容器（５容）に
てPH4.5、25℃で醗酵させたところ、43時間にて
アルコール濃度16.9％（Ｖ／Ｖ％）にも達し、高
濃度アルコール醗酵が短時間に達成された。
実施例 ２ 原料として馬鈴しよを用いた。洗浄した馬鈴し
よ２KgをPH1.8の硫酸溶液中に２時間浸漬した後
デイスポーザにて破砕し、実施例１で使用した
「セルロシンAC」を0.5ｇ添加し、２容ステン
レス容器にてかく拌しながらPHを4.5に調整した
のち45℃に１時間保つて液状化した。次いでデカ
ンターにて遠心し、上澄液（１Kgのいもから約
520ml）の2/3を捨て去り、1/3を沈降部に加え、
それをかく拌し乍ら苛性ソーダでPHを5.6に調整
し、それに実施例１使用の細菌∝−アミラーゼを
0.5ｇ添加し、１容ステンレス製セパラブルフ
ラスコにて連続式にローラーポンプで注入・排出
しながら、滞留時間５分、88℃の条件下でデキス
トリン下反応を行なつた。その結果、デキストリ
ン化率は12％となり、またその全糖は32％で馬鈴
しよを蒸煮して細菌∝−アミラーゼでデキストリ
ン化したものより約60％濃厚なデキストリン化液
を調製することができた。
次にこの様にして調製したデキストリン化液１
Kgあたり実施例１と同様にアルコール醗酵用酵母
12ｇ（S.cerevisiae.RX11）グルコアミラーゼ１
ｇ及び酵母の無機栄養源としてリン酸第１カリウ
ム1.1ｇ、硫酸アンモニウム1.5ｇ、硫酸マグネシ
ウム0.13ｇ、塩化カルシウム0.13ｇを添加し、小
型醗酵容器にてPH4.5、25℃で醗酵させたところ、
44時間にてアルコール濃度16.7％（Ｖ／Ｖ％）に
達し、従来法では不可能であつた高濃度アルコー
ル醗酵を、馬鈴しよを原料として極めて短時間に
達成することができた。
原料として生キヤツサバを用いても略同様の効
果が得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 原料の生いもを酸に浸漬して後これを破砕
    し、その破砕に際し、またはそれらの破砕物にペ
    クチエンドポリガラクチユロナーゼを主体とする
    酵素を加えて得られる液状化物に、∝−アミラー
    ゼを加て液状化物中に存在する澱粉をデキストリ
    ン化してアルコール醗酵の原料とすることを特徴
    とするいもの無蒸煮、高濃度、高速度アルコール
    醗酵方法。
JP56036762A 1981-03-14 1981-03-14 Alcoholic fermentation of raw potato by enzymatic process Granted JPS57152888A (en)

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