JPH03164188A - 凝集性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノールの製造法 - Google Patents
凝集性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノールの製造法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は凝集性酵母を遊離又は固定化しエタノールの反
復、半連続及び連続発酵に関する［従来の技術］ 従来，工業的なエタノール発酵は主に非凝集性酵母を用
いた回分発酵が多い．しかし、最近は凝集性酵母を用い
たエタノールの連続生産についても研究がみられてきた
（ＨｉｒｏｓｈｉＫｕｒｉｙａｍａ ｅｔ ａｔ，
Ｊ．Ｆｅｒ−ｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏ１ ６３，１
５９（１９８５）．Ｓａｖｉｔｒｅｅ Ｌｉｍｔｏｎ
ｇｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏ
１ ６２．５５〈１９８４）．Ｌかし、そこで使用さ
れている酵母の凝集性、発酵速度、発酵温度などでは満
足できない ［発明が解決しようとする課題１ 一般に酵母によるエタノール発酵工業生産では非ａＸ集
性酵母が使用されているため、発酵完了後、発酵液と酵
母菌体の分離に遠心分離操作を必要とするため、膨大な
エネルギー及び時間を必要とする．また遠心分離により
菌体を分離するため酵母の汚染が起こり、酵母の再使用
は望ましくない． 本発明は凝集性酵母を使用するため、遠心分離による発
酵液の分離を必要と、せず、また凝集沈ｆｉ操作により
発酵液の取り除き可能なため酵母は汚染されず反復利用
が可能となる．またその発酵法についても反復発酵は勿
論のこと、発酵完了後、発酵液の約１／２量を除去、隨
去分に相当する量の新しく調製された培地を加え発酵を
続ける半連続発酵法も可能となる．更に本酵母をセラミ
ックス担体を始めアルギン酸力ルシュムゲル，Ｋ−カラ
ギーナンカリウムゲル、ポリアクリルアミドゲル、光硬
化性樹脂などに固定化したバイオリアクターを用い反復
法並びに連続法によるエタノール発酵をも可能とした．
［課題を解決するための手段及び本酵母の特性］従来の
エタノール発酵は非凝集性酵母を使用していること、ま
た最近報告された凝集性酵母の性質が工業比にはマッチ
しないので、本発明ではまず第一に工業化に適した凝集
性酵母のスクリーニングから始めた．その結果蔗糖廃糖
蜜から特に凝集性の高い酵母の分離に戒功した．本酵母
は凝集性の高いほかに、その特性として発酵温度が４０
℃と一般酵母より１０℃以上高いこと、また１２％のエ
タノール迄耐性を有すること、初発糖濃度が３０％まで
高ぬれること、発酵率も９０％と高いことなど、工業化
に必要な諸条件を有している．以上説明したいずれも工
業化にすぐれた特性を持ち合わせた本酵母を用い、遊離
細胞並びに固定化細胞を使用し反復、半連続及び連続法
によってエタノール発酵を行う新しい製造法である． ［以下に本発明を詳述する］ まず本発明の凝集酵母について述べる．本発明に使用し
た凝集酵母は各種甘蔗廃糖蜜から分離された凝集性酵母
のうちでもつとも凝集性の高いものである．その大きさ
はく３〜８）Ｘ（５〜１０）μｍで多極出芽により増殖
する．本酵母の生理的、生化学的性質を表１に示す．本
酵母はＫｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊの分類により、
Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ
と同定され、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅ
ｖｉｓｉａｅ Ｈ，Ｓ，Ｏ，−１株と命名する． 本酵母は工業技術院微生物研究所に微工研条寄第２０６
６号として寄託されている． 以下本酵母を用いたエタノール発酵製造法について説明
する． 本酵母のエタノール発酵培地としては主に廃糖蜜（糖濃
度５〜３０％）に０．１％の尿素、ＫＨ２ Ｐｏ４ ，
ＭｇＳＯ４ ・７Ｈ２０を加えたものを使用した．ρＨ
は燐酸にて４．５に調整する． なお固定化酵母の培地としても上述と同じ培地を使用し
た． 次に固定化用担体はシリカ、アルミナ、ジルコニアなど
の単独又は混合物をコロイダルシリ力及び硫酸バンド等
のバインダーと共に焼成して得られたセラミックスで形
状としては円筒状、円板状、板状、ビーズ状等のいずれ
か一つ又は組み合わせたものを使用した．詳細について
は昭和６２年特許願第３０４４２６号を参照の事．その
他３〜５％アルギン酸カルジニウムゲル、３〜５％Ｋ一
力ラギーナンカリウムゲル、５〜７％ポリアクリルアミ
ドゲル、光硬化性樹脂などに包括されたビーズ状、ブロ
ック状、板状のもので良い． 上記操作により得られた固定化酵母を発酵容器に入れ廃
糖蜜培地又はグルコースなどの炭素源に少量の窒素源を
加えた培地を発酵原料とし嫌気的条件下で固定化菌体と
接触させつつ発酵させる．なお上記発酵容器としては例
えば、フィルム反応槽、円筒槽、セラミック吸着板で仕
切られた槽、球状セラミックス、各種ゲルを充填槽で用
いたものなど、どんなものであっても良い．セラミック
スの形状、反応槽に就いては公開特許公報昭６２−１５
１１７６号を参照のこと．なお上記嫌気条件とは特に通
気を行わない状態、あるいは該発酵容器の空間部を炭酸
ガス、窒素ガスなどで置換した状態を意味する．発酵時
間としては５時間以上、好ましくは８〜１０時間程度接
触・発酵させる．上記発酵型式としては反復式、半連続
式、連続式など適宜選択して行うことができる．上記操
作により得られた発酵液は蒸溜してエタノール製品とす
る．【以下実施例により本発明を具体的に示す］実施例
１． 本酵母Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株の前培養は２％グルコース、
１％ベプトン、０．５％酵母エキスを加えｐＨ４．５と
した培地を殺菌後振盪培養する． 本発酵は主にモラセスを用い糖濃度１０〜３０％に希釈
した後０．１％の尿素、ＫＨ２ＰＯ．，Ｍ ｇ Ｓ Ｏ
ａ ・７Ｈ２０を加えｐＨ４．５とし殺菌した培地
に前培養酵母を加え発酵する．本培養では高濃度発酵の
際殺菌しない培地でも良い．本酵母を用い糖濃度を１６
％、２０％及び２５％としたモラセスを用い遊離菌体を
用いた発酵結果を表２に示す．表２より本酵母は糖濃度
２５％で１２．４％のエタノールを８時間で生成する． 通常酵母の最適温度は２８〜３０℃であるが、発酵過程
において、発酵熱に拠りこれより高い温度になるため冷
却を必要とする．本酵母の一つの特徴として、発酵温度
が３８〜４０℃と言う高い特性がある為、冷却がそれだ
け少なくて済む大きな利点がある． 他の代表的なアルコール発酵酵母、Ｓａｃｃｈａｒｏｍ
ｙｃｅｓ ｕｖａｒｕｍ，醸造協会７号との比較を図
ｌに示す．この図からも解るように本酵母は３５℃では
生成エタノールの濃度及び発酵速度の早いことも明らか
で約２０％以上の高効率を有する． なお凝集効果については一般発酵培地で検討した結果、
凝集時間１分以内と優れていた．実施例２． 固定化酵母によるエタノール発酵． 先に述べた色々の固定化担体で本酵母を固定化しエタノ
ール発酵を行ったが、ここではセラミックス担体に固定
化した後、エタノール発酵を行った例について述べる． あらかじめセラミックス担体に本酵母を吸着固定化した
後、反応器に入れ，発酵原液として２２％糖濃度のモラ
セス培地を用い３８℃で反復発酵を行った．なお遊離菌
体との比較を図２に示す． 図２より固定化酵母はアルコール濃度も１％以上高く、
また発酵時間も１０〜２０％以上短縮可能である． 表１ ． Ｓａｃｃｂａｒａｍ１ｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉ
ｓｉｉｅ Ｈ．Ｓロー１株の性質発酵 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース 炭素源資化性 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース κＮＯ３の資化 生育 ５０％グルコースーイースト抽出物寒天１０ＸＮａｃ
Ｉ−５１１グルコース−０． ５ａｌＢａｃｔｏｒｅａ
ｇＬＮｉｔｒｏｇｅｎ Ｂａｓｅ ＳｏｌＩｌｔｉ
ｏｎ４０°Ｃ ガスと酸生成 アミロイド生成 試験結果 ＋ ＋ ＋ 十 ＋（完全） ＋＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ 十 培養峙問（日冫 図１． 発酵温度｛３５℃｝における各種９ほの影響Δ：木酵Ｆ
＃ＩＩ．Ｓ．Ｏ．− １ 株 口 ： Ｓａｃｃｈａｒｏ−ツｃｅｓ Ｕｖａｒｕ
＋＋０ ： Ｓ ． ｅｅｒｅｖｉｓｉａｅ 醸遣協
会７号 発酵時間（ｋｒ．１ 図２．１２離ｍＩ！Ｉ《口》ト固定ａＩ胞（０）との比
較Ｓ ． ｃｅｒｅｆｔｚｒａｅ ｌｌ．ｓ．０． −
１ｓ＋１！ｍ． ３ ８℃ＰｌｌＩＩ蜜墳Ｉ！使
用． 昭相６４手１月６日 特評庁長官般 １ ． 串 ］午 の 表 ホ 待覇昭６３−２４８７３２ ２．光明の名称 ａＸ性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノ
ールの製造法 ３．補正をする者 事件との関帰 持杆出願人 １．明綱畜の全文訂正 ２．表 ３，ＩＡ ５．補止の内容 別紙の通り 明 ｍ 書 ｌ．発明の名称 凝集性並びに非［集性酵母を用いｉ離細胞及び固定化ｍ
胞によるエタノールの急速Ｓ造法２．特許請求の範囲 ＋ｌ１サツ力ロミセス属でａｉａ性を有する酵母 Ｈ．
ｓ．ｏ．−ｉの遊離細胞によるエタノールの反攬及び半
連Ｍ発酵法 （２）上記の酵母、並びにアルコール発酵性のその池の
凝集及び非凝集酵母をセラミックス担体を始めアルギン
酸カルジニウムゲル、Ｋ−カラギーナンカリウムゲル、
ポリアクリルアミドゲル、光硬化性樹脂などで固定化し
た後、エタノールの反復及び連続発酵法 ３．発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は凝集性並びに非凝集性酵母を遊離又は固定化し
エタノールの回分，反復、半連続及び連続発酵に関する ［従来の技術１ 従来、工業的なエタノール発酵は主に非凝集性酵母を用
いた回分発酵が多い．しかし、最近は凝集性酵母を用い
たエタノールの連続生産についても研究がみられてきた
（ＨｉｒｏｓｈｉＫｕｒＬｙａｍａ ｅｔ ａｔ，
Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌ ６３．１５
９（１９８５）．Ｓａｖｉｔｒｅｅ Ｌｉｍｔｏｎｇ
ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈ−ｎｏ
ｌ ６２．５５（１９８４）．Ｌかし，そこで使用さ
れている酵母の１１１％性、発酵速度、発酵温度などで
は満足できない． ［発明が解決しようとする課題］ 一般に酵母によるエタノール発酵工業生産では非凝集性
酵母が使用されているため、発酵完了後、発酵液と酵母
菌体の分離に遠心分離操作を必要とするため，Ｗｊ大な
エネルギー及び時間を必要とする．また遠心分離により
菌本を分離するため酵母の汚染が起こり、酵母の再使用
は望ましくない． 本発明は凝集性酵母を使用するため、遠心分離による発
酵液の分離を必要とせず、また凝集沈浦操作により発酵
液の取り除き可能なため酵母は汚染されず反復利用が可
能となる．またその発酵法についても反復発酵は勿論の
こと．発酵完了後、発酵液の大部分を除去、除去分に相
当する量の新しく調製された培地を加え発酵を続ける半
連［発酵法も可能となる．更に凝集性酵母及び非凝集性
酵母をセラミックス担体を始めアルギン酸力ルシュムゲ
ル、Ｋ−カラギーナンカリウムゲル，ポリアクリルアミ
ドゲル、光硬化性樹脂などに固定化したバイオリアクタ
ーを用い反復法並びに連続法によるエタノール発酵をも
可能にしたことにより，生産ｌ及びエタノール収率の向
上、並びに人件費の大幅なる削減が達或できることは明
らかである．又，本製造法は発酵が密閉容器内で行われ
ることにより、アルコールの品質向上及び二酸化炭素の
再利用が可能である． ［３２１を解決するための手段及び本酵母の特性］従来
のエタノール発酵は非ａｌａ性酵母を使用していること
，また最近報告されたＭＳ性酵母の性質が工業化にはマ
ツチしないので、本発明ではまず第一に工業化に適した
凝集性酵母のスクリーニングから始めた．その結果！Ｉ
ｆ廃糖蜜から特に凝集性の高い酵母の分離に成功した．
本酵母は凝集性の高いほかに，その特性として発酵温度
が３８℃〜４０℃と一般酵母より１０℃以上高いこと，
また１５％のエタノール迄耐性を有すること、初発糖濃
度が３０％まで高ぬれること，エタノール生産速度が４
〜８時間と早く、発酵率も９０％と高いことなど５工業
化に必要なｎｇｋ件を有している．以上説明したいずれ
も工業化にすぐれた特性を持ち合わせた本酵母を用い，
遊離細胞並びに固定化綱胞を使用しＫ復、半連続及び連
続法によってエタノール発酵を行うことにより、蒸溜工
程時の蒸気効率の向上，反応時間の短縮、希釈液及び冷
却水の節約，蒸溜願液量の小容量化など，大きな経済的
恩恵が得られる新しい製造法である． ［以下に本発明を詳述する］ まず本発明の凝集酵母について述べる．本発明に使用し
た凝集酵母は各種け蔗廃糖蜜から分離された凝集性酵母
のうちでもつとも凝集性の高いものである．その大きさ
はく３〜８）Ｘ（５〜１０）μｍで多極出芽により増殖
する．本酵母の生理的、生化学的性質を表１に示す．本
酵母はＫｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊの分類により、
Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ
と同定され、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅ
ｖｉｓｉａｅ Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株と命名する． 本酵母は工業技術院微生物研究所に微工研条寄第２０６
６号として寄託されている． 以下本酵母を用いたエタノール発酵ｍ造法について説明
する． 発酵に先立ち、本酵母の前培養は２％グルコース．１％
ベプトン、０．５％酵母エキスを加えｐＨ４．５とした
培地を殺菌振盪培養する．本酵母のエタノール発酵培地
としては主に廃糖蜜（糖濃度２０〜２５％）に０．１％
の尿素、Ｋ Ｈ ２ Ｐ Ｏ ａ ， Ｍ ｇ Ｓ
Ｏ ４ ・７Ｈ２０を加えたものを使用した．ρＨは
燐酸にて４．５に７！４整する．このほか、廃糖蜜と庶
糖液の混合或いはベプトン添加グルコースと酵母エキス
の混合も使用できる．発酵は自由に遊離する細胞又は固
定化細胞を使用し、嫌気的条件下で行われる．なお固定
化酵母の培地としても上述と同じ培地を使用した． 固定化用担体はシリカ、アルミナ，ジルコニアなどの単
独又は混合物をコロイダルシリ力及び硫酸バンド等のバ
インダーと共に焼成して得られたセラミックスで、形状
としては円筒状，円板状、板状、ビーズ状等のいずれか
一つ又は組み合わせたものを使用した．そのｆＩ！１３
〜５％アルギン酸カルジニウムゲル、３〜５％Ｋ一力ラ
ギーナンカリウムゲル、５〜７％ポリアクリルアミドゲ
ル、光硬化性樹脂などに包括されたビーズ状，ブロック
状、板状のもの等である．上記操作により得られた固定
化酵母を発酵容器に入れ廃糖蜜培地又はグルコースなど
の炭素源に少量の窒素源を加えた培地を発酵原科とし臘
気的条件下で固定化自体と接触させつつ発酵させる．な
お上記発酵容器としては例えば、フイルム反応槽、円筒
槽、セラミック吸着板で仕切られた槽、球状セラミック
ス、各種ゲルを充填した発酵槽として使用できるものな
どである．、なお上記嫌気条件とは特に通気を行わない
状態、あるいは該発酵容器の空間部を炭酸ガス、窒素ガ
スなどで置換した状態を意味する． 発酵時間としては５時間以上、８〜１０時間程度である
．上記発酵型式としては反復式，半連続式，連続式など
適宜選択して行うことができる．上記操作により得られ
た発酵液は蒸溜してエタノール製品とする． ［以下実施例により本発明を具体的に示す］実施例 ｌ
． 表２は高い初発糖濃度がエタノール生戚に及ぼす効果を
示す．６〜７時間の発酵後、エタノール濃度は糖濃度が
、８．２．９．９，１２．１％（ Ｖ／Ｖ’Ｉの時それ
ぞれ、１６，２０．２５％（Ｗ／Ｖ）得られた．３０％
グルコース．１％ペアトン、０．５％酵母エキスを加え
た培地を使用した場合、本酵母は上記と同様の発酵時間
で１゜５％（Ｖ／Ｖ）のエタノール濃度が得られた．こ
れは本酵母Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株のエタノール耐性を示す
． 実施例 ２． 池の代表的なアルコール発酵酵母、Ｓａｃｃｈａｒｏｍ
ｙｃｅｓ ｕｖａｒｕｍ．醸造協会７号との比較を図
１に示す．この図で明らかなように、本酵母Ｈ− Ｓ．
Ｏ．−１は他の酵母に比べ、例え高い初発糖濃度（３２
％）のときでも発酵速度は早くエタノール濃度が高い．
最終のエタノール濃度は６日後に１２％であった．実施
例 ３． 本酵母の凝集効果について一般発酵培地で検討した結果
、凝集時間１分で凝集物の沈殿の高さが１０〜ｌ５％を
示した． 実施例 ４． 通常酵母の最適生長温度は３０℃あるが、発酵過程にお
いて、発酵熱によりこれより高いｌＪＳ度になるため冷
却を必要とする．本酵母の一つの特徴として、発酵濃度
が３８〜４０℃という高い特性があるため、他の酵母の
場合と比較して冷却がそれだけ少なくて済む大きな利点
がある．特に甘蔗生産地である温暖地域に於いては、特
筆すべき効果である． 図２は、本酵母が発酵温度３８℃で１０回以上の反復発
酵でもエタノール濃度９％を持続する事を示す．これに
対し、発酵温度４０℃の時は、持に初発糖濃度が高い（
３０％グルコース）場合、初バッチ以外は９％より低下
する．実施Ｐｉ４５． 図３は、本酵母を用いた１２〜１４日の連続発酵でも流
量１ ２ ｍ ／ ｈで９．２％濃度のエタノールが安
定的に生成されることを示す．実施例 ６． 固定化酵母によるエタノール発酵にて、先に述べた色々
の固定化担体で本酵母を固定化しエタノール発酵を行っ
たが，ここではセラミックス担体に固定化した後、エタ
ノール発酵を行った例との比較をした．あらかじめセラ
ミックス担体に本酵母を吸着固定化した後、反応器に入
れ、発酵原液として２２％糖濃度のモラセス培地を用い
３８℃で反復発酵を行った．遊離菌体、アルギン酸固定
酵母との比較を図４に示す．図４より固定化酵母はアル
コール濃度も同一反応時間で３０％以上高く、また発酵
時間も５０％以上短縮可能である． 実施例 ７． 図５は、２５％の初発糖濃度が高効率の連続エタノール
発酵に最適であることを示す．４．［表、図の簡単な説
明］ 表１．Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓ
ｉａｅ Ｈ．Ｓ．０．−１株の性質表２．Ｓａｃｃｈ
ａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ Ｈ．Ｓ
．Ｏ．−１株を用いてのグルコース濃度、３０℃での発
酵経過図１．モラセス培地での各種酵母の発酵経過比較
図（初発酵母菌数２ｘｌＯ”／ｍｌ） ２種の温度差に於ける繰り返し回分発酵法におけるＦ｛
．Ｓ．Ｏ．−１の発酵経過（初発糖濃度２１±１％） 図３．アルギン酸固定化酵母を用い各種流量下での連続
発酵経過（培地組成２０％グルコース、１％ベプトン、
０．５％酵母エキス、ｐＨ４．５） 各種固定化酵母での発酵過程の比較 Ｏ／●：！１離酵母．口／謳：アルギン酸固定酵母、Δ
／▲：セラミックス固定酵母セラミックス固定化＃母を
用い各種８１４度での比較 図４ ． 図５ ． 図２． 表１ ． Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉ
ｓｉａｅ ｌＩ．ｓロー１株の性質発酵 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース 炭素源資化性 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラク１・−ス κＮＯ３の資化 生 育 ５０％グルコースーイースト抽出物寒天ｌＯ％Ｎａｃ
Ｉ−５％グノレコース−０． ５ｍｌ８ａｅＬｏ７ｅａ
ｓＬＮｉＬｒｏｇｅｎ Ｂａｓｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ４
０”Ｃ ガスと酸生成 試験結果 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋（完全） ＋ −ト 十 ＋＋ ＋＋ ＋ １ ２ ３ ４ ５ ６ 培養時閏（日） ２４ ４８ ７２ ９６ １２０ １４４ １６８ １９２ ２１６ ２４０ 発 酵 時 間（ｈｒ．１ 培養時ｒＲ《日》 ２ ４ ６ ８ 培養時間（日） Δ／▲：セラミックス固定化酵＃ ２ ４ ６ ＃１ｌＩ＃間《日》 ８ ！濃度 口／一 ２０ ％．０／● ２５ ％ △／▲ ３０％
復、半連続及び連続発酵に関する［従来の技術］ 従来，工業的なエタノール発酵は主に非凝集性酵母を用
いた回分発酵が多い．しかし、最近は凝集性酵母を用い
たエタノールの連続生産についても研究がみられてきた
（ＨｉｒｏｓｈｉＫｕｒｉｙａｍａ ｅｔ ａｔ，
Ｊ．Ｆｅｒ−ｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏ１ ６３，１
５９（１９８５）．Ｓａｖｉｔｒｅｅ Ｌｉｍｔｏｎ
ｇｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏ
１ ６２．５５〈１９８４）．Ｌかし、そこで使用さ
れている酵母の凝集性、発酵速度、発酵温度などでは満
足できない ［発明が解決しようとする課題１ 一般に酵母によるエタノール発酵工業生産では非ａＸ集
性酵母が使用されているため、発酵完了後、発酵液と酵
母菌体の分離に遠心分離操作を必要とするため、膨大な
エネルギー及び時間を必要とする．また遠心分離により
菌体を分離するため酵母の汚染が起こり、酵母の再使用
は望ましくない． 本発明は凝集性酵母を使用するため、遠心分離による発
酵液の分離を必要と、せず、また凝集沈ｆｉ操作により
発酵液の取り除き可能なため酵母は汚染されず反復利用
が可能となる．またその発酵法についても反復発酵は勿
論のこと、発酵完了後、発酵液の約１／２量を除去、隨
去分に相当する量の新しく調製された培地を加え発酵を
続ける半連続発酵法も可能となる．更に本酵母をセラミ
ックス担体を始めアルギン酸力ルシュムゲル，Ｋ−カラ
ギーナンカリウムゲル、ポリアクリルアミドゲル、光硬
化性樹脂などに固定化したバイオリアクターを用い反復
法並びに連続法によるエタノール発酵をも可能とした．
［課題を解決するための手段及び本酵母の特性］従来の
エタノール発酵は非凝集性酵母を使用していること、ま
た最近報告された凝集性酵母の性質が工業比にはマッチ
しないので、本発明ではまず第一に工業化に適した凝集
性酵母のスクリーニングから始めた．その結果蔗糖廃糖
蜜から特に凝集性の高い酵母の分離に戒功した．本酵母
は凝集性の高いほかに、その特性として発酵温度が４０
℃と一般酵母より１０℃以上高いこと、また１２％のエ
タノール迄耐性を有すること、初発糖濃度が３０％まで
高ぬれること、発酵率も９０％と高いことなど、工業化
に必要な諸条件を有している．以上説明したいずれも工
業化にすぐれた特性を持ち合わせた本酵母を用い、遊離
細胞並びに固定化細胞を使用し反復、半連続及び連続法
によってエタノール発酵を行う新しい製造法である． ［以下に本発明を詳述する］ まず本発明の凝集酵母について述べる．本発明に使用し
た凝集酵母は各種甘蔗廃糖蜜から分離された凝集性酵母
のうちでもつとも凝集性の高いものである．その大きさ
はく３〜８）Ｘ（５〜１０）μｍで多極出芽により増殖
する．本酵母の生理的、生化学的性質を表１に示す．本
酵母はＫｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊの分類により、
Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ
と同定され、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅ
ｖｉｓｉａｅ Ｈ，Ｓ，Ｏ，−１株と命名する． 本酵母は工業技術院微生物研究所に微工研条寄第２０６
６号として寄託されている． 以下本酵母を用いたエタノール発酵製造法について説明
する． 本酵母のエタノール発酵培地としては主に廃糖蜜（糖濃
度５〜３０％）に０．１％の尿素、ＫＨ２ Ｐｏ４ ，
ＭｇＳＯ４ ・７Ｈ２０を加えたものを使用した．ρＨ
は燐酸にて４．５に調整する． なお固定化酵母の培地としても上述と同じ培地を使用し
た． 次に固定化用担体はシリカ、アルミナ、ジルコニアなど
の単独又は混合物をコロイダルシリ力及び硫酸バンド等
のバインダーと共に焼成して得られたセラミックスで形
状としては円筒状、円板状、板状、ビーズ状等のいずれ
か一つ又は組み合わせたものを使用した．詳細について
は昭和６２年特許願第３０４４２６号を参照の事．その
他３〜５％アルギン酸カルジニウムゲル、３〜５％Ｋ一
力ラギーナンカリウムゲル、５〜７％ポリアクリルアミ
ドゲル、光硬化性樹脂などに包括されたビーズ状、ブロ
ック状、板状のもので良い． 上記操作により得られた固定化酵母を発酵容器に入れ廃
糖蜜培地又はグルコースなどの炭素源に少量の窒素源を
加えた培地を発酵原料とし嫌気的条件下で固定化菌体と
接触させつつ発酵させる．なお上記発酵容器としては例
えば、フィルム反応槽、円筒槽、セラミック吸着板で仕
切られた槽、球状セラミックス、各種ゲルを充填槽で用
いたものなど、どんなものであっても良い．セラミック
スの形状、反応槽に就いては公開特許公報昭６２−１５
１１７６号を参照のこと．なお上記嫌気条件とは特に通
気を行わない状態、あるいは該発酵容器の空間部を炭酸
ガス、窒素ガスなどで置換した状態を意味する．発酵時
間としては５時間以上、好ましくは８〜１０時間程度接
触・発酵させる．上記発酵型式としては反復式、半連続
式、連続式など適宜選択して行うことができる．上記操
作により得られた発酵液は蒸溜してエタノール製品とす
る．【以下実施例により本発明を具体的に示す］実施例
１． 本酵母Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株の前培養は２％グルコース、
１％ベプトン、０．５％酵母エキスを加えｐＨ４．５と
した培地を殺菌後振盪培養する． 本発酵は主にモラセスを用い糖濃度１０〜３０％に希釈
した後０．１％の尿素、ＫＨ２ＰＯ．，Ｍ ｇ Ｓ Ｏ
ａ ・７Ｈ２０を加えｐＨ４．５とし殺菌した培地
に前培養酵母を加え発酵する．本培養では高濃度発酵の
際殺菌しない培地でも良い．本酵母を用い糖濃度を１６
％、２０％及び２５％としたモラセスを用い遊離菌体を
用いた発酵結果を表２に示す．表２より本酵母は糖濃度
２５％で１２．４％のエタノールを８時間で生成する． 通常酵母の最適温度は２８〜３０℃であるが、発酵過程
において、発酵熱に拠りこれより高い温度になるため冷
却を必要とする．本酵母の一つの特徴として、発酵温度
が３８〜４０℃と言う高い特性がある為、冷却がそれだ
け少なくて済む大きな利点がある． 他の代表的なアルコール発酵酵母、Ｓａｃｃｈａｒｏｍ
ｙｃｅｓ ｕｖａｒｕｍ，醸造協会７号との比較を図
ｌに示す．この図からも解るように本酵母は３５℃では
生成エタノールの濃度及び発酵速度の早いことも明らか
で約２０％以上の高効率を有する． なお凝集効果については一般発酵培地で検討した結果、
凝集時間１分以内と優れていた．実施例２． 固定化酵母によるエタノール発酵． 先に述べた色々の固定化担体で本酵母を固定化しエタノ
ール発酵を行ったが、ここではセラミックス担体に固定
化した後、エタノール発酵を行った例について述べる． あらかじめセラミックス担体に本酵母を吸着固定化した
後、反応器に入れ，発酵原液として２２％糖濃度のモラ
セス培地を用い３８℃で反復発酵を行った．なお遊離菌
体との比較を図２に示す． 図２より固定化酵母はアルコール濃度も１％以上高く、
また発酵時間も１０〜２０％以上短縮可能である． 表１ ． Ｓａｃｃｂａｒａｍ１ｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉ
ｓｉｉｅ Ｈ．Ｓロー１株の性質発酵 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース 炭素源資化性 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース κＮＯ３の資化 生育 ５０％グルコースーイースト抽出物寒天１０ＸＮａｃ
Ｉ−５１１グルコース−０． ５ａｌＢａｃｔｏｒｅａ
ｇＬＮｉｔｒｏｇｅｎ Ｂａｓｅ ＳｏｌＩｌｔｉ
ｏｎ４０°Ｃ ガスと酸生成 アミロイド生成 試験結果 ＋ ＋ ＋ 十 ＋（完全） ＋＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ 十 培養峙問（日冫 図１． 発酵温度｛３５℃｝における各種９ほの影響Δ：木酵Ｆ
＃ＩＩ．Ｓ．Ｏ．− １ 株 口 ： Ｓａｃｃｈａｒｏ−ツｃｅｓ Ｕｖａｒｕ
＋＋０ ： Ｓ ． ｅｅｒｅｖｉｓｉａｅ 醸遣協
会７号 発酵時間（ｋｒ．１ 図２．１２離ｍＩ！Ｉ《口》ト固定ａＩ胞（０）との比
較Ｓ ． ｃｅｒｅｆｔｚｒａｅ ｌｌ．ｓ．０． −
１ｓ＋１！ｍ． ３ ８℃ＰｌｌＩＩ蜜墳Ｉ！使
用． 昭相６４手１月６日 特評庁長官般 １ ． 串 ］午 の 表 ホ 待覇昭６３−２４８７３２ ２．光明の名称 ａＸ性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノ
ールの製造法 ３．補正をする者 事件との関帰 持杆出願人 １．明綱畜の全文訂正 ２．表 ３，ＩＡ ５．補止の内容 別紙の通り 明 ｍ 書 ｌ．発明の名称 凝集性並びに非［集性酵母を用いｉ離細胞及び固定化ｍ
胞によるエタノールの急速Ｓ造法２．特許請求の範囲 ＋ｌ１サツ力ロミセス属でａｉａ性を有する酵母 Ｈ．
ｓ．ｏ．−ｉの遊離細胞によるエタノールの反攬及び半
連Ｍ発酵法 （２）上記の酵母、並びにアルコール発酵性のその池の
凝集及び非凝集酵母をセラミックス担体を始めアルギン
酸カルジニウムゲル、Ｋ−カラギーナンカリウムゲル、
ポリアクリルアミドゲル、光硬化性樹脂などで固定化し
た後、エタノールの反復及び連続発酵法 ３．発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は凝集性並びに非凝集性酵母を遊離又は固定化し
エタノールの回分，反復、半連続及び連続発酵に関する ［従来の技術１ 従来、工業的なエタノール発酵は主に非凝集性酵母を用
いた回分発酵が多い．しかし、最近は凝集性酵母を用い
たエタノールの連続生産についても研究がみられてきた
（ＨｉｒｏｓｈｉＫｕｒＬｙａｍａ ｅｔ ａｔ，
Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌ ６３．１５
９（１９８５）．Ｓａｖｉｔｒｅｅ Ｌｉｍｔｏｎｇ
ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｆｅｒｍｅｎｔ Ｔｅｃｈ−ｎｏ
ｌ ６２．５５（１９８４）．Ｌかし，そこで使用さ
れている酵母の１１１％性、発酵速度、発酵温度などで
は満足できない． ［発明が解決しようとする課題］ 一般に酵母によるエタノール発酵工業生産では非凝集性
酵母が使用されているため、発酵完了後、発酵液と酵母
菌体の分離に遠心分離操作を必要とするため，Ｗｊ大な
エネルギー及び時間を必要とする．また遠心分離により
菌本を分離するため酵母の汚染が起こり、酵母の再使用
は望ましくない． 本発明は凝集性酵母を使用するため、遠心分離による発
酵液の分離を必要とせず、また凝集沈浦操作により発酵
液の取り除き可能なため酵母は汚染されず反復利用が可
能となる．またその発酵法についても反復発酵は勿論の
こと．発酵完了後、発酵液の大部分を除去、除去分に相
当する量の新しく調製された培地を加え発酵を続ける半
連［発酵法も可能となる．更に凝集性酵母及び非凝集性
酵母をセラミックス担体を始めアルギン酸力ルシュムゲ
ル、Ｋ−カラギーナンカリウムゲル，ポリアクリルアミ
ドゲル、光硬化性樹脂などに固定化したバイオリアクタ
ーを用い反復法並びに連続法によるエタノール発酵をも
可能にしたことにより，生産ｌ及びエタノール収率の向
上、並びに人件費の大幅なる削減が達或できることは明
らかである．又，本製造法は発酵が密閉容器内で行われ
ることにより、アルコールの品質向上及び二酸化炭素の
再利用が可能である． ［３２１を解決するための手段及び本酵母の特性］従来
のエタノール発酵は非ａｌａ性酵母を使用していること
，また最近報告されたＭＳ性酵母の性質が工業化にはマ
ツチしないので、本発明ではまず第一に工業化に適した
凝集性酵母のスクリーニングから始めた．その結果！Ｉ
ｆ廃糖蜜から特に凝集性の高い酵母の分離に成功した．
本酵母は凝集性の高いほかに，その特性として発酵温度
が３８℃〜４０℃と一般酵母より１０℃以上高いこと，
また１５％のエタノール迄耐性を有すること、初発糖濃
度が３０％まで高ぬれること，エタノール生産速度が４
〜８時間と早く、発酵率も９０％と高いことなど５工業
化に必要なｎｇｋ件を有している．以上説明したいずれ
も工業化にすぐれた特性を持ち合わせた本酵母を用い，
遊離細胞並びに固定化綱胞を使用しＫ復、半連続及び連
続法によってエタノール発酵を行うことにより、蒸溜工
程時の蒸気効率の向上，反応時間の短縮、希釈液及び冷
却水の節約，蒸溜願液量の小容量化など，大きな経済的
恩恵が得られる新しい製造法である． ［以下に本発明を詳述する］ まず本発明の凝集酵母について述べる．本発明に使用し
た凝集酵母は各種け蔗廃糖蜜から分離された凝集性酵母
のうちでもつとも凝集性の高いものである．その大きさ
はく３〜８）Ｘ（５〜１０）μｍで多極出芽により増殖
する．本酵母の生理的、生化学的性質を表１に示す．本
酵母はＫｒｅｇｅｒ−ｖａｎ Ｒｉｊの分類により、
Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ
と同定され、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅ
ｖｉｓｉａｅ Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株と命名する． 本酵母は工業技術院微生物研究所に微工研条寄第２０６
６号として寄託されている． 以下本酵母を用いたエタノール発酵ｍ造法について説明
する． 発酵に先立ち、本酵母の前培養は２％グルコース．１％
ベプトン、０．５％酵母エキスを加えｐＨ４．５とした
培地を殺菌振盪培養する．本酵母のエタノール発酵培地
としては主に廃糖蜜（糖濃度２０〜２５％）に０．１％
の尿素、Ｋ Ｈ ２ Ｐ Ｏ ａ ， Ｍ ｇ Ｓ
Ｏ ４ ・７Ｈ２０を加えたものを使用した．ρＨは
燐酸にて４．５に７！４整する．このほか、廃糖蜜と庶
糖液の混合或いはベプトン添加グルコースと酵母エキス
の混合も使用できる．発酵は自由に遊離する細胞又は固
定化細胞を使用し、嫌気的条件下で行われる．なお固定
化酵母の培地としても上述と同じ培地を使用した． 固定化用担体はシリカ、アルミナ，ジルコニアなどの単
独又は混合物をコロイダルシリ力及び硫酸バンド等のバ
インダーと共に焼成して得られたセラミックスで、形状
としては円筒状，円板状、板状、ビーズ状等のいずれか
一つ又は組み合わせたものを使用した．そのｆＩ！１３
〜５％アルギン酸カルジニウムゲル、３〜５％Ｋ一力ラ
ギーナンカリウムゲル、５〜７％ポリアクリルアミドゲ
ル、光硬化性樹脂などに包括されたビーズ状，ブロック
状、板状のもの等である．上記操作により得られた固定
化酵母を発酵容器に入れ廃糖蜜培地又はグルコースなど
の炭素源に少量の窒素源を加えた培地を発酵原科とし臘
気的条件下で固定化自体と接触させつつ発酵させる．な
お上記発酵容器としては例えば、フイルム反応槽、円筒
槽、セラミック吸着板で仕切られた槽、球状セラミック
ス、各種ゲルを充填した発酵槽として使用できるものな
どである．、なお上記嫌気条件とは特に通気を行わない
状態、あるいは該発酵容器の空間部を炭酸ガス、窒素ガ
スなどで置換した状態を意味する． 発酵時間としては５時間以上、８〜１０時間程度である
．上記発酵型式としては反復式，半連続式，連続式など
適宜選択して行うことができる．上記操作により得られ
た発酵液は蒸溜してエタノール製品とする． ［以下実施例により本発明を具体的に示す］実施例 ｌ
． 表２は高い初発糖濃度がエタノール生戚に及ぼす効果を
示す．６〜７時間の発酵後、エタノール濃度は糖濃度が
、８．２．９．９，１２．１％（ Ｖ／Ｖ’Ｉの時それ
ぞれ、１６，２０．２５％（Ｗ／Ｖ）得られた．３０％
グルコース．１％ペアトン、０．５％酵母エキスを加え
た培地を使用した場合、本酵母は上記と同様の発酵時間
で１゜５％（Ｖ／Ｖ）のエタノール濃度が得られた．こ
れは本酵母Ｈ．Ｓ．Ｏ．−１株のエタノール耐性を示す
． 実施例 ２． 池の代表的なアルコール発酵酵母、Ｓａｃｃｈａｒｏｍ
ｙｃｅｓ ｕｖａｒｕｍ．醸造協会７号との比較を図
１に示す．この図で明らかなように、本酵母Ｈ− Ｓ．
Ｏ．−１は他の酵母に比べ、例え高い初発糖濃度（３２
％）のときでも発酵速度は早くエタノール濃度が高い．
最終のエタノール濃度は６日後に１２％であった．実施
例 ３． 本酵母の凝集効果について一般発酵培地で検討した結果
、凝集時間１分で凝集物の沈殿の高さが１０〜ｌ５％を
示した． 実施例 ４． 通常酵母の最適生長温度は３０℃あるが、発酵過程にお
いて、発酵熱によりこれより高いｌＪＳ度になるため冷
却を必要とする．本酵母の一つの特徴として、発酵濃度
が３８〜４０℃という高い特性があるため、他の酵母の
場合と比較して冷却がそれだけ少なくて済む大きな利点
がある．特に甘蔗生産地である温暖地域に於いては、特
筆すべき効果である． 図２は、本酵母が発酵温度３８℃で１０回以上の反復発
酵でもエタノール濃度９％を持続する事を示す．これに
対し、発酵温度４０℃の時は、持に初発糖濃度が高い（
３０％グルコース）場合、初バッチ以外は９％より低下
する．実施Ｐｉ４５． 図３は、本酵母を用いた１２〜１４日の連続発酵でも流
量１ ２ ｍ ／ ｈで９．２％濃度のエタノールが安
定的に生成されることを示す．実施例 ６． 固定化酵母によるエタノール発酵にて、先に述べた色々
の固定化担体で本酵母を固定化しエタノール発酵を行っ
たが，ここではセラミックス担体に固定化した後、エタ
ノール発酵を行った例との比較をした．あらかじめセラ
ミックス担体に本酵母を吸着固定化した後、反応器に入
れ、発酵原液として２２％糖濃度のモラセス培地を用い
３８℃で反復発酵を行った．遊離菌体、アルギン酸固定
酵母との比較を図４に示す．図４より固定化酵母はアル
コール濃度も同一反応時間で３０％以上高く、また発酵
時間も５０％以上短縮可能である． 実施例 ７． 図５は、２５％の初発糖濃度が高効率の連続エタノール
発酵に最適であることを示す．４．［表、図の簡単な説
明］ 表１．Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓ
ｉａｅ Ｈ．Ｓ．０．−１株の性質表２．Ｓａｃｃｈ
ａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ Ｈ．Ｓ
．Ｏ．−１株を用いてのグルコース濃度、３０℃での発
酵経過図１．モラセス培地での各種酵母の発酵経過比較
図（初発酵母菌数２ｘｌＯ”／ｍｌ） ２種の温度差に於ける繰り返し回分発酵法におけるＦ｛
．Ｓ．Ｏ．−１の発酵経過（初発糖濃度２１±１％） 図３．アルギン酸固定化酵母を用い各種流量下での連続
発酵経過（培地組成２０％グルコース、１％ベプトン、
０．５％酵母エキス、ｐＨ４．５） 各種固定化酵母での発酵過程の比較 Ｏ／●：！１離酵母．口／謳：アルギン酸固定酵母、Δ
／▲：セラミックス固定酵母セラミックス固定化＃母を
用い各種８１４度での比較 図４ ． 図５ ． 図２． 表１ ． Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉ
ｓｉａｅ ｌＩ．ｓロー１株の性質発酵 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラクトース 炭素源資化性 グルコース ガラクトース スクロース マルトース ラフィノース ラク１・−ス κＮＯ３の資化 生 育 ５０％グルコースーイースト抽出物寒天ｌＯ％Ｎａｃ
Ｉ−５％グノレコース−０． ５ｍｌ８ａｅＬｏ７ｅａ
ｓＬＮｉＬｒｏｇｅｎ Ｂａｓｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ４
０”Ｃ ガスと酸生成 試験結果 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋（完全） ＋ −ト 十 ＋＋ ＋＋ ＋ １ ２ ３ ４ ５ ６ 培養時閏（日） ２４ ４８ ７２ ９６ １２０ １４４ １６８ １９２ ２１６ ２４０ 発 酵 時 間（ｈｒ．１ 培養時ｒＲ《日》 ２ ４ ６ ８ 培養時間（日） Δ／▲：セラミックス固定化酵＃ ２ ４ ６ ＃１ｌＩ＃間《日》 ８ ！濃度 口／一 ２０ ％．０／● ２５ ％ △／▲ ３０％
Claims (2)
- （１）サッカロミセス属で凝集性を有する酵母の遊離細
胞によるエタノールの反復及び半連続発酵 - （２）上記の酵母をセラミックス担体を始めアルギン酸
カルジニウムゲル、Ｋ−カラギーナンカリウムゲル、ポ
リアクリルアミドゲル、光硬化性樹脂などで固定化した
後、エタノールの反復及び連続発酵
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63248732A JPH03164188A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 凝集性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノールの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63248732A JPH03164188A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 凝集性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノールの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03164188A true JPH03164188A (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=17182531
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|---|---|---|---|
| JP63248732A Pending JPH03164188A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 凝集性酵母を用い遊離細胞及び固定化細胞によるエタノールの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03164188A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002047A1 (fr) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | Institut Oenologique De Champagne | Procede d'obtention de biocatalyseurs renfermant des microorganismes et biocatalyseurs obtenus |
| WO2001002534A1 (fr) | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Sapporo Breweries Limited | Procede de production d'un produit de fermentation |
| WO2002042483A1 (fr) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. | Procédé de production d'éthanol à partir de l'amidon |
| JP2009131168A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 廃棄玉ネギの処理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61242584A (ja) * | 1985-04-20 | 1986-10-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 微生物によるエタノ−ルの製造法 |
| JPS62232374A (ja) * | 1986-04-01 | 1987-10-12 | Oozeki Syuzo Kk | 固定化酵母を用いた酒類の連続醗酵法 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63248732A patent/JPH03164188A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61242584A (ja) * | 1985-04-20 | 1986-10-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 微生物によるエタノ−ルの製造法 |
| JPS62232374A (ja) * | 1986-04-01 | 1987-10-12 | Oozeki Syuzo Kk | 固定化酵母を用いた酒類の連続醗酵法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002047A1 (fr) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | Institut Oenologique De Champagne | Procede d'obtention de biocatalyseurs renfermant des microorganismes et biocatalyseurs obtenus |
| FR2708281A1 (fr) * | 1993-07-06 | 1995-02-03 | Champagne Inst Oenologique | Procédé d'obtention de biocatalyseurs renfermant des microorganismes et biocatalyseurs obtenus. |
| WO2001002534A1 (fr) | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Sapporo Breweries Limited | Procede de production d'un produit de fermentation |
| US7022354B1 (en) | 1999-06-30 | 2006-04-04 | Sapporo Breweries Limited | Process for producing fermentation product |
| WO2002042483A1 (fr) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. | Procédé de production d'éthanol à partir de l'amidon |
| JPWO2002042483A1 (ja) * | 2000-11-27 | 2004-03-25 | 関西化学機械製作株式会社 | デンプンからのエタノールの製造方法 |
| JP4666884B2 (ja) * | 2000-11-27 | 2011-04-06 | 関西化学機械製作株式会社 | デンプンからのエタノールの製造方法 |
| JP2009131168A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 廃棄玉ネギの処理方法 |
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