JPH03187384A - 連続醗酵方法およびその反応器 - Google Patents
連続醗酵方法およびその反応器Info
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- JPH03187384A JPH03187384A JP1325726A JP32572689A JPH03187384A JP H03187384 A JPH03187384 A JP H03187384A JP 1325726 A JP1325726 A JP 1325726A JP 32572689 A JP32572689 A JP 32572689A JP H03187384 A JPH03187384 A JP H03187384A
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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
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、主として高濃度のアルコールを連続的に生成
する連続醗酵方法およびそれに用いる反応器に関する。
する連続醗酵方法およびそれに用いる反応器に関する。
（従来の技術）
アルコール（酒類）の醸造において、定量生産方式（バ
ッチ式）に代え、原料を連続的に供給しつ＼微生物反応
を起させてアルコールを生産する連続生産方式として、
酵母をアルギン酸やセラミツク等からなる固定化担体に
固定化させ、これに原料を通してアルコールを生成させ
る微生物反応器（バイオリアクタ）を用い、連続的でか
つ高性能にアルコールを生産する方式が知られている。
ッチ式）に代え、原料を連続的に供給しつ＼微生物反応
を起させてアルコールを生産する連続生産方式として、
酵母をアルギン酸やセラミツク等からなる固定化担体に
固定化させ、これに原料を通してアルコールを生成させ
る微生物反応器（バイオリアクタ）を用い、連続的でか
つ高性能にアルコールを生産する方式が知られている。
（発明が解決しようとする課題）
しかして上記のような微生物反応器を用いて高濃度のア
ルコール（１０ｗｔ／ ｗｔ％以上をいう）の生産を行
なおうとする場合には、高い基質濃度の原料をフィード
させる必要がある。このとき仮に１５％のアルコールを
含む製品を生産しようとした場合、約３０％の基質濃度
を有する原料をフィードさせることが必要となる。
ルコール（１０ｗｔ／ ｗｔ％以上をいう）の生産を行
なおうとする場合には、高い基質濃度の原料をフィード
させる必要がある。このとき仮に１５％のアルコールを
含む製品を生産しようとした場合、約３０％の基質濃度
を有する原料をフィードさせることが必要となる。
しかるにこのような高基質濃度を有する原料は浸透圧が
大きいため酵母に著しいダメージを与え、生物反応が進
行しなくなり、仮に反応が進行したとしてもその反応速
度がきわめて遅いものとなる。
大きいため酵母に著しいダメージを与え、生物反応が進
行しなくなり、仮に反応が進行したとしてもその反応速
度がきわめて遅いものとなる。
このようなことから、微生物反応器を用いた連続運転に
よるアルコールの生産では、アルコール濃度が最大で１
０％までに留まってしまうため、現状では高いアルコー
ル濃度（１０％以上）の製品の製造には微生物反応器を
用いての連続生産は行なわれていなかった。
よるアルコールの生産では、アルコール濃度が最大で１
０％までに留まってしまうため、現状では高いアルコー
ル濃度（１０％以上）の製品の製造には微生物反応器を
用いての連続生産は行なわれていなかった。
本発明はこれに鑑み、濃度１０％以上の高濃度のアルコ
ールを連続的に生産することができる連続醗酵方法およ
びそれに用いる反応器を提供することを目的としてなさ
れたものである。
ールを連続的に生産することができる連続醗酵方法およ
びそれに用いる反応器を提供することを目的としてなさ
れたものである。
（課題を解決するための手段）
上記従来技術が有する問題点の解決を課題として本発明
は、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入口
から製品出口に向って流れる原液の上流域中に反応槽内
の基質濃度が微生物反応に適する高基質濃度範囲に保た
れるように追加原料を段階的に供給し、反応槽の製品出
口付近では原料成分が反応を完結して所望のアルコール
濃度に到達するようにしたことを特徴とする連続醗酵方
法と、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入
口から製品出口に向って流れる原液の上流域に向け追加
原料を供給する少なくとも一つの追加原料入口を設け、
反応槽内に、基質濃度を微生物反応に適する高基質濃度
範囲に保つための反応促進領域と、残る原料成分の反応
を完結させて反応槽の製品出口付近において所望のアル
コール濃度に到達させる反応完結領域とを有せしめたこ
とを特徴とする連続醗酵用反応器としたものである。
は、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入口
から製品出口に向って流れる原液の上流域中に反応槽内
の基質濃度が微生物反応に適する高基質濃度範囲に保た
れるように追加原料を段階的に供給し、反応槽の製品出
口付近では原料成分が反応を完結して所望のアルコール
濃度に到達するようにしたことを特徴とする連続醗酵方
法と、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入
口から製品出口に向って流れる原液の上流域に向け追加
原料を供給する少なくとも一つの追加原料入口を設け、
反応槽内に、基質濃度を微生物反応に適する高基質濃度
範囲に保つための反応促進領域と、残る原料成分の反応
を完結させて反応槽の製品出口付近において所望のアル
コール濃度に到達させる反応完結領域とを有せしめたこ
とを特徴とする連続醗酵用反応器としたものである。
（作 用）
反応槽の原料入口付近の上流側に追加原料を段階的に供
給することにより、反応槽内の固定化された微生物と反
応する反応促進領域での基質濃度が所期の原料濃度に復
帰し、以後の反応完結領域では生産されるアルコール濃
度が所望の値に達するまでの間に基質濃度が徐々に降下
し、消費される。こうして反応槽の原料入口から原料を
連続的に供給しつつ追加原料を段階的かつ連続的に供給
することにより製品出口から高濃度のアルコールを連続
的に得ることができる。
給することにより、反応槽内の固定化された微生物と反
応する反応促進領域での基質濃度が所期の原料濃度に復
帰し、以後の反応完結領域では生産されるアルコール濃
度が所望の値に達するまでの間に基質濃度が徐々に降下
し、消費される。こうして反応槽の原料入口から原料を
連続的に供給しつつ追加原料を段階的かつ連続的に供給
することにより製品出口から高濃度のアルコールを連続
的に得ることができる。
（実施例）
以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。
第１図は本発明の詳細な説明図であり、第２図はその基
質濃度とアルコール濃度との関係を示すグラフである。
質濃度とアルコール濃度との関係を示すグラフである。
反応槽１は内部にアルギン酸やセラミック等からなる固
定化担体２が内蔵され、下部に原料入口３が、上部に製
品出口４がそれぞれ設けられるものとする。
定化担体２が内蔵され、下部に原料入口３が、上部に製
品出口４がそれぞれ設けられるものとする。
この反応槽１の原料入口３に近い上流域に追加原料入口
５．６が流動方向に段階的に設けられる。
５．６が流動方向に段階的に設けられる。
この追加原料入口５，６が設けられる位置は、体積比に
して原料入口３から１／１０〜３／１０だけ後流側に位
置されて段階的に追加原料を供給するようにし、反応槽
１が、基質濃度を微生物反応に適する高基質濃度範囲に
保たせるための反応促進領域７と、残る原料成分を反応
させて反応槽１の製品出口４付近において所望のアルコ
ール濃度に到達させる反応完結領域８とを有している。
して原料入口３から１／１０〜３／１０だけ後流側に位
置されて段階的に追加原料を供給するようにし、反応槽
１が、基質濃度を微生物反応に適する高基質濃度範囲に
保たせるための反応促進領域７と、残る原料成分を反応
させて反応槽１の製品出口４付近において所望のアルコ
ール濃度に到達させる反応完結領域８とを有している。
こ＼で原料Ｉは、反応が速やかに進行する基質濃度（約
１５〜２０％）であり、原料■、■は基質濃度の高い（
３０〜５０％）ものが用いられる。
１５〜２０％）であり、原料■、■は基質濃度の高い（
３０〜５０％）ものが用いられる。
第２図は上記原理をグラフ化して示すもので、同図にお
いて濃度的２０ｗｔ％の原料■を１０１１／ｈ供給し、
濃度５０ｗｔ％の原料■、■を１．５ｇ／ｈずつ反応槽
ｌの原料入口３から軸方向へ軸長の１／１０ずつ離間し
た位置の入口５．６で注入した場合を示している。
いて濃度的２０ｗｔ％の原料■を１０１１／ｈ供給し、
濃度５０ｗｔ％の原料■、■を１．５ｇ／ｈずつ反応槽
ｌの原料入口３から軸方向へ軸長の１／１０ずつ離間し
た位置の入口５．６で注入した場合を示している。
これによると、反応速度が大きい原料・入口３付近で入
口１５から濃度の高い追加原料２を注入することにより
、反応によって低下した反応槽１内の基質濃度が２０％
ラインに復帰し、さらに入口６から高濃度の追加原料■
を注入することによって再び２０％ラインに復帰して、
反応促進領域７での高い基質濃度を保ち、以後反応完結
領域８において基質濃度が２％程度まで下降する間に反
応が完結し終り、濃度１２％のアルコールになる。
口１５から濃度の高い追加原料２を注入することにより
、反応によって低下した反応槽１内の基質濃度が２０％
ラインに復帰し、さらに入口６から高濃度の追加原料■
を注入することによって再び２０％ラインに復帰して、
反応促進領域７での高い基質濃度を保ち、以後反応完結
領域８において基質濃度が２％程度まで下降する間に反
応が完結し終り、濃度１２％のアルコールになる。
第３図は、反応槽を第１．第２反応槽１、。
１ と、最終反応槽１３とで構成してこれを直列に接続
配置し、第１反応槽１、の原料入口３から原料Ｉを供給
し、第２反応槽１２の原料入口５から追加原料■を注入
し、そして最終反応槽１３の原料入口６から追加原料ｍ
を注入するようにしたものであり、第１．第２反応槽１
□、１゜の容積は全容積の１７１０〜３／１０の範囲と
される。
配置し、第１反応槽１、の原料入口３から原料Ｉを供給
し、第２反応槽１２の原料入口５から追加原料■を注入
し、そして最終反応槽１３の原料入口６から追加原料ｍ
を注入するようにしたものであり、第１．第２反応槽１
□、１゜の容積は全容積の１７１０〜３／１０の範囲と
される。
これによると、−段でのフィードでは不可能とされる高
濃度アルコール（約１２〜１５％）の生産物を連続して
生産することができる。この濃度のアルコールを得るに
は約３０％の基質濃度が必要であるが、この濃度では一
般の酵母では活性を示さない。故に微生物反応が速やか
に進行する範囲（約１３〜２０％、好ましくは１３〜１
８％）に基質濃度を保つことによってきわめて短時間に
反応率を上げることができる。
濃度アルコール（約１２〜１５％）の生産物を連続して
生産することができる。この濃度のアルコールを得るに
は約３０％の基質濃度が必要であるが、この濃度では一
般の酵母では活性を示さない。故に微生物反応が速やか
に進行する範囲（約１３〜２０％、好ましくは１３〜１
８％）に基質濃度を保つことによってきわめて短時間に
反応率を上げることができる。
具体例
予備実験設備として、第４図に示すように長さ５００ｍ
／ｉ、直径５０１ＩＩ１１の反応槽１を用意してこれを
竪型塔状とし、その下部の原料入口３から原料Ｉとして
グルコース濃度２０％の糖液を原料速度の０． １１７
ｈ、平均滞留時間１０時間とし、使用菌（微生物）とし
て酒酵母（協会７号）を使用して実験を行なった。反応
槽１には原料入口３から製品出口４の間のサンプリング
位置Ａ、Ｂ。
／ｉ、直径５０１ＩＩ１１の反応槽１を用意してこれを
竪型塔状とし、その下部の原料入口３から原料Ｉとして
グルコース濃度２０％の糖液を原料速度の０． １１７
ｈ、平均滞留時間１０時間とし、使用菌（微生物）とし
て酒酵母（協会７号）を使用して実験を行なった。反応
槽１には原料入口３から製品出口４の間のサンプリング
位置Ａ、Ｂ。
Ｃ，Ｄにそれぞれ注出口を設け、こ＼から原液を抽出し
て各部位でのグルコース濃度を測定した。
て各部位でのグルコース濃度を測定した。
上記実験の結果、第５図に示すように原料入口３に近い
サンプリング位置ではグルコース濃度が２０％であった
ものが、１時間経過点では約１３％に減少し、２時間経
過点では約１１％、４時間経過点では約７％、７時間経
過点で約５％、そして製品出口４では約６％であった。
サンプリング位置ではグルコース濃度が２０％であった
ものが、１時間経過点では約１３％に減少し、２時間経
過点では約１１％、４時間経過点では約７％、７時間経
過点で約５％、そして製品出口４では約６％であった。
この結果からみて、経過時間１時間後、体積に換算して
反応槽１の約１７１０位置で急速に基質（グルコース）
が消費されており、アルコールに変化していることが判
明した。
反応槽１の約１７１０位置で急速に基質（グルコース）
が消費されており、アルコールに変化していることが判
明した。
これを基に第６図に示す実験装置を用い、生産に供し得
る形態として実施した。すなわち第１反応槽１ と最終
反応槽１３を用い、第１反応槽１１は長さ２００１１７
ｅ、直径４０ｓ／ｍ、体積０．２５１のガラス製とし、
第１反応槽１□の出口と最終反応槽１３は長さ５７０麿
／■、直径５０ｍ／１ｇ 、体積１，１ｐのガラス製と
し、第１反応槽１ の出口と最終反応槽１３の入口とを
連通するバイブ９の途中にポンプ１０を介挿し、第１反
応槽１１の原料入口３からグルコース濃度２０％の原料
Ｉを流量５５ｃｃ／ｈで供給し、ポンプ１０より下流の
バイブ９中にグルコース濃度４５％の追加原料■を流量
３５ｃｃ／ｈとして供給し、使用菌は酒酵母（協会７号
）とした。
る形態として実施した。すなわち第１反応槽１ と最終
反応槽１３を用い、第１反応槽１１は長さ２００１１７
ｅ、直径４０ｓ／ｍ、体積０．２５１のガラス製とし、
第１反応槽１□の出口と最終反応槽１３は長さ５７０麿
／■、直径５０ｍ／１ｇ 、体積１，１ｐのガラス製と
し、第１反応槽１ の出口と最終反応槽１３の入口とを
連通するバイブ９の途中にポンプ１０を介挿し、第１反
応槽１１の原料入口３からグルコース濃度２０％の原料
Ｉを流量５５ｃｃ／ｈで供給し、ポンプ１０より下流の
バイブ９中にグルコース濃度４５％の追加原料■を流量
３５ｃｃ／ｈとして供給し、使用菌は酒酵母（協会７号
）とした。
上記装置による滞留時間の合計は、
Ｔ−（ｔ、ｔ＋ｏ°２５）／ （０，０５５＋０．０３
５）−１５（ｈ）であり、添加基質量の合計は、 Ｃ−（５５ｘＯ，２＋３５ｘＯ１４５） ／（５５４３
５）−２９，７（％）である。
５）−１５（ｈ）であり、添加基質量の合計は、 Ｃ−（５５ｘＯ，２＋３５ｘＯ１４５） ／（５５４３
５）−２９，７（％）である。
上記装置を用いて実験したところ、１５時間以内の滞留
時間であるにもか＼わらずアルコール濃度１４．１％（
７日間平均値）の生産品を７６日間にわたって連続して
生成することができた。
時間であるにもか＼わらずアルコール濃度１４．１％（
７日間平均値）の生産品を７６日間にわたって連続して
生成することができた。
上記の実験装置では、２回のフィードとした場合である
が、これを３回以上の多段とすれば上記結果を一層上回
るものと考えられる。
が、これを３回以上の多段とすれば上記結果を一層上回
るものと考えられる。
以上説明したように本発明は、微生物固定化担体を充填
してなる反応槽の原料入口から製品出口へ向って流れる
原液の上流域において反応槽内の基質濃度が微生物反応
に適する範囲に保たれるように追加原料を段階的に供給
し、反応槽の製品出口付近では原料成分の反応が完結し
て所望のアルコール濃度に到達するようにしたので、均
質な高濃度アルコールを小容積の設備により連続的に短
時間で生産することができ、アルコールの生産能率を著
しく高めることができる。
してなる反応槽の原料入口から製品出口へ向って流れる
原液の上流域において反応槽内の基質濃度が微生物反応
に適する範囲に保たれるように追加原料を段階的に供給
し、反応槽の製品出口付近では原料成分の反応が完結し
て所望のアルコール濃度に到達するようにしたので、均
質な高濃度アルコールを小容積の設備により連続的に短
時間で生産することができ、アルコールの生産能率を著
しく高めることができる。
第１図は本発明の原理を示す説明図、第２図は同グラフ
、第３図は本発明の具体例を示す構成図、第４図は原料
濃度のチエツク位置を示す説明図、第５図は同チエツク
濃度を示すグラフ、第６図は本発明の他の具体例を示す
構成図である。 １・・・反応槽、２・・・固定化担体、３・・・原料入
口、４・・・製品出口、５，６・・・追加原料入口、７
・・・反応促進領域、８・・・反応完結領域。
、第３図は本発明の具体例を示す構成図、第４図は原料
濃度のチエツク位置を示す説明図、第５図は同チエツク
濃度を示すグラフ、第６図は本発明の他の具体例を示す
構成図である。 １・・・反応槽、２・・・固定化担体、３・・・原料入
口、４・・・製品出口、５，６・・・追加原料入口、７
・・・反応促進領域、８・・・反応完結領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入口
から製品出口に向って流れる原液の上流域中に反応槽内
の基質濃度が微生物反応に適する高基質濃度範囲に保た
れるように追加原料を段階的に供給し、反応槽の製品出
口付近では原料成分が反応を完結して所望のアルコール
濃度に到達するようにしたことを特徴とする連続醗酵方
法。 ２、微生物固定化担体を充填してなる反応槽の原料入口
から製品出口に向って流れる原液の上流域に向け追加原
料を供給する少なくとも一つの追加原料入口を設け、反
応槽内に、基質濃度を微生物反応に適する高基質濃度範
囲に保つための反応促進領域と、残る原料成分の反応を
完結させて反応槽の製品出口付近において所望のアルコ
ール濃度に到達させる反応完結領域とを有せしめたこと
を特徴とする連続醗酵用反応器。 ３、前記反応槽がフィード自在に接続された複数槽から
なり、最上流側の反応槽に原料を、その下流の反応槽に
追加原料を供給するようにした請求項２記載の連続醗酵
用反応器。 ４、前記微生物反応に適する基質濃度範囲が１３〜２０
ｗｔ％である請求項１記載の連続醗酵方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325726A JPH03187384A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 連続醗酵方法およびその反応器 |
| BR909007139A BR9007139A (pt) | 1989-12-15 | 1990-12-12 | Processo e reator de fermentacao continua |
| PCT/JP1990/001623 WO1991009110A1 (en) | 1989-12-15 | 1990-12-12 | Continuous fermentation process and reactor therefor |
| EP19910900332 EP0458979A4 (en) | 1989-12-15 | 1990-12-12 | Continuous fermentation process and reactor therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325726A JPH03187384A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 連続醗酵方法およびその反応器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03187384A true JPH03187384A (ja) | 1991-08-15 |
Family
ID=18179998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1325726A Pending JPH03187384A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 連続醗酵方法およびその反応器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0458979A4 (ja) |
| JP (1) | JPH03187384A (ja) |
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| WO (1) | WO1991009110A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8950439B2 (en) | 2006-09-29 | 2015-02-10 | Spiralite Holdings Limited | Insulated ductwork products |
Families Citing this family (1)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| GB2134540A (en) * | 1983-02-08 | 1984-08-15 | Us Energy | Biological conversion system |
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| JPS6443184A (en) * | 1987-08-10 | 1989-02-15 | Ozeki Chem Ind | Solid fermentation using immobilized microorganism |
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- 1989-12-15 JP JP1325726A patent/JPH03187384A/ja active Pending
-
1990
- 1990-12-12 WO PCT/JP1990/001623 patent/WO1991009110A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1990-12-12 EP EP19910900332 patent/EP0458979A4/en not_active Withdrawn
- 1990-12-12 BR BR909007139A patent/BR9007139A/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2055121A (en) * | 1979-06-13 | 1981-02-25 | Tanabe Seiyaku Co | Method for producing ethanol by fermentation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8950439B2 (en) | 2006-09-29 | 2015-02-10 | Spiralite Holdings Limited | Insulated ductwork products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0458979A1 (en) | 1991-12-04 |
| WO1991009110A1 (en) | 1991-06-27 |
| EP0458979A4 (en) | 1992-12-09 |
| BR9007139A (pt) | 1991-11-26 |
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