JPH0545323A - 酵母状態計測装置 - Google Patents
酵母状態計測装置Info
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- JPH0545323A JPH0545323A JP22462491A JP22462491A JPH0545323A JP H0545323 A JPH0545323 A JP H0545323A JP 22462491 A JP22462491 A JP 22462491A JP 22462491 A JP22462491 A JP 22462491A JP H0545323 A JPH0545323 A JP H0545323A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 醸造における培養液中の酵母の状態を精度高
く、かつ、簡単な構成の装置で検出して、醸造プロセス
中の制御因子等を最適制御することを目的とする。 【構成】 本発明の酵母状態計測装置は、培養液の静電
容量を算出することにより培養液中の酵母の状態を精度
高く検出するために、培養液中に配置された測定電極２
により検出された電圧と電流から培養液の等価回路にお
けるアドミッタンスと位相差を検出して、培養液の静電
容量を算出するよう構成したものである。
く、かつ、簡単な構成の装置で検出して、醸造プロセス
中の制御因子等を最適制御することを目的とする。 【構成】 本発明の酵母状態計測装置は、培養液の静電
容量を算出することにより培養液中の酵母の状態を精度
高く検出するために、培養液中に配置された測定電極２
により検出された電圧と電流から培養液の等価回路にお
けるアドミッタンスと位相差を検出して、培養液の静電
容量を算出するよう構成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は酵母を有する導電率の
高い培養液の静電容量の変化を連続的に検出して、培養
液における酵母の状態を検出する酵母状態計測装置に関
するものである。
高い培養液の静電容量の変化を連続的に検出して、培養
液における酵母の状態を検出する酵母状態計測装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】微生物の作用を利用して、農産物から酒
類、味噌、醤油、食酢などの飲料や食品を製造する醸造
においては、古くから経験的勘に頼る部分が大きな比重
を占めていた。例えば、清酒、ビール、ブドウ酒等にお
ける糖化発酵させて製造する従来の醸造においては、培
養液中の酵母の増殖状態や沈降、死滅状態を、人間の勘
により把握して、時間、温度等の適切な制御を行ない、
上質なアルコールを製造していた。しかし、このように
上質なアルコールを得るためには人間の経験にたよる温
度、時間等の設定が大きな比重を占めているため、常に
一定の品質の醸造酒を得ることは困難であり、また、醸
造における完全自動化の妨げの要因となっていた。
類、味噌、醤油、食酢などの飲料や食品を製造する醸造
においては、古くから経験的勘に頼る部分が大きな比重
を占めていた。例えば、清酒、ビール、ブドウ酒等にお
ける糖化発酵させて製造する従来の醸造においては、培
養液中の酵母の増殖状態や沈降、死滅状態を、人間の勘
により把握して、時間、温度等の適切な制御を行ない、
上質なアルコールを製造していた。しかし、このように
上質なアルコールを得るためには人間の経験にたよる温
度、時間等の設定が大きな比重を占めているため、常に
一定の品質の醸造酒を得ることは困難であり、また、醸
造における完全自動化の妨げの要因となっていた。
【０００３】近年、醸造における培養液中の酵母の数と
その培養液の静電容量値との間に公知の相関関係がある
ことを利用して、培養液中の酵母の増殖状態や沈降、死
滅状態を把握するための各種検出装置が考えられてい
る。
その培養液の静電容量値との間に公知の相関関係がある
ことを利用して、培養液中の酵母の増殖状態や沈降、死
滅状態を把握するための各種検出装置が考えられてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】培養液の静電容量を検
出するために考えられている検出装置としては、自動平
衡式交流ブリッジやベクトル式インピーダンス計測法等
のいわゆる静電容量計測器がある。しかし、これらの検
出装置は測定対象である培養液の微小な静電容量を精度
高く検出しなければならないため、複雑な電気回路を設
けねばならず、装置が非常に高価になるという問題があ
った。また、これらの検出装置は、サンプリングした培
養液を研究室等の製造ラインから離れた場所において計
測するものであり、連続的に培養液の静電容量を検出す
るために製造ライン内に組み込める構成のものではな
く、醸造における完全自動化に適したものではなかっ
た。
出するために考えられている検出装置としては、自動平
衡式交流ブリッジやベクトル式インピーダンス計測法等
のいわゆる静電容量計測器がある。しかし、これらの検
出装置は測定対象である培養液の微小な静電容量を精度
高く検出しなければならないため、複雑な電気回路を設
けねばならず、装置が非常に高価になるという問題があ
った。また、これらの検出装置は、サンプリングした培
養液を研究室等の製造ラインから離れた場所において計
測するものであり、連続的に培養液の静電容量を検出す
るために製造ライン内に組み込める構成のものではな
く、醸造における完全自動化に適したものではなかっ
た。
【０００５】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、培養液の静電容量の微小な変化を
高精度に、且つ連続的に検出できる簡単な構成の酵母状
態計測装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、培養液の静電容量の微小な変化を
高精度に、且つ連続的に検出できる簡単な構成の酵母状
態計測装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の酵母状態計測
装置は、測定液中に配置され、当該測定液の静電容量を
測定する一対の測定電極と、前記一対の測定電極の一方
に接続され、測定基準信号を発生する発振手段と、前記
一方の測定電極へ入力される前記発振手段の測定基準信
号の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段
の出力信号を直流信号に変換する第１のAC-DC変換手段
と、前記一対の測定電極の他方に接続され、前記一対の
測定電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、前
記電流検出手段の出力信号を直流信号に変換する第２の
AC-DC変換手段と、前記第１のAC-DC変換手段と前記第２
のAC-DC変換手段の各出力信号より当該測定液における
前記一対の測定電極間のアドミッタンスを算出する第１
の演算手段と、前記電圧検出手段と前記電流検出手段の
出力信号の位相差を検出する位相比較手段と、前記第１
の演算手段と前記位相比較手段の各出力信号より当該測
定液における前記一対の測定電極間の静電容量を算出す
る第２の演算手段と、前記第２の演算手段の出力信号に
基づいて当該測定液の酵母状態の制御信号を出力する出
力調整手段とを具備するものである。
装置は、測定液中に配置され、当該測定液の静電容量を
測定する一対の測定電極と、前記一対の測定電極の一方
に接続され、測定基準信号を発生する発振手段と、前記
一方の測定電極へ入力される前記発振手段の測定基準信
号の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段
の出力信号を直流信号に変換する第１のAC-DC変換手段
と、前記一対の測定電極の他方に接続され、前記一対の
測定電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、前
記電流検出手段の出力信号を直流信号に変換する第２の
AC-DC変換手段と、前記第１のAC-DC変換手段と前記第２
のAC-DC変換手段の各出力信号より当該測定液における
前記一対の測定電極間のアドミッタンスを算出する第１
の演算手段と、前記電圧検出手段と前記電流検出手段の
出力信号の位相差を検出する位相比較手段と、前記第１
の演算手段と前記位相比較手段の各出力信号より当該測
定液における前記一対の測定電極間の静電容量を算出す
る第２の演算手段と、前記第２の演算手段の出力信号に
基づいて当該測定液の酵母状態の制御信号を出力する出
力調整手段とを具備するものである。
【０００７】
【作用】この発明における酵母状態計測装置は、発振手
段から出力された測定基準信号を測定液中に配置された
一対の測定電極に入力し、この一対の測定電極間を流れ
る電流と基準信号の電圧により当該測定液における一対
の測定電極間のアドミッタンスを第１の演算手段で算出
し、前記電流と前記電圧における位相差を位相比較手段
で検出して、前記アドミッタンスと前記位相差により第
２の演算手段にて当該測定液の静電容量を算出する。
段から出力された測定基準信号を測定液中に配置された
一対の測定電極に入力し、この一対の測定電極間を流れ
る電流と基準信号の電圧により当該測定液における一対
の測定電極間のアドミッタンスを第１の演算手段で算出
し、前記電流と前記電圧における位相差を位相比較手段
で検出して、前記アドミッタンスと前記位相差により第
２の演算手段にて当該測定液の静電容量を算出する。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の酵母状態計測装置の一実施
例を図を参照して説明する。図１は、この発明の一実施
例である酵母状態計測装置を示すブロック図であり、図
２は培養液の等価回路で示したものである。
例を図を参照して説明する。図１は、この発明の一実施
例である酵母状態計測装置を示すブロック図であり、図
２は培養液の等価回路で示したものである。
【０００９】本実施例の酵母状態計測装置の測定電極２
は、醸造における培養液中に配設されている。この培養
液中に配設されている測定電極２は、円板状に形成され
た白金板に白金黒をメッキした２枚の電極2a,2aを所定
間隔を有して対向するように配置したものである。測定
電極２が配設されている測定液である培養液は、水など
の液体に比して高い導電率を有しており、この測定液の
測定電極２の電極2a,2a間を図２のRC並列回路の等価回
路で示すことができる。測定電極２の電極2a,2a間の電
圧をV0、電極2a,2a間に流れる電流をI0とすると、この
電極2a,2a間の等価回路のアドミッタンス｜Ｙ｜は、次
に示す式(1)により表わされる。
は、醸造における培養液中に配設されている。この培養
液中に配設されている測定電極２は、円板状に形成され
た白金板に白金黒をメッキした２枚の電極2a,2aを所定
間隔を有して対向するように配置したものである。測定
電極２が配設されている測定液である培養液は、水など
の液体に比して高い導電率を有しており、この測定液の
測定電極２の電極2a,2a間を図２のRC並列回路の等価回
路で示すことができる。測定電極２の電極2a,2a間の電
圧をV0、電極2a,2a間に流れる電流をI0とすると、この
電極2a,2a間の等価回路のアドミッタンス｜Ｙ｜は、次
に示す式(1)により表わされる。
【００１０】
【数１】
【００１１】図２に示すRC並列回路においては、電流I0
が電圧V0より位相差θだけ進み、この等価回路のベクト
ルアドミッタンスＹは、図３のベクトル図に示すよう
に、コンダクタンスＲ-1とサスセプタンスωＣのベクト
ル和であり、次に示す式(2)により表わされる。なお、
この式(2)において、Ｒは電極間の抵抗であり、Ｃは電
極2a,2a間の静電容量である。
が電圧V0より位相差θだけ進み、この等価回路のベクト
ルアドミッタンスＹは、図３のベクトル図に示すよう
に、コンダクタンスＲ-1とサスセプタンスωＣのベクト
ル和であり、次に示す式(2)により表わされる。なお、
この式(2)において、Ｒは電極間の抵抗であり、Ｃは電
極2a,2a間の静電容量である。
【００１２】
【数２】
【００１３】図３のベクトル図から明らかなように、次
に示す式(3)によりωＣを求めることができる。
に示す式(3)によりωＣを求めることができる。
【００１４】
【数３】
【００１５】上記式(3)において、位相差θは小さい値
（本実施例の装置の場合、位相差θは５゜以下であ
る。）であるためにsinθ≒π/180・θと近似すること
ができ、静電容量Ｃは次に示す式(4)により算出するこ
とができる。
（本実施例の装置の場合、位相差θは５゜以下であ
る。）であるためにsinθ≒π/180・θと近似すること
ができ、静電容量Ｃは次に示す式(4)により算出するこ
とができる。
【００１６】
【数４】
【００１７】上記式(4)において1/ω及びπ/180は定数
であるため、測定液の静電容量Ｃは位相差θとアドミッ
タンス｜Ｙ｜により求めることができる。
であるため、測定液の静電容量Ｃは位相差θとアドミッ
タンス｜Ｙ｜により求めることができる。
【００１８】本実施例の酵母状態計測装置を用いて培養
液を測定し、計算した結果を下記の表１に示す。このと
き使用した酵母状態計測装置の測定電極２は、34mmの直
径を有する２枚の円板を５mmの間隔を持って対向するよ
うに培養液中に配置したものである。
液を測定し、計算した結果を下記の表１に示す。このと
き使用した酵母状態計測装置の測定電極２は、34mmの直
径を有する２枚の円板を５mmの間隔を持って対向するよ
うに培養液中に配置したものである。
【００１９】
【表１】
【００２０】本実施例の酵母状態計測装置において、上
述した測定液の静電容量Ｃの算出は以下に述べる構成に
より行なわれている。図１に示す本実施例の酵母状態計
測装置のブロック図において、発振手段である発振回路
１において形成された正弦波の測定基準信号Ｓは、測定
電極２へ入力される。また、測定電極２へ入力される測
定基準信号Ｓの電圧V0は、測定電極２の入力端子に接続
された電圧検出回路４により検出される。この電圧検出
回路４により検出された測定基準信号Ｓの検出電圧信号
V1は、第１のAC-DC変換回路６において、その実効値を
示す電圧信号Ｖに変換される。
述した測定液の静電容量Ｃの算出は以下に述べる構成に
より行なわれている。図１に示す本実施例の酵母状態計
測装置のブロック図において、発振手段である発振回路
１において形成された正弦波の測定基準信号Ｓは、測定
電極２へ入力される。また、測定電極２へ入力される測
定基準信号Ｓの電圧V0は、測定電極２の入力端子に接続
された電圧検出回路４により検出される。この電圧検出
回路４により検出された測定基準信号Ｓの検出電圧信号
V1は、第１のAC-DC変換回路６において、その実効値を
示す電圧信号Ｖに変換される。
【００２１】一方、測定電極２の電極2a,2a間に流れる
電流I0は、測定電極２の出力端子に接続された電流検出
回路５により検出される。この電流検出回路５により検
出された検出電流信号I1は、第２のAC-DC変換回路７に
おいて、その実効値を示す電流信号Ｉに変換される。
電流I0は、測定電極２の出力端子に接続された電流検出
回路５により検出される。この電流検出回路５により検
出された検出電流信号I1は、第２のAC-DC変換回路７に
おいて、その実効値を示す電流信号Ｉに変換される。
【００２２】アナログ回路で構成された第１の演算回路
８において、電極2a,2a間の電圧V0を実質的に示す第１
のAC-DC変換回路６からの出力信号Ｖと、電極2a,2a間に
流れる電流I0を実質的に示す第２のAC-DC変換回路７か
らの出力信号Ｉにより、前述の式(1)に示された演算を
行ない、アドミッタンス｜Ｙ｜を算出する。
８において、電極2a,2a間の電圧V0を実質的に示す第１
のAC-DC変換回路６からの出力信号Ｖと、電極2a,2a間に
流れる電流I0を実質的に示す第２のAC-DC変換回路７か
らの出力信号Ｉにより、前述の式(1)に示された演算を
行ない、アドミッタンス｜Ｙ｜を算出する。
【００２３】前記電圧検出回路４の出力信号である検出
電圧信号V1と前記電流検出回路５の出力信号である検出
電流信号I1は、位相比較回路９へ入力される。この位相
比較回路９において、検出電圧信号V1の位相と検出電流
信号I1の位相を比較して、位相差θを検出する。なお、
検出電圧信号V1と検出電流信号I1は、測定電極２の接続
端子に接続された電圧検出回路４と電流検出回路５によ
り検出されるため、発振回路１から測定電極２までの線
路による影響を考慮する必要がなく、精度の高い振幅安
定度を有する発振回路１を必要としない。
電圧信号V1と前記電流検出回路５の出力信号である検出
電流信号I1は、位相比較回路９へ入力される。この位相
比較回路９において、検出電圧信号V1の位相と検出電流
信号I1の位相を比較して、位相差θを検出する。なお、
検出電圧信号V1と検出電流信号I1は、測定電極２の接続
端子に接続された電圧検出回路４と電流検出回路５によ
り検出されるため、発振回路１から測定電極２までの線
路による影響を考慮する必要がなく、精度の高い振幅安
定度を有する発振回路１を必要としない。
【００２４】アナログ回路で構成された第２の演算回路
10において、前述の第１の演算回路８の出力信号である
アドミッタンス｜Ｙ｜と、位相比較回路９の出力信号で
ある位相差θにより、前述の式(4)の演算を行ない、培
養液である測定液の静電容量Ｃを算出する。第２の演算
回路10から出力された測定液の静電容量Ｃを示す信号
は、出力調整手段であるゼロスパン調整回路11におい
て、当該培養液の酵母状態を制御する信号に変換され醸
造プロセスの最適制御に用いられる。培養液における酵
母数は時々刻々変化しており、発酵初期段階において、
酵母は増殖過程であり、出芽・成長を繰り返して酵母数
を増加させていく。この発酵初期段階では、培養液の静
電容量が酵母の数及び体積と一定の相関関係を有してお
り、培養液の静電容量の時々刻々の変化状態から、酵母
の増殖状態を精度高く検出することができる。また、同
様に培養液中の酵母の死滅状態、沈降状態、内部器官状
態などを高精度に、且つ連続的に検出することができ
る。したがって、本実施例の酵母状態計測装置の出力信
号を用いることにより、醸造プロセス中の制御因子、即
ち培養液の温度、pH、フィード量、DO量、攪拌強度と攪
拌時間などを最適制御することができる。
10において、前述の第１の演算回路８の出力信号である
アドミッタンス｜Ｙ｜と、位相比較回路９の出力信号で
ある位相差θにより、前述の式(4)の演算を行ない、培
養液である測定液の静電容量Ｃを算出する。第２の演算
回路10から出力された測定液の静電容量Ｃを示す信号
は、出力調整手段であるゼロスパン調整回路11におい
て、当該培養液の酵母状態を制御する信号に変換され醸
造プロセスの最適制御に用いられる。培養液における酵
母数は時々刻々変化しており、発酵初期段階において、
酵母は増殖過程であり、出芽・成長を繰り返して酵母数
を増加させていく。この発酵初期段階では、培養液の静
電容量が酵母の数及び体積と一定の相関関係を有してお
り、培養液の静電容量の時々刻々の変化状態から、酵母
の増殖状態を精度高く検出することができる。また、同
様に培養液中の酵母の死滅状態、沈降状態、内部器官状
態などを高精度に、且つ連続的に検出することができ
る。したがって、本実施例の酵母状態計測装置の出力信
号を用いることにより、醸造プロセス中の制御因子、即
ち培養液の温度、pH、フィード量、DO量、攪拌強度と攪
拌時間などを最適制御することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明の酵母状態計測
装置によれば、測定液の測定電極間における電圧と電流
の位相差と、測定液におけるアドミッタンスを検出する
ことにより、測定液である培養液の静電容量を精度高く
算出して、培養液中の酵母の状態を簡単なアナログ回路
の構成で高精度に検出することができ、かつ、本発明の
酵母状態計測装置は測定液である培養液の容器内に設置
して連続的に培養液中の酵母状態を検出することができ
るため、この出力信号を用いて、醸造プロセス中の制御
因子、培養液の温度、pH、フィード量、DO量、攪拌強度
と攪拌時間などを制御して、醸造における品質の安定化
及び醸造の完全自動化を達成することのできる酵母状態
計測装置を得る効果がある。
装置によれば、測定液の測定電極間における電圧と電流
の位相差と、測定液におけるアドミッタンスを検出する
ことにより、測定液である培養液の静電容量を精度高く
算出して、培養液中の酵母の状態を簡単なアナログ回路
の構成で高精度に検出することができ、かつ、本発明の
酵母状態計測装置は測定液である培養液の容器内に設置
して連続的に培養液中の酵母状態を検出することができ
るため、この出力信号を用いて、醸造プロセス中の制御
因子、培養液の温度、pH、フィード量、DO量、攪拌強度
と攪拌時間などを制御して、醸造における品質の安定化
及び醸造の完全自動化を達成することのできる酵母状態
計測装置を得る効果がある。
【図１】この発明の一実施例である酵母状態計測装置を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】図１の酵母状態計測装置で測定する培養液を等
価回路で示した回路図
価回路で示した回路図
【図３】図１の酵母状態計測装置で算出するベクトルア
ドミッタンスＹを説明するベクトル図
ドミッタンスＹを説明するベクトル図
１ 発振回路 ２ 測定電極 ４ 電圧検出回路 ５ 電流検出回路 ６ 第１のAC-DC変換回路 ７ 第２のAC-DC変換回路 ８ 第１の演算回路 ９ 位相比較回路 10 第２の演算回路 11 ゼロスパン調整回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 昌以 吹田市千里山西１丁目17番12号
Claims (3)
- 【請求項１】 測定液中に配置され、当該測定液の静電
容量を測定する一対の測定電極、 前記一対の測定電極の一方に接続され、測定基準信号を
発生する発振手段、 前記一方の測定電極へ入力される前記発振手段の測定基
準信号の電圧を検出する電圧検出手段、 前記電圧検出手段の出力信号を直流信号に変換する第１
のAC-DC変換手段、 前記一対の測定電極の他方に接続され、前記一対の測定
電極間に流れる電流を検出する電流検出手段、 前記電流検出手段の出力信号を直流信号に変換する第２
のAC-DC変換手段、 前記第１のAC-DC変換手段と前記第２のAC-DC変換手段の
各出力信号より当該測定液における前記一対の測定電極
間のアドミッタンスを算出する第１の演算手段、 前記電圧検出手段と前記電流検出手段の出力信号の位相
差を検出する位相比較手段、 前記第１の演算手段と前記位相比較手段の各出力信号よ
り当該測定液における前記一対の測定電極間の静電容量
を算出する第２の演算手段、 前記第２の演算手段の出力信号に基づいて当該測定液の
酵母状態の制御信号を出力する出力調整手段、 を具備することを特徴とする酵母状態計測装置。 - 【請求項２】 第１の演算手段において、第２のAC-DC
変換手段の出力信号を第１のAC-DC変換手段の出力信号
で除算してアドミッタンスを演算する請求項１の酵母状
態計測装置。 - 【請求項３】 第２の演算手段において、位相差をθと
してsinθ≒π/180・θの近似式にて一対の測定電極間
の静電容量を演算する請求項１の酵母状態計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22462491A JPH0545323A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 酵母状態計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22462491A JPH0545323A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 酵母状態計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545323A true JPH0545323A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16816626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22462491A Pending JPH0545323A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 酵母状態計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0545323A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614667C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ"). | Способ экспрессной оценки качества сухих пекарных дрожжей |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP22462491A patent/JPH0545323A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614667C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ"). | Способ экспрессной оценки качества сухих пекарных дрожжей |
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