JPS6136920B2 - - Google Patents

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JPS6136920B2
JPS6136920B2 JP57012055A JP1205582A JPS6136920B2 JP S6136920 B2 JPS6136920 B2 JP S6136920B2 JP 57012055 A JP57012055 A JP 57012055A JP 1205582 A JP1205582 A JP 1205582A JP S6136920 B2 JPS6136920 B2 JP S6136920B2
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JP
Japan
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fermentation
stage
tank
alcohol
carrier
Prior art date
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JP57012055A
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English (en)
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JPS58129989A (ja
Inventor
Kenji Kida
Shigeru Morimura
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Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は醗酵によるアルコールの連続製造法に
関する。
近年石油代替エネルギーとして、石油化学によ
らずに得られる醗酵アルコールが脚光を浴びてい
る。これはさとうきびやこれから採つた糖蜜、さ
つまいも、じやがいも、とうもろこし等のセルロ
ース質ないしはでん粉質を原料とし、これらを菌
体の作用によつて醗酵させて製造する。この方法
では、アルコールの生産性は菌体濃度に依存する
と考えられている。そのため菌体濃度を高めるた
めに、菌体を循環させる方法、や、酵母を多糖系
物質中に包括させるいわゆる固定化増殖菌体法等
が開発されつつある。しかし前者の場合、菌体を
濃縮分離するのに用いる遠心分離器が、培養液中
に存在する固形物によつて目詰まりないしはノズ
ル詰まりをきたし、菌体の循環が次第に困難にな
る。そのため遠心分離器を定期的に洗浄してやる
必要があり、作業がはなはだ面倒になる。また後
者の場合には、工業的規模で大量生産するには、
技術的に解決困難な問題が多い。
本発明者らは、このような実情に鑑み、醗酵槽
内の菌体濃度を高めるべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至つた。
この発明によるアルコールの製造法は、反応液
から担体を分離する分離手段を備えた醗酵装置を
前段に配するとともに、流動層型ないし充填式醗
酵装置を後段に配し、前段で担体に付着したアル
コール醗酵能を有する細菌を培養するとともに、
後段で固定化酵母を培養することを特徴とする醗
酵によるアルコールの連続製造法である。
分離手段を備えた醗酵装置の例としてはつぎの
ものが挙げられる。すなわち第1図イに示す醗酵
装置1は、撹拌機2を備えた醗酵槽3の側部に担
体沈降部4を設け、同部4に担体を沈降分離させ
て同槽外への流出を防ぐようにしたものである。
また第1図ロに示す醗酵装置11は、撹拌機12
を備えた醗酵槽13の外部に担体沈降槽14を設
けて、醗酵槽13から流出した担体を沈降槽14
内に沈降分離させ、沈降した担体を醗酵槽13へ
戻すようにしたものである。また第1図ハに示す
醗酵装置21は、醗酵槽23の槽底部に撹拌翼2
2を配置し、翼の上方に垂直に円筒状の液循環部
材24を配置して、反応液を同部材24内を流下
させて槽内を循環させ、液循環部材24の上方
で、担体を反応液から分離するようにしたもので
ある。さらに第1図ニに示す醗酵装置31は、撹
拌機32を備えた醗酵槽33内に、担体を反応液
から分離する略Y字管状の固液分離部材34を配
置し、大径分岐部から炭酸ガスを排出し、小径分
岐部から反応液を取出すようにしたものである。
そしてこれら醗酵装置1,11,21,31はい
ずれもPHおよび温度を至適値に制御できるように
構成されている。
流動層型醗酵装置は、第2図に示すように、ガ
ラス製の醗酵槽41を主体とし、温度制御および
PH制御できるように構成されている。そして醗酵
原料はポンプ42によつて同槽41の底部に供給
され、反応液はポンプ43で同槽の頂部から底部
に戻され、槽頂の担体沈降部44から流出するよ
うになつている。また充填式醗酵装置としては通
常のものが用いられる。
そしてこれら醗酵装置は、第3図に示すよう
に、分離手段を備えた醗酵装置が前段に、また動
層型ないし充填式醗酵装置が後段になるように配
されている。
前段において、菌体付着用の担体は、耐摩耗性
および流動性のよい小径粒体であればよく、最適
例としては粉砕ヒル石が挙げられる。担体はセラ
ミツク製やプラスチツク製のものであつてもよ
い。アルコール醗酵能を有する細菌としては、ザ
イモモナス・モービリス(Zymomonas
mobilis)が、担体への優れた自然付着性を有す
るために好ましく用いられる。この細菌はケーン
(cane)・ジユースや廃糖蜜中に含まれる醗酵性
糖のうち、シユクロース、グルコース、フラクト
ースを醗酵させて、アルコールを生成する。アル
コール醗酵能を有する細菌は、自然付着性のよい
ものであればよく、上記細菌に限定されない。前
段で担体付着菌体を培養することにより、槽内の
菌体濃度を高めて、上記醗酵性糖からのアルコー
ルの生産性を向上させることができる。
後段において、固定化酵母はアルコール醗酵能
を有するものであればよく、とりわけサツカロマ
イセス(Saccharomyces)属のものが好んで用い
られる。固定化酵母は酵母がポリアクリルアミド
ゲル、アルギン酸ソーダ、K・カラギーナン等で
常法により包括されることにより固定化されたも
のである。そして後段において固定化酵母を培養
することによつて、醗酵性糖のうち前段において
細菌によつて醗酵されなかつた未反応の醗酵性糖
を醗酵させて、アルコールを生成し、糖からのア
ルコール醗酵収率を向上させることができる。
この発明によるアルコール製造法は以上のとお
り構成されているので、つぎのような効果が奏さ
れる。
(1) 前段では、菌体を付着するための担体を用い
るので、菌体の付着し得る固体表面積を大きく
して、槽内の菌体濃度を高めることができ、そ
の結果アルコールの生産性を大幅に向上させる
ことができる。
(2) 後段では固定化酵母を培養するので、前段で
醗酵されなかつた未反応の醗酵性糖を酵母によ
つて醗酵させることができ、その結果醗酵収率
を大幅に向上させることができる。
(3) 前段では担体への付着性のよい菌体を用いる
ので、菌体の平均終端速度が大きくなり、その
ため菌体を簡単な分離手段で反応液から分離す
ることができ、設備費の点で大きな利点が得ら
れる。
比較例 1 静置培養用の醗酵槽を用い、微生物としてサツ
カロマイセス・ホルモセンシス(Saccharomyces
formosensis)IFO寄託第0216号(以下、微生物
Aと称する)を用い、醗酵原料として滅菌済の5
倍希釈ケーン廃糖蜜培地(酵母エキス:3g/
、(NH42SO4:1g/、KH2PO4:1g/お
よびMgCl2・6H2O:0.5g/を含む)を用い、
醗酵温度30℃における回分醗酵を行ない、醗酵特
性を経時的に調べた。
上記微生物の代わりに、協和醗酵社製パン酵母
(以下、微生物Bと称する)、ザイモモナス・モー
ビリスIFO寄託第13756号(以下、微生物Cと称
する)およびザイモモナス・モービリスATCC寄
託第10988号(以下、微生物Dと称する)を用い
て、それぞれ上記操作を繰返した。
各微生物について、静置培養時間とエタノール
濃度の関係を第4図に示す。同図からわかるよう
に、アルコール醗酵能については微生物Aが最も
すぐれ(2日目で約55g/)、つぎが微生物Bで
あり、微生物CおよびDでは4日目においてもア
ルコール濃度は約40g/にすぎなかつた。
比較例 2 第2図に示す実容積0.7の流動層型醗酵装置
を用いた。この醗酵装置にアルギン酸ソーダで包
括した固定化酵母サツカロマイセス・ホルモセン
シス(Saccharomyces formosensis)IFO寄託第
0216号を、培地に対して約5vol%になるように充
填し、醗酵原料として比較例1で用いたのと同じ
滅菌済の5便希釈ケーン廃糖蜜培地を、流量0.03
/hで醗酵槽41に連続供給し、温度30℃およ
びPH5の醗酵条件下で連続醗酵を行なつた。
反応後の流出反応液中のエタノール濃度は、回
分醗酵(比較例1)の場合とほぼ等しく、約55
g/であつた。
実施例 第3図に示す醗酵装置を用いた。これは第1図
ニに示す実容積1.2の醗酵装置と、第2図に示
す実容積0.7の流動層型醗酵装置とを前後に配
したものである。そして前段槽51は撹拌器52
を有し、温度制御およびPH制御できるように構成
され、また担体を反応液から分離する略Y字管状
の固液分離部材53を備え、同部材53の大径分
岐部53aから炭酸ガスを排出し、小径分岐部5
3bから反応液を排出するようになされている。
他方、後段槽61はやはり温度制御およびPH制御
できるように構成され、槽頂部に担体沈降部62
を有する。そして醗酵原料はポンプ71で前段槽
51に供給され、ついで反応液はポンプ72で前
段槽51から後段槽61に送られ、ポンプ73で
後段槽61内を循環させられるようになつてい
る。
グルコース 100 g/ 酵母エキス 3 g/ KH2PO4 1 g/ (NH4)2SO4 1 g/ MgC・6H2O 0.5g/ 消泡剤(東芝シリコン社製) 0.3g/ からなる培地を前段槽51に400ml、後段槽61
に600mlそれぞれ充填し、さらに前段槽51に加
熱処理した粉砕ヒル石(60〜80メツシユ)を5w
t/volになるように加え、上記培地を加熱滅菌処
理した。ついで上記培地を用いて培養したザイモ
モナス・モービリスATCC寄託第10988号の培養
液100mlを前段槽51に加えた。またアルギン酸
ソーダで包括した固定化酵母サツカロマイセス・
ホルモセンシス(Saccharomyces
formosensis)IFO寄託第0216号を、後段槽61
に約5vol%になるように加えた。前後両槽51,
61ともPHを4.5に温度を30℃にそれぞれ制御し
て、約8時間、上記微生物の培養を行なつて、こ
れら微生物を育生した。
ついで、醗酵原料として滅菌済の5倍希釈ケー
ン廃糖蜜培地(酵母エキス:3g/、
(NH42SO4:1g/、KH2PO4:1g/および
MgCl2・6H2O:0.5g/を含む)を、流量0.1/
hで前段槽51に連続供給して、上記醗酵条件下
に連続醗酵を行なつた。前後両槽51,61の各
出口における反応液中のエタノール濃度は、それ
ぞれ45g/および64g/であつた。
つぎに原料供給流量を0.1/hから0.19/h、
0.29/hおよび0.38/hに順次上げて、各流量に
おけるエタノール濃度を測定した。原料希釈率
(=原料供給流量/醗酵槽全実容積)とアルコー
ル生産性の関係を第5図に示す。同図からわかる
ように、アルコール生産性は希釈率に比例して向
上し、希釈率0.2h-1(流量0.38/h)ではアルコ
ール生産性は約13g/・hという高い値となつ
た。また後段槽61から流出する反応液のエタノ
ール濃度はほとんど変化しなかつた。
以上の如く、前段にて分離手段を備えた醗酵装
置を用い、後段にて流動層型醗酵槽を用い、前段
槽で担体に付着したアルコール醗酵能を有する細
菌を培養するとともに、後段槽で固定化酵母を培
養することにより、高い醗酵収率と高いアルコー
ル生産性を得ることができた。これに対し、菌体
付着用担体を用いない基本的な連続培養法では、
エタノールの生産性は2〜3g/・hであると報
告されている。このように、本発明によれば、ア
ルコール醗酵収率を高く維持し、生産性を大幅に
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図イ,ロ,ハ,ニはいずれも分離手段を備
えた醗酵装置の概略図、第2図は流動層型醗酵装
置の概略図、第3図は実施例で用いた醗酵装置の
概略図、第4図は回分醗酵による各種微生物につ
いての培養時間とエタノール濃度の関係を示すグ
ラフ、第5図は実施例における原料希釈率とアル
コール生産性の関係を示すグラフである。 51……分離手段を備えた前段槽、61……流
動層型の後段槽。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 反応液から担体を分離する分離手段を備えた
    醗酵装置を前段に配するとともに、流動層型ない
    し充填式醗酵装置を後段に配し、前段で担体に付
    着したアルコール醗酵能を有する細菌を培養する
    とともに、後段で固定化酵母を培養することを特
    徴とする醗酵によるアルコールの連続製造法。
JP57012055A 1982-01-27 1982-01-27 醗酵によるアルコ−ルの連続製造法 Granted JPS58129989A (ja)

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WO1988000616A1 (en) * 1986-07-17 1988-01-28 University Of Queensland Conversion of fermentable carbohydrates to ethanol using mixed cultures of zymomonas mobilis and yeast
CH671777A5 (ja) * 1987-01-16 1989-09-29 Nestle Sa
US4885241A (en) * 1988-10-13 1989-12-05 University Of Queensland Ethanol production by zymomonas cultured in yeast-conditioned media

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