KR20030078005A - 효소 반응 관리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효소 반응을 정확하게 관리하여 목적으로 하는 물질을 얻는 것을 가능하게 한다.

효소 반응에 의해 물질을 제조하는 물질 제조기(1)의 효소 반응의 상태를 관리하는 효소 반응 관리 장치(3)로서, 물질 제조기(1)에서의 효소 반응에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 제 2 센서 유닛(63)과, 기준의 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 미리 기억하는 메모리(77)를 구비하고, 검출한 정전 용량의 변화와 기억한 기준의 정전 용량의 변화를 비교하여 물질 제조기(1)에서의 효소 반응을 관리하는 것을 특징으로 한다.

Description

효소 반응 관리 장치{Fermentation controller}

본 발명은 효소 반응에 의해 청주, 맥주, 간장 등을 제조하는 물질 제조기의 효소 반응 관리 장치에 관한 것이다.

종래의 효소 반응 관리 장치로서는, 예를 들면, 일본 특개평8-256759호 공보, 일본 특개평11-341947호 공보에 기재된 것이 있다.

상기 일본 특개평8-256759호 공보에 기재된 것은 발효 식품의 생산시에, 발효 중의 기질에 마이크로파를 조사하고, 투과파의 감쇠를 측정함으로써 효소 반응을 관리하고 있다. 또한, 상기 일본 특개평11-341947호 공보에 기재된 것은 발효액의 온도 및 전기 전도도를 측정함으로써 효소 반응을 관리하고 있다.

따라서, 어떠한 장치라도 효소 반응 관리에 의해, 목적으로 하는 물질을 얻고자 하는 것이다.

그러나, 마이크로파를 조사하는 것으로는 조사한 마이크로파에 의해 효소 반응에 영향을 미치게 하여, 전기 전도도를 측정하는 것으로는 발효액에 접촉하는 전극의 부식에 의해 효소 반응에 영향을 미치게 하여, 어떠한 장치도 정확한 효소 반응을 관리할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 효소 반응을 정확하게 관리하여 목적으로 하는 물질을 얻을 수 있는 효소 반응 관리 장치의 제공을 과제로 한다.

청구항 1의 발명은 효소 반응에 의해 물질을 제조하는 물질 제조기의 상기 효소 반응의 상태를 관리하는 효소 반응 관리 장치로서, 상기 물질 제조기에서의 효소 반응에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서와, 기준의 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 미리 기억하는 기준치 기억 수단을 구비하고, 상기 검출한 정전 용량과 기억한 정전 용량을 비교하여 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 관리하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 효소 반응 관리 장치로서, 상기 정전 용량 센서는 상기 물질 제조기의 효소 반응 중의 내용물이 이동할 수 있는 유로에 대하여 절연 상태에서 선회형의 도전성 금속박제의 측정 전극 및 접지(ground) 전극을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 청구항 2에 기재된 효소 반응 관리 장치로서, 상기 접지 전극은 상기 측정 전극보다도 미세하게 형성되고, 양자가 교대로 배치된 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 효소 반응 관리 장치로서, 상기 측정 전극 및 접지 전극은 상기 내용물의 이동 방향을 따라 나선형으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 것으로, 효소 반응에 의해 물질을 제조하는 물질 제조기의 효소 반응의 상태를 관리하는 효소 반응 관리 장치의 전체 개략도.

도 2는 제 1 실시예에 관한 것으로, 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 도시하는 그래프.

도 3은 제 1 실시예에 관한 것으로, 센서 유닛 및 그 주변을 도시하는 단면도.

도 4는 제 1 실시예에 관한 것으로, 도 3의 SA-SA 화살표로 본 확대 단면도.

도 5는 제 1 실시예에 관한 것으로, 센서 유닛의 주요부 확대 단면도.

도 6은 제 1 실시예에 관한 것으로, 전극의 권취 상태의 설명도.

도 7은 제 1 실시예에 관한 것으로, 도 6의 전극에 대응하는 전극을 전개 상태로 도시하는 설명도.

도 8은 제 1 실시예에 관한 것으로, 효소 반응 관리 장치의 개략 블록도.

도 9는 변형예의 실시예에 관한 것으로 효소 반응 관리 장치의 개략 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 물질 제조기 3: 효소 반응 관리 장치

63: 제 2 센서 유닛(정전 용량 센서) 75: 메모리(기준치 기억 수단)

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 것으로, 효소 반응에 의해 물질을 제조하는 물질 제조기(1)의 상기 효소 반응의 상태를 관리하는 효소 반응 관리 장치(3)의 전체 개략도이다. 도 1과 같이, 물질 제조기(1)는 예를 들면 효모균의 효소 반응에 의해 목적물인 청주를 제조하는 것이다.

상기 물질 제조기(1)는 발효조(5)를 구비하고 있다. 이 발효조(5)는 내부 온도를 전기적으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 이 발효조(5)에, 교반기(7)가 설치되어 있다. 이 교반기(7)는 모터(9)에 의해서 회전 구동되는 회전축(11)을 구비하고 있다. 이 회전축(11)에는 상하 2단의 교반 날개(13, 15)가 장착되어 있다.

상기 발효조(5)의 상부측에는 효모 공급관(17), 알코올 공급관(19), 증미 공급관(21), 물 공급관(23), 공기 공급관(25), 공기 배출관(27)이 접속되어 있다. 상기 효모 공급관(17)에는 제 1 전자 개폐 밸브(29)가 설치되어 있다. 상기 알코올 공급관(19)에는 제 2 전자 개폐 밸브(31)가 설치되어 있다. 상기 증미 공급관(21)에는 제 3 전자 개폐 밸브(33)가 설치되어 있다. 상기 물 공급관(23)에는 제 4 전자 개폐 밸브(35)가 설치되어 있다. 상기 공기 공급관(25)에는 제 5 전자 개폐 밸브(37)가 설치되어 있다. 상기 공기 배출관(27)에는 제 6 전자 개폐 밸브(39)가 설치되어 있다.

상기 발효조(5)의 하부측에는 청주 술지게미 배출관(41), 청주 추출관(43)이 설치되어 있다. 상기 청주 술지게미 배출관(41)에는 제 7 전자 개폐 밸브(45)가 설치되어 있다. 상기 청주 추출관(43)에는 제 8 전자 개폐 밸브(47)가 설치되어 있다.

상기 청주 추출관(43)은 절연재, 예를 들면 염화비닐 등의 절연 수지제의 파이프로 형성되어 있다. 단, 이 청주 추출관(43)은 제 1 센서 유닛(59)에 대응하는 부분에서만 절연재 형성할 수도 있다. 상기 절연재로서는 석영 유리 등을 사용할 수도 있다. 이 청주 추출관(43)의 단말에는 추출구(49)가 설치되어 있다. 이 추출구(49)측에는 분기구(51)가 설치되어 있다. 이 분기구(51)에는 분기관(53)이 접속되어 있다. 이 분기관(53)은 회수 탱크 등에 접속되어 있다. 이 회수 탱크는 미량의 이물을 포함한 청주를 회수하도록 되어 있다.

상기 청주 추출관(43)의 추출구(49)측 및 상기 분기관(53)에는 상기 청주의 흐름을 상기 추출구(7) 및 제 1 분기구(53)의 어느 하나로 바꾸는 조정 수단으로서 제 9, 제 10 전자 개폐 밸브(55, 57)가 구비되어 있다.

상기 제 9 전자 개폐 밸브(55)를 개방하면, 청주 추출관(43)의 추출구(49)로부터 미량의 이물을 포함하지 않은 우량 청주로서 추출되고, 제 9 전자 개폐 밸브(55)가 폐쇄되면, 추출구(49)로부터의 우량 청주의 추출이 정지된다. 상기 9 전자 개폐 밸브(55)가 폐쇄되어 있을 때에 제 10 전자 개폐 밸브(57)가 개방되면, 청주 추출관(43)의 관체내 유로(43a)로부터 분기관(53)을 통해 회수 탱크에 미량의 이물을 포함한 청주가 배출된다.

상기 청주 추출관(43)에는 관체(43)내의 유로(43a)의 정전 용량을 검출하는 정전 용량 센서로서 제 1 센서 유닛(59)이 설치되어 있다. 이 제 1 센서 유닛(59)은 청주 추출관(43)의 분기구(53)의 상류측에 구비되고, 관체내 유로(43a)의 정전 용량의 변화를 검출할 수 있다.

상기 제 1 센서 유닛(59)의 상류측에는 이물 제거 필터(61)가 구비되어 있다. 이 이물 제거 필터(61)는 상기 관체내 유로(43a)를 흐르는 청주에 혼재되는 미량의 이물을 제거하기 위한 것이다.

상기 물질 제조기(1)에는 효소 반응에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서로서 제 2 센서 유닛(63)이 설치되어 있다. 이 제 2 센서 유닛(63)은 우회관(65)에 장착되어 있다. 이 우회관(65)은 절연재, 예를 들면 염화비닐 등의 절연 수지제의 파이프로 형성되어 있다. 단, 이 우회관(65)은 제 2 센서 유닛(63)에 대응하는 부분으로만 절연재로 형성할 수도 있다. 상기 절연재로서는 석영 유리 등을 사용할 수도 있다.

상기 우회관(65)은 상기 발효조(5)의 밑바닥부측에 설치된 샘플 입구(67)와 동 중간부에 설치된 샘플 출구(69)와 접속되어 있다. 상기 샘플 입구(67)는 상기 교반 날개(15)에 대향하고 있다. 따라서, 교반 날개(15)가 교반 구동되면, 발효조(5)내의 내용물이 샘플 입구(67)로부터 들어가고, 우회관(65)의 관체내 유로(65a)를 유동하여 제 2 센서 유닛(63)의 부분을 통과하여, 샘플 출구(69)로부터 발효조(5)내로 재차 되돌아간다는 자동 순환이 행해진다.

상기 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63)의 검출 신호는 신호 처리 회로(71)를 통해 제어 장치(73)에 입력되도록 되어 있다. 이 제어 장치(73)에는 기준의 정전 용량의 변화가 상기 신호 처리 회로(33)를 통해 입력되고 있다.

상기 기준의 정전 용량의 변화로서는 상기 관체내 유로(43a)를 흐르는 청주가 미소의 이물을 포함할 때의 것(이물 제거 기준치)과, 상기 물질 제조기(1)에서의 기준의 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화(제조 기준치)로 하고 있다.상기 제조 기준치는 품질을 높게 하여 출하할 수 있는 시기와 내용물의 정전 용량 변화와의 관계에 관한 것으로, 후술한다.

상기 제어 장치(73)는 예를 들면 MPU(Microprocessing Unit; 75)에 의해서 연산부가 구성되고, 메모리(77) 등을 구비하고 있다. 상기 연산부는 DSP(Digital Signal Processor) 등에 의해서 구성할 수도 있다. 상기 메모리(77)는 기준치 기억 수단을 구성하고, 상기 이물 기준치 및 제조 기준치가 미리 기억되어 있다. 상기 제어 장치(73)에 의해, 검출한 정전 용량의 변화와 기억한 제조 기준치를 비교하여 상기 물질 제조기(1)에서의 효소 반응을 관리할 수 있다.

즉, 상기 제 2 센서 유닛(63)이 검출하는 정전 용량의 변화와 제조 기준치와의 비교에 의해, 관체내 유로(65a)를 흐르는 내용물의 효소 반응을 관리하여, 출하에 적합한지의 여부를 판단할 수 있다.

또, 상기 제 1 센서 유닛(59)이 검출하는 정전 용량의 변화와 상기 이물 제거 기준치와의 비교에 의해, 관체내 유로(43a)를 흐르는 청주에 미소 이물이 얼마만큼 포함되고 있는지를 계측할 수 있다.

상기 제어 장치(73)에는 구동 회로(79)를 통해 상기 제 1 내지 제 10 전자 개폐 밸브(29, 31, 33, 35, 37, 39, 45, 47, 55, 57)가 접속되어 있다.

상기 제어 장치(73)에는 그 외, 상기 발효조(5)의 내부 온도를 전기적으로 제어하는 제어 회로(81)나, 표시 패널(83), 환경 센서(85), 데이터 전송 인터페이스(87), 전원(89) 등이 접속되어 있다. 상기 환경 센서(85)는 발효조(5) 주위의 온도, 습도 등을 검출하는 것이며, 상기 신호 처리 회로(71)를 통해 제어 장치(73)에 접속되어 있다.

상기 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화(제조 기준치)는 학술 논문 등에서 이미 알려져 있는 것으로, 도 2와 같은 관계에 의해 설정되어 있다. 이 도 2 하단의 그래프는 효소 반응에 의한 효모균의 세포수의 시간 변화를 나타내고, 도 2 상단의 그래프는 세포수의 변화에 대응한 정전 용량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 정전 용량의 시간 변화는 최적의 상태인 것을 100%로 한 비유전율로 나타나고 있다.

도 2에 있어서, 효소 반응의 기재에 대한 세포수가 적정량일 때에 있어서의 세포수의 시간 변화는 S1이고, 세포수가 다량일 때에 있어서의 세포수의 시간 변화는 S2이며, 세포수가 소량일 때에 있어서의 세포수의 시간 변화는 S3로 되어 있다. 이것에 대하여, 상기 세포수의 시간 변화(S1)에 대응한 정전 용량의 변화는 ε1으로, 세포수의 시간 변화(S2)에 대응한 정전 용량의 변화는 ε2로, 세포수의 시간 변화(S3)에 대응한 정전 용량의 변화는 ε3로 되어 있다.

도 2와 같이, 효소 반응에 의해 세부수가 60% 이상으로 되었을 때에 출하하면 상품으로서 적합한 것으로 된다. 이 효소 반응의 관리를, 도 2 상단의 정전 용량의 변화를 보고 행하는 것이다. 도 2에서는 T1이 출하 가능 시기이고, T2가 상미(賞味; relish) 기한이다. 따라서, 검출한 정전 용량의 변화가 이 범위에 있으면, 우량 청주로서 출하하는 것이 가능하다. 이 때문에, 상기 제조 기준치로서는 상기 ε1의 변화를 기억시켜, 비유전율이 60% 이상에서 출하 가능의 판단을 하는 것으로 하고 있다. 단지, 효모균의 다소 등에 의해, ε2, ε3의 변화를 기억시켜두는 것도 가능하고, 이 ε2 또는 ε3의 변화에 의해 효소 반응을 관리하는 것도 가능하다.

상기 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63)은 예를 들면 도 3 내지 도 5와 같이 되어 있다.

도 3은 상기 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63) 및 그 주변을 도시하는 확대 단면도이다. 도 4는 도 3의 SA-SA 화살표로 본 확대 단면도이다. 도 5는 도 3의 일부를 더욱 확대하여 도시하는 주요부 확대 단면도이다. 또, 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63)은 기본적으로는 동일한 구성이기 때문에 제 2 센서 유닛(63)을 설명한다. 상기 제 1 센서 유닛(59)은 장착되는 관이 청주 추출관(43)인 점, 제 2 센서 유닛(63)과는 다르지만, 기본 원리는 동일하고, 그 설명은 생략한다.

도 3 내지 도 5와 같이, 상기 정전 용량 센서로서의 제 2 센서 유닛(63)은 상기 관체내 유로(65a)에 대하여 절연 상태에서 선회형의 도전성 금속박제의 측정 전극 및 접지 전극으로서 전극(99)을 구비한 것이다.

상기 전극(99)은 통로를 형성하는 우회관(65)의 외측에 장착된 장착용 원통(101)에 선회형으로 권취되어 있다. 상기 장착용 원통(101)은 본 실시예에 있어서, 절연재, 예를 들면 염화비닐제의 파이프로 형성되어 있다. 단, 이 장착용 원통(101)은, 절연 재료로 형성되면 좋고, 유리, 수지 몰드 등에 의해서 형성할 수도 있다. 이 장착용 원통(101)은 우회관(65)의 외주면에 빈틈없이 결합되어 있다. 이 결합은 접착제 등으로 고정할 수도 있다. 이와 같이, 예를 들면 염화비닐제 등의 파이프의 장착용 원통(101)을 사용함으로써, 제 2 센서 유닛(63)을 우회관(65)에 대하여 조립체로서 일체로 취급할 수 있고, 우회관(65)으로의 장착도 용이하게 행할 수 있다. 우회관(65)은 본 실시예에 있어서, 제 2 센서 유닛(63)에 대응하는 부분에 있어서 염화비닐 등의 절연체에 의해서 형성되어 있다. 이 우회관(65)은, 그 전체를 절연체에 의해서 형성할 수도 있다. 이 관계는 제 1 센서 유닛(59)에 대한 청주 추출관(43)도 동일하다.

상기 전극(99)은 구리박 등의 도전성 금속박제이고, 그 구체적 구성은 후술한다. 전극(99)의 외측에는 절연재(103)를 개재하여 차단재(105)가 설치되어 있다. 절연재(103)는 본 실시예에 있어서 염화비닐제의 파이프로 형성되고, 전극(99)의 외측을 빈틈없이 덮고 있다. 상기 절연재(103)는 수지 몰드, 석영 유리 등 여러 가지 절연 재료로 구성할 수 있다.

상기 차단재(105)는 본 실시예에 있어서 알루미늄 파이프에 의해서 형성되어 있다. 차단재(105)는 절연재(103)의 외면에 빈틈없이 결합되어 있다. 상기 차단재(105)의 양 단부에는 단부 차단재(107a, 107b)가 고착되어 있다. 단부 차단재(107a, 107b)는 본 실시예에 의해서 알루미늄에 의해서 형성되어 있다.

상기 한쪽의 단부 차단재(107a)에는 도 5와 같이 관통 구멍(109)이 설치되고, 상기 전극(99)의 배선(111)이 외부로 인출되고 있다. 단부 차단재(107a)와 배선(111)의 사이에는 예를 들면 수지 몰드(113)가 실시되고 있다. 배선(111)의 단부에는 도 3, 도 6과 같이 접속용의 커넥터(114)가 설치되어 있다.

상기 전극(99)의 구체적 구성은 도 6과 같이 되어 있다. 도 6에 있어서는 염화비닐제 파이프의 장착용 원통(101)에 전극(99)을 나선형으로 권취된 상태를 일점쇄선으로 나타내고, 전극(99)의 전개 상태를 실선으로 나타내고 있다. 도 6과 같이, 전극(99)은 측정 전극(115)과, 접지 전극(117)으로 이루어지고 있다. 양전극(115, 117) 모두 구리박에 의해 전개 상태에서 대략 평행 사변형 띠형으로 형성되어 있다. 양전극(115, 117)의 단변의 길이(도 6의 실선으로 도시한 우단 또는 좌단의 상하 방향의 길이)는 양 전극(115, 117)간의 후술하는 틈(119)을 추가하여, 장착용 원통(101)의 외주 길이와 거의 일치하고 있다.

상기 접지 전극(117)은 측정 전극(115)보다도 가늘게 형성되어 있다. 측정 전극(115), 접지 전극(117)은 장착용 원통(101)의 외주면에 일점 쇄선 도시와 같이 유동 방향을 따라 나선형으로 권취되고, 접착 등에 의해 고정되어 있다. 권취 회수는 본 실시예에 있어서 장착용 원통(101)의 외주면을 거의 3주하는 정도이다. 단, 전극(115, 117)에 의해 우회관(65)의 전체 둘레에 걸쳐 정전 용량의 변화를 검출할 수 있는 한, 권취 회수는 임의로 선택할 수 있는 것이다. 장착용 원통(101)에 권취된 양 전극(115, 117) 사이에는 틈(119)이 설치되어 있다.

상기 양 전극(115, 117)은 도 6의 장착용 원통(101)에 권취 상태에 있어서 양자가 교대로 배치된 구성으로 되어 있다. 이 권취 상태에 있어서, 인접하는 측정 전극(115) 상호는 단락점(AB)간에서 단락 접속되어 있다. 상기 접지 전극(117)은 권취 상태에 있어서 단락점(CD)간에서 단락 접속되어 있다. 전극(99)의 도 6의 권취 상태에 있어서, 단락점(A, B, C, D)의 위치는 편의적으로 동일면측에 동시에 나타내고 있지만, 실제의 단락점(A, B, C, D)의 위치는 전개 상태의 위치로 나타나는 개소에 있다.

이러한 구성에 의해서, 예를 들면 도 7의 전극(99A)과 동일한 구성의 전극 배치로 되어 있다. 즉 도 6의 전극(99)은 도 7과 같은 전극(99A)에서의 점(A1, B1, C1, D1)에 상기 단락점(A, B, C, D)이 위치적으로 대응하여, 전극(99)으로서는 대략 평행 사변형 띠형의 전극(115, 117) 및 상기 단락점(A, B, C, D)에서의 단락 접속에 의해 장착용 원통(101)의 외면에 나선형으로 권취할 수 있도록 한 것이다.

더욱이, 전극(99) 대신에, 도 7의 전극(99A)의 구성으로 하는 것도 물론 가능하다. 도 7에서는 전극(99A)이 측정 전극(115A)과 접지 전극(117A)를 장착용 원통(101)의 외면 전체 둘레에 선회형으로 권취하는 것이다. 단지, 도 6의 전극(99)과 같이 장착용 원통(101)의 외면에 나선형으로 권취하는 경우는 관체내 유로(65a)의 정전 용량의 변화를 보다 정확하고 또한 용이하게 검출할 수 있다.

도 8은 효소 반응 관리 장치의 개략 블록도를 도시하고 있다. 제 2 센서 유닛(63), 발진 회로(121), 주파수 전압 변환 회로(123), A/D 변환 회로(125), MPU(75)가, 본 실시예의 효소 반응 관리 장치(3)를 구성하고 있다. 상기 제어 밸브(127)는 도 1의 제 8, 제 9, 제 10 전자 개폐 밸브(47, 55, 57)로 구성되어 있다.

상기 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63)이 정전 용량의 변화를 검출하면, 발진 회로(121)로부터 정전 용량의 변화에 대응한 주파수 변화로서 주파수 전압 변환 회로(123)에 입력된다. 주파수 전압 변환 회로(123)에서는 입력된 주파수 변화를 전압 변화로 변환하여, A/D 변환 회로(125)에 입력한다. A/D 변환 회로(125)에서는 입력된 전압 변화를 디지털 신호의 2진수 수치로 변환하고, MPU(75)로 입력한다.MPU(75)에서는 검출에 의해 입력된 정전 용량의 변화와 상기 기준 정전 용량의 변화가 비교된다.

상기 MPU(75)는 상기 비교결과에 의해, 상기 제 1 센서 유닛(59)의 개소에서 상기 관체내 유로(43a)를 유동하는 청주에 미소 이물이 얼마만큼 포함되고 있는지를 계측한다. 또한, 상기 제 2 센서 유닛(63)의 개소에서는 발효조(5)내에서의 효소 반응에 의해 청주가 출하에 적합한 상태로 되어 있는지의 여부를 판단한다.

여기서, 도 1에 있어서 상기 제어 장치(73)의 제어에 의해 제 1 내지 제 6 전자 개폐 밸브(29, 31, 33, 35, 37, 39)가 적절하게 개폐 구동되고, 발효조(5)내에, 증미, 물, 효모균, 알코올이 투입되고, 발효조(5)내 상부에 생세포 수명 연장용의 공기가 통과된다. 또한, 제어 장치(73)의 제어에 의해 모터(9)가 구동되고, 회전축(111)에 의해 교반 날개(13, 15)가 적절하게 교반 구동된다.

이러한 상태에서 상기 발효조(5)내의 내용물의 효소 반응에 의해 목적물인 청주를 제조할 수 있다. 이 때, 환경 센서(85)는 발효조(5) 주위의 온도, 습도 등을 검출하여 제어 장치(73)로 입력하고 있고, 검출된 주위 환경 등에 따라서 제어 회로(81)에 의해 발효조(5)의 내부 온도가 전기적으로 제어된다. 이들 주위 환경, 발효조(5)내 온도 등은 상기 표시 패널(83)에 표시시킬 수 있다.

상기 청주의 품질은 상기 효소 반응을 정확하게 관리함으로써 향상시킬 수 있다. 상기 교반 날개(15)의 교반 작용에 의해 발효조(5)내의 내용물은, 샘플 입구(67)로부터 우회관(65)을 통해 제 2 센서 유닛(63)을 통과한다. 이 제 2 센서 유닛(63)에 있어서 관체내 유로(65a)의 정전 용량의 변화가 검출된다.

이 검출에 의해, 검출된 정전 용량의 변화가 제조 기준치와 비교되어, 출하시기가 판단된다. 이 출하시기의 판단 결과는 상기 표시 패널(83)에 표시시킬 수 있다. 이 출하 시기의 판단에 의해, 예를 들면 도 2의 출하 시기(T1)로 되었을 때, MPU(75)로부터 구동 회로(79)를 통해, 제 8 전자 개폐 밸브(47)에 신호가 보내지고, 이 제 8 전자 개폐 밸브(47)가 개방으로 된다. 제 8 전자 개폐 밸브(47)의 개방에 의해, 출하 시기(T1)에 도달한 청주를 발효조(5)로부터 청주 추출관(43)측으로 흘리는 것이 가능해진다.

청주 추출관(43)에서는 관체내 유로(43a)를 청주가 유동하여, 추출구(49)까지 배송될 때, 제 1 센서 유닛(59)에 있어서 관체내 유로(43a)의 정전 용량의 변화가 검출된다.

이 검출에 의해, 제 1 센서 유닛(21)의 개소에서 미소 이물이 검출되었을 때는 MPU(75)로부터 구동 회로(79)를 통해, 제 9, 제 10 전자 개폐 밸브(55, 57)에 신호가 전송된다. 이 때, 9 전자 개폐 밸브(55)는 폐쇄, 제 10 전자 개폐 밸브(57)는 개방으로 되고, 미소 이물을 포함한 청주가 분기관(53)을 통과하고, 회수 탱크에 배출된다.

상기 검출에 의해, 제 1 센서 유닛(59)의 개소에서 미소 이물이 검출될 때는 동일한 제어에 의해 제 10 전자 개폐 밸브(57)는 폐쇄, 제 9 전자 개폐 밸브(55)는 개방으로 되고, 미소 이물을 포함하지 않은 우량 청주가 추출구(49)로부터 추출된다.

청주 추출 후는 구동 회로(79)로부터의 신호에 의해 제 8 전자 개폐밸브(47)가 폐쇄, 제 7 전자 개폐 밸브(45)가 개방으로 되고, 청주 술지게미 배출관(41)으로부터 발효조(5)내의 청주 술지게미가 배출된다.

또한, 청주의 추출은 작업자가 표시 패널(83)에 표시된 출하적 등의 표시를 확인하여 수동으로 하는 것도 가능하다.

이와 같이, 물질 제조기(1)의 효소 반응에 의해 목적으로 하는 청주를 제조할 때, 정전 용량의 변화를 검출함으로써 효소 반응을 관리하기 위해서, 효소 반응에 영향을 미치게 하는 일이 없고, 목적으로 하는 청주를 정확하게 제조할 수 있다.

도 9는 효소 반응 관리 장치의 변형예에 따른 실시예를 도시하고 있다. 또, 도 9에 있어서, 도 8과 대응하는 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명한다. 도 9의 효소 반응 관리 장치(3A)에서는 상기 A/D 변환 회로(125) 및 MPU(75) 대신에, 전압 비교 회로(129), 기준 전압 발생 회로(131)를 설치하고 있다.

그리고, 제 2 센서 유닛(63), 발진 회로(121), 주파수 전압 변환 회로(123), 전압 비교 회로(129), 기준 전압 발생 회로(131)가 효소 반응 관리 장치(3A)를 구성하고 있다.

상기 기준 전압 발생 회로(131)에서는 전압 비교 회로(129)에 있어서 비교해야 할 기준전압을 발생하는 것으로, 설정해야 할 이물 제거 기준치, 제조 기준치의 정전 용량의 변화에 대응한 기준 전압이 발생된다. 따라서, 기준 전압 발생 회로(91)는 본 실시예에 있어서 기준치 기억 수단을 구성하고 있다.

상기 기준 전압 발생 회로(91)에서 발생한 기준전압이 전압 비교 회로(129)로 보내지고, 검출된 정전 용량의 변화에 따른 전압 변화와 비교되어, 비교 결과에 따라서 구동 회로(79)를 통해 제어 밸브(127; 47, 55, 57)에 신호가 출력된다.

이 도 9의 실시예에 있어서도, 상기와 같이 물질 제조기(1)의 효소 반응에 의해 목적으로 하는 청주를 제조할 때, 정전 용량의 변화를 검출함으로써 효소 반응을 관리하기 위해서, 효소 반응에 영향을 미치게 하는 일이 없고, 목적으로 하는 청주를 정확하게 제조할 수 있다.

상기 실시예에서는 직선형의 우회관(65), 청주 추출관(43)에 제 1, 제 2 센서 유닛(59, 63)을 결합시키도록 하였지만, 장착용 원통(101), 차단재(105) 등을 연질인 것으로 하면, 우회관(65), 청주 추출관(43)에 코너부(corner)가 있어도 용이하게 결합시킬 수 있고, 또한 코너부에 장착하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 전극(99)과 같이 나선형으로 권취되어 있으면, 우회관(65), 청주 추출관(43)의 코너부에 따라 전극(99)을 정확하게 배치할 수 있다.

전극(99, 99A)은 염화비닐제의 파이프, 유리 등의 절연재로 형성된 우회관(65), 또는 청주 추출관(43)에 직접 권취하여, 내측의 장착용 원통(101)을 생략할 수도 있다. 또한, 장착용 원통(101)을 우회관(65), 또는 청주 추출관(43)에 개재하여, 우회관(65), 또는 청주 추출관(43)의 일부로서 구성할 수도 있다. 상기 제 1 센서 유닛(59)은 청주 추출관(43)내에 배치하는 것도 가능하다. 상기 제 2 센서 유닛(63)은 우회관(65)내, 혹은 발효조(5)내에 배치하는 것도 가능하다.

상기 각 실시예에 있어서, 상기 정전 용량의 비교는 그 변화치의 비교 판단에 한정되지 않고 정전 용량 그 자체의 비교도 균등한 범위이다.

상기 효소 반응에 의한 목적물의 제조는 청주에 제한되지 않고, 간장, 된장, 요구르트, 비타민, 항생 물질 등, 미생물에 의한 물질 생산 전반에 적용할 수 있다. 예를 들면, 요구르트의 생산에서는 기재의 양, 세포수 등에 의한 기준의 유산 산도의 변화에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 미리 검출하여, 제품 출하에 적합한 유산 산도의 요구르트를 정확하게 생산할 수 있다.

상기 출하 시기의 판단은 일 예이고 정전 용량의 비교에 의해 여러가지 출하시기를 선택할 수 있다. 중요한 것은 정전 용량의 비교에 의해 효소 반응을 관리하는 것에 요지가 있다.

청구항 1의 발명에서는 물질 제조기에서는 효소 반응에 의해 상기 효소 반응의 상태를 관리하면서 물질을 제조할 수 있다. 이 효소 반응의 관리는 상기 정전 용량 센서에 의해 상기 물질 제조기에서의 효소 반응에 따라서 검출된 정전 용량의 변화와 기준치 기억 수단에 미리 기억된 기준의 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 비교하여 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 관리할 수 있다. 따라서, 물질 제조기에서의 효소 반응에 의해 목적으로 하는 물자를 제조할 수 있다.

더구나, 정전 용량의 변화를 검출함으로써 효소 반응을 관리하기 위해서, 효소 반응에 영향을 미치게 하는 일이 없고, 목적으로 하는 물자를 정확하게 제조할 수 있다.

청구항 2의 발명에서는 청구항 1의 발명의 효과에 더하여, 상기 정전 용량 센서는 상기 물질 제조기의 효소 반응 중의 내용물을 유동시킬 수 있는 유로에 대하여 절연 상태로 선회형의 도전성 금속박제의 측정 전극 및 접지 전극을 구비하였기 때문에, 유로를 이동하는 내용물의 정전 용량을 정확하게 검출하고, 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 보다 정확하게 관리할 수 있다.

청구항 3의 발명에서는 청구항 2의 발명의 효과에 더하여, 상기 접지 전극은 상기 측정 전극보다도 가늘게 형성되고, 양자가 교대로 배치되었기 때문에, 유로를 이동하는 내용물의 정전 용량을 정확하게 검출하고, 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 보다 정확하게 관리할 수 있다.

청구항 4의 발명에서는 청구항 3의 발명의 효과에 더하여, 상기 측정 전극 및 접지 전극은 상기 내용물의 이동 방향을 따라 나선형으로 권취되고 있는 것에 의해서, 유로를 이동하는 내용물의 정전 용량을 정확하게 검출하고, 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 보다 정확하게 관리할 수 있다.

Claims (4)

1. 효소 반응에 의해 물질을 제조하는 물질 제조기의 상기 효소 반응의 상태를 관리하는 효소 반응 관리 장치에 있어서,

   상기 물질 제조기에서의 효소 반응에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서와,

   기준의 효소 반응에 따른 기준의 정전 용량의 변화를 미리 기억하는 기준치 기억 수단을 구비하며,

   상기 검출한 정전 용량의 변화와 기억한 기준의 정전 용량의 변화를 비교하여 상기 물질 제조기에서의 효소 반응을 관리하는 것을 특징으로 하는 효소 반응 관리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정전 용량 센서는 상기 물질 제조기의 효소 반응 중의 내용물이 이동할 수 있는 유로에 대하여 절연 상태로 선회형의 도전성 금속박제의 측정 전극 및 접지 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 효소 반응 관리 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 접지 전극은, 상기 측정 전극보다도 미세하게 형성되고, 양자가 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 효소 반응 관리 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 측정 전극 및 접지 전극은 상기 내용물의 이동 방향에 따라 나선형으로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 효소 반응 관리 장치.