JP2564147B2 - 高濃度菌体酢酸醗酵法 - Google Patents

高濃度菌体酢酸醗酵法

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  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、食酢の醗酵方法に関し、酢酸生産速度の大
きい半連続的又は連続的醗酵方法を提供する。
〔従来の技術〕
食酢の醗酵による製造において酢酸菌の酸化能により
酢酸が生産されるので、生産速度は醗酵槽内の酢酸菌菌
体濃度に大きく依存する。単純な連続醗酵法において
は、所与醗酵条件における菌の比増殖速度の最大値以上
の希釈率での連続醗酵はできない。すなわち、増殖によ
り増える菌体数より流出する菌体数の方が多くなってし
まう。
そこで、半連続及び連続的醗酵において種々の改良が
提案されている。
たとえばカラギーナン又はアルギン酸のゲルビーズ中
に酢酸菌を固定化する方法、セラミックス等の担体に菌
体を付着させる方法などによって、醗酵槽内の菌体濃度
を高めることが試みられている。しかし、ゲルビーズあ
るいはセラミックスなどを醗酵槽内に入れるということ
は、醗酵槽の有効容積の減少を意味し、この点から生産
効率の向上に限界があり、また工程及び操作が複雑であ
る。
特公昭55−8150号及び特公昭60−53594号公報に、半
連続又は連続醗酵法において醗酵槽より取り出した醪を
限外濾過装置により限外濾過し、酢酸菌を濃縮して含む
醪を醗酵槽へ戻す方法が記載されている。
〔本発明の構成〕
本発明者は、半連続的又は連続的醗酵法において、従
来考えられなかった様な高い菌体濃度で醗酵を行うこと
が出来て、極めて高い生産速度が達成できること、及び
流出醪中の高濃度の菌体を濾過する際の酢酸菌の死滅を
防止するために濾過面積の大きな中空糸濾過装置を使用
することにより顕著に高い菌体濃度での半連続又は連続
的醗酵が可能となることも見い出して本発明を完成し
た。
すなわち本発明は、通気醗酵で半連続的又は連続的酢
酸醗酵によって食酢を製造する方法において、醗酵槽内
の酢酸菌の菌体濃度を回分醗酵の定常期初期の菌体濃度
の約5倍以上とし、かつ醗酵槽より取り出した醪を中空
糸濾過装置により濾過し、得た濾液を酢酸醗酵終了液と
して取り出し、酢酸菌が濃化された濾過残留物を醗酵槽
にリサイクルすることを特徴とする高濃度菌体酢酸醗酵
方法である。
菌体濃度は、好ましくは回分醗酵における定常期初期
の菌体濃度の約10倍以上とする。ここで、回分醗酵にお
ける定常期初期の菌体濃度とは、本発明の半連続又は連
続醗酵における条件にほぼ相当する条件で開始された回
分醗酵における酢酸菌増殖の定常期初期の菌体濃度を言
う。本発明では、これを基準にして菌体濃度を表わし、
以下では単に菌体濃度が何倍と言うことがある。
本発明において、時に菌体濃度が約10倍以上の場合
に、通気気体は空気の代りに酸素富化空気又は酸素を用
いることが好ましい。菌体濃度が著しく高い場合には、
それに見合って酸素供給量を多くしなければ高い醗酵速
度が発揮されず、はなはだしくは酸素不足で菌が死滅す
る恐れがある。
本発明において、濾過には中空糸濾過装置を用いるこ
とが必須である。酢酸菌には酸素が絶対必要であり、短
時間の酸素不足で失活してしまう。本発明において顕著
に高い菌体濃度を用いるので、通常の平膜型の濾過装置
では目詰りが起って濾過速度が小さくなり、従って菌が
酸素不足により死滅してしまう。本発明は、従来考えら
れなかったような高い菌体濃度での醗酵により、顕著に
高い生産速度(単位醗酵液体積・単位時間当りの酢酸生
産量)を達成できるものであるが、高濃度の菌体の瀘別
の際の菌の死滅という問題は、高速濾過が可能な中空糸
濾過装置の使用により解決できることが始めて判った。
中空糸は、酢酸菌を瀘別できるために0.2ミクロンメー
トル以下のポアサイズを持つものを用いることが好まし
い。中空糸は、長時間高濃度の酢酸と接触するので、酢
酸に対して耐久性のある材質から成るものが好適であ
り、ポリアクリロニトリル、テフロン、ポリオレフィン
などの重合物の中空糸が好ましい。このような中空糸濾
過装置自体は公知であり、たとえばマイクローザPW 103
(商標、旭化成株式会社、孔径0.1ミクロンメートル、
有効膜面積0.2m2、ポリオレフィン中空糸)を用いるこ
とができる。
なお、米国特許第4,456,622号明細書に酢酸菌の瀘別
に中級糸濾過装置を用いうることが開示されている、し
かし、その方法は半連続的醗酵とバッチ式醗酵の組合せ
で行われ、半連続的醗酵からの流出物を濾過し、菌を含
有する醪の方を更にバッチ式醗酵に付すというものであ
る。半連続的醗酵においては菌体濃度を高めることが示
唆されていず、バッチ式醗酵における菌体濃度は生産速
度から推定するに3倍程度と低く、半連続的醗酵槽への
菌のリサイクルはない。従って、上記発明は本発明と根
本的に異る。
本発明で用いる酢酸菌は特に限定されず、エタノール
を酸化して酢酸を生成する能力を有する菌株のいずれも
使用できる。酢酸菌を通常の培地により培養した後、限
外濾過又は遠心分離など適宜の操作により菌体濃度を高
める。この菌体濃度は、本発明方法に従い実施を意図す
る菌体濃度と同等又はそれ以上でなければならない。従
って培地の体積は、本発明における醪体積の5倍以上で
ある。従って培養は、連続醗酵槽で繰返し行うか、別途
の培養槽で行う。
原料液としての醪としては、エタノール、水及び酢酸
菌の栄養物たとえば酒粕浸出液、酵母エキス、糖類及び
無機塩類など、及び酢酸又は酢酸醗酵液を含む醪が典型
的に用いられる。醗酵温度は30〜38℃が一般に好まし
い。
本発明方法の一実施態様を、第1図を参照しながら説
明する。図中の1は連続的醗酵槽である。上記のように
予め培養しかつ遠心分離などで菌体濃度を高めた培養液
及び原料醪を醗酵槽1に入れて、菌体濃度は約5倍以上
の所定濃度であり、かつ液量は連続醗酵のための所定量
であるように醗酵開始用醪を調製する。通気管2から空
気又は酸素富化空気を導入しながら醗酵を行い、醪中の
酢酸濃度が十分上がったところで原料醪供給管3から原
料醪を連続的に供給し、同時に循環ポンプ4を始動して
醗酵液排出管5から醗酵液を連続的に抜き出し、中空糸
濾過装置6へ送る。濾過された清澄な醪は管7から製品
として抜き出され、酢酸菌を濃化されて含む濾過残留物
は酢酸菌リサイクル管8を通して醗酵槽1へ戻される。
安定な運転のためには、原料醪供給管3からの原料醪の
流量と管7から抜き出される流量を同一に保持すること
が好ましい。
半連続的醗酵は、原料醪の供給及び醗酵液の濾過及び
製品の抜き出しを周期的に行う他は、上記連続的醗酵の
場合に準じて行われる。
以下、実施例により本発明を更に説明する。
実施例 使用した酢酸菌は、アセトバクター・アセチNo.1023
株(FERM P−7122)であった。菌体は、あらかじめエ
タノール6%(V/V)、酢酸1%(W/V)、グルコース0.
1%、ペプトン(極東製薬株式会社製)0.2%、酵母エキ
ス(ディフコ社製)0.5%を含む培地で、30℃にて48時
間通気培養した。この時、培養は、定常期初期にあり、
菌体濃度はOD660で0.620であった。培養後、遠心分離に
より集菌し、濃縮菌体液を得た。
これの適宜量を醗酵槽に入れて、所定の菌体濃度を調
製した。醗酵槽として全容量2(丸菱バイオエンジ社
製MD−26)を用い、中空糸濾過モジュールとして旭化成
株式会社製マイクローザPW 103(孔径0.1μm、有効膜
面積0.2m2、ポリオレフィン樹脂製)を使用した。醗酵
槽の液量は470〜500mlとし、撹拌速度900rpm、通気速度
0.1vvm、醗酵温度は30℃とした。濾過モジュール内の液
量は、100〜130mlとした。醪は、定量送液ポンプを使
い、450ml/minの流量で醗酵槽から連続的に引き抜い
て、濾過モジュールに供給した。原料醪の供給速度は、
濾過モジュールから抜き出される濾液の酢酸濃度が約50
g/になるように各場合において設定した。本実施例に
おいて1時間当りの原料醪の供給面積を醗酵槽液量で割
った商を希釈率と言う。
原料醪は、エタノール6%(V/V)、酢酸1%(W/
V)、グルコース0.1%、ペプトン(極東製薬株式会社
製)0.2%、酵母エキス(ディフコ社製)0.5%より成っ
た。
特に高濃度の菌体を用いる場合には、吸着型酸素濃縮
器〔帝人株式会社製、ハイサンソ(商標)TO−90〕を用
いて酸素富化空気を供給した。
連続醗酵の結果を第1表に示す。比較例1は、菌体濃
度を5倍未満とした例を示す。比較例2は、濾過モジュ
ールを用いず、従って菌体濃度を1倍とした例を示す。
実施例5及び比較例3 使用した酢酸菌は、実施例1と同じである。醗酵槽と
して、全容量5リットルの三ツワ理化学工業社製のKML
−5aを用い、半連続醗酵における各バッチの初発液量は
1.5リットルとした中空糸濾過モジュールとして旭化成
株式会社製PMP−103(有効膜面積0.2m2、孔径0.1μm、
内径4.2cm、長さ28.5cm)を使用した。原料もろみは、
エタノール31.7g/L、酢酸10g/L、グルコース1g/L、ペプ
トン(極東製薬株式会社製)2g/L、酵母エキス5g/Lを含
む)より成った。醗酵中、酢酸濃度がほぼ30g/Lになる
までは、エタノール500g/L、酢酸10g/L、グルコース1g/
L、ペプトン(極東製薬株式会社製)2g/L、酵母エキス5
g/Lを含む)を適宜フィードした。撹拌速度は900rpm、
醗酵温度は30℃とした。通気量は醗酵開始時は0.1vvmと
し、もろみの酢酸濃度が上がるに従い、最高0.5vvmまで
増加した。酢酸濃度20g/Lからエタノールを適宜フィー
ドし、酢酸濃度が約85g/Lに達した時点で、もろみの一
部を引き抜き、新しいもろみを醗酵槽に加えた。この
際、醗酵の終了したもろみの10%を次の醗酵の種酢とし
て残し、90%を引き抜き、引き抜いたもろみに相当する
量の新しいもろみを添加した。もろみの引き抜きは、定
量送液ポンプを使い、3〜5分間でモジュールを使った
瀘過が終了するような流速で行った。
初発酢酸濃度を約20g/Lとし、最終酢酸濃度が約85g/L
となるような半連続醗酵の醗酵経過を図2に示す。あら
かじめ濾過モジュールを使い、酢酸濃度が約20g/Lから
約85g/Lとなるような半連続醗酵を4回繰り返し、醗酵
槽の菌体濃度を高めた後の醗酵経過を示した。図の横軸
は醗酵時間(h)であり、縦軸は酢酸又はエタノールの
濃度(g/L)である。図の上部の矢印は、通気速度を変
えた時点を示す。最初の矢印までは、0.1vvm、次いで矢
印毎に順次0.2vvm、0.4vvm、0.5vvmへと変えた。比較例
として、瀘過モジュールを使わない半連続醗酵の経過を
図3に示す。また、図2と図3の醗酵経過をもとにして
算出した酢酸生産速度を第2表に示す。(なお、生産速
度は、2バッチ目の醗酵経過の結果をもとに算出し
た。) 菌体濃度は2バッチ目終了時に菌体濃度を示す。
上記実施例及び比較例から、本発明に従えば酢酸生産
速度が飛躍的に上昇することが明らかである。このよう
な生産速度の顕著な改善は予測されなかったことであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明方法を実施する装置のフロー図であ
る。図中の数字は下記のものを示す。 第2図及び第3図は、半連続醗酵における醗酵経過を示
すグラフである。 1……醗酵槽、2……通気管 3……原料醪供給管、4……ポンプ 5……醗酵液排出管、6……中空糸濾過装置 7……醗酵終了液抜取り管 8……酢酸菌リサイクル管

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通気醗酵で半連続的又は連続的酢酸醗酵に
    よって食酢を製造する方法において、醗酵槽内の酢酸菌
    の菌体濃度を回分醗酵の定常期初期の菌体濃度の約5倍
    以上とし、かつ醗酵槽より取り出した醪を中空糸濾過装
    置により濾過し、得た濾液を酢酸醗酵終了液として取り
    出し、酢酸菌が濃化された濾過残留物を醗酵槽にリサイ
    クルすることを特徴とする高濃度菌体酢酸醗酵方法。
  2. 【請求項2】醗酵槽内の菌体濃度を回分醗酵における定
    常期初期の菌体濃度の約10倍以上とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】通気気体として酸素富化空気又は酸素を用
    いる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。
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