JPS62259576A

JPS62259576A - 醗酵装置

Info

Publication number: JPS62259576A
Application number: JP61103415A
Authority: JP
Inventors: Kyozo Kawachi; 河内　恭三
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1987-11-11

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば味噌や醤油などのｆ１１ｉｄ食品を製
造するための醗酵装置の改良に関する。

（従来の技術）従来の醗酵装置としては、第２図に示すｖ４造のものが
知られている。即ち、図中の１は原料槽、２は培養槽、
３．４はポンプ、５は醗酵槽である。

こうした醗酵装置により醗酵食品を製造するには、前記
原料槽１に麹菌により予め消化させた原料液を、培養槽
２にｔｌｉｌｌ菌（酵母菌や乳酸菌）を高濃度に培養し
た培養液を夫々貯蔵し、原料液及び培養液をポンプ３．
４によりｌ酸槽５に供給し、撹拌しながら１〜３か月醗
酵する方法が採用されている。

上述した醸Ｍ＠画においては、一般に第３図に示す特性
を持つ異種の醗酵反応が引続いて起きる。

第３図において、横軸は時間、縦軸は濃度、曲線Ａは醗
酵生成物濃度（例えばアルコール濃度）、曲線Ｂは醗酵
菌濃度（例えば酵母菌濃度）、曲線Ｃは残余基質濃度（
例えばグル°コース濃度）である。［醗酵菌濃度は、植
種（ｔ−０）の後馴養期（ｔｌ）を過ぎて、対数増殖期
（１＋〜ｔ２）に入り、急激に高くなる。同時に基質Ｉ
ｌｔが低下し、ａｌｌｌｌ酸生成物濃度昇する。しかし
ながら、残余基質があるにもかかわらず、醗酵生成物濃
度Ｃｐに近付くと、醗酵菌濃度が低下し、ｍ酊生成物濃
度の上昇が止まる。これは、醗酵生成物が所定濃度を越
える、と醗酵筒の代謝明言を生じて増殖を抑制するため
と考えられる。

以上説明した従来の！１酵装置においては、■馴養用を
要し、醗酵に長時間かがる、■醗酵生成物による代謝聞
書が生じ、生産性（醗酵槽ψ位体積・単位時間当りの生
産！　（ｇ／ρ・ｈｒ）　）の向上を期待できない、■
Ｎ菌の混入や予期しない微生物反応の進行等により品質
が低下する等の問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、馴養用を短縮すると共に、代謝明言を防止して＾い生
産性を持続し、更に雑菌の混入を防止し得るｒｉｏｔｓ
装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、隔膜により内部を培１′ａ室及び原料液室に
区画された膜形反応器と、この反応器の培養液室との間
で醗酵筒を含む培養液の循環がなされる培養槽と、前記
反応器の原料液室との間で原料液の循環がなされる原料
槽と、前記培養槽に無菌水を供給する無菌水槽と、前記
培養槽に連結され、該培養槽中の培養液を分離しＩＩＩ
酵菌を培養槽に返送すると共に醗酵生成物を生産系に供
給するための濾過器とを具備したことを特徴とする醗酵
装置である。

（作用）上述した本発明の醗酵装置によれば、膜形反応器内では
隔膜を介して醗酵反応が進み、循環する培養液の醗酵生
成物の濃度が上昇するが、培養液を濾過器側に引抜き、
ここで培養液を分離して１１１！ｉ酵菌を培養槽に返送
すると共にｗＪ酵生成物を生産系に供給し、かつ培養液
量の減少分を無菌水槽からの無菌水で補充することによ
って、循環する培養系の醗酵生成物濃度の上昇を抑制で
きる。その結果、培養系のＩＩ′Ｍ生成物濃度を代謝阻
害濃度以下に保ごとができ、生産性を著しく向上できる
。

また、クローズシステムであるため、雑菌の混入や予期
しない醗酵反応の進行等を防止して高品質の醗酵食品を
再現性よく製造できる。更に、濾過器での培養液の分離
、Ｗｉ１ｍ菌の培養槽への返送を行なうことができるた
め、醗酵筒の外部流出を防止できる。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

図中の１１は、筒状で上下面が密封された膜形反応器で
あり、この反応器１１の内部には培養液室１２と原料液
室１３とに区画する隔膜１４が該反応器１１の側面に対
して平行となるように配置されている。この隔膜１４は
、例えば分画分子量１ｏｏｏｏ〜１００００００の限外
濾過膜、ポアサイズ０．０１〜１μｍの精密濾過膜もし
くはセラミック膜等から形成される。前記膜形反応器１
１の培養液室１２の入口には、配管１５ａを介して培養
液が満たされた培養槽１６が連結されており、かつ該配
管１５ａにはポンプ１７ａが介装されている。この培養
液は、予めｌ！！１酊菌（例えば酵母菌）を１０８〜１
０８個／ｍ！２に培養したものである。

前記膜形反応器１１の培養液室１２の出口には、配管１
５ｂを介して前記培養槽１６に連結されている。こうし
た構成において、前記ポンプ１７ａを作動させることに
より前記培養槽１６中の培養液が配管１５ａ１前記培養
液室１２及び配管１５ｂを通って循環する。

また、前記反応器１１の原料液室１３の入口には配管１
５ｃを介して原料液を収容した原料槽１８が連結されて
おり、かつ該配管１５ｃにはポンプ１７ｂが介装されて
いる。前記原料槽１８内の原料液は、例えば麹菌、蒸大
豆及び食塩の混合物を低温殺菌した後、無菌水を加えて
流動化して予め麹菌により消化させたものである。前記
反応器１１の原料液室１３の出口は、配管１５ｄを介し
て生産系を構成する混合器１９に連結されている。この
配管１５ｄには、調整弁２ｏが介装されており、かつ該
調整弁１９と前記原料液室１３との間の配管１５６部分
には前記原料槽１８と連結する分岐管２１が設けられて
いる。こうした構成において、前記調整弁２０を閉じた
状態で前記ポンプ１７ｂを作動することによって原料槽
１８の原料液が配管１５Ｇ、原料液室１３、配管１５ｄ
及び分岐管２１を通って循環する。

更に、前記培養槽１６には配管１５ｅを介して無菌水を
収容した無菌水槽２２が連結されており、かつ該配管１
５ｅには前記無菌水槽２２の無菌水を前記培養槽１６に
供給するためのポンプ１７Ｇが介装されている。なお、
前記培ｌＩ槽１６には図示しない液面計が挿着されてお
り、該液面計で検知した培養液の水位が設定した水位よ
り下がると。

前記ポンプ１７ｃの作動部に信号が出力され、該ポンプ
１７ｃが作動して無菌水槽２２の無菌水が配管１５ｅを
通して培養槽１６内に供給できるようになっている。ま
た、前記培養槽１６には配管１５ｆを介して濾過器２３
が連結されており、かつ該配管１５ｆには前記培養槽１
６内の培養液を前記濾過器２３に供給するためのポンプ
１７ｄが介装されている。前記濾過器には、万両分子量
１０００〜１ｏｏｏｏｏの限外濾過膜２４が配置されて
いる。

前記濾過器２３に供給された培養液は、その限外８１過
ｙ！２４で分離され、分離された一方の醗酵菌は配管１
５０を介して前記培養槽１６に返送され、他方のＩＩ酊
生成物は配管１５ｈを介して前記混合器１９に供給され
る。

次に、前述したｍＭ装圏の作用を説明する。

まず、例えば麹菌、蒸大豆及び食塩の混合物を低温殺菌
した後、無菌水を加えて流動化して予め麹菌により消化
させた所定量の原料液を原料槽１８に導入する。つづい
て、調整弁２０を閉じた後、ポンプ１７ａを作動して培
養槽１６内の醗醇菌を含む培養液を配管１５ａ１膜形反
応器１１の培養液室１２及び配管１５ｂを通して循環さ
せる。

この際、培養液の循環流速は醗酵菌の沈降防止及び隔膜
１４壁面への醗酵菌の固定化と汚染防止等の観点から１
０〜１０’　ｃＲ／ＩＲｉｎの範囲、好ましくは１０２
〜１０３ＣＩＩＩ／１ｎに設定する。同時にポンプ１７
ｂを作動して原料槽１８内の原料液を配管１５Ｇ、反応
器１１の原料液室１３、配管１５ｄ及び分岐管２１を通
して循環させる。この時、前記原料液室１３を通って循
環する原料液中の基質が反応器１１の隔膜１４を通過し
て反対側の培養液室１２に濃度拡散し、培養液室１２内
を循環する＠養液中の醗肝菌により醗酵反応が生じて前
記基質から＃Ｉｉａｍ生成物が作られる。

膜形反応器１１の培養液室１２と培養槽１６との間で培
養液を循環させて培養液中に！！１ｌｌＷ生成物を生成
させた後、ポンプ１７ｄを作動して培養槽１６内の培養
液を配管１５ｆを通して濾過器２３に引抜く。この濾過
器２３では、その限外濾過膜２４により培養液中の醗酵
菌及び高分子物質と、醗酵生成物及び比較的低分子の物
質とに分離される。醗Ｗｌ菌及び高分子物質は、外部に
流出させることなく配管１５ａを通して前記培養槽１６
に返送される。醗酵生成物及び比較的低分子の物質は、
配管１５ｈを通して混合器１つに供給される。この混合
器１９には、開閉弁２０の解放により原料液が供給され
て、前記醗酵生成物と混合され、所望の醗酵食品が作ら
れる。また、前記培養槽１６からの培養液の引抜きに伴
って該培養槽１６の水位が下がると、図示しない液面計
からポンプ１７ｃに信号が出力されて該ポンプが作動し
、無菌水槽２２内の無菌水が配管１５ｅを通して培養槽
１６内に補充され、培養液の循環系の液湧を一定状態に
維持される。

上述した膜形反応器１１の原料液室１３と原料槽１８と
の間での原料液の循環、及び膜形反応器１１の培養液液
室１２と培養槽１６との間での培養液の循環においては
、下記（１）式に示すように隔膜１４を透過する基質に
対応したｌ［１酊生成物が発生する。また、培養槽１６
からの培養液の濾過器２３への引抜きにより、培養循環
系のＷＩＪ酊生酸生成物失量は下記（２式で表わされる
。

醗酵生成物の発生！＝Ｊｄ−８−ｋ　　・・・（１）ｍ
酵生成物の流失量＝Ｃｒ　−Ｑｐ　　　・・・（２但し
、上２（１）、（２）の式中において、Ｊｄ：隔１１１
１４を介して濃度拡散する基質フラックスＣ９／ｃｄ−
ｓｅａ）、Ｓ：隔１１１４の表面積（ｃｄ　）、に：定数、ＣＦ：培養液の醗酵生成物濃度〔ｇ／ｃ＃＋３〕、Ｑｐ
：！ＩＩ過器２３の透過液流ｆｊｋ　Ｃｒｙｓ３／ｓｅ
ａ　）である。

定常状態では、培養液の循環系内の醗酵生成物の発生■
と流失量とは等しい。従って、醗酵生成物濃度（ＣＦ　
）は下記（３）式で表わされる。即ち、濾過器２３の透
過液流量（Ｑ、）の操作により醗酵生成物濃度（ＣＦ　
）の制御が可能であり、これによって培養液の循環系の
醗酵生成物濃度を代謝阻害濃度以下に維持することがで
き、生産性を著しく向上できる。

ＣＦ−（Ｊｄ　−８−ｋ）／ＱＰ　・・・（３）また、
培養液の循環系において醗酵生成物の一部は膜形反応器
１１の隔ｌ！１４を通して原料液室１３に濃度拡散し、
原料液の循環系に移行して混合された後、開閉弁２０を
通して混合器１９に供給される。このため、原料液循環
系においても下記（４）式に示す原料液の醗酵生成物の
濃度（ＣＭ）のバランスが生じる。

ＣＭ−（Ｊｄ　−８−ｋ）／ＱＰ　　・・・（４）以上
説明した本実施例によれば、次の列挙する種々の効果を
発揮できる。

■醗酵菌が生成する＃１酵生成物の濃度を制御できる。

■Ｓ酵菌の流出を濾過器２３により防止できる。

■前記■により培養液中の醗酵菌濃度の管埋が容易とな
る。

■前記■及び■により連続的なＳ酵が可能となると共に
醗酵生成物濃度を代謝阻害濃度以下に維持でき、醗酵生
成物の生産性、ひいてはＷＪＷ１食品の生産性を向上で
きる。

■無菌状態でかつクローズシステムであるため、雑菌の
混入や予期しない醗酵反応の進行等を防止でき、高品質
の醗酵食品を得ることができる。

■原料液を循環するため、撹拌機が不要となる。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば馴養期を短縮すると
共に、代謝阻害を防止して高い生産性を持続し、更に雑
菌の混入を防止し得るｌ１ｇ酵装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における醗酵装置を示す概略図
、第２図は従来の醗酵装置を示す概略図、第３図は醗酵
反応のバッチ実験における特性図である。１１・・・膜形反応器、１２・・・培養液室、１３・・
・原料液室、１４・・・隔膜、１６・・・培養液Ｌ１７
ａ〜１７ｄ・・・ポンプ、１８・・・原料槽、１９・・
・混合器、２０・・・調整弁、２２・・・無菌水槽、２
３・・・濾過器。

Claims

【特許請求の範囲】

隔膜により内部を培養液室及び原料液室に区画された膜
形反応器と、この反応器の培養液室との間で醗酵菌を含
む培養液の循環がなされる培養槽と、前記反応器の原料
液室との間で原料液の循環がなされる原料槽と、前記培
養槽に無菌水を供給する無菌水槽と、前記培養槽に連結
され、該培養槽中の培養液を分離し醗酵菌を培養槽に返
送すると共に醗酵生成物を生産系に供給するための濾過
器とを具備したことを特徴とする醗酵装置。