Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7784091B2 - Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7784091B2 - Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method - Google Patents

Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method

Info

Publication number
JP7784091B2
JP7784091B2 JP2023189798A JP2023189798A JP7784091B2 JP 7784091 B2 JP7784091 B2 JP 7784091B2 JP 2023189798 A JP2023189798 A JP 2023189798A JP 2023189798 A JP2023189798 A JP 2023189798A JP 7784091 B2 JP7784091 B2 JP 7784091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
inlet
concentration
gas
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023189798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2025077533A (en
Inventor
啓輔 飛田
卓 石川
航 河原
友嗣 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibaraki Prefectural Government
Original Assignee
Ibaraki Prefectural Government
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibaraki Prefectural Government filed Critical Ibaraki Prefectural Government
Priority to JP2023189798A priority Critical patent/JP7784091B2/en
Publication of JP2025077533A publication Critical patent/JP2025077533A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7784091B2 publication Critical patent/JP7784091B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

本開示は、二酸化炭素測定装置、エタノール濃度測定装置、二酸化炭素濃度の測定方法、及び、エタノール濃度の測定方法に関する。 This disclosure relates to a carbon dioxide measurement device, an ethanol concentration measurement device, a carbon dioxide concentration measurement method, and an ethanol concentration measurement method.

清酒等のアルコール飲料の醸造工程において、酒母、及び、もろみ等に含まれるエタノール濃度がプロセス管理、及び、品質管理等の指標として測定される。エタノールの分析法としては、標準的な方法として、非特許文献1に記載のものが知られている。
上記以外にも、アルコール(エタノール)発酵における二酸化炭素の発生量とエタノールの発生量との相関関係に着目した方法が、特許文献1~3に開示されている。
In the brewing process of alcoholic beverages such as sake, the ethanol concentrations contained in the starter mash and moromi mash are measured as indicators for process control, quality control, etc. A standard method for analyzing ethanol is described in Non-Patent Document 1.
In addition to the above, Patent Documents 1 to 3 disclose methods that focus on the correlation between the amount of carbon dioxide produced and the amount of ethanol produced in alcohol (ethanol) fermentation.

国税庁所定分析法(昭和36年1月11日 国税庁訓令第1号,最終改正:令和4年6月24日国税庁訓令第8号)National Tax Agency Specified Analysis Method (National Tax Agency Instruction No. 1, January 11, 1961; last revised: National Tax Agency Instruction No. 8, June 24, 2022)

特開平7-23764号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-23764 特開平10-75766号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-75766 特開2023-2080号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2023-2080

非特許文献1に開示された方法は、対象物のサンプリングを必須とし、その後、前処理を経た検体について機器分析等によりエタノール濃度を測定するものである。前処理には時間と手間がかかり、かつ、必要な機器は専門高度なもので、オペレータには多大な経験や知識が求められる。また、対象物中のエタノール濃度をリアルタイムに把握できない点にも問題があった。また、所定量のサンプリング(例えば、600ml/回)を必須とするため、その分、最終製品の減量を招き、頻繁に行うことが忌避されがちだった。 The method disclosed in Non-Patent Document 1 requires sampling of the target material, and then measures the ethanol concentration of the pre-treated sample using instrumental analysis, etc. Pre-processing is time-consuming and labor-intensive, and the required equipment is highly specialized, requiring a great deal of experience and knowledge from the operator. Another problem is that the ethanol concentration in the target material cannot be determined in real time. Furthermore, because a specified amount of sampling (e.g., 600 ml per sampling) is required, this results in a corresponding reduction in the volume of the final product, and frequent sampling tends to be avoided.

また、特許文献1、2に開示された方法は、気密に構成されたタンクを用いて、二酸化炭素の発生量を測定するものであった。通常、製造プロセスにおいては、開放型のタンクが採用され、適宜、開口部から原料が投入されたり、撹拌用の「かい(又は、かい棒)」が挿入されたりする。気密のタンクを用いると上記原料投入や撹拌(「かい入れ」)の妨げになるという問題があった。また、密閉系で発酵が進行すると発酵不良を起こす可能性があった。 Furthermore, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 measure the amount of carbon dioxide generated using an airtight tank. Typically, open tanks are used in manufacturing processes, with raw materials being added through the opening as needed, and a paddle (or paddle rod) for stirring being inserted. Using an airtight tank poses the problem of interfering with the addition of raw materials and stirring (paddle insertion). Furthermore, fermentation in a closed system can lead to poor fermentation.

また、特許文献3に開示された方法は、質量変化をモニター可能なタンクが必要になるものであった。通常の製造現場にはそのようなタンクは用意されておらず、コスト等の面で既存の製造設備への適用は困難であった。 Furthermore, the method disclosed in Patent Document 3 requires a tank capable of monitoring changes in mass. Such tanks are not typically available at manufacturing sites, and application to existing manufacturing facilities is difficult due to cost and other factors.

上述のとおり、アルコール発酵における二酸化炭素の発生量とエタノールの発生量とには相関があり、二酸化炭素の発生量を正確に測定することは、アルコール発酵系におけるエタノールの発生量の測定と同様の意味を持つ。
そこで、本開示は、上記従来技術の課題の少なくともいずれか1つを解決し得る二酸化炭素測定装置の提供を課題とする。言い換えれば、簡便性、リアルタイム性、若しくは、サンプリングフリー性に優れるか、又は、開放系に適用可能であるか、若しくは、既存の製造設備に容易に適用可能な二酸化炭素測定装置の提供を課題とする。
また、本開示は、エタノール濃度測定装置、二酸化炭素濃度の測定方法、及び、エタノール濃度の測定方法の提供を課題とする。
As described above, there is a correlation between the amount of carbon dioxide produced and the amount of ethanol produced in alcoholic fermentation, and accurately measuring the amount of carbon dioxide produced has the same meaning as measuring the amount of ethanol produced in an alcoholic fermentation system.
Therefore, an object of the present disclosure is to provide a carbon dioxide measuring device that can solve at least one of the problems of the above-mentioned conventional techniques. In other words, an object of the present disclosure is to provide a carbon dioxide measuring device that is easy to use, has real-time performance, or is sampling-free, or that is applicable to an open system, or that can be easily applied to existing manufacturing facilities.
Another object of the present disclosure is to provide an ethanol concentration measurement device, a carbon dioxide concentration measurement method, and an ethanol concentration measurement method.

本開示の二酸化炭素測定装置の第1の実施形態は、対象物に筒状のプローブの端部を近接、又は、接触させて、上記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定装置であって、上記端部にそれぞれ配置され、上記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、上記プローブの長手方向の中途位置に収容され、上記濃度を測定するセンサと、上記第1ガスと上記第2ガスの混合ガスを上記端部から上記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、を備え、上記第2導入口は、上記第1導入口よりも、上記センサ側に配置される、二酸化炭素測定装置である。 A first embodiment of the carbon dioxide measuring device disclosed herein is a carbon dioxide measuring device that measures the concentration of carbon dioxide generated from an object by bringing the end of a cylindrical probe into proximity with or in contact with the object. The carbon dioxide measuring device includes a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas, each of which is disposed at the end; a sensor that is housed midway along the length of the probe and measures the concentration; and an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end toward the sensor, with the second inlet being disposed closer to the sensor than the first inlet.

本開示のエタノール濃度測定装置の第1の実施形態は、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である対象物の液面に筒状のプローブの端部を密着、又は、挿入して、上記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定装置であって、上記端部にそれぞれ配置され、上記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、上記プローブの長手方向の中途位置に収容され、上記濃度を測定するセンサと、上記第1ガスと上記第2ガスの混合ガス上記端部から上記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、コントローラと、を備え、上記第2導入口は、上記第1導入口よりも、上記センサ側に配置され、上記コントローラは、予め定められた換算式に基づき、上記濃度と、上記流通によるガス流量とにより計算される二酸化炭素の積算量から、上記対象物中のエタノールの濃度を計算する、エタノール濃度測定装置である。 A first embodiment of the ethanol concentration measurement device disclosed herein is a carbon dioxide measurement device that measures the concentration of carbon dioxide generated from a target object, which may be a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material, by contacting or inserting the end of a cylindrical probe into the liquid surface of the target object. The ethanol concentration measurement device includes a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas, both of which are disposed at the end of the probe; a sensor that is housed midway along the length of the probe and measures the concentration; an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end of the probe toward the sensor; and a controller. The second inlet is disposed closer to the sensor than the first inlet, and the controller calculates the ethanol concentration in the target object from the integrated amount of carbon dioxide calculated from the concentration and the gas flow rate due to the flow, based on a predetermined conversion formula.

本開示によれば、簡便性、リアルタイム性、若しくは、サンプリングフリー性に優れるか、又は、開放系に適用可能であるか、若しくは、既存の製造設備に容易に適用可能な二酸化炭素測定装置が提供される。また、本開示によれば、二酸化炭素濃度の測定方法、及び、エタノール濃度の測定方法も提供される。 The present disclosure provides a carbon dioxide measurement device that is simple, real-time, or sampling-free, or that can be applied to an open system, or that can be easily adapted to existing manufacturing equipment. The present disclosure also provides a method for measuring carbon dioxide concentration and a method for measuring ethanol concentration.

二酸化炭素測定装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a carbon dioxide measuring device. プローブの一方側の端部である先端部の拡大図(模式図)である。FIG. 2 is an enlarged view (schematic view) of a tip portion which is one end of a probe. エタノール濃度の測定、及び、アラートの生成手順を表すフロー図である。FIG. 10 is a flow chart showing the procedure for measuring ethanol concentration and generating an alert. 実験に使用した二酸化炭素測定装置のプローブ画像である。This is a probe image of the carbon dioxide measuring device used in the experiment. 実験結果を表す図である。FIG. 10 is a diagram showing experimental results. サンプリング法(国税庁所定分析法)によるアルコール濃度測定結果と、二酸化炭素測定装置による二酸化炭素(CO)発生量の累積値の相関を表す図である。1 is a diagram showing the correlation between the alcohol concentration measurement result obtained by the sampling method (analysis method prescribed by the National Tax Agency) and the cumulative value of the amount of carbon dioxide (CO 2 ) generated measured by a carbon dioxide measuring device.

本開示の第1の実施形態の二酸化炭素測定装置は、対象物に筒状のプローブの端部を近接、又は、接触させて、上記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定装置であって、上記端部にそれぞれ配置され、上記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、上記プローブの長手方向の中途位置に収容され、上記濃度を測定するセンサと、上記第1ガスと上記第2ガスの混合ガスを上記端部から上記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、を備え、上記第2導入口は、上記第1導入口よりも、上記センサ側に配置される、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a first embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device that measures the concentration of carbon dioxide generated from an object by bringing the end of a cylindrical probe into proximity with or in contact with the object. The carbon dioxide measuring device includes a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas, each of which is disposed at the end; a sensor that is housed midway along the length of the probe and measures the concentrations; and an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end toward the sensor, with the second inlet being disposed closer to the sensor than the first inlet.

第1の実施形態の二酸化炭素測定装置が備えるプローブは、端部に第1導入口と第2導入口とを有する。第1導入口は、第2導入口よりも長手方向の先端側に配置され、長手方向におけるその反対側にはプローブ内にセンサが配置される。第2導入口が、長手方向における中心側(プローブのより後端側、言い換えれば反端部側)に配置されるため、対象物を第1導入口に接触さたときに、第2導入口は対象物と接触しないか、及び/又は、離しておくことができる。 The probe provided in the carbon dioxide measuring device of the first embodiment has a first inlet and a second inlet at its end. The first inlet is located closer to the tip in the longitudinal direction than the second inlet, and a sensor is located within the probe on the opposite side in the longitudinal direction. Because the second inlet is located closer to the center in the longitudinal direction (closer to the rear end of the probe, in other words, the opposite end), when an object is brought into contact with the first inlet, the second inlet does not come into contact with the object and/or can be kept separated from the object.

対象物に第1導入口が近接、又は、接触されると、プローブ内には、対象物から発生した二酸化炭素を含む第1ガスが第1導入口を介して進入する。このままでは、少なくともセンサの位置までプローブ内が第1ガスで置換されなければ二酸化炭素濃度は測定できないが、上記実施形態の二酸化炭素測定装置は、端部からセンサへ向けてプローブ内のガスを流通させるエアフローユニットを備えるため、容易に二酸化炭素濃度が測定できる。エアフローユニットによりガスが吸引されると、第1ガスがセンサまで到達し、リアルタイムで二酸化炭素濃度が測定される。
なお、対象物に対してプローブを「近接」させるとは、プローブを対象物に近づけて物理的に直接触れていない状態を意味し、「接触」とは、プローブを対象物に物理的に直接触れさせた状態を意味する。なお、「接触」には、対象物の表面にプローブを密着させる形態、プローブを対象物の表面から内部に進入(挿入)させる形態も含まれ得る。
When the first inlet is brought into proximity with or in contact with the object, a first gas containing carbon dioxide generated from the object enters the probe through the first inlet. In this state, the carbon dioxide concentration cannot be measured unless the inside of the probe is replaced with the first gas at least up to the position of the sensor. However, the carbon dioxide measuring device of the above embodiment includes an airflow unit that circulates gas inside the probe from the end toward the sensor, making it easy to measure the carbon dioxide concentration. When gas is drawn in by the airflow unit, the first gas reaches the sensor, and the carbon dioxide concentration is measured in real time.
Note that bringing a probe "close to" an object means that the probe is close to the object but not in direct physical contact with it, and "contact" means that the probe is in direct physical contact with the object. Note that "contact" can also include bringing the probe into close contact with the surface of the object and inserting the probe into the object from the surface.

更に、上記プローブは、第2導入口を備える。第2導入口は、第1導入口より後端側(反端部側)に設けられており、第1導入口を対象物に接触させた場合でも、第2導入口は対象物と接触しないよう調整できる。すると、吸引ユニットによりガスが吸引されると、対象物に接していない第2導入口からは第2ガスが吸引され、これがセンサの手前で第1ガスと混合され、センサ位置に向かって移動する。いわば、第2ガスが、第1ガスのキャリアとして機能し、センサ位置で混合ガス中の二酸化炭素濃度が測定される。 The probe also includes a second inlet. The second inlet is located further rearward (opposite end) than the first inlet, and can be adjusted so that even when the first inlet is in contact with the object, the second inlet does not come into contact with the object. When gas is sucked in by the suction unit, the second gas is sucked in from the second inlet, which is not in contact with the object, and this gas mixes with the first gas just before the sensor and moves toward the sensor position. In other words, the second gas functions as a carrier for the first gas, and the carbon dioxide concentration in the mixed gas is measured at the sensor position.

このように構成された第1の実施形態の二酸化炭素測定装置によれば、対象物から高濃度の二酸化炭素が発生する場合でも、第2ガスにより希釈されたうえでセンサに到達するので、安価なセンサでも飽和することなく測定ができる。結果として、二酸化炭素測定装置がより安価に提供され得る。
特に、アルコール発酵中のもろみからは、高濃度の二酸化炭素が発生するため、これを簡便な機構で計測しようとすると、高価なセンサを使用するか、又は、何らかの方法で濃度を実際よりも下げて計測することが求められる。本実施形態の二酸化炭素測定装置では、第2導入口と、吸引ユニットとを備えることで、例えば、一定の流量となるように吸引するだけで、自動的に第1ガス(中の二酸化炭素が)が希釈され、一般的なセンサによる測定が可能になる。第1ガス中の二酸化炭素濃度は、センサの読みとり値、及び、ガス流量等から計算できる。また、第1ガス中の二酸化炭素濃度の計算においては、必要に応じて上記以外のパラメータ(例えば、第1導入口、及び、第2導入口の孔径等)を使用してもよい。
With the carbon dioxide measuring device of the first embodiment configured in this way, even if a high concentration of carbon dioxide is generated from the object, the carbon dioxide reaches the sensor after being diluted with the second gas, so that even an inexpensive sensor can be used for measurement without saturating the sensor. As a result, the carbon dioxide measuring device can be provided at a lower cost.
In particular, high concentrations of carbon dioxide are generated from the mash during alcoholic fermentation, so if you try to measure this with a simple mechanism, you need to use an expensive sensor or measure the concentration by lowering it below the actual concentration in some way. In the carbon dioxide measuring device of this embodiment, by providing a second inlet and a suction unit, for example, the first gas (the carbon dioxide therein) is automatically diluted simply by suctioning to a constant flow rate, making it possible to measure using a general sensor. The carbon dioxide concentration in the first gas can be calculated from the sensor reading, the gas flow rate, etc. Furthermore, in calculating the carbon dioxide concentration in the first gas, parameters other than those described above (e.g., the hole diameters of the first inlet and the second inlet, etc.) may be used as necessary.

第1の実施形態の二酸化炭素測定装置は、センサが一体となったプローブを開放系で対象物に近接、又は、接触させるだけで二酸化炭素の測定ができる。また、吸引された混合ガス中の二酸化炭素は、リアルタイムでセンサによりモニターされ得る。また、プローブを対象物に近接、又は、接触させるだけで計測ができるため、サンプリングの必要がない(サンプリングフリー)。また、可搬式とすることも容易であり、既存の製造設備(例えば、醸造用のタンク等)への適用は容易である。 The carbon dioxide measuring device of the first embodiment can measure carbon dioxide simply by bringing a probe with an integrated sensor close to or in contact with an object in an open system. Furthermore, the carbon dioxide in the aspirated mixed gas can be monitored in real time by the sensor. Furthermore, since measurements can be made simply by bringing the probe close to or in contact with an object, no sampling is required (sampling-free). It can also be easily made portable, making it easy to apply to existing manufacturing equipment (for example, brewing tanks, etc.).

また、対象物から発生するガスの量が少ない場合、すなわち、第1ガスのプローブ内への流入量が少ない場合でも、その分、混合ガス中における第2ガスの流入量の占める割合が大きくなり、プローブ内圧は一定に保たれるため、第1導入口から対象物が吸い込まれて詰まりが発生することが抑制される。特に、対象物が「もろみ」等の懸濁体等である場合、従来用いられていた測定プローブ等では、詰まりが発生することが多かったが、本実施形態の二酸化炭素測定装置では、この点も改善されている。 Furthermore, even if the amount of gas generated from the object is small, i.e., the amount of the first gas flowing into the probe is small, the proportion of the second gas flowing into the mixed gas increases accordingly, and the pressure inside the probe is kept constant, preventing the object from being sucked into the first inlet and causing clogging. In particular, when the object is a suspension such as "moromi" (unrefined soybean mash), clogging often occurs with conventional measurement probes, but this issue has also been improved with the carbon dioxide measuring device of this embodiment.

本開示の第2実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記エアフローユニットが、上記第1導入口よりも上記プローブの反端部側に配置される、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a second embodiment of the present disclosure is the carbon dioxide measuring device of the first embodiment, in which the air flow unit is positioned closer to the opposite end of the probe than the first inlet.

エアフローユニットが第1導入口よりも反端部側(後端側)に配置されることで、プローブ内により効率的にガス流(混合ガスの流れ)が形成されやすくなる。これにより、より効率的な測定が可能になる。エアフローユニットは、混合ガスを吸引することでエアフローを形成する、ポンプ、及び、エアエジェクタ等の吸引ユニット;混合ガスを遠心式、又は、軸流式ファンによって移送する送風ユニット;圧縮された第2ガスを第2導入口から吐出してエアフローを形成する吐出ユニット等が挙げられ、いずれも使用され得る。 By positioning the airflow unit closer to the opposite end (rear end) than the first inlet, it becomes easier to form a gas flow (mixed gas flow) more efficiently within the probe, enabling more efficient measurements. Examples of airflow units include suction units such as pumps and air ejectors that form an airflow by sucking in mixed gas; blower units that transport mixed gas using centrifugal or axial fans; and discharge units that form an airflow by discharging compressed second gas from the second inlet. Any of these may be used.

吸引ユニットであれば、その吸引口は、上記第1導入口よりも上記プローブの反端部側、更に、プローブにおけるセンサよりも後端側に配置されることが好ましい。
送風ユニットであれば、ファンが上記第1導入口よりも上記プローブの反端部側に配置されることが好ましい。
吐出ユニットであれば、第2ガスの導入口から第2ガスを吐出することが好ましい。既に説明したとおり第2導入口は、第1導入口よりもセンサ側(反端部側)に配置される。
In the case of a suction unit, the suction port is preferably located closer to the opposite end of the probe than the first inlet, and further closer to the rear end of the probe than the sensor.
In the case of a blower unit, it is preferable that the fan is disposed closer to the opposite end of the probe than the first inlet.
In the case of the discharge unit, it is preferable that the second gas is discharged from the second gas inlet. As already explained, the second inlet is disposed closer to the sensor (opposite end side) than the first inlet.

本開示の第3の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記対象物が液状体であり、上記第1導入口が上記対象物の液面に密着、又は、挿入されて、上記対象物から発生する上記第1ガスが導入され、上記第2導入口からは、組成既知の上記第2ガスが導入される、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a third embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device according to the first embodiment, in which the object is a liquid, the first inlet is in close contact with or inserted into the liquid surface of the object, and the first gas generated from the object is introduced, and the second gas with a known composition is introduced from the second inlet.

第3の実施形態の二酸化炭素測定装置では、第2導入口から組成既知の第2ガスが導入される。そのため、センサの読みとり値、及び、ガス流量等から、第1ガス中の二酸化炭素濃度をより正確に計算できる。また、エアフローを送風ユニットや吸引ユニットにより形成する場合、第1導入口を液状体である対象物に密着、又は、挿入すると、プローブ内圧の低下によって、液状体がプローブ内に進入してつまりを生ずる場合がある。
しかし、本実施形態の二酸化炭素測定装置においては、第2導入口の寄与により、プローブ内圧が一定に保たれ得るので、液状体自体はプローブ内に引き込まれず、プローブの詰まり等が発生するという問題もない。例えば、液状体が固液混濁された発酵中のもろみ等である場合、単に、プローブで吸引するだけでは、プローブ内に固形物が進入してしまい、つまりが発生してしまう。本実施形態の二酸化炭素測定装置のプローブは、組成既知の第2ガスの導入のための第2導入口を備えるため、プローブ内の減圧に起因するつまりの発生が抑制される。
In the carbon dioxide measuring device of the third embodiment, a second gas of known composition is introduced through the second inlet. Therefore, the carbon dioxide concentration in the first gas can be calculated more accurately from the sensor reading, the gas flow rate, etc. Furthermore, when the airflow is generated by a blower unit or a suction unit, if the first inlet is brought into close contact with or inserted into a liquid object, a decrease in the probe internal pressure may cause the liquid to enter the probe and cause clogging.
However, in the carbon dioxide measuring device of this embodiment, the pressure inside the probe can be kept constant thanks to the contribution of the second inlet, so the liquid itself is not drawn into the probe, and there is no problem of the probe becoming clogged. For example, if the liquid is a fermented mash or the like that is a mixture of solid and liquid, simply sucking it with the probe would allow solids to enter the probe, causing clogging. The probe of the carbon dioxide measuring device of this embodiment is equipped with a second inlet for introducing a second gas of known composition, thereby suppressing clogging caused by reduced pressure inside the probe.

本開示の第4の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記第1導入口は、上記プローブの開放端であり、上記第2導入口は、上記プローブの側面に配置される、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a fourth embodiment of the present disclosure is the carbon dioxide measuring device of the first embodiment, except that the first inlet is the open end of the probe and the second inlet is located on the side of the probe.

第4の実施形態の二酸化炭素測定装置が備えるプローブは、少なくとも一方端が開放された円筒状であり、その開放端が第1導入口とされる。また、第2導入口は、開放端から、長手方向のより中心側、すなわち、センサ側に近づいた側面に配置される。このように構成されることで、開放端を対象物に接近させる、又は、接触させるだけで、第2導入口は、対象物に対して開放され、より簡単に測定ができる。 The probe provided in the carbon dioxide measuring device of the fourth embodiment is cylindrical with at least one open end, which serves as the first inlet. The second inlet is located longitudinally further toward the center from the open end, i.e., on the side closer to the sensor. With this configuration, simply bringing the open end close to or in contact with the object opens the second inlet to the object, making measurement even easier.

本開示の第5の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記第2導入口に上記第2ガスの導入のための導管が接続される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measurement device according to a fifth embodiment of the present disclosure is the carbon dioxide measurement device according to claim 1, in which a conduit for introducing the second gas is connected to the second inlet in the first embodiment.

第2導入口に導管が接続されることで、第2導入口から導入される第2ガス中の対象物から発生したガスの割合を下げることができる。例えば、第2ガスとして空気を導入する場合には、他方端が開放された導管が第2導入口に接続されると、対象物からより離隔した空間からの空気が導入でき、より正確な測定が可能になる。すなわち、この場合、導管の反第2導入口側は大気中に開放されており、この開放端から第2ガスがプローブ内に導入され得る。
また、第2ガスとして組成既知(二酸化炭素濃度既知)のガスの導入機器(ボンベ、又は、ガス発生装置)を用いる場合、導管が接続されることで、装置のレイアウトの自由度がより向上するため、既存の製造設備への適用がより容易になる。
Connecting a conduit to the second inlet can reduce the proportion of gas generated from the object in the second gas introduced from the second inlet. For example, when air is introduced as the second gas, connecting a conduit with an open end to the second inlet allows air to be introduced from a space farther away from the object, enabling more accurate measurement. That is, in this case, the side of the conduit opposite the second inlet is open to the atmosphere, and the second gas can be introduced into the probe from this open end.
Furthermore, when an introduction device (a cylinder or a gas generator) for a gas with a known composition (known carbon dioxide concentration) is used as the second gas, the degree of freedom in the layout of the device is further improved by connecting a conduit, making it easier to apply the device to existing manufacturing facilities.

本開示の第6の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記第2ガスが空気である、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a sixth embodiment of the present disclosure is the carbon dioxide measuring device of the first embodiment, in which the second gas is air.

第2ガスを空気とすることで、第2ガス供給のための特別な機構、機器の接続の必要がなくなり、装置がより簡素化、及び/又は、小型化される。特に、エアフローユニットが、吸引ユニット、又は、送風ユニットであって、他方端が開放された導管を第2導入口に接続する形態の場合、単に開放端を大気下におくだけで、第2ガスをプローブ内に供給できる点で好ましい。装置がより簡素化され、可搬化もより容易になる。 By using air as the second gas, there is no need to connect any special mechanisms or equipment for supplying the second gas, making the device simpler and/or more compact. In particular, when the airflow unit is a suction unit or a blower unit, and a conduit with an open end is connected to the second inlet, this is advantageous in that the second gas can be supplied into the probe simply by placing the open end in the atmosphere. This makes the device simpler and easier to transport.

本開示の第7の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第5の実施形態において、上記対象物は、開放容器に収容された液状体であり、上記導管により、上記開放容器の開口部から離隔した空間から上記第2ガスが取り込まれる、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a seventh embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device according to the fifth embodiment, in which the object is a liquid contained in an open container, and the second gas is taken in by the conduit from a space separated from the opening of the open container.

対象物が開放容器に収容された液状体の場合、その開口部の近傍(例えば直上)と、周辺部(例えば容器の側方等)とを比較すると、周辺部の方が、対象物から発生したガスの濃度が低い。
本実施形態の二酸化炭素測定装置は、導管により開放容器の開放部から離隔した空間から第2ガスを取り込むよう構成される。このため、特に、第2ガスを空気とする場合、第2ガス中に含まれる対象物から発生したガスの濃度をより低く抑えることができる。これにより、得られる測定値がより正確となりやすい。
なお、エアフローユニットが、吸引ユニット、又は、送風ユニットであって、第2ガスが空気の場合、導管の反第2導入口側を大気下に開放すればよく、装置がより簡素化され、可搬化もより容易になる。
When the object is a liquid contained in an open container, when comparing the vicinity of the opening (e.g., directly above) with the peripheral area (e.g., the side of the container), the concentration of gas generated from the object is lower in the peripheral area.
The carbon dioxide measuring device of this embodiment is configured to take in the second gas from a space separated from the open portion of the open container through a conduit. Therefore, particularly when the second gas is air, the concentration of gas generated from the object contained in the second gas can be kept low. This makes it easier to obtain more accurate measurements.
In addition, if the air flow unit is a suction unit or a blower unit and the second gas is air, the side of the conduit opposite the second inlet can be opened to the atmosphere, which makes the device simpler and easier to transport.

本開示の第8の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第7の実施形態において、上記対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である、二酸化炭素測定装置である。 The eighth embodiment of the carbon dioxide measuring device of the present disclosure is the carbon dioxide measuring device of the seventh embodiment, in which the target object is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material.

対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液であると、対象物から発生した二酸化炭素量をモニタリングすることで、発酵過程における基質と代謝物質の消費・生成のバランスを明瞭に把握できる。このバランスは、発酵過程の管理に有用である。例えば、アルコール発酵中のもろみを対象物とするならば、二酸化炭素量のモニタリングにより、もろみ中のアルコール濃度の推定等が可能になる。 If the target substance is a microbial culture medium or a fermentation liquid obtained by fermenting raw materials, monitoring the amount of carbon dioxide generated from the target substance makes it possible to clearly understand the balance between the consumption and production of substrates and metabolic substances during the fermentation process. This balance is useful for managing the fermentation process. For example, if the target substance is mash during alcoholic fermentation, monitoring the amount of carbon dioxide makes it possible to estimate the alcohol concentration in the mash.

本開示の第9の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1の実施形態において、上記第1導入口は、上記第2導入口より大きく構成される、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a ninth embodiment of the present disclosure is the carbon dioxide measuring device of the first embodiment, in which the first inlet is larger than the second inlet.

第1導入口がより大きく構成されることで、センサで測定される混合ガス中における第1ガスの占める割合が大きくなる。これにより、より正確な測定値が得られやすい。特に、対象物から発生する二酸化炭素量が少ない場合(例えば、発酵の初期段階等である場合)、混合ガス中に占める第2ガスの量をより少なくする方が、精度よく二酸化炭素量の測定ができる。 By making the first inlet larger, the proportion of the first gas in the mixed gas measured by the sensor increases. This makes it easier to obtain more accurate measurements. In particular, when the amount of carbon dioxide generated from the target object is small (for example, in the early stages of fermentation), reducing the amount of the second gas in the mixed gas allows for more accurate measurement of the amount of carbon dioxide.

本開示の第10の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1~第9のいずれか実施形態において、コントローラを備え、上記コントローラは、上記濃度、又は、上記濃度に基づく計算結果がアラート条件を満たす場合、アラートを生成する、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a tenth embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device according to any one of the first to ninth embodiments, which includes a controller, and which generates an alert when the concentration or a calculation result based on the concentration satisfies an alert condition.

二酸化炭素濃度の測定結果を対象物の管理(例えば、発酵過程の管理)等に使用する場合、濃度、又は、計算結果に基づきアラートを生成することで、オペレータに対象物の状況の確認を促すことができる。また、例えば、二酸化炭素濃度が高くなっていることをアラート生成すれば、窒息等の事故予防にも資する。発酵過程の管理であれば、二酸化炭素濃度から計算される累積量、又は、累積値から計算される対象物中の所定の物質の濃度は、基質と代謝物質の消費・生成のバランスに関係するため、所定のアラート条件を満たす場合にアラートを生成することで、発酵異常をオペレータに知らせることもできる。
なお、計算結果は、二酸化炭素の発生量、積算量、増加(減少)量、及び、増加(減少)量の微分等であってもよい。また、測定値を基に計算(換算)された、他の物質量であってもよい。
When using the measurement results of carbon dioxide concentration for managing an object (for example, managing a fermentation process), generating an alert based on the concentration or calculation results can prompt the operator to check the status of the object. Furthermore, generating an alert for an increase in carbon dioxide concentration can also help prevent accidents such as suffocation. In managing a fermentation process, the cumulative amount calculated from the carbon dioxide concentration or the concentration of a specific substance in the object calculated from the cumulative value is related to the balance between the consumption and production of substrates and metabolic substances. Therefore, generating an alert when a specific alert condition is met can notify the operator of an abnormal fermentation.
The calculation result may be the amount of carbon dioxide generated, the cumulative amount, the amount of increase (decrease), or the derivative of the amount of increase (decrease), etc. Alternatively, it may be the amount of another substance calculated (converted) based on the measured value.

本開示の第11の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第10の実施形態において、上記計算結果は、上記濃度、及び、上記流通によるガス流量に基づき計算される二酸化炭素の積算量、又は、上記積算量から計算される対象物中の所定の物質の濃度を含む、二酸化炭素測定装置である。 An eleventh embodiment of the carbon dioxide measuring device of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device in the tenth embodiment, in which the calculation result includes the concentration and an integrated amount of carbon dioxide calculated based on the gas flow rate due to the distribution, or the concentration of a predetermined substance in the object calculated from the integrated amount.

二酸化炭素濃度とガス流量とにより計算される二酸化炭素の積算量は、対象物の経時的な変化を反映しやすい。また、積算量から計算される対象物中の所定の物質の濃度、例えば、エタノール濃度は、対象物が微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である場合に、発酵(培養)過程における基質と代謝物質の消費・生成のバランスの把握に有用である。 The cumulative amount of carbon dioxide calculated from the carbon dioxide concentration and gas flow rate is likely to reflect changes in the target substance over time. Furthermore, the concentration of a specific substance in the target substance, such as the ethanol concentration, calculated from the cumulative amount is useful for understanding the balance between the consumption and production of substrates and metabolic substances during the fermentation (cultivation) process when the target substance is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting raw materials.

本開示の第12の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第1~9のいずれかの実施形態において、コントローラを備え、上記コントローラは、予め定められた換算式に基づき、上記濃度と、上記吸引によるガス流量とにより計算される二酸化炭素の積算量から、上記対象物中の所定の物質の濃度を計算する、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a twelfth embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device according to any one of the first to ninth embodiments, which includes a controller, and the controller calculates the concentration of a predetermined substance in the object from an integrated amount of carbon dioxide calculated from the concentration and the gas flow rate due to the suction, based on a predetermined conversion formula.

第12の実施形態の二酸化炭素測定装置が備えるコントローラは、予め定められた換算式に基づき、二酸化炭素の積算量を対象物中に含まれる所定の物質の濃度に換算する機能を有する。例えば、対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である場合、発酵(培養)過程における基質と代謝物質の消費・生成のバランスをより把握しやすい。具体的には、他の物質量(例えば、対象物中のエタノール濃度)に変換しやすい。 The controller provided in the carbon dioxide measuring device of the twelfth embodiment has the function of converting the cumulative amount of carbon dioxide into the concentration of a specified substance contained in the target object based on a predetermined conversion formula. For example, if the target object is a culture medium for microorganisms or a fermentation medium obtained by fermenting raw materials, it is easier to understand the balance between the consumption and production of substrates and metabolic substances during the fermentation (cultivation) process. Specifically, it is easy to convert into the amount of another substance (for example, the ethanol concentration in the target object).

本開示の第13の実施形態の二酸化炭素測定装置は、第12の実施形態において、前記対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液であり、前記特定物質がエタノールである、二酸化炭素測定装置である。 A carbon dioxide measuring device according to a thirteenth embodiment of the present disclosure is a carbon dioxide measuring device according to the twelfth embodiment, in which the target object is a culture medium for a microorganism or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material, and the specific substance is ethanol.

第13の実施形態の二酸化炭素測定装置は、二酸化炭素濃度の測定結果に基づき、対象物である微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液中のエタノール濃度を計算する機能を備えるため、発酵(培養)工程の管理により好ましく用いられる。プローブを開放系の発酵液に近接、又は、接触させるだけで、リアルタイムに取得される二酸化炭素濃度から、その積算値を算出し、エタノール濃度が得られる。本実施形態の二酸化炭素装置は、サンプリングの必要なく、又、既存設備への適用も容易である。 The carbon dioxide measuring device of the thirteenth embodiment has the function of calculating the ethanol concentration in the target microbial culture solution or the fermentation solution obtained by fermenting a raw material based on the carbon dioxide concentration measurement results, making it suitable for use in managing the fermentation (cultivation) process. Simply by bringing the probe into close proximity to or in contact with the fermentation solution in an open system, the integrated value can be calculated from the carbon dioxide concentration measured in real time, thereby obtaining the ethanol concentration. The carbon dioxide device of this embodiment does not require sampling and can be easily applied to existing equipment.

本開示の第1のエタノール濃度測定装置は、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である対象物の液面に筒状のプローブの端部を密着、又は、挿入して、上記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定装置であって、上記端部にそれぞれ配置され、上記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、上記プローブの長手方向の中途位置に収容され、上記濃度を測定するセンサと、上記第1ガスと上記第2ガスの混合ガスを上記端部から上記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、コントローラと、を備え、上記第2導入口は、上記第1導入口よりも、上記センサ側に配置され、上記コントローラは、予め定められた換算式に基づき、上記濃度と、上記流通によるガス流量とにより計算される二酸化炭素の積算量から、上記対象物中のエタノールの濃度を計算する、エタノール濃度測定装置である。 The first ethanol concentration measurement device of the present disclosure is a carbon dioxide measurement device that measures the concentration of carbon dioxide generated from a target object, which is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material, by contacting or inserting the end of a cylindrical probe into the liquid surface of the target object. The ethanol concentration measurement device includes a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas, both of which are disposed at the end of the probe; a sensor that is housed midway along the length of the probe and measures the concentration; an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end toward the sensor; and a controller. The second inlet is disposed closer to the sensor than the first inlet, and the controller calculates the ethanol concentration in the target object from the integrated amount of carbon dioxide calculated from the concentration and the gas flow rate due to the flow, based on a predetermined conversion formula.

本実施形態のエタノール測定装置は、プローブの第1導入口を発酵液等に近接、又は、接触させるだけで、サンプリングを行わずとも、簡単にエタノール濃度を測定できる。また、プローブ内の混合ガスがエアフローユニットにより流通(典型的には、吸引ユニットにより吸引)されて、センサにより二酸化炭素濃度が測定され、適宜エタノール濃度に換算されていくため、測定もリアルタイムに行い得る。発酵液等が大気開放された状態でも、簡単に測定ができ、既存の製造設備等への適用も容易である。本エタノール濃度測定装置は、発酵液等の発酵(培養)過程の管理に好ましく用いられる。 The ethanol measurement device of this embodiment can easily measure the ethanol concentration without sampling, simply by bringing the first inlet of the probe close to or in contact with the fermentation broth or the like. Furthermore, the mixed gas inside the probe is circulated by the airflow unit (typically sucked in by the suction unit), and the carbon dioxide concentration is measured by the sensor and appropriately converted into ethanol concentration, allowing for real-time measurements. Measurements can be easily made even when the fermentation broth or the like is open to the atmosphere, making it easy to apply to existing manufacturing equipment, etc. This ethanol concentration measurement device is preferably used to manage the fermentation (cultivation) process of fermentation broth or the like.

本開示の第1の実施形態の二酸化炭素濃度の測定方法は、第1の実施形態の二酸化炭素測定装置を用いて、対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定することを含む、二酸化炭素濃度の測定方法である。 The carbon dioxide concentration measurement method of the first embodiment of the present disclosure is a method for measuring carbon dioxide concentration that includes measuring the concentration of carbon dioxide generated from an object using the carbon dioxide measurement device of the first embodiment.

本実施形態の測定方法は、第1の実施形態の二酸化炭素測定装置を用いるため、プローブの第1導入口を対象物に近接、又は、接触させるだけで、サンプリングを行わずとも、簡単に二酸化炭素濃度を測定できる。また、プローブ内の混合ガスがエアフローユニットにより流通されて、適宜センサにより二酸化炭素濃度が測定されていくため、測定もリアルタイムに行い得る。対象物が大気開放された状態でも、簡単に測定ができ、既存の製造設備等への適用も容易である。 The measurement method of this embodiment uses the carbon dioxide measurement device of the first embodiment, so carbon dioxide concentration can be easily measured without sampling by simply bringing the first inlet of the probe close to or in contact with the object. Furthermore, because the mixed gas inside the probe is circulated by the airflow unit and the carbon dioxide concentration is measured appropriately by the sensor, measurements can be performed in real time. Measurements can be easily performed even when the object is open to the atmosphere, and the method can be easily applied to existing manufacturing facilities, etc.

本開示の第1の実施形態のエタノール濃度の測定方法は、第1の実施形態の二酸化炭素測定装置を用いて、対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定することと、予め定められた換算式に基づき、上記濃度と、上記流通によるガス流量とにより計算される二酸化炭素の積算量から、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である上記対象物に含まれるエタノールの濃度を計算することと、を含む、エタノール濃度の測定方法である。 The ethanol concentration measurement method of the first embodiment of the present disclosure is a method for measuring ethanol concentration, which includes measuring the concentration of carbon dioxide generated from a target using the carbon dioxide measurement device of the first embodiment, and calculating the ethanol concentration contained in the target, which is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material, from the integrated amount of carbon dioxide calculated from the concentration and the gas flow rate due to the circulation based on a predetermined conversion formula.

本実施形態の測定方法は、第1の実施形態の二酸化炭素測定装置を用い、その積算量から対象物中のエタノール濃度を得るため、プローブの第1導入口を発酵液等に近接、又は、接触させるだけで、サンプリングを行わずとも、簡単にエタノール濃度を測定できる。また、プローブ内の混合ガスがエアフローユニットにより流通されて、センサにより二酸化炭素濃度が測定され、適宜エタノール濃度に換算されていくため、測定もリアルタイムに行い得る。発酵液等が大気開放された状態でも、簡単に測定ができ、既存の製造設備等への適用も容易である。本測定方法は、発酵液等の発酵(培養)過程の管理に好ましく用いられる。 The measurement method of this embodiment uses the carbon dioxide measurement device of the first embodiment and obtains the ethanol concentration in the target object from the integrated amount. Therefore, the ethanol concentration can be easily measured without sampling by simply bringing the first inlet of the probe close to or in contact with the fermentation broth or the like. Furthermore, the mixed gas inside the probe is circulated by the airflow unit, and the carbon dioxide concentration is measured by the sensor and appropriately converted into ethanol concentration, so measurements can be performed in real time. Measurements can be easily performed even when the fermentation broth or the like is open to the atmosphere, and the method can be easily applied to existing manufacturing facilities. This measurement method is preferably used for managing the fermentation (cultivation) process of fermentation broth or the like.

以下、二酸化炭素測定装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、二酸化炭素測定装置100の説明図である。二酸化炭素測定装置100は、円筒状のプローブ10と、センサ16と、吸引ユニット20とを備える。 Embodiments of a carbon dioxide measuring device will be described below with reference to the drawings. Figure 1 is an explanatory diagram of a carbon dioxide measuring device 100. The carbon dioxide measuring device 100 includes a cylindrical probe 10, a sensor 16, and a suction unit 20.

プローブ10は、両端が開放された円筒状であり、先端部10Aには、開放端である第1導入口12が設けられ、中央部10Bには、その内部にセンサ16が配置され、後端部10Cの開放端には、吸引ユニット20に接続されたチューブ20Aが気密に接続されている。 The probe 10 is cylindrical and open at both ends. The tip 10A is provided with a first inlet 12, which is an open end. The central portion 10B houses a sensor 16. The open end of the rear end 10C is airtightly connected to a tube 20A connected to a suction unit 20.

図2は、プローブ10の一方側の端部である先端部10Aの拡大図(模式図)である。プローブ10の先端部10Aは開放されており、第1導入口12とされている。他方、側面には、第1導入口12よりも小さな孔径の第2導入口14が設けられている。第2導入口14には、導管18が気密に接続されている。第2導入口14は、第1導入口12と比較して、より中央部10B側に設けられている。 Figure 2 is an enlarged view (schematic diagram) of the tip 10A, which is one end of the probe 10. The tip 10A of the probe 10 is open and serves as the first inlet 12. On the other hand, a second inlet 14 with a smaller diameter than the first inlet 12 is provided on the side. A conduit 18 is airtightly connected to the second inlet 14. The second inlet 14 is located closer to the central portion 10B than the first inlet 12.

プローブ10の材質は、二酸化炭素濃度の測定に必要な気密性を有していれば、特に限定されない。金属、ガラス、及び、プラスチック等が使用され得る。対象物が食品等である場合、プローブ10を清浄に保ちやすい観点で、ステンレス製であってもよい。
また、プローブ10は、一体成形とされてもよいし、複数のセクションに分けられてこれを組み立てて完成する形態とされてもよい。
The material of the probe 10 is not particularly limited as long as it has the airtightness required for measuring the carbon dioxide concentration. Metal, glass, plastic, etc. can be used. When the object is food or the like, the probe 10 may be made of stainless steel, which makes it easier to keep the probe 10 clean.
The probe 10 may be formed as a single unit, or may be divided into a plurality of sections that are assembled to form a completed unit.

プローブ10の中央部10Bにはセンサ16が配置される。センサ16は、二酸化炭素濃度の測定が可能なセンサであり、図示しないコントローラと有線又は無線で接続される。なお、本例では、センサ16を駆動するための電源は、センサ16にあわせて中央部10Bに収容されているが、プローブ10外に配置され、センサ16にプローブ10外から接続されてもよい。 A sensor 16 is located in the central section 10B of the probe 10. The sensor 16 is capable of measuring carbon dioxide concentration and is connected to a controller (not shown) via a wired or wireless connection. In this example, the power supply for driving the sensor 16 is housed in the central section 10B in line with the sensor 16, but it may also be located outside the probe 10 and connected to the sensor 16 from outside the probe 10.

センサ16としては、公知の二酸化炭素濃度センサが使用され得るが、具体的には、赤外線吸収方式(NDIR:Non-Dispersive Infrared)、波長可変半導体レーザ吸収分光方式(TDLAS:Tunable diode laser absorption spectroscopy)、及び、光音響方式等が挙げられる。 Any known carbon dioxide concentration sensor can be used as sensor 16, including non-dispersive infrared (NDIR), tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS), and photoacoustic sensors.

プローブ10の後端部10Cの開放端には、チューブ20Aが気密に接続される。チューブ20Aの他方端には吸引ユニット20が接続されるため、実質的にはプローブ10は、一方端(先端部10A)が開放される形態となる。 A tube 20A is airtightly connected to the open end of the rear end 10C of the probe 10. The other end of the tube 20A is connected to the suction unit 20, so essentially, one end (tip end 10A) of the probe 10 is open.

プローブ10の長さ、及び、大きさ(直径)は特に限定されず、適用しようとする対象物40の形状、大きさ、及び、収容される容器(開放容器32)の深さ等に応じて適宜調整され得る。例えば対象物40が液状体であって、開放容器32が、直径2~5m、高さが2~5mである場合、プローブ10を開口部30からより挿し入れやすい観点で、長さは0.3~1.5mが好ましく、0.55~0.9mがより好ましい。 The length and size (diameter) of the probe 10 are not particularly limited and can be adjusted appropriately depending on the shape and size of the object 40 to be applied, the depth of the container (open container 32) in which it will be placed, and other factors. For example, if the object 40 is a liquid and the open container 32 is 2 to 5 m in diameter and 2 to 5 m in height, the length is preferably 0.3 to 1.5 m, and more preferably 0.55 to 0.9 m, to make it easier to insert the probe 10 through the opening 30.

また、プローブ10の内径は特に限定されないが、二酸化炭素測定装置100においては、図2に示されるように、プローブ10の内径が第1導入口12の直径と直接的に関連するため、この点においては、必要な感度、及び、測定レンジ等に従って適宜選択される。すなわち、プローブ10の内径(二酸化炭素測定装置100においては、第1導入口12の直径)が、第2導入口14と比較して小さくなると、必然的に吸引される第1ガスFL1の割合が少なくなる。また、これに伴い、混合ガスFL3中の二酸化炭素濃度も小さくなる。従って、センサ16の測定可能範囲を一定とするならば、対象物から発生する二酸化炭素濃度がより高い範囲での測定が容易になる。一方で、プローブ10の内径が第2導入口14の直径と比較して大きくなると、対象物から発生する二酸化炭素濃度がより低い範囲での測定が容易になる。
一形態として、プローブ10の内径は、10~100mmが好ましく、13~50mmがより好ましい。
Furthermore, the inner diameter of the probe 10 is not particularly limited. However, in the carbon dioxide measuring device 100, as shown in FIG. 2 , the inner diameter of the probe 10 is directly related to the diameter of the first inlet 12. Therefore, the inner diameter is appropriately selected in accordance with the required sensitivity, measurement range, and the like. That is, if the inner diameter of the probe 10 (the diameter of the first inlet 12 in the carbon dioxide measuring device 100) is smaller than that of the second inlet 14, the proportion of the first gas FL1 drawn in will inevitably decrease. Accordingly, the carbon dioxide concentration in the mixed gas FL3 will also decrease. Therefore, if the measurable range of the sensor 16 is constant, it becomes easier to measure a range in which the carbon dioxide concentration generated by the target is higher. On the other hand, if the inner diameter of the probe 10 is larger than the diameter of the second inlet 14, it becomes easier to measure a range in which the carbon dioxide concentration generated by the target is lower.
In one embodiment, the inner diameter of the probe 10 is preferably 10 to 100 mm, more preferably 13 to 50 mm.

センサ16の測定可能範囲の広さはセンサ16の方式等に依存するが、測定可能範囲のより広いセンサ16を採用することは、二酸化炭素測定装置100の製造(組立)に必要なコスト増に直結する。本実施形態の二酸化炭素測定装置100は、プローブ10の内径(第1導入口12の直径)と第2導入口14の直径との比率を、対象物40から発生する二酸化炭素濃度の予測値をもとに事前に調整することができる。 The width of the sensor 16's measurable range depends on the sensor 16's type, etc., but using a sensor 16 with a wider measurable range directly increases the cost required for manufacturing (assembling) the carbon dioxide measuring device 100. In this embodiment, the carbon dioxide measuring device 100 can adjust the ratio between the inner diameter of the probe 10 (the diameter of the first inlet 12) and the diameter of the second inlet 14 in advance based on the predicted carbon dioxide concentration generated from the object 40.

例えば、対象物40から発生する二酸化炭素濃度が高いことが予想される場合には、第1導入口12をより小さくすればよいし、二酸化炭素濃度が低いことが予想される場合には、第1導入口12をより大きくすればよい。対象物40から発生する二酸化炭素濃度の予測は、例えば、対象物が微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液等である場合は容易である。
二酸化炭素測定装置100は、測定可能範囲が狭く限られた安価なセンサ16を用いる場合でも、プローブ10の調整により、十分な精度、レンジでの測定が可能になる。
For example, if the carbon dioxide concentration generated from the target object 40 is expected to be high, the first inlet 12 can be made smaller, and if the carbon dioxide concentration is expected to be low, the first inlet 12 can be made larger. Predicting the carbon dioxide concentration generated from the target object 40 is easy when the target object is, for example, a culture solution of microorganisms or a fermentation solution obtained by fermenting a raw material.
Even when an inexpensive sensor 16 with a narrow and limited measurable range is used, the carbon dioxide measuring device 100 can perform measurements with sufficient accuracy and range by adjusting the probe 10.

図1におけるプローブ10の形状は、先端部10Aが一定の内径の円筒状であり、中央部10Bが、より大きな内径を有する円筒状であり、更に、後端部10Cが先端部10Aと同程度の内径の円筒状であり、内径の異なる複数の円筒が接合されて連通された形状とされている。これは、中央部10Bの内部にセンサ16が収容されるためであり、中央部10Bの内径は、センサ16(及び、必要に応じて他のサブデバイス;電源、及び、コントローラ等)を収容可能な程度に調整され得る。 The shape of the probe 10 in Figure 1 is such that the tip portion 10A is cylindrical with a fixed inner diameter, the central portion 10B is cylindrical with a larger inner diameter, and the rear end portion 10C is cylindrical with an inner diameter similar to that of the tip portion 10A, with multiple cylinders of different inner diameters joined and connected together. This is because the sensor 16 is housed inside the central portion 10B, and the inner diameter of the central portion 10B can be adjusted to accommodate the sensor 16 (and other sub-devices, such as a power supply and controller, if necessary).

一方で、センサ16が収容可能であれば、プローブ10の内径は一定でもよい。すなわち、先端部10A-中央部10B-後端部10Cまでが同一の内径であってもよい。また、一部、又は、全部がテーパ状であってもよい。また、断面は円形である必要はなく、多角形状であってもよい。また、一形態として、先端部10Aと比較して後端部10Cの内径が小さいことが好ましい。 On the other hand, as long as the sensor 16 can be accommodated, the inner diameter of the probe 10 may be constant. That is, the inner diameter may be the same from the tip portion 10A to the central portion 10B to the rear end portion 10C. Also, part or all of the probe may be tapered. Furthermore, the cross section does not need to be circular, but may be polygonal. In one embodiment, it is preferable that the inner diameter of the rear end portion 10C is smaller than that of the tip portion 10A.

プローブ10の先端部10Aには、第1ガスFL1の導入(吸引)のための第1導入口12、及び、第2ガスFL2の導入(吸引)のための第2導入口14とが設けられている。
第1導入口12は、プローブ10の開口端として設けられる。第1導入口12は、対象物40の表面40Aに近接、又は、密着させて使用される。後述するとおり、二酸化炭素測定装置100の使用時には、吸引ユニット20により、プローブ10内のガスが吸引される為、対象物40の表面に近接、又は、密着させた第1導入口12からは、対象物40から発生するガスを主成分とする(又は、対象物40から発生するガスからなる)第1ガスFL1が導入される。
The tip 10A of the probe 10 is provided with a first inlet 12 for introducing (sucking) a first gas FL1 and a second inlet 14 for introducing (sucking) a second gas FL2.
The first inlet 12 is provided as an open end of the probe 10. The first inlet 12 is used by being brought close to or in close contact with the surface 40A of the object 40. As will be described later, when the carbon dioxide measuring device 100 is in use, the suction unit 20 sucks in gas inside the probe 10, and a first gas FL1 mainly composed of gas generated from the object 40 (or consisting of gas generated from the object 40) is introduced from the first inlet 12 brought close to or in close contact with the surface of the object 40.

図2の部分拡大図からも明らかなとおり、第1導入口12は、プローブ10の先端部10Aの開放端として構成される。ただし、二酸化炭素測定装置が備える第1導入口は、上記の形態には限定されない。後述する第2導入口14よりも先端側に配置されていれば、プローブ10の先端に開口端として配置されている必要はない。例えば、プローブ10の先端が閉塞されていて、第1導入口12は、先端近傍の側面に設けられていてもよい。第1導入口12の形態は、対象物40の形状等にあわせて、これと近接、又は、接触させやすいように選択さればよい。 As is clear from the partially enlarged view of Figure 2, the first inlet 12 is configured as an open end at the tip 10A of the probe 10. However, the first inlet provided in the carbon dioxide measuring device is not limited to the above configuration. As long as it is located closer to the tip than the second inlet 14 (described below), it does not have to be located as an open end at the tip of the probe 10. For example, the tip of the probe 10 may be closed, and the first inlet 12 may be located on the side near the tip. The configuration of the first inlet 12 may be selected to suit the shape of the object 40 and to make it easy to approach or contact it.

一方で、対象物40が液状体である場合、特に、対象物40が開放容器32に収容されている場合、開放容器32の鉛直上方からプローブ10を挿し入れることがより容易となる観点で、プローブ10の先端が開放されており、その開放端が第1導入口12である形態が好ましい。 On the other hand, when the object 40 is a liquid, particularly when the object 40 is contained in an open container 32, it is preferable that the tip of the probe 10 is open and that this open end is the first inlet 12, as this makes it easier to insert the probe 10 from vertically above the open container 32.

プローブ10の先端部10Aには、更に、第2導入口14が設けられる。第2導入口14からは、第2ガスFL2が導入される。導入される第2ガスFL2は第1ガスFL1とは異なる組成のガスであり、その組成は特に限定されないが、含まれる二酸化炭素の濃度が既知であることが好ましく、組成が既知であることがより好ましい。 The tip 10A of the probe 10 is further provided with a second inlet 14. A second gas FL2 is introduced from the second inlet 14. The introduced second gas FL2 has a different composition from the first gas FL1, and although its composition is not particularly limited, it is preferable that the concentration of carbon dioxide contained therein is known, and it is even more preferable that the composition be known.

第2導入口14は、第1導入口12よりも、中央部10B側に設けられる。言い換えれば、センサ16側に設けられる。すなわち、プローブ10の先端側から、第1導入口12、第2導入口14、及び、センサ16の順で設けられる。具体的には、第2導入口14は、プローブ10の先端部10Aの側面に配置される。
このように構成されることで、第1導入口12を対象物40に近接、又は、接触させる場合でも、第2導入口14は、第1導入口12と比較して対象物40からより離隔させることができるか、及び/又は、対象物40と接触しないようにできる。
The second inlet 14 is provided closer to the central portion 10B than the first inlet 12. In other words, it is provided on the sensor 16 side. That is, from the tip side of the probe 10, the first inlet 12, the second inlet 14, and the sensor 16 are provided in this order. Specifically, the second inlet 14 is disposed on the side surface of the tip portion 10A of the probe 10.
By configuring in this manner, even when the first inlet 12 is brought close to or in contact with the object 40, the second inlet 14 can be placed further away from the object 40 than the first inlet 12 and/or can be prevented from coming into contact with the object 40.

なお、本明細書における先端部10A、中央部10B、及び、後端部10Cは、プローブ10の長手方向の位置を表すもので、センサ16の配置される位置に応じて定義される。すなわち、センサ16が配置された部分を中央部10Bと定義し、中央部10Bを基準として、一方側を先端部10Aとし、その他方側を後端部10Cと定義する。従って、第2導入口14は、第1導入口12よりも中央部10B側であって、かつ、センサ16の収容される中央部10Bよりも先端側に配置される。 In this specification, the terms tip portion 10A, central portion 10B, and rear end portion 10C represent longitudinal positions of the probe 10 and are defined according to the position where the sensor 16 is located. That is, the portion where the sensor 16 is located is defined as the central portion 10B, and with the central portion 10B as the reference, one side is defined as the tip portion 10A, and the other side is defined as the rear end portion 10C. Therefore, the second inlet 14 is located closer to the central portion 10B than the first inlet 12, and closer to the tip than the central portion 10B where the sensor 16 is housed.

このように構成された第2導入口14からは、第1ガスFL1とは異なる組成の第2ガスFL2が導入され得る。
第2ガスFL2は、プローブ10内に導入され、第1ガスFL1と共に混合ガスFL3を構成して、センサ16側へと吸引される。2つの導入口の位置関係が上述のように調整されることで、第2ガスFL2は、リファレンス、及び/又は、キャリアとして機能する。
From the second inlet 14 configured in this manner, a second gas FL2 having a different composition from the first gas FL1 can be introduced.
The second gas FL2 is introduced into the probe 10, and together with the first gas FL1, forms a mixed gas FL3, which is then drawn toward the sensor 16. By adjusting the positional relationship between the two inlets as described above, the second gas FL2 functions as a reference and/or a carrier.

なお、第1導入口12と、第2導入口14との距離は特に限定されないが、プローブ10内に導入された第1ガスFL1をより効率的にセンサ16に移送でき、結果としてよりリアルタイム性の高い、及び/又は、より正確な測定結果が得られる観点では、第1導入口12の近傍に第2導入口14が設けられることが好ましい。
具体的には、測定時に第2導入口14が少なくとも対象物40の表面40Aに接触せず、一方で、より第1導入口12に近接することが好ましい。一形態としては、第1導入口12の直径を1としたとき、第2導入口14の下端は、第1導入口12(の上端)から1~20の位置に配置されることが好ましい。
The distance between the first inlet 12 and the second inlet 14 is not particularly limited, but it is preferable to provide the second inlet 14 near the first inlet 12, from the viewpoint of more efficiently transporting the first gas FL1 introduced into the probe 10 to the sensor 16 and, as a result, obtaining more real-time and/or more accurate measurement results.
Specifically, it is preferable that the second inlet 14 does not come into contact with at least the surface 40A of the object 40 during measurement, while being closer to the first inlet 12. In one embodiment, when the diameter of the first inlet 12 is 1, the lower end of the second inlet 14 is preferably positioned 1 to 20 from the (upper end of) the first inlet 12.

第1導入口12の近傍に第2導入口14が配置される場合、第2導入口14にも対象物40から発生するガスがより導入されやすくなる。より正確な測定結果を得るという観点では、このような場合には、第2導入口14に導管18を接続し、対象物40からより離隔した空間から、第2ガスFL2を導入するよう構成することが好ましい。 When the second inlet 14 is located near the first inlet 12, gas generated from the object 40 is more likely to be introduced into the second inlet 14. From the perspective of obtaining more accurate measurement results, in such cases, it is preferable to connect a conduit 18 to the second inlet 14 and introduce the second gas FL2 from a space further away from the object 40.

図1では、第2導入口14には、導管18が接続され、導管18の他方端は、開放容器32の開口部30の外側となるよう、配置されている。このように構成されることで、導管18の他方端を開放する場合には、この他方端を介して、第2ガスFL2として空気が導入される。開口部30の外側の離隔した空間から吸引される空気は、ほぼ大気の組成と考えることができ、その二酸化炭素濃度は0.03vol%程度と、既知(組成既知)である。これにより、より正確な測定が可能となる。 In FIG. 1, a conduit 18 is connected to the second inlet 14, and the other end of the conduit 18 is positioned outside the opening 30 of the open container 32. With this configuration, when the other end of the conduit 18 is opened, air is introduced as the second gas FL2 through this other end. The air drawn in from the separated space outside the opening 30 can be considered to have a composition similar to that of atmospheric air, and its carbon dioxide concentration is known (composition known) to be approximately 0.03 vol%. This enables more accurate measurements.

第2導入口14の直径は特に限定されないが、混合ガスFL3中の第1ガスFL1の割合をより多くできる観点では、第1導入口12の直径以下が好ましく、第1導入口12の直径未満であることが好ましい。例えば、第1導入口12の直径を1としたとき、第2導入口14の直径は、0.1以上、1未満が好ましい。 The diameter of the second inlet 14 is not particularly limited, but from the perspective of increasing the proportion of the first gas FL1 in the mixed gas FL3, it is preferably equal to or smaller than the diameter of the first inlet 12, and more preferably smaller than the diameter of the first inlet 12. For example, when the diameter of the first inlet 12 is 1, the diameter of the second inlet 14 is preferably 0.1 or greater and less than 1.

吸引ユニット20は、流量計、及び、エアポンプを含んで構成され、プローブ10内のガスを吸引して、内部にガス流を起こす機能を有する。
具体的には、第1導入口12、及び、第2導入口14からそれぞれ第1ガスFL1、第2ガスFL2を吸引して、混合ガスFL3をセンサ16方向に向かわせ、センサ16を通過させた後(センサ通過後の混合ガスFL4)、プローブ10外に排出させる。このときの排出量は、対象物から発生するガスの最大量(速度)以上に設定することが好ましく、上限は特に限定されないが、1分間に10,000mL以下が好ましい。
The suction unit 20 includes a flow meter and an air pump, and has the function of sucking gas from inside the probe 10 to generate a gas flow inside.
Specifically, the first gas FL1 and the second gas FL2 are sucked in from the first inlet 12 and the second inlet 14, respectively, and the mixed gas FL3 is directed toward the sensor 16, passes through the sensor 16 (mixed gas FL4 after passing through the sensor), and is then discharged outside the probe 10. The discharge amount at this time is preferably set to be equal to or greater than the maximum amount (speed) of gas generated from the object, and although there is no particular upper limit, it is preferably 10,000 mL or less per minute.

なお、吸引ユニット20に代えて、プローブ内にエアフローを形成して、混合ガスFL3をセンサ16に向けて流通させる機能を備える他の形式のエアフローユニットを用いることもできる。このようなエアフローユニットとしては、エアエジェクタを含む吸引ユニット、及び、ファンを含む送風ユニット等が挙げられる。また、圧縮された第2ガスを第2導入口から吐出してエアフローを形成する吐出ユニットを使用することもできる。
なかでも、より正確な測定が可能となる点で、吸引ユニット、及び、送風ユニットが好ましく、吸引ユニットがより好ましい。
It should be noted that, instead of the suction unit 20, another type of airflow unit having a function of forming an airflow in the probe and circulating the mixed gas FL3 toward the sensor 16 can be used. Examples of such airflow units include a suction unit including an air ejector and a blower unit including a fan. Also, a discharge unit that forms an airflow by discharging a compressed second gas from a second inlet can be used.
Among these, the suction unit and the blower unit are preferred, and the suction unit is more preferred, as they enable more accurate measurements.

吸引ユニット20によるガス流量は特に限定されないが、センサ16の測定可能範囲(濃度範囲)等に応じて適宜調整されればよい。一形態として、第1ガスFL1中の二酸化炭素濃度が40,000ppm以下、対象物からのガス発生量が80mL/min以下であれば、上述のとおりとすればよい。 The gas flow rate from the suction unit 20 is not particularly limited, but may be adjusted appropriately depending on the measurable range (concentration range) of the sensor 16, etc. In one embodiment, the flow rate may be as described above if the carbon dioxide concentration in the first gas FL1 is 40,000 ppm or less and the amount of gas generated from the object is 80 mL/min or less.

ガス流量は一定であってもよいし、変化させてもよい。例えば、対象物が清酒の「もろみ」であるとする。この場合、その発酵初期から、十分な量の(設計量の)エタノールが生成されるまでの測定が行われる。つまり、一定期間、測定が続けられ二酸化炭素濃度の変化が観察される。
この測定の期間の全体において、ガス流量を一定とすると、得られた濃度測定結果を二酸化炭素の累積発生量により容易に換算できる。すなわち、一定流量であれば、それと濃度の積をとることによって、二酸化炭素の発生速度を算出することができ、これを観測時間で積分すれば、累積発生量が得られる。
The gas flow rate may be constant or may be varied. For example, assume that the target is sake mash. In this case, measurements are taken from the early stage of fermentation until a sufficient amount of ethanol (the designed amount) is produced. In other words, measurements are continued for a certain period of time, and changes in the carbon dioxide concentration are observed.
If the gas flow rate is constant throughout the entire measurement period, the concentration measurement results can be easily converted into the cumulative amount of carbon dioxide generated. In other words, if the flow rate is constant, the carbon dioxide generation rate can be calculated by multiplying it by the concentration, and by integrating this over the observation time, the cumulative amount of carbon dioxide generated can be obtained.

一方で、対象物から発生する二酸化炭素量に応じてガス流量を変化させれば、一定の測定可能範囲を有するセンサ16を用いつつも、実質的な測定可能範囲を変化させ、広げる(発生量・時間経過に応じて測定可能範囲をシフトさせる)こともできる。 On the other hand, by changing the gas flow rate according to the amount of carbon dioxide generated from the object, it is possible to change and widen the actual measurable range (shifting the measurable range according to the amount generated and the passage of time) while using a sensor 16 that has a fixed measurable range.

対象物40は、開放容器32に収容され、その開口部30側から、プローブ10が挿入され第1導入口12が表面40Aに接近、又は、接触される。このとき、第1導入口12を表面40Aに密着させることにより、より正確な測定結果が得られやすくなる。 The object 40 is contained in an open container 32, and the probe 10 is inserted from the opening 30 side, bringing the first inlet 12 close to or into contact with the surface 40A. By bringing the first inlet 12 into close contact with the surface 40A, more accurate measurement results are more likely to be obtained.

第1導入口12からは、対象物40から発生した第1ガスFL1がプローブ10内に進入する。このとき、吸引ユニット20によりプローブ10内のガスが吸引される。例えば、吸引ユニット20により一定流量でガスが吸引される場合、対象物40からのガス発生量が少なく、第1ガスFL1が少ない場合でも、その分、第2ガスFL2が吸引されるため、開放端である第1導入口12から、対象物40そのものがプローブ10内に進入することが抑制される。対象物40の吸引が抑制されることで、結果として、プローブ10のつまりの発生が抑制される。対象物40が懸濁媒体である場合、上記構成により、より大きなつまり防止効果が得られる。 The first gas FL1 generated from the object 40 enters the probe 10 through the first inlet 12. At this time, the gas inside the probe 10 is sucked in by the suction unit 20. For example, when the suction unit 20 sucks in gas at a constant flow rate, even if the amount of gas generated from the object 40 is small and the amount of first gas FL1 is small, the second gas FL2 is sucked in accordingly, preventing the object 40 itself from entering the probe 10 through the open end of the first inlet 12. As a result, preventing the object 40 from being sucked in reduces clogging of the probe 10. When the object 40 is a suspension medium, the above configuration provides a greater clogging prevention effect.

一方、第1導入口12よりも高い位置(中央部10B側)に配置された第2導入口14は、第1導入口12を対象物40の表面40Aに密着させた場合も、液面より上側に位置させることができるため、異なる組成の第2ガスFL2が導入され得る。第2導入口14には、導管18が接続され、導管18の他端は、開放容器32と離隔した空間、具体的には、開口部30から離れた箇所に位置するよう調整される。
このようにすることで、第2ガスFL2中における、対象物40から発生したガスの割合を減少させることができる。
On the other hand, the second inlet 14, which is located at a higher position (toward the central portion 10B) than the first inlet 12, can be positioned above the liquid level even when the first inlet 12 is in close contact with the surface 40A of the object 40, and therefore a second gas FL2 of a different composition can be introduced. A conduit 18 is connected to the second inlet 14, and the other end of the conduit 18 is adjusted to be located in a space separated from the open container 32, specifically, at a location away from the opening 30.
In this way, the proportion of the gas generated from the target object 40 in the second gas FL2 can be reduced.

図1では、対象物40は液状体である。液状体とは、液体を含み流動性のある物質や系を意味する。具体的には、液体(2成分以上の混合物を含む)、懸濁体、エマルジョン、ゲル、ゾル、及び、コロイド溶液等が挙げられる。二酸化炭素濃度の測定により、発酵・培養過程の監視、調整等を行い得る観点では、液状体としては、微生物の培養液、及び、原料を発酵させた発酵液であることが好ましい。 In Figure 1, the object 40 is a liquid. A liquid refers to a substance or system that contains liquid and has fluidity. Specific examples include liquids (including mixtures of two or more components), suspensions, emulsions, gels, sols, and colloidal solutions. From the perspective of being able to monitor and adjust the fermentation/cultivation process by measuring the carbon dioxide concentration, the liquid is preferably a microbial culture solution or a fermentation solution obtained by fermenting raw materials.

微生物としては、菌類、細菌類、及び、微細藻類等が挙げられる。菌類としては、例えば、醸造等に用いられるコウジカビや酵母が挙げられる。また、細菌類としては、乳酸菌、酢酸菌、及び、バチルス属菌等が挙げられる。微細藻類としては、例えば、珪藻、藍藻、渦鞭毛藻、緑藻、及び、紅藻等が挙げられる。 Examples of microorganisms include fungi, bacteria, and microalgae. Examples of fungi include Aspergillus oryzae and yeast, which are used in brewing. Examples of bacteria include lactic acid bacteria, acetic acid bacteria, and Bacillus bacteria. Examples of microalgae include diatoms, blue-green algae, dinoflagellates, green algae, and red algae.

微生物の培養液は、上記微生物と液体媒体とを含んでいれば、他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、糖類、窒素源、ビタミン、無機塩、pH調整剤、及び、ゲル化剤等が挙げられる。微生物の培養液には、例えば、清酒製造における酒母等も含まれる。 As long as the microbial culture solution contains the above-mentioned microorganism and liquid medium, it may also contain other components. Examples of other components include sugars, nitrogen sources, vitamins, inorganic salts, pH adjusters, and gelling agents. Microbial culture solutions also include, for example, yeast starter used in sake brewing.

原料を発酵させた発酵液としては特に限定されないが、清酒製造、しょうゆ、及び、みそ等の製造におけるもろみ、ワイン製造等におけるマスト、及び、ビール製造等におけるウォート等が挙げられる。
また、上記以外にも、アミノ酸、有機酸、ビタミン、及び、バイオ燃料等を産生するための発酵液等であってもよい。
The fermented liquid obtained by fermenting raw materials is not particularly limited, but examples include moromi (unrefined soybean mash) used in the production of sake, soy sauce, miso, etc., must used in wine production, etc., and wort used in beer production, etc.
In addition to the above, the fermentation liquid may be a fermentation liquid for producing amino acids, organic acids, vitamins, biofuels, etc.

なかでも、微生物としてはアルコール(エタノール)発酵を行う微生物が好ましく、このような微生物としては、例えば、Saccharomyces cerevisiae、Saccharomyces pastorianus、及び、Schizosaccharomyces pombe等の酵母類、Zymomonas mobilis、及び、Clostridium acetobutylicum等の細菌類が挙げられる。 Among these, microorganisms that perform alcohol (ethanol) fermentation are preferred. Examples of such microorganisms include yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pastorianus, and Schizosaccharomyces pombe, and bacteria such as Zymomonas mobilis and Clostridium acetobutylicum.

次に、二酸化炭素測定装置100による、対象物40中のエタノール濃度の算出、及び、アラートの生成フローについて説明する。図3は、二酸化炭素測定装置100によるエタノール濃度の算出、及び、アラート生成のフロー図である。 Next, we will explain the flow of calculating the ethanol concentration in the object 40 and generating an alert using the carbon dioxide measuring device 100. Figure 3 is a flow diagram of calculating the ethanol concentration and generating an alert using the carbon dioxide measuring device 100.

まず、ステップS10として、対象物40から発生する二酸化炭素濃度が測定される。具体的には対象物40の表面40Aにプローブ10の開放端である第1導入口12が接触され、吸引ユニット20によりプローブ10内のガスが吸引される。
これにより、第1導入口12からは、対象物40から発生した二酸化炭素を含む第1ガスFL1、第2導入口14からは、導管18を介して導入される空気からなる第2ガスFL2がそれぞれ吸引される。更に、これらの混合ガスFL3がプローブ10の中央部10Bに収容されたセンサ16まで到達すると、その二酸化炭素が測定される。上記が連続的に実施され、データの取得間隔に応じて、二酸化炭素濃度がリアルタイムに測定される。このとき、吸引ユニット20(に含まれる流量計)から提供されるプローブ10内のガス流量も記録されてよい。
First, in step S10, the concentration of carbon dioxide generated from the object 40 is measured. Specifically, the first inlet 12, which is the open end of the probe 10, is brought into contact with the surface 40A of the object 40, and the gas inside the probe 10 is sucked in by the suction unit 20.
As a result, a first gas FL1 containing carbon dioxide generated from the object 40 is sucked in through the first inlet 12, and a second gas FL2 consisting of air introduced through the conduit 18 is sucked in through the second inlet 14. Furthermore, when this mixed gas FL3 reaches the sensor 16 housed in the central portion 10B of the probe 10, the carbon dioxide is measured. The above process is carried out continuously, and the carbon dioxide concentration is measured in real time according to the data acquisition interval. At this time, the gas flow rate inside the probe 10 provided by the suction unit 20 (or a flow meter included therein) may also be recorded.

データの取得間隔は特に限定されないが、一形態として、1~60秒ごとに取得される形態が挙げられる。実際に得られるデータは、センサ16の測定方式にも依存するが、一般に、vol%となる。 There are no particular restrictions on the interval at which data is acquired, but one example is every 1 to 60 seconds. The data actually obtained depends on the measurement method used by the sensor 16, but is generally expressed as vol%.

次に、ステップS11として、所定の時間間隔で、得られた濃度データが平均化される。例えば、サンプリング間隔(データの取得間隔)よりも長い時間間隔でデータが集約される。データの集約(データ量の削減)を行うことで、計算がより容易になる。データの集約のための時間間隔は特に限定されず、コントローラの処理速度、対象物40の種類等によって適宜選択されればよい。一形態として、サンプリング間隔の5~50倍程度が好ましい。
なお、本ステップは必須ではなく、目的、及び、コントローラの処理速度等に応じて、省略することもできる。すなわち、データの集約を行わず、測定値そのものを使って、次のステップの計算を行うようにしてもよい。
Next, in step S11, the obtained concentration data is averaged at a predetermined time interval. For example, data is aggregated at a time interval longer than the sampling interval (the data acquisition interval). Aggregating the data (reducing the amount of data) makes calculations easier. The time interval for aggregating the data is not particularly limited, and may be selected appropriately depending on the processing speed of the controller, the type of object 40, etc. In one embodiment, the time interval is preferably about 5 to 50 times the sampling interval.
This step is not essential and can be omitted depending on the purpose, the processing speed of the controller, etc. In other words, the measurement values themselves may be used to perform the calculation in the next step without aggregating the data.

コントローラの具体例としては、マイコン(MCU:Microcontroller Unit)、PLC(Programmable Logic Controller)、PAC(Programmable Automation Controller)、及び、PC(personal computer)等が挙げられる。また、コントローラは、FPGA(Field-Programmable Gate Array)により実現されていてもよい。なお、コントローラは、典型的には、メモリ、及び、プロセッサを含むコンピュータであることが好ましい。 Specific examples of controllers include a microcontroller unit (MCU), a programmable logic controller (PLC), a programmable automation controller (PAC), and a personal computer (PC). The controller may also be implemented using a field-programmable gate array (FPGA). It is preferable that the controller is typically a computer including a memory and a processor.

次に、ステップS12として、吸引ユニット20によって生ずるプローブ10内のガス流量から二酸酸化炭素の発生速度(mL/min)を計算する。具体的には、ステップS11で計算された二酸化炭素濃度の平均値(又は、測定値そのもの)に対して、その測定がされたときの流量(mL/min)を掛ける。吸引ユニット20によって生ずるプローブ内(中央部10B近傍)のガス流量が一定である場合には、その一定値が掛けられる。一方で、吸引ユニット20によるガス流量に変化がある場合には、測定値と共に記録されたガス流量が計算に用いられる。 Next, in step S12, the carbon dioxide generation rate (mL/min) is calculated from the gas flow rate inside the probe 10 generated by the suction unit 20. Specifically, the average carbon dioxide concentration calculated in step S11 (or the measured value itself) is multiplied by the flow rate (mL/min) at the time of measurement. If the gas flow rate inside the probe (near the central portion 10B) generated by the suction unit 20 is constant, this constant value is multiplied. On the other hand, if the gas flow rate caused by the suction unit 20 changes, the gas flow rate recorded along with the measured value is used in the calculation.

なお、第2ガスFL2に二酸化炭素が含まれている場合には、第1導入口12、及び、第2導入口14の開口径の比等を用いて、第2ガスFL2に含まれる二酸化炭素濃度の寄与を減らすよう、上記発生速度の補正を行ってもよい。一方で、第2ガスFL2中における二酸化炭素の含有量が第1ガスFL1中における二酸化炭素の含有量と比較して無視できる程度に小さい場合は、補正を行わなくてもよい。例えば、第2ガスFL2が空気、又は、窒素ガスその他の不活性ガス等である場合には、補正を行わなくてもよい。 If the second gas FL2 contains carbon dioxide, the generation rate may be corrected to reduce the contribution of the carbon dioxide concentration contained in the second gas FL2, for example, by using the ratio of the opening diameters of the first inlet 12 and the second inlet 14. On the other hand, if the carbon dioxide content in the second gas FL2 is negligibly small compared to the carbon dioxide content in the first gas FL1, no correction may be necessary. For example, if the second gas FL2 is air, nitrogen gas, or another inert gas, no correction may be necessary.

次に、ステップS13として、対象物からの二酸化炭素の累積発生量(mL)が計算される。具体的には、発生速度の時間積分が計算される。具体的な一形態としては、ステップS12において計算された発生速度(mL/min)と、ステップS11において使用された時間間隔(データ集約していない場合には、サンプリング間隔)との積として計算する。 Next, in step S13, the cumulative amount of carbon dioxide emitted from the object (mL) is calculated. Specifically, the time integral of the emission rate is calculated. In one specific example, this is calculated as the product of the emission rate (mL/min) calculated in step S12 and the time interval used in step S11 (or the sampling interval if data aggregation is not being performed).

次に、ステップS14として、二酸化炭素の累積発生量を、対象物中のエタノール濃度に換算する。換算は、対象物中における二酸化炭素の生成と、エタノールの生成との相関関係(発生機序)に基づいて行われる。例えば、酵母によるエタノール発酵であれば、グルコースの1分子から、2分子のエタノールと、2分子の二酸化炭素とが生成することが知られている。この関係に基づき二酸化炭素の累積発生量を、エタノールの累積発生量に換算し、対象物40の総量をもとに、エタノール濃度を算出する。 Next, in step S14, the cumulative amount of carbon dioxide generated is converted into the ethanol concentration in the target object. The conversion is performed based on the correlation (generation mechanism) between the production of carbon dioxide and ethanol in the target object. For example, in ethanol fermentation by yeast, it is known that two molecules of ethanol and two molecules of carbon dioxide are produced from one molecule of glucose. Based on this relationship, the cumulative amount of carbon dioxide generated is converted into the cumulative amount of ethanol generated, and the ethanol concentration is calculated based on the total volume of the target object 40.

次に、ステップS15として、得られたエタノール濃度が予め定められたアラート条件と比較され、この条件を満たす場合(ステップS15:YES)、アラートが生成される(ステップ16)。アラート条件は特に限定されないが、例えば、エタノールの目標濃度等であってよい。すなわち、エタノールの濃度が目標値となったことをアラートすることで、オペレータは発酵が正常に終了したことを認識できる。また、一方で、観測時間との関係で、所定の濃度に達していないことをもってアラートを生成するようにしてもよい。このようにすれば、発酵不良を検知しやすい。
一方で、アラート条件を満たさない場合(ステップS15:NO)測定のフローは終了する。なお、フローが終了する場合でも、予め設定された条件を満たす場合(例えば、所定時間内)は測定が実施され、都度、ステップS10~S16の動作が繰り返されてもよい。
Next, in step S15, the obtained ethanol concentration is compared with a predetermined alert condition. If this condition is met (step S15: YES), an alert is generated (step S16). The alert condition is not particularly limited, but may be, for example, a target ethanol concentration. In other words, by issuing an alert that the ethanol concentration has reached the target value, the operator can recognize that fermentation has ended normally. On the other hand, an alert may also be generated when a predetermined concentration has not been reached in relation to the observation time. In this way, it is easier to detect poor fermentation.
On the other hand, if the alert condition is not met (step S15: NO), the measurement flow ends. Note that even if the flow ends, measurement may be performed if a preset condition is met (for example, within a predetermined time), and the operations of steps S10 to S16 may be repeated each time.

なお、上記フローでは、二酸化炭素濃度から、エタノール濃度が計算され、エタノール濃度をもとにアラートが生成されているが上記に限定されない。
計算されるのはエタノール濃度以外にも、発酵過程における他の基質、及び/又は、代謝物質等であってもよい。
例えば、上記アルコール発酵のケースでは、二酸化炭素の累積発生量から、グルコースの消費量を計算してもよいし、初期のグルコース濃度を予め与えて、対象物40中のグルコース濃度を計算してもよい。
また、上記以外にも、対象物40中において、二酸化炭素の発生を伴う変化(代謝)の機序が明らかである場合には、それに寄与する成分等の変化量、及び、対象物40中における濃度を計算してもよい。
In the above flow, the ethanol concentration is calculated from the carbon dioxide concentration, and an alert is generated based on the ethanol concentration, but this is not limited to the above.
In addition to the ethanol concentration, other substrates and/or metabolic substances in the fermentation process may also be calculated.
For example, in the case of the above-mentioned alcoholic fermentation, the amount of glucose consumed may be calculated from the cumulative amount of carbon dioxide produced, or the glucose concentration in the target object 40 may be calculated by giving an initial glucose concentration in advance.
In addition to the above, if the mechanism of change (metabolism) involving the generation of carbon dioxide in the object 40 is clear, the amount of change in the components contributing to it and the concentration in the object 40 may be calculated.

また、アラートの生成条件は、エタノール濃度以外にも、二酸化炭素濃度、又は、この濃度から計算される他の値であってもよい。他の値としては、例えば、基質、他の代謝物質、二酸化炭素濃度の累積値、及び、二酸化炭素濃度の変化等であってもよい。 In addition to ethanol concentration, the conditions for generating an alert may also be carbon dioxide concentration or other values calculated from this concentration. Examples of other values include substrates, other metabolic substances, cumulative carbon dioxide concentration, and changes in carbon dioxide concentration.

上記のプロセスは、いずれも、コントローラの制御のもとで実施される。コントローラは、プロセッサ、及び、メモリ等を有するコンピュータである。コントローラは、二酸化炭素測定装置100の各部を制御するとともに、センサ16、吸引ユニット20等からのデータを取得し、予め記憶された設定値等(例えば、第1導入口12、及び、第2導入口14の面積等)をもとに、上記各ステップに係る処理を実行する。なお、コントローラのメモリには、上記プロセスの実行のためのプログラムが予め記憶されている。 All of the above processes are carried out under the control of a controller. The controller is a computer having a processor, memory, etc. The controller controls each part of the carbon dioxide measuring device 100, acquires data from the sensor 16, suction unit 20, etc., and executes the processing for each of the above steps based on pre-stored settings (e.g., the area of the first inlet 12 and second inlet 14, etc.). Note that the controller's memory has pre-stored programs for executing the above processes.

次に、二酸化炭素測定装置を用いた二酸化炭素濃度の測定結果と、対象物中におけるエタノール濃度との相関関係を調べた実験結果について説明する。 Next, we will explain the results of an experiment that examined the correlation between the carbon dioxide concentration measured using a carbon dioxide measuring device and the ethanol concentration in the target object.

(プローブの準備)
図4は実験に使用した二酸化炭素測定装置のプローブの画像である。プローブ10は、直径の異なる塩化ビニル製のパイプを複数連ねて構成された。プローブ10の先端部10Aには、内径40mmのパイプが用いられており、第1導入口12の内径は、40mmである。また、プローブ10の先端部10Aには、第2導入口14が設けられており、この直径は13mmである。第2導入口14には、ほぼ同程度の内径の導管18が接続され、さらにその先端には、可撓性チューブを装着するためのジョイント18Aが設けられた。
また、プローブ10下端から、第2導入口14の下端までの長さは、約415mmであった。
(Probe preparation)
Figure 4 shows an image of the probe of the carbon dioxide measuring device used in the experiment. The probe 10 was constructed by connecting multiple polyvinyl chloride pipes of different diameters. The tip 10A of the probe 10 was a pipe with an inner diameter of 40 mm, and the inner diameter of the first inlet 12 was also 40 mm. The tip 10A of the probe 10 was also provided with a second inlet 14, which had a diameter of 13 mm. A conduit 18 of approximately the same inner diameter was connected to the second inlet 14, and a joint 18A for attaching a flexible tube was provided at the tip of the second inlet 14.
The length from the lower end of the probe 10 to the lower end of the second inlet 14 was approximately 415 mm.

プローブ10の中央部10Bには、センサ16が収容された。センサ16は、赤外線吸収方式のSensirion社製SCD30が用いられた。中央部10Bは、内径51mmとされた。
後端部10Cは、先端部10A、及び、中央部10Bより内径の小さいパイプが用いられ、その先端には、吸引ユニット20を接続するためのジョイント20Bが設けられた。
プローブは、先端から後端までが約950mmであった。
The sensor 16 was housed in the central portion 10B of the probe 10. An infrared absorption type SCD30 manufactured by Sensirion was used as the sensor 16. The central portion 10B had an inner diameter of 51 mm.
The rear end 10C is made of a pipe having a smaller inner diameter than the front end 10A and the central portion 10B, and a joint 20B for connecting the suction unit 20 is provided at the tip of the pipe.
The probe was approximately 950 mm from tip to tail.

(対象物の準備)
対象物の液状体は、次のとおり準備した。まず、開放型タンクにα化米2kgと乾燥麹1kg、精製水5Lを加えて、56℃で8時間加熱した。これを放冷して25℃で2日間醸成後、清酒酵母300mLを添加して発酵させることで、液状体を調製した。
(Preparation of the object)
The target liquid was prepared as follows: First, 2 kg of pregelatinized rice, 1 kg of dried koji, and 5 L of purified water were placed in an open tank and heated at 56°C for 8 hours. After allowing to cool and fermenting at 25°C for 2 days, 300 mL of sake yeast was added and fermented to prepare a liquid.

(二酸化炭素濃度の測定、アルコール濃度の測定)
プローブの先端を5cmほど対象物に挿入し、液面に対し垂直にプローブを固定した。なお、プローブの固定には支持用スタンドを用いた。
二酸化炭素濃度の測定は、測定間隔は30秒、ガス流量は2L/minとした。30秒間隔の二酸化炭素濃度を10分間で平均化し、その平均値にガス流量を掛け合わせて二酸化炭素の発生量(ml/min)を算出した。その発生量に時間(10分)を掛け合わせて積算することで、二酸化炭素の累積値を算出した。
(Measurement of carbon dioxide concentration, measurement of alcohol concentration)
The tip of the probe was inserted into the object by about 5 cm and fixed perpendicular to the liquid surface using a support stand.
The carbon dioxide concentration was measured at a measurement interval of 30 seconds and a gas flow rate of 2 L/min. The carbon dioxide concentration at 30-second intervals was averaged over 10 minutes, and the average value was multiplied by the gas flow rate to calculate the amount of carbon dioxide generated (ml/min). The cumulative value of carbon dioxide was calculated by multiplying the generated amount by the time (10 minutes) and integrating the result.

液状体のアルコール濃度の測定は、国税庁所定分析法に従い測定した。まず、測定対象となる液状体を濾過して、濾液を得た。さらに、アルコライザー(アントンパール社)を用いて、濾液のアルコール濃度を測定した。 The alcohol concentration of the liquid was measured in accordance with the analytical method prescribed by the National Tax Agency. First, the liquid to be measured was filtered to obtain a filtrate. The alcohol concentration of the filtrate was then measured using an alcoholizer (Anton Paar).

(結果)
図5は、実験結果を表す図である。横軸は経過時間(h)を表し、縦第1軸(左)は、二酸化炭素測定装置により測定されたCO発生量(mL/min)と、サンプリング法(国税庁所定分析法)により測定されたアルコール濃度(%)とを表す。また、縦第2軸(右)は、CO発生量の累積値(mL)を表す。また、図6は、サンプリング法(国税庁所定分析法)によるアルコール濃度測定結果と、二酸化炭素測定装置によるCO発生量の累積値の相関を表す図である。
(result)
Figure 5 shows the experimental results. The horizontal axis represents elapsed time (h), and the first vertical axis (left) represents the CO2 generation rate (mL/min) measured by the carbon dioxide measurement device and the alcohol concentration (%) measured by the sampling method (National Tax Agency designated analysis method). The second vertical axis (right) represents the cumulative value of the CO2 generation rate (mL). Figure 6 shows the correlation between the alcohol concentration measurement results using the sampling method (National Tax Agency designated analysis method) and the cumulative value of the CO2 generation rate measured by the carbon dioxide measurement device.

上記結果から、二酸化炭素測定装置を用いて測定した二酸化炭素の累積値と、液状体のアルコール濃度の間に非常に高い相関が示された(相関係数0.99)。これにより、二酸化炭素測定装置及び測定法の有効性を確認することができた。また、両者間の回帰直線を求めることができ、二酸化炭素の累積値からアルコール濃度を推定することができる。 The above results showed a very high correlation between the cumulative carbon dioxide values measured using the carbon dioxide measuring device and the alcohol concentration of the liquid (correlation coefficient: 0.99). This confirmed the effectiveness of the carbon dioxide measuring device and measurement method. Furthermore, a regression line between the two could be obtained, allowing the alcohol concentration to be estimated from the cumulative carbon dioxide values.

100 二酸化炭素測定装置
10:プローブ、12:第1導入口、14:第2導入口、16:センサ、18:導管、20:吸引ユニット、40:対象物
100 Carbon dioxide measuring device 10: Probe, 12: First inlet, 14: Second inlet, 16: Sensor, 18: Conduit, 20: Suction unit, 40: Object

Claims (16)

対象物に筒状のプローブの端部を近接、又は、接触させて、前記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定装置であって、
前記端部にそれぞれ配置され、前記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、
前記プローブの長手方向の中途位置に収容され、前記濃度を測定するセンサと、
前記第1ガスと前記第2ガスの混合ガスを前記端部から前記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、を備え、
前記第2導入口は、前記第1導入口よりも、前記センサ側に配置される、二酸化炭素測定装置。
A carbon dioxide measuring device that measures the concentration of carbon dioxide generated from an object by bringing an end of a cylindrical probe close to or in contact with the object,
a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas into the probe, the first inlet and the second inlet being disposed at the end portions, respectively;
a sensor that is accommodated in the probe at a midpoint in the longitudinal direction and that measures the concentration;
an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end toward the sensor,
The carbon dioxide measuring device, wherein the second inlet is disposed closer to the sensor than the first inlet.
前記エアフローユニットが、前記第1導入口よりも前記プローブの反端部側に配置される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein the airflow unit is positioned closer to the opposite end of the probe than the first inlet. 前記対象物が液状体であり、前記第1導入口が前記対象物の液面に密着、又は、挿入されて、前記対象物から発生する前記第1ガスが導入され、前記第2導入口からは、組成既知の前記第2ガスが導入される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein the object is a liquid, the first inlet is in close contact with or inserted into the liquid surface of the object, and the first gas generated from the object is introduced through the first inlet, and the second gas of known composition is introduced through the second inlet. 前記第1導入口は、前記プローブの開放端であり、前記第2導入口は、前記プローブの側面に配置される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein the first inlet is an open end of the probe and the second inlet is located on a side of the probe. 前記第2導入口に前記第2ガスの導入のための導管が接続される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein a conduit for introducing the second gas is connected to the second inlet. 前記第2ガスが空気である、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein the second gas is air. 前記対象物は、開放容器に収容された液状体であり、前記導管により、前記開放容器の開口部から離隔した空間から前記第2ガスが取り込まれる、請求項5に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 5, wherein the object is a liquid contained in an open container, and the second gas is taken in by the conduit from a space separated from the opening of the open container. 前記対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である、請求項7に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 7, wherein the object is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material. 前記第1導入口は、前記第2導入口より大きく構成される、請求項1に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 1, wherein the first inlet is larger than the second inlet. コントローラを備え、
前記コントローラは、前記濃度、又は、前記濃度に基づく計算結果がアラート条件を満たす場合、アラートを生成する、請求項1~9のいずれか1項に記載の二酸化炭素測定装置。
Equipped with a controller,
The carbon dioxide measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein the controller generates an alert when the concentration or a calculation result based on the concentration satisfies an alert condition.
前記計算結果は、所定の期間の全体にわたって測定される前記濃度、及び、前記期間における前記流通によるガス流量に基づき計算される二酸化炭素の積算量、又は、前記積算量から計算される対象物中の所定の物質の濃度を含む、請求項10に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 10, wherein the calculation result includes an integrated amount of carbon dioxide calculated based on the concentration measured over a predetermined period of time and the gas flow rate due to the circulation during the period, or a concentration of a predetermined substance in the object calculated from the integrated amount. コントローラを備え、
前記コントローラは、予め定められた換算式に基づき、所定の期間の全体にわたって測定される前記濃度、及び、前記期間における前記流通によるガス流量により計算される二酸化炭素の積算量から、前記対象物中の所定の物質の濃度を計算する、請求項1~9のいずれか1項に記載の二酸化炭素測定装置。
Equipped with a controller,
The carbon dioxide measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein the controller calculates the concentration of a predetermined substance in the object based on a predetermined conversion formula from the concentration measured over a predetermined period of time and an integrated amount of carbon dioxide calculated from the gas flow rate due to the circulation during the period .
前記対象物が、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液であり、前記所定の物質がエタノールである、請求項12に記載の二酸化炭素測定装置。 The carbon dioxide measuring device of claim 12, wherein the target substance is a microbial culture medium or a fermentation medium obtained by fermenting a raw material, and the specified substance is ethanol. 微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である対象物の液面に筒状のプローブの端部を密着、又は、挿入して、前記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定し、測定した前記二酸化炭素の濃度に基づき前記対象物中のエタノールの濃度を計算する、エタノール濃度測定装置であって、
前記端部にそれぞれ配置され、前記プローブ内に第1ガスを導入するための第1導入口、及び、第2ガスを導入するための第2導入口と、
前記プローブの長手方向の中途位置に収容され、前記二酸化炭素の濃度を測定するセンサと、
前記第1ガスと前記第2ガスの混合ガスを前記端部から前記センサへと向かう方向に流通させるエアフローユニットと、
コントローラと、を備え、
前記第2導入口は、前記第1導入口よりも、前記センサ側に配置され、
前記コントローラは、予め定められた換算式に基づき、所定の期間の全体にわたって測定される前記二酸化炭素の濃度、及び、前記期間における前記流通によるガス流量により計算される二酸化炭素の積算量から、前記対象物中のエタノールの濃度を計算する、エタノール濃度測定装置。
An ethanol concentration measurement device that measures the concentration of carbon dioxide generated from a target object, which is a culture medium for a microorganism or a fermented liquid obtained by fermenting a raw material, by bringing an end of a cylindrical probe into close contact with or inserting the end of the cylindrical probe into the liquid surface of the target object, and calculates the concentration of ethanol in the target object based on the measured concentration of carbon dioxide ,
a first inlet for introducing a first gas into the probe and a second inlet for introducing a second gas into the probe, the first inlet and the second inlet being disposed at the end portions, respectively;
a sensor that is housed in the probe at a midpoint in the longitudinal direction and that measures the concentration of carbon dioxide ;
an airflow unit that circulates a mixed gas of the first gas and the second gas in a direction from the end toward the sensor;
a controller;
the second inlet is disposed closer to the sensor than the first inlet,
The controller calculates the concentration of ethanol in the object based on a predetermined conversion formula from the concentration of carbon dioxide measured over a predetermined period of time and an integrated amount of carbon dioxide calculated from the gas flow rate due to the distribution over the period of time.
請求項1に記載の二酸化炭素測定装置を用いて、前記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定することを含む、二酸化炭素濃度の測定方法。 A method for measuring carbon dioxide concentration, comprising measuring the concentration of carbon dioxide generated from the object using the carbon dioxide measuring device described in claim 1. 請求項1に記載の二酸化炭素測定装置を用いて、前記対象物から発生する二酸化炭素の濃度を測定することと、
予め定められた換算式に基づき、所定の期間の全体にわたって測定される前記濃度、及び、前記期間における前記流通によるガス流量により計算される二酸化炭素の積算量から、微生物の培養液、又は、原料を発酵させた発酵液である前記対象物に含まれるエタノールの濃度を計算することと、を含む、エタノール濃度の測定方法。
Measuring the concentration of carbon dioxide generated from the object using the carbon dioxide measuring device according to claim 1;
calculating, based on a predetermined conversion formula, the concentration of ethanol contained in the target object, which is a culture solution of a microorganism or a fermentation solution obtained by fermenting a raw material, from the concentration measured over a predetermined period of time and an integrated amount of carbon dioxide calculated from the gas flow rate due to the distribution during the period.
JP2023189798A 2023-11-07 2023-11-07 Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method Active JP7784091B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023189798A JP7784091B2 (en) 2023-11-07 2023-11-07 Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023189798A JP7784091B2 (en) 2023-11-07 2023-11-07 Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2025077533A JP2025077533A (en) 2025-05-19
JP7784091B2 true JP7784091B2 (en) 2025-12-11

Family

ID=95740877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023189798A Active JP7784091B2 (en) 2023-11-07 2023-11-07 Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7784091B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171049A (en) 2005-12-22 2007-07-05 Showa Shell Sekiyu Kk Method for measuring petroleum hydrocarbon content in soil and measuring device used therefor
JP2009042024A (en) 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Central R&D Labs Inc Exhalation determination device
US20100124761A1 (en) 2008-10-14 2010-05-20 Neilson Andy C Method and device for measuring extracellular acidification and oxygen consumption rate with higher precision
JP2011524933A (en) 2008-06-20 2011-09-08 イネオス ユーエスエイ リミテッド ライアビリティ カンパニー Method of sequestering carbon dioxide into alcohol by gasification fermentation
JP2019171011A (en) 2018-03-29 2019-10-10 日本光電工業株式会社 Airway adaptor and nasal canula
JP2020501159A (en) 2016-12-09 2020-01-16 エッペンドルフ アクチェンゲゼルシャフト Measuring device for measuring the concentration of gaseous substances
JP2023002080A (en) 2021-06-22 2023-01-10 秋田酒類製造株式会社 Index calculation system and index calculation method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6280549A (en) * 1985-10-03 1987-04-14 Fujitsu Ltd Method and sensor for measuring carbon dioxide
FR2631040B1 (en) * 1988-05-04 1992-01-10 Air Liquide PROCESS FOR PRODUCING CARBONIC ANHYDRIDE AND ETHANOL BY MULTI-STAGE CONTINUOUS FERMENTATION AND INSTALLATION
JP2935735B2 (en) * 1990-10-09 1999-08-16 花王株式会社 Diagnosis method of culture condition
JPH0723764A (en) * 1993-07-02 1995-01-27 Oozeki Kk Method for brewing sake and controller for the fermentation process
JPH1075766A (en) * 1996-09-05 1998-03-24 Nissin Electric Co Ltd Fuzzy control in sake brewing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171049A (en) 2005-12-22 2007-07-05 Showa Shell Sekiyu Kk Method for measuring petroleum hydrocarbon content in soil and measuring device used therefor
JP2009042024A (en) 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Central R&D Labs Inc Exhalation determination device
JP2011524933A (en) 2008-06-20 2011-09-08 イネオス ユーエスエイ リミテッド ライアビリティ カンパニー Method of sequestering carbon dioxide into alcohol by gasification fermentation
US20100124761A1 (en) 2008-10-14 2010-05-20 Neilson Andy C Method and device for measuring extracellular acidification and oxygen consumption rate with higher precision
JP2020501159A (en) 2016-12-09 2020-01-16 エッペンドルフ アクチェンゲゼルシャフト Measuring device for measuring the concentration of gaseous substances
JP2019171011A (en) 2018-03-29 2019-10-10 日本光電工業株式会社 Airway adaptor and nasal canula
JP2023002080A (en) 2021-06-22 2023-01-10 秋田酒類製造株式会社 Index calculation system and index calculation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2025077533A (en) 2025-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hixson et al. Oxygen transfer in submerged fermentation
US10570357B2 (en) In-line detection of chemical compounds in beer
JP6306186B2 (en) Method and apparatus for beer fermentation
CN108138111B (en) Monitoring state deviations in a bioreactor
CN207519531U (en) A kind of device of aroma-producing yeasts fermentation bread
JP7784091B2 (en) Carbon dioxide measuring device, ethanol concentration measuring device, carbon dioxide concentration measuring method, and ethanol concentration measuring method
CN117371202A (en) Detection method of sorghum liquor containing embryo element
Zhang et al. Constructing in-situ and real-time monitoring methods during soy sauce production by miniature fiber NIR spectrometers
US20100105131A1 (en) Circulatory packed bed reactor
CN105462805A (en) Equipment for accelerating aging of liquid fermented products and regulating reaction with gases
CN1530434A (en) Co2 culture dish
CN219297453U (en) Wort fermentation cylinder convenient to sample
CN206173291U (en) Red wine fermentation cylinder
JP3049297B2 (en) Method for measuring bacterial mass
CN117007550A (en) Method for online detection of acetaldehyde content along with temperature change in white spirit fermentation process
CN109929707A (en) A kind of recycling of beer viable yeast and adding method and device
CN214750100U (en) Full-automatic material biodegradation test structure
CN220188458U (en) Gas detection device with alarm function
CN211972271U (en) Malt fermentation tank for beer production
CN222439386U (en) Biological aerosol detector
Nerantzis et al. Winemaking process engineering on line fermentation monitoring—Sensors and equipment
CN221988539U (en) Stirring type biological fermentation tank
CN222064540U (en) A kind of antler mushroom strain fermentation tank
Poilpre et al. On-line estimation of biomass concentration during transient growth on yeast chemostat culture using light reflectance
TWI755909B (en) Fungus fermentation and cultivation device and fermentation bottle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240605

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7784091

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150