JPS6028271B2 - 固体発酵法によるアルコ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体状の培地において糖化反応を行い、かつ
、酵母を培養し、アルコール発酵を行わせることに関す
るものである。

その特徴は、密閉系で空気又は不活性ガスを循環し、固
体状の培地の温度及び水分を制御するとともに、発生し
たアルコールを除去することにより固体状の培地中のア
ルコール分を一定限度以下としてアルコール生成速度を
高め、かつ、培地の原料利用率を高める点にある。固体
発酵法によるアルコール生産方法は、古来中国における
「滋子」（きよくし）を用いた方法があり、我国でもそ
の実施例があるが、その多くは穀類や甘しよなどの固体
天然物を培地として静遣して、カビ又は酵母によりアル
コール発酵を行い、その後、蒸留してアルコールを得る
方法である。

しかし、これらの方法では固体培地に含まれる水分が限
定されるため、わずかのアルコール生成でカビや酵母は
生産物障害（アルコール阻害）を受けることとなり、ア
ルコール生産速度も原料利用率も低くなるため、液体発
酵法によるアルコール生産法と比較すると極めて生産性
が低い。また、固体発酵法の特質として、発酵熱により
培地・温度が上昇する問題があり、冷却管の設置やトレ
イ培養法などの手段がとられているが、操作上不都合で
あり大規模製造装置には向かない。これらの理由から、
我国では従来、酒類を含むアルコ−ルの製造には液体培
養法のみが実施されてきたが、本発明は、これらの問題
点を解決した固体発酵法による実用的なアルコール製造
方法であり、穀類、いも類その他のバイオマス資源を固
体状態で、そのままアルコールに転換できる。また、発
酵後の残さ（澄）は容易に乾燥できるために蒸留廃液の
処理設備は不要であり、乾燥物は飼料又は肥料として有
効に資源化できる。これらは、本発明の大きな特徴であ
る。本発明における固体発酵によるアルコールの製造方
法の概要は、以下のとおりである。

｛１１ 固体状の培地を充てんした反応容器に空気又は
不活性ガスを循環させて培地の温度と水分を制御し、糖
化反応と酵母の増殖とアルコール発酵を行う。

‘２’空気又は不活性ガスを循環させることにより、固
体状の培地中に生成したアルコールを除去し、培地中の
水分基準で約５（Ｗ／Ｖ）％以下に保つことにより、ア
ルコール生成速度と原料利用率を高める。

‘３｝ 空気又は不活性ガス中のアルコールは、ヒート
ポンプ装置により冷却除去し、ガスは再び加熱、加湿し
て循環させる省エネルギー型のアルコール回収システム
を採用する。

このときの留出液中のアルコール濃度は、約２０（Ｗ／
Ｖ）％である。‘４｝ 固体状の培地の温度と水分及び
アルコール濃度の制御は、空気又は不活性ガスの流量及
びヒートポンプ装置における凝縮温度と加湿器の能力に
よって制御する。

以下、実施例により詳述する。

実施例 １ 第１図の固体発酵反応容器１（内径４物舷、高さ３０比
肋）に蒸米２０雌を充てんし、加湿器で加湿した空気を
通風しながら３０午○で約４０時間こうじ菌（＄ｐｅｒ
ｇｌｌｕｓｏｒ舷ａｅ）を培養した。

これとは別に培養した酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅ
ｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を０．４３ｇ／ｋ９−ＩＤＭ
（塔地の初期乾物重の略、以下同機）添加し、反応容器
１及び各装置内部の空気を炭酸ガスによって暦感し、こ
うじ菌の増殖を停止させた。この状態で３０ｑＣに保温
しながら１日放置後、ブロアー及びヒートポンプを駆動
した。このときのガスの流量は、約２４そ／ｈｒである
。第１図の反応容器１中において、蒸米のでんぷんはこ
うじ菌の酵素によってブドウ糖に変換され、生成したブ
ドウ糖は酵母によってアルコールに変換される。ここで
生成したアルコールは、通風ガス中にアルコール蒸気と
して移行し、反応容器１から除去されてヒートポンプ装
置２内のコンデンサー３において、水蒸気とともに凝縮
して高濃度のアルコール溶液となり、タンク４に貯留さ
れる。アルコールと水分を除去された低温、高温度のガ
スはヒートポンプ装置内の加熱器５によって加熱され、
高温・低湿度のガスとなり、更に加湿器９によって加湿
され、約３ぴ０の飽和水蒸気を含むガスとなって再び反
応容器１に通風される。ここで反応容器１の堵地中に生
成したアルコールの濃度と通風ガス中へ移行するアルコ
ールの量との間には気液平衡が成立ち、反応容器内の培
地中のアルコール濃度は、留出アルコール溶液のアルコ
ール濃度から推定できる。以上のような連続循環操作に
よって、１１日間アルコール発酵及びアルコール回収を
行った結果を第２図、第３図及び第１表に示した。

第２図は、コンデンサー留出アルコール溶液の留出速度
とアルコール濃度及び気液平衡データから推定した培地
中のアルコール濃度を示したものであり、培地中のアル
コール濃度が５（Ｗ／Ｖ）％以下で発酵が行われたこと
を示している。

第３図は、１１日間の蟹出液と加湿器中のエタノールの
和を示したものである。第１表は、発酵終了後の物質収
支とエタノール収率を示したものであり、アルコール発
酵前の培地のでんぷんの７６％が消費され、対糖アルコ
ール収率は０．３８（ｋ９ーアルコール／ｋ９−ＩＤＭ
）となり、理論収率の７６％となった。

この値は、液体培養時と比較してそん（遜）色がない。
最終的なアルコール収量は２７０（ｇ／ｋ９一ｍＭ）と
なった。また、酵母の菌体量は発酵終了後には、２５．
５ｇ／ｋ９−ｍＭとなり、発酵中に菌体が増殖したこと
を示している。第１表 蒸米充てん層による固体発酵試
験結果実施例 ２実施例１の固体状の培地に替えて、保
水性の高いパルプ粒子にブドウ糖濃度１８（Ｗ′Ｖ）％
のＷｉｃｋｅｒｈａｍの合成液体渚地を吸収させたもの
を培地として実施例１と同様の操作により通風ガス循環
方法によりアルコール発酵を行い、生成したアルコール
を回収した。

用いたパルプ粒子の径は５凧以下で、パルプ粒子４雌に
対し合成液体塔地２００桝‘を吸収させた。これに酵母
を０．３鬼／ｋｇーパルプ添加し、３ぴ○、ガス流量１
２〆／ｈｒで７日間アルコール発酵を行った。この結果
を第４図、第５図及び第２表に示した。第２表 パルプ
粒子充てん層による発酵試験結果

【図面の簡単な説明】

第１図は、固体発酵法によるエタノール製造方法のフロ
ーである。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・ヒートポンプ
装置、３・・．・・・コンデンサー、４・・・・・・貯
留タンク、５・，・・・・・ヒーター、６・・・・・・
圧縮機、７・・・・・・ブロアー、８・・・・・・ガス
流量計、９・・・・・・加湿器、Ａ・・・・・・炭酸ガ
ス。 第２図は、実施例１における蟹出液の蟹出速度とアルコ
ール濃度及び培地の推定アルコール濃度の経過を示した
もので、図中の記号−・−は留出液のアルコール濃度、
「０一は培地のアルコール濃度を示し、−→人←−は蟹
出速度を示す。ｍ肌ま培地初期乾物童の略である。第３
図は、実施例１におけるアルコールの回収経過を示した
ものである。第４図は、実施例２における蟹出液の蟹出
速度とアルコール濃度及び培地の推定アルコール濃度の
経過を示したもので、図中の記号−・−は函出液のアル
コール濃度、一○一は培地中のアルコール濃度を示し、
−→へ「−は轡出速度を示す。第５図は、実施例２にお
けるアルコールの回収経過を示したものである。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体状の培地を充てんした反応容器においてアルコ
   ール発酵を行い、空気又は不活性ガスを循環することに
   より固体状の培地の温度及び水分を制御し、かつ、固体
   状の培地からアルコールを除去することを特徴とするア
   ルコールの製造方法。 ２ 液体状の培地を保水性のある充てん物にしみ込ませ
   た状態で反応容器に充てんした特許請求の範囲第１項記
   載のアルコール製造方法。