酵母を再利用した発酵培養法および装置
【課題】
発酵生産で排出される微生物体を、発酵生産の培地生産に利用でき、かつ、発酵生産に伴い発生する汚泥量を抑制できる発酵培養方法および装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、発酵生産後に廃棄されるべき酵母等の微生物を、マイクロバブル発生器などを利用して、穏やかな条件で処理を行い、発酵培地の酵母等の微生物の生育成分として利用する方法であり、その方法を適用した装置である。発酵操作後に、生産物を回収したあとの、残さとして回収される発酵菌体を、水にけんだくし水流ポンプでマイクロバブル発生器内に通じる処理を行い、新たな発酵操作を行う際の培地生物として用いる。
発酵生産で排出される微生物体を、発酵生産の培地生産に利用でき、かつ、発酵生産に伴い発生する汚泥量を抑制できる発酵培養方法および装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、発酵生産後に廃棄されるべき酵母等の微生物を、マイクロバブル発生器などを利用して、穏やかな条件で処理を行い、発酵培地の酵母等の微生物の生育成分として利用する方法であり、その方法を適用した装置である。発酵操作後に、生産物を回収したあとの、残さとして回収される発酵菌体を、水にけんだくし水流ポンプでマイクロバブル発生器内に通じる処理を行い、新たな発酵操作を行う際の培地生物として用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経済的に発酵生産を行い、発酵に伴い排出される汚泥の発生量の抑制ができる発酵法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料用のバイオエタノールや生分解プラスチックは、再生可能で持続的な資源として注目されている。
【０００３】
燃料用のバイオエタノールのエタノールや生分解プラスチックの原料である乳酸は、トウモロコシや小麦などのデンプンなどを原料とした発酵により生産されるが、酵母などの発酵微生物の生育に必要な成分を培地として添加する必要がある。
【０００４】
培地の材料としては、糖蜜製造過程の残さである廃糖蜜が使用されてきたが、廃糖蜜の価格があがっていることや、さとうきびを原料としたエタノール生産も多くなってきて、廃糖蜜が入手困難になってきて価格が上昇していること、廃糖蜜がロットや生産地などで、大きく品質が異なるので安定な培養を行うことが難しいなどの、問題がある。
【０００５】
廃糖蜜以外の培地の材料としては、酵母抽出物があるが、一般には、実験研究用に用いられるものであって、非常に高価な材料である。
【０００６】
燃料用のバイオエタノールや生分解プラスチックは、石油資源を利用した既存の製品と競合するため、製造コストの低減が強く要望されている。
【０００７】
遺伝子組み換え技術や酵素技術を適用して、いままで、発酵に利用できなかった茎も発酵の糖原料とすることが可能になってきた。
【０００８】
発酵培養では、糖以外の原料として、発酵微生物である酵母等の生育成分が必須である。
【０００９】
しかし、発酵微生物の生育成分として廃糖蜜や酵母抽出物が利用できるが、コストがかかり、発酵コストの増加要因となっている。
【００１０】
酵母は調味原料として、破砕して、内容物が抽出する方法が開示（特許文献１）されている。
【００１１】
その開示例では、酵母試料を加温し煮沸し、その煮沸液を高圧ホモジェナイザーで攪拌し、加えて、酵素処理を行っており、酵母破砕し、酵母の細胞内の成分を取り出しており、高コストの回収法である。
【００１２】
発酵処理を行った後の酵母などの微生物自体は、産業廃棄物として処理が必要であり、その処理費用もコスト増の要因である。
【００１３】
水の中に微細な泡を簡易に発生させる技術として、マイクロバブル技術が開発されている。
【００１４】
マイクロバブル技術は、水流に、空気などの気体を巻き込ませるなどの方法で、直径が１００マイクロメータ以下の微細な泡を形成できる技術であり、泡の径としては、ナノメートルスケールにまで小さくなるともいわれている。
【００１５】
マイクロバブル技術では、水流中に空気などの気体をまきこませて、水流の乱れなどにより発生するせん断力により、空気などの気体を、細かく引きちぎることにより、微細な気泡を水中に形成できる。
【００１６】
マイクロバブル発生器は、排水処理を目的とした微生物の活性を上げる方法が開示されている。（特許文献２）
【００１７】
その開示例では、マイクロバブルを処理することにより、空気を効率よく水中に与えることができるので、微生物の活性が向上することが開示されている。
【特許文献１】特願第２０００−５１３９３２号公報
【特許文献２】特開第２００７−３１２６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
発酵生産で排出される微生物体を、発酵生産の培地生産に利用でき、かつ、発酵生産に伴い発生する汚泥量を抑制できる発酵培養方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、発酵生産後に廃棄されるべき酵母等の微生物を、マイクロバブル発生器などを利用して、穏やかな条件で処理を行い、発酵培地の酵母等の微生物の生育成分として利用する方法であり、その方法を適用した装置である。
【００２０】
本発明は、産業廃棄物としての微生物自体の発生を抑制する発酵培養方法であり、その方法を用いた発酵装置である。
【００２１】
本発明は、発酵操作後に、生産物を回収したあとの、残さとして回収される発酵菌体を、水にけんだくし水流ポンプでマイクロバブル発生器内に通じる処理を行い、新たな発酵操作を行う際の培地生物として利用できる。
である。
【００２２】
本発明は、発酵槽中の試料液を取り出し、生産物と、発酵菌体とを分離して、生産物は回収し、発酵菌体は、直接、あるいは、水にけんだくして、水流ポンプにより、マイクロバブル発生器に通じるように処理して発酵槽に戻すことにより、発酵培地の菌体生育のための成分として、再利用することができ、結果として、発酵槽に対して、発酵菌体の生育に必要な成分を添加量を抑制しながら、連続して発酵生産できる方法である。
【００２３】
本発明は、発酵で生じる発酵菌体の細胞内部に含まれる成分を再利用することができるので、発酵操作全体では、残さとして排出される菌体量、汚泥量が抑制できる方法である。
【００２４】
本発明において、マイクロバブル発生器を通じる回数は、1回以上であればよく、数回、通じてもよい。
【００２５】
本発明においては、マイクロバブル発生器の数は、1個以上あればよく、複数が並列あるいは直列あるいは並列かつ直列に連結するものであってもよい。
【００２６】
マイクロバブル発生器を通じることにより、微細な気泡を生じさせるほどの力が微生物に与えられ、微生物の細胞も一部分あるいは全体が破砕され、細胞内の成分も、水中に漏れることが期待される。
【００２７】
本発明で用いられるマイクロバブル発生器は、どのような発生方式のものでもよく、また、ナノメートルサイズの泡を形成する方式のものでもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、本来は産業廃棄物として処理される発酵残渣である発酵菌体を、発酵の培地組成として利用できる。
【００２９】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、本来は産業廃棄物として処理される発酵残渣である発酵菌体を、発酵の培地組成として利用できるので、産業廃棄物として処理する必要がある汚泥量が抑制できる。
【００３０】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、発酵操作中に発酵槽内の発酵試料中の一部の発酵菌体を、マイクロバブル処理することにより発酵の培地組成として利用でき、発酵槽に送り返すことができるので、効率的な連続の発酵操作ができる。
【００３１】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、発酵槽から排出されて、本来廃棄物として処理するべきものから、発酵培地の組成を造り出すことができ、かつ、廃棄物の発生量も少なくすることができるので、安価に発酵操作ができる。
【００３２】
本発明によれば、バッチ式の発酵操作法と、その方法を用いた発酵装置、または、連続式の発酵操作法と、その方法を用いた発酵装置が構築できる。
【００３３】
本発明は、発酵微生物として、酵母以外にも、大腸菌や枯草菌やザイモモナス属細菌や、ロドコッカス属細菌や、糸状菌などの微生物に適用できる。
【００３４】
本発明の装置と方法により、発酵生産できる燃料用のエタノールや生分解素材の原料である乳酸以外にも、食品・飲料、乳製品、医薬品、医薬部外品、化粧品、化学工業原料、ファインケミカル原料、光学活性材料原料などの製造コストを簡易に、低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の例示を以下に示すが、用いるマイクロバブル発生器や、その設置方法や適用する微生物種類は、例示に示す方法に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
本発明の発酵装置の構成を図１にて説明する。
【００３７】
本発明の装置は、発酵槽１に原料２を投じて発酵生産されたものは、菌液分離装置３を通じて、生産物４を得ると同時に、発酵に伴い発生した菌体を、回収菌液５として得て、マイクロバブル発生装置６に送り、マイクロバブル発生装置６を通過させた試料を培地成分７として、発酵槽１に原料とともに、投入する。
【００３８】
この操作をバッチ式で行ってもよく、連続式に行なってもよい。
【実施例２】
【００３９】
培養酵母（パン酵母）を５重量％になるように蒸留水で懸濁し、濁度５０のパン酵母懸濁液を調製し、水流ポンプで衝突せん断方式のマイクロバブル装置に通過させる処理を行った。
【００４０】
マイクロバブル装置に通過させる処理した試料の濁度は約３０であった。
【００４１】
マイクロバブル装置に通過させる処理した試料は、遠心分離器で３，０００
ｒｐｍ、１０分間処理して、沈殿物を除去したあと、終濃度２％となるように、グルコースを添加して、発酵培養培地とした。
【００４２】
調製した発酵培養培地を培養容器中に入れ、３０℃、１７０ ｒｐｍで培養を実施した。
【００４３】
実験対照としては、実験研究用に汎用的に用いられている高価な培地であるＹＰＤ培地を用いた。
【００４４】
また、濁度５０のパン酵母懸濁液に、終濃度２％のグルコースを添加した培地も、並行して培養試験を行なった。
【００４５】
培養検討の結果、図２に示した。
【００４６】
マイクロバブル処理の試料は、実験研究用の培地であるＹＰＤ培地と同様の菌増殖を示した。
【００４７】
マイクロバブル未処理の試料は、ほとんど、菌の増殖がみられなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、生産コストを低減できる発酵装置が構築できる。
【００４９】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、発酵培地材料の投入量を低減できる発酵装置が構築できる。
【００５０】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、発酵生産に伴う汚泥量の発生量を低減できる発酵装置が構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の発酵装置の構成を示した説明図である。
【図２】本発明の方法により培養試験を行なった結果図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 発酵槽
２ 原料
３ 菌液分離装置
４ 生産物
５ 回収菌液
６ マイクロバブル発生装置
７ 培地成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経済的に発酵生産を行い、発酵に伴い排出される汚泥の発生量の抑制ができる発酵法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料用のバイオエタノールや生分解プラスチックは、再生可能で持続的な資源として注目されている。
【０００３】
燃料用のバイオエタノールのエタノールや生分解プラスチックの原料である乳酸は、トウモロコシや小麦などのデンプンなどを原料とした発酵により生産されるが、酵母などの発酵微生物の生育に必要な成分を培地として添加する必要がある。
【０００４】
培地の材料としては、糖蜜製造過程の残さである廃糖蜜が使用されてきたが、廃糖蜜の価格があがっていることや、さとうきびを原料としたエタノール生産も多くなってきて、廃糖蜜が入手困難になってきて価格が上昇していること、廃糖蜜がロットや生産地などで、大きく品質が異なるので安定な培養を行うことが難しいなどの、問題がある。
【０００５】
廃糖蜜以外の培地の材料としては、酵母抽出物があるが、一般には、実験研究用に用いられるものであって、非常に高価な材料である。
【０００６】
燃料用のバイオエタノールや生分解プラスチックは、石油資源を利用した既存の製品と競合するため、製造コストの低減が強く要望されている。
【０００７】
遺伝子組み換え技術や酵素技術を適用して、いままで、発酵に利用できなかった茎も発酵の糖原料とすることが可能になってきた。
【０００８】
発酵培養では、糖以外の原料として、発酵微生物である酵母等の生育成分が必須である。
【０００９】
しかし、発酵微生物の生育成分として廃糖蜜や酵母抽出物が利用できるが、コストがかかり、発酵コストの増加要因となっている。
【００１０】
酵母は調味原料として、破砕して、内容物が抽出する方法が開示（特許文献１）されている。
【００１１】
その開示例では、酵母試料を加温し煮沸し、その煮沸液を高圧ホモジェナイザーで攪拌し、加えて、酵素処理を行っており、酵母破砕し、酵母の細胞内の成分を取り出しており、高コストの回収法である。
【００１２】
発酵処理を行った後の酵母などの微生物自体は、産業廃棄物として処理が必要であり、その処理費用もコスト増の要因である。
【００１３】
水の中に微細な泡を簡易に発生させる技術として、マイクロバブル技術が開発されている。
【００１４】
マイクロバブル技術は、水流に、空気などの気体を巻き込ませるなどの方法で、直径が１００マイクロメータ以下の微細な泡を形成できる技術であり、泡の径としては、ナノメートルスケールにまで小さくなるともいわれている。
【００１５】
マイクロバブル技術では、水流中に空気などの気体をまきこませて、水流の乱れなどにより発生するせん断力により、空気などの気体を、細かく引きちぎることにより、微細な気泡を水中に形成できる。
【００１６】
マイクロバブル発生器は、排水処理を目的とした微生物の活性を上げる方法が開示されている。（特許文献２）
【００１７】
その開示例では、マイクロバブルを処理することにより、空気を効率よく水中に与えることができるので、微生物の活性が向上することが開示されている。
【特許文献１】特願第２０００−５１３９３２号公報
【特許文献２】特開第２００７−３１２６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
発酵生産で排出される微生物体を、発酵生産の培地生産に利用でき、かつ、発酵生産に伴い発生する汚泥量を抑制できる発酵培養方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、発酵生産後に廃棄されるべき酵母等の微生物を、マイクロバブル発生器などを利用して、穏やかな条件で処理を行い、発酵培地の酵母等の微生物の生育成分として利用する方法であり、その方法を適用した装置である。
【００２０】
本発明は、産業廃棄物としての微生物自体の発生を抑制する発酵培養方法であり、その方法を用いた発酵装置である。
【００２１】
本発明は、発酵操作後に、生産物を回収したあとの、残さとして回収される発酵菌体を、水にけんだくし水流ポンプでマイクロバブル発生器内に通じる処理を行い、新たな発酵操作を行う際の培地生物として利用できる。
である。
【００２２】
本発明は、発酵槽中の試料液を取り出し、生産物と、発酵菌体とを分離して、生産物は回収し、発酵菌体は、直接、あるいは、水にけんだくして、水流ポンプにより、マイクロバブル発生器に通じるように処理して発酵槽に戻すことにより、発酵培地の菌体生育のための成分として、再利用することができ、結果として、発酵槽に対して、発酵菌体の生育に必要な成分を添加量を抑制しながら、連続して発酵生産できる方法である。
【００２３】
本発明は、発酵で生じる発酵菌体の細胞内部に含まれる成分を再利用することができるので、発酵操作全体では、残さとして排出される菌体量、汚泥量が抑制できる方法である。
【００２４】
本発明において、マイクロバブル発生器を通じる回数は、1回以上であればよく、数回、通じてもよい。
【００２５】
本発明においては、マイクロバブル発生器の数は、1個以上あればよく、複数が並列あるいは直列あるいは並列かつ直列に連結するものであってもよい。
【００２６】
マイクロバブル発生器を通じることにより、微細な気泡を生じさせるほどの力が微生物に与えられ、微生物の細胞も一部分あるいは全体が破砕され、細胞内の成分も、水中に漏れることが期待される。
【００２７】
本発明で用いられるマイクロバブル発生器は、どのような発生方式のものでもよく、また、ナノメートルサイズの泡を形成する方式のものでもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、本来は産業廃棄物として処理される発酵残渣である発酵菌体を、発酵の培地組成として利用できる。
【００２９】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、本来は産業廃棄物として処理される発酵残渣である発酵菌体を、発酵の培地組成として利用できるので、産業廃棄物として処理する必要がある汚泥量が抑制できる。
【００３０】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、発酵操作中に発酵槽内の発酵試料中の一部の発酵菌体を、マイクロバブル処理することにより発酵の培地組成として利用でき、発酵槽に送り返すことができるので、効率的な連続の発酵操作ができる。
【００３１】
本発明によれば、簡易な装置構成にて、発酵槽から排出されて、本来廃棄物として処理するべきものから、発酵培地の組成を造り出すことができ、かつ、廃棄物の発生量も少なくすることができるので、安価に発酵操作ができる。
【００３２】
本発明によれば、バッチ式の発酵操作法と、その方法を用いた発酵装置、または、連続式の発酵操作法と、その方法を用いた発酵装置が構築できる。
【００３３】
本発明は、発酵微生物として、酵母以外にも、大腸菌や枯草菌やザイモモナス属細菌や、ロドコッカス属細菌や、糸状菌などの微生物に適用できる。
【００３４】
本発明の装置と方法により、発酵生産できる燃料用のエタノールや生分解素材の原料である乳酸以外にも、食品・飲料、乳製品、医薬品、医薬部外品、化粧品、化学工業原料、ファインケミカル原料、光学活性材料原料などの製造コストを簡易に、低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の例示を以下に示すが、用いるマイクロバブル発生器や、その設置方法や適用する微生物種類は、例示に示す方法に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
本発明の発酵装置の構成を図１にて説明する。
【００３７】
本発明の装置は、発酵槽１に原料２を投じて発酵生産されたものは、菌液分離装置３を通じて、生産物４を得ると同時に、発酵に伴い発生した菌体を、回収菌液５として得て、マイクロバブル発生装置６に送り、マイクロバブル発生装置６を通過させた試料を培地成分７として、発酵槽１に原料とともに、投入する。
【００３８】
この操作をバッチ式で行ってもよく、連続式に行なってもよい。
【実施例２】
【００３９】
培養酵母（パン酵母）を５重量％になるように蒸留水で懸濁し、濁度５０のパン酵母懸濁液を調製し、水流ポンプで衝突せん断方式のマイクロバブル装置に通過させる処理を行った。
【００４０】
マイクロバブル装置に通過させる処理した試料の濁度は約３０であった。
【００４１】
マイクロバブル装置に通過させる処理した試料は、遠心分離器で３，０００
ｒｐｍ、１０分間処理して、沈殿物を除去したあと、終濃度２％となるように、グルコースを添加して、発酵培養培地とした。
【００４２】
調製した発酵培養培地を培養容器中に入れ、３０℃、１７０ ｒｐｍで培養を実施した。
【００４３】
実験対照としては、実験研究用に汎用的に用いられている高価な培地であるＹＰＤ培地を用いた。
【００４４】
また、濁度５０のパン酵母懸濁液に、終濃度２％のグルコースを添加した培地も、並行して培養試験を行なった。
【００４５】
培養検討の結果、図２に示した。
【００４６】
マイクロバブル処理の試料は、実験研究用の培地であるＹＰＤ培地と同様の菌増殖を示した。
【００４７】
マイクロバブル未処理の試料は、ほとんど、菌の増殖がみられなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、生産コストを低減できる発酵装置が構築できる。
【００４９】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、発酵培地材料の投入量を低減できる発酵装置が構築できる。
【００５０】
本発明の方法により、簡易な装置構成により、発酵生産に伴う汚泥量の発生量を低減できる発酵装置が構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の発酵装置の構成を示した説明図である。
【図２】本発明の方法により培養試験を行なった結果図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 発酵槽
２ 原料
３ 菌液分離装置
４ 生産物
５ 回収菌液
６ マイクロバブル発生装置
７ 培地成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵培養後に回収した菌体を、マイクロバブル発生器に通し、発酵の培地成分として利用することを特徴とする発酵装置および方法
【請求項２】
発酵生産を行ないながら、生産物と菌体とを分離し、分離した菌体は、マイクロバブル発生器に通じて処理して培地として利用するため、発酵生産槽に戻して、連続的に発酵生産を行なうことを特徴とする発酵装置および方法
【請求項１】
発酵培養後に回収した菌体を、マイクロバブル発生器に通し、発酵の培地成分として利用することを特徴とする発酵装置および方法
【請求項２】
発酵生産を行ないながら、生産物と菌体とを分離し、分離した菌体は、マイクロバブル発生器に通じて処理して培地として利用するため、発酵生産槽に戻して、連続的に発酵生産を行なうことを特徴とする発酵装置および方法
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２４０１９５（Ｐ２００９−２４０１９５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９２９３（Ｐ２００８−８９２９３）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５９１１６７４３０）株式会社ＫＲＩ (211)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５９１１６７４３０）株式会社ＫＲＩ (211)
【Ｆターム（参考）】
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