(57)【要約】      （修正有）【課題】自動制御による発酵物の生産において、当該発酵液の状態を知るために設置される各種センサーが万一破損した場合でも、当該発酵液へのセンサーに由来する異物混入の可能性を実質的に皆無にする醗酵物の製造方法を提供する。【解決手段】醗酵の自動制御において、該醗酵液を系外へ自動的に取り出し、自動分析を行い、得られたデータを醗酵の制御へフィードバックすることによる、該醗酵物の製造方法であって、発酵タンク１の外部に設置するサンプリングカップ１１へ、自動的に発酵タンクから発酵液を取り出し測定を行う。【選択図】図１
2011024530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
醗酵の自動制御において、該醗酵液を系外へ自動的に取り出し、自動分析を行い、得られたデータを醗酵の制御へフィードバックすることによる、該醗酵物の製造方法。
【請求項２】
自動分析により得られるデータがｐＨ値、濁度、アルコール濃度、粘度から選ばれる１以上である、請求項１記載の醗酵物の製造方法。
【請求項３】
醗酵の制御が、酸ないしアルカリの添加によるｐＨの調整、攪拌数の増減、温度の制御から選ばれる１以上である、請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
該醗酵物が食品である、請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
該醗酵物が発酵乳である、請求項４記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛生的で効率的な発酵物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発酵タンクによる発酵物の製造においては、経時的にｐＨや温度、濁度、溶存酸素量などを測定し、得られたデータをフィードバックし、発酵の制御を行っている場合が多い。ここでは、各種センサーを発酵タンクへ装着し、これらセンサーが発酵液に直接接した状態で経時的にデータを取得する場合が多い。
【０００３】
非特許文献１には、発酵装置に用いるコンピューターシステムの概要について記載されている。ここでは「発酵槽に取りつけたセンサーＳの出力信号を・・・」と記載され、上記の通り、各種センサーが発酵液に直接接した状態で経時的にデータを取得している点につき、記載されている。しかし、発酵物を直接飲食するような場合における、破損したセンサー破片の混入を防止する手立てについては明確な記載はない。
【０００４】
また特許文献１は「豆乳発酵食品の製造法」に関する出願であり、その実施例１には、「・・・、３ ４ ℃ で培養し、ｐ Ｈ ５ ． ３ で冷却により発酵を停止し豆乳の発酵物を製造した。」と、ｐＨの値により発酵停止を行う旨記載されている。しかしこの出願においては、ｐＨの測定方法に関しての具体的な記述はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７５６８７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「発酵工学の基礎」石崎文彬訳Ｐ１６３〜１６７  株式会社学会出版センター（１９８８年９月１日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
食品への異物混入問題に関しては、消費者の目は近年特に厳しくなり、食品業界では製品への異物混入事故を皆無にする為に、何らかの方策が求められている。しかし発酵物を直接飲食するような可食性発酵物の生産において、従来のように、各種のセンサーが発酵タンク内の発酵物に直接接することによりデータを取得する方法による発酵の自動制御では、センサーが破損等した場合は、製品へのセンサーに由来する異物の混入を避けることが難しく、該発酵物は廃棄せざるを得ないだろう。さらに、センサーの破損が明らかになった時点で、製品が既に出荷されてしまった後であるような場合は、製品の回収など大掛かりな対応が必要となる場合も想定され、このような可能性を皆無にするためには、従来の方法とは異なった方法が求められている。  
本発明の目的は、各種センサーの破損に由来する、発酵物への異物混入の危険を皆無にすること、そして、低コストでこれを達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討をおこなった。そして、発酵タンク外の「サンプリングカップ」と呼ぶ容器へ、該発酵液を一定時間ごとあるいは、それ以前に得られたデータに基づき計算された適切な時間に、自動的に抜き出し、これを各種センサーを用いデータを測定し、得られたデータをフィードバックすることで発酵を制御することにより、本願の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち本発明は
（１）醗酵の自動制御において、該醗酵液を系外へ自動的に取り出し、自動分析を行い、得られたデータを醗酵の制御へフィードバックすることによる、該醗酵物の製造方法。
（２）自動分析により得られるデータがｐＨ値、濁度、アルコール濃度、粘度から選ばれる１以上である、（１）記載の醗酵物の製造方法。
（３）醗酵の制御が、酸ないしアルカリの添加によるｐＨの調整、攪拌数の増減、温度の制御から選ばれる１以上である、（２）記載の製造方法。
（４）該醗酵物が食品である、（３）記載の製造方法。
（５）該醗酵物が発酵乳である、（４）記載の製造方法。
に関するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自動制御により発酵物を生産する方法において、各種センサーの破損等による、発酵物への各種センサーに由来する異物混入の可能性を実質的にゼロにすることができる。そして、本願発明の設備は、従来からある発酵槽に、容易に導入することができる。
【００１１】
さらに、本願発明を適用した場合は、各種センサーが不調の場合でも、センサーが発酵タンク外にあることから、容易に調整等行うことができ、これによりセンサーの不調に基づく発酵の失敗を回避することができ、生産性の向上につなげることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明における「発酵物」は特に限定されないが、主に、発酵物をそのまま食するような発酵食品へ好ましく適用することができる。より具体的には、発酵乳をあげることができる。ここで「発酵物をそのまま食する(食品）」とは、当該発酵物を原料のひとつとして使用して生産される、新たな食品をも含む。
【００１３】
本願発明の概略を図１、２に示す。図１は本願発明を実施する上で不可欠な構成を中心に、また図２は図１に対し、更に付加可能な要素を追記したものである。なおいずれの図も模式図であり、図中に描かれた各装置の大きさ等は、実際の大きさを反映したものではない。また便宜上、「各種センサー」として１つのセンサーのみしか図示していないが、サンプリングカップへ複数のセンサーを同時に設置し、複数のデータを同時に得ることができるようにすることも可能である。
【００１４】
図１のとおり、本願発明を実施するためには、発酵タンク（１）、サンプリング孔（２）、誘導管（３）、発酵液を自動的にサンプリングするための「自動弁Ａ」（７）、発酵液を受ける「サンプリングカップ」（１１)、サンプリングカップにセットされた「各種センサー」（９）、サンプリングカップ（１１）内の発酵液等を自動排出するための「自動弁Ｂ」（１２)(（  ）の数字は図１中の数字に対応する）が必要である。なお、各種センサー（９）から得られるデータを解析するためのコンピューターや、解析結果を発酵の制御へフィードバックするための各種装置などは、当業者が適宜設置できるものであり、記載を割愛する。本願発明においては、データを電子的あるいは人為的に取り込んだり、得られたデータに対し一定の処理を行い何らかの電子的指示を発するような装置も、区別せず「コンピューター」と呼称することがある。
【００１５】
本願発明で使用する発酵タンク（１）の大きさは特に限定されない。ただ、あまりにも小規模なものであると、サンプリングにより発酵タンク内の発酵液の量が低下し、それにより一定の発酵条件を維持することが難しくなる場合もある。よって、最低でも発酵タンクとして３０Ｌ容量は必要である。発酵タンクの大きさの上限は、当該発酵タンク内で一定の発酵条件を維持することが可能であれば、特には問わない。
本願発明で言う「サンプリング孔（２）」とは、発酵タンク（１）に開けられた孔であり、発酵終了後に発酵液を取り出すための孔を「サンプリング孔（２）」として利用することもできるし、また、サンプリング専用に別途あけられた穴を使用することもできる。
【００１６】
本願発明で言う「誘導管（３）」とは、本願発明で言う「発酵タンク（１）」の「サンプリング孔（２）」に連結された管状のもので、サンプリング孔（２）から流出する発酵液をサンプリングカップ（１１）へ誘導するためのものである。
本願発明で言う「発酵液を自動的にサンプリングするための「自動弁Ａ（７）」」とは、誘導管（３）の間に位置するもので、この「自動弁Ａ（７）」を開閉することにより、目的とする時間に目的量のサンプリングを実施する。この自動弁Ａ（７）の開閉は、別途準備するコンピューターにより制御を行い、所定時間ごとにサンプリングを行うようにすることもできるし、また以下で記載するように、本願発明で得られるｐＨ等の分析値の結果をフィードバックし、測定時間を調整することも可能である。
【００１７】
自動弁Ａ（７）を一定時間開くことで流出する発酵液のサンプルは、「サンプリングカップ（１１）」にて受ける。ここでのサンプリングカップ（１１）の大きさは特には限定されず、必要とするデータを得るためのセンサーをセットできかつ、データの信頼性の上で不都合のない程度の大きさがあれば十分である。具体的な下限の大きさは、必要とするデータを得るためのセンサーの大きさにより一概には言えないが、ｐＨのみを測定するのであれば、サンプルの容量として１００ｍｌ程度入るものであれば十分である。
【００１８】
また、複数のデータを同時に測定する必要がある場合などは、複数のセンサーを同時にセットできる程度の大きさのサンプリングカップ（１１）が必要であり、それに応じ、必要な容量も大きくなる。しかし、あまりに大きなサンプリングカップ（１１）を用いた場合は、それだけ発酵液が無駄になる場合がある。よって、サンプリングカップ（１１）の上限としては、サンプルの容量として１０００ｍｌ入るものである。いずれの場合も、それぞれの容量に応じた開口部を有するサンプリングカップ（１１）を想定したもので、開口部が極めて小さい一方、極端に長いような特殊な形態のサンプリングカップ（１１）では適用が難しい場合もある。
【００１９】
サンプリングカップ（１１）へ発酵液をサンプリングした後、分析を行う。分析項目としてはｐＨ値、濁度、アルコール濃度、粘度を例示することができ、これらのうち１以上を選択することができる。ここで得られたデータは、電子的手段によりコンピューターに取り込まれ、そのデータを元に、発酵タンクの制御を行う。もちろん、得られたデータを人為的にコンピューター等へ手入力することも可能ではあるが、別途人手が必要であり、効率の面で不都合な場合が多い。
サンプリングカップ（１１）での分析が終了した後は、次回のサンプリングに備え、サンプリングカップ（１１）下部に設置した自動弁Ｂ（１２）を開くことにより排出する。
【００２０】
次に、さらに付加可能な要素を追記した図２について説明する。ここではｐＨを測定する場合を例に説明を行う。
図２のように、誘導管（３）にエアを供給する管および水を供給する管を連結する。エアおよび水は、それぞれ自動弁Ａ２（６）ないし自動弁Ａ４（５）にて制御する。また、誘導管（３）の自動弁Ａ（７）の上流側には、別途自動弁Ａ３（４）を設置する。さらに、水の管より枝分かれさせサンプリングカップ（１１）まで導き、先端に各種センサー（ｐＨ電極）洗浄用ノズル（１０)を設置する。ここへの水の流れは自動弁Ａ５（８）にて制御する。
【００２１】
発酵タンク（１）での発酵開始時点では、すべての自動弁は閉じた状態である。そして、ｐＨ電極が乾燥することを防ぐため、サンプリングカップ（１１)にはｐＨ電極等が浸る程度の水を入れておく。
【００２２】
発酵開始後、所定時間が経過した段階で、コンピューターよりサンプリングの指示を行う。まず、自動弁Ａ２（６）および自動弁Ａ３（４）を同時に一定時間開き、自動弁Ａ２（６）の上流からエアを吹き込むことで発酵タンク（１）から自動弁Ａ３（４）までの誘導弁を貫通させる。これは、発酵初期の段階では必要度は高くないが、たとえば発酵乳の生産においては、発酵が進むにつれ沈殿が生じ、それにより、「詰まり」が発生する場合もあり、このような時には、上記のエアによる誘導管（３）の貫通は有効である。なお、必要により、エアは無菌エアを使用する。また、発酵開始前の殺菌操作においては、誘導管（３）等周辺に位置する部分も十分に殺菌を行っておく。
【００２３】
「詰り」を解消した後、自動弁Ｂ（１２)を開くことで、サンプリングカップ（１１)中に存在する水を排出する。その後、自動弁Ｂ（１２）が開いたままの状態で自動弁Ａ５（８）を一定時間開き、電極の洗浄を行う。その後、自動弁Ａ３（４）とＡ（７）を同時に開くことで、発酵液を流出させる。流出初期の発酵液は一定時間自動弁Ｂ（１２)を開いたままにすることで廃棄し、その後、自動弁Ｂ（１２)を閉じ、サンプリングカップ（１１）に発酵液をためる。サンプリングカップ（１１）に設置したレベル計で、一定量の発酵液がサンプリングカップ（１１）へ溜まった事を感知した後自動弁Ａ（７）およびＡ３（４）を閉じ、ｐＨ値の測定を行う。得られたｐＨの値は、電子的手段によりコンピューターに取り込む。
【００２４】
分析終了後、自動弁Ｂ（１２)を開き発酵液を廃棄した後、自動弁Ａ４（５），Ａ５（８），Ａ（７）を開くことで、電極の洗浄および、誘導管（３）に滞留している発酵液の洗浄を行う。その後自動弁Ａ４（５），Ａ（７）、Ｂ（１２）を閉じ、電極洗浄ノズルからの水でサンプリングカップ（１１）内に、電極が浸る程度の水をためる。このときも、サンプリングカップ（１１）に設置したレベル計にて、水の量を把握する。水が所定の量溜まった時点で自動弁Ａ５（８）を閉じる。ここでの水は、必要により無菌水を用いる。
【００２５】
なお、ここで得られたｐＨの値が、コンピューターに当初入力しておいた目標の値であれば、自動的に次の「アクション」が行われる。すなわち、一定以下にｐＨが下がった段階で発酵を停止するのであれば、測定したｐＨの値が当初の目標の値であった場合は直ちに、発酵タンク（１）のジャケットへ３℃以下の冷水を入れることで冷やし、発酵を停止する。この場合、冷却効率を高めるために攪拌を行う等の操作を連動させることもできる。
【００２６】
また、ここで得られたｐＨの値が、当初の目標値には至っていない場合、目標とするｐＨまでの差がある程度小さい場合は、次回の測定までの時間を短縮するようなプログラムとしておくことも可能である。また、目標とするｐＨまでの差が極めて小さい場合は、目標とするｐＨに到達するであろう時間を、それまでのｐＨの低下傾向から予測し、この予測された時間で、上記の「アクション」を行うようにプログラムすることも可能である。
以下に実施例を示す。
【実施例】
【００２７】
「実施例１」
(図２参照）５ｔ容の発酵タンク（１）に４０℃の水３２００ｋｇとよつ葉乳業製脱脂粉乳４００ｋｇを入れ混合、ついで菜種硬化油４００ｋｇを加え、ホモミキサーで攪拌しながら加熱、７０℃で３０分予備乳化し、次いでホモゲナイザーで１００ Kg/cm2の圧力で循環均質化した後、２０℃まで急冷してクリームミックスを調製した。このようにして得たクリームミックス４０００ｋｇに対しクリスチャンハンセン社製乳酸菌スターター４０ｋｇ（Streptococcus salivarius subsp. Thermophilus とLactobacillus delbruekii bulgaricusの混菌）を添加し発酵を開始した。発酵に際しては通気は行わず、攪拌もサンプリング時以外は行わなかった。発酵開始段階ではすべての自動弁は閉じた状態で、サンプリングカップ（１１）にはｐＨセンサーをセットし、ｐＨセンサーの電極部分が浸る程度に水を入れた。発酵を停止するｐＨとして、ｐＨ５．２５を入力した。
【００２８】
発酵開始後１０時間後より、６０分毎にサンプリング及び分析を行った。すなわちサンプリング時間に達した場合、コンピューターからの指示により、発酵タンク（１）の攪拌翼を７００ｒｐｍにて１８０秒間回した後、停止した。
サンプリングまず、自動弁Ａ２（６）および自動弁Ａ３（４）を同時に３秒間開き、自動弁Ａ２（６）の上流から無菌エアを吹き込み誘導弁を貫通させた。その後、自動弁Ｂ（１２)を開くことで、サンプリングカップ（１１)中に存在する水を排出した。その後、自動弁Ｂ（１２)が開いたままの状態で自動弁Ａ５（８）を５秒間開き、電極の洗浄を行った。その後、自動弁Ａ３（４）とＡ（７）を同時に開くことで、発酵液を流出させた。流出開始後３秒間の発酵液は自動弁Ｂ（１２)を開いたままにすることで廃棄し、その後、自動弁Ｂ（１２)を閉じ、サンプリングカップ（１１）に発酵液をためた。サンプリングカップ（１１）に設置したレベル計で、１００ｍｌの発酵液がサンプリングカップ（１１）へ溜まった事を感知した後自動弁Ａ３（４）を閉じ、ｐＨ値の測定を行った。得られたｐＨの値は、自動的にコンピューターに取り込んだ。
【００２９】
分析終了後、自動弁Ｂ（１２)を開き発酵液を廃棄した後、自動弁Ａ４（５），Ａ５（８）を５秒間開くことで、電極の洗浄および、誘導管（３）に滞留している発酵液の洗浄を行った。その後自動弁Ａ４（５），Ａ（７）、Ｂ（１２）を閉じ、電極洗浄ノズルからの水でサンプリングカップ（１１）内に、電極が浸る程度の水（約１００ｍｌ）をためた。このときも、サンプリングカップ（１１）に設置したレベル計にて、水の量を把握した。水が所定の量溜まった時点で自動弁Ａ５（８）を閉じた。ここでの水は、無菌水を用いた。
発酵開始後１０時間目でのｐＨ値は５．５７であった。その後、１１,１２時間目に上記方法と同様の方法にて自動的にpＨを測定した。その結果、１２時間目のpH値は５．２５であったので、コンピューターより自動的に次のアクションの指示を発した。
【００３０】
１２時間目に自動的に測定したｐＨの値が、当初設定したｐＨ値である５．２５であったので、発酵タンク（１）のジャケットへ３℃以下に制御された水を流した。また、攪拌翼を７００ｒｐｍで回した。これにより、発酵開始から１４時間半後（冷却開始から２時間半後）には、発酵液の温度は6.2℃にまで低下し、発酵は停止した。このときのｐＨは５．２２であった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により、各種センサーの破損等による、発酵物への各種センサーに由来する異物混入の可能性を実質的にゼロにすることができる。そして、本願発明の設備は、従来からある発酵槽に、容易に導入することができる。
さらに、本願発明を適用した場合は、各種センサーが不調の場合でも、センサーが発酵タンク外にあることから、容易に調整等行うことができ、これによりセンサーの不調に基づく発酵の失敗を回避することができ、生産性の向上につなげることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願発明のうち、必須な要素のみを簡略的に模式化した図である。
【図２】図１に対して、さらに付加可能な設備を追記した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  発酵タンク
２  サンプリング孔
３  誘導管
４  自動弁Ａ３
５  自動弁Ａ４
６  自動弁Ａ２
７  自動弁Ａ
８  自動弁Ａ５
９  各種センサー（ｐＨセンサー）
１０センサー洗浄ノズル
１１サンプリングカップ
１２自動弁Ｂ
【図１】
2011024530.tif 000003
【図２】
2011024530.tif 000004