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公開番号2024157278
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-07
出願番号2023071543
出願日2023-04-25
発明の名称発酵状態管理システム、発酵状態管理方法及びプログラム
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C12M 1/34 20060101AFI20241030BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】発酵によって作られる清酒や食品等の発酵製品の発酵工程で発生する香気成分を含む複数のガスから発酵中の物質の状態(酵母の働き)を可視化し発酵製品の設計・制御及び管理を容易にすることが可能な発酵状態管理システム、発酵状態管理方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】発酵物質の発酵状態を管理する発酵状態管理システムであって、複数のガスセンサチャネルを有し複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つは複数のターゲットガスのうち2種類以上のガスの濃度に対する感度を有するガス信号取得部と、発酵物質から発生したガスに応じてガスセンサチャネルから出力された測定信号を含む測定信号群、複数のターゲットガスのそれぞれに対するガスセンサチャネルの感度情報を含む感度情報群、測定信号群に含まれる各測定信号の強度及び各測定信号間の強度比、感度情報群、を用いて複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの濃度を示す予測ガス濃度を出力する予測部と、を有する発酵状態管理システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発酵物質の発酵状態を管理する発酵状態管理システムであって、
複数のガスセンサチャネルを有し、前記複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つは複数のターゲットガスのうち２種類以上のガスの濃度に対する感度を有するガス信号取得部と、
前記発酵物質から発生したガスに応じて前記ガスセンサチャネルから出力された測定信号を含む測定信号群と、
前記複数のターゲットガスのそれぞれに対する前記ガスセンサチャネルの感度情報を含む感度情報群と、
前記測定信号群に含まれる各測定信号の強度及び各測定信号間の強度比と、前記感度情報群と、を用いて前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの濃度を示す予測ガス濃度を出力する予測部と、
を有する発酵状態管理システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記予測部は、前記予測ガス濃度に基づいて前記発酵物質の発酵状態を示す発酵状態情報を出力する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項３】
前記複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つは、全ての前記ターゲットガスの濃度に対して感度を有する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項４】
前記複数のガスセンサチャネルの全てが、前記ターゲットガスのうち２種類以上のガスの濃度に対して感度を有する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項５】
前記複数のターゲットガスの少なくとも一つは、前記複数のガスセンサチャネルのうち２つ以上のガスセンサチャネルに応答する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項６】
前記複数のターゲットガスの少なくとも一つは、前記複数のガスセンサチャネルの全てに応答する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項７】
前記複数のターゲットガスの全てが、前記複数のガスセンサチャネルのうち２つ以上のガスセンサチャネルに応答する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項８】
前記ガス信号取得部が存在する外部環境の温度、又は、前記ガス信号取得部の内部環境の温度を取得する環境温度取得部を有し、
前記予測部は、前記測定信号群を、前記外部環境の温度又は前記内部環境の温度を用いて補正する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項９】
前記発酵物質の温度に変換可能な発酵物質温度情報を取得する発酵物質温度取得部を有し、
前記予測部は、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つである対象ガスの前記予測ガス濃度と、前記発酵物質温度情報とから、前記対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度を予測する、
請求項１に記載の発酵状態管理システム。
【請求項１０】
前記予測部は、複数の前記測定信号のうちの少なくとも一つを参照信号とし、前記参照信号を用いて、複数の前記測定信号のうちの他の測定信号、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの前記予測ガス濃度、前記対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度、のうちの少なくとも一つを補正する、
請求項９に記載の発酵状態管理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発酵によって作られる清酒や食品等の発酵状態を管理するための発酵状態管理システム、発酵状態管理方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 5,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、清酒や食品等（以下、「発酵製品」と称することがある）の発酵工程における状態管理は、専門家の勘や経験によるところが大きく、発酵状態の定量化や可視化が難しいものであった。そのため、発酵製品の品質管理を適正に行うには多くのリソース（作業工数、原材料費、分析費など）を要していた。例えば、清酒の発酵（醸造）においては、休日や深夜早朝にも状態管理を行う必要があり、作業者の労働環境の改善が求められていた。また、発酵製品は発酵工程における状態管理の定量化や可視化が難しいことで技術伝承が難しいという課題もあった。このような課題を解決するために、近年ではＩｏＴ（Internet of Things）技術を活用した、発酵状態管理システムが開発されている。
【０００３】
特許文献１には、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出するシステムが提案されている。センサなどを用いて炭酸ガス及びブリックス値を直接的又は間接的に測定することで、醪の発酵中におけるアルコール分、日本酒度、エキス分を算出し、利用者がリアルタイムでそれらの指標を確認することが可能なシステムとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－２０８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、管理対象が、日本酒のアルコール分、日本酒度、エキス分等の管理に限られる。一方、発酵状態の正確な管理は酵母の働きをいかに管理するかが重要であり、そのためには酵母の働きによって発生する香気成分を管理しなければならない。例えば、清酒の醸造では、主に杜氏の鼻で香気成分の管理を行っている。また、生産者が最終的に作りたい清酒の状態に向けて香りを設計・制御する必要があるが、清酒の醸造では膨大な種類の香気成分が発生しており、専門家（杜氏）であってもその管理は難しい。このため、酵母の働きを容易に管理できるように、発酵製品の発酵状態に応じて発生する香気成分等に応じた発酵状態を可視化できる技術の開発が求められている。また、同じ清酒であっても使用する原料や酵母によっても発生する香気成分は異なるため、清酒や食品等の発酵製品の発酵状態を管理するという目的に対しては、特定のガスのみを検出できるだけでは、それが仮に複数のガスに対応していたとしても、汎用的なシステムとしては不十分である。種々の発酵製品に対応できる汎用的な発酵状態の管理システムとしては、管理対象となるガスが変わっても一つのシステムで検出できるようなものが好まれる。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決すべく、発酵によって作られる清酒や食品等の発酵製品の発酵工程で発生する香気成分を含む複数のガスから、発酵中の物質の状態（酵母の働き）を可視化し、発酵製品の設計・制御及び管理を容易にすることが可能な発酵状態管理システム、発酵状態管理方法及びプログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜１＞発酵物質の発酵状態を管理する発酵状態管理システムであって、
複数のガスセンサチャネルを有し、前記複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つは複数のターゲットガスのうち２種類以上のガスの濃度に対する感度を有するガス信号取得部と、
前記発酵物質から発生したガスに応じて前記ガスセンサチャネルから出力された測定信号を含む測定信号群と、
前記複数のターゲットガスのそれぞれに対する前記ガスセンサチャネルの感度情報を含む感度情報群と、
前記測定信号群に含まれる各測定信号の強度及び各測定信号間の強度比と、前記感度情報群と、を用いて前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの濃度を示す予測ガス濃度を出力する予測部と、
を有する発酵状態管理システム。
＜２＞前記予測部は、前記予測ガス濃度に基づいて前記発酵物質の発酵状態を示す発酵状態情報を出力する、
前記＜１＞に記載の発酵状態管理システム。
＜３＞前記複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つは、全ての前記ターゲットガスの濃度に対して感度を有する、
前記＜１＞又は＜２＞に記載の発酵状態管理システム。
＜４＞前記複数のガスセンサチャネルの全てが、前記ターゲットガスのうち２種類以上のガスの濃度に対して感度を有する、
前記＜１＞又は＜２＞に記載の発酵状態管理システム。
＜５＞前記複数のターゲットガスの少なくとも一つは、前記複数のガスセンサチャネルのうち２つ以上のガスセンサチャネルに応答する、
前記＜１＞又は＜２＞に記載の発酵状態管理システム。
＜６＞前記複数のターゲットガスの少なくとも一つは、前記複数のガスセンサチャネルの全てに応答する、
前記＜１＞又は＜２＞に記載の発酵状態管理システム。
＜７＞前記複数のターゲットガスの全てが、前記複数のガスセンサチャネルのうち２つ以上のガスセンサチャネルに応答する、
前記＜１＞又は＜２＞に記載の発酵状態管理システム。
＜８＞前記ガス信号取得部が存在する外部環境の温度、又は、前記ガス信号取得部の内部環境の温度を取得する環境温度取得部を有し、
前記予測部は、前記測定信号群を、前記外部環境の温度又は前記内部環境の温度を用いて補正する、
前記＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜９＞前記発酵物質の温度に変換可能な発酵物質温度情報を取得する発酵物質温度取得部を有し、
前記予測部は、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つである対象ガスの前記予測ガス濃度と、前記発酵物質温度情報とから、前記対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度を予測する、
前記＜１＞～＜８＞に記載の発酵状態管理システム。
＜１０＞前記予測部は、複数の前記測定信号のうちの少なくとも一つを参照信号とし、前記参照信号を用いて、複数の前記測定信号のうちの他の測定信号、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの前記予測ガス濃度、前記対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度、のうちの少なくとも一つを補正する、
前記＜９＞に記載の発酵状態管理システム。
＜１１＞前記参照信号は、前記複数のターゲットガスのうち１種類のガスの濃度のみに対して感度を有するガスセンサチャネルから出力された測定信号である、
前記＜１０＞に記載の発酵状態管理システム。
＜１２＞前記予測部は、前記ガスセンサチャネルからの測定信号に由来しない他の情報を用いて、前記測定信号群、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの前記予測ガス濃度、前記複数のターゲットガスの少なくとも一つである対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度、のうちの少なくとも一つを校正する、
前記＜１＞～＜１１＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１３＞前記ガス信号取得部は、前記測定信号群を、前記発酵物質に非接触の状態で取得する、
前記＜１＞～＜１２＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１４＞前記発酵物質温度取得部は、前記発酵物質温度情報を、前記発酵物質に非接触の状態で取得する、
前記＜９＞～＜１１＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１５＞前記予測部は、測定値及び予測値のうちの少なくとも一つに対し、事前に設定された範囲からずれがある場合に当該ずれに関する情報を通知する、
前記＜１＞～＜１４＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１６＞前記ガス信号取得部は、前記測定信号群を取得した時刻と紐づく時刻情報をさらに取得し、
前記複数のターゲットガスの少なくとも一つのガスの前記予測ガス濃度又は前記複数のターゲットガスの少なくとも一つである対象ガスと同一成分物質の前記発酵物質内における濃度と、前記時刻情報と、に基づき、利用者に推奨する行動の情報を通知する、
前記＜１＞～＜１５＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１７＞前記複数のターゲットガスの少なくとも一つは、前記発酵物質内に存在する酵母の働きによって発生する香気成分である、
前記＜１＞～＜１６＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１８＞前記発酵物質は醪であり、
前記ターゲットガスは、水、エタノール、カプロン酸エチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸エチル、カプリル酸エチル、カプリン酸エチル、ラウリン酸エチル、酢酸フェニルエチル、乳酸エチル、アセトアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ジアセチル、イソアミルアルコール、フェネチルアルコール、４－ビニルグアイアコール、及び、４－メルカプト－４－メチル－２ペンタノンのうち、少なくとも一つを含む、
前記＜１＞～＜１７＞のいずれかに記載の発酵状態管理システム。
＜１９＞発酵物質の発酵状態を管理する発酵状態管理方法であって、
複数のターゲットガスのそれぞれに対するガスセンサチャネルの感度情報を含む感度情報群を得る工程と、
複数のガスセンサチャネルであって、前記複数のガスセンサチャネルの少なくとも一つが前記複数のターゲットガスのうち２種類以上のガスの濃度に対する感度を有しており、前記複数のガスセンサチャネルから、前記発酵物質から発生したガスに応じて前記ガスセンサチャネルから出力された測定信号を含む測定信号群を取得する工程と、
前記測定信号群に含まれる各測定信号の強度及び各測定信号間の強度比と、前記感度情報群と、を用いて、前記複数のターゲットガスのうちの少なくとも一つのガスの濃度を示す予測ガス濃度を予測し、前記予測ガス濃度を出力する工程と、
を含む発酵状態管理方法。
＜２０＞装置に、
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発酵によって作られる清酒や食品等の発酵製品の発酵工程で発生する香気成分を含む複数のガスから、発酵中の物質の状態（酵母の働き）を可視化し、発酵製品の設計・制御及び管理を容易にすることが可能な発酵状態管理システムの提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の発酵状態管理システムの概要を示すブロック図である。
発酵状態管理システムを構成する各装置のハードウェア構成を説明するための概略図である。
本実施形態の発酵状態管理システムの流れの一例を示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムを清酒の醸造に適用した際の概要を示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムで用いられる感度情報群の一例を示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムで取得される測定信号群ｙ、環境温度補正された測定信号群ｙｃ、参照信号補正された測定信号群ｚを示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムで予測された各ターゲットガス（分析ガス）の予測ガス濃度を示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムで予測される各ターゲットガス（分析ガス）の予測ガス濃度の経時変化を示す図である。
本実施形態の発酵状態管理システムで予測される醪中のアルコール分の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発酵状態管理システム及び発酵状態管理システムを構成する各構成要件について、具体例を挙げて説明する。ただし、これら実施形態は本発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが、本発明の解決手段に必須であることを意味するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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