ホーム > 特許ランキング > 昭和電工マテリアルズ株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 日立化成株式会社の特許一覧 ▶ 国立大学法人北海道大学の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-156785(P2021-156785A)
(43)【公開日】2021年10月7日
(54)【発明の名称】液状物の状態評価方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/416 20060101AFI20210910BHJP
G01N 33/483 20060101ALI20210910BHJP
G01N 33/50 20060101ALI20210910BHJP
G01N 33/14 20060101ALI20210910BHJP
【ＦＩ】
G01N27/416 302M
G01N33/483 F
G01N33/50 Z
G01N27/416 302G
G01N33/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2020-58654(P2020-58654)
(22)【出願日】2020年3月27日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行日 平成３１年３月２７日 刊行物 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ６５ｔｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．４９−５１，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ａ Ｋｙｏｔｏ，Ｍａｒｃｈ ２７−２９，２０１９ 〔刊行物等〕 開催日 平成３１年３月２７日 集会名、開催場所 第６５回化学センサ研究発表会 京都大学吉田キャンパス
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】昭和電工マテリアルズ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504173471
【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100169454
【弁理士】
【氏名又は名称】平野 裕之
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(72)【発明者】
【氏名】上面 雅義
(72)【発明者】
【氏名】瀬戸口 進一
(72)【発明者】
【氏名】川口 俊一
(72)【発明者】
【氏名】曾根 輝雄
(72)【発明者】
【氏名】ベガウム パルビン
【テーマコード（参考）】
2G045
【Ｆターム（参考）】
2G045AA40
2G045DA06
2G045DA74
2G045FB05
(57)【要約】
【課題】発酵等の状態を精度良く評価することができる液状物の状態評価方法を提供する。【解決手段】この評価方法は、液状物Ｆの発酵又は醸造の状態を評価する方法であって、液状物Ｆの発酵又は醸造の過程において液状物Ｆ中にて増減する少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、測定ステップにおける測定結果に基づいて、液状物Ｆの発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、を含む。測定ステップでは、上記少なくとも二つの物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサ１１を液状物Ｆに浸し、上記少なくとも二つの物質の濃度を連続的又は断続的に測定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液状物の発酵又は醸造の状態を評価する方法であって、
前記液状物の発酵又は醸造の過程において前記液状物中にて増減する少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、
を含み、
前記測定ステップでは、前記少なくとも二つの物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを前記液状物に浸し、前記少なくとも二つの物質の濃度を連続的又は断続的に測定する、液状物の状態評価方法。
前記液状物の発酵又は醸造の過程において前記液状物中にて増減する少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、
を含み、
前記測定ステップでは、前記少なくとも二つの物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを前記液状物に浸し、前記少なくとも二つの物質の濃度を連続的又は断続的に測定する、液状物の状態評価方法。
【請求項2】
前記少なくとも二つの物質が、アルコール、有機酸、亜硫酸類からなる群から選ばれる少なくとも二つの物質である、請求項１に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項3】
前記少なくとも二つの物質のうちの少なくとも一つが、クエン酸回路又は解糖系において生成され又は消費される有機酸である、請求項１又は２に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項4】
前記有機酸が、クエン酸、アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、コハク酸、フマール酸、リンゴ酸及びオキサロ酢酸からなる群より選ばれる一つ以上の有機酸である、請求項３に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項5】
前記少なくとも二つの物質のうちの少なくとも一つが亜硫酸類であり、
前記亜硫酸類が、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸塩及び亜硫酸エステルからなる群より選ばれる一つ以上の亜硫酸類である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液状物の状態評価方法。
前記亜硫酸類が、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸塩及び亜硫酸エステルからなる群より選ばれる一つ以上の亜硫酸類である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項6】
液状物の発酵又は醸造の状態を評価する方法であって、
前記液状物の発酵又は醸造の過程において前記液状物中にて増減する気体物質及びイオン性物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、
を含み、
前記測定ステップでは、前記気体物質及び前記イオン性物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを前記液状物に浸し、前記気体物質及び前記イオン性物質の濃度を連続的又は断続的に測定する、液状物の状態評価方法。
前記液状物の発酵又は醸造の過程において前記液状物中にて増減する気体物質及びイオン性物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、
を含み、
前記測定ステップでは、前記気体物質及び前記イオン性物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを前記液状物に浸し、前記気体物質及び前記イオン性物質の濃度を連続的又は断続的に測定する、液状物の状態評価方法。
【請求項7】
前記気体物質が前記液状物中の溶存物質である、請求項６に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項8】
前記溶存物質が二酸化硫黄又は亜硫酸であり、前記イオン性物質が亜硫酸塩である、請求項７に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項9】
前記電気化学センサが、作用電極、参照電極、及び対照電極を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項10】
前記電気化学的な測定がボルタンメトリを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項11】
前記液状物が酒類である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項12】
前記酒類が醸造酒類である、請求項１１に記載の液状物の状態評価方法。
【請求項13】
前記醸造酒類がぶどう酒である、請求項１２に記載の液状物の状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液状物の状態評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、分析方法及び分析装置に関する技術が開示されている。この文献には、ワイン等のアルコール性液体または飲料の製造の中間段階または貯蔵における分析のために、エタノールを電気化学的に検出することが記載されている。
【0003】
特許文献２には、酵素電気化学インピーダンス計測法に基づくバイオセンシング技術に関する技術が開示されている。この文献には、グルコース等の物質の電気化学的定量法において、酵素電極（作用極）、参照極および対極を備える三電極系のバイオセンサを用いることが記載されている。また、酵素の選択によりバイオセンサはエタノールセンサとして使用し得ることが記載されている。
【0004】
特許文献３には、発酵乳の酸度とＬ−乳酸濃度の同時自動測定装置が記載されている。この文献には、発酵乳の酸度とＬ−乳酸濃度が発酵時間と共に変化するので、採取したサンプルについて、酸度とＬ−乳酸濃度をほぼ同時に測定することが望ましいことが記載されている。
【0005】
特許文献４には、亜硫酸の測定方法及び測定装置に関する技術が開示されている。この文献には、微生物固定化酸素電極を用いて、電気化学的手法により、市販ワイン中の亜硫酸量を測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表２００１−５１９８９６号公報
【特許文献2】特開２０１９−３９９２１号公報
【特許文献3】特開平３−２１０４６７号公報
【特許文献4】特開平５−９５７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
例えば酒類といった飲用の液状物を発酵又は醸造（以下、発酵等という）により製造する際には、発酵等の状態を精度良く評価することが重要である。発酵等の状態を精度良く評価し、発酵等の制御及び終了タイミングの判断を適切に行うことによって、当該液状物の品質を向上し得るからである。従来より、発酵等の状態の評価は、製造に従事する作業者自身の味覚等を利用して行うことが一般的である。しかしながら、作業者自身の味覚を頼りに評価を行う場合、作業者の熟練度、及び複数の作業者間の味覚の違い等により、評価がばらつくという問題がある。
【0008】
また、例えば酒類の発酵等の状態を評価する場合、アルコール濃度のみを測定することも考えられる。しかし、アルコールの濃度変化は液中における様々な反応の結果として生じるものであり、発酵等の状態を直接的に表しているとは言い難い。したがって、アルコール濃度のみの測定では、発酵等の状態を精度良く評価することは難しい。
【0009】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、発酵等の状態を精度良く評価することができる液状物の状態評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決するために、一実施形態による液状物の状態評価方法は、液状物の発酵又は醸造の状態を評価する方法であって、液状物の発酵又は醸造の過程において液状物中にて増減する少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、測定ステップにおける測定結果に基づいて、液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、を含む。測定ステップでは、少なくとも二つの物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを液状物に浸し、少なくとも二つの物質の濃度を連続的又は断続的に測定する。
【0011】
別の実施形態による液状物の状態評価方法は、液状物の発酵又は醸造の状態を評価する方法であって、液状物の発酵又は醸造の過程において液状物中にて増減する気体物質及びイオン性物質に対して電気化学的な測定を行う測定ステップと、測定ステップにおける測定結果に基づいて、液状物の発酵又は醸造の状態を評価する評価ステップと、を含む。測定ステップでは、気体物質及びイオン性物質の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサを液状物に浸し、気体物質及びイオン性物質の濃度を連続的又は断続的に測定する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一実施形態によれば、発酵等の状態を精度良く評価することができる液状物の状態評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照しながら液状物の状態評価方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0015】
図１は、一実施形態に係る液状物の状態評価方法に用いられる評価装置１０の構成を概略的に示す図である。この評価装置１０は、例えば酒類といった飲用の液状物を発酵又は醸造（以下、発酵等という）により製造する際に、発酵等の状態を評価するため、液状物の発酵等の過程において液状物中にて増減する少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う。評価装置１０は、液状物の発酵等の過程において液状物中にて増減する気体物質及びイオン性物質に対して電気化学的な測定を行ってもよい。図１に示すように、この評価装置１０は、電気化学センサ１１と、制御部１２と、表示部１３とを備える。なお、本実施形態において「液状物中にて増減する」こととは、「液状物の発酵等の過程において生成又は消費される」ことを意味する。
【0016】
図２（ａ）は、電気化学センサ１１を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のII−II線に沿った断面図である。電気化学センサ１１は、評価対象である液状物Ｆに浸され、液状物に含まれる少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度に応じて変動する電気信号を出力する。電気化学センサ１１は、長方形状の誘電体基板２１と、該誘電体基板２１の主面２１ａ上にそれぞれ設けられた作用電極２２、参照電極２３、及び対照電極（カウンター電極ともいう）２４とを有する。誘電体基板２１の構成材料は例えば熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂である。誘電体基板２１は、例えばフレキシブル配線基板のように可撓性を有してもよい。誘電体基板２１の短手方向の幅は例えば１２ｍｍであり、誘電体基板２１の長手方向の幅は例えば３５ｍｍである。
【0017】
作用電極２２は、誘電体基板２１の長手方向における一端寄りの位置に設けられた円形状の金属膜である。参照電極２３は、作用電極２２の周囲を囲んで形成された円環状の金属膜である。参照電極２３の中心は、作用電極２２の中心と一致する。参照電極２３と作用電極２２との間には、円環状の間隙が設けられている。対照電極２４は、参照電極２３の周囲を囲んで形成された円環状の金属膜である。対照電極２４の中心は、作用電極２２及び参照電極２３の中心と一致する。換言すると、対照電極２４は参照電極２３に対して同心円状に形成されている。対照電極２４と参照電極２３との間には、円環状の間隙が設けられている。
【0018】
作用電極２２、参照電極２３及び対照電極２４を構成する金属は、例えば金（Ａｕ）である。その場合、作用電極２２、参照電極２３及び対照電極２４は、誘電体基板２１の主面２１ａ上に、例えばメッキ等により形成され得る。更に、作用電極２２及び参照電極２３の表面は、導電性高分子膜（不図示）によって覆われてもよい。導電性高分子膜は、例えばポリアニリン膜またはポリピロール膜である。導電性高分子膜は、例えば電解重合によって形成され得る。
【0019】
誘電体基板２１の内部には、誘電体基板２１の長手方向に延在する３本の配線パターン２６ａ〜２６ｃが設けられている。配線パターン２６ａの一端は作用電極２２に接続され、配線パターン２６ｂの一端は参照電極２３に接続され、配線パターン２６ｃの一端は対照電極２４に接続されている。配線パターン２６ａ〜２６ｃの他端は、作用電極２２、参照電極２３及び対照電極２４が設けられた誘電体基板２１の一端とは反対側の誘電体基板２１の他端まで直線状に延びている。配線パターン２６ａ〜２６ｃそれぞれの他端は、端子２７ａ〜２７ｃそれぞれに接続されている。端子２７ａ〜２７ｃは、他のコネクタ端子との電気的な接触を可能とするため、主面２１ａ上、または主面２１ａ上とは反対側の裏面上において露出している。
【0020】
図３（ａ）は、図２（ｂ）の作用電極２２を拡大して示す断面図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態の作用電極２２は、金属製の基部２２ａと、基部２２ａの表面を覆う導電性高分子膜２２ｂとを有する。一例では、基部２２ａを構成する金属は金（Ａｕ）である。その場合、基部２２ａは、主面２１ａ上に例えばメッキ等により形成され得る。或いは、基部２２ａは金、白金、銀からなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含んでもよい。基部２２ａの厚さｔａは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、基部２２ａの直径Ｗａは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部２２ａは、主面２１ａに沿った円形の上面２２ａａと、円柱面状の側面２２ａｂとを有する。基部２２ａは、誘電体基板２１の内部に埋め込まれたビア２５を介して、上述した配線パターン２６ａと電気的に接続される。
【0021】
導電性高分子膜２２ｂは、基部２２ａの上面２２ａａ及び側面２２ａｂを覆う。一例では、導電性高分子膜２２ｂは上面２２ａａ及び側面２２ａｂに密着して接している。一例では、導電性高分子膜２２ｂはポリアニリン膜またはポリピロール膜である。或いは、導電性高分子膜２２ｂは、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）からなる群から選択される少なくとも一つの高分子材料を含んでもよい。導電性高分子膜２２ｂは、例えば電解重合によって形成され得る。導電性高分子膜２２ｂの厚さｔｂは例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下である。基部２２ａの表面を隙間無く覆うため、導電性高分子膜２２ｂの縁部は基部２２ａの全周にわたって主面２１ａに接していてもよい。
【0022】
図３（ｂ）は、図２（ｂ）の参照電極２３を拡大して示す断面図である。図３（ｂ）に示すように、本実施形態の参照電極２３は、金属製の基部２３ａと、基部２３ａの表面を覆う導電性高分子膜２３ｂとを有する。一例では、基部２３ａを構成する金属は金（Ａｕ）である。その場合、基部２３ａは、主面２１ａ上に例えばメッキ等により形成され得る。或いは、基部２３ａは金、白金、銀からなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含んでもよい。基部２３ａの厚さｔｃは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、基部２３ａの幅Ｗｃは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部２３ａは、主面２１ａに沿った円環状の上面２３ａａと、一対の側面２３ａｂ，２３ａｃとを有する。側面２３ａｂは基部２３ａの内側面であり、側面２３ａｃは基部２３ａの外側面である。基部２３ａは、誘電体基板２１の内部に埋め込まれた図示しないビアを介して、上述した配線パターン２６ｂと電気的に接続される。
【0023】
導電性高分子膜２３ｂは、基部２３ａの上面２３ａａ、側面２３ａｂ及び２３ａｃを覆う。一例では、導電性高分子膜２３ｂは上面２３ａａ、側面２３ａｂ及び２３ａｃに密着して接している。一例では、導電性高分子膜２３ｂはポリアニリン膜またはポリピロール膜である。或いは、導電性高分子膜２３ｂは、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）からなる群から選択される少なくとも一つの高分子材料を含んでもよい。導電性高分子膜２３ｂは、例えば電解重合によって形成され得る。導電性高分子膜２３ｂの厚さｔｄは例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下である。基部２３ａの表面を隙間無く覆うため、導電性高分子膜２３ｂの側面２３ａｂ側の縁部および側面２３ａｃ側の縁部の双方が基部２３ａの全周にわたって主面２１ａに接していてもよい。
【0024】
なお、作用電極２２及び参照電極２３のうち少なくとも一方は、導電性高分子膜が設けられずに基部２２ａ，２３ａの表面が露出していてもよい。
【0025】
作用電極２２、参照電極２３、並びに対照電極２４は、互いに電気的に隔離されている。ここで、電気的に隔離されているとは、各電極が互いに誘電体のみを介して支持・固定されていることをいい、実質的に互いに絶縁されていることを意味する。本実施形態では、作用電極２２、参照電極２３、及び対照電極２４は全て誘電体基板２１を介して固定されており、不使用状態において空気を介して隣り合っている。
【0026】
再び図１を参照する。制御部１２は、電気化学センサ１１と電気的に接続され、電気化学センサ１１の電位制御または電流制御を行い、液状物Ｆにおける特定の物質濃度を示す電気信号を電気化学センサ１１から取得する。具体的には、制御部１２は、電気化学センサ１１の端子２７ａ〜２７ｃ（図２参照）とそれぞれ接触する３つのコネクタ端子を有する。制御部１２が電気化学センサ１１の電位制御を行う場合、制御部１２はポテンショスタットを含む。ポテンショスタットは、作用電極２２と対照電極２４との間に電圧を印加し、作用電極２２と参照電極２３との間の電位を設定したい値に制御する。また、制御部１２が電気化学センサ１１の電流制御を行う場合、制御部１２はガルバノスタットを含む。ガルバノスタットは、作用電極２２と対照電極２４との間の電流を制御し、作用電極２２と参照電極２３との間の電位を計測する。制御部１２は、交流インピーダンス測定、定電位測定、及びサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定のうち少なくとも１つを行うことにより、例えば液状物ＦのｐＨ、イオン電導度、有機物量といった発酵等の状態に関する複数の項目のデータを電気信号として取得することができる。制御部１２と電気化学センサ１１との電気的な接続は、ＵＳＢ（登録商標）インターフェースを介して行われてもよい。制御部１２としては、例えば北斗電工株式会社製のＨＺ７０００を用いることができる。
【0027】
表示部１３は、例えばモニタ画面（ディスプレイ）によって構成され、制御部１２によって測定されたデータを表示する。なお、評価装置１０は、制御部１２によって測定されたデータに基づいて発酵等の状態評価を行い、その結果を表示部１３に出力する評価部を更に備えてもよい。その場合、評価部は、測定データを評価するためのデータテーブルを不揮発性メモリ等に予め記憶しておき、該データテーブルと制御部１２によって測定されたデータとを比較することにより、発酵等の状態評価を行ってもよい。また、その場合、表示部１３は、制御部１２によって測定されたデータとともに、或いは制御部１２によって測定されたデータに代えて、評価部による評価結果を表示する。
【0028】
図４は、電気化学センサ１１が液状物Ｆに浸された際の電極間の状態を示す図である。図４に示すように、液状物Ｆの液中において、作用電極２２及び対照電極２４の各表面には電気二重層ＥＤが形成される。電気二重層とは、荷電粒子が比較的自由に移動できる系に陽極及び陰極を配置して電位差を与えると、電場に従って荷電粒子が移動し、その結果、陽極の表面に負の荷電粒子（アニオン）、陰極の表面に正の荷電粒子（カチオン）がそれぞれ層状に並んで形成される層である。電気化学センサ１１においては、作用電極２２が陽極、対照電極２４が陰極としてそれぞれ作用する。
【0029】
図５は、図４に示された状況において作用電極２２付近に生じる電気回路モデル（等価回路）を示す図である。図５には、電気二重層ＥＤにおける電荷移動抵抗Ｒ1、溶液抵抗（伝導度）Ｒ2、及び電気二重層キャパシタＣＡが示されている。これらのうち、電荷移動抵抗Ｒ1の抵抗値は酸化還元速度に相当し、局所の水素イオン濃度（ｐＨ）に応じて変化する。従って、電荷移動抵抗Ｒ1の抵抗値を測定して既知の検量線と照合することにより、液状物ＦのｐＨを知ることができる。また、電解質が電気二重層ＥＤに侵入すると、電気二重層キャパシタＣＡの静電容量が変化する。従って、電気二重層キャパシタＣＡの静電容量を測定して既知の検量線と照合することにより、電解質の濃度を知ることができる。
【0030】
電荷移動抵抗Ｒ1の抵抗値及び電気二重層キャパシタＣＡの静電容量は、例えば交流インピーダンス法により知ることができる。交流インピーダンス法では、作用電極２２と対照電極２４との間に交流電圧を印加する。そして、図６に示すように、インピーダンスの実数成分及び虚数成分を複素平面上に描き、ナイキスト線図を作成する。この場合、ナイキスト線図の一部はおおよそ半円状となり、その一端の実数成分Ｒｅ1は溶液抵抗Ｒ2の抵抗値に相当し、他端の実数成分Ｒｅ2は溶液抵抗Ｒ2の抵抗値と電荷移動抵抗Ｒ1の抵抗値との和に相当する。従って、これらの差（Ｒｅ2−Ｒｅ1）を求めることによって電荷移動抵抗Ｒ1の抵抗値を知ることができ、ひいては液状物ＦのｐＨを知ることができる。また、ナイキスト線図の半円状部分の頂点Ｐに対応する周波数は、電気二重層キャパシタＣＡの静電容量と相関を有する。従って、頂点Ｐに対応する周波数を求めることにより、電気二重層キャパシタＣＡの静電容量を知ることができ、ひいては液状物Ｆ中の電解質の濃度を知ることができる。なお、実際には、測定精度を高めるため、交流インピーダンス法を改良した電気化学的インピーダンス分光法（ＥＩＳ）、またはサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）などが用いられる。
【0031】
なお、検査項目として液状物のｐＨ及び電解質濃度を検査する場合について上に述べたが、本実施形態による電気化学センサ１１を使用することにより、検査項目として、イオン電導度、有機物量等の項目についても同様に検査可能である。すなわち、本実施形態の電気化学センサ１１は、多項目を１つのセンサによって測定することを可能とするものである。
【0032】
図７は、本実施形態に係る液状物Ｆの状態評価方法を示すフローチャートである。この方法は、液状物Ｆの発酵等の状態を評価する方法であって、例えば上述した評価装置１０を用いて実施することができる。この方法によって評価される液状物Ｆは、例えば酒類である。液状物Ｆが酒類である場合、該酒類は醸造酒類であってもよい。液状物Ｆが醸造酒類である場合、該醸造酒類はぶどう酒又は日本酒であってもよい。
【0033】
図７に示されるように、本実施形態の評価方法は、測定ステップＳＴ１及び評価ステップＳＴ２を含む。測定ステップＳＴ１では、液状物Ｆの発酵等の過程において液状物Ｆ中にて増減する、少なくとも二つの物質に対して電気化学的な測定を行う。少なくとも二つの物質は、例えば、アルコール、有機酸、亜硫酸類からなる群から選ばれる少なくとも二つの物質である。少なくとも二つの物質は、例えばアルコールと有機酸との組み合わせ、アルコールと亜硫酸類との組み合わせ、有機酸と亜硫酸類との組み合わせ、アルコールと有機酸と亜硫酸類との組み合わせである。アルコールは、例えばエタノール、イソアミルアルコールである。有機酸は、例えばクエン酸回路又は解糖系において生成又は消費される有機酸である。クエン酸回路又は解糖系において生成又は消費される有機酸は、例えば、クエン酸、アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、コハク酸、フマール酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸である。また、亜硫酸類は、例えば、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸塩、亜硫酸エステルである。亜硫酸塩は、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウムである。亜硫酸エステルは、例えば亜硫酸メチル、亜硫酸エチル、亜硫酸プロピル、亜硫酸イソプロピル、亜硫酸ブチル、亜硫酸ペンチル、亜硫酸イソアミルである。また、酒類が日本酒の場合、吟醸香を電気化学的に測定することにより、日本酒の発酵等の状態を評価することもできる。吟醸香としては、有機酸エステルやアルコールが挙げられる。有機酸エステルは、例えばカプロン酸エチル、酢酸イソアミル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸エチル、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、乳酸エチルである。アルコールは、例えばイソアミルアルコールである。
【0034】
或いは、測定ステップＳＴ１では、液状物Ｆの発酵等の過程において液状物Ｆ中にて増減する、気体物質及びイオン性物質に対して電気化学的な測定を行ってもよい。気体物質は、常温において気体として存在する物質である。気体物質は、液状物中に溶解し、化学的変化を受けることなく存在し得る物質、すなわち、溶存物質であってもよい。溶存物質は、例えば、二酸化硫黄又は亜硫酸が挙げられる。イオン性物質は、液状物中で電荷を有する物質である。イオン性物質は、例えば、亜硫酸塩である。亜硫酸塩は、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウムである。亜硫酸エステルは、例えば、亜硫酸メチル、亜硫酸エチル、亜硫酸プロピル、亜硫酸イソプロピル、亜硫酸ブチル、亜硫酸ペンチル、亜硫酸イソアミルである。
【0035】
測定ステップＳＴ１では、少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を測定するために、各物質に対して共通の又は同一の電気化学センサ１１を液状物Ｆに浸し、少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を連続的又は断続的に測定する。なお、本実施形態において、連続的とは、経時的に途切れることなく測定し続けることをいい、断続的とは、経時的に間隔をあけながら複数回にわたって測定することをいう。また、共通の電気化学センサ１１を浸すとは、一の容器内の各物質の濃度測定において単一の電気化学センサ１１を用いることをいい、同一の電気化学センサ１１を浸すとは、一の容器内の各物質の濃度測定において互いに同一の構成を有する別個の電気化学センサ１１を用いることをいう。少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を連続的又は断続的に測定することにより、酒類等の液状物の発酵等の状態をモニタリングすることができる。また、気体成分に関しては、別途液状物を加熱、又は、窒素、不活性ガス等によるバブリングなどの物理的操作により揮発させ、揮発させた気体成分を別の液状物（例えば、イオン交換水や０．３％過酸化水素水）中に捕捉し、前記別の液状物中に捕捉した気体成分を共通の電気化学センサで測定することもできる。
【0036】
評価ステップＳＴ２では、測定ステップＳＴ１における測定結果に基づいて、液状物Ｆの発酵等の状態を評価する。この評価は、測定結果を見た作業者が自身で行ってもよく、上述した評価装置１０などの装置において自動的に行ってもよい。
【0037】
以上に説明した、本実施形態による液状物Ｆの状態評価方法によって得られる効果について説明する。上述したように、本実施形態の評価方法は、液状物Ｆの発酵等の過程において液状物Ｆ中にて増減する少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）に対して電気化学的な測定を行う測定ステップＳＴ１と、測定ステップＳＴ１における測定結果に基づいて、液状物Ｆの発酵等の状態を評価する評価ステップＳＴ２と、を含む。そして、測定ステップＳＴ１では、少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を測定するための共通の又は同一の電気化学センサ１１を液状物Ｆに浸し、少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を、連続的又は断続的に測定する。
【0038】
このような評価方法によれば、共通の又は同一の電気化学センサ１１を用いて少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）の濃度を電気化学的に測定するので、作業者自身の味覚を頼りに評価を行う場合と比較して、評価のばらつきを抑制し、より正確な評価を行うことができる。故に、発酵等の状態を精度良く評価し、発酵等の制御及び終了タイミングの判断を適切に行って、液状物Ｆの品質を向上させることができる。また、測定対象である液状物Ｆそのものに電気化学センサ１１を浸して測定を行うことができるので、液状物Ｆからサンプルを取り分けて測定を行う方法と比較して、容易且つ簡便に測定を行うことができ、測定作業の手間を軽減できる。
【0039】
本実施形態のように、濃度測定対象としての上記少なくとも二つの物質は、アルコール、有機酸、亜硫酸類からなる群から選ばれる少なくとも二つの物質が挙げられる。また、濃度測定対象は、気体物質及びイオン性物質の組み合わせであってもよい。本実施形態の電気化学センサ１１によれば、これらの物質を共通又は同一の電気化学センサ１１を用いて精度良く測定することができる。また、これらの物質の濃度を知ることは、特に酒類の発酵等の状態を評価するために有効である。したがって、酒類の発酵等の状態を精度良く評価し、酒類の品質を向上することができる。
【0040】
例えば、ぶどう酒の醸造工程には、アルコール発酵工程及びマロラクティック発酵工程が含まれる。アルコール発酵工程では、ぶどうの中に含まれる糖分（ブドウ糖、果糖など）が、酵母の働きによってエタノールと二酸化炭素とに分解される。また、マロラクティック発酵工程では、果汁及びぶどう酒の中に含まれるリンゴ酸が、乳酸菌の働きによって乳酸と炭酸ガスとに分解される。そして、これらの工程において生成されるアルコール及び乳酸等の有機酸の濃度、並びに、これらの工程において消費されるリンゴ酸等の有機酸の濃度は、ぶどう酒の品質を制御するために極めて重要なパラメータである。本実施形態の方法によれば、アルコール及び有機酸を共通又は同一の電気化学センサ１１を用いて精度良く測定することにより、ぶどう酒の発酵等の状態を正確且つ容易に評価し、ぶどう酒の品質を向上することができる。
【0041】
図８は、一実施例として、評価装置１０を用いてボルタンメトリによりぶどう酒の発酵状態を測定した結果を示す電流−電位曲線（サイクリックボルタモグラム）である。図８において、縦軸は電流（単位：ｍＡ・ｃｍ−２）、横軸は電位（単位：Ｖ）をそれぞれ示している。グラフＧ１は赤ワイン、グラフＧ２は白ワイン、グラフＧ３はロゼワインをそれぞれ示している。電位Ｖ１における電流の大きさはｐＨ値を表しており、電位Ｖ２における電流の大きさは有機物の酸化の程度（すなわち有機酸の濃度）を表しており、電位Ｖ３における電流の大きさはアルコールの酸化の程度（すなわちアルコール濃度）を表している。例えばこの実施例のように、本実施形態の方法によれば、共通の又は同一の電気化学センサ１１を用いて、アルコール及び有機酸の各濃度を電気化学的に測定することができる。
【0042】
本実施形態のように、濃度測定対象としての上記少なくとも二つの物質のうちの少なくとも一つは、クエン酸回路又は解糖系において生成され又は消費される有機酸、例えば、クエン酸、アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、コハク酸、フマール酸、リンゴ酸及び、オキサロ酢酸からなる群より選ばれる一つ以上の有機酸であってもよい。本実施形態の電気化学センサ１１によれば、クエン酸回路又は解糖系において生成され又は消費される有機酸を精度良く測定することができる。また、クエン酸回路又は解糖系において生成され又は消費される有機酸の濃度を知ることは、特に酒類の発酵等の状態を評価するために有効である。したがって、酒類の発酵等の状態を精度良く評価し、酒類の品質を向上することができる。
【0043】
本実施形態のように、濃度測定対象としての上記少なくとも二つの物質のうちの少なくとも一つは亜硫酸類であり、亜硫酸類は、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸塩及び亜硫酸エステルからなる群より選ばれる一つ以上の亜硫酸類であってもよい。本実施形態の電気化学センサ１１によれば、これらの亜硫酸類を精度良く測定することができる。また、これらの亜硫酸類の濃度を知ることは、特に酒類（とりわけ、ぶどう酒）の発酵等の状態を評価するために有効である。したがって、酒類（とりわけ、ぶどう酒）の発酵等の状態を精度良く評価し、その品質を向上させると同時に安定した品質にすることができる。
【0044】
本実施形態のように、濃度測定対象としての気体物質は液状物Ｆ中の溶存物質であってもよい。本実施形態の電気化学センサ１１によれば、液状物Ｆ中の溶存物質及びイオン性物質を共通又は同一の電気化学センサ１１を用いて精度良く測定することができる。液状物Ｆの発酵等の過程において液状物Ｆ中にて増減するこれらの物質の濃度を精度良く測定することによって、液状物Ｆの発酵等の状態を精度良く評価することができる。この場合、溶存物質は二酸化硫黄又は亜硫酸であり、イオン性物質は亜硫酸塩であってもよい。例えば液状物Ｆがぶどう酒である場合、亜硫酸と亜硫酸塩とが平衡状態を保っており、発酵等が進むにしたがってそのバランスが一方へ傾く。したがって、亜硫酸及び亜硫酸塩を測定することにより、ぶどう酒の発酵等の状態を精度良く知ることができる。
【0045】
本実施形態のように、電気化学センサ１１は、作用電極２２、参照電極２３、及び対照電極２４を有してもよい。例えばこのような電気化学センサ１１を用いることにより、上記少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）を共通の又は同一の電気化学センサ１１を用いて精度良く測定することができる。したがって、電気化学センサ１１を用いることにより、ぶどう酒等の酒類の発酵などの状態を精度良くモニタリングすることができる。
【0046】
本実施形態のように、作用電極２２は、金属製の基部２２ａと、基部２２ａの表面を覆う導電性高分子膜２２ｂ（例えばポリピロール膜）とを含んでもよい。導電性高分子膜２２ｂを基部２２ａの表面に被覆しない場合に比較して、導電性高分子膜２２ｂを基部２２ａの表面に被覆することにより、非特異的な成分の検出を抑制することができ、各物質の測定精度を更に高めることができる。
【0047】
本実施形態のように、参照電極２３は、金属製の基部２３ａと、基部２３ａの表面を覆う導電性高分子膜２３ｂ（例えばポリアニリン膜またはポリピロール膜）とを含んでもよい。導電性高分子膜２３ｂを適用した場合、水の電気化学的挙動を安定化することができる。すなわち、金属極表面のみでは、非特異的な成分の挙動が水の電気化学的挙動と同時に行われ、参照電極としての機能が損なわれるおそれがある。導電性高分子膜２３ｂを基部２３ａの表面に被覆することにより、非特異的な挙動を抑え、参照電極としてより機能できるので、各物質の測定精度を更に高めることができる。
【0048】
本実施形態のように、電気化学的な測定はボルタンメトリを含んでもよい。例えばボルタンメトリを用いることによって、上記少なくとも二つの物質（又は、気体物質及びイオン性物質）を共通の又は同一の電気化学センサ１１を用いて精度良く測定することができる。
【0049】
本実施形態のように、液状物Ｆは酒類であってもよい。上述したように、本実施形態の評価方法は酒類、特にぶどう酒及び日本酒といった醸造酒類に対して特に有効であり、とりわけ、ぶどう酒に有効である。液状物Ｆがぶどう酒の場合、少なくとも二つの物質の測定と共に、気体物質及びイオン性物質の測定が有効である。
【0050】
本発明による液状物の状態評価方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、測定方式として交流インピーダンス法、ＥＩＳ、及びＣＶを例示したが、測定方式はこれらに限られず、例えば定電位測定法などの他の測定方式を採用してもよい。
【符号の説明】
【0051】
１０…評価装置、１１…電気化学センサ、１２…制御部、１３…表示部、２１…誘電体基板、２１ａ…主面、２２…作用電極、２２ａ…基部、２２ａａ…上面、２２ａｂ…側面、２２ｂ…導電性高分子膜、２３…参照電極、２３ａ…基部、２３ａａ…上面、２３ａｂ，２３ａｃ…側面、２３ｂ…導電性高分子膜、２４…対照電極、２５…ビア、２６ａ〜２６ｃ…配線パターン、２７ａ〜２７ｃ…端子、ＣＡ…電気二重層キャパシタ、ＥＤ…電気二重層、Ｆ…液状物、Ｐ…頂点、Ｒ１…電荷移動抵抗、Ｒ２…溶液抵抗、Ｒｅ１，Ｒｅ２…実数成分、ＳＴ１…測定ステップ、ＳＴ２…評価ステップ。