特許 6971447 指標算出システム及び指標算出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6971447

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】指標算出システム及び指標算出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/14 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/14

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2021-103096(P2021-103096)

(22)【出願日】2021年6月22日

【審査請求日】2021年6月22日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596082677

【氏名又は名称】秋田酒類製造株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591108178

【氏名又は名称】秋田県

(74)【代理人】

【識別番号】100155882

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100154678

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 博子

(72)【発明者】

【氏名】倍賞 弘平

(72)【発明者】

【氏名】古木 吉孝

(72)【発明者】

【氏名】丹 健二

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 信也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亮

(72)【発明者】

【氏名】大竹 匡

【審査官】 三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２７４００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４９３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２３６０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 杉本 芳範ほか，パイロットスケールにおける清酒醪の計算機制御，日本醸造協会雑誌，1987年，82(3)，205-210

【文献】 鹿又 親ほか，比重及屈折率に依る清酒中の酒精及エキス分定量法に就て（その一），日本醸造協会雑誌，1935年，30(1)，28-35

【文献】 柴田 正人ほか，ガスメーターを利用したアルコール発酵管理，発酵工学，1979年，57(6)，445-452

【文献】 国税庁，国税庁所定分析法，国税庁訓令第１号，2007年，1-15

【文献】 永谷 正治ほか，酵素剤による蒸米の糖化溶解機構，発酵工学雑誌，1973年，51(1)，35-40

【文献】 杉本 芳範ほか，清酒醪のプロセス制御，発酵工学，1987年，65(3)，199-215

【文献】 増田 達也ほか，醸造におけるポータブル旋光計の活用について，日本醸造協会誌，2016年，111(11)，701-711

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／００−３３／４６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、
前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、
前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、
前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、予め正常値の範囲を決めておき、正常値の範囲内のデータに統計処理を加えた値を前記第２測定値として取得する
ことを特徴とする指標算出システム。

【請求項2】

清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、
前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、
前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、
前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、
を備え、
前記第２測定装置の測定部は、前記醪に浸された状態で、所定の測定間隔ごとに前記第２測定値を測定する
ことを特徴とする指標算出システム。

【請求項3】

清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、
前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、
前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、
前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分及び日本酒度を算出する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、前記炭酸ガスの生成量と等量のエタノールが生成するものとして前記第１測定値から前記エタノールの体積を算出し、前記エタノールの体積及び前記醪に含まれる水分の体積を、所定のエタノール及び水分の体積比とアルコール分との関係式に代入することによって、前記醪のアルコール分を算出し、前記醪のアルコール分及び前記第２測定値を、所定の第２測定値とアルコール分とエキス分との関係式に代入することによって、前記醪のエキス分を算出し、前記醪のアルコール分及び前記醪のエキス分を、所定の日本酒度とアルコール分とエキス分との関係式に代入することによって、前記醪の日本酒度を算出し、
前記第１測定装置は、所定の第１測定間隔ごとに前記第１測定値を測定し、前記演算装置に前記第１測定値を送信し、
前記第２測定装置は、所定の第２測定間隔ごとに前記第２測定値を測定し、前記演算装置に前記第２測定値を送信し、
前記演算装置は、所定の算出間隔ごとに前記醪のエキス分及び日本酒度の算出を繰り返すものであり、前回算出された前記醪のエキス分を用いて、前記醪に含まれる水分の体積を補正する
ことを特徴とする指標算出システム。

【請求項4】

清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、
前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、
前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、
前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、
を備え、
前記第１測定装置は、前記醪の重量減少量を測定し、
前記演算装置は、前記醪の重量減少量に統計処理を加えた値を前記第１測定値として取得し、前記醪の重量減少量が閾値以上のデータについては、前記統計処理の対象から除外する
ことを特徴とする指標算出システム。

【請求項5】

清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出方法であって、
前記清酒の醸造タンクに設置される第１測定装置が、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定するステップと、
前記醸造タンクに設置される第２測定装置が、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定するステップと、
演算装置が、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出するステップと、
を実行し、
前記演算装置は、予め正常値の範囲を決めておき、正常値の範囲内のデータに統計処理を加えた値を前記第２測定値として取得する
ことを特徴とする指標算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システム等に関し、特に、醸造タンク内の醪の日本酒度又はエキス分を算出する指標算出システム等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、清酒の醸造工程における品質管理は、杜氏の勘や経験によるところが大きく、技術の伝承に課題があった。また、醪の発酵中は、休日や深夜早朝を問わず、醪の状態を把握し、管理しなければならず、労働環境の改善が求められていた。そこで、発明者らは、ＩｏＴ（Internet of Things）技術を活用し、醪の発酵温度を遠隔でリアルタイムに監視可能なシステムを構築した（非特許文献１参照）。このシステムによって、技術の伝承に必要な情報を可視化できるとともに、休日や深夜早朝の出勤を極力減らし、労働環境を改善できる。

【0003】

現在は、更に、このシステムを利用して清酒の醸造工程における品質管理の指標を計測し、品質管理の精度を向上させることが望まれている。清酒の醸造工程における品質管理の指標としては、非特許文献２に計測方法が定められている日本酒度又はエキス分が挙げられる。これらの数値を醪の発酵中に経時的に知ることができれば、品質管理の精度を向上できる。

【0004】

特許文献１には、果実を原料としてアルコール発酵過程を経て製造されたアルコール飲料の糖分濃度を測定する糖分濃度測定装置が開示されている。特許文献１によれば、所定の製造方法によって製造されたアルコール飲料について、そのアルコール、総酸、及び糖分以外の成分に由来するブリックス値を一旦算出しておき、その後、同様の製造方法によって製造されたアルコール飲料については、そのアルコール度数、総酸濃度、及びブリックス値を測定することによって、糖分濃度を導き出す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５９２１３８９号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】秋田県産業技術センター 電子光応用開発部 丹 健二、佐々木 信也、伊藤 亮、大竹 匡、“ＩｏＴ技術の開発と活用について”、［online］，2020年10月1日，秋田県産業技術センター，［2021年5月27日検索］，インターネット ＜URL：https://www.aitc.pref.akita.jp/2019_annual_report/2019_ar13/＞

【非特許文献2】国税庁長官 福田 進、“国税庁所定分析法 昭和３６年１月１１日 国税庁訓令第１号 改正平１９国税庁訓令第６号”、［online］，2007年(平成19年)6月22日，国税庁，［2021年5月27日検索］，インターネット ＜URL：https://www.nta.go.jp/law/tsutatsu/kobetsu/sonota/kaisei070622/01.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、非特許文献２によれば、国税庁所定分析法の計測方法によって発酵中の醪の日本酒度又はエキス分の数値を得るためには、試料の採取が必須となり、その採取量は１回当たり約６００ｍｌとされている。そうすると、手間がかかる上に、最終的に製品化される清酒の量が減少することになり、頻繁に日本酒度又はエキス分の数値を得ることができない。また、特許文献１に記載の技術を含む他の従来技術においても、発酵中の醪から試料を採取することなく、日本酒度又はエキス分を経時的に計測することはできていない。

【0008】

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能な指標算出システム等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した目的を達成するための第１の発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、を備え、前記演算装置は、予め正常値の範囲を決めておき、正常値の範囲内のデータに統計処理を加えた値を前記第２測定値として取得することを特徴とする指標算出システムである。第１の発明によって、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能となる。

【0010】

第２の発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、を備え、前記第２測定装置の測定部は、前記醪に浸された状態で、所定の測定間隔ごとに前記第２測定値を測定することを特徴とする指標算出システムである。第２の発明によって、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能となる。

【0011】

第３の発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分及び日本酒度を算出する演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記炭酸ガスの生成量と等量のエタノールが生成するものとして前記第１測定値から前記エタノールの体積を算出し、前記エタノールの体積及び前記醪に含まれる水分の体積を、所定のエタノール及び水分の体積比とアルコール分との関係式に代入することによって、前記醪のアルコール分を算出し、前記醪のアルコール分及び前記第２測定値を、所定の第２測定値とアルコール分とエキス分との関係式に代入することによって、前記醪のエキス分を算出し、前記醪のアルコール分及び前記醪のエキス分を、所定の日本酒度とアルコール分とエキス分との関係式に代入することによって、前記醪の日本酒度を算出し、前記第１測定装置は、所定の第１測定間隔ごとに前記第１測定値を測定し、前記演算装置に前記第１測定値を送信し、前記第２測定装置は、所定の第２測定間隔ごとに前記第２測定値を測定し、前記演算装置に前記第２測定値を送信し、前記演算装置は、所定の算出間隔ごとに前記醪のエキス分及び日本酒度の算出を繰り返すものであり、前回算出された前記醪のエキス分を用いて、前記醪に含まれる水分の体積を補正することを特徴とする指標算出システムである。第３の発明によって、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能となる。

【0012】

第４の発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出システムであって、前記清酒の醸造タンクに設置され、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置と、前記醸造タンクに設置され、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定する第２測定装置と、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出する演算装置と、を備え、前記第１測定装置は、前記醪の重量減少量を測定し、前記演算装置は、前記醪の重量減少量に統計処理を加えた値を前記第１測定値として取得し、前記醪の重量減少量が閾値以上のデータについては、前記統計処理の対象から除外することを特徴とする指標算出システムである。第４の発明によって、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能となる。

【0013】

第５の発明は、清酒の醸造工程における品質管理の指標を算出する指標算出方法であって、前記清酒の醸造タンクに設置される第１測定装置が、前記醸造タンク内の醪から発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定するステップと、前記醸造タンクに設置される第２測定装置が、前記醪のブリックス値である第２測定値を測定するステップと、演算装置が、前記第１測定値及び前記第２測定値に基づいて、前記醪のエキス分又は日本酒度の少なくとも一つを算出するステップと、を実行し、前記演算装置は、予め正常値の範囲を決めておき、正常値の範囲内のデータに統計処理を加えた値を前記第２測定値として取得することを特徴とする指標算出方法である。第５の発明によって、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明により、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能な指標算出システム等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】指標算出システムの概要を示す図

【図2】サーバの演算処理の流れを示すフローチャート

【図3】エタノール及び水分の体積比とアルコール分との関係を示す図

【図4】屈折率とブリックス値との関係を示す図

【図5】比重Ａと範囲が０〜２５％のアルコール分ＡＬとの関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の指標算出システムは、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である。特に、発酵中の醪に関する品質管理の指標の算出に好適である。本発明の実施の形態では、品質管理の指標として醪のアルコール分、日本酒度及びエキス分を算出する。

【0017】

「アルコール分」とは、酒税法において、温度十五度の時において原容量百分中に含有するエチルアルコールの容量と定義されている。醸造工程においては、アルコール分が目標の数値になるように発酵温度の調節などを行う必要がある。

【0018】

非特許文献２の国税庁所定分析法には、アルコール分の分析法として、（ア）蒸留−密度(比重)法（具体的には、浮ひょう法や振動式密度計法）、（イ）ガスクロマトグラフ分析法（具体的には、キャピラリーカラムを用いる方法や充てんカラムを用いる方法）、（ウ）酸化法、が記載されており、いずれも試料の採取が必須である。

【0019】

「日本酒度」とは、清酒の比重を換算した値である。日本酒度をＮ、比重をＳとすると、両者の関係は次式で表される。

【0020】

【数1】

【0021】

比重Ｓは、Ｓ＝１５℃の検体の密度÷４℃の水の密度、である。１５℃で４℃の純粋な水と同じ重さのもの、即ち比重Ｓが１のものは、日本酒度Ｎが０となり、それより軽いものはプラスの値、重いものはマイナスの値となる。糖分が多ければ甘く感じ、糖分が少なければ辛く感じるので、甘口のお酒は比重が大きく、日本酒度がマイナスの値に傾き、辛口のお酒は比重が小さく、日本酒度Ｎがプラスの値に傾く。

【0022】

非特許文献２の国税庁所定分析法によれば、日本酒度の分析法は、（ア）検体をシリンダーにとり、比重(日本酒度)浮ひょう（＝日本酒度計）を用いて１５℃における示度を読み、検体の比重(日本酒度)とする「浮ひょう法」、（イ）振動式密度計を用いて１５℃における検体の密度を測定し、０．９９９９７で除して比重Ｓ（１５／４℃）とし、式（１）により換算して検体の日本酒度とする「振動式密度計法」の２つの方法があり、いずれも試料の採取が必須である。

【0023】

また、「エキス分」とは、酒税法において、温度十五度の時において原容量百立方センチメートル中に含有する不揮発性成分のグラム数と定義されている。エキス分は、そのほとんどが糖分であり、清酒の甘味を評価できる。

【0024】

非特許文献２の国税庁所定分析法によれば、次式によって検体のエキス分を算出可能である。

【0025】

【数2】

【0026】

但し、Ｅｘはエキス分［ｇ／１００ｍｌ］である。Ｓは比重（１５／４℃）であり、式（１）を変形して得られる、Ｓ＝１４４３／（１４４３＋日本酒度Ｎ）、によって算出したものである。Ａは、アルコール分(度)を国税庁所定分析法の第２表「アルコール分と密度（１５℃）及び比重（１５／１５℃）換算表」により比重（１５／１５℃）に換算したものである。

【0027】

アルコール分、日本酒度及びエキス分は、清酒の品質評価の重要な指標となるため、醪の発酵中に経時的に数値を知ることができれば、品質管理の精度を向上できる。しかしながら、前述の通り、非特許文献２の国税庁所定分析法によれば、発酵中の醪のアルコール分や日本酒度の数値を得るためには、試料の採取が必須となり、その採取量は１回当たり約６００ｍｌとされている。そうすると、手間がかかる上に、最終的に製品化される清酒の量が減少することになり、頻繁に日本酒度やアルコール分の数値を知ることができない。エキス分についても、式（２）に従って日本酒度を用いて算出されることから、日本酒度の測定が前提となり、同様である。そこで、本発明の実施の形態では、発酵中の醪から試料を採取しなくても測定可能な測定値に基づいて、醪のアルコール分、日本酒度及びエキス分を経時的に算出する。

【0028】

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、指標算出システムの概要を示す図である。図１に示すように、指標算出システム１は、清酒の醸造タンク１０に設置され、醸造タンク１０内の醪Ｍから発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置２と、醸造タンク１０に設置され、醪Ｍの屈折率に変換可能な第２測定値を測定する第２測定装置３と、第１測定値及び第２測定値に基づいて、醪Ｍのアルコール分、日本酒度及びエキス分を算出する演算装置４と、を備える。

【0029】

（醸造タンク１０）
本発明の実施の形態では、醸造タンク１０は、円筒形であり、底部及び上部が略円形である。底部は、複数の脚部１１によって支持される。上部は、蓋をせず、開口した状態であり、取付部１２を介して第２測定装置３が取り付けられる。取付部１２は、棒状を呈しており、上部の略中心を通るとともにその両端がそれぞれ上部の縁に固定される。

【0030】

（第１測定装置２）
本発明の実施の形態では、第１測定装置２は、醸造タンク１０の総重量を測定するロードセル２０である。ロードセル２０は、脚部１１に設置され、醸造タンク１０の重量を測定する複数の測定部２１と、測定部２１によって測定されるデータを結合する結合部２２と、結合部２２で結合した測定データを表示する表示部２３と、表示部２３で表示されるデータをネットワーク５を介して演算装置４に送信する送信部２４と、を備える。但し、醸造タンク１０は、図１に示す例に限定されず、どのような種類のタンクでも良く、例えば、吊り下げ式タンクでも良い。吊り下げ式タンクの場合、ロードセル２０の設置場所は、図１に示す例と異なり、天井からタンクを支持する部位に設置される。

【0031】

本発明の実施の形態では、醪Ｍから発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値は、ロードセル２０によって測定される醸造タンク１０の総重量減少量、即ち醪Ｍの重量減少量である。但し、炭酸ガスの生成量は、醪Ｍの重量減少量から直接的に変換するだけでなく、別途、水の重量変化を計測し、水の重量変化に基づいて補正しても良い。所定の測定間隔は、例えば数秒から数十秒であるが、特に限定されるものではない。

【0032】

後述する演算装置４による演算処理では、醪Ｍの発酵によるエタノール生成量の数値が必要になる。アルコールの発酵は、次式に示すように、グルコース１分子から、それぞれ２分子の二酸化炭素とエタノールが生成される。

【0033】

【化1】

【0034】

二酸化炭素、すなわち炭酸ガスは大気中に放出されるため、醪Ｍの重量減少量を醪Ｍから発生する炭酸ガスの生成量とし、等量のエタノールが生成されるものとする。醪Ｍの重量減少量をΔＷ［ｋｇ］、エタノール生成量をＶ_ＥｔＯＨ［Ｌ］とすると、次式によって変換できる。

【0035】

【数3】

【0036】

Ｍ_ＥｔＯＨはエタノールの分子量［ｇ／ｍｏｌ］、Ｍ_ＣＯ２は二酸化炭素の分子量［ｇ／ｍｏｌ］、ρ_ＥｔＯＨはエタノールの密度［ｋｇ／Ｌ］である。

【0037】

ロードセル２０の測定部２１は、所定の時間間隔ごとに醪Ｍの重量減少量ΔＷを測定し、送信部２４は、ネットワーク５を介してサーバ４１に送信する。サーバ４１の制御部は、ロードセル２０の送信部２４からデータを受信すると、記憶部に記憶する。

【0038】

前述の説明では、第１測定装置２は、ロードセル２０としたが、これに限定されない。第１測定装置２は、醪Ｍから発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な数値を測定できれば良く、例えば、ガス流量計でも良い。ガス流量計を用いる場合、醸造タンク１０の上部に蓋をして密閉状態とし、ガス流量計は炭酸ガスを外部に排出する流路に設置される。この場合、第１測定値は、ガス流量計によって測定される炭酸ガスの流量である。

【0039】

（第２測定装置３）
本発明の実施の形態では、第２測定装置３は、醪Ｍのブリックス値を測定する液浸濃度計３０である。液浸濃度計３０は、醪Ｍに浸され、醪Ｍのブリックス値を測定する測定部３１と、測定部３１で測定したブリックス値を表示する表示部３２と、測定部３１及び表示部３２を連結する棒状の連結部３３と、表示部３２で表示されるデータをネットワーク５を介して演算装置４に送信する送信部３４と、を備える。液浸濃度計３０は、測定部３１が醸造タンク１０の中央部に位置するように取付部１２に固定されることによって、醸造タンク１０に設置される。液浸濃度計３０は、例えば、株式会社アタゴの液浸濃度計ＰＡＮ−１シリーズの中で通信機能を有するものを用いることができる。但し、第２測定装置３は、これに限定されものではなく、醪Ｍの屈折率に変換可能な数値を測定できれば良い。

【0040】

ブリックス値は、濃度計、屈折計、屈折率計、ブリックス計、糖度計等と呼ばれる測定機器において、屈折率を「２０℃のショ糖液１００ｇ中に含まれるショ糖のグラム数」に換算した目盛りである。本発明の実施の形態では、醪Ｍの屈折率に変換可能な第２測定値は、液浸濃度計３０によって測定される醪Ｍのブリックス値である。所定の測定間隔は、例えば数秒から数十秒であるが、特に限定されるものではない。

【0041】

（演算装置４）
本発明の実施の形態では、演算装置４は、ネットワーク５を介して第１測定装置２及び第２測定装置３と接続されるサーバ４１である。また、演算装置４は、サーバ４１と、サーバ４１とネットワーク５を介して接続される端末４２と、によって構成されても良い。

【0042】

サーバ４１及び端末４２は、それぞれ、制御部としてのＣＰＵ（「Central Processing Unit」の略）、主記憶部としてのメモリ、補助記憶部としてのＨＤＤ（「Hard Disk Drive」の略）やフラッシュメモリ、表示部としての液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ、入力部としてのキーボードやマウス、タッチパネルディスプレイ、有線通信部としてのＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル又は無線通信部としての無線モジュール等を備える。補助記憶部には、ＯＳ（「Operating System」の略）、アプリケーションプログラム、処理に必要なデータ等が記憶されている。制御部は、補助記憶部からＯＳやアプリケーションプログラムを読み出して主記憶部に格納し、主記憶部にアクセスしながら、その他の機器を制御し、後述する処理を実行する。

【0043】

サーバ４１の制御部は、第１測定装置２及び第２測定装置３によって測定されるデータや、端末４２の入力部を介して入力されるデータを受信し、補助記憶部に記憶する。また、サーバ４１の制御部は、適宜のタイミングで補助記憶部に記憶されるデータを主記憶部に読み出し、後述する図２に示す処理によって、醪Ｍのアルコール分、日本酒度及びエキス分を算出する。または、端末４２の制御部が、適宜のタイミングでサーバ４１にデータを要求し、醪Ｍのアルコール分、日本酒度及びエキス分を算出しても良い。以下では、混乱を避けるため、サーバ４１が演算処理を実行するものとして説明する。

【0044】

図２は、サーバの演算処理の流れを示すフローチャートである。指標算出システム１の利用者は、図２の演算処理の前処理として、仕込時の醪Ｍに含まれる酒母のアルコール分や水分の体積を計測する。そして、利用者は、端末４２の入力部を介して実測値を入力し、端末４２の制御部は、実測値をサーバ４１に送信し、サーバ４１の制御部は、端末４２から送信される実測値を記憶部に記憶する。

【0045】

ここで、仕込時の醪Ｍに含まれる酒母のアルコール分や水分の体積の計測方法について説明する。醪Ｍには、酒母、仕込水、蒸米、米麹を仕込む。酒母は、酵母を純粋培養するための醪Ｍの前工程であり、白米重量で醪Ｍの約７％を占める。酒母のアルコール分については、例えば、非特許文献２の国税庁所定分析法に記載の測定方法によって測定する。水分の体積については、測定と計算によって計測する。仕込時の醪Ｍに含まれる水分量をＶ０_Ｈ２Ｏ［Ｌ］とすると、Ｖ０_Ｈ２Ｏ［Ｌ］は次式によって求まる。

【0046】

【数4】

【0047】

Ｗ_{ｓｈｕｂｏ}は酒母の仕込量［ｋｇ］、Ｖ_{ｓｈｕｂｏ＿ｗａｔｅｒ＿ａｌｌ}は作成した酒母の水分の総量［Ｌ］、Ｗ_{ｓｈｕｂｏ＿ａｌｌ}は作成した酒母の総重量［ｋｇ］、Ｖ_{ｍｏｒｏｍｉ＿ｗａｔｅｒ}は醪Ｍの仕込水量［Ｌ］、Ｗ_ｋａｋｅは掛米（蒸米）の重量［ｋｇ］、ｍ_ｋａｋｅは掛米（蒸米）の水分率［ｗｔ％］、ρ_{ｗａｔｅｒ}は水の密度［ｋｇ／Ｌ］、Ｗ_ｋｏｊｉは米麹の重量［ｋｇ］、ｍ_ｋｏｊｉは米麹の水分率［ｗｔ％］を表す。

【0048】

酒母の仕込量Ｗ_{ｓｈｕｂｏ}［ｋｇ］、仕込水量Ｖ_{ｗａｔｅｒ}［Ｌ］、掛米（蒸米）の重量Ｗ_ｋａｋｅ［ｋｇ］及び米麹の重量Ｗ_ｋｏｊｉ［ｋｇ］については、仕込時に各種の測定機器によって測定する。掛米（蒸米）の水分率ｍ_ｋａｋｅ［ｗｔ％］及び米麹の水分率ｍ_ｋｏｊｉ［ｗｔ％］については、仕込直前に掛米（蒸米）及び米麹の試料を採取し、加熱式水分計によって測定する。

【0049】

一方、作成した酒母の水分の総量Ｖ_{ｓｈｕｂｏ＿ｗａｔｅｒ＿ａｌｌ}［Ｌ］及び作成した酒母の総重量Ｗ_{ｓｈｕｂｏ＿ａｌｌ}［ｋｇ］については、直接測定するのではなく、他の実測値を用いて計算する。作成した酒母の水分の総量Ｖ_{ｓｈｕｂｏ＿ｗａｔｅｒ＿ａｌｌ}［Ｌ］については、次式によって計算できる。

【0050】

【数5】

【0051】

Ｖ_{ｓｈｕｂｏ＿ｗａｔｅｒ}は酒母の仕込水量［Ｌ］を表す。白米水分率ｍ_ｈａｋｕ［ｗｔ％］については、前述の掛米（蒸米）の水分率ｍ_ｋａｋｅ［ｗｔ％］及び米麹の水分率ｍ_ｋｏｊｉ［ｗｔ％］と同様、白米の試料を採取し、加熱式水分計によって測定する。

【0052】

「増補改訂 清酒製造技術」（日本醸造協会編集，第2版，2016年7月）によれば、酒粕は密度を１．１［ｋｇ／Ｌ］として計算されている。そこで、本発明の実施の形態では、簡易的に酒母や醪Ｍの密度を、例えば１．０５［ｋｇ／Ｌ］とする。また、酒母や醪Ｍには熟成歩合があり、次式で表される。

【0053】

【数6】

【0054】

酒母の密度を１．０５［ｋｇ／Ｌ］とし、式（７）を変形して利用すると、作成した酒母の総重量Ｗ_{ｓｈｕｂｏ＿ａｌｌ}［ｋｇ］については、次式によって計算できる。

【0055】

【数7】

【0056】

式（８）における熟成歩合［Ｌ／ｋｇ］については、仕込時における目標値を代入する。また、白米重量［ｋｇ］及び仕込水量Ｖ_{ｗａｔｅｒ}［Ｌ］については、それぞれ、仕込時における白米予定量及び仕込水予定量を代入する。

【0057】

図２の説明に戻る。図２の演算処理の前処理及び並行処理として、第１測定装置２は、所定の第１測定間隔ごとに第１測定値を測定し、演算装置４に第１測定値を送信し、第２測定装置３は、所定の第２測定間隔ごとに第２測定値を測定し、演算装置４（＝サーバ４１）に第２測定値を送信する。そして、演算装置４（＝サーバ４１）は、第１測定値及び第２測定値を受信し、記憶部に記憶する。更に、演算装置４は、図２に示すフローチャートに従い、所定の算出間隔ごとに醪Ｍのアルコール分、日本酒度及びエキス分の算出を繰り返す。所定の算出間隔は、例えば１時間であるが、所定の第１測定間隔及び所定の第２測定間隔よりも長ければ、特に限定されるものではない。

【0058】

図２に示すように、サーバ４１の制御部は、仕込時の醪Ｍに含まれる水分に関する実測値を記憶部から取得する（ステップＳ１）。次に、サーバ４１の制御部は、現在の醪Ｍに含まれる水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏ［Ｌ］を算出する（ステップＳ２）。本発明の実施の形態では、サーバ４１の制御部は、糖分の溶解による水分量の体積増加の補正を行う。

【0059】

「酵素剤による蒸米の糖化溶解機構」（永谷正治他、醗酵工学雑誌、第５１巻第１号、ｐ３５−４０、１９７３年）によれば、米の溶解に伴う液量増加率Ｋは、次式の通り定義される。

【0060】

【数8】

【0061】

そこで、サーバ４１の制御部は、現在の醪Ｍに含まれる水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏ［Ｌ］を、エキス分Ｅｘ［ｇ／１００ｍｌ］を用いて、次式によって算出する。

【0062】

【数9】

【0063】

サーバ４１の制御部は、ステップＳ２〜ステップＳ８を繰り返す中で、前回算出された醪Ｍのエキス分Ｅｘ［ｇ／１００ｍｌ］（＝後述するステップＳ６において前回算出された値）を用いて、現在の醪Ｍに含まれる水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏ［Ｌ］を補正する。

【0064】

次に、サーバ４１の制御部は、第１測定値（＝醪Ｍの重量減少量）及び第２測定値（＝醪Ｍのブリックス値）を取得する（ステップＳ３）。ここで取得される第１測定値及び第２測定値は、第１測定装置２及び第２測定装置３から送信されるデータに統計処理を加えたものであっても良い。

【0065】

例えば、第１測定値である醪Ｍの重量減少量は、本発明とは別の目的で行う試料の採取や冷凍機の運転等によってノイズが入るため、サーバ４１の制御部は、移動平均等の統計処理を加えた値を取得しても良い。また、単位時間当たりの重量減少量が閾値以上のデータについては、試料の採取等による外乱とみなし、サーバ４１の制御部は、統計処理の対象から除外しても良い。第２測定値である醪Ｍのブリックス値についても、予め正常値の範囲を決めておき、サーバ４１の制御部は、正常値の範囲内のデータに統計処理を加えた値を取得しても良い。

【0066】

次に、サーバ４１の制御部は、ステップＳ３において取得される第１測定値に基づいて、醪Ｍから生成されるエタノールの体積を算出する（ステップＳ４）。

【0067】

ここで、醪Ｍから生成されるエタノールの体積の算出方法について説明する。エタノールと水を混合すると、体積が減少するため、アルコール分ＡＬ［ｖｏｌ％］の分母にエタノールの体積Ｖ_ＥｔＯＨと水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏとの和をそのまま置くことができない。そこで、エタノール水溶液の密度から、アルコール分に対するエタノールと水分の体積比を求める。

【0068】

図３は、エタノール及び水分の体積比とアルコール分との関係を示す図である。図３に示す２次の回帰式から、アルコール分ＡＬ［ｖｏｌ％］は、エタノールの体積Ｖ_ＥｔＯＨと水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏの比を用いて、次式のように表すことができる。

【0069】

【数10】

【0070】

また、図３のｘ軸とｙ軸を逆転し、エタノールと水分の体積比に対するアルコール分を求め、回帰式を算出することによって、エタノールの体積Ｖ_ＥｔＯＨと水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏとの比は、アルコール分ＡＬ［ｖｏｌ％］を用いて、次式のように表すことができる。

【0071】

【数11】

【0072】

酒母の仕込時のエタノールの体積Ｖ０_ＥｔＯＨについては、サーバ４１の制御部は、式（１２）から得られる次式に、演算処理の前処理として測定される、仕込時の醪Ｍに含まれる酒母のアルコール分ＡＬ０［ｖｏｌ％］を代入することによって算出し、記憶部に記憶しておく。

【0073】

【数12】

【0074】

サーバ４１の制御部は、直前に取得された第１測定値（＝醪Ｍの重量減少量）を式（４）に代入し、その算出値に酒母の仕込時のエタノールの体積Ｖ０_ＥｔＯＨ［Ｌ］を加算し、現在の醪Ｍに含まれるエタノールの体積Ｖ_ＥｔＯＨ［Ｌ］とする。

【0075】

次に、サーバ４１の制御部は、ステップＳ２において算出される水分の体積及びステップＳ４において算出されるエタノールの体積に基づいて、醪Ｍのアルコール分を算出する（ステップＳ５）。

【0076】

サーバ４１の制御部は、直前に算出されたエタノールの体積Ｖ_ＥｔＯＨ［Ｌ］及び醪Ｍに含まれる水分の体積Ｖ_Ｈ２Ｏ［Ｌ］を式（１１）に代入し、醪Ｍのアルコール分を算出する。すなわち、サーバ４１の制御部は、エタノールの体積及び醪Ｍに含まれる水分の体積を、所定のエタノール及び水分の体積比とアルコール分との関係式（＝本発明の実施の形態では式（１１））に代入することによって、醪Ｍのアルコール分を算出する。

【0077】

次に、サーバ４１の制御部は、ステップＳ５において算出される醪Ｍのアルコール分及びステップＳ３において取得される第２測定値に基づいて、醪Ｍのエキス分を算出する（ステップＳ６）。

【0078】

「比重及屈折率に依る清酒中の酒精及エキス分定量法に就て (その一)」（鹿又親及び杉山晋朔、日本釀造協會雜誌、第３０巻第１号、ａ２８−ａ３５、１９３５年）によれば、１５℃の清酒の屈折率とアルコール分ＡＬとエキス分Ｅｘとの関係を次式の通り表している。

【0079】

【数13】

【0080】

図４は、屈折率とブリックス値との関係を示す図である。ブリックス値ｂｒｉｘ＝０のときの屈折率は水の屈折率を表すことから、式（１４）及び図４から、次式を得る。

【0081】

【数14】

【0082】

更に、範囲が０〜２５％のアルコール分ＡＬは、ブリックス値ｂｒｉｘに対して１次で近似でき、エキス分Ｅｘは、ブリックス値ｂｒｉｘに対して２次で近似できるため、式（１５）を次式のように表現できる。但し、エキス分Ｅｘは、ブリックス値ｂｒｉｘに対して１次で近似しても良い。

【0083】

【数15】

【0084】

指標算出システム１の利用者は、予め国税庁所定分析法及び屈折旋光計によってアルコール分ＡＬ、エキス分Ｅｘ、ブリックス値ｂｒｉｘを測定し、式（１６）の定数ａ、ｂ、ｃを算出し、サーバ４１の記憶部に記憶させておく。そして、サーバ４１の制御部は、ステップＳ５において算出される醪Ｍのアルコール分ＡＬ及びステップＳ３において算出される第２測定値である醪Ｍのブリックス値ｂｒｉｘを式（１６）に代入し、醪Ｍのエキス分Ｅｘを算出する。すなわち、サーバ４１の制御部は、醪Ｍのアルコール分及び第２測定値を、所定の第２測定値とアルコール分とエキス分との関係式（＝本発明の実施の形態では式（１６））に代入することによって、醪Ｍのエキス分を算出する。

【0085】

次に、サーバ４１の制御部は、ステップＳ５において算出される醪Ｍのアルコール分及びステップＳ６において算出される醪Ｍのエキス分に基づいて、醪Ｍの日本酒度を算出する（ステップＳ７）。

【0086】

日本酒度の算出式である式（１）は、式（２）を変形して代入すると、次式の通りになる。

【0087】

【数16】

【0088】

ここで、Ａは検体がアルコール分のみの場合の比重を表し、Ａ＝１５℃の検体のアルコール分のみが含まれる場合の密度／１５℃の水の密度である。図５は、比重Ａと範囲が０〜２５％のアルコール分ＡＬとの関係を示す図である。図５の元データは、国立研究開発法人産業技術総合研究所 軽量総合標準センターの「エタノール水溶液の濃度と密度の対照表（旧表）及び指示値の読み替え表」（［online］、［2021年5月27日検索］、インターネット、＜URL：https://unit.aist.go.jp/nmij/library/alcohol/alchol120530.pdf＞）である。図５に示す３次の回帰式から、検体がアルコール分のみの場合の比重Ａは、アルコール分ＡＬを用いて、次式のように表すことができる。

【0089】

【数17】

【0090】

サーバ４１の制御部は、ステップＳ５において算出される醪Ｍのアルコール分ＡＬを式（１８）に代入し、比重Ａを算出する。そして、サーバ４１の制御部は、算出される比重Ａ及びステップＳ６において算出される醪Ｍのエキス分Ｅｘを式（１７）に代入し、日本酒度Ｎを算出する。すなわち、サーバ４１の制御部は、醪Ｍのアルコール分及びエキス分を、所定の日本酒度とアルコール分とエキス分との関係式（＝本発明の実施の形態では式（１７）及び（１８））に代入することによって、醪Ｍの日本酒度を算出する。

【0091】

次に、サーバ４１の制御部は、処理を終了するかどうか確認する（ステップＳ８）。処理を終了しない場合（ステップＳ８のＮｏ）、サーバ４１の制御部は、所定の算出間隔を経過するまで待機し（ステップＳ９）、ステップＳ２から処理を繰り返す。処理を終了する場合（ステップＳ８のＹｅｓ）、サーバ４１の制御部は、演算処理を終了する。

【実施例】

【0092】

表１乃至表３は、本発明の実施の形態における指標算出システムの算出値と、試料の採取を伴う非特許文献２の国税庁所定分析法による測定値を比較したものである。本実施例は、Ｒ２ＢＹ（醸造年度が令和２年度）の仕込試験を分析した結果である。

【0093】

【表1】

【0094】

【表2】

【0095】

【表3】

【0096】

表１乃至表３に示す通り、算出値と測定値との誤差は小さく、本発明の実施の形態における指標算出システムによって、精度良く日本酒度及びエキス分を算出できていることが分かる。本発明の実施の形態によれば、発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度及びエキス分を経時的に算出することが可能である。従って、人的負荷をかけることなく、かつ最終的に製品化される清酒の量を減らすことなく、品質管理の精度を向上できる。

【0097】

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る指標算出システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0098】

１………指標算出システム
２………第１測定装置
３………第２測定装置
４………演算装置
５………ネットワーク
１０………醸造タンク
１１………脚部
１２………取付部
２０………ロードセル
２１………測定部
２２………結合部
２３………表示部
２４………送信部
３０………液浸濃度計
３１………測定部
３２………表示部
３３………連結部
３４………送信部
４１………サーバ
４２………端末
Ｍ………醪

【要約】

【課題】発酵中の醪から試料を採取することなく、醪の日本酒度又はエキス分を経時的に算出することが可能な指標算出システム等を提供する。
【解決手段】指標算出システム１は、清酒の醸造タンク１０に設置され、醸造タンク１０内の醪Ｍから発生する炭酸ガスの生成量に変換可能な第１測定値を測定する第１測定装置２と、醸造タンク１０に設置され、醪Ｍの屈折率に変換可能な第２測定値を測定する第２測定装置３と、第１測定値及び第２測定値に基づいて、醪Ｍのエキス分又は日本酒度を算出する演算装置４と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】