JP2007289916A - 小型抽出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波照射加熱を利用する抽出操作を短時間でより簡便に行うことのできる小型抽出装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波照射による加熱によって、植物原料または動物原料から有効成分を抽出、取得するための小型抽出装置であって、前記原料および溶媒を収容する材料部１０と、前記材料部１０の上に配置され、その上部及び／又は下部において前記材料部１０と連通し、凝縮した溶媒および抽出された有効成分を回収する回収部２０と、前記回収部２０の上に配置され、その底面において前記回収部２０と連通し、蓄冷材を収容し、電磁波遮蔽材により被覆されている冷却部３０とを備えたことを特徴とする小型抽出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波照射による加熱を利用して植物原料または動物原料から有効成分を簡易に抽出、取得するための小型抽出装置に関する。

植物や動物原料から有効成分を簡便に取得するための抽出方法においては、溶媒を混合したのち加熱すると抽出効率を高めることができる。従来かかる場合における加熱方法としては、水浴あるいはマントルヒーター等による外部からの加熱方法が用いられていた。

しかし、外部からの加熱においては、抽出容器を温める必要があり、また、原料を所望の温度に加熱するためには、加熱ロスを含めてそれ以上の温度設定にて加熱する必要があった。また、原料が固体の場合には抽出効率を高めるために、原料を細かく粉砕する必要があり、あるいは長時間の抽出反応が必要であった。さらに、目的とする有効成分が熱に弱いものの場合には長時間の加熱、あるいは外部からの加熱により分解、劣化する問題もあった。このような問題点を考慮すると動植物から有効成分を抽出する方法として外部加熱を用いる方法はあまり好ましい方法とは考えられない。

特許文献１には、ろ過工程が不要で、マイクロ波照射による短時間の加熱を利用して有効成分を抽出できる抽出装置が提案されている。特許文献１記載の抽出装置は、マイクロ波加熱を利用しているが、ソックスレー抽出法に用いられるものであり、この方法においては電気またはガスによる外部加熱が併せて行われている。また、その他、外部加熱を利用しない装置として、常圧でのマイクロ波反応装置も幾つか製造あるいは市販されているが、特注品もしくは反応用のものであるため高価である。一方、一般家庭用のマイクロ波装置（電子レンジ）を抽出反応に使用するには、穴あけなど改造が必要である。
特表２０００−５１０７６５号公報

本発明は、マイクロ波照射による加熱を利用する抽出操作をより簡便に行い、短時間で有効成分を抽出することができる小型の抽出装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、マイクロ波照射による加熱により原料を直接加熱して有効成分を抽出した溶媒蒸気を発生させる材料部と、電磁波遮蔽材により被覆されており、発生した蒸気を凝縮させる蓄冷材を収容した冷却部と、凝縮させた溶媒および有効成分を回収する回収部を一体に組み込むことにより、マイクロ波照射可能な小型抽出装置を提供できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は以下の通りである。
１）マイクロ波照射による加熱によって、植物原料または動物原料から有効成分を抽出、取得するための小型抽出装置であって、
前記原料および溶媒を収容する材料部（１０）と、
前記材料部（１０）の上に配置され、その上部及び／又は下部において前記材料部（１０）と連通し、凝縮した溶媒および抽出された有効成分を回収する回収部（２０）と、
前記回収部（２０）の上に配置され、その底面において前記回収部（２０）と連通し、蓄冷材を収容し、電磁波遮蔽材により被覆されている冷却部（３０）と
を備えたことを特徴とする小型抽出装置、
２）前記材料部（１０）が、ガラスまたはマイクロ波透過性耐熱材で構成されている前記１）に記載の小型抽出装置、
３）前記回収部（２０）が、電磁波遮蔽材により被覆されているケース（２６）を備えている前記１）または２）に記載の小型抽出装置、
４）前記回収部（２０）の下部と前記材料部（１０）とが、連通パイプにより連通している前記１）〜３）のいずれかに記載の小型抽出装置、
５）前記回収部（２０）と前記材料部（１０）とが、独立した二本の連通パイプにより連通している前記１）〜４）のいずれかに記載の小型抽出装置、
６）前記回収部（２０）が、その下部に取り出し口を有する前記１）〜５）のいずれかに記載の小型抽出装置、
７）前記冷却部（３０）が、その上部に蒸気穴を有する前記１）〜６）のいずれかに記載の小型抽出装置、
８）マイクロ波照射による加熱によって、植物原料または動物原料から有効成分を抽出、取得するための小型抽出装置であって、
前記原料および溶媒を収容する材料部（１０）と、
前記材料部（１０）の上に配置され、その側面において前記材料部（１０）と連通し、凝縮した溶媒および抽出された有効成分を回収する回収部（２０）と、
前記回収部（２０）の上に配置され、その底面において前記材料部（１０）と連通し、蓄冷材を収容し、電磁波遮蔽材により被覆されている冷却部（３０）と
を備えたことを特徴とする小型抽出装置、
９）前記材料部（１０）が、ガラスまたはマイクロ波透過性耐熱材で構成されている前記８）に記載の小型抽出装置、
１０）前記回収部（２０）が、電磁波遮蔽材により被覆されているケース（２６）を備えている前記８）または９）に記載の小型抽出装置、
１１）前記回収部（２０）の側面と前記材料部（１０）とが、連通パイプにより連通している前記８）〜１０）のいずれかに記載の小型抽出装置、
１２）前記回収部（２０）が、その下部に取り出し口を有する前記８）〜１１）のいずれかに記載の小型抽出装置、
１３）前記冷却部（３０）が、その上部に蒸気穴を有する前記８）〜１２）のいずれかに記載の小型抽出装置。

請求項１記載の小型抽出装置によれば、マイクロ波照射加熱により、抽出原料および溶媒を直接加熱することができ、容器を温めるためのエネルギーが不要であり、短時間で有効成分を抽出することができるとともに、冷却部に蓄冷材を有するので抽出液を容易に凝縮させることができ、簡便に有効成分を取得することができる。

請求項２によれば、照射されたマイクロ波により効率よく材料部に収容された原料および溶媒を加熱することができ、抽出効率を高めることができる。請求項３によれば、マイクロ波の照射を受けても回収時に再加熱されることなく回収することができる。請求項４によれば溶媒を材料部にリサイクルさせることができ、材料が少量であっても過加熱の状態になることをさけ適度な溶媒蒸気を保つことができる。請求項５によれば、材料部で発生し、上昇する蒸気と材料部にリサイクルされる冷却された溶媒が接触することを防止することができ、抽出効率を高めることができる。請求項６によれば凝縮した溶媒および有効成分を容易に回収、取得することができる。請求項７によれば蒸気が大量に発生した場合においても抽出装置の破裂を防止して、効率よく抽出操作を行うことができる。

請求項８によれば、請求項１と同様、マイクロ波照射加熱により、有効成分を短時間で容易に抽出、回収することができると共に、材料部で発生し冷却部に入る蒸気と、冷却された回収液とが接触するのを防止することにより、抽出効率を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の小型抽出装置の好適な形態の外観を示す斜視図である。図２は同じ抽出装置の概略断面図である。

図３は本発明の他の小型抽出装置の好適な形態の概略断面図である。図４は別の好適な形態の小型抽出装置の外観斜視図であり、図５は同じ小型抽出装置の概略断面図である。図６はまた別の好適な形態の小型抽出装置の外観の斜視図であり、図７はその小型抽出装置の概略断面図である。

図１，２において、１０はマイクロ波照射加熱によって有効成分を抽出するための溶媒および原料を収容する材料部を構成する容器である。材料部１０には、その頂部にパイプ用穴１１が形成されている。この容器により構成される材料部１０は、本体と蓋１２で構成し使用時に組み合わせるようにすると、原料の出し入れが容易になる。

容器は、ガラスまたはマイクロ波透過性耐熱材で形成されていることが好ましい。マイクロ波を照射されると材料部外壁を透過したマイクロ波により収容されている原料および溶媒が加熱され、原料中の有効成分の抽出が促進され、短時間で抽出が可能となる。マイクロ波透過性耐熱材としては、例えば、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテル系、ポリフェニレン系、ポリサルホン系、ポリベンゾイミダゾール系、フッ素系等の樹脂材料、シリカもしくはアルミナを被覆したポリエチレンテレフタレート、セラミックス系材料等を挙げることができる。

有効成分を抽出するための溶媒としては、安全性が高く入手容易である点より、水を好ましく挙げることができる。図２においては、材料部１０には、原料１が収容されている状態を示す。原料１は、図３のように目皿受け１４及び目皿１３を下部に設置し、目皿の上に収容してもよい。原料１としては、例えばミキサーなどで粉砕されたものを用いれば、溶媒との接触面積を大きくすることができ、抽出効率を高めることができる。好ましい原料は、植物の実、葉、茎等である。

材料部１０に収容された原料および溶媒がマイクロ波照射により加熱されると、有効成分が抽出され、それらの温度が次第に高くなって溶媒の沸点を超えると蒸気が発生する。材料部１０の頂面は、回収部２０と回収部の上部及び下部において連通パイプ２３により連通している。材料部１０において発生した蒸気は、材料部１０に充満すると、回収部２０との連通パイプ２３に入り、回収部の上部空間２４を通り、連通パイプ３２を通って、冷却部３０に達する。連通パイプ３２は、回収部２０の頂面と冷却部３０の底面において連通している。連通パイプはガラスまたはその他の耐熱材からなることが望ましい。

冷却部３０はその構成材料が電磁波遮蔽材で被覆されており、内部に冷却部３０に達した蒸気を凝縮するための、取り外し可能な蓄冷材３３が配備されている。蓄冷材は抽出操作の前に予め冷凍しておくと、蒸気（抽出液）の凝縮効率を高めることができる。蓄冷材としては、例えば、凍結可能な液体を含浸吸収させたポリアクリル酸系吸水性樹脂、カルボキシポリマー、ポリアルキレングリコールを含む水溶性高分子水溶液等を用いることができる。蓄冷材被覆材としては、膨潤性を有するものが温度変化に対する耐性の点から好ましい。

冷却部を構成する材料の被覆には、断熱材も併用することで、更に冷却効果を高めることができる。断熱材としては、シリカアルミナ系ファイバー等を挙げることができ、冷却部構成材料に密着または貼着して用いればよい。電磁波遮蔽材としては、例えば、銅や銀等の金属塗料、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素系材料や、金属粉末等を含有する導電性樹脂塗料、導電性プラスチック等を挙げることができる。構成材料が、電磁波遮蔽材又は、電磁波遮蔽材及び断熱材で被覆されているので、マイクロ波照射時においても蓄冷材がその影響を受けることなく蒸気を凝縮させることができる。冷却部３０は、蓄冷材収容用の本体と蓋３４で構成し、使用時に組み合わせるようにすると、蓄冷材の出し入れが容易になる。

冷却部３０には、上部に蒸気穴３１を設けると、蒸気が大量に発生した場合であっても、過剰の蒸気を逃がすことにより抽出装置の破裂を防止することができる。

冷却部３０に達した蒸気は、蓄冷材３３に接触して冷却され、凝縮して液体となり、連通パイプ３２を流下して回収部２０の底部に溜られる。回収部２０においては、有効成分と溶媒との間に比重の差があると、液化した溶媒と有効成分をそれにより分離させ、各別に回収することができる。図２には、比重の大きい水２が下に、比重の小さい有効成分である精油３が上に、二層に分離している態様を示す。有効成分によっては溶媒に溶解した溶液として回収してもよい。

回収部２０にはパイプ用穴２１が形成されている。回収部２０には、その下部に材料部１０との連通部である溶媒リサイクル用パイプ２５を設置すると、溶媒を材料部１０に容易にリサイクルさせることができ、材料が少量の場合であっても過加熱の状態になることを防止し、適度な濃度の溶媒蒸気に保つことができる。連通部は蒸気流通用の前記連通パイプ２３と材料部側を共有することができる。図１および図２に示す小型抽出装置はこの形態を示している。また、回収部２０には、下部側面に取り出し口２２が設けられていると、抽出が終了したとき、溶媒および有効成分の取り出しを容易に行うことができる。

回収部２０は、冷却部３０と同様な材料で形成されていると、マイクロ波照射時においてもその影響を受けることなく、有効成分を回収することができる。回収部２０および連通パイプ２３は、図１，２に示すように、ケーシングされていると回収部２０の直径が冷却部３０のそれに比べて小さい場合であっても冷却部３０の安定化をはかることができる。ケーシングがされている場合においては、ケース２６を電磁波遮蔽性の材質で形成することができる。

図３は本発明の他の小型抽出装置の好適な形態の概略断面図である。この形態では、材料部１０の頂面は、冷却部３０の底面と連通パイプ２３により連通し、回収部２０の下部に材料部１０との連通部である溶媒リサイクル用パイプ２５を設置している以外は、図２に示す形態と同様である。この形態によれば、溶媒を材料部１０に容易にリサイクルさせることができ、材料が少量の場合であっても過加熱の状態になることを防止し、適度な濃度の溶媒蒸気に保つことができ、蒸発した蒸気が回収された液体を温めるのを避けられるので、より効率的に蒸留操作を行うことが可能になる。

図３において、回収部２０の大きさは原料中の有効成分量に応じて調整するとよい。少量ならば容積を小さく、多量ならば容積を大きくすることで、効率よく蒸留操作が可能になる。

図４は本発明の別の小型抽出装置の好適な形態の外観斜視図であり、図５はその概略断面図である。この形態は図１，２に示した小型抽出装置における回収部２０と材料部１０を連通する２３、３５の２つの連通パイプをそれぞれ独立して設けた形態である。すなわち、この形態では、材料部１０の頂面にはパイプ接合片１５Ａおよび１５Ｂの２つが設けられており、材料部１０は、回収部２０と回収部の上部および１５Ａにおいて連通パイプ２３により、また回収部の下部および１５Ｂにおいて連通パイプ２５、３５によりそれぞれ連通している。これら以外は図１、２に示す形態と同様である。２つの連通パイプをそれぞれ独立して設けることにより、材料部１０で発生し、上昇する蒸気と、凝縮、分離され、材料部１０にリサイクルされる溶媒との接触を防止することにより、抽出効率を向上させることができる。

図６は本発明のまた別の小型抽出装置の好適な形態の外観を示す斜視図であり、図７はその概略断面図である。この形態は図３に示した小型抽出装置において、材料部１０頂面において連通する２つの連通パイプをそれぞれ独立に設けた形態である。すなわち、材料部１０は、その頂面に設けられたパイプ接合片１５Ａおよび冷却部の底面において冷却部３０と連通パイプ２３により連通し、しかもパイプ接合片１５Ｂおよび回収部の下部において回収部２０と連通パイプ２５、３５により連通している。さらに、冷却部３０はその底面において、回収部２０とその頂面において連通パイプ３２により連通している。この形態においては、材料部１０で発生した蒸気が直接冷却部３０に入るので、蒸気とリサイクルされる溶媒との接触ばかりでなく、凝縮した回収液との接触をも防止することができ、それらの間の熱交換を防止することにより、抽出効率を向上させることができる。

本発明の小型抽出装置は、材料部１０、回収部２０、冷却部３０および回収部のケース２６が、各部の外壁端部およびパイプ用穴と連通パイプの部分で、図１、４、６に示すように取り外し可能なように組み立てられているので、抽出操作が終了したとき、装置を容易に洗浄することができ、また、収納に際して、装置各部を取り外して別々に収納することができる。

本発明の小型抽出装置は、材料部の直径を１０〜２０ｃｍ程度、高さ７〜１０ｃｍ程度、回収部の高さ４〜５ｃｍ程度、冷却部の高さ６〜８ｃｍ程度の大きさにすると、一般家庭で用いられている電子レンジを利用することができる。

本発明に係る小型抽出装置は、マイクロ波照射に利用することができ、これを用いると、植物原料または動物原料から、エネルギーの無駄なく、短時間で、簡便にそれらに含有される有効成分を抽出し、取得することができる。したがって、一般家庭用、喫茶店や売店等での業務用、研究室での実験用の装置として、幅広く利用することができる。

本発明に係る小型抽出装置の外観斜視図である。 図１に示す小型抽出装置の概略断面図である。 本発明に係る他の小型抽出装置の概略断面図である。 本発明に係る別の小型抽出装置の外観斜視図である。 図４に示す小型抽出装置の概略断面図である。 本発明に係る別の小型抽出装置の外観斜視図である。 図６に示す小型抽出装置の概略断面図である。

符号の説明

１ 原料
２ 溶媒
３ 精油（有効成分）
１０ 材料部
１１ パイプ用穴
１２ 蓋
１３ 目皿
１４ 目皿受け
１５Ａ パイプ接合片
１５Ｂ パイプ接合片
２０ 回収部
２１ パイプ用穴
２２ 取り出し口
２３ 連通パイプ
２４ 回収部上部空間
２５ 溶媒リサイクル用パイプ
２６ 回収部ケース
３０ 冷却部
３１ 蒸気穴
３２ 連通パイプ
３３ 蓄冷材
３４ 蓋
３５ 連通パイプ

Claims (13)

1. マイクロ波照射による加熱によって、植物原料または動物原料から有効成分を抽出、取得するための小型抽出装置であって、
   前記原料および溶媒を収容する材料部（１０）と、
   前記材料部（１０）の上に配置され、その上部及び／又は下部において前記材料部（１０）と連通し、凝縮した溶媒および抽出された有効成分を回収する回収部（２０）と、
   前記回収部（２０）の上に配置され、その底面において前記回収部（２０）と連通し、蓄冷材を収容し、電磁波遮蔽材により被覆されている冷却部（３０）と
   を備えたことを特徴とする小型抽出装置。
2. 前記材料部（１０）が、ガラスまたはマイクロ波透過性耐熱材で構成されている請求項１に記載の小型抽出装置。
3. 前記回収部（２０）が、電磁波遮蔽材により被覆されているケース（２６）を備えている請求項１または２に記載の小型抽出装置。
4. 前記回収部（２０）の下部と前記材料部（１０）とが、連通パイプにより連通している請求項１〜３のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
5. 前記回収部（２０）と前記材料部（１０）とが、独立した二本の連通パイプにより連通している請求項１〜４のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
6. 前記回収部（２０）が、その下部に取り出し口を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
7. 前記冷却部（３０）が、その上部に蒸気穴を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
8. マイクロ波照射による加熱によって、植物原料または動物原料から有効成分を抽出、取得するための小型抽出装置であって、
   前記原料および溶媒を収容する材料部（１０）と、
   前記材料部（１０）の上に配置され、その側面において前記材料部（１０）と連通し、凝縮した溶媒および抽出された有効成分を回収する回収部（２０）と、
   前記回収部（２０）の上に配置され、その底面において前記材料部（１０）と連通し、蓄冷材を収容し、電磁波遮蔽材により被覆されている冷却部（３０）と
   を備えたことを特徴とする小型抽出装置。
9. 前記材料部（１０）が、ガラスまたはマイクロ波透過性耐熱材で構成されている請求項８に記載の小型抽出装置。
10. 前記回収部（２０）が、電磁波遮蔽材により被覆されているケース（２６）を備えている請求項８または９に記載の小型抽出装置。
11. 前記回収部（２０）の側面と前記材料部（１０）とが、連通パイプにより連通している請求項８〜１０のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
12. 前記回収部（２０）が、その下部に取り出し口を有する請求項８〜１１のいずれか１項に記載の小型抽出装置。
13. 前記冷却部（３０）が、その上部に蒸気穴を有する請求項８〜１２のいずれか１項に記載の小型抽出装置。

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