JP2014502545A

JP2014502545A - 材料を溶媒中で煎じる方法及び装置

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Publication number: JP2014502545A
Application number: JP2013546796A
Authority: JP
Inventors: ウェン，タオ; ワン，ガン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2014-02-03
Also published as: RU2013135474A; EP2658384A1; US9066619B2; US20130287908A1; BR112013016412A2; WO2012090126A1

Abstract

本発明は、溶媒（３）中に材料（２）を煎じるための装置（１）であり、前記装置は：
・前記溶媒を含む第１の容器（４）；前記第１の容器の入口（Ｉ１）と前記第１の容器の出口（Ｏ１）を接続するパイプ（５）、前記溶媒を前記出口（Ｏ１）から前記入口（Ｉ１）へ循環させるための前記パイプに直列に設けられるポンプ（６）、前記材料を含む第２の容器を含み、前記第２の容器（７）が、前記パイプと直列して設けられ、前記パイプ内を循環する溶媒が前記材料間で循環することができ、前記第２の容器に隣接して設けられる波発生装置（８）を含み、前記材料に向かって波（ＦＷ）を発生させる、を含む。前記材料に向けた波場を適用することと組合せて、前記溶媒の動的循環は、前記材料中の化合物の抽出を促進し、改善された抽出効率を達成することができる。

Description

本発明は材料を溶媒中で煎じる方法及び装置に関する。本発明は、ドリンク又は飲料を製造する分野で使用可能である。

（源）材料を溶媒中で煎じることで飲料を製造することは、種々の飲料又は中国の伝統的医用飲料を製造するためにしばしば使用されている。例えば、伝統的中国医薬は、ハーブ／植物を材料として、溶媒としての熱／沸騰水中で、材料に含まれる固体／化合物（すなわち活性栄養成分）が溶媒中に抽出／拡散されるまで煎じることで製造される。所定の時間後、材料を前記溶媒から取り出して得られる飲料は直ぐに飲むことができる。伝統的に、この工程は次のステップを含む：
・材料を準備すること：サイズを整える（例えば切断又は粉砕）、材料を洗浄すること。材料は又粉末状であり得る。
・浸漬させること：前記材料を冷水中にある時間漬ける。このステップの目的は、水を前記材料の細胞構造中に侵入させて前記溶媒で抽出が容易になるようにすることである。
・煎じること：材料を沸騰水を含む受容器内に置き、前記水中の材料から化合物を抽出する。
・濾過すること：前記材料を溶媒から分離し、ユーザーが残渣のないきれいな飲料を消費することができる。

しかし、かかる工程は、ユーザーにとって簡便ではない、というのはこの工程は連続的に多くのステップを必要とするからであり、また抽出に数時間を要するからであり、即ち飲料が準備できるようになるまでに相当な時間がかかるからである。この工程を迅速化するために、ユーザーは煎じる時間を短縮しようとするが、こうすると全ての栄養物が材料から抽出されない恐れがあり、その結果飲料に含まれる固体／化合物に関して最適ではない飲料となる可能性があり、これはユーザーへの味又は健康についての有効性に影響を与えるおそれがある。

本発明の課題は、材料を溶媒中に煎じる改善された方法及び装置を提供することである。

この課題を解決するために、本発明の装置は：
・前記溶媒を含む第１の容器；
・前記第１の容器の入口と前記第１の容器の出口を接続するパイプ、
・前記溶媒を前記出口から前記入口へ循環させるための前記パイプに直列に設けられるポンプ、
・前記材料を含む第２の容器を含み、前記第２の容器が、前記パイプと直列して設けられ、前記パイプ内を循環する溶媒が前記材料間で循環することができ、
・前記第２の容器に隣接して設けられる波発生装置を含み、前記材料に向かって波を発生させる、を含む。

前記溶媒が前記受容器内で静的であり、前記材料の周囲で迅速に飽和する傾向があり、これにより前記材料に含まれる化合物の抽出が遅くなる従来の煎じる工程と比較して、本発明による装置は、前記材料間の溶媒の循環を可能にし、材料の周囲に存在する溶媒を連続的に交換させ、及び低濃度の化合物を含む新たな溶媒により、抽出化合物の濃度が高まる（すなわち飽和する）こととなる。従って、これは材料中の化合物の抽出を促進し、飲料製造の全時間を短縮する。前記波発生装置による波の場は、分極効果により前記材料内の細胞膜中にポア（孔）を生じさせ、及び／又はキャビテーション効果によりこれらの細胞壁を破壊し得る。波の場は従って、前記材料の内部で前記化合物の抽出効率の増加に寄与し、このことはかかる装置を用いることで従来技術での材料の浸漬は必要なくなる。本発明を用いると、前記溶媒の動的循環は、前記材料に向けた波の場の適用と組合せて、前記材料中の化合物の抽出を促進させ、改善された抽出効率を可能とする。

本発明はまた、本発明の装置により実施される種々のステップを含む方法に関する。

以下、本発明の他の側面及び詳細な説明が与えられる。

本発明の具体的な側面は、以下実施態様に基づき、添付の図面を参照しつつ説明される。図面中では同じ要素には同じ符号で示される。

図１は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第１の実施態様を示す。図２は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第２実施態様の部分を示す。図３は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第３の実施態様の部分を示す。図４は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第４の実施態様の部分を示す。図５は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第５の実施態様を示す。図６は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第６の実施態様を示す。図７は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第７の実施態様を示す。図８は、溶媒中に材料を煎じるための本発明による装置の第８の実施態様を示す。図９Ａは、本発明の装置で使用される前記第１の容器の実施態様を示す。図９Ｂは、本発明の装置で使用される前記第１の容器の実施態様を示す。図９Ｃは、本発明の装置で使用される前記第１の容器の実施態様を示す。図９Ｄは、本発明の装置で使用される前記第１の容器の実施態様を示す。図１０は、溶媒中に材料を煎じる、本発明による方法を示す。

図１は、溶媒３中に材料２を煎じるための本発明による装置１の第１の実施態様を示す。前記装置は：
・前記溶媒を含む第の容器４、
・前記第１の容器の入口１１へ前記第１の容器の出口Ｏ１を接続するパイプ５、
・前記出Ｏ１から前記入口Ｉ１へ循環させるための前記パイプと直列に設けられるポンプ６、
・前記材料を含むための第２の容器７を含み、前記第２の容器は前記パイプに直列に設けられ、前記パイプ内を循環する前記溶媒が前記材料内を循環することを可能にし、
・前記材料に向けて波の場ＦＷを発生するための前記第２の容器に隣接して設けられる波発生装置８を含む。

材料は、例えば茶葉、植物、葉、コーヒー豆、ハーブ、植物根、果実又はこれらの材料の組合せであり得る。前記溶媒は、例えば水、ミネラルウオーター、水道水、塩水、アルコール又はこれらの溶媒の混合物であり得る。

前記容器４は、前記煎じる工程を開始する際にユーザーにより前記溶媒３が注ぎ込まれるタンクである。説明のために、前記溶媒は、複数の点線で表されている。

前記パイプは前記溶媒の外側に設けられる。
例えば、プラスチック又はガラスなどの材料から形成されたパイプが使用され得る。前記パイプ５の第１の部分は前記第１の容器の出口Ｏ１から出て、前記第２の容器の入口Ｉ２へ接続される。前記溶媒が前記第２の容器に入ると、それは前記材料を通過し、これらの材料中の化合物の中抽出を容易にする。

前記パイプ５の第２の部分は、前記第２の容器の出口Ｏ２から出て、前記ポンプ６の前記入口へ接続される。前記ポンプ６は、前記第１の容器の外部で前記溶媒の閉鎖循環を作るために使用され、溶媒の循環の方向は図１の短い矢印で示されている。全てのタイプのポンプが使用され、例えば電気水ポンプであり得る。好ましくは、前記ポンプの流速は、１分間当たり数リットルの程度である。好ましくは、溶媒の容積が多くなるほど、流速は増加される。前記パイプ５の第３部分は前記ポンプの出口から出て、前記第１の容器の入口Ｉ１へ接続される。前記第１の容器に入り、かつ前記材料から抽出された化合物のより高濃度を持つ前記溶媒は、前記第１の容器内に既に存在する新鮮な溶媒、即ちより低濃度の化合物を含む溶媒と混合される。次に前記第１の溶媒は、前記パイプ５の前記第１の部分へ出ていく。

前記第１の容器の前記出口Ｏ１及び入口Ｉ１は、異なる位置に設けられ得る：
・図１に示されるように、前記第１の容器の出口Ｏ１は、前記第１の容器の壁の底部に設けられ、及び前記入口Ｉ１は前記第１の容器の底部に設けられ、
・図９Ａに示されるように、前記出口Ｏ１及び入口Ｉ１はそれぞれ、前記第１の容器の壁の底部に、例えばお互いに対抗して設けられ、
・図９Ｂに示されるように、前記出口Ｏ１及び入口Ｉ１はそれぞれ、前記第１の容器の壁の中間部に、例えばお互いに対抗して設けられ、
・図９Ｃに示されるように、前記出口Ｏ１は前記第１の容器に上部に設けられ、かつ入口Ｉ１はそれぞれ、前記第１の容器の底部に設けられ、
・図９Ｄに示されるように、前記出Ｏ１及び入口Ｉ１は前記第１の容器に底部に設けられる。

留意すべきことは、前記出口Ｏ１及び入口Ｉ１の位置は、前記入口Ｉ１に入る前記溶媒が、出口Ｏ１を通って前記第１の容器を出る前に前記第１の容器内に既に存在する溶媒と十分混合される限り、考えられ得る、ということである。

前記第２の容器から流れ出た高濃度の化合物を含む前記溶媒が、低濃度の化合物を含む前記第１の容器内のより大きい容積の溶媒により希釈され得ることを保証するために、前記第１の容器の容積は、前記第２の容器の容積よりも大きく、好ましくは最大数百倍大きい。

前記第２の容器に隣接して設けられる波発生装置８は、前記材料に向かって波の場ＦＷを生成することを目的とする。この波の場は、分極効果により前記材料の細胞膜に孔（ポア）を生じさせ、及び／又はキャビテーション効果で細胞壁を破壊する。これにより、前記材料の内部の化合物をより容易に抽出することを可能にする。前記溶媒が前記材料の周りを循環する（即ち溶媒が動的であり静的ではない）ことを考慮すると、比較的低い強度の波場が使用可能である。

溶媒に循環と波場の適用の工程は、所定の時間、例えば前記溶媒中の化合物の濃度や前記溶媒の味見により殆どの化合物が材料から抽出されると分かるまで、続けられる。留意すべきことは、この時間は使用される材料に依存して変更され得るということであり、これはこの側面をさらに詳細に説明することは本発明の目的ではない、ということである。

図２は、溶媒３中に材料２を煎じるための本発明による装置１の第２の実施態様の部分を示す。図１に示された装置に含まれる要素に加えて、この波発生装置８は、超音波場を発生させるための超音波プローブ９を含む。超音波の場は矢印ＦＷ１で示される。前記超音波プローブは、前記第２の容器に壁に隣接して設けられ、超音波が前記第１の容器を進行することを可能にし、これは所謂超音波浴又は超音波洗浄装置での波伝播と類似する。例えば、前記超音波プローブは圧電材料トランスデューサに対応し、周波数範囲が［２０ｋＨｚ；４００ｋＨｚ］の超音波を生成するための外部制御装置（図示されていない）に接続されている。超音波の場は、キャビテーション効果により材料中の細胞壁を破壊することを可能にする。又は（図示されていない）、前記超音波プローブは前記第２の容器に隣接されるのではなく、前記第２の容器に空間内部に直接設けられ、前記空間で循環する溶媒内に触れることとなる。

図３は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第３の実施態様の部分を示す。図２に示された装置に含まれる要素に加えて、前記超音波プローブ９は、前記第２の容器７の周りに設けられる。前記超音波プローブは、前記第２の容器の壁に隣接して設けられ、超音波が前記第１の容器を進行することを可能にし、これは所謂超音波浴又は超音波洗浄装置での波伝播と類似する。前記第２の容器の周りに複数のプローブを設けることで、多重の波場が生成され、２つのプローブが使用される場合には、超音波の第１の場ＦＷ１ａ及び超音波の第２の場ＦＷ１ｂが発生する。これにより、前記材料への異なる方向に超音波の場を供することが可能となり、キャビテーション効果による前記材料の細胞壁の破壊を最大化することを可能にする。

図４は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第４の実施態様の部分を示す。図１に示された装置に含まれる要素に加えて、前記超音波プローブ８は、パルス電波ＦＷ２の場を発生させるための１対の電極１０を含む。前記電極は、プレートに対応し、例えばステンレス鋼から形成され、外部制御装置（図示されていない）により与えられる電圧が供給される。第１の電圧が第１の電極に与えられ、第２の電圧が第２の電極に与えられると、この電圧差により前記電極間に電場が形成される。好ましくは、前記電場は、周波数範囲が［１Ｈｚ；１００Ｈｚ］を持ち、電場勾配の範囲が［１ｋＶ／ｃｍ：１００ｋＶ／ｃｍ］であり、パルス間隔は数マイクロ秒の範囲である。パルス電波の場は、材料の膜内にポアを形成し、及び／又は前記分極効果による材料の膜孔を開口／拡大させる。又は（図示されていない）、前記電極は前記第２の容器の壁の外部に設けられずに、前記第２の容器の空間内部に直接設けられる。

好ましくは前記電極１０は前記第２の容器７の周りに設けられる。前記第２の容器に周りに複数の電極対を設けることで、波の多重場が発生される。これにより、前記材料の異なる方向に向けて電波の場を与えることができ、材料中の膜のポアの形成を最大化し、及び／又は分極効果による材料の膜の開口及び／又は拡大を可能にする。例えば、前記第２の容器が立方体形状である場合、３組の電極が使用でき、それぞれの対は所定の側に置かれる電極と、対抗する側に置かれた第２の電極により形成される。例えば、前記第２の容器が円筒形状である場合、電極の組みは、この円筒形状の長手軸に沿って平行に置かれ、半径方向でお互いに対抗する。

好ましくは、図４の装置は、前記電極１０間の距離を変更し得るシステム（図示されていない）を含む。電極間の距離を変更することで、電場の勾配を変更でき、これは煎じられる材料のタイプに前記電場の特徴を適合させるために有用である。例えば、所定の勾配が前記材料に孔を形成させるため、及び／又は孔を開口したり拡張したりするためにより高い電場密度が必要となる場合に、電極間の距離を減少させる。電極間の距離を変更するシステムは、スライドキャリッジが対応し、これは前記装置のユーザーにより手動で動かすか又は、前記装置のユーザーインタフェースにより生成される信号に依存し、前記信号値が煎じられる材料のタイプを反映して前記装置自体により始動させるものである。

図５は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第５の実施態様を示す。図１に示される装置に含まれる要素に加えて、前記第２の容器は、入口Ｉ２を持ち、これは第１のフィルターＦ１を介して前記パイプへ接続され、及び出口Ｏ２を持ち、これは第２のフィルターＦ２を介して前記パイプに接続される。これらのフィルターは、材料が前記第２の容器から出ないことを保証するためである。前記溶媒が前記第２の容器へ入ると、前記溶媒の循環により材料を前記第２の容器から押し出してパイプに沿って分散させる。これらのフィルターを用いることは、前記溶媒流速が、前記材料の量に照らしてむしろ重要である場合や、材料が前記パイプの内部断面よりも小さい場合に特にそうである。このフィルターにより、材料は受容器内に保持される。例えば、プラスチック又は金属からなり、メッシュ又はネット構造を持つフィルターが使用され得る。前記フィルターは、煎じる工程を開始する前に、ユーザーにより前記材料が受容器内に導入された後、受容器に密閉されるか付設され得る。

図６は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第６の実施態様を示す。図１に示される装置に含まれる要素に加えて、この装置は、弁１１を持ち、これが前記パイプ５の直列に設けられている。前記バルブは、前記溶媒を前記第１の容器の出口Ｏ１から前記第１の容器の前記入口Ｉ１への循環のための第１の位置と、前記溶媒を前記第１の容器から排出するための第２の位置を取る。前記第１の位置では、前記弁は前記パイプの区分Ｓ０を前記パイプの区分Ｓ１へ接続し、これは材料を煎じる間前記位置に対応する。前記第２の位置では、前記弁は前記パイプの区分Ｓ０を前記パイプの外部区分Ｓ２へ接続し、これは前記容器から排出する位置に対応する。結局、前記煎じる工程が終了すると、前記第１の容器内の溶媒は、材料から抽出された化合物を含むドリンク／飲料に対応する。前記第２の位置に前記弁が位置することで、容器４からの溶媒が、例えば前記溶媒を例えばグラスなどの他の受容器へ注ぎ込まれる。前記弁は、ユーザーにより手動で起動される弁、又はシステムにより煎じ時間が終了した場合にシステムにより起動される電気弁（図示されていない）であり得る。留意すべきは、弁１１を用いる代わりに、前記第１の容器の底部に直接接続されたユーザーにより手動で起動されるタップを使用することも可能である。

図７は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第７の実施態様を示す。図１に示される装置に含まれる要素に加えて、この装置は、加熱システム１２を持ち、これが前記溶媒を加熱するために前記第１の容器に隣接して設けられている。前記加熱システムは、図示されているように前記第１の容器の基部内に設けられるか、又は前記第１の容器の壁に沿って設けられ得る（図示されていない）。前記加熱システムは、有利には、電流により供給される抵抗に対応するものである。前記加熱システムは、前記第１の容器内の溶媒を加熱するものであり、それにより加熱された溶媒が前記第２の容器内の材料間を循環することとなる。

図８は、溶媒３に材料２を煎じるための、本発明による装置１の第８の実施態様を示す。図１に示される装置に含まれる要素に加えて、この装置は、加熱システム１３を持ち、これが前記溶媒を加熱するために前記パイプに隣接して設けられている。前記加熱システムは前記パイプの隣接する任意の区分に沿って設けられ得る。前記加熱システムは有利には、電流で供給される抵抗に対応するものである。前記加熱システムは、前記第１の容器内の溶媒を加熱するためであり、それにより加熱された溶媒が前記第２の容器内の材料間を循環することとなる。

図１０は、溶媒内に材料を煎じる本発明による方法を示す。この方法は：
・記溶媒を含む第１の容器の出口から、前記第１の容器の入口へ、パイプ内の溶媒を循環させるステップＳＴ１、
・前記パイプに直列に設けられる第２の容器に含まれる前記材料に向けて波場を生成するステップＳＴ２を含む。
この方法は、図１から図８に示されるような本発明の装置により実施される種々のステップを含む。

ここまで本発明は、図面及び発明の詳細な説明に基づき説明されてきたが、かかる図面及び説明は例示的なものであり、なんらを限定するものではない；本発明は開示された実施態様に限定されるものではない。例えば、前記容器及び受容器の形状は異なるものであってよく、これらは同じ機能を持つものであってもよい。図５から図８に示される装置の追加の構成は、ここでは図１に示された装置に基づき別々に説明されたが、これらの構成は、図１で示される装置に共に組み込まれることができる。特許請求の範囲で、用語「含む」とは、他の要素、ステップを除外するものではなく、用語「ひとつの」とは複数を除外するものではない。特許請求の範囲の符号は、本発明の範囲を限定するように解釈されるものではない。

Claims

溶媒中に材料を煎じるための装置であり、前記装置は：
・前記溶媒を含む第１の容器；
・前記第１の容器の入口と前記第１の容器の出口を接続するパイプ、
・前記溶媒を前記出口から前記入口へ循環させるための前記パイプに直列に設けられるポンプ、
・前記材料を含む第２の容器を含み、前記第２の容器が、前記パイプと直列して設けられ、前記パイプ内を循環する溶媒が前記材料間で循環することができ、
・前記第２の容器に隣接して設けられる波発生装置を含み、前記材料に向かって波を発生させる、装置。
請求項１に記載の装置であり、前記波発生装置が、超音波の場を発生するための超音波プローブを含む、装置。
請求項２に記載の装置であり、前記超音波プローブが前記第２の容器周りに設けられる、装置。
請求項１に記載の装置であり、前記波発生装置が、パルス化電場を発生させるための一組の電極を含む、装置。
請求項４に記載の装置であり、前記電極が、前記第２の容器周りに設けられる、装置。
請求項４に記載の装置であり、さらに、前記電極対の距離を変更するためのシステムを含む、装置。
請求項１に記載の装置であり、前記第２の容器が、第１のフィルターを介して前記パパイプに接続される入口を含み、及び第２のフィルターを介して前記パイプに接続される出口を含む、装置。
請求項１に記載の装置であり、さらに、前記パイプに直列に設けられる弁を含み、前記弁は、前記溶媒が前記第１の容器の前記出口から前記第１の容器に前記入口へ循環させるための第１の位置、及び前記溶媒を前記第１の容器から排出させるための第２の位置を取るように適合された、装置。
請求項１に記載の装置であり、さらに、前記溶媒を加熱するための、前記第１の容器に隣接して設けられる加熱システムを含む、装置。
請求項１に記載の装置であり、さらに、前記溶媒を加熱するための、前記パイプに隣接して設けられる加熱システムを含む、装置。
溶媒内に材料を煎じる方法であり、前記方法は：
・記溶媒を含む第１の容器の出口から、前記第１の容器の入口へ、パイプ内の溶媒を循環させるステップ、
・前記パイプに直列に設けられる第２の容器に含まれる前記材料に向けて波場を生成するステップ、を含む方法。