JP2016034419A - 抽出液製造システム及び抽出液の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抽出液を効率的に製造可能な抽出液製造システムを提供する。【解決手段】抽出原料から抽出液を抽出する抽出機１と、抽出液を貯蔵する抽出液タンク２と、抽出機１と抽出液タンク２を結ぶ、抽出液の流路１１と、流路１１に設けられた抽出液の流量を測定する流量計３と、流路１１に設けられた抽出液の固形分濃度を測定する濃度測定器４と、測定された流量及び固形分濃度に基づき、流路１１を流れた抽出液に含まれる固形分量を算出する固形分量算出部３０１と、算出される固形分量に基づいて、抽出機１から抽出液タンク２への抽出液の送液を制御する送液制御部３０２と、を備える抽出液製造システム。【選択図】図１

Description

本発明は抽出技術に関し、抽出液製造システム及び抽出液の製造方法に関する。

例えばコーヒー飲料を製造する際には、抽出機において、粉砕されたコーヒー豆に熱水を注ぎ、抽出液を抽出している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−１６９６９号公報

従来、飲料を製造する際には、抽出工程の後に、抽出液に含まれる固形分量を測定し、固形分量が足りなければ抽出工程を再開し、固形分量が過剰であれば抽出液を廃棄している。抽出液を廃棄することは、製造用水、製造時間、廃棄液水処理の無駄に繋がる。そのため、従来の抽出液の製造方法は、非効率的である。また、抽出固形分量が不足していたり、過剰であったりすると、抽出液の味や香りに影響を及ぼすおそれがあり、安定した製品の製造を阻害する因子となる。そこで、本発明は、香味の安定した抽出液を効率的に製造可能な抽出液製造システム及び抽出液の製造法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様によれば、（ａ）抽出原料から抽出液を抽出する抽出機と、（ｂ）抽出液を貯蔵する抽出液タンクと、（ｃ）抽出機と抽出液タンクを結ぶ、抽出液の流路と、（ｄ）流路に設けられた抽出液の流量を測定する流量計と、（ｅ）流路に設けられた抽出液の固形分濃度を測定する濃度測定器と、（ｆ）測定された流量及び固形分濃度に基づき、流路を流れた抽出液に含まれる固形分量を算出する固形分量算出部と、（ｇ）算出される固形分量に基づいて、抽出機から抽出液タンクへの抽出液の送液を制御する送液制御部と、を備える、抽出液製造システムが提供される。

上記抽出液製造システムにおいて、濃度測定器が、抽出液の屈折率を測定してもよい。また、濃度測定器が、測定された屈折率に基づいて、抽出液のＢｒｉｘを算出してもよい。

上記抽出液製造システムにおいて、算出される固形分量に基づいて、抽出機への処理液の供給を止めてもよい。また、算出される固形分量に基づいて、抽出液の流路を遮断してもよい。あるいは、算出される固形分量に基づいて、抽出機への処理液の供給を止め、その後、抽出液の流路を遮断してもよい。

上記抽出液製造システムにおいて、抽出原料がコーヒー豆又は茶葉であってもよい。あるいは、抽出液が飲料、希釈して飲用に用いられる飲料用原料、希釈して飲用に用いられる飲料用濃縮物に用いられてもよい。

また、本発明の態様によれば、（ａ）抽出機で抽出原料から抽出液を抽出することと、（ｂ）流路を介して抽出液を抽出液タンクに送ることと、（ｃ）流路に設けられた流量計で抽出液の流量を測定することと、（ｄ）流路に設けられた濃度測定器で抽出液の固形分濃度を測定することと、（ｅ）測定された流量及び固形分濃度に基づき、流路を流れた抽出液に含まれる固形分量を算出することと、（ｆ）算出される固形分量に基づいて、抽出機から抽出液タンクへの抽出液の送液を制御することと、を含む、抽出液の製造方法が提供される。

上記抽出液の製造方法において、濃度測定器が、抽出液の屈折率を測定してもよい。また、濃度測定器が、測定された屈折率に基づいて、抽出液のＢｒｉｘを算出してもよい。

上記抽出液の製造方法において、算出される固形分量に基づいて、抽出機への処理液の供給を止めてもよい。また、算出される固形分量に基づいて、抽出液の流路を遮断してもよい。あるいは、算出される固形分量に基づいて、抽出機への処理液の供給を止め、その後、抽出液の流路を遮断してもよい。

上記抽出液の製造方法において、抽出原料がコーヒー豆又は茶葉であってもよい。また、抽出液が飲料に用いられてもよい。

本発明によれば、抽出液を効率的に製造可能な抽出液製造システム及び抽出液の製造方法を提供可能である。

本発明の実施の形態に係る抽出液製造システムの模式図である。 本発明の実施の形態に係る抽出機の模式図である。 本発明の実施例１に係るコーヒー抽出液の流量、Ｂｒｉｘ、及び固形分量の総和を示すグラフである。 本発明の実施例２に係る茶葉抽出液の流量、Ｂｒｉｘ、及び固形分量の総和を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る抽出液製造システムは、図１に示すように、抽出原料から抽出液を抽出する抽出機１と、抽出液を貯蔵する抽出液タンク２と、抽出機１と抽出液タンク２を結ぶ、抽出液の流路１１と、流路１１に設けられた抽出液の流量を測定する流量計３と、流路１１に設けられた抽出液の固形分濃度を測定する濃度測定器４と、を備える。

さらに、抽出液製造システムは、測定された流量及び固形分濃度に基づき、流路１１を流れた抽出液に含まれる固形分量を算出する固形分量算出部３０１と、算出される固形分量に基づいて、抽出機１から抽出液タンク２への抽出液の送液を制御する送液制御部３０２と、を備える。例えば固形分量算出部３０１及び送液制御部３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる。

抽出機１には、流路１０を介して処理液タンク５が接続されている。処理液タンク５は、抽出機１が抽出原料から抽出液を抽出する際に用いる処理液を貯蔵する。処理液は、例えば冷水及び熱水である。冷水及び熱水は、純水、天然水、又は脱酸素水等であってもよく、溶質を含んでいてもよい。流路１０は、例えばパイプである。流路１０には、処理液タンク５から抽出機１に処理液を送液するための送液ポンプ１１０が設けられている。また、流路１０には、処理液の温度を制御するための熱交換器等が設けられていてもよい。

抽出機１は、例えば図２に示すように、筒状の胴部５１と、胴部５１の上方開口部を覆う上蓋部５２と、胴部５１の下方開口部を覆うフィルタ５３と、フィルタ５３を介して胴部５１の下方開口部を覆う下蓋部５４と、を備える。上蓋部５２と下蓋部５４は、それぞれ、胴部５１の上方開口部及び下方開口部を密閉する。これにより、胴部５１、上蓋部５２、及び下蓋部５４で囲まれた抽出機１内部の空間に、圧力を加えることが可能となる。ただし、抽出時に圧力を加えるのは任意であり、圧力を加えずに抽出を行ってもよい。また、圧力を加えずに抽出する場合は、上蓋部５２は無くてもよい。

抽出機１は、さらに、上蓋部５２から胴部５１の内部に挿入された回転軸５６を備える。回転軸５６には、回転翼５８及び回転シャワーノズル５７が設けられている。回転シャワーノズル５７は、処理液の流路１０に接続されている。回転軸５６には昇降式回転駆動部５５が接続されている。昇降式回転駆動部５５によって、回転軸５６は回転可能であり、また、胴部５１の側壁と平行に上下に移動することも可能である。回転軸５６の回転に伴い、回転翼５８及び回転シャワーノズル５７は、胴部５１内部で回転する。また、回転軸５６の上下方向の移動に伴い、回転翼５８及び回転シャワーノズル５７は、胴部５１内部で上下方向に移動する。

抽出液の抽出原料の例として、例えば、粉砕されたコーヒー豆が、フィルタ５３上に配置される。フィルタ５３上に配置されたコーヒー豆の高さは、回転翼５８によって均一にならされる。また、コーヒー豆に、回転シャワーノズル５７から処理液が注がれる。回転シャワーノズル５７を回転させながらコーヒー豆に処理液を注ぐことにより、コーヒー豆に処理液が均一に注がれる。回転翼５８は、処理液で浸されたコーヒー豆を撹拌するために用いられることもある。処理液が注がれたコーヒー豆から抽出された抽出液は、フィルタ５３を通って、抽出液受けとして機能する下蓋部５４に貯められる。

下蓋部５４に貯められた抽出液は、流路１１を介して、抽出液を一時的に貯蔵する、図１に示す緩衝タンク６に送液される。流路１１には、抽出機１から緩衝タンク６に抽出液を送液するための送液ポンプ１１１が設けられていてもよいし、抽出機よりそのまま重力、圧力などで送液されるシステムでもよい。また、抽出機１と緩衝タンク６を結ぶ流路１１には、処理液の温度を制御するための熱交換器等が設けられていてもよい。

緩衝タンク６に貯蔵された抽出液は、流路１１を介して、抽出液タンク２に送液される。例えば、流路１１に設けられた流量計３は、単位時間あたりに流路１１を流れる抽出液の質量を測定する、インライン・マスフローメータであり、コリオリ流量計及び電磁流量計、熱式流量計等が使用可能である。流量計３は、流路１１を抽出液が流れている間、例えば毎秒等、一定の間隔で、流路１１を流れる抽出液の質量を測定する。流量計３は、測定した抽出液の質量を、ＣＰＵ３００に逐次送信する。

例えば、流路１１に設けられた濃度測定器４は、流路１１を流れる抽出液の屈折率を測定するインライン屈折計である。濃度測定器４は、測定された屈折率に基づいて、流路１１を流れる抽出液のＢｒｉｘを算出する。濃度測定器４は、流路１１を抽出液が流れている間、例えば毎秒等、一定の間隔で、流路１１を流れる抽出液のＢｒｉｘを測定する。ここで、流量計３が抽出液の質量を測定する間隔と、濃度測定器４が抽出液のＢｒｉｘを測定する間隔と、は、同じであることが好ましい。濃度測定器４は、測定した抽出液のＢｒｉｘを、ＣＰＵ３００に逐次送信する。

ＣＰＵ３００の固形分量算出部３０１は、例えば、同じタイミングで測定された抽出液の質量と、抽出液のＢｒｉｘと、を受け取る。さらに、固形分量算出部３０１は、同じタイミングで測定された抽出液の質量に、抽出液のＢｒｉｘを乗じて、抽出液に含まれる固形分の量を算出する。また、固形分量算出部３０１は、流路１１を抽出液が流れている間、各タイミングにおいて抽出液に含まれていた固形分の量の総和を算出する。これにより、抽出液タンク２に送液された抽出液に含まれる固形分の量の総和を、リアルタイムに把握することが可能となる。

ＣＰＵ３００の送液制御部３０２は、固形分量算出部３０１が算出した、流路１１を流れた固形分量の総和に基づいて、抽出機１から抽出液タンク２への抽出液の送液を制御する。例えば、送液制御部３０２は、固形分量の総和が第１の基準値となったときに、送液ポンプ１１０を制御して、処理液タンク５から抽出機１への処理液の送液を止める。さらに、送液制御部３０２は、固形分量の総和が第１の基準値よりも大きい第２の基準値となったときに、送液ポンプ１１２を制御して抽出液の流路１１を遮断し、抽出機１又は緩衝タンク６から抽出タンク２への抽出液の送液（払い出し）を止める。なお、第１の基準値とは、例えば、所望の固形分量の６０ないし９５％の値であり、第２の基準値とは、例えば、所望の固形分量の７０ないし９８％の値であるが、これらに限定されない。

従来、飲料を製造する際には、抽出工程の後に、抽出液タンクに貯蔵された抽出液に含まれる固形分量を測定し、固形分量が足りなければ抽出工程を再開し、固形分量が過剰であれば抽出液を廃棄している。そのため、従来の抽出液の製造方法は、非効率的である。これに対し、本発明の実施の形態に係る抽出液製造システムによれば、抽出工程中に、抽出液に含まれる固形分の量を、リアルタイムに監視することが可能である。そのため、固形分量が所望の値に近づいた時点で、抽出機１への処理液の供給を止めたり、抽出液の流路１１を遮断したりすることにより、所望の値の固形分量を含む抽出液を製造することが可能となる。

また、例えば、コリオリ流量計には、測定対象の質量流量と共に、振動パイプの固有振動数からＢｒｉｘを測定可能な機種もある。しかし、本発明者らは、液体に気泡が含まれていると、コリオリ流量計では正確にＢｒｉｘを測定できないが、屈折計では正確にＢｒｉｘを測定できることを見出した。したがって、濃度測定器４として屈折計を用いることにより、より正確に抽出液に含まれる固形分の量を測定することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、実施の形態では、抽出原料の例としてコーヒー豆を挙げたが、ココア、紅茶、麦茶、緑茶、ウーロン茶、及び果実等の植物等が、飲料等を製造する際の抽出原料として使用可能である。さらに、肉類、並びに鰹節、昆布、及び煮干し等の魚類が、調味料等の製造や天然化合物等の精製をする際の抽出原料として使用可能である。また、実施の形態では、処理液として冷水及び熱水を挙げたが、天然化合物等を精製する際には、アルコール等の有機溶剤等も、処理液として使用可能である。

加えて、流量計３が濃度測定器４に対して抽出機１側に配置されていてもよいし、濃度測定器４が流量計３に対して抽出機１側に配置されていてもよい。また、緩衝タンク６の設置は省略してもよい。さらに、実施の形態では、送液制御部３０２が送液ポンプ１１０、１１２を制御する例を示したが、送液制御部３０２は、流路１０、１１に設けられたコントロールバルブを制御して、処理液及び抽出液の送液を制御してもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

（実施例１）
本発明の実施例に係る抽出液製造システムを用いて、熱水を注いだコーヒー豆から抽出液を抽出した。図３に示すように、抽出液の流量（ｋｇ／時）と、抽出液のＢｒｉｘ（％）をインラインで経時的に測定し、抽出液に含まれる固形分の量を算出した。算出された固形分量の総和は、７．１２ｋｇであった。これに対し、抽出液タンクに貯蔵された後の抽出液の固形分量をＢｒｉｘ計で測定すると７．１３ｋｇであった。よって、インラインで測定された固形分量の誤差はわずかであった。

（実施例２）
本発明の実施例に係る抽出液製造システムを用いて、熱水を注いだ茶葉から抽出液を抽出した。図４に示すように、抽出液の流量（ｋｇ／時）と、抽出液のＢｒｉｘ（％）をインラインで経時的に測定し、抽出液に含まれる固形分の量を算出した。算出された固形分量の総和は、２．００ｋｇであった。これに対し、抽出液タンクに貯蔵された後の抽出液の固形分量をＢｒｉｘ計で測定すると２．０８ｋｇであった。よって、インラインで測定された固形分量の誤差はわずかであった。

（実施例３）
流路を流れる抽出液のＢｒｉｘをコリオリ流量計で測定したところ、気泡が通過した時に、Ｂｒｉｘ値が大きく低下した。これに対し、流路を流れる抽出液のＢｒｉｘを屈折計で測定したところ、気泡が通過しても、Ｂｒｉｘ値に変化は生じなかった。

１ 抽出機
２ 抽出液タンク
２ 抽出タンク
２ 抽出液タンク
３ 流量計
４ 濃度測定器
５ 処理液タンク
６ 緩衝タンク
１０、１１ 流路
５１ 胴部
５２ 上蓋部
５３ フィルタ
５４ 下蓋部
５５ 昇降式回転駆動部
５６ 回転軸
５７ 回転シャワーノズル
５８ 回転翼
１１０、１１１、１１２ 送液ポンプ
３００ 中央演算処理装置
３０１ 固形分量算出部
３０２ 送液制御部

Claims (16)

1. 抽出原料から抽出液を抽出する抽出機と、
   前記抽出液を貯蔵する抽出液タンクと、
   前記抽出機と前記抽出液タンクを結ぶ、前記抽出液の流路と、
   前記流路に設けられた前記抽出液の流量を測定する流量計と、
   前記流路に設けられた前記抽出液の固形分濃度を測定する濃度測定器と、
   前記測定された流量及び固形分濃度に基づき、前記流路を流れた前記抽出液に含まれる固形分量を算出する固形分量算出部と、
   前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機から前記抽出液タンクへの前記抽出液の送液を制御する送液制御部と、
   を備える、抽出液製造システム。
2. 前記濃度測定器が前記抽出液の屈折率を測定する、請求項１に記載の抽出液製造システム。
3. 前記濃度測定器が、前記測定された屈折率に基づいて、前記抽出液のＢｒｉｘを算出する、請求項２に記載の抽出液製造システム。
4. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機への処理液の供給を止める、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の抽出液製造システム。
5. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出液の流路を遮断する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の抽出液製造システム。
6. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機への処理液の供給を止め、その後、前記抽出液の流路を遮断する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の抽出液製造システム。
7. 前記抽出原料がコーヒー豆又は茶葉である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の抽出液製造システム。
8. 前記抽出液が飲料に用いられる、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の抽出液製造システム。
9. 抽出機で抽出原料から抽出液を抽出することと、
   流路を介して前記抽出液を抽出液タンクに送ることと、
   前記流路に設けられた流量計で前記抽出液の流量を測定することと、
   前記流路に設けられた濃度測定器で前記抽出液の固形分濃度を測定することと、
   前記測定された流量及び固形分濃度に基づき、前記流路を流れた前記抽出液に含まれる固形分量を算出することと、
   前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機から前記抽出液タンクへの前記抽出液の送液を制御することと、
   を含む、抽出液の製造方法。
10. 前記濃度測定器が前記抽出液の屈折率を測定する、請求項９に記載の抽出液の製造方法。
11. 前記濃度測定器が、前記測定された屈折率に基づいて、前記抽出液のＢｒｉｘを算出する、請求項１０に記載の抽出液の製造方法。
12. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機への処理液の供給を止める、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の抽出液の製造方法。
13. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出液の流路を遮断する、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の抽出液の製造方法。
14. 前記算出される固形分量に基づいて、前記抽出機への処理液の供給を止め、その後、前記抽出液の流路を遮断する、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の抽出液の製造方法。
15. 前記抽出原料がコーヒー豆又は茶葉である、請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の抽出液の製造方法。
16. 前記抽出液が飲料に用いられる、請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の抽出液の製造方法。