JP2019129894A - 抽出装置及び抽出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1が示す抽出装置100は、抽出器10と、熱交換器20(特許請求の範囲に記載された「第1加熱部」及び「第2加熱部」の一例)と、処理液タンク30と、スチーム入口70と、エア入口80と、抽出液出口90と、配管L1〜L14と、制御部Cと、を備える。本実施形態の特徴とするところは、抽出装置100において、後述する処理液供給処理、循環加熱処理、気体送出処理、及び排出処理が行われる点である。
図1が示す抽出器10は、内部の収容室10aに抽出原料7を収容して、供給された処理液8によって抽出液9を生成する。抽出原料7としては、コーヒー豆、鰹の削り節、椎茸等の食品や、漢方薬などが用いられる。処理液8としては、抽出原料7及び抽出される抽出成分の種類により、適当な液体が用いられる。例えば、処理液8として水やエタノールが用いられる。例えば、コーヒー豆を抽出原料7とし、水を処理液8として、抽出液9としてコーヒーが生成される。
は、抽出器10の内壁の近傍であって、ジャケット16の近傍の抽出液9の温度を検知する。温度計S1は、検知した抽出液9の温度に応じた信号を、制御部Cへ出力する。
熱交換器20は、配管L2を通流する流体と、配管L12を通流する流体とを熱交換させる熱交換器である。
処理液タンク30は、抽出器10へ供給される処理液8を貯留するタンクである。処理液タンク30は、配管L1の上流側の端部と接続されている。処理液タンク30は、配管L1へ処理液8を供給する。
スチーム入口70は、配管L11の上流側の端部と接続されている。スチーム入口70は、抽出装置100の外部から配管L11へスチームを供給する。なおスチームに代えて湯水等を用いることも可能である。
エア入口80は、配管L11の上流側の端部と接続されている。エア入口80は、抽出装置100の外部から配管L11へ高圧の圧縮空気を供給する。なお圧縮空気に代えて窒素ガス等を用いることも可能である。
抽出液出口90は、配管L8の下流側の端部と接続されている。抽出液出口90は、配管L8から流入した抽出液9を抽出装置100の外部へ払い出す。
配管L1は、上流側の端部が処理液タンク30に接続され、下流側の端部が逆止弁V2を介して配管L2に接続されている配管である。逆止弁V2は、流体が配管L1から配管L2への向きにのみ流れることができる弁である。配管L1には、上流側から順に、送液ポンプP1と、流量コントロールバルブV1と、流量計S3と、が配置されている。
配管L2は、上流側の端部が逆止弁V2を介して配管L1に接続され、熱交換器20を通り、下流側の端部が逆止弁V3を介して配管L3に接続されている配管である。熱交換器20は、配管L2を通流する流体と、配管L12を通流する流体とを熱交換させる。逆止弁V3は、流体が配管L2から配管L3への向きにのみ流れることができる弁である。
配管L3は、上流側の端部が逆止弁V3を介して配管L2に接続され、下流側の端部が閉止弁V4を介して配管L4に接続されている配管である。閉止弁V4は、制御部Cから受信した開閉指令に従って開閉する。
配管L4は、上流側の端部が閉止弁V4を介して配管L3に接続され、下流側の端部が抽出器10の回転シャワーノズル14に接続されている配管である。
配管L5は、上流側の端部が閉止弁V5を介して配管L3の逆止弁V3と閉止弁V4との間に接続され、下流側の端部が抽出器10のスプレーボール15に接続されている配管である。閉止弁V5は、制御部Cから受信した開閉指令に従って開閉する。
配管L6は、上流側の端部が抽出器10の排出口12aに接続され、下流側の端部が切替弁V7を介して配管L7及び配管L9に接続されている配管である。配管L6には、上流側から順に、閉止弁V6と、温度計S5(特許請求の範囲に記載された「第2温度センサ」の一例)と、循環排出ポンプP2と、流量計S6と、が配置されている。
配管L7は、上流側の端部が切替弁V7を介して配管L6に接続され、下流側の端部が切替弁V8を介して配管L8及び配管L10に接続されている配管である。切替弁V8は、制御部Cから受信した開閉指令に従って、配管L7の接続先を、配管L8と配管L10との間で切り替える。
配管L8は、上流側の端部が切替弁V8を介して配管L7に接続され、下流側の端部が抽出液出口90に接続されている配管である。
配管L9は、上流側の端部が切替弁V7を介して配管L6に接続され、下流側の端部が逆止弁V9を介して配管L3の逆止弁V3と閉止弁V5との間に接続されている配管である。逆止弁V9は、流体が配管L9から配管L3への向きにのみ流れることができる弁である。
配管L10は、上流側の端部が切替弁V8を介して配管L7に接続され、下流側の端部が逆止弁V10を介して配管L2の逆止弁V2と熱交換器20との間に接続されている配管である。逆止弁V10は、流体が配管L10から配管L2への向きにのみ流れることができる弁である。
配管L11は、上流側の端部がスチーム入口70に接続され、下流側の端部が抽出器10のジャケット16に接続されている配管である。配管L11には、閉止弁V11が配置されている。閉止弁V11は、制御部Cから受信した開閉指令に従って開閉する。
配管L12は、上流側の端部が配管L11のスチーム入口70と閉止弁V11との間に接続され、下流側の端部が熱交換器20に接続されている配管である。配管L12には、流量コントロールバルブV12が配置されている。流量コントロールバルブV12は、制御部Cから受信したバルブ開度指令にて指定された開度で開弁し、配管L12を通流する流体の流量を制御する。
配管L13は、上流側の端部がエア入口80に接続され、下流側の端部が配管L9の切替弁V7と逆止弁V3との間に逆止弁V15を介して接続されている配管である。逆止弁V15は、流体が配管L13から配管L9への向きにのみ流れることができる弁である。配管L13には、上流側から順に、除湿フィルタF1と、減圧弁V13と、フィルタF2と、閉止弁V14と、が配置されている。
配管L14は、上流側の端部が配管L13のフィルタF2と閉止弁V14との間に接続され、下流側の端部が配管L10の切替弁V8と逆止弁V10との間に逆止弁V17を介して接続されている配管である。逆止弁V17は、流体が配管L14から配管L10への向きにのみ流れることができる弁である。
制御部Cは、抽出装置100の動作を制御する。制御部Cは、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)によって実現されてもよいし、ハードウェア回路によって実現されてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。 本実施形態では、制御部Cは、ユーザからの操作入力を受け付ける操作部を有する制御盤(図示なし)に設けられる。
まず、ユーザによって抽出原料投入口11から所定量の抽出原料7が抽出器10の内部に投入される(S21)。ユーザの操作入力に応じて、制御部Cは、モータM2を作動させて、ならし羽根13を抽出原料7の上面近傍に位置させる。ユーザの操作入力に応じて、制御部Cは、モータM1を作動させて、ならし羽根13を抽出原料7の上面近傍で回転させる。ならし羽根13が回転して、抽出原料7の上面が平坦となる。
次に、制御部Cは、閉止弁V4を開き、閉止弁V5を閉じ、閉止弁V6を閉じ、閉止弁V11を閉じる。制御部Cは、流量コントロールバルブV1及び流量コントロールバルブV12を、予め設定された開度で開弁させる。制御部Cは、送液ポンプP1を起動させて、予め設定された回転数で回転させる。制御部Cは、モータM1を起動させる。なお、処理液供給工程におけるスチーム及び処理液8の流れが図3に示され、制御ブロック図が図4に示される。
次に、制御部Cは、閉止弁V5を開き、閉止弁V6を開き、閉止弁V11を開く。制御部Cは、切替弁V7における配管L6の接続先を、配管L7に切り替える。制御部Cは、切替弁V8における配管L7の接続先を、配管L10に切り替える。制御部Cは、流量コントロールバルブV12を、予め設定された開度で開弁させる。制御部Cは、循環排出ポンプP2を起動させて、予め設定された回転数で回転させる。なお、循環加熱工程におけるスチーム及び抽出液9の流れが、図5において太線で示され、制御ブロック図が図6に示される。
次に、制御部Cは、閉止弁V5を開き、閉止弁V6を閉じ、閉止弁V16を開く。なお、気体送出工程における圧縮空気及び抽出液9の流れが、図7において太線で示され、制御ブロック図が図8に示される。
制御部Cは、気体送出処理の次に、抽出器10から抽出液9を排出する排出工程を実行する。本実施形態の排出工程では、単に抽出器10からの抽出液9の排出を行うのではなく、2段階に分けて排出が行われる。具体的には、まず、制御部Cは、供給部1を作動させて抽出器10へ処理液8を供給しながら、排出部2(後述)を作動させて抽出器10からの抽出液9の排出を行う。そして、所定の量の処理液8の供給が行われた後に、供給部1による処理液8の供給を停止し、以降は排出部2による抽出液9の排出のみを行う。以下、排出工程について詳細に説明する。
上記の実施形態では、循環加熱工程(S25)において、熱交換器20により抽出液9の加熱を行う例が説明された。本変形例では、循環加熱工程において、抽出器10のジャケット16により抽出液9の加熱を行う例が説明される。以下の変形例の説明では、実施形態と同様の構成については同一の符号が付され、説明が省略される。
制御部Cは、閉止弁V5を開き、閉止弁V6を開き、閉止弁V11を開く。制御部Cは、切替弁V7における配管L6の接続先を、配管L9に切り替える。制御部Cは、循環排出ポンプP2を起動させて、予め設定された回転数で回転させる。なお、循環加熱工程におけるスチーム及び抽出液9の流れが、図11において太線で示され、制御ブロック図が図12に示される。
次に、制御部Cは、閉止弁V5を開き、閉止弁V6を閉じ、閉止弁V14を開く。なお、気体送出工程における圧縮空気及び抽出液9の流れが、図13において太線で示され、制御ブロック図が図14に示される。
上記の実施形態では、処理液供給工程において、第1設定供給総量は、ユーザによって、抽出器10における処理液8の液面高さが抽出原料7の上端よりも低くなるように設定された。第1設定供給総量は、抽出器10における処理液8の液面高さが抽出原料7の上端と同じ高さになるように設定されてもよい。この場合、循環加熱工程が、処理液8の液面高さが抽出原料7の上端と同じ高さとなる状態で行われる。また、第1設定供給総量は、抽出器10における処理液8の液面高さが抽出原料7の上端よりも高くなるように設定されてもよい。この場合、循環加熱工程が、処理液8の液面高さが抽出原料7の上端よりも高い状態、すなわち処理液8が比較的多い状態で行われる。
上記の実施形態では、排出工程において、制御部Cが、抽出器10の内部の液体の液面高さが予め設定された設定高さで一定となるよう、循環排出ポンプP2の回転数を制御する例が説明された。本変形例では、制御部Cが、循環排出ポンプP2の回転数に代えて、配管L2の処理液8の設定流量を変更する例が説明される。本変形例では、循環排出ポンプP2の回転数は一定に制御される。
上記の実施形態では、排出工程において、制御部Cが、配管L6の抽出液9の瞬時流量と、配管L1の処理液8の瞬時流量と、が等しくなるよう、循環排出ポンプP2の回転数を制御する例が説明された。本変形例では、制御部Cが、配管L1の処理液8の瞬時流量が、配管L6の抽出液9の瞬時流量以下となるように、循環排出ポンプP2を制御する例が説明される。
上記の実施形態では、排出工程において、制御部Cが、抽出器10のレベル計S2が示す液面高さがゼロになったと判断したことに応じて排出工程を終了する例と、配管L6の流量計S6が示す瞬時流量がゼロになったと判断したことに応じて排出工程を終了する例と、が説明された。本変形例では、制御部Cが、抽出器10から排出された抽出液9の総量が設定排出総量を超えたことに応じて排出工程を終了する例が説明される。
上記の実施形態では、循環加熱工程において、熱交換器20及びジャケット16により抽出液9の加熱が行う例が説明された。上記の変形例では、循環加熱工程において、ジャケット16により抽出液9の加熱を行う例が説明された。循環加熱工程において、熱交換器20のみにより抽出液の加熱が行われてもよい。
2・・・排出部
3・・・循環部
4・・・気体供給部
5・・・流入ポート
6・・・排出ポート
7・・・抽出原料
8・・・処理液
9・・・抽出液
10・・・抽出器
16・・・ジャケット(第1加熱部)
20・・・熱交換器(第1加熱部、第2加熱部)
100・・・抽出装置
S1・・・温度計(第1温度センサ)
S5・・・温度計(第2温度センサ)
C・・・制御部
Claims (12)
- 抽出原料を収容する抽出器と、
上記抽出器に処理液を供給する供給部と、
抽出原料と供給された処理液とによって生成された抽出液を上記抽出器の外部に排出する排出部と、
上記抽出器から排出された抽出液を上記抽出器に供給することにより、抽出液の循環を行う循環部と、
制御部と、を備え、
当該制御部は、上記循環部を作動させてから所定時間が経過した後に、上記循環部の作動を停止させると共に、上記供給部と上記排出部とを作動させることを特徴とする抽出装置。 - 上記制御部は、上記循環部の作動を停止させ、上記供給部と上記排出部とを作動させた後に、上記供給部に第1の量の処理液を上記抽出器に供給させたことに応じて、上記供給部の作動を停止させることを特徴とする
請求項1に記載の抽出装置。 - 上記制御部は、上記供給部と上記排出部を作動させる際、上記供給部による処理液の単位時間当たりの供給量が、上記排出部による抽出液の単位時間当たりの排出量以下となるようにすることを特徴とする請求項1又は2に記載の抽出装置。
- 上記制御部は、上記循環部を作動させる前に、上記供給部を作動させて上記抽出器に第2の量の処理液を供給させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の抽出装置。
- 上記第2の量は、上記抽出器における処理液の液面高さが上記抽出原料の上端よりも低くなるような量であることを特徴とする請求項4に記載の抽出装置。
- 上記第2の量は、上記抽出器における処理液の液面高さが、上記抽出原料の上端以上となるような量であることを特徴とする請求項4に記載の抽出装置。
- 上記抽出液を加熱する第1加熱部を更に備え、
上記制御部は、上記循環部を作動させるときに上記第1加熱部を動作させることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の抽出装置。 - 上記制御部は、上記循環部を作動してから上記所定時間が経過し、且つ、上記抽出液の温度が第1の温度に達した後に、上記循環部の作動を停止させると共に、上記供給部と上記排出部とを作動させることを特徴とする請求項7に記載の抽出装置。
- 上記抽出器は、内部の抽出液の温度を検知する第1温度センサを備え、
上記第1加熱部は、上記抽出器に設けられており、
上記制御部は、上記循環部を作動させる際に、上記第1温度センサから受信した温度が第2の温度以下となるように、上記第1加熱部に処理液を加熱させることを特徴とする請求項7または8に記載の抽出装置。 - 上記排出部によって排出された抽出液の温度を検知する第2温度センサを備え、
上記供給部は、上記抽出器へ供給する処理液を加熱する第2加熱部を備え、
上記制御部は、上記供給部と上記排出部とを作動させる際、上記第2温度センサから受信した抽出液の温度が所定温度範囲内となるように、上記第2加熱部により処理液を加熱させることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の抽出装置。 - 上記循環部へ気体を送出する気体供給部を更に備え、
上記制御部は、上記循環部の作動を停止した後、かつ、上記排出部を作動させる前に、上記気体供給部を作動させることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の抽出装置。 - 抽出原料を収容する抽出器と、
上記抽出器に処理液を供給する供給部と、
抽出原料と供給された処理液とによって生成された抽出液を上記抽出器の外部に排出する排出部と、
上記抽出器から排出された抽出液を上記抽出器に供給することにより、抽出液の循環を行う循環部と、を備える抽出装置で行われる抽出方法であって、
上記循環部を作動させてから所定時間が経過した後に、上記循環部の作動を停止させると共に、上記供給部と上記排出部とを作動させることを特徴とする抽出方法。
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