JP2020011080A - 連続抽出装置及び連続抽出システム - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く原料のコーヒー豆を利用することによって、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能な連続抽出装置及び連続抽出システムを提供する。【解決手段】焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を共存させた状態で摩砕する連続抽出装置であって、第１のロータと、第１のロータを覆う筐体と、を有する摩砕機１を備え、摩砕機は、筐体内にて連続的に摩砕と撹拌とを繰り返すことによりスラリーを吐出することを特徴とし、摩砕機は、筐体内を負圧とすることで、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を筐体内に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、焙煎済みのコーヒー豆等の原料と水とを効率良く利用し、かつ高濃度のコーヒー抽出液を得ることが可能な連続抽出装置及び連続抽出システムに関する。

コーヒー飲料等は、原料のコーヒー豆を焙煎、粉砕した後、適当な温度に設定した水による抽出によってコーヒー抽出液として製造されている。良好な香味を有するコーヒー飲料を効率良く製造するためには、コーヒー豆中の香味成分をできるだけ高濃度でコーヒー抽出液中に溶出させるとともに、油分や渋味成分等、雑味の原因となる成分の過度な溶出を抑え、香味の低下を防ぐことが重要となる。

良好な香味を有する高濃度のコーヒー抽出液を得るための方法として、たとえば特許文献１には、液体中で、もしくは液体とともに焙煎したコーヒー豆を一定範囲内の粒径となるまで粉砕し、ドリップ式等によって抽出する方法が提案されている。

特許文献１では、液体中で、もしくは液体とともに焙煎、粉砕を行うため、焙煎、粉砕時の香味成分、特に揮発成分の散逸を防ぎ、良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることができる。しかし、抽出方法としてはドリップ式等一般的に用いられる方法を採用しているため、得られるコーヒー抽出液の濃度には限界がある。

そこで、特許文献２では、焙煎済みのコーヒー豆と抽出用液体とを共存させた状態で粉砕し、抽出用液体中でコーヒー豆の抽出を行なった後に、遠心分離によりコーヒー豆の抽出残さ（抽出粕）と抽出液とを分離するコーヒー飲料製造装置が開示されている。特許文献２では、コーヒー豆の抽出残さと抽出液とを確実に分離することにより、高濃度のコーヒー抽出液を得ることができる。

特開２０００−３３３６１２号公報 特開２００５−０８０６９８号公報

粉砕されていないコーヒー豆は比重が小さく、液面に浮きやすく、撹拌機により粉砕することが困難になるおそれがある。したがって、特許文献２に開示されているように、焙煎済みのコーヒー豆と抽出用液体とを共存させた状態で粉砕する場合、撹拌機のスクリューを押し込むか、あるいは粉砕されていないコーヒー豆を沈降させる必要が生じる。したがって、比較的大きなスクリューを取り付ける必要が生じるとともに、洗浄が容易ではないことから実用化が困難であるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、効率良く原料のコーヒー豆を利用することによって、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能な連続抽出装置及び連続抽出システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る連続抽出装置は、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を共存させた状態で摩砕する連続抽出装置であって、高速回転する第１のロータと、該第１のロータを覆う筐体とを有する摩砕機と、前記筐体に焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を連続的に供給する連続供給部とを備え、前記摩砕機の前記筐体内にて連続的に摩砕と撹拌とを繰り返してスラリーを吐出することを特徴とする。

第１発明では、第１のロータを高速回転させることで、筐体内に連続的に供給された、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体に対して、連続的に摩砕と撹拌とを繰り返してスラリーを吐出する。第１のロータの高速回転により、コーヒー豆に対して確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことにより、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第２発明に係る連続抽出装置は、第１発明において、前記摩砕機は、前記第１のロータの外側に、第１の開口部を有する固定された第１のステータを備え、スラリーが前記第１の開口部を通過して吐出されることが好ましい。

第２発明では、摩砕機に、第１のロータの外側に、第１の開口部を有する固定された第１のステータを備え、スラリーが第１の開口部を通過して吐出されるので、第１のロータと第１のステータとの隙間で摩砕と撹拌とを繰り返すとともに、第１の開口部を通過する時点でさらに摩砕と撹拌とを繰り返す。したがって、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第３発明に係る連続抽出装置は、第１又は第２発明において、吐出されたスラリーをさらに摩砕する他の摩砕機を備えることが好ましい。

第３発明では、吐出されたスラリーをさらに摩砕する他の摩砕機を備えるので、まだ十分に粉砕されていないコーヒー豆がスラリー内に残存する場合であっても、より粒度の小さいスラリーを生成することが可能となる。

また、第４発明に係る連続抽出装置は、第３発明において、前記他の摩砕機は、高速回転する第２のロータと、該第２のロータの外側に固定された第２のステータとを備え、前記第２のロータと前記第２のステータとの間の隙間を介して摩砕することが好ましい。

第４発明では、他の摩砕機は、高速回転する第２のロータと、該第２のロータの外側に固定された第２のステータとを備え、第２のロータと第２のステータとの間の隙間を介して摩砕するので、スラリーが隙間を通過することで摩砕されて吐出される。第２のロータと第２のステータとの隙間で摩砕と撹拌とを繰り返すので、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第５発明に係る連続抽出装置は、第４発明において、前記他の摩砕機は、前記第２のロータと前記第２のステータとの間の隙間の間隔が、前記第１のロータと前記第１のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第１の開口部の大きさよりも小さいことが好ましい。

第５発明では、他の摩砕機は、第２のロータと第２のステータとの間の隙間の間隔が、第１のロータと第１のステータとの間の隙間の間隔、及び第１の開口部の大きさよりも小さいので、より吐出されるスラリーの粒度を小さくすることができ、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

次に、上記目的を達成するために第６発明に係る連続抽出システムは、上述したいずれかの連続抽出装置から吐出されたスラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第１の遠心分離機を備えることを特徴とする。

第６発明では、上述したいずれかの連続抽出装置から吐出されたスラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第１の遠心分離機を備えるので、抽出粕を再利用することが可能となる。

また、第７発明に係る連続抽出システムは、第６発明において、前記第１の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であることが好ましい。

第７発明では、第１の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であるので、確実に抽出液と抽出粕とを分離することが可能となる。

また、第８発明に係る連続抽出システムは、第６又は第７発明において、前記第１の遠心分離機にて分離された抽出粕と抽出用液体とを再抽出タンクへ供給して二次スラリーを生成し、吐出することが好ましい。

第８発明では、第１の遠心分離機にて分離された抽出粕と抽出用液体とを再抽出タンクへ供給して二次スラリーを生成し、吐出するので、摩砕機だけで抽出するよりも高濃度のコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第９発明に係る連続抽出システムは、第８発明において、前記再抽出タンクは、高速回転する第３のロータを底部に、前記第３のロータの外側に、第３の開口部を有する固定された第３のステータを備え、二次スラリーが前記第３の開口部を通過して吐出されることが好ましい。

第９発明では、再抽出タンクは、高速回転する第３のロータを底部に、第３のロータの外側に、第３の開口部を有する固定された第３のステータを備え、二次スラリーが第３の開口部を通過して吐出されるので、第３のロータと第３のステータとの隙間で摩砕と撹拌とを繰り返すとともに、第３の開口部を通過する時点でさらに摩砕と撹拌とを繰り返す。したがって、より高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第１０発明に係る連続抽出システムは、第８又は第９発明において、前記再抽出タンクは、収容物の上下方向の対流を促進するバッフルを備えることが好ましい。

第１０発明では、再抽出タンクは、収容物の上下方向の対流を促進するバッフルを備えるので、液面近傍に浮遊しているコーヒー豆を再抽出タンクの底部へと引き込むことができ、確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことにより、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第１１発明に係る連続抽出システムは、第８乃至第１０発明のいずれか１つにおいて、前記再抽出タンクは、鉛直方向を中心軸として回転することが可能な回転軸を備え、該回転軸に撹拌用羽根を取り付けてあることが好ましい。

第１１発明では、再抽出タンクは、鉛直方向を中心軸として回転することが可能な回転軸を備え、該回転軸に撹拌用羽根を取り付けてあるので、再抽出タンク内のスラリーに対して確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことができ、より高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第１２発明に係る連続抽出システムは、第８乃至第１１発明のいずれか１つにおいて、前記再抽出タンクから吐出された二次スラリーをさらに連続して摩砕する連続式摩砕機を備えることが好ましい。

第１２発明では、再抽出タンクから吐出された二次スラリーをさらに連続して摩砕する連続式摩砕機を備えるので、スラリーの粒度をより小さくすることが可能となる。

また、第１３発明に係る連続抽出システムは、第１２発明において、前記連続式摩砕機は、高速回転する第４のロータと、該第４のロータの外側に、第４の開口部を有する固定された第４のステータとを備えることが好ましい。

第１３発明では、連続式摩砕機は、高速回転する第４のロータと、該第４のロータの外側に、第４の開口部を有する固定された第４のステータとを備えるので、スラリーが第４の開口部を通過して吐出され、第４のロータと第４のステータとの隙間で摩砕と撹拌とを繰り返すとともに、第４の開口部を通過する時点でさらに摩砕と撹拌とを繰り返す。したがって、より高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第１４発明に係る連続抽出システムは、第１３発明において、前記連続式摩砕機は、前記第４のロータと前記第４のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第４の開口部の大きさが、それぞれ前記第３のロータと前記第３のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第３の開口部の大きさよりも小さいことが好ましい。

第１４発明では、連続式摩砕機は、第４のロータと第４のステータとの間の隙間の間隔、及び第４の開口部の大きさが、それぞれ第３のロータと第３のステータとの間の隙間の間隔、及び第３の開口部の大きさよりも小さいので、より吐出されるスラリーの粒度を小さくすることができ、より高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

また、第１５発明に係る連続抽出システムは、第８乃至第１４発明のいずれか１つにおいて、吐出された二次スラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第２の遠心分離機を備えることが好ましい。

第１５発明では、上述したいずれかの連続抽出システムから吐出された二次スラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第２の遠心分離機を備えるので、抽出液を抽出用液体として再利用することが可能となる。

また、第１６発明に係る連続抽出システムは、第１５発明において、前記第２の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であることが好ましい。

第１６発明では、第２の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であるので、確実に抽出液と抽出粕とを分離することが可能となる。

また、第１７発明に係る連続抽出システムは、第１５又は第１６発明において、前記第２の遠心分離機にて分離された抽出液を前記抽出用液体として前記摩砕機へ供給することが好ましい。

第１７発明では、第２の遠心分離機にて分離された抽出液を抽出用液体として摩砕機へ供給することにより、コーヒー液抽出に再利用することが可能となる。

本発明によれば、第１のロータを高速回転させることで、筐体内に連続的に供給された、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体について、連続的に摩砕と撹拌とを繰り返してスラリーを吐出する。第１のロータの高速回転により、コーヒー豆に対して確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことにより、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の摩砕機の構成例を示す、ロータ（第１のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の二次摩砕機の構成例を示す、ロータ（第２のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの再抽出タンク底部のロータ近傍の構成を示す平面図及びロータの回転中心軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態２に係る再抽出タンクのステータの開口部の形状の例示図である。 本発明の実施の形態２に係る再抽出タンクのバッフルの構成を示す例示図である。 本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの連続式摩砕機の構成例を示す、ロータ（第４のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態３に係る連続抽出システムの構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１では、摩砕機１に原料及び抽出用液体を供給して、摩砕と撹拌とを繰り返すことによりコーヒー抽出液を得る。

図１において、まず原料供給タンク２１ａ、２１ｂに、原料となる焙煎済みのコーヒー豆を供給し、それぞれ原料送り装置２３ａ、２３ｂを介して摩砕機１に供給する。原料の供給流量は、原料供給タンク２１ａ、２１ｂに取り付けられたロードセル２２ａ、２２ｂで測定された重量値の時間当たりの変化により計測する。

原料供給タンク２１ａ、２１ｂを２基設けているのは、原料を連続して一定の流量で摩砕機１へ供給するためである。例えば、原料供給タンク２１ａのみで原料を供給する場合、原料供給タンク２１ａ内の原料がすべて供給されてから原料供給タンク２１ａへ原料を補充していたのでは、補充している時間中は原料を供給することができない。一方、摩砕機１へ原料を供給している途上で原料を補充する場合、原料供給タンク２１ａに取り付けられたロードセル２２ａによって供給流量を正しく把握することができない。

したがって、例えば原料供給タンク２１ａにより摩砕機１へ原料を供給しながら、原料供給タンク２１ｂに原料を補充する。そして、原料供給タンク２１ａが空になった時点で原料供給タンク２１ｂから原料を供給するように切り替える。原料供給タンク２１ｂにより摩砕機１へ原料を供給しながら原料供給タンク２１ａに原料を補充する。これを繰り返すことで、原料を連続して摩砕機１へ供給することができる。

原料の供給流量は、原料送り装置２３ａ、２３ｂを駆動するモータに取り付けられたスピードコントローラ２４ａ、２４ｂにより制御される。原料送り装置２３ａ、２３ｂとしては、例えばロータリーバルブ、スクリューフィーダー等を用いることができる。ただし、原料を液中で摩砕することにより原料に含まれるアロマ成分を液中に封じ込める必要があることを鑑みれば、原料を送り出す時点で原料が砕かれることは好ましくない。したがって、原料送り装置２３ａ、２３ｂとしては、比較的原料を砕くことなく送り出すことができるスクリューフィーダーを用いることがより好ましい。

原料供給タンク２１ａ、２１ｂから焙煎済みのコーヒー豆が摩砕機１へ供給されると同時に、抽出用液体もコントロールバルブ５を介して摩砕機１へ供給される。抽出用液体の供給流量は、例えば質量流量計５１で流量を測定しながら、コントロールバルブ５の開度調整により行う。すなわち、原料供給タンク２１ａ、２１ｂ及びコントロールバルブ５で連続供給部が形成されている。

なお、本実施の形態１で原料として用いるコーヒー豆は特に種類等が限定されるものではなく、抽出液の使用目的に応じて、単種あるいは２種以上の豆を適宜ブレンドして用いても良い。また、コーヒー豆の焙煎条件は、用いるコーヒー豆の種類、所望の濃度、所望の香味等に応じて、最適な濃度、良好な香味を発揮する条件を適宜選択すれば良い。

抽出用液体としては、抽出液の使用目的に応じて水道水、イオン交換水やＲＯ水等の純水、エタノール又はエタノール水溶液、牛乳等を用いることができる。抽出用液体の供給温度は、１〜１４５℃であることが好ましく、１〜６０℃であることがより好ましい。これにより、アロマ成分の高温による劣化等を抑制することが可能となる。

また、抽出用液体として水を用いる場合、真空脱気等の通常用いられる方法によって水中の溶存酸素量を減らした脱酸素水を用いることが好ましい。脱酸素水としては、例えば溶存酸素量が５０ｐｐｂ程度であるもの等が挙げられる。脱酸素水を用いる場合、抽出用液体に対する香味成分の溶出が促進され、コーヒー豆中の香味成分をより良好に抽出することができる。香味成分の中で、特に揮発性の香味成分の溶出度が向上することは、良好な香味を有する抽出液を得るために効果的である。さらに、脱酸素水を用いることにより抽出液中の溶存酸素量を少なくすることができるため、香味成分の変質、劣化を防止できるという利点がある。

抽出用液体の量と、原料であるコーヒー豆との重量比率は、原料１に対して抽出用液体が１〜３０であることが好ましく、原料１に対して抽出用液体が２〜１０であることがより好ましい。原料１に対して抽出用液体が３以上であれば、抽出用液体中にコーヒー豆を十分浸漬することができ、原料であるコーヒー豆を効率良く利用して高濃度のコーヒー抽出液を得ることができる。原料１に対して抽出用液体が３０以下であれば、抽出用液体が多すぎることによるコーヒー抽出液の濃度の低下を防止できる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の摩砕機１の構成例を示す、ロータ（第１のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。図２に示すように、摩砕機１は、高速回転するロータ（第１のロータ）１１と、ロータ１１の外側に、開口部（第１の開口部）１４１、１４２を有する固定されたステータ（第１のステータ）１３１、１３２とを備える。なお、ケーシング（筐体）１２には、ステータ１３１、１３２が固着されており、内部に供給された原料であるコーヒー豆と抽出用液体とが貯留されている。

図２の例では、原料入口１５から、ケーシング１２の筒体１０の内部が負圧になることにより原料であるコーヒー豆が吸い込まれる。具体的には、シャッター弁１８を開放した時点で原料であるコーヒー豆が吸い込まれる。同時に抽出用液体が抽出用液体入口１７から供給され、高速回転するロータ１１へと誘導される。

原料入口１５から吸い込まれたスラリーは、高速回転するロータ１１の内歯１９１で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ１３１の開口部（穴）１４１を通過することで再度摩砕され、さらにその外側の中歯１９２で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ１３２の開口部（穴）１４２を通過する時点でさらに摩砕され、その外側の外歯１９３で砕かれつつスラリー出口１６から吐出される。

ステータ１３２の開口部１４２の穴の径、あるいはスリット形状の幅は、ステータ１３１の開口部１４１の穴の径、あるいはスリット形状の幅よりも小さくする必要がある。より細かく摩砕することができないからである。

また、摩砕機１の開口部１４１、１４２の穴の径、あるいはスリット形状の幅は１〜３ｍｍ程度であれば良い。例えば開口部１４１、１４２の穴の径、あるいはスリット形状の幅は２ｍｍの場合、最大粒子径が２ｍｍ以下となり、平均粒子径が０．５〜１ｍｍ程度となる。

摩砕機１の後に、図１に示すように、スラリー移送ポンプ４、二次摩砕機（他の摩砕機）３を連結しても良い。外部までスラリーを確実に送り出し吐出するためである。二次摩砕機３には、ロータ＆ステータ隙間通過型連続式摩砕機を用いれば良い。

図３は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出システムの二次摩砕機３の構成例を示す、ロータ（第２のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。図３に示すように、二次摩砕機３は、高速回転するロータ（第２のロータ）３１と、ロータ３１の外側に固定されているステータ（第２のステータ）３２、３３とを備える。

図３の例では、ステータは前面ステータ３２と斜面ステータ３３とに分けられており、前面ステータ３２には何本もの突起した歯３２１が設けられている。ロータ３１の、前面ステータ３２の歯３２１と対向する面には、何本もの突起した歯３１１が設けられており、互いに干渉しないように並べられている。すなわち、スラリー入口３４から吸い込まれたスラリーは、歯３２１と歯３１１との間の隙間及びスリット溝３５を通過して、スラリー出口３６から吐出される。

また、斜面ステータ３３とロータ３１の斜面部とに、スリット溝３５が刻まれており、それによりスラリーにせん断効果を与えて摩砕している。ロータ３１の斜面部と斜面ステータ３３との間の隙間は、少なくとも、歯３２１と歯３１１との間の隙間と同一、あるいは小さくすることが好ましい。摩砕機１から吐出されたスラリーを、さらに細かく摩砕することができるからである。

また、二次摩砕機３の前面ステータ３２の歯３２１とロータ３１の歯３１１との間の隙間及びスリット溝３５の幅は、摩砕機１のロータ１１とステータ１３１、１３２との間の隙間、あるいは開口部（第１の開口部）１４１、１４２の幅（大きさ）よりも小さくする必要がある。摩砕機１から吐出されたスラリーをさらに細かく摩砕するためである。ただし、二次摩砕機３を通過する時点で強力な撹拌作用が加わるので、より細かく摩砕することができなくても抽出効率の向上に寄与することはできる。

なお、スラリー移送ポンプ４は、ロータリーポンプ等の容積式ポンプを用いることが好ましい。スラリー移送ポンプ４は、スピードコントローラ４１を備えており、摩砕機１のケーシング１２内から液があふれ出ないように制御することができる。

以上のように本実施の形態１によれば、摩砕機１のロータ１１を高速回転させることで、摩砕機１のケーシング１２内に連続的に供給された、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体について、ケーシング１２内の液面レベルが所定範囲内に収束するよう連続的に摩砕と撹拌とを繰り返してスラリーを吐出する。ロータ１１の高速回転により、液面に浮かびやすいコーヒー豆を下部へと引き込むことができ、確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことにより、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を高濃度で得ることが可能となる。また、タンク等に長時間保存されることがなく、小型でエキスの抽出効率を高くすることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムは、実施の形態１に係る連続抽出装置を用いて構成されているので、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付することで詳細な説明は省略する。本実施の形態２では、遠心分離器で分離された抽出粕を用いて、再抽出する点で実施の形態１とは相違する。

図４は、本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの構成を示す模式図である。図４に示すように、本実施の形態２に係る連続抽出システムの構成は、実施の形態１に係る連続抽出装置の構成に加えて、吐出されたスラリーが、遠心分離機（第１の遠心分離機）６ａ、再抽出タンク７、連続式摩砕機８２へと誘導されている。

第１の遠心分離機６ａとしては、遠心分離機を用いており、二次摩砕機３から連続してスラリーが送り出されていることから、デカンターを用いることが好ましい。第１の遠心分離機６ａにおける遠心力は、１５００Ｇ以上であれば適用することが可能となる。ただし、微粉を効果的に除去し、抽出液の収率を高め、処理量に対する動力及び第１の遠心分離機６ａ内におけるスラリーの滞留時間の面も加味して考慮すると、遠心力は３０００Ｇ程度であることがより好ましい。スラリーの滞留時間が長い場合、第１の遠心分離機６ａにおけるスラリーの保持量も多くなり、立上時及び終了時に水と混ざりやすくなる。したがって、製品の歩留りに大きく影響すると考えられるからである。

第１の遠心分離機６ａで抽出液と抽出粕とに分離され、分離された抽出液は、次の工程へと送り出される。分離された抽出粕は、第１の遠心分離機６ａの直下に備えている再抽出タンク７へ供給される。同時に、抽出用液体も抽出用液体入口から再抽出タンク７へ供給される。抽出用液体の供給流量は一定に制御することが好ましく、コントロールバルブ６１等で流量を制御することが好ましい。なお、抽出用液体の流量は、質量流量計６２で計測することが好ましい。

再抽出タンク７は、鉛直方向（底面に対して垂直方向）を中心軸として回転することが可能なロータ（第３のロータ）７５を備えている。ロータ７５が回転することにより、液面７０近傍に浮遊している原料であるコーヒー豆を再抽出タンク７の底部まで引き込むことができ、確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことにより、高濃度で良好な香味を有するコーヒー抽出液を得ることができる。

ロータ７５の回転数は、ロータ７５の径の大きさにより相違する。ロータ７５の径の大きさは、処理能力により決定されるが、ロータ７５の周速は６〜４０ｍ／ｓの範囲であることが好ましい。摩砕粒度、撹拌の強さ、動力のバランスの観点からは、１０〜３０ｍ／ｓの範囲であることがより好ましい。

ロータ７５の形状は、特に限定されるものではなく、上述した周速を維持した上で、摩砕されていないコーヒー豆等を十分に引き込むことが可能な形状であれば良い。例えば、ディスパー翼等を用いることができる。

また、再抽出タンク７の底部に、ロータ７５の外側に、開口部（第３の開口部）を有する固定されたステータ（第３のステータ）７６を備えることが好ましい。図５は、本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの再抽出タンク７底部のロータ７５近傍の構成を示す平面図及びロータ７５の回転中心軸を含む面での断面図である。図５（ａ）は、本実施の形態２に係る連続抽出システムの再抽出タンク７底部のロータ７５近傍の構成を示す平面図を、図５（ｂ）は、本実施の形態２に係る連続抽出システムの再抽出タンク７底部のロータ７５近傍の構成を示す、ロータ７５の回転中心軸を含む面での断面図を、それぞれ示している。

図５（ａ）に示すように、ロータ７５の外周に沿って、ロータ７５が回転することが可能に固定されたステータ７６を設けてある。ステータ７６の内側には、ロータ７５の外側に設けられている歯と嵌合することができる歯が設けられている。

図５（ａ）及び（ｂ）の例では、ロータ７５は反時計回りに回転し、再抽出タンク７内のスラリーは、ロータ７５の下部に備えられている、スラリーを開口部７７へ誘導する開口部７８に吸い込まれる。開口部７８に吸い込まれたスラリーは、ステータ７６の内側に設けられている歯により撹拌及び摩砕をされつつ、ステータ７６の開口部７７を通過して吐出される。

図６は、本発明の実施の形態２に係る再抽出タンク７のステータ７６の開口部７７の形状の例示図である。図６（ａ）の例では、開口部７７として円形の穴が複数並べて形成されている。この場合、開口部７７の穴の径の大きさに応じて、吐出されるスラリーの粒度が左右される。

図６（ｂ）の例では、開口部７７として、スリット形状であり、しかも櫛状の穴が複数並べて形成されている。この場合、開口部７７のスリット形状の幅の大きさに応じて、吐出されるスラリーの粒度が左右される。もちろん櫛状ではなく、図６（ｃ）に示すように、開口部７７としてスリット形状であり、窓状の矩形の穴が複数並ぶように形成されていても良い。

つまり、ステータ７６の開口部７７の大きさにより、スラリーをどの程度まで細かく摩砕できるかを決定する。摩砕されるスラリーの粒度は、ステータ７６の開口部７７の穴の径、あるいは開口部７７がスリット形状である場合にはスリット形状の幅よりも大きくはならない。開口部７７の通過時に撹拌及び摩砕されるからである。

再抽出タンク７からスラリーが吐出された後、連続式摩砕機８２にスラリーが投入される場合には、開口部７７の穴の径、あるいはスリット形状の幅は３ｍｍ以上であっても良い。摩砕の必要性が低く、強く撹拌することができれば十分だからである。

なお、再抽出タンク７の底部にステータ７６を固定する場合、溶接により固定することが好ましい。しかし、特にこれに限定されるものではなく、例えばボルト等で固定し、メンテナンス時に取り外し可能とし、開口部７７の穴の径やスリット形状の幅を変更したステータ７６に入れ替えることを可能にしても良い。

さらに、再抽出タンク７は、再抽出タンク７内の収容物の上下方向の対流を促進するバッフルを備えることが好ましい。本実施の形態２では、バッフルは整流板として機能すれば足り、多様な形態が考えられる。

図７は、本発明の実施の形態２に係る再抽出タンク７のバッフルの構成を示す例示図である。図７（ａ）に示すように、バッフル２０は、整流板として再抽出タンク７の側壁に沿うように設ければ良い。もちろん、バッフル２０の形状は、特にこれに限定されるものではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、再抽出タンク７の底面から突出した整流板としてバッフル２０を設けても良いし、図７（ｃ）に示すように、再抽出タンク７の側壁から少し離れた位置に環状のバッフル２０を上部から吊り下げても良い。バッフル２０の形状も特に限定されるものではなく、平板を用いても良いし、環状のパイプを用いても良い。また、後述する再抽出タンク７の上部からの回転軸及び回転軸に取り付けられている撹拌羽根と干渉することがない位置に備える必要がある。

また、再抽出タンク７は、鉛直方向を中心軸として回転することが可能な回転軸７１を備え、回転軸７１に撹拌用羽根７２を取り付けてあることが好ましい。撹拌用羽根７２は、特に原料（抽出粕）と抽出用液体との重量比率が、原料（抽出粕）１に対して抽出用液体４以下である場合、すなわち抽出用液体の量が少ない場合に設けることが好ましい。再抽出タンク７の底部に設けられたロータ７５のみでは、再抽出タンク７内全体に対流を起こすことが困難になるからである。逆に抽出用液体の量が多い場合には、回転軸７１を回転させずに、撹拌用羽根７２を再抽出タンク７の底部に設けられたロータ７５による対流を起こすバッフル２０として機能させることが好ましい。

再抽出タンク７から吐出されたスラリー（二次スラリー）は、スラリー移送ポンプ８により連続して二次スラリーを摩砕する連続式摩砕機８２へ送り出される。スラリー移送ポンプ８は、容積式ポンプであっても良いし、遠心式ポンプであっても良い。スラリー移送ポンプ８は、スピードコントローラ８１を備えており、差圧発信機７３で液面７０の高さを検知しながら再抽出タンク７の液面７０のレベルを一定に維持するよう制御できることが好ましい。

連続式摩砕機８２は、ステータ開口通過型摩砕機を用いることが好ましいが、特にこれに限定されるものではなく、ロータ＆ステータ隙間通過型摩砕機を用いても良い。特に、二次抽出であることから、摩砕の必要性は比較的低く、ロータとステータとの隙間の間隔が広い場合であっても、あるいはステータの開口部が大きい場合であっても、強く撹拌することができれば十分に有効である。

図８は、本発明の実施の形態２に係る連続抽出システムの連続式摩砕機８２の構成例を示す、ロータ（第４のロータ）の回転中心軸を含む面での断面図である。図８に示すように、ステータ開口通過型摩砕機である連続式摩砕機８２は、高速回転するロータ（第４のロータ）８３と、ロータ８３の外側に、開口部（第４の開口部）８５、８６を有する固定されたステータ（第４のステータ）８４（８４１、８４２）とを備える。

図８の例では、スラリー入口８７から吸い込まれたスラリーは、高速回転するロータ８３の内歯８３１で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ８４１の開口部（穴）８５を通過することで再度摩砕され、さらにその外側の中歯８３２で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ８４２の開口部（穴）８６を通過する時点でさらに摩砕され、その外側の外歯８３３で砕かれつつスラリー出口８８から吐出される。

連続式摩砕機８２のステータ８４１の開口部８５の穴の径、あるいはスリット形状の幅は、再抽出タンク７のロータ７５とステータ７６との隙間、ステータ７６の開口部７７の大きさあるいはスリット形状の幅よりも小さくする必要がある。また、ステータ８４２の開口部８６の穴の径、あるいはスリット形状の幅は、ステータ８４１の開口部８５の穴の径、あるいはスリット形状の幅よりも小さくする必要がある。再抽出タンク７から吐出された二次スラリーをさらに細かく摩砕するためである。ただし、連続式摩砕機８２を通過する時点で強力な撹拌作用が加わるので、より細かく摩砕することができなくても抽出効率の向上に寄与することはできる。

以上のように本実施の形態２によれば、吐出されたスラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第１の遠心分離機６ａを備え、分離された抽出粕と抽出用液体とを再抽出タンク７へ供給して二次スラリーを生成し、吐出するので、摩砕機１だけで抽出するよりも高濃度のコーヒー抽出液を得ることが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る連続抽出システムは、実施の形態２に係る連続抽出システムを用いて構成されているので、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付することで詳細な説明は省略する。本実施の形態３では、遠心分離器で再度分離された抽出液を抽出用液体として摩砕機１へ供給する点で実施の形態１及び２とは相違する。

図９は、本発明の実施の形態３に係る連続抽出システムの構成を示す模式図である。図９に示すように、本実施の形態３に係る連続抽出システムの構成は、実施の形態２に係る連続抽出システムの構成に加えて、吐出された二次スラリーが、遠心分離機（第２の遠心分離機）６ｂ、抽出液タンク９へと誘導されている。

第２の遠心分離機６ｂとしては、遠心分離機を用いており、連続式摩砕機８２から連続して二次スラリーが送り出されてくることから、デカンターを用いることが好ましい。第２の遠心分離機６ｂにおける遠心力は、１５００Ｇ以上であれば適用することが可能となる。ただし、実施の形態２と同様、遠心力は３０００Ｇ程度であることがより好ましい。

第２の遠心分離機６ｂで抽出液と抽出粕とに分離され、分離された抽出液は、一旦抽出液タンク９に収容され、流量を一定に制御した後に摩砕機１へと供給される。抽出液タンク９の液レベルは一定に制御する必要はなく、レベルの上下限を設定しておき、その範囲内に収束していることをレベル上下限指示計９２で監視さえできれば良い。すなわち、連続運転途上に抽出液タンク９内が空になったり、抽出液タンク９から抽出液があふれ出たりするのを防止することさえできれば良い。

抽出液移送ポンプ９１は、容積式ポンプであっても良いし、遠心式ポンプであっても良い。抽出液移送ポンプ９１は、スピードコントローラを備えても良いし、あるいはコントロールバルブ５に接続して、送り出す抽出液の流量が一定になるよう制御できれば良い。

以上のように本実施の形態３によれば、吐出された二次スラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第２の遠心分離機６ｂを備えるので、抽出液を抽出用液体として再利用することが可能となる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において上記実施の形態に種々の変更をすることが可能であることは言うまでもない。例えば、摩砕機の構成は、上述した実施の形態１乃至３に開示した構成に限定されるものではない。

また、再抽出タンク７の液面７０のレベル制御は、レベル検知手段として、差圧発信機７３、ロードセル、あるいはレベルの上限と下限を設定し、その範囲に収束するようにするだけならば、レベル上下限指示計９２としてフロースイッチ、静電容量式レベルスイッチ等を適用すれば良い。ただし、液面７０のレベルは一定になるように制御する方が好ましく、例えば差圧発信機７３あるいはロードセルで検知することが好ましいことは言うまでもない。

１ 摩砕機
３ 二次摩砕機
５ コントロールバルブ
６ａ 第１の遠心分離機
６ｂ 第２の遠心分離機
７ 再抽出タンク
８ スラリー移送ポンプ
９ 抽出液タンク
１１ ロータ（第１のロータ）
１２ ケーシング（筐体）
２０ バッフル
３１ ロータ（第２のロータ）
３２ ステータ（第２のステータ）、前面ステータ
３３ ステータ（第２のステータ）、斜面ステータ
７１ 回転軸
７２ 撹拌用羽根
７５ ロータ（第３のロータ）
７６ ステータ（第３のステータ）
７７ 開口部（第３の開口部）
８２ 連続式摩砕機
８３ ロータ（第４のロータ）
８４、８４１、８４２ ステータ（第４のステータ）
８５、８６ 開口部（第４の開口部）
１３１、１３２ ステータ（第１のステータ）
１４１、１４２ 開口部（第１の開口部）

Claims (17)

1. 焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を共存させた状態で摩砕する連続抽出装置であって、
   第１のロータと、該第１のロータを覆う筐体と、を有する摩砕機を備え、
   前記摩砕機は、前記筐体内にて連続的に摩砕と撹拌とを繰り返すことによりスラリーを吐出することを特徴とし、
   前記摩砕機は、前記筐体内を負圧とすることで、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を前記筐体内に供給することを特徴とする連続抽出装置。
2. 前記摩砕機は、前記第１のロータの外側に、第１の開口部を有する固定された第１のステータを備え、
   スラリーが前記第１の開口部を通過して吐出されることを特徴とする請求項１に記載の連続抽出装置。
3. 吐出されたスラリーをさらに摩砕する他の摩砕機を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続抽出装置。
4. 前記他の摩砕機は、
   第２のロータと、
   該第２のロータの外側に固定された第２のステータと
   を備え、
   前記第２のロータと前記第２のステータとの間の隙間を介して摩砕することを特徴とする請求項３に記載の連続抽出装置。
5. 前記摩砕機は、前記第１のロータの外側に、第１の開口部を有する固定された第１のステータを備え、
   前記他の摩砕機は、
   前記第２のロータと前記第２のステータとの間の隙間の間隔が、前記第１のロータと前記第１のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第１の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の連続抽出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の連続抽出装置から吐出されたスラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第１の遠心分離機を備えることを特徴とする連続抽出システム。
7. 前記第１の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であることを特徴とする請求項６に記載の連続抽出システム。
8. 前記第１の遠心分離機にて分離された抽出粕と抽出用液体とを再抽出タンクへ供給して二次スラリーを生成し、吐出することを特徴とする請求項６又は７に記載の連続抽出システム。
9. 前記再抽出タンクは、
   第３のロータを底部に、
   前記第３のロータの外側に、第３の開口部を有する固定された第３のステータを備え、
   二次スラリーが前記第３の開口部を通過して吐出されることを特徴とする請求項８に記載の連続抽出システム。
10. 前記再抽出タンクは、収容物の上下方向の対流を促進するバッフルを備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の連続抽出システム。
11. 前記再抽出タンクは、鉛直方向を中心軸として回転することが可能な回転軸を備え、
    該回転軸に撹拌用羽根を取り付けてあることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の連続抽出システム。
12. 前記再抽出タンクから吐出された二次スラリーをさらに連続して摩砕する連続式摩砕機を備えることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の連続抽出システム。
13. 前記連続式摩砕機は、
    第４のロータと、
    該第４のロータの外側に、第４の開口部を有する固定された第４のステータを備えることを特徴とする請求項１２に記載の連続抽出システム。
14. 前記再抽出タンクは、
    第３のロータを底部に、
    前記第３のロータの外側に、第３の開口部を有する固定された第３のステータを備え、
    前記連続式摩砕機は、
    前記第４のロータと前記第４のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第４の開口部の大きさが、それぞれ前記第３のロータと前記第３のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第３の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１３に記載の連続抽出システム。
15. 吐出された二次スラリーを、抽出粕と抽出液とに分離する第２の遠心分離機を備えることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の連続抽出システム。
16. 前記第２の遠心分離機における遠心力は１５００Ｇ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の連続抽出システム。
17. 前記第２の遠心分離機にて分離された抽出液を前記抽出用液体として前記摩砕機へ供給することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の連続抽出システム。