JP2798902B2 - バッチ連続式抽出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料・食品加工業
界、漢方薬業界においてコーヒー、お茶、鰹節、生薬お
よびその他天然材料からのエキス抽出回収工程に利用さ
れるバッチ連続式茶羽出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コーヒー豆や茶葉等からエキスを
抽出する手段として回分式抽出法が知られている。この
抽出法は、抽出釜内に抽出原料を入れ、これに所定量の
抽出水（熱水）を添加して攪拌し、攪拌後、これを釜外
に取り出し、残渣固形分を分離してエキス成分を回収す
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記回分式抽出
法では、抽出原料の１０倍以上の抽出水を使用しないと
充分な抽出ができないため、抽出エキスの濃度が低くて
１〜２ｗｔ％以上の濃度を得ることが困難であった。ま
た、抽出残渣中に回収エキスと同濃度のエキス成分が残
渣固形分と同等以上程度残存しているため、ロスが非常
に大きい。従って、高濃度のエキス回収を行なうと、そ
れだけロスが増大する。そこで、今まで高濃度エキスが
必要な場合は、１〜２ｗｔ％で回収されたエキスを蒸発
機で濃縮して濃度を上げていた。しかし、蒸発濃縮する
と、アロマー成分等が飛散してエキスの品質が大幅に低
下する。さらに、残渣固形分が溶ける寸前の状態となっ
ているため、エキスの分離回収が容易でない。

【０００４】一方、他の抽出手段として、胴径に比べ胴
長が長い抽出釜内で抽出原料と抽出水（熱水）を向流さ
せてエキス成分の抽出する抽出法や、底部にスクリーン
を有する抽出釜内に抽出原料を入れ、上部より抽出水
（熱水）を注入し、抽出水を抽出原料に浸透させてエキ
ス成分を抽出する抽出法も知られているが、前者におい
ては胴径に比べ胴長が長い抽出釜内で抽出残渣が詰まっ
て排出できない事故が発生し易いという欠点があり、後
者においても抽出残渣の排出処理が容易でないという欠
点があった。

【０００５】本発明は、斯かる事情に鑑みて提案された
もので、その目的とするところは、エキス成分の抽出効
率を向上してロスを最小限に抑えるとともに、高濃度、
高品質のエキスの抽出回収を可能にし、しかも、抽出釜
の抽出残渣の排出処理を容易に行うバッチ連続式抽出装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明の装置は、上部より抽出原料を投入し、抽
出残渣を下部から排出する構造の少なくとも３台以上の
抽出釜と、各抽出釜の下部に三方切換弁付きの管路を介
して夫々接続した抽出水供給配管と、各抽出釜の上部に
三方切換弁付きの管路を介して夫々接続したエキス回収
配管と、エキス回収配管の各管路の途中に設置した三方
切換弁と前記配管が接続される抽出釜に隣接する抽出釜
に接続される抽出水供給配管の各管路の途中に設置され
た三方切換弁との間を夫々連通する連通管と、エキス回
収配管の各管路の途中（抽出釜と三方切換弁との間）に
開閉弁付きの管路を介して夫々接続した加圧エアー配管
とで構成したものである。

【０００７】

【０００８】本発明によれば、１台を除く残りの抽出釜
に常に抽出履歴の古いものから順番に直列に抽出水が流
れるようにバルブを切り換えてエキス抽出を行ない、こ
の抽出中に除いた１台の抽出釜で抽出残渣の排出と抽出
原料の装填を行なえるから、エキスをほぼ連続的に抽出
することができるとともに、抽出液が複数台の抽出釜を
順番に直列に流れるにしたがって濃度が漸次上昇されて
高濃度のエキスが得られる。しかも、抽出残渣の排出を
加圧エアーで行なうから、抽出残渣が加圧エアーで瞬間
的に排出され、抽出釜の排出残渣の排出処理を容易に行
なうことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基いて説明する。

【００１０】本発明装置は、図１に示すように、上部よ
り抽出原料を投入し、抽出残渣を下部から排出する構造
の少なくとも３台以上、例えば５台の抽出釜Ａ〜Ｅと、
各抽出釜Ａ〜Ｅの下部に三方切換弁付き管路１〜５を介
して夫々接続した抽出水（熱水）供給配管６と、各抽出
釜Ａ〜Ｅの上部に三方切換弁付き配管７〜１１を介して
夫々接続したエキス回収配管１２と、エキス回収配管１
２の管路７〜１１の途中（三方切換弁）と当該管路７〜
１１が接続される抽出釜Ａ〜Ｅに隣接する抽出釜Ａ〜Ｅ
（抽出釜Ｅに接続される管路１１の場合は抽出釜Ａ）に
接続される抽出水供給配管６の管路１〜５の途中（三方
切換弁）間を夫々連通する連通管１３〜１７と、エキス
回収配管１２の管路７〜１１の途中（抽出釜と三方切換
弁の間）に開閉弁付き管路１８〜２２を介して夫々接続
した加圧エアー供給配管２３とで構成したものである。

【００１１】抽出釜Ａ〜Ｅの下端には、図２に示すよう
に、ワンタッチで開閉可能な抽出残渣排出用の平板状の
下蓋２４が設置してある。下蓋２４は、ヒンジ構造で取
り付けられ、油圧または空気圧シリンダーからなる開閉
用シリンダー２５によって自動的に開閉動作せしめられ
る。また、抽出釜Ａ〜Ｅの下端と下蓋２４との気密性を
向上させるため、下蓋２４の閉鎖状態において、抽出釜
Ａ〜Ｅの下端部と下蓋２４とは油圧または空気圧シリン
ダーからなる開閉用シリンダー（図示せず）で自動的に
開閉可能な万力型のクランプリング２６によってクラン
プされ、かつ、抽出釜Ａ〜Ｅの下端部周囲にＯリング２
７が装着されている。

【００１２】また、抽出釜Ａ〜Ｅの最下部には、邪魔板
２８付きのエキス入口ノズル２９が設置され、このエキ
ス入口ノズル２９に抽出水供給配管６の管路１〜５が接
続してある。邪魔板２８は、エキス入口ノズル２９から
流入されるエキスによって、抽出釜Ａ〜Ｅ内の残渣固形
物が飛散することを防止するためのものである。

【００１３】また、抽出釜Ａ〜Ｅの最上部には、先端を
上向きに開口したエキス出口エルボノズル３０が貫通し
て設置され、このエキス出口エルボノズル３０にエキス
回収配管１２の管路７〜１１および加圧エアー供給配管
２３の管路１８〜２２が接続してある。

【００１４】更に、抽出釜Ａ〜Ｅの上端には、ワンタッ
チで開閉可能な抽出原料供給用の鏡板状の上蓋３１が設
置され、この上蓋３１の内部には中央にエキス出口エル
ボノズル３０の先端が差し込める穴明き構造になったメ
ッシュサイズ５０（〜８０）のメッシュ網３２が設置し
てある。上蓋３１は、ヒンジ構造で取り付けられ、油圧
または空気圧シリンダーからなる開閉用シリンダー３３
によって自動的に開閉動作せしめられる。また、抽出釜
Ａ〜Ｅの上端と上蓋３１との気密性を向上させるため、
図３に示すように、上蓋３１の閉鎖状態において、抽出
釜Ａ〜Ｅの上端部と上蓋３１とは油圧または空気圧シリ
ンダーからなる開閉用シリンダー３４で自動的に開閉可
能な万力型のクランプリング３５によってクランプさ
れ、かつ、抽出釜Ａ〜Ｅの下端部周囲にＯリング３６が
装着されている。メッシュ網３２は、エキス出口エルボ
ノズル３０に残渣固形物が流入することを防止するため
のものである。

【００１５】抽出釜Ａ〜Ｅの上方には、図４に示すよう
に、原料供給装置３７が設置されている。原料供給装置
３７は、ダクト３８と、このダクト３８に沿って走行駆
動される定量コンベヤー３９とで構成されており、ダク
ト３８には、抽出原料を収容する原料ホッパー４０が設
置されるとともに、抽出釜Ａ〜Ｅに抽出原料を供給する
スライド弁（図示せず）付きの落下口４１が形成され、
この落下口４１には油圧または空気圧シリンダーからな
る昇降用シリンダー４２によって昇降可能な原料投入用
ホッパー４３が設置されている。落下口４１の図示しな
いスライド弁は、落下口４１の上端開口を開閉せしめる
ようにスライド自在に取り付けられ、油圧または空気圧
シリンダーからなる開閉用シリンダーによってスライド
動作せしめられて落下口４１の上端開口を開閉せしめ、
開放時に抽出釜Ａ〜Ｅに抽出原料が落下供給される。原
料投入用ホッパー４３は、図５に示すように、抽出釜Ａ
〜Ｅの上部に挿入し得る漏斗状に形成され、内部に円錐
状のノズルカバー４４が設置されている。ノズルカバー
４４は、エキス出口エルボノズル３０に抽出原料が流入
することを防止するためのものである。

【００１６】また、抽出釜Ａ〜Ｅの下方には、図４に示
すように、残渣取出装置４５が設置されている。残渣取
出装置４５は、残渣の取出方向に走行駆動される取出コ
ンベヤー４６と、この取出コンベヤー４５の両側に設置
される側面ガイド板４７とで構成されている。

【００１７】図６は本発明装置の全体構成を示してお
り、抽出水供給配管６には、抽出水供給装置４８が接続
され、この抽出水供給装置４８によって抽出水供給配管
６を経て抽出釜Ａ〜Ｅの下部に抽出水が供給される。

【００１８】また、エキス回収配管１２には、ストック
タンク４９が接続され、抽出釜Ａ〜Ｅの上部から流出し
たエキスをエキス回収配管１２を経てストックタンク４
９に回収させる。

【００１９】また、エキス回収配管１２の途中（管路１
１とストックタンク４９の間）には、冷却器５０が設置
され、この冷却器５０によってストックタンク４９に回
収されるエキスを冷却させる。

【００２０】更に、加圧エアー供給配管２３には、加圧
エアー供給装置（図示せず）が接続され、この加圧エア
ー供給装置によって抽出釜Ａ〜Ｅの上部に加圧エアーが
供給される。

【００２１】図６の装置は大略以上の構成からなり、次
に抽出原料からエキスを抽出する本発明の一連の動作説
明をする。

【００２２】先ず、初めに各抽出釜Ａ〜Ｅの上蓋３１を
夫々開放し、各抽出釜Ａ〜Ｅに原料供給装置３７によっ
て原料投入用ホッパー４３を介して抽出原料を夫々投入
し、各抽出釜Ａ〜Ｅに抽出原料を装填する。この後、各
抽出釜Ａ〜Ｅの上蓋３１を夫々閉塞し、各抽出釜Ａ〜Ｅ
を密閉する。

【００２３】次に、抽出水供給配管６の管路１〜５の途
中に設置した三方切換弁およびエキス回収配管１２の管
路７〜１１の途中に設置した三方切換弁を操作し、抽出
釜Ａ〜Ｄを直列に接続するとともに、抽出釜Ｅを抽出釜
Ａ〜Ｄと切り放す。即ち、抽出釜Ａ〜Ｄまでの直列抽出
ラインをセットする。

【００２４】この状態で、抽出水供給装置４８によって
抽出水供給配管６の管路１を経て抽出水を抽出釜Ａの下
部に供給し、この抽出水が抽出釜Ａ〜Ｄを順次に流通す
ることにより抽出が行なわる。この抽出液は抽出釜Ａ〜
Ｄを順次に流通するにしたがって濃度が漸次上がり、抽
出釜Ｄから所定濃度、例えば１０ｗｔ％のエキスが流出
される。この際、抽出水の供給は、抽出釜Ａ〜Ｄ内の抽
出原料が湿潤し、かつ、抽出液で満たされた後に抽出釜
Ｄから流出されてくるエキスが１０ｗｔ％を切るまで一
定割合で行なわれる。また、抽出釜Ｄから流出されたエ
キスは、エキス回収配管１２を通り、その途中で冷却器
５０によって冷却されてストックタンク４９に回収され
る。

【００２５】そして、抽出釜Ｄから流出されるエキスの
濃度が１０ｗｔ％を切ったところで、抽出水供給配管６
の管路１〜５の途中に設置した三方切換弁およびエキス
回収配管１２の管路７〜１１の途中に設置した三方切換
弁を操作し、抽出釜Ｂ〜Ｅを直列に接続するとともに、
抽出釜Ａを抽出釜Ｂ〜Ｅと切り放す。即ち、抽出釜Ｂ〜
Ｅまでの直列抽出ラインにセットを切り換える。する
と、抽出水供給装置４８によって抽出水供給配管６の管
路２を経て抽出水が抽出釜Ｂの下部に供給され、抽出釜
Ｂ〜Ｅで抽出が行なわれ、抽出釜Ｅから１０ｗｔ％のエ
キスが流出され、このエキスがエキス回収配管１２を通
り、その途中で冷却器５０によって冷却されてストック
タンク４９に回収される。これと同時に、抽出釜Ａの抽
出残渣を排出し、抽出原料を装填する。即ち、抽出釜Ａ
の下蓋２４を開放して加圧エアー供給配管２３の管路２
２の途中に設置された開閉弁を開き、加圧エアー供給装
置によって加圧エアーがエキス出口エルボノズル３０か
ら抽出釜Ａ内に供給させ、この加圧エアーの圧力によっ
て抽出釜Ａ内の抽出残渣を瞬間的に排出し（釜内に水が
詰まっているので釜断面全体に圧力がかかる状態のた
め）、残渣取出装置４５によって適宜取出す。続いて、
抽出釜Ａの下蓋２４を閉塞して上蓋３１を開放させ、抽
出釜Ａに原料供給装置３７によって原料投入用ホッパー
４３を介して抽出原料を投入して装填しこの後、抽出釜
Ａの上蓋３１を閉塞して密閉する。

【００２６】そして、抽出釜Ｅから流出されるエキスの
濃度が同様に１０ｗｔ％を切ったところで、抽出水供給
配管６の管路１〜５の途中に設置した三方切換弁および
エキス回収配管１２の管路７〜１１の途中に設置した三
方切換弁を操作し、抽出釜Ｃ〜Ｅ，Ａを直列に接続する
とともに、抽出釜Ｂを抽出釜Ｃ〜Ｅ，Ａと断絶する。即
ち、抽出釜Ｃ〜Ｅ，Ａまでの直列抽出ラインにセットを
切り換える。以後、上記と同様な操作を繰り返して抽出
を継続する。

【００２７】次に、抽出を終了するときは、例えば抽出
釜Ａ〜Ｄの直列抽出ラインのセット状態で終了時を迎え
た場合、抽出釜Ｄから流出されるエキスの濃度が１０ｗ
ｔ％を切ったところで、抽出水供給配管６の管路１〜５
の途中に設置した三方切換弁およびエキス回収配管１２
の管路７〜１１の途中に設置した三方切換弁を操作して
抽出釜Ａから順次切り放し、抽出水の供給もそれに合わ
せて順次１／４づつ減少させて終了する。

【００２８】上記のように抽出材料からエキスを抽出す
ると、エキス抽出中に抽出残渣の排出と抽出原料の装填
を行なえて、エキスをほぼ連続的に抽出することができ
るとともに、抽出水の供給をバルブ操作によって次の抽
出釜に移動させることによって疑似対向流状態を作り出
し、これにより温度差を最高にとれ、エキス成分の抽出
効率を高めることができる。

【００２９】次に、本発明装置による実験データを紹介
する。実験はコーヒー豆を次の仕様条件で実験した。 仕様条件 コーヒー豆の処理量：２４０ｋｇ／Ｂ 釜の寸法 ：２５０Ａ＊Ｌ１０００ 釜の台数 ：５台（抽出ラインの構成は４台、１台は予備） 仕込合計釜数 ：１６釜 抽出時間 ：１８０ｍｉｎ 抽出水温度 ：９０℃ 抽出エキス量 ：５４０ｋｇ／Ｂ 抽出エキス濃度 ：１１．１ｗｔ％ 抽出物（コーヒー豆）の物性は次の通りである。 抽出物の物性 抽出原料の形状 ：１／８割り 乾燥品の真比重 ：約２ 乾燥品の見かけ比重：０．３５ 水浸漬後の体積膨張：１２０％ 上記仕様条件および抽出物の物性で実験を行なった結
果、原料中の２５％の成分が水中へ溶出していることが
判明し、エキス成分の抽出効率が高いことが実証され
た。

【００３０】上記実施の形態は、抽出釜を５台使用した
場合を例示したが、本発明は抽出釜を３台または４台若
しくは５台以上使用して実施してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エキス抽出がほぼ連続的に疑似対向流状態で行なえてエ
キス成分の抽出効率を高めてロスを最小限にするととも
に、抽出液が複数台の抽出釜を順番に直列に流れるにし
たがって濃度が上昇されて高濃度のエキスを回収するこ
とができ、かつ、高濃度のエキスが回収できるから蒸発
濃縮の必要がなくて高品質のエキスが得られる。

【００３２】また、抽出釜の抽出残渣を加圧エアーを利
用して排出するから、抽出釜の抽出残渣が瞬間的に排出
されて排出処理を容易に行なうことができ、新しい抽出
原料を充填した抽出釜を抽出ラインに素早く待機させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッチ連続式抽出装置の一実施例の要
部概略図である。

【図２】抽出釜の要部断面正面図である。

【図３】抽出釜の上面図である。

【図４】原料供給装置および残渣取出装置を示す説明図
である。

【図５】原料投入時の原料投入ホッパーを示す説明図で
ある。

【図６】本発明装置の実施の形態の全体構成を示す概略
図である。

【符号の説明】

Ａ〜Ｅ 抽出釜 １〜５ 抽出水供給配管の三方切換弁付き管路 ６ 抽出水供給配管 ７〜１１ エキス回収配管の三方切換弁付き管路 １２ エキス回収配管 １３〜１７ 連通管 １８〜２２ 加圧エアー供給配管の開閉弁付き管路 ２３ 加圧エアー供給配管 ２４ 下蓋 ２９ エキス入口ノズル ３０ エキス出口エルボノズル ３１ 上蓋 ３７ 原料供給装置 ４３ 原料投入ホッパー ４４ ノズルカバー ４５ 残渣取出装置 ４８ 抽出水供給装置 ４９ ストックタンク ５０ 冷却器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部より抽出原料を投入し、抽出残渣を
   下部から排出する構造の少なくとも３台以上の抽出釜
   と、各抽出釜の下部に三方切換弁付きの管路を介して夫
   々接続した抽出水供給配管と、各抽出釜の上部に三方切
   換弁付きの管路を介して夫々接続したエキス回収配管
   と、エキス回収配管の各管路の途中に設置した三方切換
   弁と前記配管が接続される抽出釜に隣接する抽出釜に接
   続される抽出水供給配管の各管路の途中に設置された三
   方切換弁との間を夫々連通する連通管と、エキス回収配
   管の各管路の途中（抽出釜と三方切換弁との間）に開閉
   弁付きの管路を介して夫々接続した加圧エアー配管とで
   構成したことを特徴とするバッチ連続式抽出装置。