JP6333202B2 - 連続抽出装置、連続抽出システム及び連続抽出方法 - Google Patents

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、連続抽出システム及び連続抽出方法に関する。

コーヒー飲料等は、原料のコーヒー豆を焙煎、摩砕した後、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摩砕し、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、摩砕を行うため、焙煎、摩砕時の香味成分、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摩砕し、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

摩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、撹拌機により摩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摩砕する場合、撹拌機のスクリューを押し込むか、あるいは摩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、洗浄が容易でないため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、連続抽出システム及び連続抽出方法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のロータを底部に有するタンクと、該タンク内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、タンク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、タンク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、タンク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。第１のロータの高速回転により、液面に浮かびやすいコーヒー豆をタンク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、前記タンクの底部に、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、タンクの底部に、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のステータを備えており、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２発明において、吐出されたスラリーをさらに摩砕する一又は複数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一又は複数の摩砕機を備えるので、まだ十分に摩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、第２の開口部を有する固定された第２のステータとを備えることが好ましい。

第４発明では、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、第２の開口部を有する固定された第２のステータとを備えるので、スラリーが第２の開口部を通過して吐出され、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とともに、第２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５発明に係る連続抽出装置は、第４発明において、前記摩砕機は、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、及び前記第２の開口部の大きさが、それぞれ前記第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、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、及び第２の開口部の大きさが、それぞれ第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。

また、第６発明に係る連続抽出装置は、第３発明において、前記摩砕機は、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６発明では、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、第２の開口部を有する固定された第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ので、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し、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７発明に係る連続抽出装置は、第６発明において、前記摩砕機は、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７発明では、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。
また、第８発明に係る連続抽出装置は、第１乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記タンクは、前記タンク内の収容物の上下方向の対流を促進する第１のバッフルを備えることが好ましい。
第８発明では、タンクは、タンク内の収容物の上下方向の対流を促進する第１のバッフルを備えるので、液面近傍に浮いていたコーヒー豆もタンク下部へと対流させることができ、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９発明に係る連続抽出装置は、第１乃至第８発明のいずれか一項において、前記タンクは、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、該回転軸に第１の撹拌用羽根を取り付けてあることが好ましい。
第９発明では、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、該回転軸に第１の撹拌用羽根を取り付けてあるので、タンク内のコーヒー豆を確実に摩砕と撹拌とを繰り返すことができ、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１０発明に係る連続抽出システムは、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を備える連続抽出システムであって、前記連続抽出装置は、高速回転する第１のロータと、該第１のロータを底部に有するタンクと、該タンク内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有し、タンク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し、前記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１０発明では、上述した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１１発明に係る連続抽出システムは、第１０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１１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１２発明に係る連続抽出システムは、第１０又は第１１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１２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、タンク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１３発明に係る連続抽出システムは、第１２発明において、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１３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１４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１５発明に係る連続抽出システムは、第１３又は第１４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タンクへ供給することが好ましい。

第１５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タンク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。

次に、上記目的を達成するために第１６発明に係る連続抽出方法は、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又は連続抽出システムで実行することが可能な連続抽出方法であって、前記連続抽出装置及び前記連続抽出システムは、高速回転するロータを底部に有するタンク内に、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を連続的に供給し、前記タンク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ことを特徴とする。

第１６発明では、ロータを高速回転させることで、タンク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、タンク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。ロータの高速回転により、液面に浮かびやすいコーヒー豆をタンク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得ることが可能となる。

本発明によれば、ロータを高速回転させることで、タンク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、タンク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。ロータの高速回転により、液面に浮かびやすいコーヒー豆をタンク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１に係る連続抽出装置の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１に係る連続抽出装置の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１に係る連続抽出装置の摩砕機の構成例を示す、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、タンク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を介してタンク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タンク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に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。また、タンク１へ原料を供給している途上で原料を補充する場合、原料居窮タンク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によりタンク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によりタンク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、原料を連続してタンク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タンク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を介してタンク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。

タンク１の底部には、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１のロータ）１５を備えている。ロータ１５が回転することにより、液面に浮遊している原料であるコーヒー豆をタンク１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１５の回転数は、ロータ１５の径の大きさにより相違する。ロータ１５の径の大きさは、処理能力により決定されるが、ロータ１５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１５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、タンク１の底部に、ロータ１５の外側に、開口部（第１の開口部）を有する固定されたステータ（第１のステータ）１６を備えることが好ましい。図２は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置のタンク１底部のロータ１５近傍の構成を示す平面図及びロータ１５の回転軸に直交する面での断面図である。図２（ａ）は、本実施の形態１に係る連続抽出装置のタンク１底部のロータ１５近傍の構成を示す平面図を、図２（ｂ）は、本実施の形態１に係る連続抽出装置のタンク１底部のロータ１５近傍の構成を示す、ロータ１５の回転軸に直交する面での断面図を、それぞれ示している。

図２（ａ）に示すように、ロータ１５の外周に沿って、ロータ１５が回転することが可能に固定されたステータ（第１のステータ）１６を設けてある。また、図２のようにロータ１５の外側にステータ１６が設けられている場合、ステータ１６の内側にロータ１５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２（ａ）及び（ｂ）の例では、ロータ１５は反時計回りに回転し、タンク１内のスラリーは、ロータ１５の下部に備えられている、スラリーを開口部（第１の開口部）１７へ誘導するカップ１８と、カップ１８の下部に設けられている開口部１９に吸い込まれる。開口部１９に吸い込まれたスラリーは、ステータ１６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１６の開口部１７を通過して吐出される。

図３は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置のタンク１のステータ１６の開口部１７の形状の例示図である。図３（ａ）の例では、開口部１７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１７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３（ｂ）の例では、開口部１７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１７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３（ｃ）に示すように、開口部１７としてスリット形状であり、窓状の穴が複数並べて形成されていても良い。

つまり、ステータ１６の開口部１７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１６の開口部１７の穴の径、あるいは開口部１７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１７の通過時に撹拌及び摩砕されるからである。

タンク１からスラリーが吐出された後、摩砕機３ａにスラリーが投入される場合には、開口部１７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。開口部１７の穴の径、あるいはスリット形状の幅が３ｍｍの場合、最大粒子径は３ｍｍ以下となり、平均粒子径は１〜２ｍｍ程度となるからである。

タンク１からスラリーが吐出された後、摩砕機３ａを設けていない場合、開口部１７の穴の径やスリットの幅は２ｍｍ以下であることが好ましい。開口部の穴の径やスリット形状の幅が２ｍｍの場合、最大粒子径は２ｍｍ以下となり、平均粒子径を０．５〜１ｍｍ程度にまで細かくする必要があるからである。

また、開口部１７の穴の径やスリット形状の幅が小さくなるほど、より細かく摩砕することができる半面、摩砕負荷は大きくなり、スラリーのタンク１内における滞留時間が長くなる。したがって、タンク１からスラリーが吐出された後、摩砕機３ａを用いてさらに細かく摩砕することで、負荷を分散させることがより好ましい。

なお、タンク１の底部にステータ１６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１７の穴の径やスリット形状の幅を変更したステータ１６に入れ替えることを可能にしても良い。

さらに、タンク１は、タンク１内の収容物の上下方向の対流を促進するバッフル（第１のバッフル）を備えることが好ましい。本実施の形態１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４は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置のタンク１のバッフルの構成を示す例示図である。図４（ａ）に示すように、バッフル（第１のバッフル）２０は、整流板としてタンク１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４（ｂ）に示すように、タンク１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４（ｃ）に示すように、タンク１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。ただし、後述するタンク１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、図１に示すように、タンク１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１１を備え、回転軸１１に撹拌用羽根（第１の撹拌用羽根）１２を取り付けてあることが好ましい。撹拌用羽根１２は、特に原料と抽出用液体との重量比率が、原料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。タンク１の底部に設けられたロータ１５のみでは、タンク１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１１を回転させずに、撹拌羽根１２をタンク１の底部に設けられたロータ１５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。

なお、タンク１から吐出されたスラリーは、さらに摩砕されることが好ましい。そこで、本実施の形態１では、吐出されたスラリーをさらに摩砕する一又は複数の摩砕機３ａ、３ｂを備えている。

タンク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には、摩砕機３ａ、３ｂのステータの開口部の穴の径、あるいはスリット形状の幅を、タンク１のステータ１６の開口部１７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。ただし、摩砕機３ａ、３ｂ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。

本実施の形態１では、摩砕機３ａ、３ｂが設けられている位置は、抽出粕を分離する前であるので、例えば摩砕機３ｂのみを設けて、摩砕機３ｂにロータ＆ステータ隙間通過型連続式摩砕機を採用することが好ましい。この場合、スリット溝の幅をより小さくすることで、より細かくスラリーを摩砕することができる。しかし、過度にステータのスリット溝の幅を小さくした場合、抽出粕による目詰りが生じたり、負荷が過大になるという問題が生じる。そこで、摩砕機３ａとしてステータ開口通過型摩砕機を採用して、事前により細かく摩砕しておくことで目詰まりの発生を未然に防止することができる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の摩砕機３ｂ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５に示すように、連続式摩砕機３ｂは、高速回転するロータ（第２のロータ）３１ｂと、ロータ３１ｂの外側に固定されているステータ（第２のステータ）３２ｂ、３３ｂとを備える。

図５の例では、ステータは前面ステータ３２ｂと斜面ステータ３３ｂとに分けられており、前面ステータ３２ｂには何本もの突起した歯３２１ｂが設けられている。ロータ３１ｂの、前面ステータ３２ｂの歯３２１ｂと対向する面には、何本もの突起した歯３１１ｂ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３０ｂから吸い込まれたスラリーは、歯３２１ｂと歯３１１ｂとの間の隙間及び開口部（第２の開口部）として設けてあるスリット溝３４ｂを通過して、スラリー出口３５ｂから吐出される。

また、斜面ステータ３３ｂとロータ３１ｂの斜面部とに、スリット溝３４ｂ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３１ｂの斜面部と斜面ステータ３３ｂとの間の隙間は、少なくとも、歯３２１ｂと歯３１１ｂ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。タンク１又は摩砕機３ａ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。

図６は、本発明の実施の形態１に係る連続抽出装置の摩砕機３ａの構成例を示す、ロータの回転中心軸を含む面での断面図である。図６に示すように、摩砕機３ａは、高速回転するロータ３１と、ロータ３１の外側に、開口部３３、３４を有する固定されたステータ３２（３２１、３２２）とを備える。

図６の例では、スラリー入口３０から吸い込まれたスラリーは、高速回転するロータ３１の内歯３１１で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ３２１の開口部（穴）３３を通過することで再度摩砕され、さらにその外側の中歯３１２で砕かれつつ吐出される。そして、ステータ３２２の開口部（穴）３４を通過する時点でさらに摩砕され、その外側の外歯３１３で砕かれつつスラリー出口３９から吐出される。

ステータ３２１の開口部３３の穴の径は、タンク１の底部にステータ１６がある場合には、タンク１のステータ１６の開口部１７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。また、ステータ３２２の開口部３４の穴の径、あるいはスリット形状の幅は、ステータ３２１の開口部３３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。

なお、摩砕機３ａ、３ｂともに、ロータ＆ステータ隙間通過型連続式摩砕機を用いても良いが、摩砕機３ａ、３ｂ間にスラリー移送ポンプ４を設けることにより、摩砕機３ａにステータ開口通過型摩砕機を用いることができる。

この場合、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、差圧発信機１３により液面１０のレベルを検出しながら、タンク１の液面１０のレベルが一定値に維持できるよう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、ロータ１５を高速回転させることで、タンク１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、タンク１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１５の高速回転により、液面に浮遊しているコーヒー豆をタンク１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、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。

（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７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７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、摩砕機３ｂから連続してスラリーが送り出されることから、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、抽出効率を高くするためにタンク１と同様のタンクを用いることが好ましい。しかし、既にタンク１から吐出されたスラリーは、原料が摩砕されているので、ステータ（第３のステータ）７６の開口部７７（実施の形態１のステータ１６の開口部１７と構成が同一なので図示省略）が大きい場合であっても、あるいは図６の例のようにステータ（第３のステータ）７６を設けることなく、ロータ（第３のロータ）７５のみである場合であっても、強撹拌できるという点では十分に有効である。

再抽出タンク７の底部には、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、実施の形態１と同様に、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）７７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。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近傍の構成は、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

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（第２のバッフル）２０ａを備えることが好ましい。バッフル２０ａの構成についても、実施の形態１と同様であることから、詳細な説明は省略する。

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（第２の撹拌用羽根）７２を取り付けてあることが好ましい。撹拌用羽根７２は、特に原料と抽出用液体との重量比率が、原料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。粘度が大きく、ロータ７５に吸い込まれにくいことが予想されるからである。

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、二次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。二次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。二次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により液面７０のレベルを検出しながら、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の構成は、実施の形態１の摩砕機３ａと同様である。本実施の形態２に係る連続式摩砕機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、タンク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、第２の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タンク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、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タンク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、タンク１の液面１０及び再抽出タンク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１３、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１０、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１３、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 タンク
３ａ、３ｂ 摩砕機
４ スラリー移送ポンプ
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、７１ 回転軸
１２ 撹拌用羽根（第１の撹拌用羽根）
１５ ロータ（第１のロータ）
１６ ステータ（第１のステータ）
１７ 開口部（第１の開口部）
２０ バッフル（第１のバッフル）
２０ａ バッフル（第２のバッフル）
３１ｂ ロータ（第２のロータ）
３２ｂ ステータ（第２のステータ）、前面ステータ
３３ｂ ステータ（第２のステータ）、斜面ステータ
７２ 撹拌用羽根（第２の撹拌用羽根）
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）
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）

Claims (16)

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、
   高速回転する第１のロータと、
   該第１のロータを底部に有するタンクと、
   該タンク内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、
   タンク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ことを特徴とする連続抽出装置。
2. 前記タンクの底部に、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一又は複数の摩砕機を備えることを特徴とする請求項２に記載の連続抽出装置。
4. 前記摩砕機は、
   高速回転する第２のロータと、
   該第２のロータの外側に、第２の開口部を有する固定された第２のステータと
   を備え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２のロータと前記第２のステータとの間の隙間の間隔、及び前記第２の開口部の大きさが、それぞれ前記第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. 前記摩砕機は、
   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を特徴とする請求項３に記載の連続抽出装置。
7. 前記摩砕機は、
   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６に記載の連続抽出装置。
8. 前記タンクは、前記タンク内の収容物の上下方向の対流を促進する第１のバッフルを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の連続抽出装置。
9. 前記タンクは、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、
   該回転軸に第１の撹拌用羽根を取り付けてあることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の連続抽出装置。
10. 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を備える連続抽出システムであって、
    前記連続抽出装置は、
    高速回転する第１のロータと、
    該第１のロータを底部に有するタンクと、
    該タンク内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
    を有し、
    タンク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し、
    前記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。
11. 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１０に記載の連続抽出システム。
12. 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１０又は１１に記載の連続抽出システム。
13. 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１２に記載の連続抽出システム。
14. 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１３に記載の連続抽出システム。
15. 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タンクへ供給することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の連続抽出システム。
16. 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又は連続抽出システムで実行することが可能な連続抽出方法であって、
    前記連続抽出装置及び前記連続抽出システムは、
    高速回転するロータを底部に有するタンク内に、焙煎済みのコーヒー豆及び抽出用液体を連続的に供給し、
    前記タンク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ことを特徴とする連続抽出方法。

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