特開 2022-120521 抽出装置及び抽出方法、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022120521

(43)【公開日】2022-08-18

(54)【発明の名称】抽出装置及び抽出方法、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B01D 11/02 20060101AFI20220810BHJP

   B02C 7/08 20060101ALI20220810BHJP

   B02C 7/14 20060101ALI20220810BHJP

   B02C 7/17 20060101ALI20220810BHJP

【ＦＩ】

B01D11/02 A

B02C7/08

B02C7/14

B02C7/17

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021017466

(22)【出願日】2021-02-05

(71)【出願人】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】北村 豊

【テーマコード（参考）】

4D056

4D063

【Ｆターム（参考）】

4D056AB14

4D056AB18

4D056AB20

4D056AC06

4D056BA03

4D056CA02

4D056CA03

4D056CA14

4D056CA33

4D056CA34

4D056CA36

4D056CA37

4D056CA40

4D056DA01

4D056DA04

4D056DA05

4D056DA10

4D063DD02

4D063DD06

4D063GA10

4D063GB04

4D063GC05

4D063GC14

4D063GC29

4D063GC36

4D063GD04

4D063GD12

4D063GD17

4D063GD19

4D063GD22

(57)【要約】

【課題】有機素材の機能性成分を含んだ高濃度の抽出液を、短時間かつ高収率に製造できる装置を提供することを目的とする。
【解決手段】抽出装置１００は、材料及び溶媒を供給する供給部１０と、溶媒と材料を混合および粉砕する粉砕部２０と、粉砕部２０を通過した溶媒と材料との混合物を貯留する容器部３０と、容器部３０の混合物を供給部１０に戻す循環部４０と、溶媒の供給量および粉砕部２０の処理速度を制御する制御部５０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料及び溶媒を供給する供給部と、
前記溶媒と前記材料を混合および粉砕する粉砕部と、
前記粉砕部を通過した前記溶媒と前記材料との混合物を貯留する容器部と、
前記容器部の前記混合物を前記供給部に戻す循環部と、
前記溶媒の供給量および前記粉砕部の処理速度を制御する制御部と、
を備える、
抽出装置。

【請求項2】

前記材料は硬質有機素材である、
請求項１に記載の抽出装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つに基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御する、
請求項１又は２に記載の抽出装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係を表すデータを記憶もしくは外部記憶手段からの送信により取得し、
前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記データと、に基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の抽出装置。

【請求項5】

前記抽出作業時の前記材料の状態を検知するセンサ部を備え、
前記制御部は、前記センサ部が検知する材料の状態に基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御する、
請求項３又は４に記載の抽出装置。

【請求項6】

前記容器部と前記循環部とは、
前記容器部の底部に沈殿した前記混合物を運搬する第１通路と、
前記容器部の上部に浮遊した前記混合物を運搬する第２通路と、
によって接続されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の抽出装置。

【請求項7】

前記粉砕部には石臼を備えている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の抽出装置。

【請求項8】

前記石臼は上臼と下臼を備え、
前記上臼と前記下臼の間隔が調整可能である、
請求項７に記載の抽出装置。

【請求項9】

溶媒と材料とを混合および粉砕する粉砕部を用いた抽出方法であって、
前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部に供給する供給工程と、
前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部によって粉砕する粉砕工程と、
粉砕された前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部に戻す循環工程と、
粉砕された前記溶媒と前記材料を抽出する抽出工程と、
を備え、
前記粉砕工程において、前記粉砕部への前記溶媒及び前記材料の供給量及び前記粉砕部の処理速度を、前記材料の特性及び前記溶媒と前記材料との混合物の状態に合わせて変更する、
抽出方法。

【請求項10】

前記粉砕工程では、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係を表すデータと、に基づいて、前記粉砕部への前記溶媒及び前記材料の供給量及び前記粉砕部の処理速度を変更する、
請求項９に記載の抽出方法。

【請求項11】

材料と溶媒とを混合および粉砕する粉砕部と、前記粉砕部によって粉砕された前記材料と前記溶媒との混合物を、前記粉砕部に戻す循環部と、前記溶媒の供給量および前記粉砕部の処理速度を制御する制御部と、を備える抽出装置における前記制御部として、コンピュータを機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抽出装置及び抽出方法、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

有機素材（例えばグレープシード）の細胞中から機能性成分を抽出する方法として、乾燥させた有機素材を粉砕した後に溶媒と混合し、浸軟抽出する方法が開示されている（特許文献１）。また、乾燥させた有機素材を粉砕した後に溶媒と混合し、超音波抽出する方法が開示されている（非特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－２９２７３１号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】ＣＲＩＳＴＩＡＮＡ Ｒａｄｕｌｅｓｃｕ、Ｌａｖｉｎｉａ Ｃｌａｕｄｉａ Ｂｕｒｕｌｅａｎｕ、Ｃｒｉｓｔｉｎａ Ｍｉｈａｅｌａ Ｎｉｃｏｌｅｓｃｕ、Ｒａｄｕ Ｌｕｃｉａｎ Ｏｌｔｅａｎｕ、Ｍａｒｉｕｓ Ｂｕｍｂａｃ、Ｇｅｏｒｇｅｔａ Ｃａｒｍｅｎ Ｈｏｌｂａｎ、Ｊｅｓｕｓ Ｓｉｍａｌ－Ｇａｎｄａｒａ、「Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ, Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｎｄ Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｇｒａｐｅ （Ｖｉｔｉｓ ｖｉｎｉｆｅｒａ Ｌ.） Ｓｅｅｄｓ ａｎｄ Ｓｋｉｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｖｉｎｅｙａｒｄｓ」、Ｐｌａｎｔｓ、ＭＤＰＩ、２０２０年１０月３０日公開

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の抽出方法は、乾燥させた有機素材を乾燥させた状態で粉砕した後、溶媒と混合して抽出する。しかしながら、乾燥した有機素材を粉砕するとき、摩擦熱によって有機素材の温度が上昇する。抽出する機能性成分が熱に弱い場合には、この温度上昇によって分解又は消失し、十分な収率及び機能性成分の性能が発揮できないことがある。更に、粉砕と抽出を別工程で行う事から、製造に長時間を要するという課題があった。

【0006】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、有機素材の機能性成分を含んだ高濃度の抽出液を、短時間かつ高収率に製造できる装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る抽出装置は、材料及び溶媒を供給する供給部と、前記溶媒と前記材料を混合および粉砕する粉砕部と、前記粉砕部を通過した前記溶媒と前記材料との混合物を貯留する容器部と、前記容器部の前記混合物を前記供給部に戻す循環部と、前記溶媒の供給量および前記粉砕部の処理速度を制御する制御部と、を備える。

【0008】

この発明によれば、粉砕部では、材料が溶媒と混合された状態で粉砕される。また、制御部では、粉砕部の処理速度に加え、特に溶媒の供給量を制御する。よって、最適な組成及び量の溶媒を用いて、材料の湿式粉砕を実施する。更に、循環部によって容器部の混合物を供給部に戻すことで、材料と溶媒の混合物を繰り返して粉砕する。

【0009】

これにより、乾燥した材料を粉砕した後に溶媒と混合する従来の方法と比較して、少なくとも乾燥の工程が不要となることから、抽出に要する時間を大幅に削減することができる。更に、材料と溶媒の混合物を繰り返して粉砕することで、より確実に材料を微細化し、抽出溶媒への接触効率を高め、目的成分を高濃度に含む抽出液を短時間で製造することができる。

【0010】

また、前記材料は硬質有機素材であってもよい。

【0011】

この発明によれば、本発明に係る抽出装置における材料は硬質有機素材である。つまり、本発明に係る抽出装置によって、硬質有機素材の有する機能性成分が抽出される、ここで、硬質有機素材の有する機能性成分は熱に弱く、粉砕時の摩擦熱によって機能性成分が分解あるいは消失することがある。これに対し、材料と溶媒とを混合した状態で粉砕することで、粉砕時の摩擦熱を抑え、材料の温度上昇を防ぐことができる。よって、機能性成分の分解及び消失を防ぎ、抽出量を向上することができる。

【0012】

また、前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つに基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御してもよい。

【0013】

この発明によれば、制御部は、材料の機能性成分、抽出作業時の温度、溶媒の組成のうちの少なくとも１つに基づいて、材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部の処理速度を制御する。抽出作業の対象である材料の機能性成分と、抽出作業時の状態に合わせて抽出作業を制御することで、材料の抽出効率を最適化することができる。

【0014】

また、前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係を表すデータを記憶もしくは外部記憶手段からの送信により取得し、前記制御部は、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記データと、に基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御してもよい。

【0015】

この発明によれば、制御部は、材料の機能性成分、抽出作業時の温度、溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、供給部による材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係について記憶したデータに基づいて制御を行う。
これにより、より抽出対象となる材料の特性に合わせた制御をすることができる。

【0016】

また、前記抽出作業時の前記材料の状態を検知するセンサ部を備え、前記制御部は、前記センサ部が検知する材料の状態に基づいて、前記供給部による前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度を制御してもよい。

【0017】

この発明によれば、抽出作業時の材料の状態を検知するセンサ部を備え、制御部は、センサ部が検知する材料の状態に基づいて、材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部の処理速度を制御する。
ここで、材料の状態とは、抽出作業時の材料及び溶媒の温度や、粉砕の進行度をいう。これらの状態をセンサ部によって感知し、これに合わせて抽出作業を制御することで、より材料の抽出効率を最適化することができる。

【0018】

また、前記容器部と前記循環部とは、前記容器部の底部に沈殿した前記混合物を運搬する第１通路と、前記容器部の上部に浮遊した前記混合物を運搬する第２通路と、によって接続されていてもよい。

【0019】

この発明によれば、容器部と循環部とは、容器部の底部に沈殿した混合物を運搬する第１通路と、容器部の上部に浮遊した混合物を運搬する第２通路と、によって接続されている。ここで、容器部の底部に沈殿した混合物は、比較的粉砕されていない状態である。このため固形物が多く、第１通路から循環部へ移動した沈殿物を供給部へ循環する際に、循環部に負担をかけることがある。これに対し、容器部の上部に浮遊した混合物は液状である。この浮遊した混合物を、第２通路を通して循環部に向けて移動させることで、循環部内を流れる混合物における固形物の割合を下げ、循環部にかかる負担を軽減することができる。更に、粉砕部に向けて沈殿した混合物と浮遊した混合物とを効率よく供給することができることから、より粉砕作業の効率を向上し、より効率的な機能性成分の抽出に寄与することができる。

【0020】

また、前記粉砕部には石臼を備えていてもよい。

【0021】

この発明によれば、粉砕部には石臼を備えている。これにより、材料と溶媒の混合物を石臼により粉砕することで、材料の粉砕時に混合物の温度が上昇することを防ぐことができる。よって、粉砕時に生じる熱等によって機能性成分が分解又は消失するといったことを防ぎ、より機能性成分の抽出量の向上に寄与することができる。

【0022】

また、前記石臼は上臼と下臼を備え、前記上臼と前記下臼の間隔が調整可能であってもよい。

【0023】

この発明によれば、上臼と下臼の間隔が調整可能である。これにより、例えば、粉砕する材料が比較的固い場合及び大きい場合において、粉砕時に材料及び石臼にかかる負担を小さくすることができる。よって、機能性成分が分解又は消失するといったことを防ぎ、より機能性成分の抽出量の向上に寄与することができる。

【0024】

また、本発明に係る抽出方法は、溶媒と材料とを混合および粉砕する粉砕部を用いた抽出方法であって、前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部に供給する供給工程と、前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部によって粉砕する粉砕工程と、粉砕された前記溶媒と前記材料とを前記粉砕部に戻す循環工程と、粉砕された前記溶媒と前記材料を抽出する抽出工程と、を備え、前記粉砕工程において、前記粉砕部への前記溶媒及び前記材料の供給量及び前記粉砕部の処理速度を、前記材料の特性及び前記溶媒と前記材料との混合物の状態に合わせて変更する。

【0025】

また、前記粉砕工程では、前記材料の機能性成分、抽出作業時の温度、前記溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、前記材料の供給量、前記溶媒の組成及び前記粉砕部の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係を表すデータと、に基づいて、前記粉砕部への前記溶媒及び前記材料の供給量及び前記粉砕部の処理速度を変更してもよい。

【0026】

また、本発明に係るプログラムは、材料と溶媒とを混合および粉砕する粉砕部と、前記粉砕部によって粉砕された前記材料と前記溶媒との混合物を、前記粉砕部に戻す循環部と、前記溶媒の供給量および前記粉砕部の処理速度を制御する制御部と、を備える抽出装置における前記制御部として、コンピュータを機能させる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、有機素材の機能性成分を含んだ高濃度の抽出液を、短時間かつ高収率に製造できる装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係る抽出装置の正面図である。

【図2】図１に示す抽出装置の側面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る抽出工程の模式図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る抽出法と従来の抽出法の比較図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る抽出法と従来の抽出法による抽出結果の比較である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る抽出装置を説明する。
抽出装置１００は、特に、硬質有機素材をはじめとした材料の細胞中から機能性成分を抽出するために用いられる。材料及び材料の有する機能性成分の組み合わせとしては、例えば、グレープシードのポリフェノール、ランブータンのゲレニイン、スターアニスのトランスアネソール、サケの鼻軟骨のプロテオグリカン、ブロッコリー種子のスルフォラファン、アカシア樹皮のプロアントシアニジンが挙げられる。これらの成分は、例えば、健康食品、化粧品、医薬品等に好適に用いられる。また、溶媒は、例えば、エタノール溶液が好適に用いられる。エタノール溶液の濃度は、材料の特性に合わせて適宜調整される。

【0030】

図１及び図２に示すように、抽出装置１００は、供給部１０と、粉砕部２０と、容器部３０と、循環部４０と、制御部５０と、センサ部６０と、第１通路７０と、第２通路８０と、循環ホース９０と、を備える。

【0031】

供給部１０は、材料及び溶媒を粉砕部２０（後述する）に供給する。以下において、材料及び溶媒が混合されたものを、混合物Ｍと呼ぶことがある。
供給部１０は、例えば、混合前の材料及び溶媒をそれぞれ貯留する貯留部と、循環ホース９０（後述する）が接続される合流部と、材料、溶媒を粉砕部２０へ供給する供給ポンプと、を備える。
供給部１０による材料及び溶媒の投入は、以下のように行う。すなわち、抽出作業の開始前に、あらかじめ供給部１０の貯留部に材料及び溶媒を投入しておく。そして、抽出作業の開始とともに制御部５０（後述する）によって供給量を制御されながら、不図示の供給ポンプによって混合物Ｍとして粉砕部２０に供給される。

【0032】

供給部１０の合流部には循環ホース９０が接続されている。これにより、循環ホース９０から供給部１０の合流部に循環された混合物Ｍも同時に粉砕部２０に投入される。ここで、抽出工程の状況において、供給部１０から粉砕部２０に供給される混合物Ｍの量が、粉砕部２０の処理速度を上回ることがある。この場合は、図１に示すバイパス１１に混合物Ｍがあふれ出る。バイパス１１にあふれ出た材料は、粉砕部２０を通らずに、容器部３０（後述する）に移動する。

【0033】

粉砕部２０は、溶媒と材料とを混合および粉砕する。粉砕部２０は、材料の発熱を抑えて粉砕する機構を有する湿式粉砕機である。本実施形態において、粉砕部２０には摩擦熱を生じにくい公知の石臼を用いる。粉砕部２０は、上臼２１と、下臼２２と、を備える。
本実施形態において、材料が投入される投入穴を備える上臼２１は固定され、下臼２２に制御部５０の有するモータが接続される。これにより、固定された上臼２１に対して下臼２２を回転させることで、混合物Ｍをすりつぶすように粉砕する。
上臼２１と下臼２２に備えられる溝は任意の形状を用いることができるが、粉砕後の混合物Ｍが排出されやすくするために、溝は上臼２１及び下臼２２の端部まで設けられていることが好ましい。

【0034】

ここで、粉砕する材料が比較的硬い場合及び大きい場合において、粉砕部２０の石臼によって粉砕しようとすると、上臼２１と下臼２２との位置がずれることがある。また、材料が比較的熱に弱い場合において、粉砕部２０の石臼の摩擦熱によって機能性成分が変質することがある。
これに対し、本実施形態の粉砕部２０は、上臼２１と下臼２２の間隔が調整可能である。このため、硬い材料又は熱に弱い材料が投入されたとき、上臼２１と下臼２２の間隔を広げることで、少しずつ材料を粉砕する役割を有する。これにより、上臼２１と下臼２２との位置ずれ及び摩擦熱の発生を防ぐ。

【0035】

上臼２１と下臼２２が接する部位は、容器部３０の上端よりも下側に設けられる。これにより、粉砕部２０の石臼によって粉砕された混合物Ｍが、容器部３０の外に飛散することを防ぐ。
また、下臼２２の下端は、容器部３０に貯留された混合物Ｍに接しないように設けられる。言い換えると、容器部３０に貯留可能な混合物Ｍの量は、下臼２２の下部に接しない高さまでである。

【0036】

容器部３０は、粉砕部２０の下部に設けられ、粉砕部２０又はバイパス１１を通過した混合物Ｍを貯留する。本実施形態において、容器部３０は頂部を下に向けた円錐状である。容器部３０に貯留された混合物Ｍは、容器部３０内において、容器部３０の底部に堆積する沈殿物と、容器部３０の上部に残る上澄みとに分離する。沈殿物は、例えば、粉砕部２０によって粉砕しきれなかった材料の破片である。上澄みは、例えば、溶媒と、粉砕部２０によって粉砕され溶媒の中に溶けだした材料である。

【0037】

循環部４０は、容器部３０の混合物Ｍを供給部１０に循環する。これにより、混合物Ｍは、粉砕部２０によって繰り返し粉砕される。本実施形態において、循環部４０は公知のポンプが好適に用いられる。容器部３０と循環部４０とは、第１通路７０と、第２通路８０と、によって接続されている（後述する）。

【0038】

制御部５０は、材料、溶媒及び混合物Ｍの供給量および粉砕部２０の処理速度を制御する。制御部５０は、コンピュータによって形成される。制御部５０は、例えば汎用コンピュータであってもよく、専用のコンピュータであってもよい。制御部５０（コンピュータ）には、プログラムが記憶されている。プログラムは制御部５０に記憶されている場合に限るものではなく、通信手段により外部のクライアント等の記憶手段から送信される形態でもよい。制御部５０は、プログラムを実行することで、制御部５０として機能する。

【0039】

制御部５０は、供給部１０と、粉砕部２０と、循環部４０と、を制御する。
制御部５０は、供給部１０を制御することで、粉砕部２０への材料及び溶媒の供給量を調整する。具体的には、制御部５０は、不図示の供給ポンプを制御する。供給ポンプは、供給部１０の貯留部に貯留された材料及び溶媒を粉砕部２０に移動させる。これにより、制御部５０は、材料及び溶媒を粉砕部２０へ供給する。

【0040】

また、制御部５０は、粉砕部２０への溶媒の供給量を調整することで、抽出装置１００を循環する混合物Ｍにおける溶媒の組成を調整する。具体的には、センサ部６０（後述する）によって、抽出装置１００を循環する混合物Ｍにおける溶媒の組成を検知する。制御部５０は、このセンサ部６０から伝達される情報をもとに、溶媒の供給ポンプを制御する、これにより、制御部５０は、混合物Ｍにおける溶媒の組成を調整する。

【0041】

制御部５０は、粉砕部２０を制御することで、粉砕部２０による粉砕速度を調整する。具体的には、制御部５０は、不図示のモータを制御する。モータは、下臼２２を回転させる。これにより、制御部５０は、粉砕部２０の下臼２２を回転させる。本実施形態において、粉砕部２０の処理速度とは、石臼の回転速度である。

【0042】

制御部５０は、循環部４０を制御することで、抽出装置１００における混合物Ｍの循環量を調整する。具体的には、制御部５０は、循環部４０のポンプを制御する。循環部４０のポンプは、容器部３０から移動した混合物Ｍを供給部１０に移動させる。これにより、制御部５０は、抽出装置１００において混合物Ｍを循環させる。
ここで、抽出作業における混合物Ｍの状態によって、好適とされる溶媒の濃度や粉砕部２０の処理速度が異なることがある。これに対し、制御部５０によって溶媒の供給量および粉砕部２０の処理速度を変更する。

【0043】

例えば、材料の投入量が溶媒の投入量に対して多いときは、供給部１０による溶媒の供給量を増やすことで混合物Ｍの比率を調整する。また、石臼の回転速度が速いことで上臼２１と下臼２２との間に摩擦熱が生じ、混合物Ｍの温度が上がった際には石臼の回転速度を下げる、等が挙げられる。

【0044】

センサ部６０は、材料、溶媒、混合物Ｍの状態を検知する。混合物Ｍの状態とは、例えば、材料の粉砕状態、溶媒の組成、混合物Ｍの粘度及び温度等が挙げられる。センサ部６０は、循環部４０の内部に好適に設けられる。これにより、容器部３０から循環部４０に移動した材料、溶媒、混合物Ｍの状態を供給部１０に移動させる前に把握し、把握した情報を制御部５０に提供する。制御部５０は、センサ部６０から提供された情報をもとに上述の制御を行う。本実施形態において、センサ部６０には、例えば、インライン粘度センサ、温度計、密度計、濁度計、糖度（Ｂｒｉｘ）計、流量計が用いられる。これらの計測装置を適宜組み合わせることにより、センサ部６０とする。また、これらの計測装置は、循環部４０の内部に限らず、抽出装置１００においてそれぞれ最適な位置に分けて設けてもよい。
また、センサ部６０によって材料が十分に粉砕されたことを検知し、制御部５０にこれが伝達されることで、抽出作業の終了としてもよい。

【0045】

第１通路７０は、容器部３０の底部と、循環部４０との間を接続する。これにより、容器部３０内に貯留された混合物Ｍの沈殿物を循環部４０に移動させる。
第２通路８０は、容器部３０の中間部と、循環部４０との間を接続する。これにより、容器部３０に貯留された混合物Ｍの上澄みを循環部４０に移動させる。
循環ホース９０は、循環部４０と供給部１０との間を接続する。これにより、循環部４０に移動した混合物Ｍを、供給部１０に移動させる。

【0046】

ここで、混合物Ｍの沈殿物は、比較的粉砕されていない状態である。このため固形物が多く、第１通路７０から循環部４０へ移動した沈殿物を供給部１０へ循環する際に、循環部４０に負担をかけることがある。これに対し、容器部３０の上部に浮遊した混合物Ｍは液状である。この浮遊した混合物Ｍを、第２通路８０を通して循環部４０に向けて移動させることで、循環部４０内を流れる混合物Ｍにおける固形物の割合を下げ、循環部４０にかかる負担を軽減する。更に、粉砕部２０に向けて沈殿した混合物Ｍと浮遊した混合物Ｍとを効率よく供給する。

【0047】

次に、図３を用いて、抽出装置１００を用いて材料の機能性成分を抽出する抽出方法の各工程について説明する。
上述のように、本実施形態の抽出作業においては、材料と溶媒との混合物Ｍが、循環部４０によって繰り返し粉砕部２０に供給されることで、繰り返して粉砕される。これにより、材料の微細化と溶媒への接触効率を高めることで、材料の機能性成分が溶媒へ溶け出しやすくする。

【0048】

また、抽出作業において、制御部５０は、材料の機能性成分、抽出作業時の混合物Ｍの温度、溶媒の組成のうちの少なくとも１つに基づいて、材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部２０の処理速度を制御する。ここで、材料の機能性成分、抽出作業時の混合物Ｍの温度、溶媒の組成を、入力パラメータという。材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部２０の処理速度を、出力パラメータという。制御部５０は、例えば、入力パラメータと、出力パラメータと、の最適な関係を表すデータを記憶している。本データは前記通信手段を用いて外部記憶手段から送信されたものを取得する形態でも良い。前記データは、入力パラメータと出力パラメータとの関係を表すレコードを多数有するテーブル（データベース）であってもよい。前記データは、入力パラメータと出力パラメータとの関係を表す関係式であってもよい。前記データは、例えば、事前試験やシミュレーション等により、予め求めておくことが可能である。あるいは設置後に最適条件になるように学習するシステムを含んでいても良い。
下記の各工程において、上記に加え必要な制御について記載する。

【0049】

＜供給工程＞
材料、溶媒、及び混合物Ｍを、供給部１０を介して粉砕部２０に供給する工程である。図３に示すように、材料及び溶媒は、供給部１０から、混合物Ｍは循環ホース９０を介して供給部１０で合流し、粉砕部２０に供給される。
また、溶媒については、供給部１０を介さずにあらかじめ容器部３０に入れておき、抽出作業の開始時には溶媒のみ抽出装置１００を循環させた状態で、供給部１０の開口部から材料のみ投入してもよい。

【0050】

供給工程において、材料、溶媒、及び混合物Ｍの供給量が、粉砕部２０の処理速度を上回ることがある。このとき、上述のように、バイパス１１に混合物Ｍがあふれ出る。バイパス１１にあふれ出た材料は、粉砕部２０を通らずに、容器部３０に移動する。この状態となると、粉砕部２０による混合物Ｍの粉砕が行われず、粉砕作業（後述する）の効率が低下する。これを防ぐために、制御部５０によって材料及び溶媒の供給量を制御する。

【0051】

＜粉砕工程＞
粉砕部２０によって、供給部１０から供給された混合物Ｍを粉砕する工程である。本実施形態において、粉砕部２０によって粉砕された混合物Ｍは、容器部３０に貯留される。
上述のように、粉砕工程は、粉砕部２０の石臼によって混合物Ｍをすりつぶすように粉砕する。また、粉砕部２０の処理速度とは、すなわち石臼の回転速度である。このため、粉砕部２０の処理速度を上げることは、石臼の回転速度を上げることで可能である。しかしながら、石臼の回転速度を過度に上げると、上臼２１と下臼２２との摩擦によって熱が生じ、結果として混合物Ｍの温度を上昇させる原因となる。この温度上昇によって、材料の機能性成分が分解又は消失することがある。

【0052】

これを防ぐために、抽出対象となる材料の機能性成分における好適な温度を超えないように、制御部５０によって粉砕部２０の石臼の回転速度を制御する。この場合、前記入力パラメータに、抽出対象の温度を加えることも可能である。また、前記入力パラメータとは別のパラメータとして、抽出対象の温度に基づいて制御部５０が回転速度を制御してもよい。また、上臼２１と下臼２２との間に微小な隙間を設けることで、粉砕時の摩擦を低減することで、温度上昇を防いでもよい。

【0053】

＜循環工程＞
粉砕部２０によって粉砕された混合物Ｍを、粉砕部２０に循環する工程である。すなわち、容器部３０に貯留され、第１通路７０及び第２通路８０を介して循環部４０に移動した混合物Ｍを、循環部４０によって供給部１０に移動させる工程である。これにより、材料を粉砕部２０によってくり返し粉砕する。このことで材料をより微細化して溶媒への接触効率を高め、機能性成分を高濃度に含む抽出液を短時間で製造する。

【0054】

抽出作業の開始直後は、混合物Ｍには沈殿物と上澄みがあり、十分に粉砕し切れていない状態である。これに対し、十分に時間が経過すると、沈殿物が完全に粉砕され、混合物Ｍが全体的に均一になる。
循環工程において、センサ部６０によってこれを感知して制御部５０に伝達することで、循環工程を完了とするように制御する。

【0055】

ここで、材料によっては酸化に弱く、空気に触れると発泡してしまうといった特性を持つものがある。このような特性を持つ材料は、十分に粉砕された後はできるだけ早く機能性成分を抽出すべきである。上述の制御は、このような材料を抽出する際に好適に用いられる。

【0056】

＜抽出工程＞
粉砕された混合物Ｍから、機能性成分を抽出する作業である。すなわち、抽出装置１００を循環する混合物Ｍを取り出してろ過することで、機能性成分を抽出する。
上述の循環工程において、混合物Ｍが十分に粉砕されたことを検知して、下記のように混合物Ｍを取り出す。例えば、循環部４０又は循環ホース９０に抽出用枝管を設け、これを開口することで混合物Ｍを取り出す。
上述の混合物Ｍの取出しは、抽出作業中に十分に粉砕された混合物Ｍを随時取り出すように行ってもよいし、混合物全体が完全に粉砕された後に、全ての混合物Ｍを一度に取り出すようにしてもよい。

【0057】

次に、図４及び図５を用いて、本発明に係る抽出法と、従来法との比較をする。なお、以下においては、ブドウ種子（グレープシード）を例に挙げて説明する。以下において、本実施形態における抽出法を、ＳＭＥＰ法（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｍｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼称することがある。
図４に示すように、従来法１及び従来法２は、原料を乾燥させてから乾式粉砕処理を行った後、粉砕された材料を溶媒と混合する。これに対し、ＳＭＥＰ法は、原料をあらかじめ溶媒と混合した状態で湿式粉砕する。
このため、本実施形態の抽出工程は、乾燥の工程が不要である。更に、粉砕の工程と材料と溶媒の混合を同時に行うことから、作業時間を大幅に削減することができる。

【0058】

図５に示すように、従来法１及び従来法２に要する製造時間はそれぞれ５０時間程度であるのに対し、ＳＭＥＰ法に係る製造時間は０．５時間である。つまり、ＳＭＥＰ法によって、製造時間を１／１００に短縮できることが確認された。
更に、有効成分の収率及び機能性成分の性能についても、大幅に向上することが確認された。

【0059】

以上説明したように、本実施形態に係る抽出装置１００によれば、粉砕部２０では、材料が溶媒と混合された状態で粉砕される。また、制御部５０では、粉砕部２０の処理速度に加え、特に溶媒の供給量を制御する。よって、最適な組成及び量の溶媒を用いて、材料の湿式粉砕を実施する。更に、循環部４０によって容器部３０の混合物Ｍを供給部１０に戻すことで、材料と溶媒の混合物Ｍを繰り返して粉砕する。

【0060】

これにより、乾燥した材料を粉砕した後に溶媒と混合する従来の方法と比較して、少なくとも乾燥の工程が不要となることから、抽出に要する時間を大幅に削減することができる。更に、材料と溶媒の混合物Ｍを繰り返して粉砕することで、より確実に材料を微細化し、抽出溶媒への接触効率を高め、目的成分を高濃度に含む抽出液を短時間で製造することができる。

【0061】

また、本発明に係る抽出装置１００における材料は硬質有機素材である。つまり、本発明に係る抽出装置１００によって、硬質有機素材の有する機能性成分が抽出される、ここで、硬質有機素材の有する機能性成分は熱に弱く、粉砕時の摩擦熱によって機能性成分が分解あるいは消失することがある。これに対し、材料と溶媒とを混合した状態で粉砕することで、粉砕時の摩擦熱を抑え、材料の温度上昇を防ぐことができる。よって、機能性成分の分解及び消失を防ぎ、抽出量を向上することができる。

【0062】

また、制御部５０は、材料の機能性成分、抽出作業時の温度、溶媒の組成のうちの少なくとも１つに基づいて、材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部２０の処理速度を制御する。抽出作業の対象である材料の機能性成分と、抽出作業時の状態に合わせて抽出作業を制御することで、材料の抽出効率を最適化することができる。

【0063】

また、制御部５０は、材料の機能性成分、抽出作業時の温度、溶媒の組成のうちの少なくとも１つと、供給部１０による材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部２０の処理速度のうちの少なくとも１つと、の最適な関係について記憶したデータに基づいて制御を行う。これにより、より抽出対象となる材料の特性に合わせた制御をすることができる。

【0064】

また、抽出作業時の材料の状態を検知するセンサ部６０を備え、制御部５０は、センサ部６０が検知する材料の状態に基づいて、材料の供給量、溶媒の組成及び粉砕部２０の処理速度を制御する。
ここで、材料の状態とは、抽出作業時の材料及び溶媒の温度や、粉砕の進行度をいう。これらの状態をセンサ部６０によって感知し、これに合わせて抽出作業を制御することで、より材料の抽出効率を最適化することができる。

【0065】

また、容器部３０と循環部４０とは、容器部３０の底部に沈殿した混合物Ｍを運搬する第１通路７０と、容器部３０の上部に浮遊した混合物Ｍを運搬する第２通路８０と、によって接続されている。ここで、容器部３０の底部に沈殿した混合物Ｍは、比較的粉砕されていない状態である。このため固形物が多く、第１通路７０から循環部４０へ移動した沈殿物を供給部１０へ循環する際に、循環部４０に負担をかけることがある。これに対し、容器部３０の上部に浮遊した混合物Ｍは液状である。この浮遊した混合物Ｍを、第２通路８０を通して循環部４０に向けて移動させることで、循環部４０内を流れる混合物Ｍにおける固形物の割合を下げ、循環部４０にかかる負担を軽減することができる。更に、粉砕部２０に向けて沈殿した混合物Ｍと浮遊した混合物Ｍとを効率よく供給することができることから、より粉砕作業の効率を向上し、より効率的な機能性成分の抽出に寄与することができる。

【0066】

また、粉砕部２０には石臼を備えている。これにより、材料と溶媒の混合物Ｍを石臼により粉砕することで、材料の粉砕時に混合物Ｍの温度が上昇することを防ぐことができる。よって、粉砕時に生じる熱等によって機能性成分が分解又は消失するといったことを防ぎ、より機能性成分の抽出量の向上に寄与することができる。

【0067】

また、上臼２１と下臼２２の間隔が調整可能である。これにより、例えば、粉砕する材料が比較的固い場合及び大きい場合において、粉砕時に材料及び石臼にかかる負担を小さくすることができる。よって、機能性成分が分解又は消失するといったことを防ぎ、より機能性成分の抽出量の向上に寄与することができる。

【0068】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、制御部５０の有するモータの動力を用いて、容器部３０の中の混合物Ｍを攪拌しながら抽出作業を行ってもよい。
また、抽出作業における材料ごとの好適な温度を、データベースとして制御部５０に記録していてもよい。

【0069】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０ 供給部
２０ 粉砕部
２１ 上臼
２２ 下臼
３０ 容器部
４０ 循環部
５０ 制御部
６０ センサ部
７０ 第１通路
８０ 第２通路
１００ 抽出装置
Ｍ 混合物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】