特開 2023-111524 木材から機能成分含有液を抽出する方法

(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】P2023111524

(43)【公開日】2023-08-10

(54)【発明の名称】木材から機能成分含有液を抽出する方法

(51)【国際特許分類】

   C11B 9/02 20060101AFI20230803BHJP

   B27K 5/00 20060101ALI20230803BHJP

【ＦＩ】

C11B9/02

B27K5/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022013409

(22)【出願日】2022-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】506223750

【氏名又は名称】有限会社森商事

(74)【代理人】

【識別番号】100080160

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149205

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 泰央

(72)【発明者】

【氏名】森 信行

【テーマコード（参考）】

2B230

4H059

【Ｆターム（参考）】

2B230AA01

2B230AA04

2B230BA01

2B230EA30

4H059BC12

4H059BC23

4H059CA11

4H059CA19

4H059CA87

4H059DA09

4H059EA35

(57)【要約】

【課題】木材から機能成分を抽出する方法であって、植物の機能成分を含んだ機能成分含有液を抽出する際に抽出対象とする木材に含まれる機能成分を損なわずに抽出するすると共に、容易に機能成分を抽出できる木材から機能成分含有液を抽出する方法を提供する。
【解決手段】木材の周囲を真空状態にする真空工程と、真空状態から取り出した木材を密閉容器中に収納する収納工程と、木材を収納した密閉容器をマイクロ波による加熱手段を用いて加熱し木材の内水分を気化させる加熱工程と、加熱工程により加熱された密閉容器を冷却させ密閉容器中の内水分を水滴に変化させる冷却工程と、からなることを特徴とすることにより課題を解決した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物に含まれる機能成分を含有した抽出液を木材から得る方法であって、
前記木材の周囲を真空状態にする真空工程と、
前記真空状態から取り出した前記木材を密閉容器中に収納する収納工程と、
前記木材を収納した密閉容器をマイクロ波による加熱手段を用いて加熱し前記木材の内水分を気化させる加熱工程と、
前記加熱工程により加熱された前記密閉容器を冷却させ前記密閉容器中の内水分を水滴に変化させる冷却工程と、
からなることを特徴とする木材から機能成分含有液を抽出する方法。

【請求項2】

前記真空工程は、
前記木材を包装部材中に収納し前記包装部材の内部空気を抜く真空包装により行うことを特徴とする請求項１に記載された木材から機能成分含有液を抽出する方法。

【請求項3】

前記加熱工程と前記冷却工程とを複数回交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された木材から機能成分含有液を抽出する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物が保持する機能成分を木材から得る機能成分含有液を抽出する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、精油等の植物の成分抽出方法としては、原料となる植物を蒸気により加熱し発生した蒸気を冷却させる蒸気蒸留法や果実を直接搾ることで得る圧搾法や花に含まれるオイルを動物の油に吸着させ得たポマードをアルコールに溶かし出すアンフルラージュ法等の方法で抽出することができる。

【0003】

上述した抽出方法のうち圧搾法とアンフルラージュ法とは、純度の高い精油を抽出できるものである。
しかしながら、圧搾法は抽出対象が柑橘等の果実であり、アンフルラージュ法は植物の花弁が抽出の対象である。
そのため、ヒノキやスギ等の樹木には、高い純度で成分を抽出する上述の方法では抽出することができない。

【0004】

そこで、ヒノキやスギ等の樹木から精油等の成分を抽出する方法として蒸気蒸留法が広く行われている。
しかしながら、この蒸気蒸留法では、抽出対象となる樹木の枝葉を高温下に晒すことで、構成成分が破壊されたり香りが変質してしまったり、原料の木材が持つ成分の一部が損なわれる虞があった。
さらに、水溶性の構成成分は、精油と同時に得られる芳香蒸留水に溶けた状態で抽出可能としているが、芳香蒸留水の大部分は加熱蒸気が水に変化したものであり場合によっては成分が希釈され過ぎる虞があった。

【0005】

また、樹木の成分抽出の対象の多くが枝葉であり、精油と芳香蒸留水が原料の枝葉に対して少量しか抽出できない欠点があった。

【0006】

そこで、特許文献１に記載されるように、オールステンレスの蒸し器とオールステンレスの６段階冷却器を用いて低温のスチームによる成分抽出を行うエッセンシャルウォーター（芳香蒸留水）及びエッセンシャルオイル（精油）の抽出方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２０－１８６７７９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載されたエッセンシャルウォーター及びエッセンシャルオイルの抽出方法は、オールステンレスの蒸し器の内部に予め塩水に３０分～１時間浸漬させたヒノキの胴部、ヒノキの葉及びヒノキの実等のヒノキ材料を収納し、低温（５７℃～５８℃）のスチームで２４時間加熱して水蒸気を排出させ、排出した水蒸気をオールステンレスの６段階冷却装置により冷却することでエッセンシャルウォーター及びエッセンシャルを抽出する方法が記載されている。

【0009】

この方法によれば、蒸し器により低温（５７℃～５８℃）で加熱することで、ヒノキの組織の破壊を最小限に抑え、純粋な成分抽出が行える利点がある。

【0010】

しかしながら、特許文献１の方法では、低温（５７℃～５８℃）のスチームで加熱を行うため、加熱にかかる時間が２４時間と非常に長くなる。また、予めヒノキ材料を塩水に浸漬する工程を含みその工程にも３０分～１時間の時間を要する。

【0011】

また、特許文献１の方法は、上述した長時間係る方法に加え、オールステンレスの蒸し器とオールステンレスの６段階冷却装置とを用いており、多くの設備投資が必要であることから、容易な方法であるとは云い難かった。

【0012】

また、抽出対象が葉と実であることから、得られる抽出物の量が少なく効率が良い抽出方法とは云えなかった。

【0013】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、木材の周囲を真空状態にする真空工程と、真空状態から取り出した木材を密閉容器中に収納する収納工程と、木材を収納した密閉容器をマイクロ波による加熱手段を用いて加熱し木材の内水分を気化させる加熱工程と、加熱工程により加熱された密閉容器を冷却させ密閉容器中の内水分を水滴に変化させる冷却工程と、からなることを特徴とする木材から機能成分含有液を抽出する方法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】

【0014】

上記課題を解決するために成された本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法は、木材の周囲を真空状態にする真空工程と、真空状態から取り出した木材を密閉容器中に収納する収納工程と、木材を収納した密閉容器をマイクロ波による加熱手段を用いて加熱し木材の内水分を気化させる加熱工程と、加熱工程により加熱された密閉容器を冷却させ密閉容器中の内水分を水滴に変化させる冷却工程と、からなることを特徴とする。

【0015】

また、真空工程は、木材を包装部材中に収納し包装部材の内部空気を抜く真空包装により行うことにも特徴を有する。

【0016】

また、加熱工程と冷却工程とを複数回交互に繰り返し行うことにも特徴を有する。

【発明の効果】

【0017】

請求項１に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法によれば、木材の周囲を真空状態とすることにより木材内部の負圧が高まり細胞壁が劣化し内水分が揮発しやすい状態にすることができる。

【0018】

また、密閉容器中に収納した木材をマイクロ波による加熱を行うことにより、抽出対象の木材に対して全体を均一に加熱し内水分を揮発させ水蒸気として取り出すことができる。さらには、全体を均一に加熱することで加熱時間を短縮でき、無駄な加熱を行わないため熱による成分劣化を防止しより純度の高い機能成分抽出を可能としている。

【0019】

また、抽出対象を木材とすることで、抽出物を得られる量が多く、さらには幹や樹皮に含まれる機能成分も抽出することが可能となる。

【0020】

また、抽出対象を木材とすることで、成分抽出後の木材の二次利用を可能としている。

【0021】

請求項２にかかる木材から機能成分含有液を抽出する方法によれば、真空包装により木材周囲を真空状態とすることにより、次の工程である収納工程まで木材の鮮度を保つことができる。

【0022】

また、真空包装を行うための真空包装機等は、近年家庭用の者が販売されるなど身近なものになりつつあるこのからより簡単に機能成分を抽出することができる。

【0023】

請求項３に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法によれば、加熱工程と冷却工程とを複数回交互に行うことで、木材から無駄なく機能成分を抽出することができる。

【0024】

また、一回の加熱により成分抽出を行わないことで、木材を長時間加熱することを防止し、機能成分の劣化を可及的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法の手順を説明するためのフロー図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る真空工程による内部組織の劣化を説明するための説明図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る収納工程を説明するための説明図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る加熱工程を説明するための説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る冷却工程を説明するための説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る真空包装することで真空工程を行う方法について説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

この発明の要旨は、木材の周囲を真空状態にする真空工程と、真空状態から取り出した木材を密閉容器中に収納する収納工程と、木材を収納した密閉容器をマイクロ波による加熱手段を用いて加熱し木材の内水分を気化させる加熱工程と、加熱工程により加熱された密閉容器を冷却させ密閉容器中の内水分を水滴に変化させる冷却工程と、からなることにある。

【0027】

また、真空工程は、木材を包装部材中に収納し包装部材の内部空気を抜く真空包装により行うことにも特徴を有する。

【0028】

また、加熱工程と冷却工程とを複数回交互に繰り返し行うことにも特徴を有する。

【0029】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法の一実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0030】

図１は、本実施形態に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法の手順を説明するフロー図である。図２は、本実施形態に係る真空工程による内部組織の劣化を説明する説明図であって、（ａ）は真空工程前の状態、（ｂ）は真空工程中あるいは真空工程後の状態をそれぞれ表す図である。図３は、本実施形態に係る収納工程を説明するための説明図である。図４は、本実施形態に係る加熱工程におけるマイクロ波による加熱状態を説明するための説明図であり、図５は、本実施形態に係る揮発した内水分及び機能成分を液体とする冷却工程の説明するための説明図である。図６は、真空工程を真空包装によって行った場合を説明する説明図である。

【0031】

本実施形態に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法Ｍは、図１のステップ１～ステップ４に示すように、主に抽出対象となる木材１０の周囲を真空状態とする真空工程Ｓ１と、真空状態から取り出した木材１０を密閉容器２０内部に収納する収納工程Ｓ２と、マイクロ波Ｗを用いて加熱を行う加熱工程Ｓ３と、加熱した木材１０を冷却する冷却工程Ｓ４とからなる。

【0032】

ステップ１の真空工程Ｓ１は、木材１０の周囲を真空状態とする工程である。
木材１０の周囲を真空状態とする方法としては、所定の内部空間中の空気を除去する真空装置を用いることが考えられる。

【0033】

具体的には、抽出対象となる木材１０を真空装置内部に収納し、内部空間中の空気を除去することにより木材１０の周囲を真空状態とする。
木材１０は、周囲が真空状態になる前では、図２（ａ）に示すように、全体に外から圧力Ｐ１（大気圧）が加えられた状態であり、木材１０の内部組織１１は整然と並んだ状態を維持している。

【0034】

それに対して、木材１０の周囲を真空状態とした際には、装置内部の空気が減ることで外部からの圧力Ｐ１が弱まり、木材１０内部では内部組織１１が膨張し反対に内部圧力Ｐ２は高まることとなる。
真空工程Ｓ１により内部圧力Ｐ２が高まった木材１０は、図２（ｂ）に示すように、内部組織１１が膨張し、一部で微小な破壊や細胞壁の軟化等の劣化を生起することとなる。また、内部組織１１内に含まれる内水分は外へ押し出されるようにして木材１０の外側へ移動することとなる。

【0035】

したがって、真空工程Ｓ１は、木材１０の内部組織１１の微小な劣化と内水分の移動により、木材１０の内水分や機能成分を外部へ揮発しやすい状態にする効果がある。

【0036】

真空工程Ｓ１後の木材１０は、内水分及び機能成分が揮発しやすい状態であることから、後述する加熱工程Ｓ３での加熱時間を短縮させることに寄与することができる。
また、木材１０に含まれる内水分や機能成分を揮発しやすい状態にすることで、より低い温度による加熱で内水分及び機能成分を揮発させることができる。

【0037】

ステップ２の収納工程Ｓ２は、真空工程Ｓ１により内部組織１１の微小な劣化が生起した木材１０を真空状態から取り出し、外部との空気流通を遮断することのできる密閉容器２０の内部に収納する工程である。

【0038】

収納工程Ｓ２は、次の工程である加熱工程Ｓ３により発生する木材１０の機能成分含有の水蒸気４１を外部に漏らすことなく閉じ込めるための工程である。そのため、用いられる密閉容器２０は、容器内部を外部から遮断し密閉状態にできる容器であればどのようなものであってもよいが、例えば、図３に示すように、木材１０を出し入れするための出入口２２を備えた容器本体２１と、出入口２２を塞ぐ蓋体２３を備えたものを用いることが好ましい。

【0039】

使用される密閉容器２０の素材に関しては、特に限定しないものの、マイクロ波Ｗによる加熱を行うため金属製以外のものを用いる。また、以降の工程である加熱工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４とを行うにあたって上手く木材１０から機能成分を抽出できているかを目視できる透明な容器であることが好ましい。

【0040】

ステップ３の加熱工程Ｓ３は、図４に示すように、抽出対象となる木材１０を収納した密閉容器２０ごとマイクロ波Ｗにより加熱させる工程である。

【0041】

マイクロ波Ｗによる加熱は、電子レンジ等のマイクロ波発生装置によって行う。
加熱にマイクロ波Ｗを用いることにより、加熱される木材１０は表面のみならず内部から均一に温められることとなる。

【0042】

従来の蒸気蒸留法のような表面から徐々に加熱される方法では、木材１０の中心部が加熱され内水分や機能成分が揮発するまでに時間がかかってしまう。そのため、中心部に保有する内水分や機能成分が揮発し始めるころには表面温度が高くなりすぎ表面付近から得られる成分が変質する虞がある。

【0043】

しかしながら、本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法Ｍでは、加熱にマイクロ波Ｗを用いることで、木材１０の表面から中心部までを一定の温度で加熱することができ不用意な温度上昇を防止することができる。

【0044】

この加熱工程Ｓ３により木材１０より揮発した内水分と機能成分は、水蒸気４１として密閉容器２０中に存在することとなる。

【0045】

ステップ４の冷却工程Ｓ４は、前工程である加熱工程Ｓ３により加熱した木材１０収納の密閉容器２０をマイクロ波発生装置から取り出し常温で３０分ほど置き冷却する工程である。

【0046】

加熱工程Ｓ３により密閉容器２０の内部に水蒸気４１として存在する内水分と機能成分は、この冷却工程Ｓ４により水滴に変化し機能成分含有液４０として取り出すことが可能となる。

【0047】

ただし、一度の加熱工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ４では、原料となる木材１０から得られる機能成分含有液４０の量が少ない場合がある。そのため、加熱工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４とは交互に複数回繰り返し行うことが望ましい。
加熱工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４とを繰り返し行うことで、木材１０から最大限に機能成分含有液４０を抽出することが可能となる。

【0048】

抽出された機能成分含有液４０は、内部圧力Ｐ２の増大による木材１０の内部組織１１の劣化を生起させる真空工程Ｓ１とマイクロ波Ｗを用い全体を均一に加熱する加熱工程Ｓ３との効果により短時間且つ従来の蒸気蒸留法に比して低い温度帯で抽出されることで、木材１０が保持する機能成分を損なうことなく含有した状態となる。

【0049】

また、本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法Ｍでは、従来抽出対象とはなりにくかった木材１０から機能成分を抽出することを可能としているため、幹や樹皮に含まれる成分を得ることができる。

【0050】

また、従来の枝葉から成分を抽出する方法では得られる抽出物の量がわずかであったのに対して、内水分の多い木材１０を抽出対象とすることで、より多くの抽出物を得ることができる。

【0051】

本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法Ｍに用いられる木材１０の種類は特定の種類に限定されるものではない。
ただし、使用する木材１０は１０月～３月に伐採されたものを使用することが好ましい。
その理由としてヒノキやスギ等の樹木は、冬の時期になると冬を越すため成長を一時的に止めることが知られている。この時期の樹木は、成長に必要なデンプンを防虫や抗菌等に働くフェノール類へ変換させる。

【0052】

このフェノール類はいわゆる芳香成分であり、１０月～３月が最も多く幹に含んでいる時期となる。そのため、使用する木材１０は１０月～３月の時期に伐採した木材１０を用いることが望ましい。

【0053】

また、抽出された機能成分含有液４０は、抽出する木材１０の樹齢が長いほど強い芳香を発する。そのため、機能成分含有液４０の使用用途に応じて適宜抽出を行う木材１０の樹齢を選択するとよい。

【0054】

また、本発明では、抽出対象を木材１０としていることにより、従来の枝葉から抽出する方法では困難であった抽出後の二次利用を可能としている。すなわち、機能成分含有液４０抽出のために１０月～３月に伐採した木材１０から機能成分含有液４０を抽出し、その後木材１０を使用した小物や家具等へ利用することが可能である。

【0055】

次に、実際に発明者がヒノキ材１０ａから機能成分含有液４０を抽出した内容を例にして具体的に説明する。

【0056】

ヒノキ材１０ａは質量２００ｇとなるように成形した木塊を使用した。
ステップ１の真空工程Ｓ１として、図６に示すように、ヒノキ材１０ａを袋体３１の内部に収納し、真空包装機３０を用いてヒノキ材１０ａを真空包装３２することによりヒノキ材１０ａの周囲を真空状態とした。

【0057】

ヒノキ材１０ａの周囲を真空状態としたのち、ステップ２の収納工程Ｓ２として袋体３１からヒノキ材１０ａを取り出し密閉容器２０内に収納した。

【0058】

次に、ステップ３となる加熱工程Ｓ３として、ヒノキ材１０ａを密閉容器２０ごと電子レンジにいれ６００Ｗ（ワット）で３０秒の加熱を行った。この加熱により、ヒノキ材１０ａの内水分及び機能成分は揮発し水蒸気４１として密閉容器２０内部に存在することとなる。

【0059】

加熱工程Ｓ３として電子レンジによる加熱を行ったのち、ステップ４の冷却工程Ｓ４として電子レンジからヒノキ材１０ａを密閉容器２０ごと取り出し常温下で３０分放置し密閉容器を冷却した。

【0060】

冷却工程Ｓ４を終えた密閉容器２０の中にはヒノキ材１０ａとヒノキ材１０ａから抽出された機能成分含有液４０が水滴として収納された状態となる。

【0061】

上述した加熱工程Ｓ３として行った電子レンジによる３０秒の加熱は、抽出対象のヒノキ材１０ａを完全に熱することなくそれでいて内水分と機能成分とを十分揮発させることができる。
この加熱時間を長くしてしまうと、ヒノキ材１０ａを熱しすぎ機能成分が熱による変化を生じる虞がある。また、熱しすぎるとヒノキ材１０ａの表面が焦げ付いてしまい得られた機能成分含有液４０の芳香が悪くなる虞もある。

【0062】

しかしながら、電子レンジによる３０秒の加熱では、ヒノキ材１０ａの中に含まれる内水分と機能成分は完全に抽出しきることができない。
そのため、発明者は加熱工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４とを交互に１０回繰り返した。

【0063】

そうすることで、ヒノキ材１０ａに含まれる内水分と機能成分とを従来の成分抽出方法と比して低温で徐々に内水分と機能成分とを揮発させ抽出することを可能とし機能成分の熱による性質変化を可及的に抑えることができる。

【0064】

加熱工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４とを繰り返し行ったことで、２００ｇのヒノキ材１０ａから１００ｃｃの機能成分含有液４０を得ることができた。すなわち、上述した条件と方法を用いることで原料となる木材１０の質量の約半分の量の機能成分含有液４０を抽出することができる。

【0065】

また、２００ｇのヒノキ材１０ａを加熱する際に電子レンジによって６００Ｗ（ワット）で３０秒としているが、抽出対象の木材１０の質量に応じて加熱時間は変更され１００ｇの木材１０を加熱する際には電子レンジにより６００Ｗで１５秒の加熱を行うとよい。

【0066】

上述した方法により、ヒノキ木材１０から純粋な機能成分を抽出したことで、従来のヒノキ精油と比較してもより鮮烈な香りを有した機能成分含有液４０を得ることができる。

【0067】

また、真空工程Ｓ１を真空包装機３０による真空包装３２とすることで、抽出対象として最適な１０月～３月に伐採した木材１０を長期保存可能とし、伐採時期以外でも新鮮な状態を維持し機能成分含有液４０を抽出することが可能となる。

【0068】

また、上述した方法のように真空工程Ｓ１に用いる真空包装機３０は家庭用のものでもよく、マイクロ波発生装置も電子レンジであればよいことから、従来の精油等の成分抽出方法に比して容易であり、且つ大掛かりな設備投資が不要となる効果がある。

【0069】

以上、上述した実施形態の説明は本発明の一例であり、本発明に係る木材から機能成分含有液を抽出する方法は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、使用する装置等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。また、上述した各種効果は、あくまで例示に過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0070】

Ｓ１ 真空工程
Ｓ２ 収納工程
Ｓ３ 加熱工程
Ｓ４ 冷却工程
１０ 木材
１０ａ ヒノキ材
１１ 内部組織
２０ 密閉容器
２１ 容器本体
２２ 出入口
２３ 蓋体
３０ 真空包装機
３１ 袋体
３２ 真空包装
４０ 機能成分含有液
４１ 水蒸気
Ｗ マイクロ波
Ｐ１ 圧力（大気圧）
Ｐ２ 内部圧力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】