【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
発明の利用分野
この発明は、動、植物性原料などの固形原料よ
り炭酸ガスを含有する水性液を用いて有効成分を
抽出する新規な抽出物の製造法に関するものであ
り、該抽出物を供することを目的としている。
すなわち、この発明は、茶葉、コーヒー豆、生
薬などの固形原料より抽出物を得るのに利用され
る。
従来技術とその問題点
動、植物性原料などの固形原料より有効成分を
抽出するのに従来より水性液が用いられてきた。
しかし、水の温度が低いと抽出率が悪いため加熱
した温水や熱水を用いることが多い。特に、茶
葉、コーヒー豆、生薬等の飲料用原料から抽出す
る場合、沸騰している水やそれに近い高温の熱水
が用いられている。
しかし、このような高温での処理は、香気成分
などの低沸点成分の揮散が起こり、その上熱に弱
い成分の変質も見られる。特に、酸化されやすい
成分は、熱と空気による酸化が心配される。
一方、新しい抽出方法として液状或いは超臨界
状態の炭酸ガスを用いて抽出する方法が提案され
ている。
この方法は、通常沸騰水による抽出より低い温
度で処理され、しかも炭酸ガスにより空気が追い
出されるため抽出中に有効成分が酸化する心配も
少ない。
しかし、液状或いは超臨界状態の炭酸ガスは圧
力が高いため耐圧容器を必要とし、装置が大きく
なり、それだけ高価なものとなる。その上、加圧
した炭酸ガスを大量に使用するためライニングコ
ストもかさむ。従つて、この方法は、実験的には
行われているが、工業的にはほとんど実用化され
ていない。
発明の構成
この発明の発明者は、沸騰水などより低い温度
でも抽出でき、しかも装置やライニングコストが
従来の方法と比べあまり変わらない方法を開発す
べく検討し、炭酸水を用いる新しい方法を見いだ
し、この発明を完成させた。
すなわち、この発明は、動、植物性原料などの
固形原料を加圧した炭酸ガスを含有した水性液を
用いて抽出している。
しかも、炭酸ガスの圧力が液状或いは超臨界状
態の炭酸ガスに比べはるかに低い圧力でも抽出が
でき、工業的には従来の熱水による抽水装置にガ
ス混合器を設けるだけで実施することも可能であ
る。
この発明を実施するには、例えば第１図に示す
ような加圧した炭酸ガスを含有する水性液で抽出
する装置を用いる。
この装置は、循環ポンプ８により定温槽６の温
水が循環するようになつているジヤケツト５ａを
有する抽出塔１ａ及び加圧ポンプ７で加圧した水
性液Ａに調圧バルブ４ａにより調圧した炭酸ガス
容器２ａからの炭酸ガスを混合するガス混合器３
ａからなる。
この装置で抽出するには、抽出塔に抽出しよう
とする固形原料を充填し、ガス混合器からの炭酸
ガスを含有する水性液を抽出塔の上より流すこと
により行われ、これにより抽出塔の下部より抽出
液Ｂが流出する。
この発明の固形原料とは、茶、紅茶、コーヒー
等の嗜好飲料、うこん、バニラ、ホツプ等の香料
や香辛料、削り節、昆布、しいたけ、鳥がら、獣
肉、乾燥果実等の調味だし、甘草、高麗人参、く
こ、まんねんたけ、えんじ虫等の生薬等の動、植
物性原料を指すが、これのみに限定されず、例え
ば反応液より目的の成分を吸着させた吸着剤など
水性液で抽出可能な固体から目的とする有効成分
を抽出するのに利用される。
また、水性液として水或いは糖、塩、アルカ
リ、酸、アルコール等の可溶性成分を含有する水
溶液など通常抽出に使用するものが用いられ、抽
出する有効成分により最も適したものを用いるよ
うにする。
加圧した炭酸ガスを含有する水性液とは、水性
液に加圧した炭酸ガスを加え、炭酸ガスを溶解さ
せて水性液を指す。
従つて、ガス混合器中の水性液に加圧した炭酸
ガスを溶解させた炭酸水が使用されるが、これの
みに限らず、例えば市販のびん入り炭酸水等あら
かじめ炭酸ガスが溶解してある炭酸水も用いるこ
とができる。
水性液に溶解する炭酸ガスの量は、ガス圧で定
まり、ガス圧が高いほど多く溶ける。従つて、高
い圧力の炭酸ガスを用いるほど多量の炭酸ガスが
溶解し、有効な抽出物が得られるが、あまり圧力
が高いとそれだけ耐圧性が要求され高価な装置と
なるためおよそ75Kg／cm2より低い圧力で行うのが
望ましいが、これより高圧でも抽出可能である。
また圧力が低すぎると本発明の効果が少ないため
0.2Kg／cm2以上の圧力とする必要がある。
水（熱水）を用いて工業的に抽出する従来の抽
出装置にガス混合器を設けて抽出する場合、装置
の耐圧性が高くないため10Kg／cm2以下の圧力の炭
酸水を用いるようにする。
なお、工業的に抽出する際、複数の抽出塔を用
意し、その内の１つの抽出塔を詰めかえている
間、他の抽出塔の抽出をすることを順次繰り返す
ことにより連続化することができる。この際、例
えば第２図に例を示すように抽出塔に固形原料を
充填後、抽出前にガス分配器９からの炭酸ガスを
抽出塔に流し、炭酸ガスとともに運ばれて来た揮
発性成分をコールドトラツプ１０等により分取す
ることによりコーヒーの香気成分等の揮散しやす
い成分を回収し、利用することができる。
また、第３図にその例を示すように、上部に炭
酸水を注入する注入口１１、下部に抽出液を排出
する排出口１２を有する容器本体（抽出塔）１ｃ
にコーヒー豆等の固形原料１８を入れ、蓋体１５
をねじ止めするような簡単な装置を用い、びん入
りの炭酸水を注入後しばらく放置してから下部コ
ツクを開けて排出液を排出するようにすると家庭
や喫茶店等で簡単に実施することも可能である。
実施例 １〜３
第１図に示す装置の抽出塔１ａに70ｇの紅茶の
葉を充填し、水性液Ａとして水を用い加圧ポンプ
７で送り、そこで調圧バルブ４ａで調圧された炭
酸ガス容器２ａからの炭酸ガスと混合し、15℃で
測定したときのガス圧が10Kg／cm2となる炭酸水と
なし抽出塔１ａに送り抽出した。この際抽出塔の
ジヤケツト５ａに定温槽６で所定の温度とした水
を循環ポンプ８を用いて循環させた。
抽出塔より流出して来る抽出液Ｂを取り、放置
して溶解している炭酸ガスを放出した後、濃度
（ブリツクス）を測定し、次いで凍結乾燥して粉
末状の抽出物を得た。
また、この粉末抽出物中のカフエイン及びカテ
キンの総量を測定した結果、第１表のようになつ
た。
Field of Application of the Invention The present invention relates to a novel method for producing an extract in which active ingredients are extracted from solid raw materials such as animal or vegetable raw materials using an aqueous liquid containing carbon dioxide gas, The purpose is to That is, the present invention can be used to obtain extracts from solid raw materials such as tea leaves, coffee beans, and crude drugs. Prior art and its problems Aqueous liquids have traditionally been used to extract active ingredients from solid raw materials such as animal and vegetable raw materials.
However, if the water temperature is low, the extraction rate will be poor, so heated warm water or hot water is often used. In particular, when extracting from beverage raw materials such as tea leaves, coffee beans, and herbal medicines, boiling water or hot water at a similar high temperature is used. However, such high-temperature processing causes volatilization of low-boiling components such as aroma components, and also causes deterioration of components that are sensitive to heat. In particular, components that are easily oxidized are concerned about oxidation due to heat and air. On the other hand, a method of extraction using liquid or supercritical carbon dioxide gas has been proposed as a new extraction method. This method uses lower temperatures than extraction with boiling water, and since air is expelled by carbon dioxide gas, there is less risk of oxidation of the active ingredients during extraction. However, since carbon dioxide gas in a liquid or supercritical state has a high pressure, a pressure-resistant container is required, which increases the size and cost of the equipment. In addition, lining costs increase because a large amount of pressurized carbon dioxide gas is used. Therefore, although this method has been carried out experimentally, it has hardly been put into practical use industrially. Structure of the Invention The inventor of this invention studied to develop a method that can be extracted even at lower temperatures such as boiling water, and the equipment and lining costs are not much different from conventional methods, and found a new method using carbonated water. , completed this invention. That is, in this invention, solid raw materials such as animal and vegetable raw materials are extracted using a pressurized aqueous liquid containing carbon dioxide gas. Moreover, it can be extracted even at a much lower pressure than carbon dioxide in a liquid or supercritical state, and industrially it can be carried out by simply installing a gas mixer in a conventional hot water extraction device. It is. To carry out this invention, for example, an apparatus for extracting with a pressurized aqueous liquid containing carbon dioxide gas as shown in FIG. 1 is used. This device consists of an extraction tower 1a having a jacket 5a in which warm water from a constant temperature tank 6 is circulated by a circulation pump 8, and an aqueous liquid A pressurized by a pressure pump 7, and carbonic acid whose pressure is regulated by a pressure regulating valve 4a. Gas mixer 3 that mixes carbon dioxide gas from the gas container 2a
Consists of a. Extraction with this equipment is carried out by filling the extraction tower with the solid raw material to be extracted, and flowing the aqueous liquid containing carbon dioxide from the gas mixer over the extraction tower. Extract B flows out from the bottom. The solid raw materials of this invention include beverages such as tea, black tea, and coffee, flavorings and spices such as turmeric, vanilla, and hops, seasonings such as dried bonito flakes, kelp, shiitake mushrooms, chicken bones, meat, and dried fruits, licorice, and Korean radish. Refers to animal and vegetable raw materials such as herbal medicines such as carrots, dogwood, mannen mushrooms, and red beetles, but is not limited to these. For example, extraction with an aqueous liquid such as an adsorbent that adsorbs the target component from the reaction liquid It is used to extract the desired active ingredient from available solids. Further, as the aqueous liquid, those normally used for extraction such as water or an aqueous solution containing soluble components such as sugar, salt, alkali, acid, alcohol, etc. are used, and the most suitable one is used depending on the active ingredient to be extracted. The aqueous liquid containing pressurized carbon dioxide refers to an aqueous liquid obtained by adding pressurized carbon dioxide to an aqueous liquid to dissolve the carbon dioxide. Therefore, carbonated water in which pressurized carbon dioxide gas is dissolved in an aqueous liquid in a gas mixer is used, but this is not the only option. For example, carbonated water in commercially available bottles has carbon dioxide gas dissolved in advance. Carbonated water can also be used. The amount of carbon dioxide dissolved in an aqueous liquid is determined by the gas pressure; the higher the gas pressure, the more it dissolves. Therefore, the higher the pressure of carbon dioxide gas is used, the more carbon dioxide gas will be dissolved and an effective extract will be obtained, but if the pressure is too high, pressure resistance will be required and the equipment will be expensive; Although it is preferable to use a lower pressure, extraction can also be performed at higher pressures.
Also, if the pressure is too low, the effect of the present invention will be small.
The pressure must be 0.2Kg/cm2 or higher. When extracting industrially using water (hot water) using a conventional extraction device equipped with a gas mixer, the pressure resistance of the device is not high, so carbonated water with a pressure of 10 kg/cm 2 or less is used. do. In addition, when extracting industrially, it is possible to make it continuous by preparing multiple extraction towers and sequentially repeating the process of refilling one extraction tower while extracting from the other extraction towers. can. At this time, for example, as shown in FIG. 2, after filling the extraction tower with solid raw materials, before extraction, the carbon dioxide gas from the gas distributor 9 is flowed into the extraction tower, and the volatile components carried along with the carbon dioxide gas are By separating the coffee using a cold trap 10 or the like, easily volatilized components such as coffee aroma components can be recovered and used. Further, as an example is shown in Fig. 3, a container body (extraction tower) 1c has an inlet 11 for injecting carbonated water at the upper part and an outlet 12 for discharging the extract at the lower part.
Put the solid raw material 18 such as coffee beans into the lid body 15.
You can easily do this at home or in a coffee shop by using a simple device such as screwing on the bottle, injecting a bottle of carbonated water, letting it sit for a while, then opening the bottom pot and draining the liquid. It is. Examples 1 to 3 70 g of black tea leaves were filled into the extraction tower 1a of the apparatus shown in FIG. The carbonated water was mixed with carbon dioxide gas from the gas container 2a and the gas pressure was 10 Kg/cm 2 when measured at 15° C., and the mixture was sent to the pear extraction tower 1a for extraction. At this time, water heated to a predetermined temperature in a constant temperature tank 6 was circulated through the jacket 5a of the extraction tower using a circulation pump 8. Extract B flowing out of the extraction tower was taken, left to stand to release dissolved carbon dioxide gas, the concentration (brix) was measured, and then freeze-dried to obtain a powdered extract. Furthermore, the total amount of caffeine and catechin in this powder extract was measured, and the results were as shown in Table 1.
【表】
なお、比較例は、同じ装置を用い炭酸ガスを止
め、水のみで抽出したときの結果である。
すなわち、実施例２，３に見られるように本発
明を実施した場合50〜56℃で従来の熱水による抽
出（比較例２）と同じぐらいの収量が得られ、し
かもカフエインやカテキンの量も同じぐらい抽出
された。
実施例 ４〜６
紅茶の葉の代りにコーヒー豆を用い実施例１と
同様に抽出した結果を第２表に示す。
なお、比較例は炭酸ガスを加えない水のみで抽
出したものである。[Table] In addition, the comparative example is the result when the same equipment was used, the carbon dioxide gas was stopped, and extraction was performed with only water. In other words, as seen in Examples 2 and 3, when the present invention is carried out, the yield at 50 to 56°C is about the same as the conventional extraction with hot water (Comparative Example 2), and the amount of caffeine and catechins is also reduced. The same amount was extracted. Examples 4 to 6 Table 2 shows the results of extraction in the same manner as in Example 1 using coffee beans instead of black tea leaves. In addition, the comparative example was extracted only with water without adding carbon dioxide gas.
【表】
表に見られるように水抽出の場合90℃で抽出し
ても収量が乾燥粉末として11.6ｇ（比較例４）で
あるのに対し、炭酸ガスを含有させると35℃でも
13.2ｇ（実施例４）も得られ、従来の水による抽
出に比べはるかに低い温度で抽出でき、その上収
量も高かつた。
実施例 ７
第１図の装置の抽出塔に刻んだ高麗人参80ｇを
充填し、抽出塔を55℃に保ちながら15℃のときの
ガス圧が50Kg／cm2となるように加圧した炭酸ガス
を加えた温水を供給して抽出した。得られた抽出
液を減圧濃縮して高麗人参エキスを得た。このエ
キス中に高麗人参の有効成分であるジンセノサイ
ドが1.90ｇ含まれていた。
なお、80ｇの高麗人参に水を加え煮沸抽出した
抽出液より作つたエキスのジンセノサイド量は
1.16ｇであつた。
実施例 ８
高麗人参に代りバニラ豆を用いて実施例７と同
様に処理してバニラエキスを調製した。
このバニラエキスに抽出されたバニリン量は
1.22ｇであつた。
なお、同量のバニラ豆を還流冷却器付き抽出容
器に入れ、70℃の80％エチルアルコール溶液で抽
出して得たエキスのバニリンの抽出量は0.87ｇで
あつた。
実施例 ９
10ｇの挽いたコーヒー豆を第３図に示す抽出装
置の容器本体１ｃに入れ、蓋体１５をねじ込んで
止める。次いで、炭酸水を注入口１１より注入
し、上部コツク１３を止め、室温で約１時間放置
して抽出を行い、下部コツクを開けて抽出液を排
出した。
抽出液を氷の入つたコツプに入れ、砂糖シロツ
プを添えて供すれば炭酸入りコーヒーとなり、今
までなかつた新規の飲料となつた。
また、約50℃に加温して抽出を行い、得られた
抽出液を攪拌して炭酸ガスを除いたコーヒー液
は、従来のコーヒーに比べ香りが良く、酸味が抑
えられてマイルドな味となつた。
実施例 10
抽出タンクに新鮮ないちごを入れ、15℃におけ
る炭酸ガスの圧力が６Kg／cm2となる量の炭酸ガス
を溶解した60％砂糖溶液を加え30℃に保つて20時
間放置して抽出し、抽出液を分離した。
この抽出液は新鮮ないちごの香りがし、水で薄
めて飲むと大変おいしかつた。
発明の効果
この発明は、加圧した炭酸ガスを含有した水性
液で抽出するが、その結果次のような効果があ
る。
(1) 従来の水性液による抽出に比べ抽出効率が良
く、低い温度で抽出することができる。
従つて、熱により分解、変質しやすい成分や
揮散しやすい成分の抽出が可能である。
(2) 液状あるいは超臨界状態の炭酸ガスによる抽
出に比べ低い圧力で良く、しかも水性液に溶解
させて使うため炭酸ガスの使用料も少なくて済
み設備費、ライニングコストがはるかに安い。
(3) 炭酸ガスを使わない従来の水性液による抽出
では高い温度とするため固形原料に含まれる澱
粉質が糊化して溶出すると同時に蛋白質、ガム
質等の増粘物質も溶出する。従つて、抽出液の
粘度が増加し流出速度が低下し、時には濾過で
きないことすらある。本発明は低温で処理する
ため、このようなことがなく短時間で抽出・濾
過できる。
(4) 水性液中や抽出塔内の空気を炭酸ガスが追い
出すため酸化が防げる。
(5) 従来の抽出法では抽出が終つても更に水性液
を流し抽出塔に残つた抽出液を押し出さなけれ
ばならず、抽出液が稀釈され量が多くなる原因
ともなる。しかし、この発明は抽出が終つた
後、水性液を止め炭酸ガスのみを抽出塔に送る
ことにより残つている抽出液を押し出すことが
でき、稀釈されない濃厚な抽出液を得ることが
できる。
しかも、炭酸ガスの圧力を適度なものとする
と抽出後の固形原料に含浸されている抽出液も
押し出され、それだけ收率が高くなる。[Table] As shown in the table, in the case of water extraction, the yield is 11.6g as dry powder even if extracted at 90℃ (Comparative Example 4), whereas when carbon dioxide gas is added, even at 35℃
13.2g (Example 4) was obtained, indicating that extraction could be performed at a much lower temperature than conventional extraction with water, and the yield was also high. Example 7 The extraction tower of the apparatus shown in Figure 1 was filled with 80 g of chopped ginseng, and while the extraction tower was maintained at 55°C, carbon dioxide gas was pressurized so that the gas pressure at 15°C was 50 kg/cm 2. Extraction was carried out by supplying hot water containing . The obtained extract was concentrated under reduced pressure to obtain a ginseng extract. This extract contained 1.90g of ginsenoside, an active ingredient in ginseng. The amount of ginsenosides in the extract made from the extract obtained by adding water to 80g of ginseng and boiling it is
It was 1.16g. Example 8 Vanilla extract was prepared in the same manner as in Example 7 except that vanilla beans were used instead of ginseng. The amount of vanillin extracted in this vanilla extract is
It was 1.22g. The same amount of vanilla beans was placed in an extraction container equipped with a reflux condenser and extracted with an 80% ethyl alcohol solution at 70° C. The amount of vanillin extracted was 0.87 g. Example 9 10 g of ground coffee beans are placed in the container body 1c of the extraction device shown in FIG. 3, and the lid 15 is screwed on to secure the container. Next, carbonated water was injected through the injection port 11, the upper pot 13 was stopped, and the mixture was allowed to stand at room temperature for about 1 hour for extraction, and the lower pot was opened to drain the extract. By pouring the extract into a cup filled with ice and serving it with sugar syrup, it became carbonated coffee, a new beverage that had never existed before. In addition, the coffee liquid, which is heated to about 50℃ for extraction and stirred to remove carbon dioxide gas, has a better aroma than conventional coffee, and has a mild taste with less acidity. Summer. Example 10 Place fresh strawberries in an extraction tank, add a 60% sugar solution containing dissolved carbon dioxide in an amount that makes the pressure of carbon dioxide gas at 15°C 6 kg/cm 2 , keep at 30°C, and leave for 20 hours for extraction. The extract was separated. This extract had a fresh strawberry scent and was very tasty when diluted with water. Effects of the Invention In this invention, extraction is performed using a pressurized aqueous liquid containing carbon dioxide gas, and as a result, the following effects are obtained. (1) Compared to conventional extraction using aqueous liquids, extraction efficiency is better and extraction can be performed at lower temperatures. Therefore, it is possible to extract components that are easily decomposed or altered by heat or components that are easily volatilized. (2) Compared to extraction using liquid or supercritical carbon dioxide gas, lower pressure is required, and since it is used by dissolving it in an aqueous liquid, the cost of using carbon dioxide gas is less, and equipment costs and lining costs are much lower. (3) In conventional extraction using an aqueous liquid that does not use carbon dioxide, the temperature is high, so that the starch contained in the solid raw material gelatinizes and elutes, and at the same time, thickening substances such as proteins and gums also elute. Therefore, the viscosity of the extract increases and the outflow rate decreases, sometimes even making it impossible to filter. Since the present invention processes at a low temperature, this problem does not occur and extraction and filtration can be performed in a short time. (4) Oxidation is prevented because carbon dioxide gas expels the air in the aqueous liquid and in the extraction tower. (5) In the conventional extraction method, even after the extraction is completed, the aqueous liquid must be poured to push out the extract remaining in the extraction tower, which dilutes the extract and increases the amount. However, in this invention, after the extraction is completed, the remaining extract can be pushed out by stopping the aqueous liquid and sending only carbon dioxide gas to the extraction column, making it possible to obtain a concentrated extract that is not diluted. Moreover, if the pressure of carbon dioxide gas is set to an appropriate level, the extract impregnated in the solid raw material after extraction will also be pushed out, and the yield will increase accordingly.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図：本発明を実施するシステムの一例の説
明図、第２図：連続抽出のためのシステムの一例
の説明図、第３図：家庭用抽出装置の一例（一部
透視斜視図）。
１ａ，１b1〜１b4……抽出塔、１ｃ……容器本
体（抽出塔）、２ａ，２ｂ……炭酸ガス容器、３
ａ，３ｂ……ガス混合器、４ａ，４ｂ……調圧バ
ルブ、５ａ，５b1〜５b4……ジヤケツト、６……
定温槽、７……加圧ポンプ、８……循環ポンプ、
９……ガス分配器、１０……コールドトラツプ、
１１……注入口、１２……排出口、１３……上部
コツク、１４……下部コツク、１５……蓋体、１
６……炭酸水容器、１７……炭酸水、１８……固
形原料、１９……フイルター、２０……カツプ、
２１……安全弁、Ａ……水性液、Ｂ……抽出液、
Ｃ……温熱水又は蒸気、Ｄ……ドレン。
FIG. 1: An explanatory diagram of an example of a system implementing the present invention. FIG. 2: An explanatory diagram of an example of a system for continuous extraction. FIG. 3: An example of a domestic extraction device (partially transparent perspective view). 1a, 1b 1 to 1b 4 ... extraction tower, 1c ... container body (extraction tower), 2a, 2b ... carbon dioxide gas container, 3
a, 3b... Gas mixer, 4a, 4b... Pressure regulating valve, 5a, 5b 1 to 5b 4 ... Jacket, 6...
Temperature tank, 7... Pressure pump, 8... Circulation pump,
9...Gas distributor, 10...Cold trap,
11... Inlet, 12... Outlet, 13... Upper pot, 14... Lower pot, 15... Lid, 1
6... Carbonated water container, 17... Carbonated water, 18... Solid raw material, 19... Filter, 20... Cup,
21... Safety valve, A... Aqueous liquid, B... Extract liquid,
C...Hot water or steam, D...Drain.