(57)【要約】【課題】湯等の液体により挽き豆等の固体から各種の成分を抽出して飲料を製造する際の抽出条件から、飲料の各種の成分量を予測可能である飲料製造装置，飲料製造方法を提供する。【解決手段】飲料製造装置としての抽出装置は、被抽出固体としてのコーヒー粒子のかさ体積Ｖ、コーヒー粒子からの抽出に用いる液体としての熱水の流量Ｑ、当該抽出の時間ｔ、供給される熱水のコーヒー濃度ｃｆｉｎ、ファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｆ０、に関する次の式（ａ）に基づいて、抽出の時間ｔ（フラクション）を調節して、当該抽出により製造されるコーヒー飲料におけるコーヒー粒子由来の成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の各平均濃度ｃｆを調節可能である。    【数１】2020025718.tif 000048【選択図】図５
2020025718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被抽出固体のかさ体積Ｖを調節する被抽出固体体積調節器、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑを調節する流量調節器、及び前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、の少なくとも何れかと、
下記式（ａ）に基づいて、前記被抽出固体体積調節器に係る被抽出固体の前記かさ体積Ｖ、前記流量調節器に係る前記液体の流量Ｑ、及び前記抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する制御手段と、
を有することを特徴とする飲料製造装置。
【数１】
2020025718.tif 000036
ここで、ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度であり、ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度である。
【請求項２】
被抽出固体のかさ体積Ｖを調節する被抽出固体体積調節器、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑを調節する流量調節器、前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆを調節する比表面積調節器、及び前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓを調節する物質移動係数調節器、の少なくとも何れかと、
下記式（ｂ），式（ｃ）及び式（ｄ）に基づいて、前記被抽出固体体積調節器に係る被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記流量調節器に係る液体の流量Ｑ、抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、前記比表面積調節器に係る前記比表面積ａｓｆ、物質移動係数調節器に係る物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する制御手段と、
を有することを特徴とする飲料製造装置。
【数２】
2020025718.tif 000037
【数３】
2020025718.tif 000038
【数４】
2020025718.tif 000039
ここで、ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度であり、ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度であり、εは前記液体に係る液体空間の体積分率である。
ことを特徴とする飲料製造装置。
【請求項３】
被抽出固体及び抽出に用いる液体が抽出器に充填された際の抽出器体積Ｖ’を調節する被抽出固液体積調節器、前記被抽出固体の質量ｍを調節する固体質量調節器、前記抽出器内に挿入する前記液体の量ＶＷを調節する液体体積調節器、前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆを調節する比表面積調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓを調節する物質移動係数調節器、及び前記被抽出固体の単位質量当たりの成分含有率γを調節する成分含有率調節器の少なくとも何れかと、
下記式（ｅ）及び式（ｆ）に基づいて、前記被抽出固液体積調節器に係る前記抽出器体積Ｖ’、前記固体質量調節器に係る前記被抽出固体の質量ｍ、前記液体体積調節器に係る前記液体の量ＶＷ、前記抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、前記比表面積調節器に係る前記比表面積ａｓｆ、前記物質移動係数調節器に係る前記物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出器内の飲料における前記被抽出固体由来の成分の濃度ｃを調節する制御手段と、
を有することを特徴とする飲料製造装置。
【数５】
2020025718.tif 000040
【数６】
2020025718.tif 000041
【請求項４】
下記式（ａ）に基づいて、被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑ、及び前記抽出の時間ｔ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する
ことを特徴とする飲料製造方法。
【数７】
2020025718.tif 000042
ここで、ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度であり、ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度である。
【請求項５】
下記式（ｂ），式（ｃ）及び式（ｄ）に基づいて、被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑ、前記抽出の時間ｔ、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆ、及び前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する
ことを特徴とする飲料製造方法。
【数８】
2020025718.tif 000043
【数９】
2020025718.tif 000044
【数１０】
2020025718.tif 000045
ここで、ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度であり、ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度であり、εは前記液体に係る液体空間の体積分率である。
【請求項６】
下記式（ｅ）及び式（ｆ）に基づいて、抽出器体積Ｖ’、被抽出固体の質量ｍ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の量ＶＷ、前記抽出の時間ｔ、前記比表面積調節器に係る前記比表面積ａｓｆ、前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃを調節する
ことを特徴とする飲料製造方法。
【数１１】
2020025718.tif 000046
【数１２】
2020025718.tif 000047
ここで、ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度であり、ｃｓａｔは濃度平衡状態における前記飲料の濃度であり、εは前記液体に係る液体空間の体積分率である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯等の液体により挽き豆等の被抽出固体から各種の成分を抽出して飲料を製造する飲料製造装置、及び当該飲料製造装置において実行可能な飲料製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１には、ある一定時間コーヒー粒子を水の中に浸すことでコーヒー飲料が抽出される浸漬抽出において、コーヒー飲料におけるカフェインやミネラルの濃度が、抽出時間の自然対数で表記可能であることが示されている。当該自然対数は、２つのパラメーターを有している。これらのパラメーターは、経験的に決定されたものである。
下記非特許文献２には、フィルター上のコーヒー粒子に注水してフィルター越しにコーヒー飲料が得られるドリップ抽出において、コーヒー飲料の濃度を示す式が、所定のモデルに局所体積平均理論を適用することにより導出し得ることが示されている。濃度を表す式は、連立微分方程式となっており、パラメーターの数は、２０前後となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Kinetics of coffee influsion: a comparative study on the extraction kinetics of mineral ions and caffeine from several types of medium roasted coffees, Deogratius Jaganyi et al., Journal of the Science of Food and Agriculture, vol.80(2000), p.85-90.
【非特許文献２】Modelling of coffee extraction during brewing using multiscale methods: An experimentally validated model, K.M. Moroney et al., Chemical Engineering Science, vol.137(2015), p.216-234.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の非特許文献１では、浸漬抽出におけるカフェインやミネラルの濃度が比較的単純な自然対数で表されており、様々な抽出条件下での濃度の正確性が確保し難い。
他方、上記の非特許文献２では、所定のモデルの設定が複雑であるために、ドリップ抽出におけるコーヒー飲料の濃度が極めて複雑な形式で表されており、当該濃度の算出に手間がかかるし、モデルの設定が実際の抽出から離れている側面もあるために、かえって実際の濃度から乖離して、更なる補正係数の追加等が必要になることがある。
【０００５】
そこで、本発明の主な目的は、湯等の液体により挽き豆等の固体から各種の成分を抽出して飲料を製造する際の抽出条件から、飲料の各種の成分量を簡単で正確に予測可能である飲料製造装置，飲料製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、飲料製造装置において、被抽出固体のかさ体積Ｖを調節する被抽出固体体積調節器、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑを調節する流量調節器、及び前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、の少なくとも何れかと、下記式（１５）の右辺のλを１とした式（ａ）（ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度，ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度）に基づいて、前記被抽出固体体積調節器に係る被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記流量調節器に係る液体の流量Ｑ、及び抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する制御手段と、を有することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、飲料製造装置において、被抽出固体のかさ体積Ｖを調節する被抽出固体体積調節器、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑを調節する流量調節器、前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆを調節する比表面積調節器、及び前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓを調節する物質移動係数調節器、の少なくとも何れかと、順に下記式（１５），（１７），（１８）と同等である式（ｂ），式（ｃ）及び式（ｄ）（ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度，ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度，εは前記液体に係る液体空間の体積分率）に基づいて、前記被抽出固体体積調節器に係る被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記流量調節器に係る液体の流量Ｑ、抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、物質移動係数調節器に係る物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節する制御手段と、を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、飲料製造装置において、被抽出固体及び抽出に用いる液体が抽出器に充填された際の抽出器体積Ｖ’を調節する被抽出固液体積調節器、前記被抽出固体の質量ｍを調節する固体質量調節器、前記抽出器内に挿入する前記液体の量ＶＷを調節する液体体積調節器、前記抽出の時間ｔを調節する抽出時間調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆを調節する比表面積調節器、前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓを調節する物質移動係数調節器、及び前記被抽出固体の単位質量当たりの成分含有率γを調節する成分含有率調節器の少なくとも何れかと、順に下記式（２１），（２２）と同等である式（ｅ）及び式（ｆ）に基づいて、前記被抽出固液体積調節器に係る前記抽出器体積Ｖ’、前記固体質量調節器に係る前記被抽出固体の質量ｍ、前記液体体積調節器に係る前記液体の量ＶＷ、前記抽出時間調節器に係る前記抽出の時間ｔ、前記比表面積調節器に係る前記比表面積ａｓｆ、前記物質移動係数調節器に係る前記物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出器内の飲料における前記被抽出固体由来の成分の濃度ｃを調節する制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
又、請求項４に記載の発明は、飲料製造方法において、下記式（１５）の右辺のλを１とした式（ａ）（ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度，ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度）に基づいて、被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑ、及び前記抽出の時間ｔ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、飲料製造方法において、順に下記式（１５），（１７），（１８）と同等である式（ｂ），式（ｃ）及び式（ｄ）（ｃｆｉｎは供給される前記液体の成分濃度，ｃｆ０はファーストドリップの前記飲料の平均濃度，εは前記液体に係る液体空間の体積分率）に基づいて、被抽出固体のかさ体積Ｖ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の流量Ｑ、前記抽出の時間ｔ、前記被抽出固体と前記液体との間の比表面積ａｓｆ、及び前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓ、の少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃｆを調節することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、飲料製造方法において、順に下記式（２１），（２２）と同等である式（ｅ）及び式（ｆ）に基づいて、抽出器体積Ｖ’、被抽出固体の質量ｍ、前記被抽出固体からの抽出に用いる液体の量ＶＷ、前記抽出の時間ｔ、前記比表面積調節器に係る前記比表面積ａｓｆ、前記被抽出固体と前記液体との間の物質移動係数ｈｍａｓｓの少なくとも何れかを調節して、前記抽出により製造される飲料における前記被抽出固体由来の成分の平均濃度ｃを調節することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の主な効果は、湯等の液体により挽き豆等の固体から各種の成分を抽出して飲料を製造する際の抽出条件から、飲料の各種の成分量を簡単で正確に予測可能である飲料製造装置，飲料製造方法が提供されることである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】カフェナンバーＣａに対するλが示されるグラフである。
【図２】本発明の第１形態に係るドリップコーヒーの抽出装置の模式図である。
【図３】本発明の第１形態における、抽出されたコーヒー飲料に係る各フラクションにおけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。
【図４】本発明の第１形態における、抽出されたコーヒー飲料に係る各フラクションにおけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。
【図５】カフェイン酸に係る図３に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【図６】クロロゲン酸に係る図４に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２形態における、抽出されたエスプレッソコーヒーに係る各フラクションにおけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。
【図８】本発明の第２形態における、抽出されたエスプレッソコーヒーに係る各フラクションにおけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。
【図９】カフェイン酸に係る図７に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【図１０】クロロゲン酸に係る図８に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３形態に係るコーヒーの浸漬抽出装置の模式図である。
【図１２】本発明の第３形態における、抽出された各コーヒー飲料におけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３形態における、抽出された各コーヒー飲料におけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。
【図１４】カフェイン酸に係る図１２に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【図１５】クロロゲン酸に係る図１３に対するフィッティング結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施の形態の例が、その変更例と共に、適宜図面に基づいて説明される。
尚、当該形態は、下記の例及び変更例に限定されない。
【００１１】
［コーヒー抽出の数学的モデル］
コーヒー抽出の数学的モデルは、次に示される支配方程式から導出されるモデルである。
支配方程式として、コーヒー液相に係る式（１）〜（４）と、コーヒー粒子相に係る式（５）〜（６）とが挙げられる。
ここで、ｋは熱伝導率、Ｄは物質拡散係数（ｍ２／ｓ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）、μは粘度（Ｗ／ｍ・Ｋ，ワット毎メートル毎ケルビン）、σＰは定圧比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ，ジュール毎キログラム毎ケルビン）であり、σｓは固体の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）であり、添え字のｆは液相、ｓは粒子相、Ｐは定圧であることをそれぞれ示す。又、ｘ，ｙ，ｚはデカルト座標系（ｍ，メートル）であり、ｕ，ｖ，ｗは速度（ｍ／ｓ）であり、ｃは濃度（ｍｇ／Ｌ，ミリグラム毎リットル）であり、ｔは時刻（ｓ）であり、Ｔは水温（℃，セルシウス度）である。
【００１２】
【数１】
2020025718.tif 000003
【数２】
2020025718.tif 000004
【数３】
2020025718.tif 000005
【数４】
2020025718.tif 000006
【００１３】
【数５】
2020025718.tif 000007
【数６】
2020025718.tif 000008
【００１４】
式（１）は、連続の式（質量保存則）である。式（２）は、運動量の式（運動量保存則）である。連続の式と運動量の式を解くことで、流れ場が得られる。式（３），（５）は、エネルギー式（エネルギー保存則）である。エネルギー式を解くことで、温度場及び伝熱量が得られる。式（４），（６）は、物質移動の式（物質保存則）である。物質移動の式を解くことで、濃度場が得られる。
ここで、濃度ｃはコーヒー内のある成分の濃度を指し、いかなる成分にも適用できる。複数の成分が同時に扱われる場合、その成分の数毎に物質移動の式も多くなる。
【００１５】
これらの支配方程式は、コーヒー液内及びコーヒー豆内で独立的に成立するモデルであり、ミクロな場で適用できるモデルと考えることができる。即ち、コーヒーの抽出の数百ないしは数千の挽き豆から抽出されるマクロな現象は、この方程式群では扱うことはできない。莫大な処理能力を有するスーパーコンピュータを使って、ミクロな式で全てのマクロな場を計算することが考えられるが、現実的ではない。
そこで、本モデルでは、局所体積平均理論が適用されるものとし、数百ないしは数千の挽き豆から抽出されるマクロ現象が物理的に正しく取り扱えるようにした。
支配方程式に係る式（１）〜（６）に対し、局所体積平均理論を適用して導出された非定常三次元コーヒー抽出モデル（マクロなコーヒー抽出を取り扱うことができるモデル）は、次の式（７）〜（１２）の通りである。式（７）〜（１０）は、コーヒー液相に関するものであり、式（１１）〜（１２）は、コーヒー粒子相に関するものである。
【００１６】
【数７】
2020025718.tif 000009
【数８】
2020025718.tif 000010
【数９】
2020025718.tif 000011
【数１０】
2020025718.tif 000012
【００１７】
【数１１】
2020025718.tif 000013
【数１２】
2020025718.tif 000014
【００１８】
ここで、ａｓｆは固液間の比表面積（１／ｍ）であり、ｈｈｅａｔは界面熱伝導率であり、ｈｍａｓｓは物質移動係数であり、εは気孔率（液体空間の体積分率）である。又、添え字のｅｆｆは実質的な有効値である旨を示す。更に、〈  〉ｆはコーヒー液に関する実質平均量を示し、〈  〉ｓはコーヒー豆に関する実質平均量を示す。
【００１９】
これらの非定常三次元コーヒー抽出モデルに係る支配方程式が、コンピュータにより数値シミュレーションによって解かれれば、全てのコーヒー抽出現象を予測できる。
しかし、かような数値シミュレーションにおいては、処理量が未だ甚大であり、計算コストが嵩む。
よって、非定常三次元コーヒー抽出モデルは、家庭あるいは店舗等において小規模で抽出したコーヒーの味を簡便に予測する場合では使い勝手が悪い。
そこで、式（７）〜（１２）を簡単化して、ペーパードリップ抽出（透過式）およびサイフォン抽出（浸漬式）の抽出モデルをそれぞれ導出することが本出願人により試みられ、以下のように各抽出モデルが導出された。
【００２０】
まず、ペーパードリップ抽出（透過式）のモデルが説明される。
家庭用あるいは店舗用のコーヒー抽出では、少量のコーヒー抽出が行われ、コーヒー豆の使用量も少ない。このような少量抽出では、抽出器内で濃度の空間分布は生じ難い。そのため、コーヒー抽出の非定常三次元コーヒー抽出モデルが、集中定数系に適用された。
つまり、家庭用のコーヒー抽出では、流動場及び温度場の影響が少なく、上記の連続の式，運動量の式，エネルギー式をそれぞれ解く必要はない。そこで、コーヒー液相及び豆相の物質移動式に対して、抽出槽内で、積分処理及び平均処理が施されるようにする。すると、ペーパードリップ抽出における集中定数系モデルに係る以下の式（１３），（１４）が得られる。
【００２１】
【数１３】
2020025718.tif 000015
【数１４】
2020025718.tif 000016
【００２２】
ここで、ｃｆ−（実際には“ｃｆ”の上に“−”であるが、本説明中では“ｃｆ−”で表し、以下同様とする）は、抽出槽内のコーヒー液相における成分平均濃度を示し、ｃｓ−は、コーヒー豆相における成分平均濃度を示す。上に“−”は、平均を表す。又、Ｖは豆が充填された地点までの抽出器の体積（ｍｍ３）であり、Ｑ（ｍＬ／ｓ）は供給される熱水の流量である。更に、ｃｆｉｎは供給される熱水のコーヒー濃度を示しており、通常、ドリップコーヒーではお湯が用いられるため、ｃｆｉｎ＝０である。
【００２３】
式（１３），（１４）は、コンピュータにより数値シミュレーションで解くことも可能であり、この場合には上記式（１）〜（６）あるいは式（７）〜（１２）が数値シミュレーションで解かれるときに比べて計算量が削減される。
又、式（１３），（１４）は、ドリップコーヒーを想定して、解析的に解くことができる。この解、即ち下記式（１５），（１６）は、ペーパードリップ（透過式）抽出モデルとなる。
【００２４】
【数１５】
2020025718.tif 000017
【数１６】
2020025718.tif 000018
【００２５】
ここで、ｃｆ−は、ある時間に抽出槽外へ排出されたコーヒー成分の濃度を示している。そのため、抽出されたコーヒーの平均濃度（カップに入ったコーヒーの濃度）を求める場合、式（１５）を時間で積分して，抽出した液体の体積で平均すれば良い。
又、ｃｆ０−は、コーヒー液が抽出器外へ初めて出た際のコーヒー液の成分濃度である。添え字の０は初期値であることを示す。更に、コーヒーの抽出速度を表すλ、及び抽出に影響を与える因子で構成された無次元数Ｃａ（本願において「カフェナンバー」と言うこともある）は、それぞれ以下の式（１７），（１８）で与えられる。
【００２６】
【数１７】
2020025718.tif 000019
【数１８】
2020025718.tif 000020
【００２７】
実際のドリップ抽出予測においては、コーヒー豆内の成分濃度を予測する必要がないため，式（１５）に式（１７）及び（１８）を代入すれば、ある時間の抽出されたコーヒーの濃度を予測することができる。
尚、特許請求の範囲における式（ａ）は、式（１５）でλ＝１としたものであり、式（ｂ）は、式（１５）と同一であり、式（ｃ）は、式（１７）と同一であり、式（ｄ）は、式（１８）と同一である。但し、式（ａ），（ｂ）では、平均濃度ｃｆ−及びファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｆ０−が表現上の制約からｃｆ及びｃｆ０と表されているところ、ｃｆ−及びｃｆ０−と異なるものではない。
【００２８】
カフェナンバーＣａ内に出てくる各値と、ハンドドリップにより経験的にコーヒーに影響を与える因子とされているものの対応が、次の［表１］に示される。
つまり、一般的に考えられているコーヒーに影響を与える因子と、本モデルで採用する各数値とは、対応していることが分かる。
ちなみに、温度の効果はファーストドリップのコーヒー液の成分濃度ｃｆ０−に影響が出る。
尚、各温度，各条件でｃｆ０−を予め抽出しておけば、温度を変えても抽出予測は可能となる。
【００２９】
【表１】
2020025718.tif 000021
【００３０】
図１は、コーヒーの抽出速度を表すλと、抽出に影響を与える因子で構成された無次元数Ｃａとの関係を示すグラフである。
図１によれば、Ｃａが大きくなると、λが１に近づくことが分かる。実際のドリップ抽出では、豆を細かく挽くエスプレッソコーヒーは豆の比表面積が大きく、λが既に１に達していると考えられる。即ち、ドリップ抽出モデルは、λ値を変更することで、エスプレッソコーヒーあるいはドリップコーヒーの抽出を予測することができる。
【００３１】
尚、上記透過式抽出モデルにおいて、気孔率ε，比表面積ａｓｆ，及び物質移動係数ｈｍａｓｓは、変数を少なくして計算をより簡素にする観点からは、熱水の速度毎及び豆の粒度毎の定数として扱われるところ、これらのうちの少なくとも何れかは、変数であっても良い。定数の場合、少なくとも何れかは、補正係数のように数字として表記されても良いし、少なくとも何れか２つは、それぞれの定数同士を掛け合わせて新たな値とされても良い。
又、新たな補正係数が追加されても良い。
更に、λが１とされても良い（式（ａ）参照，特にエスプレッソの場合）。
又更に、Ｃａが用いられず、経験的なλ値が採用されても良い。
加えて、式（１５）を時間で積分し、更に抽出された液体の体積で平均することで、抽出コーヒー液の成分濃度が予測されても良い。
又、式（１７）からコーヒー豆に含まれる成分の減少量を求めることで、コーヒー液の抽出予測がなされても良い。
【００３２】
次いで、サイフォン抽出（浸漬式）のモデルが説明される。
当該方式による抽出では、ある一定時間、コーヒー豆を水の中に浸すことで、コーヒーが抽出される。抽出例として、サイフォンコーヒーが挙げられる．これは、熱水とコーヒー粒子とが抽出槽内で混ざり合い、攪拌されることでコーヒーが抽出される。最終的には、フィルターによって、コーヒー粒子と抽出されたコーヒー液が分離される。
ドリップ抽出と同様に、浸抽出法においても、集中定数系モデルが用いられた。このとき、水及びコーヒー粒子が充填された際の抽出器体積をＶ’とすると，浸漬式抽出法における集中定数系モデルは、以下の式（１９），（２０）として導出される。
【００３３】
【数１９】
2020025718.tif 000022
【数２０】
2020025718.tif 000023
【００３４】
式（１９），（２０）は、コンピュータにより数値シミュレーションで解かれても良く、この場合には上記式（１）〜（６）あるいは式（７）〜（１２）が数値シミュレーションで解かれるときに比べて計算量が削減される。
又、（１９），（２０）は、浸漬式抽出を想定して、解析的に解くことができる。この解、即ち下記式（２１）は、サイフォン（浸漬式）抽出モデルとなる。
【００３５】
【数２１】
2020025718.tif 000024
【００３６】
ここで、ｃ−は抽出槽のコーヒー液の成分濃度であり、浸漬式抽出では、ある時間経過後に抽出槽のコーヒー液を槽外へ出すため、ｃ−が抽出されたコーヒーの濃度と考えてよい．又、ｃｓａｔ−はある熱水量に対する飽和コーヒー濃度であり、理論的には以下の式（２２）のように求めることができる。
ここで、γはコーヒー粒子の単位質量当たりの成分含有率、ｍはコーヒー豆の質量（ｋｇ）、ＶＷは抽出槽内に挿入した熱水量（ｍ３）、ρｓはコーヒー粒子密度（ｋｇ／ｍ３）を示す。尚、添え字のｓａｔは、飽和量であることを示す。
尚、特許請求の範囲における式（ｅ）は、式（２１）と同一であり、式（ｆ）は、式（２２）と同一である。但し、式（ｅ），（ｆ）では、抽出槽のコーヒー液の濃度ｃ−及びファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｓａｔ−が表現上の制約からｃ及びｃｓａｔと表されているところ、ｃ−及びｃｓａｔ−と異なるものではない。
【００３７】
【数２２】
2020025718.tif 000025
【００３８】
尚、上記浸漬式抽出モデルにおいて、気孔率ε，比表面積ａｓｆ，及び物質移動係数ｈｍａｓｓは、変数を少なくして計算をより簡素にする観点からは、熱水の速度毎及び豆の粒度毎の定数として扱われるところ、これらのうちの少なくとも何れかは、変数であっても良い。定数の場合、少なくとも何れか２つは、補正係数のように数字として表記されても良いし、それぞれの定数同士を掛け合わせた新たな値とされても良い。
又、新たな補正係数が追加されても良い。
更に、飽和コーヒー成分濃度ｃｓａｔ−は、実験的に求めた値を採用しても良い。
【００３９】
［第１形態］
第１形態では、飲料としてのコーヒーを抽出により製造する飲料製造装置としての抽出装置によって、実際にドリップコーヒーを抽出した場合におけるコーヒー成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の濃度と、上述されたコーヒー抽出の数学的モデルに基づく解析によって得られるコーヒー成分の濃度との比較が行われる。
カフェイン酸は、主にコーヒーの酸味に寄与し、クロロゲン酸は、主にコーヒーの苦味ないしは渋味に寄与する。
ドリップコーヒー抽出におけるコーヒー成分濃度の数学的モデルは、上記式（１５），式（１７）及び（１８）である。
【００４０】
図２は、ドリップコーヒーの抽出装置１の模式図である。
抽出装置１は、恒温槽２と、抽出器４と、ジャッキ６と、グローブボックス８と、貯留槽１０と、秤１２と、窒素ガス供給部１３と、を有する。
【００４１】
恒温槽２は、水を加熱により所定温度（ここでは９０℃）の熱水として貯留する熱源（電気ヒーター１４）付きタンクである。
水は、熱水が所定残量以下となると、水道とつながったパイプのバルブの作動等により自動で追加されても良いし、手動で追加されても良い。又、常に所定量となるようにする等、他の構成あるいは方法により水が補充されても良い。
恒温槽２は、抽出器４と同様な高さとなるように、台１５に載せられている。
【００４２】
抽出器４は、グローブボックス８の上側に設置されており、上筒部１６と、その下側に配置される中筒部１７と、更にその下側に配置される下筒部１８と、を有している。
上筒部１６は、細長い円筒状であり、下部において、柔軟性のあるパイプ２０を介して、恒温槽２とつながっている。パイプ２０は、恒温槽２から上筒部１６への熱水の流量を調整する流量調整手段（電磁バルブ）２１を有している。上筒部１６の下端部には、外形が円形のつばである上フランジ２２が設けられている。
中筒部１７は、外径が上フランジ２２と同様であり且つ内径が上筒部１６と同等である円筒状であり、輪状の弾性体である上ラバーリング２４を介して、上筒部１６の下側に連結されている。
下筒部１８は、上筒部１６と仮想的な水平面に対して面対称であるように設けられ、下フランジ２６を有している。中筒部１７の下面と下フランジ２６との間には、上から順に、中ラバーリング３０，フィルタ３２，下ラバーリング３４が配置されている。フィルタ３２は、ここでは平らな金網であり、端縁部が中ラバーリング３０及び下ラバーリング３４に挟まれ、中央部が中筒部１７の中央孔の下端部と下筒部１８の中央孔の上端部の間において露出している。上筒部１６の中央孔を含めた各中央孔は、互いに同径であり（内径の直径２８．９ｍｍ）、中心軸が揃う状態で連続している。
下筒部１８の下部は、グローブボックス８の上面に開けられた上孔を通じて、グローブボックス８内に入っている。
【００４３】
中筒部１７の中央孔内には、挽いたコーヒー豆であるコーヒー粒子ＧＣが入れられる。コーヒー粒子ＧＣに対して、恒温槽２からパイプ２０を介して上筒部１６に導入された熱水が供給される。フィルタ３２により、コーヒー粒子ＧＣの落下が防止され、抽出成分を含む熱水の落下が許容される。
コーヒー豆は、ここではインドネシア産Ｗｅｓｔ  Ｉｎｄｉｓｃｈｅ  Ｂｅｒｅｉｄｉｎｇ（ＷＩＢ）を赤外線焙煎（ＩＲ）したものである。焙煎度は、焙煎時間の短い（煎りの浅い）順に、Ｈｉｇｈ  ｒｏａｓｔ（中深煎り），Ｃｉｔｙ  ｒｏａｓｔ（深煎り），Ｆｕｌｌｃｉｔｙ  ｒｏａｓｔ（極深煎り）の３段階とし、それぞれ用意される。又、コーヒー粒子ＧＣの大きさ（粒度）は、２３８μｍ（ザウター平均粒径）である。コーヒー粒子ＧＣの重量は、一般的なドリップコーヒー１４０ｍＬの抽出に用いられる１２ｇ（グラム）である。
コーヒー粒子ＧＣは、上下方向に連続した上筒部１６ないし下筒部１８の各中央孔の途中に配置され、熱水が各中央孔を上から下へ一次元的に通過するため、抽出速度が変動の極めて少ないものとなる。
【００４４】
ジャッキ６は、中筒部１７の下面とグローブボックス８の上面との間に複数配置されており、抽出器４の上下方向の位置を調整可能である。尚、ジャッキ６は一つであっても良い。
コーヒー粒子ＧＣに対する圧力ヘッドは、抽出器４の位置（パイプ２０に対する上下方向での相対位置）に応じるため、抽出器４の移動によって調整可能である。
【００４５】
グローブボックス８は、気密である箱体である。
貯留槽１０は、グローブボックス８内であって、抽出器４の下方に設けられ、抽出器４により抽出されたコーヒー飲料（コーヒー成分入り熱水）を貯留する。
秤１２は、グローブボックス８内であって、貯留槽１０の下側に設けられ、貯留槽１０内のコーヒー飲料の重量を把握する。
窒素ガス供給部１３は、窒素ガスタンク４０と、窒素ガスパイプ４２とを含む。窒素ガスタンク４０は、窒素ガスパイプ４２を介してグローブボックス８と接続されており、グローブボックス８内に窒素ガスを供給する。尚、窒素ガス供給部１３は、省略されても良い。この場合、グローブボックス８は、気密でなくても良いし、省略されても良い。
【００４６】
かような抽出装置１により抽出されたコーヒー飲料の成分は、次のようにして実際に測定される。
尚、抽出器４は、パイプ２０の恒温層側端部（高）と抽出器４側端部（低）の高低差が７．５ｃｍとなる位置で保持される。
又、窒素ガス供給部１３により、グローブボックス８内の窒素濃度が９５％以上に保持される。窒素濃度は、図示されない窒素濃度計により測定される。グローブボックス８内の窒素濃度が９５％以上に保持されることにより、コーヒー成分の酸化等の変質が防止される。
【００４７】
まず、コーヒー粒子ＧＣの供給及び蒸らしが行われる。即ち、２ｇのコーヒー粒子ＧＣの抽出器４の中筒部１７への供給、及びこれに続く１．５ｍＬの熱水のコーヒー粒子ＧＣへの供給が、６回繰り返されて、乾燥時１２ｇのコーヒー粒子ＧＣがまんべんなく蒸らされる。
尚、コーヒー粒子ＧＣの蒸らしは、後の抽出時に熱水がコーヒー粒子ＧＣ内を染み渡り易くする効果がある。
【００４８】
かような蒸らしの完了後、すぐにコーヒー飲料の抽出が開始される。流量調整手段２１により所定の流量の熱水がコーヒー粒子ＧＣに供給される。尚、貯留槽１０に始めの１滴が入ってから抽出完了までの抽出時間が計測される。又、秤１２により、コーヒー飲料の抽出量が計測される。ここでは、１ｍＬ＝１ｇとしている。
貯留槽１０に２８ｍＬ抽出される毎に、コーヒー飲料が取り出され、合計で５回繰り返される。コーヒー飲料は、取り出された順に、１〜５フラクションと称する。尚、各フラクションの抽出時間から、フラクション毎の流量が得られる。
【００４９】
そして、各フラクションにおけるコーヒー成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の濃度が、高速液クロマトグラフィー（検出器：株式会社島津製作所製ＳＰＤ−２Ａ，カラム：Ｓｈｉｍ−ｐａｃｋ  ＶＰ−ＯＤＳ）により測定される。
尚、濃度測定は、各フラクションにおけるコーヒー飲料のサンプルを希釈器で１０倍希釈して行われ、得られた濃度が１０倍されて実際の濃度に換算される。
【００５０】
図３は、各フラクションにおけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。図４は、各フラクションにおけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。
何れの成分も、同じフラクションでは、焙煎度が深くなるにつれ、濃度が薄くなる。又、何れの成分も、同じ焙煎度では、抽出が進んでフラクションが後になるにつれ、濃度が薄くなっていく。
各フラクション毎のカフェイン酸濃度，クロロゲン酸濃度，抽出時間，抽出速度について、Ｈｉｇｈ  ｒｏａｓｔの場合が次の［表２］に示され、Ｃｉｔｙ  ｒｏａｓｔの場合が次の［表３］に示され、Ｆｕｌｌｃｉｔｙ  ｒｏａｓｔの場合が次の［表４］に示される。
【００５１】
【表２】
2020025718.tif 000026
【表３】
2020025718.tif 000027
【表４】
2020025718.tif 000028
【００５２】
かような実際の抽出結果に対する、コーヒー抽出モデル（ドリップコーヒーに係る式（１５））の適用が、次のように行われる。
即ち、上記抽出結果と、式（１５）が各フラクション時間で積分された値とが、フィッティングにより比較される。当該フィッティングは、次の式（２３）で示されるように、抽出結果ｃｅｘｐ，ｉと式（１５）に係る解析値の偏差の二乗和が求められることで行われる。
ここで、Ｖｆは各フラクションの抽出量を示し、Ｎはフラクションの数（＝５）を示す。
【００５３】
【数２３】
2020025718.tif 000029
【００５４】
式（２３）が最小となるよう、未知数である初期濃度ｃｆｏ−とλにシューティングし、フィッティングがなされる。λは、式（１７）により、カフェナンバーＣａにつながる。
フィッティングによって得られたカフェナンバーＣａを式（１８）に代入すると、総括物質移動係数ａｓｆｈｍａｓｓが得られる。
【００５５】
図５は、カフェイン酸に係る図３に式（１５）がフィッティングされた結果を示すグラフである。図６は、クロロゲン酸に係る図４に式（１５）がフィッティングされた結果を示すグラフである。
カフェイン酸，クロロゲン酸共に実際の抽出結果と式（１５）に係る解析値とが良好に一致している。従って、数回のサンプリングにより一度式（１５）をコーヒー成分毎に同定してしまえば、式（１５）に基づいて、所定条件下でのコーヒー成分の濃度は把握可能であり、ドリップコーヒーの抽出予測が可能となる。
尚、次の［表５］，［表６］に、フィッティングにより同定されたカフェイン酸，クロロゲン酸に係るカフェナンバーＣａ，初期濃度，総括物質移動係数が示される。
【００５６】
【表５】
2020025718.tif 000030
【表６】
2020025718.tif 000031
【００５７】
以上の同定では、コーヒー粒子ＧＣの重量，熱水の温度は固定されているところ、逆にこれらについて複数種類をサンプリングして可変とし、他の要素が固定されれば、同定される数学的モデルは更に精度を増し、コーヒー粒子ＧＣの重量，熱水の温度の変化に対応可能となる。尚、何れの要素を変数としあるいは定数とするかは、上述の組合せ以外に様々に設定されても良く、他の形態においても同様である。
【００５８】
かような抽出装置１は、次のような作用効果を奏する。
即ち、抽出装置１は、被抽出固体としてのコーヒー粒子ＧＣのかさ体積Ｖ、コーヒー粒子ＧＣからの抽出に用いる液体としての熱水の流量Ｑ、当該抽出の時間ｔ、コーヒー粒子ＧＣと熱水との間の比表面積ａｓｆ、コーヒー粒子ＧＣと熱水との間の物質移動係数ｈｍａｓｓ、熱水に係る液体空間の体積分率ε、供給される熱水のコーヒー濃度ｃｆｉｎ、ファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｆ０、に関する上記式（１５）、式（１７）及び式（１８）に基づいて、抽出の時間ｔ（フラクション）を調節して、当該抽出により製造されるコーヒー飲料におけるコーヒー粒子ＧＣ由来の成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の各平均濃度ｃｆを調節可能である。
よって、抽出装置１において、式（１５）、式（１７）及び式（１８）について数回ないし十数回程度のサンプリングで同定しさえすれば、コーヒー飲料における酸味に係るカフェイン酸及び渋味に係るクロロゲン酸の濃度が、抽出の時間ｔが変化しても的確に予測可能であり、従来のように抽出者の経験に頼らなくても、抽出の時間ｔといったコーヒー飲料製造に係る抽出条件に応じた味に関する成分の濃度が安定化し、所望の味に係るコーヒー飲料が製造されることとなる。
【００５９】
又、抽出装置１によって実行される飲料製造方法としてのコーヒー飲料抽出方法では、被抽出固体としてのコーヒー粒子ＧＣのかさ体積Ｖ、コーヒー粒子ＧＣからの抽出に用いる液体としての熱水の流量Ｑ、当該抽出の時間ｔ、コーヒー粒子ＧＣと熱水との間の比表面積ａｓｆ、コーヒー粒子ＧＣと熱水との間の物質移動係数ｈｍａｓｓ、熱水に係る液体空間の体積分率ε、供給される熱水のコーヒー濃度ｃｆｉｎ、ファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｆ０、に関する上記式（１５）、式（１７）及び式（１８）に基づいて、抽出の時間ｔ（フラクション）を調節して、当該抽出により製造されるコーヒー飲料におけるコーヒー粒子ＧＣ由来の成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の各平均濃度ｃｆを調節する。
よって、コーヒー飲料抽出方法において、抽出の時間ｔといったコーヒー飲料製造に係る抽出条件に基づきコーヒー成分の予測が的確に実行可能であり、所望の味に係るコーヒー飲料が製造可能である。
【００６０】
［第２形態］
第２形態では、抽出装置がエスプレッソマシンとされた場合において、第１形態と同様に、コーヒー成分の実際の濃度と数学的モデル解析による濃度との比較が行われる。
第２形態の抽出装置では、９０℃の熱水が９０００００Ｐａの圧力で８０．７ｍＬに至るまでコーヒー粒子に供給される。コーヒー粒子は、ブラジル産Ｓａｎｔｏｓで、Ｃｉｔｙ  Ｒｏａｓｔで赤外線焙煎され、ザウター平均粒径１５２μｍで細かく挽かれ、１２ｇ用いられる。尚、第２形態のエスプレッソ抽出は、第１形態のドリップ抽出に比べて抽出速度が速いので、グローブボックス及び窒素ガス供給部は省略され、窒素ガス雰囲気下での貯留はなされない。
第２形態では、抽出時間が３秒経過する度にコーヒー飲料が取り出され、取り出された順にフラクションが形成されて、１０フラクションまで取得される。
【００６１】
図７は、各フラクションにおけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。図８は、各フラクションにおけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。
何れの成分も、第１形態と同様、抽出が進んでフラクションが後になるにつれ、濃度が薄くなっていく。
【００６２】
かような実際の抽出結果に対する、コーヒー抽出モデルの適用が、第１形態と同様に行われる。当該モデルは、エスプレッソコーヒーに関するものであり、式（１５）でλ＝１としたもの（特許請求の範囲における式（ａ）参照）となる。
第２形態でのフィッティングは、次の式（２４）で示されるように、抽出結果ｃｅｘｐ，ｉと式（１５）に係る解析値の偏差の二乗和が求められることで行われる。
尚、コーヒー成分の実際の濃度が、７フラクション以降において一定値となっているため、Ｎ＝６でフィッティングが行われる。
【００６３】
【数２４】
2020025718.tif 000032
【００６４】
図９は、カフェイン酸に係る図３に式（１５）（λ＝１）がフィッティングされた結果を示すグラフである。図１０は、クロロゲン酸に係る図４に式（１５）（λ＝１）がフィッティングされた結果を示すグラフである。
カフェイン酸，クロロゲン酸共に実際の抽出結果と式（１５）（λ＝１）に係る解析値とが良好に一致している。従って、数回のサンプリングにより一度式（１５）（λ＝１）を同定してしまえば、式（１５）（λ＝１）に基づいて、所定条件下でのコーヒー成分の濃度は把握可能であり、エスプレッソコーヒーの抽出予測が可能となる。
【００６５】
即ち、エスプレッソに係る第２形態（抽出装置及びこれにより実行される抽出方法）では、コーヒー粒子ＧＣのかさ体積Ｖ、コーヒー粒子ＧＣからの抽出に用いる熱水の流量Ｑ、当該抽出の時間ｔ、供給される熱水のコーヒー濃度ｃｆｉｎ、ファーストドリップのコーヒー液の平均濃度ｃｆ０、に関する上記式（１５）（λ＝１）に基づいて、抽出の時間ｔ（フラクション）を調節して、当該抽出により製造されるコーヒー飲料におけるコーヒー粒子ＧＣ由来の成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の各平均濃度ｃｆ−を調節可能である。
よって、エスプレッソあるいは類似の抽出の場合において、より簡易にコーヒー成分の予測ないしは当該予測に基づく任意の味のコーヒー飲料が提供可能である。
【００６６】
［第３形態］
第３形態では、抽出装置が浸漬抽出装置とされた場合において、第１形態と同様に、コーヒー成分の実際の濃度と数学的モデル解析による濃度との比較が行われる。
浸漬抽出におけるコーヒー成分濃度の数学的モデルは、上記式（１９）及び（２０）である。
【００６７】
図１１は、浸漬抽出装置１０１の模式図である。
浸漬抽出装置１０１は、焙煎豆を保持する焙煎豆保持部１０２と、焙煎豆保持部１０２から焙煎豆を設定された量だけ受け取って設定された粒度に粉砕しコーヒー粒子とする粉砕器（ミル）１０４と、熱水を貯留する熱水タンク１０６と、粉砕器１０４及び熱水タンク１０６とつながる撹拌抽出槽１０８と、撹拌抽出槽１０８からコーヒー飲料ＣＢのみを抽出するフィルター１１０と、これらを制御する制御手段１１２と、を有する。
撹拌抽出槽１０８は、粉砕器１０４からコーヒー粒子を受け取ると共に、熱水タンク１０６から設定された温度及び量の熱水を受け取る。又、撹拌抽出槽１０８では、コーヒー粒子及び熱水の受け取り後所定時間（１２秒間）、これらの混合による抽出（混合抽出）が行われ、その後、撹拌手段による撹拌が設定時間だけなされてコーヒー粒子から熱水への物質移動が促進される抽出（撹拌抽出）が行われる。撹拌抽出の終了後、撹拌抽出槽１０８からフィルター１１０を経てコーヒー飲料ＣＢが抽出される。コーヒー飲料ＣＢに係る抽出時間は、混合抽出時間と撹拌抽出時間の合計となる。
【００６８】
第３形態の浸漬抽出装置１０１では、９０℃の熱水１４０ｍＬとコーヒー粒子１２ｇが撹拌抽出槽１０８に投入され、設定された時間だけ比較的弱く（Ｓｔｉｒｒｉｎｇ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  １）撹拌される。
コーヒー豆は、ブラジル産Ｓａｎｔｏｓで、Ｃｉｔｙ  Ｒｏａｓｔで赤外線焙煎され、中程度に挽かれる（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｓｉｚｅ  ３）。コーヒー粒子は、蒸らし無し（Ｓｔｅａｍｉｎｇ  ｔｉｍｅ  ０ｓ）で投入される。
撹拌時間（秒）は、ここでは、０，５，１０，２０，３０，９９．９の６種類で設定され、それぞれの撹拌時間におけるコーヒー飲料ＣＢが取得された。
【００６９】
図１２は、各コーヒー飲料ＣＢにおけるカフェイン酸の濃度を示すグラフである。図１３は、各フラクションにおけるクロロゲン酸の濃度を示すグラフである。尚、これらの図において、混合抽出部分（Ｍｉｘｉｎｇ  Ｐａｒｔ）及び撹拌抽出部分（Ｓｔｉｒｒｉｎｇ  Ｐａｒｔ）が示されている。
何れの成分も、撹拌時間が長くなると濃度が高くなり、徐々に濃度平衡状態へ漸近していく。
【００７０】
かような実際の抽出結果に対する、コーヒー抽出モデル（浸漬抽出に係る式（２１））の適用が、次のように行われる。
即ち、浸漬抽出装置１０１では、混合抽出と撹拌抽出とが行われるため、総括物質移動係数は、それぞれの抽出において、実際得られた濃度に対するモデルのフィッティングにより得られる。
まず、混合抽出について、混合抽出時間は撹拌抽出時間が０秒の場合の時間であるため、混合した後の各成分の抽出濃度は、当該場合における濃度である。よって、混合抽出の総括物質移動係数ａｓｆｈｍｉｘｉｎｇは、次の式（２５）で求められる。
ここで、ｔ０は混合抽出時間、ｃｆ０−は混合抽出でのコーヒー成分濃度（撹拌抽出時間が０秒の場合の濃度）である。又、ｃｓａｔは濃度平衡状態におけるコーヒー成分濃度であり、撹拌抽出時間が９９．９秒である場合の濃度とされた。
【００７１】
【数２５】
2020025718.tif 000033
【００７２】
次に、撹拌抽出では、実際得られた濃度とモデルとの偏差の二乗和が最も小さくなるようにフィッティングが行われ、総括物質移動係数ａｓｆｈｓｔｉｒｒｉｎｇが求められた。当該偏差の二乗和は、次の式（２６）で求められる。
ここで、Ｎは、撹拌抽出時間０秒〜３０秒の５点とされた。又、ｃｍは、それぞれの撹拌抽出時間における実際に得られたコーヒー成分濃度である。
【００７３】
【数２６】
2020025718.tif 000034
【００７４】
図１４，１５は、かように求められた総括物質移動係数ａｓｆｈｍｉｘｉｎｇ，ａｓｆｈｓｔｉｒｒｉｎｇを用いたモデルが図１２，図１３に重ねられたグラフである。
又、混合抽出及び撹拌抽出における総括物質移動係数ａｓｆｈｍｉｘｉｎｇ，ａｓｆｈｓｔｉｒｒｉｎｇを
が、次の［表７］に示される。
【００７５】
【表７】
2020025718.tif 000035
【００７６】
図１４，１５によれば、カフェイン酸，クロロゲン酸共に実際の抽出結果と式（２１）に係る解析値とが良好に一致している。従って、数回のサンプリングにより一度式（２１）を同定してしまえば、式（２１）に基づいて、所定条件下でのコーヒー成分の濃度は把握可能であり、浸漬抽出における予測が可能となる。
又、コーヒー成分、コーヒー粒子の質量、コーヒー粒子の粒度、コーヒー粒子の種類、コーヒー粒子の焙煎度、熱水量、熱水温度、撹拌の強度、及び蒸らしの長さの少なくとも何れかが変わる場合、その条件下での総括物質移動係数ａｓｆｈｍｉｘｉｎｇ，ａｓｆｈｓｔｉｒｒｉｎｇを一度同定すれば、その条件下でのコーヒー成分の濃度は予測可能となる。
【００７７】
即ち、浸漬抽出に係る第３形態（浸漬抽出装置１０１及びこれにより実行される抽出方法）では、コーヒー粒子及び熱水が撹拌抽出槽１０８に投入された際の体積Ｖ’、熱水の量ＶＷ、コーヒー粒子の質量ｍ、熱水とコーヒー粒子との間の比表面積ａｓｆ、熱水とコーヒー粒子との間の物質移動係数ｈｍａｓｓ（ｈｍｉｘｉｎｇ，ｈｓｔｉｒｒｉｎｇ）に関する上記式（２１）に基づいて、浸漬抽出の時間ｔを調節して、当該抽出により製造されるコーヒー飲料ＣＢにおけるコーヒー粒子由来の成分（カフェイン酸及びクロロゲン酸）の各平均濃度ｃ−を調節可能である。
よって、浸漬抽出あるいは類似の抽出の場合において、より簡易にコーヒー成分の予測ないしは当該予測に基づく任意の味のコーヒー飲料が提供可能である。
【００７８】
［変更例等］
尚、上述の各形態における各種の変更例は、適宜、他の形態の変更例ともなり得る。
更に、上述の各形態は、次のような更なる変更例を適宜有する。
即ち、熱水が冷水とされ、アイスコーヒーが所望の味で抽出されても良い。水以外の液体により抽出がなされても良い。
又、コーヒー抽出の数学的モデルは、他の固体（粉体を含む）から液体により抽出する飲料の場合にも適用可能であり、例えば茶葉から水により抽出される茶飲料について上記各形態が適用されても良い。
更に、濃度調整対象としての飲料の成分は、上述のもののうちの何れか一方であっても良いし、上述のもの以外であって良いし、１種あるいは３種以上であっても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１・・抽出装置（飲料製造装置）、２・・恒温槽、４・・抽出器、６・・ジャッキ、８・・グローブボックス、１０・・貯留槽、１２・・秤、１３・・窒素ガス供給部、１０１・・浸漬抽出装置（飲料製造装置）、１０２・・焙煎豆保持部、１０４・・粉砕器、１０６・・熱水タンク、１０８・・撹拌抽出槽、１１０・・フィルター、１１２・・制御手段、ＣＢ・・コーヒー飲料（飲料）、ＧＣ・・コーヒー粒子（被抽出固体）。
【図１】
2020025718.tif 000049
【図２】
2020025718.tif 000050
【図３】
2020025718.tif 000051
【図４】
2020025718.tif 000052
【図５】
2020025718.tif 000053
【図６】
2020025718.tif 000054
【図７】
2020025718.tif 000055
【図８】
2020025718.tif 000056
【図９】
2020025718.tif 000057
【図１０】
2020025718.tif 000058
【図１１】
2020025718.tif 000059
【図１２】
2020025718.tif 000060
【図１３】
2020025718.tif 000061
【図１４】
2020025718.tif 000062
【図１５】
2020025718.tif 000063