(57)【要約】  抽出対象物を収容及び抽出する抽出部と、前記抽出部の内圧を増加させる加圧部と、前記抽出部の内圧を減少させる減圧部と、を含み、前記加圧部と減圧部とを交互に作動して、抽出部の内圧を加圧または減圧し、前記抽出部は、抽出対象物にバブルを提供するバブリングノズルを含む圧力サイクル型抽出装置を提供する。また、加圧工程と減圧工程とを交互に行う圧力サイクル型抽出方法と前記方法にて製造された組成物を提供する。前記抽出装置及び方法は、低温抽出が可能であり、抽出効率に優れ、抽出対象物の変色、変臭、及び熱変性を防止することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抽出対象物を収容及び抽出する抽出部と、
抽出部の内圧を増加させる加圧部と、
抽出部の内圧を減少させる減圧部と、を含み、
前記加圧部と減圧部とを交互に作動して、抽出部の内圧を加圧または減圧し、
前記抽出部は、抽出対象物にバブルを提供するバブリングノズルを含む圧力サイクル型抽出装置。
【請求項２】
前記抽出部は、
抽出対象物に液体を噴射するスプレーノズル、
抽出温度を調節する温度調節部、または
スプレーノズル及び温度調節部をさらに含む請求項１に記載の圧力サイクル型抽出装置。
【請求項３】
前記抽出部は、
抽出対象物を収容する抽出槽、及び
抽出槽の上部に配設され、抽出槽を密閉させる上部板を含む請求項１に記載の圧力サイクル型抽出装置。
【請求項４】
抽出槽と上部板との接合面は、
抽出槽の上端に形成された突起構造と上部板の下端に形成された突起構造とが互い違いに係合した形態である請求項３に記載の圧力サイクル型抽出装置。
【請求項５】
加圧部は、抽出部の内部にガスを注入することで加圧し、
減圧部は、抽出器の内部を真空引きするか、またはベントを形成して内部の空気を排出することで圧力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の圧力サイクル型抽出装置。
【請求項６】
抽出器の内部に注入するガスは、空気または窒素（Ｎ２）ガスである請求項５に記載の圧力サイクル型抽出装置。
【請求項７】
抽出対象物を溶媒に含浸して抽出する方法であって、
圧力を加える加圧工程と、
圧力を減少させる減圧工程と、を交互に行い、
抽出過程の間、抽出対象物にバブルを提供するバブリング工程を行う圧力サイクル型抽出方法。
【請求項８】
前記方法は、抽出過程の間、抽出対象物に液体を噴射するスプレー工程をさらに含む請求項７に記載の圧力サイクル型抽出方法。
【請求項９】
前記溶媒は、水またはＣ１ないしＣ５の低級アルコールである請求項７に記載の圧力サイクル型抽出方法。
【請求項１０】
加圧工程の圧力は、１ないし１０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲であり、
減圧工程の圧力は、１００ないし７６０ｍｍＨｇの範囲である請求項７に記載の圧力サイクル型抽出方法。
【請求項１１】
加圧工程及び減圧工程は、各工程別に、１０分ないし１時間の間進行され、２ないし１０回繰り返し行われることを特徴とする請求項７に記載の圧力サイクル型抽出方法。
【請求項１２】
抽出温度は、３０ないし８５℃の範囲である請求項７に記載の圧力サイクル型抽出方法。
【請求項１３】
請求項７ないし１２のいずれかに記載の抽出方法にて抽出された抽出物。
【請求項１４】
請求項１３に記載の抽出物を含む食品組成物。
【請求項１５】
請求項１３に記載の抽出物を含む化粧料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力サイクル型抽出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、天然物または漢方薬などの抽出のために、抽出対象物を高温の熱水に含浸して抽出する熱水抽出方式が多用されている。しかしながら、熱水抽出は、抽出過程における熱による損傷により、抽出対象物が変色または変臭したり、有効成分が分解したりするという問題点がある。
【０００３】
このような熱変性の問題を解消するために、低温抽出が利用されたりするが、これでは有効成分の変性などは防止できるものの、抽出効率が著しく低下し、商業的に利用するには不向きである。その他、有機溶媒を利用した抽出方式が使用されたりもするが、抽出後にも残存する溶媒の人体有害性のため、その使用が制限されるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態の目的は、圧力サイクル型抽出装置を提供することである。
本発明の他の一実施形態の目的は、圧力サイクル型抽出方法を提供することである。
本発明のまた他の一実施形態の目的は、圧力サイクル型抽出装置にて抽出された抽出物及びこれを含む組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧力サイクル型抽出装置は、抽出対象物を収容及び抽出する抽出部と、前記抽出部の内圧を増加させる加圧部と、前記抽出部の内圧を減少させる減圧部と、を含み、前記加圧部と減圧部とを交互に作動して、抽出部の内圧を加圧または減圧し、前記抽出部は、抽出対象物にバブルを提供するバブリングノズルを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、加圧工程と減圧工程とを交互に行う圧力サイクル型抽出方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る圧力サイクル型抽出装置及び方法は、比較的に低温での抽出が可能であり、且つ抽出効率が非常に優れているという長所がある。また、抽出対象物の変色、変臭、及び熱変性を防止することができる。前記抽出装置は、食品及び化粧品分野において多様な活用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る抽出装置を概略的に示す断面図である。
【図２】圧力サイクル型抽出装置の抽出槽と上部板との結合構造を示す拡大図である。
【図３】各抽出方式による温度別の抽出率を比較分析したグラフである。
【図４】各抽出方式による抽出時間別の抽出率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る圧力サイクル型抽出装置は、抽出対象物を収容及び抽出する抽出部と、前記抽出部の内圧を増加させる加圧部と、前記抽出部の内圧を減少させる減圧部とを含み、前記加圧部と減圧部とを交互に作動して、抽出部の内圧を加圧または減圧することを特徴とする。本発明に係る圧力サイクル型抽出装置は、抽出対象物の特性に応じて加圧及び減圧の回数及び周期を調節することができる。また、抽出対象物の特性に応じて加圧及び減圧時間を調節することで、最適な抽出条件を形成することが可能である。
【００１０】
一実施形態において、前記抽出装置は、抽出効率を向上させるために、バブリングノズル及びスプレーノズルの一方又は両方をさらに含んでいてよい。
前記バブリングノズルは、ノズルにて発生するバブルによって抽出対象物の撹拌を促進させる。抽出装置内においても、温度及び圧力などの抽出条件に局所的に差が生じることがある。前記バブリングノズルから供給される空気または不活性気体のバブルによって抽出対象物の撹拌を活性化し、これにより、より均一な抽出物を得ることができるという長所がある。また、バブリングノズルにより抽出効率を高めることで、低温での抽出も可能となる。低温抽出により抽出対象物の揮発成分をそのまま保つことができ、その結果、抽出物の品質を著しく高めることができるようになる。一実施形態において、前記バブリングノズルから供給される不活性気体は、窒素またはヘリウムであり、具体的には窒素である。
【００１１】
前記スプレーノズルは、抽出が進行する間に抽出対象物に液体を噴射し、抽出過程において発生する気泡を除去する役割をする。一実施形態において、前記スプレーノズルから抽出溶媒または水を噴射し、より具体的には、低温水を噴霧するようになる。一実施形態において、前記スプレーノズルから噴射する抽出溶媒は、Ｃ１ないしＣ５の低級アルコールである。前記スプレーノズルを利用することで、消泡剤の使用を不要とするという長所がある。
【００１２】
一実施形態において、前記抽出部の形態は、特に制限されるものではなく、例えば、一体型のタンク構造であってよい。前記抽出部が一体型のタンク構造である場合は、抽出対象物及び溶媒などを供給する投入口及び抽出物を外部に排出する排出口を含む。
【００１３】
また他の一実施形態において、前記抽出部は、抽出対象物が収容される抽出槽と上部板とからなる結合構造であってよい。前記抽出槽には、抽出対象物が収容され、必要に応じて溶媒などを一緒に収容していてよく、前記上部板は、抽出槽の上部に配設され、抽出槽を密閉させるようになる。前記抽出槽と上部板との結合構造は、抽出槽内に収容された抽出対象物を密閉させることができる構造であれば、特に制限されるものではなく、例えば、抽出槽と上部板との接合面は、抽出槽の上端に形成された突起構造と上部板の下端に形成された突起構造とが互い違いに係合した形態であってよい。
【００１４】
前記抽出装置は、温度調節部をさらに含んでいてよく、前記温度調節部は、抽出部の内部に収容された抽出対象物を加熱するようになる。前記温度調節部にて抽出対象物を加熱することで、抽出効率を向上させることができる。
【００１５】
一実施形態において、本発明に係る抽出装置は、加圧条件と減圧条件とを交互に形成する。前記加圧部は、抽出部の内部にガスを注入することで加圧する。加圧部にて注入されるガスは、特に制限されるものではないが、空気または不活性ガスであり、具体的には、窒素（Ｎ２）またはヘリウム（Ｈｅ）ガス、より具体的には、窒素ガスである。前記減圧部は、抽出部の内部を真空引きするか、またはベントを形成して内部の空気を排出することで、減圧させることができる。
【００１６】
また、本発明は、加圧と減圧とを交互に行う圧力サイクル型抽出方法を提供する。
一実施形態において、前記圧力サイクル型抽出方法は、（ａ）圧力を増加させる加圧工程と、（ｂ）圧力を減少させる減圧工程と、を交互に行うことができる。前記抽出方法は、加圧工程及び減圧工程の一方又は両方が行われる間、（ｃ）抽出対象物にバブルを提供するバブリング工程をさらに含んでいてよい。
【００１７】
また他の一実施形態において、前記抽出方法は、（ｄ）抽出過程の間、抽出対象物に液体を噴射するスプレー工程をさらに含んでいてよい。
前記抽出方法は、抽出対象物を溶媒に含浸して抽出する溶媒抽出法であってよい。前記抽出方法に使用される溶媒は、特に制限されるものではなく、水またはＣ１ないしＣ５の低級アルコール、より具体的には水であってよい。
【００１８】
前記加圧工程の圧力は、特に制限されるものではなく、例えば、１ないし１０ｋｇｆ／ｃｍ２（約９８ｋＰａ〜約９８０ｋＰａ）の範囲、具体的には、１．５ないし３ｋｇｆ／ｃｍ２（約１４７ｋＰａ〜約２９４ｋＰａ）の範囲であってよい。場合に応じては、約５ｋｇｆ／ｃｍ２（約４９０ｋＰａ）の重圧抽出も可能である。前記減圧工程の圧力は、１００ないし７６０ｍｍＨｇ（約１３．３ｋＰａ〜約１０１ｋＰａ）の範囲、具体的には、５００ないし７００ｍｍＨｇ（約６６．７ｋＰａ〜約１９０ｋＰａ）の範囲であってよい。場合に応じては、前記減圧工程において真空引きをすることもできる。本発明に係る抽出方法は、抽出対象物の特性に応じて、加圧と減圧とを交互に行っていてよく、また、必要に応じて加圧工程と減圧工程の際に加えられる条件を異なって設定してもよい。
【００１９】
前記加圧工程と減圧工程の所要時間及び繰り返し回数は、特に制限されず、抽出対象物の特性に応じて異なって設定してよい。一実施形態において、前記加圧工程及び減圧工程の所要時間は、それぞれ１０分ないし１時間であってよく、具体的には、それぞれ３０分ずつであってよい。また他の一実施形態において、前記加圧工程及び減圧工程の繰り返し回数は、１ないし３０回であり、具体的には、２ないし１０回、より具体的には、４ないし５回である。また、本発明に係る抽出方法は、加圧工程及び減圧工程を２ないし３回繰り返すことで、十分な抽出効果が得られる。
【００２０】
本発明に係る抽出方法では、加圧と減圧とを交互に行うため、従来の熱水抽出方法に比べて、相対的に低い温度で抽出が可能である。したがって、前記抽出方法に係る抽出温度は、０ないし１００℃、具体的には、３０ないし８５℃であってよい。また、前記抽出方法では、相対的に低温である５０ないし７５℃の温度でも効果的な抽出が可能であり、場合に応じては冷浸を用いてもよい。
【００２１】
また他の一実施形態において、本発明に係る抽出装置または抽出方法にて抽出された抽出物を提供する。本発明に係る抽出物は、変色、変臭、及び熱損失がほとんどないことから、抽出対象物固有の香臭及び栄養成分を効率よく具現することができるという長所がある。前記抽出物は、食品、化粧料、及び医薬品の有効成分ないし添加剤として活用することができる。一実施形態において、前記抽出物を含む食品組成物を提供する。また他の一実施形態において、前記抽出物を含む化粧料組成物を提供する。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る圧力サイクル型抽出装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧力サイクル型抽出装置の断面図である。抽出装置は、抽出対象物に対する抽出を行う抽出部１００と、抽出装置の内圧を増加させる加圧部２００と、内圧を減少させる減圧部３００と、を含む。
【００２３】
抽出部１００は、抽出対象物を収容する抽出槽１１０と、抽出槽１１０の蓋体の役割をする上部板１２０とから構成される。抽出槽１１０の下部にはバブリングノズル１１１が備えられており、バブリングノズル１１１は、抽出過程においてバブルを供給して抽出対象物の撹拌を促進する。上部板１２０の下段にはスプレーノズル１２１が設けられており、前記スプレーノズル１２１から低温水を噴射することで、抽出過程において発生する気泡を除去する。
【００２４】
また、上部板１２０には、加圧部２００と減圧部３００が連結されている。加圧部２００にて抽出装置の内圧を増加させる際は、空気または窒素（Ｎ２）ガスを供給するようになる。減圧部３００にて抽出装置の内圧を減少させる際は、真空引きをするか、またはベントから内部の空気を排出するようになる。加圧部２００と減圧部３００の作動時間及び周期は、圧力調節部（図示せず）にて調節可能である。抽出装置には温度調節部４００が連結されており、温度調節部４００にて加熱された抽出物は、循環ポンプ５００を介して抽出槽１１０の内部を循環するようになる。
【００２５】
図２には、本発明の一実施形態に係る抽出装置の抽出槽と上部板との接合構造を示している。抽出槽１１０の上端面に２つの突起が形成されており、これは、上部板１２０の下端面に形成された突起と互い違いに係合している構造である。
【００２６】
以下、実験例などを通じて本発明をさらに詳述するが、下記の実験例などは本発明を例示するためのものであり、本発明の範疇がこれらだけに限定されるものではない。
［実施例１］圧力サイクル抽出
図１の抽出装置を利用して、葛根中のプエラリン（Ｐｕｅｒａｒｉｎ）を抽出した。具体的には、葛根を１０倍体積の水に浸漬し、３０分単位で加圧と減圧とを繰り返し行いながら、２時間の間抽出を行った。加圧抽出時の圧力は２ｋｇｆ／ｃｍ２（約１９６ｋＰａ）、減圧抽出時の圧力は６００±５０ｍｍＨｇ（約７９．９±６．６ｋＰａ）、抽出温度は７５℃と設定した。
【００２７】
［比較例１］熱水抽出
熱水抽出にて葛根中のプエラリンを抽出した。具体的には、葛根を１０倍体積の水に浸漬し、７５℃で２時間の間抽出を行った。抽出過程において特に圧力の加圧または減圧は行わなかった。
【００２８】
［実験例１］温度別の抽出率の比較
前記実施例１及び比較例１と同法にて、葛根中のプエラリン（Ｐｕｅｒａｒｉｎ）の抽出率を測定した。なお、抽出時間は４時間とし、加圧と減圧とを１時間単位で繰り返し行い、抽出温度は３０〜１００℃の間で異なるようにした。測定結果は、図３に示すとおりである。図３の抽出率（％）は、大韓薬典試験法によるメタノール還流抽出の対比比率で示した。
【００２９】
図３を参照すると、既存の熱水抽出に対する圧力サイクル抽出の抽出率の差が２０％以上、多くは４０％までを示している。特に相対的に低温の範囲において大きな抽出率の差を示した。例えば、熱水抽出の場合は、３０℃では抽出率が１０％未満、５０℃でも４０％を超えていない。これに対し、本発明に係る圧力サイクル抽出の場合は、３０℃でも抽出率が５０％以上であり、５０℃では７０％に至っている。
【００３０】
したがって、既存の熱水抽出では、低い温度ではほとんど抽出が行われないのに対し、本発明に係る圧力サイクル抽出では、比較的低い温度でも有効な抽出が可能であることが分かる。この結果、本発明に係る圧力サイクル抽出は、熱に弱い成分の抽出にも有効に活用可能である。
【００３１】
［実験例２］抽出物に対する経時変化の観察
本実験は、熱水抽出と圧力サイクル抽出の経時変化を観察して圧力サイクル抽出の効果を検証するためのものである。
【００３２】
実験例１と同法にて熱水抽出と圧力サイクル抽出を実施した。それぞれの場合における抽出時間は２時間とし、抽出後、０．４５μｍ除菌濾過を施してから冷凍保管し、沈殿の形成を観察した。観察結果を下表１に表した。
【００３３】
【表１】
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（前記表１において、*：やや濁り発生、**：底に沈殿が発生、***：底に沈殿がやや発生、****：底に沈殿が多量発生、*****：底に沈殿が非常に多量発生、をそれぞれ意味する。）
前記表１の結果から、沈殿の形成は温度によって有意な差を示すことが分かる。特に、比較的低い温度である５０〜７５℃において、圧力サイクル抽出のほうが経時安定性が相対的に優れていることが分かる。
【００３４】
［実験例３］熱水、加圧、減圧、及び圧力サイクル抽出時における時間別の抽出率の比較
本実験では、熱水、加圧、減圧、及び圧力サイクル抽出時における、時間別の抽出率を比較観察した。抽出時間は８時間とし、１時間おきに検体を採取して抽出率を測定した。抽出温度は、低温では抽出されない成分もあり、また高温では熱に弱い成分が抽出過程で影響を受けることがあるため、中間温度である７５℃とした。具体的な抽出条件は、下表２のとおりであり、その測定結果を図４に表した。
【００３５】
【表２】
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図４を参照すると、熱水循環抽出の場合は、循環ポンプの稼動による撹拌の効果によって熱水抽出の場合よりも優れた抽出効果を示し、加圧抽出及び減圧抽出の場合に近接した抽出効率を示した。また、熱水抽出では８時間の間抽出された含量が、圧力サイクル抽出では２時間で抽出されることが分かる。さらには、圧力サイクル抽出の際にバブリングを加えることで、単なる圧力サイクル抽出よりも早期に最大抽出量に達することが確認された。バブリングを伴う圧力サイクル抽出は、熱に弱い成分を低い温度でも効率的に抽出することができ、他の各種の方式の抽出よりも著しく優れた効率を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る抽出装置及び方法は、抽出対象物に対する変色、変臭、及び熱変性を防止することができ、天然物または漢方薬などに対する効率的な抽出が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００：抽出部
１１０：抽出槽
１１１：バブリングノズル
１２０：上部板
１２１：スプレーノズル
２００：加圧部
３００：減圧部
４００：温度調節部
５００：循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2012531247.tif 000010
2012531247.tif 000011
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