JP2004524975A - 押出機および押出方法 - Google Patents

Abstract

２つの別個の食品加工セクションを有する押出機。食材は対向方向に輸送される。装置および方法は、例えば、押出機内の摩擦低減、押出機およびギヤボックスの摩耗低減、および推進装置に関する材料要件の低減のような多くの利点を有する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、２つの別個の食品処理セクションを有する押出機、および押出機で食品を調製するための方法である。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，８９１，５０２号は、押出によって食品を調整するための方法を記述しており、この方法は、処理すべき第１の食材を二軸スクリュ押出機の第１のセクション内に導入するステップと、処理すべき第２の食材を二軸スクリュ押出機の第２のセクション内に導入するステップとを含み、第１および第２のセクションは各セクション内の別々の処理を可能にするように分離される。食材は、同一方向であるが、押出機の異なるセクションに輸送される。米国特許第５，８９１，５０３号は、押出によって食品を調整するための方法を記述しており、この方法は、処理すべき第１の食材を二軸スクリュ押出機の第１のセクション内に導入するステップと、食材が押出機の第１のセクションの出口を出るときに、第１のセクションと直列に接続されるクッカに食材を送るステップであって、さらなる処理のために調理食材を押出機の第２のセクションの入口内に再導入するステップと、を含む。押出機の第１および第２のセクションは、各セクション内の別々の処理を可能にするように構成される。この処理は上述の処理の別形態であり、同様に、食材が押出機内で同一方向に輸送されることを意図する。これらの２つの処理は、１つのみの推進装置で済むという利点を有する。通常、押出機の推進装置はスペースを著しく必要とする。シャフトを推進するモータまたはエンジンがある。エンジンによって供給されるようなシャフトの回転スピードはレデューサによって低減しなければならず、このレデューサ自体、エンジンよりも大きな空間を包含することが多い。最後に、大型のギヤボックスがスピードのさらなる低減の役割を担い、二軸スクリュ押出機の場合、単一シャフトから２つの並列シャフトへの並進がある。したがって、上述の最新技術は顕著なスペース利得をもたらす。各推進装置（エンジン、レデューサおよびギヤボックス）は、推進を含む押出工程を通常常に監視しなければならないので、推進装置自体の監視員を通常必要とすることは言うに及ばない。
【０００３】
しかし、上記の２つの方法は機械的観点から複数の不都合を有する。第１に、挿入される食材は、輸送時、エンジンおよびそのギヤボックスの方向に力を及ぼす。この力は、食材を輸送するためにスクリュの回転によって引き起こされる力に対する反作用の、すなわち対向する力である。力が、あるしきい値を越えた場合、エンジンのギヤボックス内の重大な損傷を防止するために、エンジンを停止しなければならない。このことは生産性の直接的損失を意味し、押出機の操作状態を回復するための追加の修理ステップを必要とする。第２に、最新技術による押出機のスクリュのシャフトはギヤボックスのみに主に固定される。シャフトがスクリュの適切な案内を行うために、別の装着はない。その結果、ギヤボックスから延在すると、スクリュは回転中にバレルの内壁に接触する傾向を有し、したがって、一定の摩擦を受ける。スクリュならびにバレルの内壁は、やがて、実質的な摩耗を蒙る。第３に、記述された方法は、単一押出機の異なるセクションにおける食材の処理を可能にするが、押出装備の異なる位置に２つの出口を想定しているので、１つの食品収集装置の代わりに２つの食品収集装置を必要とする。出口は、押出すべき食品に応じて装備される。例えば、押出機の出口は、最後の押出バレルの端部に中央プレート、ディストリビュータおよびダイを備える場合がある。したがって、背景技術による押出機は、単一の出口を有する押出機よりも多くの機器を必要とする。本発明は上述の問題に取り組む。さらに、同時に、本発明は、上述のような背景技術の教示によって与えられる利点を失うべきでない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ギヤボックスに対して行使される圧力およびバレルとスクリュの全体的な摩耗を最小にする機械的に安定した押出機を提供することである。本発明のさらなる目的は、単一押出機内で処理する２つのセクションを備えつつ、１つの捕捉装置のみで間に合わせることを可能にすることである。本発明の他の目的は、全体的な摩擦および摩耗ならびに望ましくない力が低減される、押出によって食品を調製するための方法を提供することである。このために、２つの別個のセクションに分割された本発明による押出機は、押出機の２つの末端に２つの入口開口部と、２つのセクションの間に１つまたは２つの出口開口部とを備える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
押出機は単軸または二軸スクリュ押出機であり得る。第１のセクション内のスクリュのねじ山は、２つの入口開口部内に挿入された食材が、処理中に出口開口部または２つの出口開口部に向かって反対方向に輸送されるように、第２のセクション内のスクリュのねじ山と比較して主に反対方向である。
【０００６】
さらに、本発明は、押出によって食品を調製するための方法であって、第１の食材を押出機の第１のセクションで処理するステップと、第２の食材を押出機の第２のセクションで処理するステップと、１つの共通のまたは２つの別個の出口開口部を通して２つの食材を押出すステップと、を含み、さらに、第１および第２の食材が互いに接近するように、それらの食材を押出機内で反対方向に処理するステップを含む方法を提供する。
【０００７】
他の態様では、本発明は２色の同時押出ペットフードを提供する。
【０００８】
二軸スクリュまたは単軸スクリュ押出機であり得るこのような押出機、およびこのような方法は、ギヤボックスに対して行使される圧力を実際に驚くほど最小にし、バレル内でスクリュを安定化して案内し、また２つのセクション内で処理される食品を１つのみの捕捉装置によって捕捉することも可能にする。さらに、１つのみの推進装置で済む。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本記述では、「食材」という表現は、押出機の２つのセクションの１つまたは他の中に同時にまたは連続して、共にまたは別個に導入され、かつ少なくともこのセクションの部分で全体的に処理されるすべての成分を網羅する。
【００１０】
例えば、食材は、朝食用シリアル（フレーク、クリスプ、またはスナック）の調製に使用されるようなシリアルベースの混合物を含む。さらに、食材という用語は、例えばキブルまたは他の形態のような半乾燥のまたは乾燥した押出ペットフード用のペットフード混合物を含む。
【００１１】
本発明のために、「出口開口部」という表現は、押出機の可能な開口出口またはダイ、例えば、製造すべき所望の製品を獲得するために有用なすべての種類の形状およびサイズを有する単一または複数のオリフィスを有するダイを意味するように意図される。同様に、ダイなしの開口出口を推測できる。出口は中央プレートとディストリビュータとダイとを備えることが可能である。時に、中央プレートには予備膨張ノズルが装備される。本発明のために、獲得すべき押出食材に応じて、これらの部分を他の部分で修正し、置き換え、なしで済ますかあるいは完成することが可能である。
【００１２】
本発明のために、「シャフト」および「スクリュ」という用語は、別個に指示しない場合、それらのそれぞれの複数も含むように意図される。本発明は単軸または二軸スクリュ押出機に限定されないので、簡便さの理由で複数の形態は時に省略される。
【００１３】
本方法を実施するために、例えば朝食用シリアル、小児用シリアル、スナック、被覆用パン粉、菓子、パスタまたは家畜用製品のような可能な限り最大の範囲の食品を押出によって製造することが可能な食材から出発することができる。
【００１４】
成分およびそれらのそれぞれの割合を選択でき、次に、これらの食材は、特に、ダイの後に得られる水分含量および膨張度の関数として、獲得すべき製品の特性に適合するように選択される圧力、剪断および温度の条件下で押出機内で処理できる。
【００１５】
上述のように、２つの別個のセクションに分割された本発明の押出機は、押出機の２つの末端に２つの入口開口部と、２つのセクションの間に１つまたは２つの出口開口部とを備える。
【００１６】
押出機には２つの並列スクリュを装備することが可能であり、この場合、スクリュの並列シャフトは押出機の第１の末端の推進装置と、押出機の第２の末端の最終軸受とに接続される。
【００１７】
第１のセクションのスクリュのねじ山は、２つの入口開口部内に挿入された食材が、加工中に出口開口部または２つの出口開口部に向かって反対方向に輸送されるように、第２のセクションのスクリュのねじ山と比較して主に反対方向のねじ山であり得る。
【００１８】
代わりに、押出機には単一スクリュを装備することが可能であり、この場合、スクリュのシャフトは押出機の第１の末端の推進装置と、押出機の第２の末端の最終軸受とに接続される。
【００１９】
上記の後者の例では、同様に、第１のセクションのスクリュのねじ山は、２つの入口開口部内に挿入された食材が、処理中に出口開口部または２つの出口開口部に向かって反対方向に輸送されるように、第２のセクションのスクリュのねじ山と比較して主に反対方向のねじ山にすることが可能である。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様では、１つまたは複数の出口開口部は押出機のほぼ中心に配置される。
【００２１】
同様に、本発明は、押出によって食品を製造するための方法に関し、
−第１の食材を押出機の第１のセクションで処理するステップと、
−第２の食材を押出機の第２のセクションで処理するステップと、
−１つの共通のまたは２つの別個の出口開口部を通して２つの食材を押出すステップと、を含み、
さらに、
−第１および第２の食材が互いに接近するように、それらの食材を押出機内で反対方向に処理するステップを含む。
【００２２】
２つの食品が互いに接近するように、それらの食品を反対方向に処理するステップは、食品処理の２つのセクションを通して延在するスクリュの回転によって達成することが可能であり、第１のセクションのスクリュは、第２のセクションと比較した場合に本質的に逆のねじ山を有する。
【００２３】
第１の食材は押出の前に第２の食材と混合することが可能であり、次に、両方の食材は共通の出口開口部を通して押出すことが可能である。
【００２４】
この場合、２色の製品を得ることが可能である。このことは、異なる色の第１および第２の食材、または異なる食品級の着色剤で着色された同様の食材を用いることによって達成される。
【００２５】
主に、２つの食材の任意のものが異なる色の成分を既に有するならば、２つ以上の異なる色を得ることがさらに可能である。したがって、３つ以上の色の押出食品、すなわち多色の食品を得られることが考えられる。
【００２６】
例えば、２色の同時押出ペットフードまたは朝食用シリアルを獲得し得る。２つの色は、例えば異なるフレーバ、機能成分を指示し得る。
【００２７】
例えば、ペットフードは猫および／または犬用に意図してもよい。ペットフードは、スリミングを可能にする成分および／または健康（機能成分）に好ましい成分を含み得る。
【００２８】
２色の食品を得るために、異なる色の２つの食材を共通の出口開口部でまたはその前で組み合わせて、同時押出し得る。
【００２９】
代わりに、第１および第２の食材は同様のものであることが可能であり、また同様の方法でそれらのそれぞれのセクションで各々処理することが可能である。
【００３０】
あるいは代わりに、第１および第２の食材が異なり、かつ異なる方法でそれらのそれぞれのセクションで各々処理されるように方法を変更できる。
【００３１】
選択的に、押出食品を最終製品内に処理する前に、押出食品を切断するための措置を講じてもよい。
【００３２】
２つのスクリュを有する２つの並列シャフトを備える二軸スクリュ押出機で、代わりに、単一スクリュを有する単一シャフトの単軸スクリュ押出機で処理を実施することが可能である。
【００３３】
セクション毎に、処理すべき食材に、また獲得すべき製品に適合するように構成されるスクリュ形状を意図することが可能である。特に、例えば輸送、圧縮成形、圧縮、混練または混合のための連続および／または交互の帯が考えられる。これらの様々な帯を画定するために、スクリュのピッチ、すなわち、シャフトおよびねじ山のそれぞれの直径によって特に画定された、処理すべき食材のために残された空の空間を変更し得るか、あるいは例えば様々な形状のバイローブを挿入し得る。複数の独立コンパートメント内の押出機のバレルの小区画に作用することも可能であり、このコンパートメントの温度は、例えば、冷却または加熱流体を循環することによって個別に調整し得る。さらに、第１および第２の食材を押出機の２つのセクションで処理し、かつそれらの食材を１つまたは複数のダイに通過させるために必要な機械的エネルギは、例えば電動モータのような二軸または単軸スクリュユニットのスクリュを駆動する単一手段によって供給することが可能である。
【００３４】
最後に、ダイを通して食材を通過させるために、このモータを補助し得るか、あるいはモータに対する負荷は、ダイの近傍に接続されたギヤポンプのような容量形ポンプを用いて軽減し得る。
【００３５】
本発明の装置および方法は、添付図面を参照した実施例によって示されている。
【実施例】
【００３６】
図１に示した実施例において、２つの別個のセクション２と３に分割された単軸スクリュ押出機１は、１つの単一の共通の出口開口部６を通して２つの別個の食材の押出を実行するように意図される。両方のセクションで処理（又は加工）される食材用の出口開口部６は、２つのセクションが接続される位置の真下に設けられる。各セクションはいくつかの別個のバレル１９を備える。第１の入口開口部４は、第１の食材（Ａ）を第１の処理セクション２内に導入するために、押出機の第１の末端１２に配置される。第２の入口開口部５は、第２の食材（Ｂ）を第２の食品処理セクション３内に導入するために、押出機の第２の末端１３に配置される。シャフト１７は２つのセクション２と３を通して延在し、さらに、第１の末端１２から推進装置１１、例えば電動モータ、レデューサ、およびシャフト１７の回転を引き起こすギヤボックスに延在する。反対に、押出機１の第２の末端１３を離れた後、シャフトは最終軸受１４によって支持される。セクション２と３内では、シャフト１７には周囲スクリュ１８が装備され、スクリュのねじ山は、他に、セクション２と３内の食材の輸送方向の役割を担う。入口開口部４と５それぞれを通して入る食材が共通の出口開口部６に向かって互いに接近しつつあることを保証するために、セクション２内のスクリュ１８のねじ山は、セクション３内のスクリュ１８のねじ山と比較した場合、本質的に反対方向のねじ山である。
【００３７】
スクリュ１５は、５つのバレルが各セクション２と３にあるバレル１９と、共通の出口開口部６の支持体として機能する１つの追加バレルとによって囲まれる。
【００３８】
図２に示した実施例において、２つの別個のセクション２と３に分割された二軸スクリュ押出機１は、２つの別個の出口開口部７と８を通して２つの別個の食材の押出を実行するように意図される。したがって、第１の出口開口部７は、第１のセクション２で加工（処理）される第１の食材用の出口として設計され、第２の出口開口部８は、第２のセクション３で加工（処理）される第２の食材用の出口として設計される。２つの別個の出口開口部７と８は、２つのセクションが出会う位置に設けられる。図２による実施態様では、出口開口部７と８は押出機１の横方向に取り付けられる。第１の入口開口部４は、第１の食材を第１の加工セクション２内に導入するために、押出機の第１の末端１２に配置される。第２の入口開口部５は、第２の食材を第２の食品加工セクション内に導入するために、押出機の第２の末端１３に配置される。
【００３９】
２つのシャフト９と１０は２つのセクション２と３を通して延在し、さらに、第１の末端１２を介して、例えば電動モータ、レデューサ、およびシャフト９と１０の回転を引き起こすギヤボックスを備える推進装置１１に延在する。押出機１の第２の末端１３を離れた後、シャフトは最終軸受１４によって支持される。セクション２と３内では、シャフト９と１０の各々には周囲スクリュ１５と１６がそれぞれ装備される。再び、ねじ山の形状は、他に、セクション２と３内の食材の輸送方向の役割を担う。入口開口部４と５それぞれを通して入る食材がそれぞれの出口開口部７と８に向かって互いに接近しつつあることを保証するために、セクション２内のスクリュ１５と１６のねじ山は、セクション３内のスクリュ１５と１６のねじ山と比較した場合、本質的に反対方向である。
【００４０】
図３は、図２に示した押出機１の２つの出口開口部の可能な実施例をより詳細に示している。２つのセクション２と３を通して互いに接近しつつある２つの食材（ＡとＢ）は、２つの反転スクリュ２０と２１に向かってそれぞれ輸送され、これらのスクリュは食材ＡとＢをこれらのスクリュのそれぞれの出口開口部７と８に送るように意図される。最終的に、動的ロック２２により、反対側のセクション内への食材の押し込みが止められる。２つの出口開口部７と８は同様の部分から構成される。中央プレート２３はそれぞれのセクションの最後のバレル２６または２７の各々の中に固定され、また食材をディストリビュータ２４に向かってさらに案内する。そこから、食材は押出ダイ２５に最後に到達し、この押出ダイによって、押出食材の形状および種類がさらに決定される。
【００４１】
図４は、図１に示した単軸スクリュ押出機の出口開口部６の可能な実施例をより詳細に示している。この場合、動的ロックおよび反転スクリュは一般に使用されない。２つのセクション２と３の間に配置されたバレル２８は、中央プレート２３とディストリビュータ２３とダイ２４とを備える出口開口部６を支持する。
【００４２】
以下の実例は、本発明による方法、およびこれによって獲得できる製品を例示することによって与えられる。この場合、割合および部分は重量による。
【００４３】
本実例では、必要ならば、油は、処理されたマス（塊体）において油が押出マスに有する物理的目的の関数として、およびその味覚、中性またはその他の味覚の関数として、選択可能である。油は、例えばパーム核油、落花生油またはとうもろこし油から選択し得る。本実施例においても、適切ならば、穀粉混合物、油および水が当該の押出セクションの送り開口部内に個別に導入される。
（実例１）
【００４４】
図２に示したのと同様の押出機が使用される。押出ダイは、直径３．５ｍｍの６つの円筒状押出ダクトを有する、各々に孔が設けられた２つのプレートの形態で形成される。この装置を使用して、以下の表１ａと表１ｂに示す成分および条件下で２つの異なる朝食用シリアル（穀物）製品を調製する。表１）は穀粉混合物の成分、２つの典型的な混合物ＡとＢの成分の割合、および成分の割合の可能な範囲を示している。表２）は、１時間当たりに装置の各セクション内に導入される成分量、食材または処理されたマスの水分含量、および操作条件を示している。マスＡを処理するために、中間輸送帯の領域の第１のセクション内に蒸気の注入が行われる。
【表１】

【００４５】
【表２】

【００４６】
このようにして、直径８〜１２ｍｍの膨張ボールの２つの異なる朝食用シリアル製品が得られる。
（実例２）
【００４７】
２色ペットフード
送り混合物は、約５８重量％のとうもろこしと、約５．５重量％のとうもろこしグルテンと、約２２重量％の鶏粉と、６０％の獣脂と２５％のひまわり油と１５％のココヤシ油とからなるダイエット脂肪酸の１０％の混合物と、残りを構成する塩、ビタミンおよびミネラルとから構成される。混合物は、等しい重量の２つの部分に分離される。
【００４８】
送り混合物の各々の部分はプレコンディショナ内に送られ、異なる着色剤（赤色と淡黄褐色）で湿潤されかつ補足される。
【００４９】
湿潤された異なる色の部分（第１および第２の食材）は、図１に示した押出機の２つの異なる入口開口部内に送られる。
【００５０】
異なる着色の食材は２つのセクション内でゼラチン化されて調理され、共通の出口開口部の前で混合され、同時押出される。
【００５１】
押出物は、犬に給餌するために適切な断片に切り込まれ、約１１０℃で約２０分間乾燥され、また２色のキブルを形成するように冷却される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】単軸スクリュ押出機に１つの出口開口部が装備される一実施例の横方向概略図である。
【図２】二軸スクリュ押出機に２つの出口開口部が設けられる一実施例の上方概略図である。
【図３】２つの出口開口部を有する実施例の上方概略図であり、また出口開口部のスクリュおよびバレルの形状をより詳細に示している。
【図４】１つのみの出口開口部を有する実施例の横方向概略図であり、また出口開口部のスクリュおよびバレルの形状をより詳細に示している。

Claims (11)

1. ２つの別個のセクション（２、３）に分割された押出機（１）であって、該押出機の２つの末端（１２、１３）にある２つの入口開口部（４、５）と、前記２つのセクションの間に１つまたは２つの出口開口部（６または７、８）とを備える押出機。
2. ２つの並列スクリュ（１５、１６）が設けられ、それら並列スクリュの並列シャフト（９、１０）が、押出機（１）の第１の末端（１２）の推進装置（１１）と、押出機（１）の第２の末端（１３）の最終軸受（１４）とに接続されている請求項１に記載の押出機（１）。
3. 第１のセクション（２）内の前記スクリュのねじ山が、第２のセクション（３）内の前記スクリュのねじ山と比較して主に反対方向のねじ山である、請求項２に記載の押出機。
4. 単一スクリュ（１８）が設けられ、その単一スクリュのシャフト（１７）が、押出機（１）の第１の末端（１２）のエンジン（１１）と、押出機（１）の第２の末端（１３）の最終軸受（１４）とに接続されている請求項１に記載の押出機（１）。
5. 第１のセクション（２）内の前記スクリュのねじ山が、第２のセクション（３）内の前記スクリュのねじ山と比較して主に反対方向のねじ山である、請求項４に記載の押出機。
6. 押出によって食品を調製するための方法であって、
   −第１の食材を押出機の第１のセクションで処理するステップと、
   −第２の食材を押出機の第２のセクションで処理するステップと、
   −１つの共通のまたは２つの別個の出口開口部を通して前記２つの食材を押出すステップと、を含み、
   さらに、
   −前記第１および第２の食材が互いに接近するように、前記第１および第２の食材を前記押出機内で反対方向に処理するステップを含む方法。
7. 前記２つの食品が互いに接近するように、前記２つの食品を反対方向に処理するステップが、食品処理の前記２つのセクションを通して延在する前記１つまたは２つのスクリュの回転によって達成され、前記第１のセクションの前記１つまたは２つのスクリュが、前記第２のセクションと比較した場合に本質的に逆の１つまたは複数のねじ山を有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の食材が押出の前に前記第２の食材と混合され、次に、前記両方の食材が共通の出口開口部を通して押出される、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記第１および第２の食材が同様のものであり、また各々が、同様の方法で前記食材のそれぞれのセクションで処理される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記第１および第２の食材が異なり、また各々が、異なる方法で前記食材のそれぞれのセクションで処理される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
11. 多色の押出ペットフード。