JP2008182922A - 高流動性有機原料の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分が多く醗酵が進行しやすい食品加工残渣物等を次加工が行いやすく本来の成分をできるだけ保持し、原料に含まれる残留栄養成分や食物繊維を容易に有効利用できる状態とし、これらを容易に連続的に低コストで加工可能な装置を提供する。
【解決手段】ケーシング４内に設けたスパイラル羽根２を有する回転可能な一つの回転軸３と、処理物投入口４０と、処理物流れの下流部に設けられる排出口６とを有し、スパイラル羽根２終端部と排出口６の間に撹拌室７が設けられ、排出口部は被処理物の排出隙間寸法を調整可能とするとともに、撹拌室７近傍の外周部に温度調節部５を設け、撹拌室７に設けた撹拌羽根７０は、処理物の流れの一部が逆流するように作用する形状とした。また、投入口４０には処理物を押し込む為の押し込み搬送体を設けた高流動性有機原料の加工装置を提案したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機性原料であり水分を多く含んだ比較的流動性のある食品残渣等を有効利用するために、本来の成分をできるだけ損なうことが無く有効利用しやすい形に容易に加工するための加工装置に関する。

有機性原料であり比較的流動性のある食品残渣等で代表されるものにおからがあり、おからの処理方法として「おからとキトサンを酸性下に混合し、次いで中和し直径０．５〜３０ｍｍの子孔より押し出してなるおから組織化物」の製法が特開平６−２２７１７号公報（特許文献１）が公知である。

また、「大豆由来の水不溶性おからを、１００℃を超える３００℃までの温度で、かつ圧力がその温度における水の蒸気圧よりも高い圧力状態にある高温高圧水と、１００ｋＤａ〜１０００ｋＤａの質量のおから分解生成物が得られるのに必要な時間接触させておからを部分分解することを特徴とする水溶性おから分解物の製造方法」が特開２００２−１１２７２４号公報（特許文献２）において開示されている。
特開平６−２２７１７号公報 特開２００２−１１２７２４号公報

有機性原料である食品加工残渣として大量に発生するものに、おから、じゃがいもの表皮部、さとうきびの絞り粕、ビートの絞り粕、果汁の絞り粕等様々なものがある。これらには残留栄養成分や食物繊維が豊富にあり、有効な再利用が望まれているにもかかわらず活用を見出せず廃棄処分されているのが現状である。例えば前記おからは、豆腐製造副産物として古来より食用として活用されて来ましたが、近年大規模の工場生産が進むにつれて大量に発生し特に都市部ではそのおからは醗酵が早いため利用されず産業廃棄物として取り扱われて来ております。おからは食物繊維の代表格として食用及び家畜の飼料として活用がされて来ておりましたが、近年の食文化の変化により、醗酵が早く保存性が利かず食感の悪いことから食品材料としても毛嫌いされてきておるとともに、家畜の飼育環境が農村部郊外へと移り、腐敗等の品質変化が短時間で起きる為、長距離の輸送ができないため利用される量も限られたものである。

前記した特許文献１に示される装置は、おからとキトサンを酸性下に混合して中和する工程やエクストルーダーにより処理する工程があり、煩雑な作業と高価な装置が必要とされる。また、特許文献２に開示された方法は、工程毎にそれぞれの装置を使用することを前提としたものであり連続作業には不都合があり高温高圧水が必要とされ反応接触時間等の精密な管理が要求される問題がある。

そこで、このような有機性原料である水分が多く醗酵が進行しやすい食品加工残渣物等を次加工が行いやすく本来の成分をできるだけ保持し、原料に含まれる残留栄養成分や食物繊維を容易に有効利用できる状態とし、これらを容易に連続的に低コストで加工可能な装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ケーシング内に設けたスパイラル羽根を有する回転可能な一つの回転軸と、前記スパイラル羽根の回転により処理物が移動する流れの上流部に設けられる処理物投入口と、処理物がスパイラル羽根の回転により移動する流れの下流部に設けられる排出口とを有し、スパイラル羽根終端部と排出口の間には処理物を撹拌可能な撹拌室が設けられ、排出口部は被処理物の排出隙間寸法を調整可能とするとともに、前記撹拌室近傍の外周部に撹拌室内温度を調節可能とする温度調節部を設けたことを特徴とする高流動性有機原料の加工装置を提案したものである。

また、請求項２記載の発明は、前記０００７欄記載の高流動性有機原料の加工装置において、撹拌室に設けた撹拌羽根は、スパイラル羽根の回転により移動する処理物の流れの一部が逆流するように作用する形状としたことを特徴とする請求項１記載の高流動性有機原料の加工装置を提案したものである。

さらに、請求項３記載の発明は、前記０００７欄又は０００８欄記載の高流動性有機原料の加工装置において、処理物投入口には、処理物を押し込む為の押し込み搬送体を設けたことを特徴とする高流動性有機原料の加工装置を提案したものである。

この発明の加工装置によれば、処理物がスパイラル羽根の回転により移動する流れの下流部に設けられ、スパイラル羽根終端部と排出口との間に、処理物を撹拌可能な撹拌室が設けられたことにより、処理物の水分や温度や圧力が均一に満遍なく行き渡り保持されるとともに、スパイラル羽根終端部から直接排出させる場合と比較し、撹拌室内が流れの抵抗となるため、流動性のある処理物でもスパイラル羽根によってより圧縮圧を上げることが可能となるとともに、撹拌室内がスパイラル羽根側からの押圧力のクッションの役目となり、排出口からの排出量や排出速度等の条件をより詳細に精度よく設定し易くなる。

また、撹拌室の外周部に撹拌室内温度を調節可能とする温度調節部を設けたことにより、処理温度の調整を容易に調整できるため処理物によって異なる処理温度を容易に設定可能でより汎用性のある装置とすることができる。さらに、一工程で連続的に破砕・圧縮・混練・減加温が可能で、工程毎の処理物の移動が不要となり生産効率が良く、食品加工残渣物が発生する加工ライン上等に直接組み込み可能であり、後工程での取り扱い性も良好となる。

また、請求項２の発明によると、撹拌室に設けた撹拌羽根は、スパイラル羽根の回転により移動する処理物の流れの一部が逆流するように作用する形状としたことにより、流動性のある処理物でも装置内の流れの抵抗が増し、より圧縮圧を上げることが可能であり、撹拌効果も良好となり、装置内の処理物の滞留時間の調整も可能となる。

さらに、請求項３の発明によると、処理物投入口に、処理物を押し込む為の押し込み搬送体を設けたことにより、流動性のある処理物でも一定量ずつ投入可能であるとともに、本体のスパイラル羽根からの逃げ圧防止や逆流を防ぐことが可能である。

前記のような構成とすることで、装置全体がコンパクトに構成することができ、工程毎に被処理物を一時保管や移動等をすることがなく効率的に処理が可能となった。そして工程が単純化され、ランニングコストも低く抑えることができる。

本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図、図２はこの発明の別実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図、図３は投入口に押し込み搬送体を設けたこの発明の別実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図である。

有機性原料であり食品加工残渣として大量に発生するおからやじゃがいもの表皮部、さとうきびの絞り粕、ビートの絞り粕、果物類の絞り粕等は、その残留栄養成分や食物繊維が豊富にあり有効な再利用が望まれているにもかかわらず活用を見出せず廃棄処分されているのが現状であった。

有機性原料である食品加工残渣には、蛋白質や食物繊維を多く含むものが多数ある。本発明の装置は、これら蛋白質や食物繊維を原料以外の添加物を加えずに加水分解等により、糖度及び可溶化成分を変化させ、それら食品の機能性を向上させることが可能で、原料に含まれる残留栄養成分や食物繊維を容易に有効利用できる形態に変化させることができるものである。そして、これらが容易に生産ラインに組込みできるように連続作業が可能で、低コストでの導入や低ランニングコストが可能な装置としたものである。

また、有機性原料である食品加工残渣は、様々な加工方法が提案されてきているが、添加物が必要であったり高額なエクストルーダーを基本とした加工方法であるため、量産用の製造ラインへの組み込みに不向きであるため実用化が浸透していない現状である。

これらを鑑みて本発明は行われており、例えばおからを本装置によって処理温度１３０℃以上２１０℃以下、圧力を５気圧以上１３気圧以下の条件で保持時間を６０秒以上３６０秒以下の各条件で圧縮磨り潰し、混練、撹拌、を行う。これによりおからが含有する蛋白質及び食物繊維の一部が加水分解及びα化（膨軟化）により可溶化され粘性を持った餅状（ゲル状）に加工される。この際有機性原料の水分は６０％〜８５％に調節されていると加水分解に有効であり保持時間を調整することで加水分解率を調整することができる。

図１において、１は装置を駆動するモータであり、モータ１の出力軸に固着された駆動プーリ１０から、Ｖベルト１２を介して装置の入力軸１３に固着された従動プーリ１１に伝達され減速部１４を介して装置は作動する。

伝達された動力は、スパイラル羽根２が固着されて回転可能に設けられた回転軸３に伝達される。処理物がスパイラル羽根２の回転により移動する流れの上流部には処理物を投入する投入口４０が設けられていて、処理物がスパイラル羽根２の回転により移動する流れの下流部には処理物が撹拌される撹拌室７とこれから排出される排出口６が設けられている。

回転可能に設けられた回転軸３のスパイラル羽根２は、処理物投入口４０側が一定外径の円筒状で形成された第１搬送部４１と、これに連続して排出口６側の中間部は排出口６に向かってテーパー状に外径が漸減した形状に形成された第２搬送部４２と、さらにこれに連続して投入口４０側のスパイラル羽根２外形より小径の一定外形である撹拌羽根７０が形成された撹拌室７で構成されている。これらを覆うケーシング４内壁はスパイラル羽根２外径に沿うように近接して形成されている。

投入口４０より投入された処理物は、投入口４０下方の回転するスパイラル羽根２により排出口６側へ送られるとともに、スパイラル羽根ピッチの変化や排出口６に向かってテーパー状に外径が漸減した形状のスパイラル羽根により順次圧縮されると共に混錬され撹拌室７へ送られ排出口６から排出される。

撹拌室７の撹拌羽根７０は、回転軸３の回転により処理物がスパイラル羽根２により搬送される流れの方向と逆方向に流れるように作用するごとく取り付け角度や形状を設けると、撹拌効果が良くなるとともに、スパイラル羽根２終端部から直接排出させる場合と比較し、撹拌室７内が流れの抵抗となるため、流動性のある処理物でもスパイラル羽根２によってより圧縮圧を上げることが可能となり、撹拌室７内がスパイラル羽根２側からの押圧力のクッションの役目となり、排出口６からの排出量や排出速度等の条件をより詳細に精度よく設定し易くなる

撹拌室７の外周ケーシング４内に設けたヒーター５０は、温度調節可能に制御されていて、移動する処理物が通過中に所定の温度に加温する。撹拌室７内の撹拌羽根により、処理物の水分や温度や圧力が均一に満遍なく行き渡り保持される。処理物によってはスパイラル羽根による圧縮熱や摩擦熱により温度が上昇しすぎる場合はヒーターに替えて冷却装置を設けても良い。

前記排出口６部分は、ケーシング４側が排出方向と逆方向のテーパー状に減径された部分を有し、さらに連続して回転軸３とわずかの隙間を持たせた一定内径部分と、これに連続してテーパー状に増径された形状に形成され、回転軸３側もこれに添うように形成されている。撹拌室７の出口側の回転軸３とわずかの隙間を持たせた一定外径部分手前には、流量調整プレート６１が回転軸３に挿入されて設けられ、該流量調整プレート６１内径部分内周には複数の処理物通過溝が設けられていて、該溝の数や大きさをそれぞれの条件に合った圧力や流量の調節のために設定すると良い。出口側に設けた掻き出し羽根６３は、回転軸３の排出口６部分の外周に放射状に設けてあり、排出された処理物をケーシング４内から掻き飛ばすためのものである。

処理圧力は、前記流量調整プレート６１で調節可能であるとともに排出口６部分の隙間調節やスパイラル羽根２の回転数を調節することで容易に調整でき、スパイラル羽根２のピッチの異なるものに変更することでも可能である。

図１の例では、スパイラル羽根２の形状を第１搬送部４１と第２搬送部４２のような異形形状としたが、図２のような同径のスパイラル羽根のみの形状でも良く、処理物の所定の圧力と温度および保持時間が確保できる構成であれば良い。前記のように処理物の種類により異なる処理条件の調整は、通過時間や通過量及び圧力を調節すると共に撹拌室７の外周に設けた温度調節部５の温度を調節しながら排出させ処理を行う。

排出口６直前の処理物を混錬撹拌する撹拌室７は、処理物を混錬撹拌するための撹拌羽根７０が回転軸芯を中心に放射状に且つ又は回転軸線方向に螺旋状に取付けてある。該撹拌羽根７０の形状や配置位置を任意に選択することで、処理物の種類による条件に合った混錬撹拌を行うとともに処理物の排出抵抗を調節することで内部圧力の調節も可能である。また、撹拌室７のケーシング４には温度調節部５のヒーター５０が設けてあり、混錬撹拌されながら処理物が均一に設定温度に保持される。

図３に示した本発明の別実施例の高流動性有機原料の加工装置は、投入口４０に押し込み搬送体８が設けてあり、該押し込み搬送体８は押し込みモータ８３で駆動回転する押し込みスクリュ軸８１に螺旋状に形成した押し込みスクリュ８２が設けてあり、投入口４０に投入された処理物が流動性のある処理物であっても一定量ずつスパイラル羽根２側に供給可能であるとともに、本体のスパイラル羽根２からの逃げ圧防止や逆流を防ぐことが可能である。

本装置において処理物であるおからが処理される過程を説明すると、投入口４０より投入されたおからは、スパイラル羽根２を有する回転軸３が回転することで排出口６側へ送られる。送られる際には、排出口側に移動するに従いスパイラル羽根２のピッチが漸減しているため徐々に圧縮されるとともに混練される。また、テーパー状に外径が漸減した形状に形成された第２搬送部４２を設けると、さらに圧力が上昇できる。そして温度１３０℃〜２１０℃、圧力５気圧〜１３気圧の条件に達すると蛋白質や食物繊維が含有する水分により加水分解をおこし糖度及び可溶化成分が増えていく。さらにスパイラル羽根２の終端に連続して設けた撹拌室７に移動し、撹拌、混練、圧縮磨り潰しが行われおからはさらに均一な成分となる。そして、前記スパイラル羽根２による押出し圧力と撹拌室７の撹拌羽根７０の作用により排出口６より排出される。排出される際には、撹拌室７終端部の流量調整プレート６１の内径部に設けた複数の溝の通過抵抗や回転軸３とケーシング４側との隙間通過抵抗や撹拌羽根７０の逆流作用によりケーシング４内の圧力が保持される。これにより排出されたおからは、含有する蛋白質及び食物繊維が加水分解及びα化（膨軟化）により可溶化され粘性を持った餅状（ゲル状）に加工される。

このように生成されたおからは、おから本来の蛋白質や食物繊維を加水分解させ、おからの可溶化成分を向上させマイルドで口当たりのよい食感とおからの特性を向上させた新おから食材としての活用を図ることができる。従来のおからのようなザラザラ感が無く、大豆本来の風味を生かしたまろやかな食感となり、ｐＨも中性域であるため多方面の食材への利用の可能性がある。すなわち各食材のつなぎ材や増量材、またおから本来の高蛋白質食品素材として、さらに菓子類の原料としての利用等を図る事が可能となる。

本発明の装置は、おからに限らず水分の多く含んだ有機性原料である食品加工残渣として大量に発生するじゃがいもの表皮部、さとうきびの絞り粕、ビートの絞り粕、果汁の絞り粕等様々なものに圧力や温度の作動条件を変えることで応用が可能である。

この発明の一実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図。 この発明の別実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図。 投入口に押し込み搬送体を設けたこの発明の別実施例を示す高流動性有機原料の加工装置の断面図。

符号の説明

１ モータ
１０ 駆動プーリ
１１ 従動プーリ
１２ Ｖベルト
１３ 入力軸
１４ 減速部
２ スパイラル羽根
３ 回転軸
４ ケーシング
４０ 投入口
４１ 第１搬送部
４２ 第２搬送部
５ 温度調節部
５０ ヒーター
６ 排出口
６１ 流量調整プレート
６３ 掻き出し羽根
７ 撹拌室
７０ 撹拌羽根
８ 押し込み体
８１ 押し込みスクリュ軸
８２ 押し込みスクリュ
８３ 押し込みモータ

Claims (3)

1. ケーシング内に設けたスパイラル羽根を有する回転可能な一つの回転軸と、前記スパイラル羽根の回転により処理物が移動する流れの上流部に設けられる処理物投入口と、処理物がスパイラル羽根の回転により移動する流れの下流部に設けられる排出口とを有し、スパイラル羽根終端部と排出口の間には処理物を撹拌可能な撹拌室が設けられ、排出口部は被処理物の排出隙間寸法を調整可能とするとともに、前記撹拌室近傍の外周部に撹拌室内温度を調節可能とする温度調節部を設けたことを特徴とする高流動性有機原料の加工装置。
2. 撹拌室に設けた撹拌羽根は、スパイラル羽根の回転により移動する処理物の流れの一部が逆流するように作用する形状としたことを特徴とする請求項１記載の高流動性有機原料の加工装置。
3. 処理物投入口には、処理物を押し込む為の押し込み搬送体を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高流動性有機原料の加工装置。

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