JP2010523143A - 穀物膨化機 - Google Patents

Abstract

本発明により提供されるのは以下が含まれる穀物膨化機である。モーターと、スクリューと、第１スクリュー螺旋と、第２スクリュー螺旋と、ネジ山連結部と、スクリュー溝と、シリンダーと、第１及び第２シリンダー螺旋と、穀物入口ユニットと、穀物を膨化させるために、前記スクリューと前記シリンダーとでゲル状態にした穀物を急激に噴出させる膨化機とからなる穀物膨化機。ここで、前記穀物膨化機は、特殊な加熱装置を用いずに穀物を膨化させ、前記穀物膨化機の内部で発生する熱を効果的に放熱することにより、稼動を停止させることなく穀物の膨化を可能にすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特殊な加熱装置を用いずに押出成形加工法で未精米、米、トウモロコシ、及び豆類などの穀物を膨化させる穀物膨化機に関し、特には、前記穀物膨化機の内部で発生する熱を効果的に放熱し、前記穀物膨化機の過熱のために稼動を停止させることなく穀物を膨化させることができる穀物膨化機に関する。

穀物膨化機とは通常閉空間を有する容器を備え、未精米、米、トウモロコシ、及び豆類などの穀物を前記容器の入口を介して空気とともに投入して前記容器の内圧を高めてから前記容器の出口を一斉に開くことで前記容器内の穀物を膨張させる装置のことである。従来の穀物膨化機は、前記閉空間に投入された穀物を加熱して調理する構造を有し、調理される穀物から排出される蒸気で前記閉空間の内圧を高め、前記閉空間の内圧が高められた状態で、前記穀物を外側に押出成形して膨化させる。

しかしながら、前記従来の穀物膨化機では穀物が約２８０℃ほどで加熱された状態で加工されるが、穀物を１５０℃以上の温度で加熱するとその栄養素が破壊されるという問題があることから、健康に良い食品を製造する装置として前記従来の穀物膨化機を使用することはあまり適切でない。

加えて、前記従来の穀物膨化機では特殊な加熱源を用いて穀物を加熱する必要があるため、エネルギー効率が低くなるという問題点があり、さらに、前記従来の穀物膨化機には前記特殊な加熱源のために装置が複雑になるという問題点があり、さらに、穀物の加熱度が各穀物加工工程で異なることから、前記従来の穀物膨化機の温度を制御するために別個の回路を必要不可欠なものとして追加しなくてはならないという問題点もある。

そこで、本発明は上述のような問題点を解決するために、加熱源を用いずに穀物を膨化させることができ、かつ、膨化時に発生する熱を効果的に放熱して蒸気の逆流を防止し、しかも前記穀物膨化機の連続運転を可能にする穀物膨化機を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するため、本発明の態様によれば以下からなる穀物膨化機が提供される。

モーターと、その一端が前記モーターに連結されていて回転しながら穀物を搬送圧縮するスクリューと、前記スクリューの外周面に所定の方向に形成される第１スクリュー螺旋と、前記スクリューの外周面の第１スクリュー螺旋の第１ピッチの中央部を起点とし、前記第１スクリュー螺旋と同方向に形成される第２スクリュー螺旋と、前記スクリューの他端に形成され、前記第１スクリュー螺旋と前記第２スクリュー螺旋とを形成するネジ山を接続する少なくとも１つのネジ山連結部と、前記スクリューの他端に形成され、前記スクリューの円周方向に沿って形成されるスクリュー溝と、前記スクリューの外周面を包囲し、前記スクリューとともに穀物を圧縮して、その圧縮熱で穀物を加熱し、さらにその穀物をゲル状態にするシリンダーと、前記第１スクリュー螺旋と前記第２スクリュー螺旋とに対応して前記シリンダーの内周面にそれぞれ形成される第１及び第２シリンダー螺旋と、前記シリンダーのモーター端部に形成される穀物入口ユニットと、前記スクリューと前記シリンダーとでゲル状態にした穀物を膨化させるために急激に噴出させる膨化機であって、前記スクリューの他端を収容する第１空間部を含み、かつ前記シリンダーの他端と前記スクリューの一部とを収容するとともに一側が開口している第２空間部とを含む本体と、前記本体の一側を開閉するように構成され、かつ穀物出口が形成されているカバーと、前記カバーと前記本体とを固定するクランプとからなることを特徴とする膨化機と、で構成されることを特徴とする穀物膨化機。

好ましくは、前記シリンダーの内径を前記モーターから前記膨化器にかけて小さくなるように形成する。

好ましくは、前記シリンダーの内周面のネジ山が形成される部分の最小内径を前記スクリューのネジ山部の外径よりも大きくなるように形成する。

好ましくは、前記穀物膨化機は、前記カバーの外側部において一定速度で回転しながら前記カバーの穀物出口を介して排出される穀物を所定の長さに切断する切断器をさらに含む。

本発明の一実施形態に係る穀物膨化機を説明する概略図 図１で説明するモーター、スクリュー、シリンダー、膨化器の分解斜視図 図２の断面図

本発明の上記または他の目的や利点は以下の説明でより明らかになるであろう。

以下、本発明の一実施形態に係る穀物膨化機を添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る穀物膨化機には、モーター１０、スクリュー２０、シリンダー３０、膨化器４０、及び切断器５０が含まれる。

前記モーター１０は前記スクリュー２０を回転させる。

前記モーター１０の回転に応じて前記スクリュー２０が回転すると、穀物（ｇ１）は搬送圧縮される。図１では、参照符号（ｇ１）が膨化の必要があるかまたは膨化工程にある穀物を表し、参照符号（ｇ２）が膨化の終了した穀物を表す。

第１スクリュー螺旋２１と第２スクリュー螺旋２２とは前記スクリューの外周面２０に所定の方向にそれぞれ形成される。

前記第２スクリュー螺旋２２は前記第１スクリュー螺旋２１の第１ピッチの中央部を起点とし螺旋状に形成され、前記第１スクリュー螺旋２１のピッチと同ピッチで形成されるので、前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２間のピッチは、前記第１スクリュー螺旋２１のピッチの半分になり、前記スクリュー２０は前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２との二重螺旋構造を有する。前記スクリュー２０が二重螺旋構造を有する理由は、穀物（ｇ１）が前記スクリュー２０の一端からその他端に搬送されるときの熱の逆流、つまり前記スクリュー２０の他端からその一端への熱の流れを遮断するためである。

前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２とを形成するネジ山を接続する少なくとも１つのネジ山連結部２３が前記スクリュー２０の他端に形成される。図２で説明したように、一対の前記ネジ山連結部２３は前記スクリュー２０の外周面で互いに向き合うように約１８０°の角度をなして設けられ、前記穀物（ｇ１）の圧縮度は前記スクリュー２０の他端で増加し、前記穀物（ｇ１）と、前記スクリュー２０、前記シリンダー３０及び前記膨化器４０のそれぞれの内面との間の摩擦に起因する摩擦熱はさらに増加する。好ましくは、前記穀物（ｇ１）はゲル状態で圧縮されることを必要とし、熱伝導率が前記ネジ山連結部２３によって前記スクリュー２０の他端で増加するので、前記膨化器４０での発熱量または熱量（カロリー）はさらに高くなり、その結果、前記穀物（ｇ１）の最適膨化温度を維持できるという利点が得られる。

スクリュー溝２４が、前記スクリュー２０の他端、つまり前記ネジ山連結部２３の側面で前記スクリュー螺旋の外周に沿って形成されている。

前記スクリュー溝２４は、前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２のネジ山部にも、前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２間のネジ山連結部２３にも形成することができ、前記スクリュー溝２４の外径は、好ましくは、前記スクリュー２０のネジ谷部の外径よりも少し小さく形成する。

前記シリンダー３０は、前記スクリュー２０の外周面を包囲する形で前記スクリュー２０で搬送される前記穀物（ｇ１）を圧縮し、その圧縮作用で前記穀物（ｇ１）に自己発熱させて前記穀物（ｇ１）をゲル状態にする。

第１シリンダー螺旋３１と第２シリンダー螺旋３２とが、前記第１スクリュー螺旋２１と前記第２スクリュー螺旋２２とに対応して前記シリンダ３０ーの内周面にそれぞれ形成されている。

前記第１スクリュー螺旋２１のピッチは前記第１シリンダー螺旋３１のピッチに等しく、前記第２スクリュー螺旋２２のピッチは前記第２シリンダー螺旋３２のピッチに等しい。

穀物入口３３は前記シリンダー３０の一端、つまり前記モーター１０の端部に形成されるので、穀物（ｇ１）は、前記穀物入口３３を介して前記スクリュー２０と前記シリンダー３０とで形成される空間に投入される。

前記シリンダー３０の内径は前記モーター１０から前記膨化器４０にかけて小さくなるので、前記スクリュー螺旋２１及び２２と前記シリンダー螺旋３１及び３２との間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４は徐々に小さくなる。これは、ｄ１がｄ２よりも大きく、ｄ２がｄ３よりも大きく、さらにｄ３がｄ４よりも大きいことを意味する。

ここで、前記シリンダーの内周面のネジ山３０が形成される部分の最小内径は前記スクリュー２０のネジ山部の外径よりも大きく形成される。

前記膨化器４０には本体４１、カバー４２及びクランプ４３が含まれる。

前記スクリュー２０の他端を収容する第１空間部４１１と、前記シリンダー３０の他端と前記スクリュー２０の一部とを収容する第２空間部４１２は前記本体４１内に形成され、前記モーター１０の他端は開口している。

前記カバー４２は前記本体４１の開口部を閉じ、膨化穀物を排出する穀物出口４２１が前記カバー４２に形成されている。

前記クランプ４３は前記本体４１と前記カバー４２とをクランプする構造を有し、前記膨化器４０の内部から発生する熱と圧力によってある程度変形可能である。

前記切断器５０は膨化終了後に前記カバー４２の穀物出口４２１を介して排出される穀物（ｇ２）を切断する。具体的には、前記切断器５０は前記カバー４２の外側で所与の速度で回転し、前記膨化穀物（ｇ２）を所望のサイズに切断する。図１における符号５５は前記切断器５０を回転させるモーターを示す。

以下、穀物の膨化工程を説明すると同時に、本発明の実施形態に係る穀物膨化機の各構成要素の動作、機能、及び効果を図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１では、単位時間当たり固定量の穀物（ｇ１）が、ホッパー「Ｈ」と前記シリンダー３０の穀物入口３３とを介して前記スクリュー２０と前記シリンダー３０とで形成される空間に投入される。

穀物（ｇ１）が前記ホッパー「Ｈ」と前記シリンダー３０の穀物入口３３とを介して投入されると、前記スクリュー２０が前記モーター１０で回転して前記穀物（ｇ１）を前記膨化器４０に移動させ、前記穀物（ｇ１）の前記膨化器４０への移動中に前記穀物（ｇ１）は互いに摩擦を生じるとともに、前記穀物（ｇ１）は前記スクリュー２０の外周面と前記シリンダー３０の内周面とも摩擦を生じ、その結果、摩擦熱を発生させる。前記穀物（ｇ１）が前記穀物入口３３から前記膨化器４０に移動するにつれて、前記穀物（ｇ１）はその摩擦熱でゲル状態になるので、前記穀物（ｇ１）内部に存在する水分は蒸発して、前記スクリュー２０と前記シリンダー３０とで形成される空間（以下、膨化空間と呼ぶ）内の圧力を増加させる。

穀物（ｇ１）は高温高圧状態で前記膨化器４０に向かって連続的に移動する。

その間に穀物（ｇ１）を適温適圧状態で移動させると、適正な膨化を得られる。前記膨化空間の内部温度と圧力は、投入穀物の温度、穀物に含まれた水分、及び前記穀物膨化機の外界温度に対して敏感に反応する。

本発明では前記膨化空間内の温度を１３０℃ほどに保持する必要がある。これは、上述のように前記膨化空間内の温度が１５０℃以上になると、穀物の栄養素が破壊されてしまうためである。

前記膨化空間内の温度が所定温度を超えると、前記穀物（ｇ１）から蒸発する蒸気は逆流し、前記穀物入口３３に投入する穀物（ｇ１）を加熱するので、前記穀物（ｇ１）が投入され次第、前記穀物（ｇ１）はゲル状態になり、その結果、その穀物（ｇ１）を搬送することが困難になるという問題点がある。また、穀物の温度が前記膨化空間の温度よりも低いことから、前記穀物膨化機は穀物で冷却されるため、投入穀物が直ちに加熱されると、穀物による穀物膨化機の冷却効果を期待できないという問題もある。

蒸気の逆流を防止するためにスクリュー溝２４が形成され、ゲル状態の穀物が前記スクリュー溝２４に環状に係合するので、一種の壁が形成されて前記穀物入口３３に向かう蒸気の逆流を防止する。

その一方、前記スクリュー溝２４内に充填された穀物のために蒸気が逆流しないので、前記膨化空間内の蒸気は前記穀物入口４２１を介して排出される。ここで、前記膨化空間内の蒸気圧が非常に高い場合には、前記膨化空間内の温度は上昇し、その結果、膨化効率に影響を及ぼすので、前記膨化空間内の蒸気圧が所定の圧力を超える場合には、前記穀物出口４２１以外の経路を介して蒸気を排出させることが必要である。

このため、前記膨化器４０には前記本体４１、前記カバー４２及び前記クランプ４３が含まれ、上述のように、前記本体４１と前記カバー４２とは前記クランプ４３で固定され、前記クランプ４３は機械的に変形可能な構造になっているので、前記膨化空間内の蒸気圧が所定の圧力以上になる場合には、蒸気は前記蒸気圧によって前記本体４１と前記カバー４２間の微細な隙間を介して排出される。

この構成によって前記膨化空間内の温度と圧力は一定に保持される。

前記膨化空間を介して前記カバー４２に向かって搬送された前記穀物（ｇ１）は前記穀物出口４２１を介して排出される。ここで、大気圧が前記膨化空間内の圧力よりも小さいので、前記膨化空間は膨張する。

その一方、前記シリンダー３０の内周面が長さ方向に徐々に小さくなっているので、前記膨化空間は前記穀物（ｇ１）の搬送中に徐々に小さくなることから、前記穀物（ｇ１）相互間の摩擦はさらに増加して、前記穀物（ｇ１）が前記膨化器４０に向かって搬送されるにつれて自己発熱効果が高くなる。

前記膨化穀物（ｇ２）が前記穀物出口４２１を介して排出される際に、前記膨化穀物（ｇ２）を所望のサイズに切断して、その切断穀物（ｇ２）をパッケージ化し、さらに前記膨化穀物（ｇ２）を商業化することが容易である必要がある。

よって、前記切断器５０は、前記膨化穀物（ｇ２）を所望のサイズに切断するために前記切断器５０用のモーター５５で回転される。

上述のように、本発明の一実施形態に係るシリンダーの内径が徐々に小さくなる構造を有する穀物膨化機を説明したが、前記シリンダーの内径を等しく形成しても本発明の目的を達成することができることから、当業者であれば、かかる変更形態や変形形態が本発明の技術的な考慮に含まれるべきであることは明らかであろう。

上述のように、本発明の一実施形態に係る切断器を有する穀物膨化機を説明したが、本発明の目的は前記穀物膨化機に前記切断器が含まれていなくても達成することが可能であることから、当業者であれば、前記穀物膨化機が切断器を含まない場合も、かかる変更形態や変形形態が本発明の技術的な考慮に含まれるべきであることは明らかであろう。

上述のように、本発明の好適な実施形態に係る穀物膨化機を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の真の趣旨を逸脱することなく前記穀物膨化機のさまざまな変更形態及び変形形態を行うことが可能である。

上述のように、本発明は、加熱源を用いずに穀物を膨化させることができ、膨化時に発生する熱を効果的に放熱して蒸気の逆流を防止し、しかも前記穀物膨化機の連続運転を可能にする穀物膨化機を提供する。

上述のように、本発明に係る穀物膨化機は、特殊な加熱装置を用いずに押出成形加工法で未精米、米、トウモロコシ、及び豆類などの穀物を膨化させ、前記穀物膨化機の内部で発生する熱を効果的に放熱することで、前記穀物膨化機の過熱のためにその稼動を停止させることなく穀物を膨化させることができる。

Claims (4)

1. モーターと、
   その一端が前記モーターに連結されていて回転しながら穀物を搬送圧縮するスクリューと、
   前記スクリューの外周面に所定の方向に形成される第１スクリュー螺旋と、
   前記スクリューの外周面の第１スクリュー螺旋の第１ピッチの中央部を起点とし、前記第１スクリュー螺旋と同方向に形成される第２スクリュー螺旋と、
   前記スクリューの他端に形成され、前記第１スクリュー螺旋と前記第２スクリュー螺旋とを形成するネジ山を接続するネジ山連結部と、
   前記スクリューの他端に形成され、前記スクリューの円周方向に沿って形成されるスクリュー溝と、
   前記スクリューの外周面を包囲し、前記スクリューとともに穀物を圧縮して、その圧縮熱で穀物を加熱し、さらにその穀物をゲル状態にするシリンダーと、
   前記第１スクリュー螺旋と前記第２スクリュー螺旋とに対応して前記シリンダーの内周面にそれぞれ形成される第１及び第２シリンダー螺旋と、
   前記シリンダーのモーター端部に形成される穀物入口ユニットと、
   前記スクリューと前記シリンダーとでゲル状態にした穀物を膨化させるために急激に噴出させる膨化機であって、前記スクリューの他端を収容する第１空間部を含み、かつ前記シリンダーの他端と前記スクリューの一部とを収容するとともに一側が開口している第２空間部とを含む本体と、前記本体の一側を開閉するように構成され、かつ穀物出口が形成されているカバーと、前記カバーと前記本体とを固定するクランプとからなる膨化機と、で構成されることを特徴とする穀物膨化機。
2. 前記シリンダーの内径が前記モーター側面から前記膨化器にかけて小さくなることを特徴とする請求項１記載の穀物膨化機。
3. 前記前記シリンダーの内周面のネジ山が形成される部分の最小内径が前記スクリューのネジ山部の外径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の穀物膨化機。
4. 前記カバーの外側部において一定速度で回転しながら前記カバーの穀物出口を介して排出される穀物を所定の長さに切断する切断器をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の穀物膨化機。