JP3242189B2 - エクストルーダー型混練装置 - Google Patents

エクストルーダー型混練装置

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JP3242189B2 JP05747793A JP5747793A JP3242189B2 JP 3242189 B2 JP3242189 B2 JP 3242189B2 JP 05747793 A JP05747793 A JP 05747793A JP 5747793 A JP5747793 A JP 5747793A JP 3242189 B2 JP3242189 B2 JP 3242189B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉体と液体とをエクス
トルーダー法により混練するための装置に関し、より具
体的には洗浄機能を有するこの種装置に関する。
【0002】
【従来の技術】食品産業では、粉体と液体とを混合し且
つ練って(以下混練という)、必要に応じて各種形状に
成型するために、エクストルーダー型の混練装置が広く
使用されている。
【0003】例えば、この種の混練装置は、製麺工程で
は、小麦粉と水とを混練し且つ麺状に成型するために使
用され、また、菓子製造工程或いはたばこ香料調製工程
では、ココア等の粉末と水とを混練してペースト状物を
得るために使用されている。
【0004】このような食品分野においては、単に粉末
と水とを混合するだけでなく、「練る」という操作が風
味的または物性的に重要である。このため、エクストル
ーダー型混練装置が効果的となる。
【0005】従来使用されている主なエクストルーダー
型混練装置は、2軸押出方式によるものである。この方
式の装置では、ケーシング内に一対(2本)のスパイラ
ル状のスクリューが配設される。ケーシングの先端には
ダイ部が形成され、スクリューにより混練された混合物
は上記ダイ部のスリットから外部に押し出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】食品分野では、装置内
に原料が残存すると微生物が繁殖し、衛生上問題とな
る。このため、この種の混練装置は、使用後に必ず洗浄
しなければならない。しかし、上記従来のエクストルー
ダー型混練装置では、使用後の洗浄が煩雑となるという
問題がある。
【0007】スクリューの中央部分の洗浄は、粉体の供
給を停止した後、水のみを供給して空運転することで比
較的容易に洗浄することができる。しかし、特に問題と
なるのはスクリューの先端部、ダイ部の内壁等への原料
の付着である。この部分の洗浄は、ダイ部の端部を分解
し、ヘラまたはブラシのような掃除用具によって手作業
で行わなければならない。すなわち、作業員が必要とな
るため、経済的ではなく、また作業に長時間を要する。
【0008】従って、本発明の目的は、人手を要するこ
となく且つ短時間で洗浄が行える洗浄機能を備えたエク
ストルーダー型混練装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点にお
いて、エクストルーダー型混練装置は、ケーシングと、
前記ケーシング内に配設され、粉体と液体とを混合しな
がら押圧搬送する1対のスクリューと、前記スクリュー
の頭部側に前記スクリューと間隙をおいて位置し、且つ
前記スクリューから押圧される粉体と液体との混合物を
外部に押し出すためのスリットを有するダイ部と、を具
備し、前記装置が更に、洗浄液供給手段と、前記間隙と
前記洗浄液供給手段とを接続するために前記ダイ部に設
けられた流路とを具備し、ここで前記流路は、前記ダイ
部の内壁及び前記スクリューの頭部を洗浄するため、前
記流路の中心軸が、前記スクリューの回転軸と交差しな
いように配置され、且つ前記スクリューの頭部に対し
、前記スクリューの回転方向に沿ったおおむね接線
向に洗浄液を供給することにより、前記間隙内に洗浄液
の渦流を発生させるように配置されることを特徴とす
る。
【0010】本発明の第2の視点において、前記洗浄液
供給手段が、洗浄液を加温する部材を有する洗浄液貯留
槽と、貯留槽と前記流路を接続する供給ラインと、前記
ラインに配設された液体ポンプと、前記供給ラインにエ
アーを供給するためのエアー供給手段と、を具備する。
【0011】
【作用】本発明のエクストルーダー型混練装置によれ
ば、ダイ部とスクリュー(頭部)との間隙にスクリュー
の回転軸からずらして洗浄液を流入させることにより、
該間隙内に洗浄液の渦流を発生させ、ダイ部内壁及びス
クリュー頭部に付着した原料を効果的に洗浄することが
できる。更に、洗浄液を加温することにより洗浄効果を
向上させ、また、洗浄液に間欠的にエアーを供給するこ
とにより、エアーの衝撃により更に洗浄効果を向上させ
ることができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明に係るエクストルーダー型混
練装置を組込んだ、たばこ香料調製工程におけるココア
粉末と水とを混練するシステムを示す概略図である。
【0013】本発明に係る混練装置50は、一対のスパ
イラル状のスクリュー52を内蔵するケーシング54を
具備する。一対のスクリュー52は、ケーシング54と
は反対側の端部に配設されたモータ56により同方向に
回転駆動される。またスクリュー52は、ケーシング5
4内のジャケット(図示せず)によって加温または冷却
される。
【0014】添加される水は、タンク12からポンプ1
4をへてパネルヒータ16で加熱された後、ライン18
を介して混練装置50内に導入される。またココア粉末
はフィーダ58からホッパ62を介してスクリュー52
上に供給される。
【0015】混練装置50内に導入されたココア粉末と
水とは、スクリュー52により混練されながら、装置5
0のダイ部64に向かって搬送される。そしてココア粉
末と水との混練物はダイ部64に形成されたスリット6
6(図2及び図3参照)を通してケーシング54外に押
し出される。
【0016】押し出された混練物は、コンベア22によ
りココア溶解槽24に搬送される。溶解槽24には、温
水供給ライン26及び撹拌機28が配設されており、こ
こで混練物は溶解される。
【0017】本発明に係るエクストルーダー型混練装置
としては、市場で入手可能な様々なこの種の混練装置を
改造して用いることが可能となる。その典型的な例とし
て神戸製鋼所製のエクセルーダ60(商品名)を挙げる
ことができる。この装置はスクリュー歯合型で、ケーシ
ング内で2本のスクリューが互いに接合して同方向に回
転する。この一対のスクリューに沿って、添加された粉
体と液体、例えばココア粉体と水とが練られながら押圧
搬送される。ケーシング内はバレルジャケットによって
所定の温度に保持できるようになっており、原料の種類
に応じて加温または冷却処理できるようになっている。
【0018】図2及び図3は、本発明の要部である混練
装置50のケーシング54のダイ部64を示す部分縦断
側面図、及び正面図であり、上記エクセルーダ60(商
品名)を改造した構造を例として示してある。一対のス
クリュー52(例えば径58mm、図3においては符号
52a、52bで示される)の先端部には円錐状の頭部
68が取付けられる。頭部68はそのシャフトがスクリ
ューロッドの軸穴に挿入された状態で固定される。ダイ
部64は、ダイホルダー72とスリット66が形成され
たノズルプレート74とから構成される。ノズルプレー
ト74はボルト76によりダイホルダー72に対して着
脱自在に固定される。
【0019】ダイホルダー72及びノズルプレート74
とスクリュー頭部68とは、間に間隙77(例えば10
mm程度)が形成されるように設定される。スクリュー
52によって搬送されてきたココアと水との混練物はこ
の間隙77内で押圧され、スリット66を通って外部に
押出される。なお、図3中の符号78、79は、それぞ
れダイ部64の近傍に配設された圧力センサ及び材料温
度センサを指示する。
【0020】ダイホルダー72には、ダイ部64内面と
スクリュー頭部68との間の間隙77に洗浄液を供給す
るための4本の流路82a、82b、84a、84bが
形成される。各流路には、逆止弁86が配設される。各
流路の中心軸は、スクリュー52a、52bの回転軸と
交差しない、即ち回転軸から外れるように設定される。
また、各流路は、スクリュー52a、52bの回転方向
(図3では時計方向)に沿った方向に洗浄液を供給する
ように設定される。換言すると、各流路は、スクリュー
頭部68のおおむね接線方向に沿って洗浄液を供給す
る。
【0021】各流路は、図3のxy平面においてy軸に
対して5〜20°の角度をなすように設定されることが
望ましい。また同様に、図2のyz平面においてもy軸
に対して5〜20°の角度をなすように設定されること
がより望ましい。これらの角度は、装置の大きさによっ
て変更する。
【0022】この実施例では、xy平面(図3)内でy
軸に対し、流路82a、82bは約15°、流路84a
は約10°、流路84bは約8°の角度をそれぞれなす
ように設定される。また、yz平面(図2)内でy軸に
対し、4本の流路は約10°の角度をなすように設定さ
れる。
【0023】図4は、各流路に対する供給系統を示す図
である。流路82a、82bはライン92を介してマニ
ホルド96に接続され、流路84a、84bはライン9
4を介してマニホルド98に接続される。マニホルド9
6、98には、ポンプ108が配備されたライン102
を介して貯留槽104が接続される。貯留槽104には
ヒータ106が配設され、洗浄液の温度が調整可能とな
っている。マニホルド96にはまた、コンプレッサ11
6を有するライン112を介してエアータンク114が
接続される。従って、下側の流路82a、82bから
は、洗浄液に加えてエアーが供給可能となっている。
【0024】[実験]神戸製鋼所製のエクセルーダ60
(商品名)を使用し、図1乃至図4に沿って説明した態
様で、本発明に係る洗浄機構を有するエクストルーダー
型混練装置を作成した。そして、本発明の効果を確認す
るため下記の内容の実験を行った。
【0025】実験対象の装置を、図1の態様のシステム
内で、ココア粉末と水との混練に2時間使用した。混練
作業終了後、スクリューを回転させたままの状態で、洗
浄水をココア供給用のホッパ62を介して約20リット
/分、4本の流路82a、82b、84a、84bか
らそれぞれ、5リットル/分の速度で供給し、4分間洗
浄した。この際、ダイ部64のスリット66から出る使
用後の洗浄水を確認した。また、下部の流路82a、8
2bからは、洗浄水に加えてエアーも供給した。エアー
の供給については、洗浄開始1分後より、15秒間隔で
1回当り2秒間程度実施した。洗浄水の温度は約50℃
とした。洗浄後、ダイ部を分解して、ダイ部及びスクリ
ューに対する原料付着量を測定した。
【0026】実験結果を表1に示す。同表から分かるよ
うに、本発明に係る洗浄機構を有するエクストルーダー
型混練装置にあっては、スクリュー及びダイ部とも、原
料の付着は皆無であった。
【0027】
【表1】 また上記条件において、温度を45℃、50℃、70℃
に変化させて洗浄水温度の影響を調べた。その実験結果
を表2に示す。同表から分かるように、スクリュー及び
ダイ部の原料の付着は、45℃では認められるが、50
℃、70℃以上では認められなかった。従って、洗浄水
温度は少なくとも50℃程度は必要であると考えられ、
また、同温度を70℃とした場合には、洗浄時間の短縮
を図ることができる。
【0028】
【表2】 更に、スクリューの回転数について検討したところ、混
練作業時に、例えば200rpmで運転していた場合、
同じ回転数での洗浄は可能であるが、これ以上に回転数
を上げたほうが洗浄効果が向上することが判明した。
【0029】また、エアーの供給について検討したとこ
ろ、流路82a、82bからのエアー供給を連続的に実
施しても、洗浄効果については問題がないが、洗浄水が
ホッパ62側へ逆流し、作業上の問題が生じることが判
明した。
【0030】
【発明の効果】本発明に係るエクストルーダー型混練装
置によれば、人手を要することなくかつ短時間でダイ部
の洗浄を行うことができる。例えば、上記実験に供した
本発明の装置では、約4分間で洗浄作業が終了したが、
洗浄機構のない改造前の同種の装置では、ダイ部の分解
及び組立て時間を含め約20分間の清掃作業時間が必要
であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエクストルーダー型混練装置を組
込んだ、たばこ香料調製工程におけるココア粉末と水と
を混練するシステムを示す概略図。
【図2】本発明の要部である混練装置のケーシングのダ
イ部を示す部分縦断側面図。
【図3】本発明の要部である混練装置のケーシングのダ
イ部を示す正面図。
【図4】混練装置の洗浄液流路に対する供給系統を示す
図。
【符号の説明】
50…混練装置、52、52a、52b…スクリュー、
54…ケーシング、64…ダイ部、66…スリット、8
2a、82b、84a、84b…洗浄液供給用流路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢 清彦 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−135575(JP,A) 特開 平1−150508(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A21C 1/00 A23P 1/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングと、前記ケーシング内に配設さ
    れ、粉体と液体とを混合しながら押圧搬送する1対のス
    クリューと、前記スクリューの頭部側に前記スクリュー
    と間隙をおいて位置し、且つ前記スクリューから押圧さ
    れる粉体と液体との混合物を外部に押し出すためのスリ
    ットを有するダイ部と、を具備するエクストルーダー型
    混練装置において、 前記装置が更に、洗浄液供給手段と、前記間隙と前記洗
    浄液供給手段とを接続するために前記ダイ部に設けられ
    た流路とを具備し、ここで前記流路は、前記ダイ部の内
    壁及び前記スクリューの頭部を洗浄するため、前記流路
    の中心軸が、前記スクリューの回転軸と交差しないよう
    に配置され、且つ前記スクリューの頭部に対して、前記
    スクリューの回転方向に沿ったおおむね接線方向に洗浄
    液を供給することにより、前記間隙内に洗浄液の渦流を
    発生させるように配置されることを特徴とするエクスト
    ルーダー型混練装置。
  2. 【請求項2】前記洗浄液供給手段が、洗浄液を加温する
    部材を有する洗浄液貯留槽と、貯留槽と前記流路を接続
    する供給ラインと、前記ラインに配設された液体ポンプ
    と、前記供給ラインにエアーを供給するためのエアー供
    給手段と、を具備することを特徴とする請求項1に記載
    のエクストルーダー型混練装置。
  3. 【請求項3】前記エアー供給手段が、前記供給ラインに
    エアーを間欠的に供給することを特徴とする請求項2に
    記載のエクストルーダー型混練装置。
  4. 【請求項4】前記スクリューの回転軸を含む平面上にお
    いて、前記流路がその下流側ほど前記スリット側に位置
    するように、前記流路の中心軸が、前記回転軸に対して
    直角な軸に対して5〜20°の角度をなすことを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれかに記載のエクストルーダ
    ー型混練装置。
  5. 【請求項5】前記流路の条件を満足する第1及び第2の
    流路が、前記スクリューの頭部を挟んで1対配設される
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のエ
    クストルーダー型混練装置。
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