JP3836599B2 - 横形スクリューコンベヤ式抽出機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は茶葉などの浮上しやすい被抽出物を対象としたスクリューコンベヤ式抽出機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリューコンベヤ式抽出機は、被抽出物の移行にスクリューコンベヤを使用し、移行する間に抽出液に被抽出物を接触させ、抽出を行う機械である。
次にこの種のスクリューコンベヤ式抽出機の一例を説明する。
図８は従来のスクリューコンベヤ式抽出機の断面図であり、スクリューコンベヤ式抽出機１００は、トラフ１０１と、このトラフ１０１の中央部に配置したスクリュー１０２と、トラフ１０１に溜めた抽出液１０３と、トラフ１０１へ被抽出物１０４を投下する原料供給装置１０５とからなる。
スクリュー１０２は軸１０６と、この軸１０６に螺旋状に溶接した多孔板の羽根１０７とからなる。
【０００３】
抽出工程では、まず、トラフ１０１内に所定温度の抽出液１０３を溜め、スクリュー１０２を図右回転する。次に、原料供給装置１０５でトラフ１０１内に被抽出物１０４を供給し、被抽出物１０４を抽出液１０３に接触させる。抽出液１０３が被抽出物１０４の中に浸透するように所定の時間かけて螺旋状の羽根１０７で被抽出物１０４を移動させる。最後に、混合液を得るとともに被抽出物１０４の粕を排出する。スクリューコンベヤであるから、この抽出は連続して行うことができる。例えば、お茶を得るには、抽出液１０３は温水、被抽出物１０４は茶葉、被抽出物１０４の粕は茶がらである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造では、原料供給装置１０５で供給した被抽出物１０４の大部分が抽出液１０３に浮いた状態で移行する。被抽出物１０４は十分に乾いた茶葉であって、比重が小さくて沈み難いからである。被抽出物１０４が浮いていると、抽出液１０３との接触が少ない。抽出液１０３が十分に被抽出物１０４の中に浸透しないため、被抽出物１０４の成分を十分に溶かし出すことができず、抽出効率が悪い。
また、浮いている被抽出物１０４は抽出できないまま排出されるため、無駄が多く、さらに抽出効率が悪くなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、抽出効率がよい横形スクリューコンベヤ式抽出機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、茶葉などの被抽出物を抽出液に浸漬しながらスクリューで水平移動しつつ抽出を行う抽出装置において、スクリューの羽根を、被抽出物は通さないが抽出液を通す多孔板で構成し、隣り合う羽根間に、スクリューの軸に平行に支軸を渡し、この支軸に被抽出物を抽出液に押し込める作用をなすフラップをスイング可能に取付けたことを特徴とする。
【０００７】
隣り合う羽根間に、被抽出物を抽出液に押し込める作用をなすフラップをスイング可能に取付け、フラップで抽出液に浮いている被抽出物を強制的に沈める。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る横形スクリューコンベヤ式抽出機の断面図であり、横形スクリューコンベヤ式抽出機１は、架台２と、この架台２に固定したトラフ３と、このトラフ３の中央に配置したスクリュー４と、このスクリュー４を回転させる駆動部５とからなる。Ｇは被抽出物、Ｗは抽出液である。Ｌは抽出液Ｗの水位を示す。
トラフ３は、上部に設けた原料供給部６と、下部側面に設けた抽出液出口７と、この抽出液出口７から十分離れた位置に設けた抽出液供給口８と、この抽出液供給口８に臨んで設けた粕排出口９と、トラフ３の上部開口を封じるカバー１１とを備える。１５，１６はスクリュー４の軸２１を受ける軸受部であり、シール機能を備えたものである。すなわち、被抽出物Ｇと抽出液Ｗは向流接触である。
【０００９】
スクリュー４は、軸２１と、この軸２１に螺旋状に溶接した羽根２２と、羽根２２と羽根２２との間にスイング可能に取付けたフラップ２３…（…は複数を示す。以下同様。）と、羽根２２の終端側に設けた抽出粕排出機構２４とからなる。Ｐ１，Ｐ２は羽根２２のピッチであり、原則としてＰ１＝Ｐ２とする。
なお、ピッチを段階的に変化させてもよく、その場合、寸法値はＰ１＜Ｐ２とする。被抽出物Ｇが時間とともに膨らむからである。
【００１０】
図２は図１の２−２線断面図であり、スクリュー４は図で矢印のように右回転するものとし、羽根２２にフラップ２３を９０°ピッチで４個（１巻当り）取付け、また、スクリュー４の軸２１に止め部材２６…を取付けたことを示す。
羽根２２は、例えばステンレス鋼板で、被抽出物Ｇ（図１参照）は通さないが抽出液Ｗを通す孔２２ａ…を有する多孔板である。
止め部材２６は、フラップ２３が沈む側（図右）でフラップ２３を下から支持する部材である。
原料供給部６は、スクリュー４の軸２１より図右に設け、供給管６ａを介して原料タンク（図示せず）に接続した原料の入口である。
トラフ３は、スクリュー４の羽根２２の外径より多少大きな内径のＵ字断面ケーシングである。
【００１１】
図３は本発明に係るフラップの斜視図であり、フラップ２３は、板２７と、この板２７に例えば千鳥に形成した被抽出物Ｇ（図１参照）は通さないが抽出液Ｗ（図１参照）を通す孔２８…と、板２７の縁に溶接した中空軸２９と、この中空軸２９を貫通する支軸であるところの軸３１とからなり、幅（図左右）は羽根２２のピッチＰ１（図１参照）より少し小さく、スイング可能な寸法であり、縦（図上下）は羽根２２の高さより少し小さく、スクリュー４の軸２１（図２参照）に干渉せず、スイング可能な寸法である。
【００１２】
フラップ２３の取付け手順は次の通りである。図１及び図３で、まず、中空軸２９に矢印の如く軸３１を通す。次に、羽根２２と羽根２２との間に軸３１をスクリュー４の軸２１に平行に嵌め込み、羽根２２に軸３１の両端を溶接する。その際、中空軸２９の外周は羽根２２の外周縁より外方に出ない。２巻目以降も同様にフラップ２３を４個（１巻当り）溶接し、スクリュー４全体（図１参照）に取付ける。なお、羽根２２の始端側ならびに終端側では、フラップ２３の数（１巻当り）を適宜に調整する。
【００１３】
図４は図１の４−４線断面図であり、粕排出口９は、トラフ３の側面に形成した出口９ａと、この出口９ａの下側の縁に溶接したシュート９ｂとからなる。
抽出粕排出機構２４は、スクリュー４の軸２１に溶接した第１粕排出板３３と、この第１粕排出板３３に対向して軸２１に溶接した第２粕排出板３４と、トラフ３にスイング可能に掛止した掻き板３５と、軸２１に溶接した板３６とからなる。３７…は補強板である。
第１粕排出板３３は、ステンレス鋼板で、このステンレス鋼板に被抽出物Ｇ（図１参照）は通さないが抽出液Ｗを通す孔３３ａ…（図１も参照）を形成し、外側の先端にスクリュー４の回転後方側へ曲る曲部３３ｂを成形した板である。
第２粕排出板３４は、第１粕排出板３３と同様なので説明を省略する。
掻き板３５は、ステンレス鋼板で、このステンレス鋼板に被抽出物Ｇ（図１参照）は通さないが抽出液Ｗを通す孔３５ａ…（図１も参照）を形成し、上部をやや曲げた板である。
【００１４】
図５は図１の５−５線断面図であり、抽出液出口７は、トラフ３の側面に形成した出口４１と、この出口４１に上下動可能に当接した水位調整板４２と、この水位調整板４２を囲う保持板４３と、この保持板４３にねじ込んだ調整ねじ４４とからなる。
図中４５はトラフ３にボルト４６，４６で着脱自在に設置した仕切り板であり、軸２１との間に被抽出物Ｇ（図１参照）を通さない隙間４７、ならびにトラフ３の底部との間に抽出液Ｗの流通路４８をそれぞれ形成した板である。そして、被抽出物Ｇ（図１参照）が抽出液出口７へ抽出されないまま流れるのを防止する作用を有している。なお、仕切り板４５の設置にボルト４６を使用したが、ボルト４６を使用せずに、トラフ３に案内溝を設け、仕切り板４５を上から嵌め込んでもよい。
２１ａは軸２１の上面、２１ｂは軸２１の下面である。Ｈは水位Ｌの下限から上限までの範囲を示す。
【００１５】
水位調整板４２は、水位Ｌの高さを調整する板である。水位Ｌは軸２１の上面２１ａを超えない高さがよい。水位Ｌが上面２１ａを超えると、被抽出物Ｇ（図１参照）が軸２１より図左にも流れる。図左側の被抽出物Ｇ（図１参照）は浮いたまま移行するため、抽出されずに排出される。効率向上を図るためには、図右側のみに被抽出物Ｇ（図１参照）を供給する必要がある。水位Ｌは軸２１の下面２１ｂから上面２１ａを超えない範囲Ｈ内とし、軸２１で抽出液Ｗの液面を左右に分け、図右側に被抽出物Ｇ（図１参照）を供給する。
【００１６】
以上に述べた横形スクリューコンベヤ式抽出機の作用を次に説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るフラップの作用図であり、１個のフラップ２３を示す。
（ａ）において、フラップ２３はスクリュー４の右回転（矢印▲１▼）で１２時の位置に差掛かる。板２７は矢印▲２▼の如く止め部材２６に当るから、スイングしない。一方、原料供給部６から被抽出物Ｇが供給され、軸２１より図右側の抽出液Ｗに自然落下する。被抽出物Ｇは軽いので、大部分は沈まずに重なり合い、下層の被抽出物Ｇのみが抽出液Ｗに接触する。
【００１７】
（ｂ）において、スクリュー４がさらに右回転し、フラップ２３が３時の位置に臨む。フラップ２３は止め部材２６で支持され、抽出液Ｗの面に対して略平行の姿勢で沈み始める。その際、フラップ２３は軸２１より図右側に浮いている被抽出物Ｇを抽出液Ｗ中に押し込める。板２７の孔２８（図３参照）が抽出液Ｗのみを通すから、抽出液Ｗの抵抗は小さく、フラップ２３がスイングして止め部材２６から離れることはない。
（ｃ）において、スクリュー４の右回転が続き、フラップ２３が６時の位置に臨むと、軸３１に対して板２７の重心が移動するので、板２７は矢印▲３▼の如く倒れ、抽出液Ｗ中に被抽出物Ｇを浸漬する。
（ｄ）において、フラップ２３は６時の位置からスイング可能状態となるので、スクリュー４の回転に連れてスイングしつつ被抽出物Ｇをこし分けることなく１０時の位置に至る。被抽出物Ｇを浸漬すると、抽出液Ｗが十分に被抽出物Ｇの中に浸透し、被抽出物Ｇの成分が容易に抽出される。
【００１８】
実施の形態に示した図２のフラップ２３は４個（１巻当り）である。フラップ２３の作用は１個の場合と同様である。４個にすると、原料供給部６からの供給量が同じであれば、１／４に分けて沈めるから分散性がよく、フラップ２３の１回に沈める量が同じであれば、原料供給部６から４倍供給できるから、効率がよい。
【００１９】
図７（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る抽出粕排出機構の作用図である。
（ａ）において、第１粕排出板３３が抽出液Ｗ中に臨み、第２粕排出板３４が抽出液Ｗ外に臨み、掻き板３５が第２粕排出板３４に掛かった状態を示す。被抽出物Ｇはスクリュー４で移行されつつ使用済みの抽出粕となり、抽出粕排出機構２４に至る。
（ｂ）において、スクリュー４が図右回転するので、第１粕排出板３３は矢印▲４▼の如く抽出液Ｗ中を移動して抽出液Ｗと被抽出物Ｇをこし分ける。一方、第２粕排出板３４は掻き板３５から離れるため、掻き板３５は下方へ最大にスイングした位置に至り、かつ第１粕排出板３３に掛かり始める。第１粕排出板３３に曲部３３ｂを成形したので、トラフ３と干渉することなく、底に沈殿した被抽出物Ｇもこし分ける。
【００２０】
（ｃ）において、スクリュー４がさらに回転すると、第１粕排出板３３は抽出液Ｗ中から外に至り、被抽出物Ｇの粕を排出する。同時に、第１粕排出板３３は掻き板３５を上昇させるので、掻き板３５は第１粕排出板３３に接しつつ被抽出物Ｇの粕を出口９ａに掻き寄せ、排出する。一方、第２粕排出板３４は抽出液Ｗ中を移動して抽出液Ｗと被抽出物Ｇを分け始める。
（ｄ）において、スクリュー４の回転に伴い第１粕排出板３３は掻き板３５をさらに上方へスイングさせる。掻き板３５はスイングしつつシュート９ｂへ被抽出物Ｇの粕を排出する。排出後、掻き板３５が上方へ最大にスイングしても掻き板３５の上部をやや曲げたので、出口９ａに干渉しない。
【００２１】
次にお茶の抽出を一例に横形スクリューコンベヤ式抽出機の抽出工程を説明する。
図１において、所定温度（５０℃〜８０℃）の抽出液Ｗ（温水）が抽出液供給口８からトラフ３に入る。抽出液Ｗはスクリュー４の孔２２ａを通り、抽出液出口７からトラフ３外に出る。その間で被抽出物Ｇ（茶葉）から成分を抽出する。
被抽出物Ｇ（茶葉）は原料供給部６で所定の供給量に調整され抽出液Ｗに落ちる。スクリュー４の回転で所定時間（１分〜３分）かけて抽出液Ｗ中を移行し、抽出粕排出機構２４からトラフ３外に排出される。その間では、フラップ２３が被抽出物Ｇ（茶葉）を強制的に抽出液Ｗ（温水）に押し込め、羽根２２の孔２２ａで抽出液Ｗと被抽出物Ｇを分けつつ羽根２２で被抽出物Ｇのみを抽出粕排出機構２４へ移行する。抽出粕排出機構２４から使用済の被抽出物Ｇの粕（茶がら）が排出される。
本発明の横形スクリューコンベヤ式抽出機は、フラップ２３によってスクリュー４の攪拌の性能向上を図り、十分に浸漬しつつ連続抽出できることを特徴とする。
【００２２】
尚、本発明の実施の形態に示した図２のフラップ２３は４個（１巻当り）溶接したが４個に限定しない。図２のフラップ２３は止め部材２６と板２７を組合わせたが、板２７の縦寸法を大きくして軸２１で直接受けて支持してもよい。図２の止め部材２６は軸２１に溶接しないで羽根２２に溶接することも可能である。また、図３の軸３１は貫通せずに中空軸２９の両端に嵌め込む短い軸であってもよい。
さらに、図１では図示していないが、必要に応じて抽出液温度制御装置（例えば、トラフ３に取付ける加熱帯と、この加熱帯を囲う断熱カバーと、抽出液Ｗの温度を計測する温度センサと、この温度センサの信号で加熱帯を制御する制御部とからなる。）を配置して抽出液Ｗの温度を管理する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、スクリューの羽根を、被抽出物は通さないが抽出液を通す多孔板で構成し、隣り合う羽根間に、スクリューの軸に平行に支軸を渡し、この支軸に被抽出物を抽出液に押し込める作用をなすフラップをスイング可能に取付けたので、被抽出物と抽出液が十分に接触し、抽出液が被抽出物の中に浸透して、被抽出物の成分の抽出が容易になる。従って、抽出効率が向上する。
また、被抽出物は、抽出液に浸漬するから、従来のように浮いたまま移行しそのまま排出されることはない。従って、無駄なく連続抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る横形スクリューコンベヤ式抽出機の断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】本発明に係るフラップの斜視図
【図４】図１の４−４線断面図
【図５】図１の５−５線断面図
【図６】本発明に係るフラップの作用図
【図７】本発明に係る抽出粕排出機構の作用図
【図８】従来のスクリューコンベヤ式抽出機の断面図
【符号の説明】
１…横形スクリューコンベヤ式抽出機、４…スクリュー、２１…軸、２２…羽根、２２ａ…孔、２３…フラップ、３１…支軸（軸）、Ｇ…被抽出物、Ｗ…抽出液。

Claims (1)

1. 茶葉などの被抽出物を抽出液に浸漬しながらスクリューで水平移動しつつ抽出を行う抽出装置において、
   スクリューの羽根を、被抽出物は通さないが抽出液を通す多孔板で構成し、隣り合う羽根間に、スクリューの軸に平行に支軸を渡し、この支軸に被抽出物を抽出液に押し込める作用をなすフラップをスイング可能に取付けたことを特徴とする横形スクリューコンベヤ式抽出機。

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