JP4567339B2 - 可塑性油脂の供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、バターやマーガリン等の可塑性油脂、特に冷蔵されたブロック状の固体油脂を細かく均一にして輸送する供給手段に関するものであり、さらには、パン生地やペストリー生地等のシート上に前記油脂を帯状に連続的に供給する手段に関する。

ペストリーやクロワッサンなどはバターやマーガリン等の油脂層を含む多層生地から切断・成形される。これら多層生地を工業的に大量生産する際には、連続的に搬送される帯状のパン生地上に前記油脂を帯状に連続的に供給する装置が用いられている。

例えば、スクリューシリンダーの入口に凍結した可塑性油脂を切断する格子状に組んだカッターを設け、スクリューシリンダーの出口を長方形に形成した供給装置がある。この供給装置より供給された前記油脂は、固体から可塑性体となり細長いスリット状の出口から均一な状態で吐出される（特許文献１参照）。

しかしながら、この供給装置では、スクリューが油脂を攪拌する作用とシリンダー内を輸送し出口から吐出する作用を担っているため、例えば、油脂の供給量を変化せずに攪拌状態のみを変化させることができないという問題があった。また、油脂をカッターに押し込むための押圧装置が必要であり、装置が大型で複雑になるという問題があった。

本発明においては、後述するように油脂を輸送する配管内において油脂を攪拌する手段を採用した。配管内で油脂を攪拌する従来の手段としては、シリンダー内に２軸のローターを納設し、そのローターの断面形状が４条であり、互いの外周軌跡を全く重なり合わせず、かつ搬送能力のないストレート形状に形成されたバターの品質回復装置がある（特許文献２参照）。

しかしながら、この品質回復装置では、油脂の搬送能力がなく油脂に対する剪断作用が発生しないので、装置内に３０〜１２０秒もの長い時間滞留させなければ攪拌・均質化されず、さらには、内部発熱による油脂の昇温や溶解を防ぐためにシリンダーの冷却装置が必要になり、装置全体が複雑になるという問題があった。
特許第２６４８７９５号公報 特開２０００−３００１００号公報

解決しようとする問題点は、可塑性油脂を輸送・吐出する供給装置において、油脂の攪拌状態を調節できないため、油脂を均一に定量供給することが難しい点であり、さらには、装置全体が複雑化するという点である。

本発明は、配管内を輸送される油脂の攪拌状態を調節可能とするため、さらには、装置全体を簡単な構造とするため、配管内に回転攪拌体を回転可能に設け、その回転攪拌体に１つまたは複数の攪拌部材を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、攪拌部材が固体を含む油脂を配管内で複数回切断しながら攪拌して細粒化し、さらに、その攪拌状態を調節可能としたため、油脂を均一な可塑性体に軟化させることができる。そして、細長いスリット状の吐出口からでも吐出の偏りの無い、一定形状の油脂の帯状吐出が可能となる。

また、油脂が軟化されることにより輸送される油脂の配管内での抵抗が低減され、押出し圧力の上昇を抑えることができるため、水分の分離の無い高品質の油脂を供給することが可能となる。

さらに、本発明に係る装置は、従来の供給装置に用いられていた押圧装置や冷却装置等を使用しないため、簡単な機構で小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る可塑性油脂の供給装置１の実施例について図面を用いて説明する。本発明によれば、配管内を輸送される油脂を均一な可塑性体に軟化するよう攪拌状態が調節可能であり、さらには、装置全体を簡単な構造とすることができた。

図１は、供給装置１の概略を示す正面説明図である。図２は、図１におけるＳ−Ｓ断面矢視による側面説明図である。図３は、図２におけるＴ−Ｔ断面矢視による上面説明図である。図４は、供給装置１に投入された固体の油脂塊１１が配管内を輸送されながら攪拌・軟化されていく状態を模式的に示したＳ−Ｓ断面矢視による側面説明図である。

図１および図２を参照するに、供給装置１は、油脂送り部２、攪拌部７、ノズル部９および制御部１９から構成される。さらに、油脂送り部２は、油脂の押込み部３、スクリューコンベア部４および定量送り部５で構成される。

油脂送り部２は公知の装置であるので詳細な説明は省略し、その概略のみ説明する。油脂の押込み部３は、ホッパー３７内に投入された油脂を一対の押込み板３１で破砕しながら下方に設けられたスクリューコンベア部４に押込む装置である。押込み板３１は、シャフト３２の長孔３２Ａ内を移動可能に嵌入されている。また、図２に示されるように一対のガイド部材３３がホッパー３７の左右の内壁に固定されている。押込み板３１は、シャフト３２が矢印Ａの方向に回転するのに伴いガイド部材３３に形成された曲面状のガイド部３３Ａを摺動しながら移動する。

スクリューコンベア部４は、投入された油脂を定量送り部５に輸送する装置である。一対のスクリュー４１は、シリンダー４２の内部に回転可能に納設されている。一対のスクリュー４１は、各々反対方向に巻かれた螺旋翼が形成されている（図示省略）。

定量送り部５は、いわゆるベーンポンプ機構を用いた送り装置である。ローター５２は、ハウジング５１内に回転可能に設けられており、前記スクリュー４１の端部と着脱可能に連結されている。また、ローター５２には、放射状に等間隔で６本の溝５２Ａが設けられている。３枚のベーン５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、ローター５２の溝５２Ａに移動可能に嵌入されており、ローター５２が矢印Ｂの方向に回転するのに伴いハウジング５１内に形成された曲面状のカム５１Ａに摺動しながら移動する。また、ハウジング５１の下方には、ベーンポンプ機構により押出された油脂を輸送する配管としてのＬ形のパイプ部材５６が着脱可能に２本設けられている。なお、パイプ部材５６は、２本に限定されず、任意に変更可能である。

押込み部３のシャフト３２およびスクリューコンベア部４のスクリュー４１は、ギヤボックス２２内の図示されない動力伝達機構（例えば歯車機構）を介して各々制御モータＭ１およびＭ２と制御可能に連動連結されている。また、スクリューコンベア部４および定量送り部５は、ベース２１の上面に着脱可能に固定されている。そして、ベース２１は架台１７の上面に固定されている。

さらに、図３および図４を参照して配管を形成する攪拌部７およびノズル部９について説明を続ける。攪拌部７は、定量送り部５から輸送される油脂を切断・攪拌する装置である。攪拌部７のシリンダー７１には、２本のパイプ部材５６と連通する円形の入口７１Ａとそのほぼ反対側に略長方形の出口７１Ｂが設けられている。また、シリンダー７１の一方の端部（図３における上側）にはフランジ７１Ｃが形成され、後述するベアリングケース８０に着脱可能に固定されている。さらに、シリンダー７１のもう一方の端部には、軸受７７が嵌入固定されている。

また、シリンダー７１の内側には、回転攪拌体７２が回転可能に設けられている。回転攪拌体７２は、その回転軸Ｒを油脂が輸送される方向Ｆに対して直交する方向に設けている。回転攪拌体７２の両端側にはフランジ７５およびフランジ７６が配設されている。フランジ７５の中央部分には、長孔７５Ａが設けられている。また、フランジ７６のシャフト部７６Ａは、前記軸受７７に回転可能に支持されている。さらに、フランジ７５およびフランジ７６間には、前記回転軸Ｒの回りに６本の攪拌部材７３が固定されている。攪拌部材７３は、丸棒であり、回転軸Ｒを中心とするある円周上に等間隔に配設されている。

回転攪拌体７２は、制御モータＭ３の駆動により回転するよう連動連結されている。制御モータＭ３は、架台１７の側面に設けられたモータベース７９の一方の側面（図３における上側）に固定されている。そして、ドライブシャフト７８が制御モータＭ３に連結されている。また、モータベース７９の他方の側面には、ベアリングケース８０が立設されている。前記ドライブシャフト７８は、ベアリングケース８０内に圧入されたベアリング８４に回転可能に支持されている。また、ドライブシャフト７８の一方の軸端（図３における下側）には、凸部７８Ａが形成されている。この凸部７８Ａは、前記フランジ７５の長孔７５Ａに嵌合し、回転攪拌体７２と動力伝達可能に設けられている。

ノズル部９は、攪拌部７で攪拌された油脂を連続した帯状に成形して吐出する装置である。ノズル部９は、シリンダー７１の出口７１Ｂに一体的に連通して設けられている。ノズル部９は、ノズル部材９１およびプレート９４により構成されている。ノズル部材９１には、前記シリンダー７１の出口７１Ｂと連通する長方形の入口９２とその反対側に出口９３が設けられている。出口９３は、入口９２と比較して、その高さが低く、そして、その幅が広くなるよう形成されている。

ノズル部材９１の出口９３側には、プレート９４が上下調節可能に取付けられている。このプレート９４とノズル部材９１によって形成された長方形のスリットが油脂の吐出口９５となる。そして、プレート９４を上下に移動することにより、吐出口９５から吐出される油脂の厚みを調節することができる。

供給装置１の制御部１９はインバーターやシーケンサーなどを構成した公知の装置であり、例えば、各部の起動・停止スイッチや各制御モータの回転速度を調節するボリュームなどを有する操作パネルを搭載している。この操作パネルの各ボリュームを調節することにより各制御モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３の回転速度が増減できる。これらの操作により供給装置１から吐出される油脂量や攪拌部７での油脂の攪拌状態を調節することができる。

この供給装置１に投入された油脂塊１１が各部を輸送されながら攪拌されていく工程について説明する。押込み部３のホッパー３７に投入された固体の油脂塊１１は、押込み板３１によりいくつかの固まりに破砕されながらスクリューコンベア部４のスクリュー４１に押込まれる。押込まれる油脂１１は、スクリュー４１の螺旋翼に削りとられるように切断され、さらに、シリンダー４２内でスクリュー４１の螺旋溝に嵌まって定量送り部５側に輸送される。その間、油脂１１は互いに衝突したり、スクリュー４１やシリンダー４２などに摺動してその一部分が軟化した粘性体となる。

さらに、定量送り部５に輸送された油脂１１は、スクリュー４１の輸送方向に対し横切るような方向に回転するプレート５３によりさらに小さな固まりに切断され、小さな固体と粘性体との混合物の油脂１１Ａとなってパイプ部材５６内に押出され、攪拌部７に圧送される。

シリンダー７１の入口７１Ａから輸送される油脂１１Ａは、回転する回転攪拌体７２の外周側を矢印Ｗで示すような幅方向にも拡がりながら各攪拌部材７３の間に進入していく。そして、油脂１１Ａは、回転部材７４の回転により細かな油脂に切断される。回転攪拌体７２は、制御モータＭ３の回転を調節することにより回転速度を適宜に設定することができる。それにより、シリンダー７１内で幾度も切断・攪拌されて全体が均一な粘性体の油脂１１Ｂとなって、ノズル部９に輸送される。そして、全体が軟化した油脂１１Ｂは、ノズル部９内で詰ったり、吐出される帯状の油脂の両端側が波打つなどの問題がなく、容易に細長いスリット状の吐出口９５から均一な状態で安定して吐出される。

また、配管内を輸送される油脂１１Ａが攪拌部７内で均一に軟化されるため、輸送される油脂の配管内での抵抗が低減され、押出し圧力の上昇を抑えることができる。そのため、水分の分離の無い高品質の油脂１１Ｂが吐出口９５から吐出される。連続的に吐出された帯状の油脂１１Ｂは、架台１７の下方に設けられた搬送装置のコンベアベルトＶに載置され連続的に搬送される帯状のパン生地１００等の上面に供給される。

実験例
本実施例に用いた攪拌部７およびノズル部９について、各部の寸法などを一例として説明する。攪拌部７のシリダー７１の内径は５５ｍｍ。回転攪拌体７２は矢印Ｃの方向および反対方向に６０回転／分の速度で回転した。攪拌部材７３の直径は８ｍｍ、長さは１２２ｍｍであり、その周速度は約６．８ｍ／分である。ノズル部９の入口９２は、高さ３０ｍｍ、幅１５０ｍｍ。吐出口９５は、プレート９４を調節して高さ９ｍｍ、幅２３０ｍｍである。

上記供給装置１にブロック状の油脂塊１１を投入し吐出状態を観察した。実験室内の温度は２１℃であった。油脂塊１１はマーガリン（カネカ油脂社製・パプレコンク５）を使用した。マーガリン塊１１の大きさは７０×１２０×１５０（ｍｍ）、その内部温度は１０℃であった。また、吐出後のマーガリンの攪拌状態を確認するために、投入するマーガリン塊１１の表面に赤色の色素を塗布した。

供給装置１に投入されたマーガリン塊１１は、供給装置１の各部を通過して吐出口９５より偏りのない一定の帯状に安定して吐出された。吐出されたマーガリン１１Ｂは、前記赤い色素が全体的に分散・攪拌された状態であった。このことにより供給装置１に投入されたマーガリン塊１１が攪拌部７を通過することにより全体的に攪拌されたことが確認できた。さらに、このマーガリン１１Ｂを用いて定法により製造したペストリーは、内層が均一で浮きのよい製品となった。

比較例
攪拌部７の効果を確認するために、上記実験例の供給装置１において回転攪拌体７２を取り外し、その他の条件を同一にしてマーガリン塊１１の吐出状態を確認した。定量送り部５から押出されたマーガリン１１Ａは、固体がノズル部９内に詰まってしまい、複数本の帯になって吐出口９５から吐出されり、あるいは、吐出口９５の幅より狭い偏った帯となって吐出された。また、波打つように脈動して吐出が安定しなかった。吐出されたマーガリンの表面は、前記赤い色素の縞模様が目立ち、マーガリン本来のクリーム色の部分が大きく分散していた。さらに、この吐出されたマーガリンを用いて定法により製造したペストリーは、内層が不均一で浮きの悪い部分のある製品となった。これらのことにより、回転攪拌体７２を用いない場合にはマーガリンの攪拌が不充分であり、軟化されてないマーガリンが配管内で詰まったり、不均一な抵抗になり安定した吐出を妨げていることが確認できた。

また、図５に本発明の実施の形態に係る第２実施例の攪拌部７を示す。この攪拌部７の回転攪拌体７２は、その回転軸Ｒを中心としたある円周上に６本の攪拌部材７３が等間隔に配置され、矢印Ｃの方向に回転するフランジ７５に固定されている。そして、その攪拌部材７３の回転する軌道の内側に別の攪拌部材７４が３本配設されている。攪拌部材７４は、油脂の輸送される方向Ｆに直交する平面上に等間隔に設けられ、回転しないフランジ８５に固定されている。つまり、配管としてのシリンダー７１の内面と回転しない攪拌部材７４との間に、攪拌部材７３が回転するよう構成された装置である。

この攪拌部７内を通過する油脂１１Ａは、シリンダー７１内において回転する攪拌部材７３と回転しない攪拌部材７４の各々の間を複雑に通過することにより、切断・攪拌が繰り返され効率よく軟化される。この攪拌部７は、回転攪拌体７２の回転周速度を速く調節しなければ十分な攪拌効果が得られないような状態において、回転攪拌体７２の回転に伴う装置や油脂からの発熱を低減させたい場合などに効果的である。

また、図６および図７は本発明の実施の形態に係る第３実施例の攪拌部７を示す。図６は、断面による上面説明図である。図７は、図６におけるＵ−Ｕ断面矢視による正面説明図である。回転攪拌体７２は円環状のシリンダー８６Ａおよび８６Ｂの間に回転可能に支持され、その回転軸Ｒを油脂１１Ａの輸送方向Ｆに対して平行に配設されている。回転攪拌体７２は、円環状の歯車８７と６本の攪拌部材７３を備えている。攪拌部材７３は、図６に示すように略コの字形に形成されており、回転軸Ｒを中心としてその回りに放射状に等間隔に立設されている。６本の攪拌部材７３は、各々溶接より一体的に結合され、歯車８７の内周面に固定されている。回転攪拌体７２は、歯車８７を介して連結された図示されない制御モータにより回転される。

油脂送り部２から押出された油脂１１Ａは、パイプ部材５６と連通するシリンダー８６Ａに輸送され回転する攪拌部材７３により細かな油脂に切断され、攪拌される。そして、攪拌部材７３を通過することにより、全体が均一に軟化した油脂１１Ｂとなる。油脂１１Ｂは、シリンダー８６Ｂに一体化されたノズル部材９１に輸送され、図示されない吐出口より吐出される。以上の実施例から理解できるように、攪拌部材７３回転方向に関係なく、シリンダー７１内で攪拌部材７３が制御可能に回転することにより、固体の油脂１１Ａを粘性体の油脂１１Ｂに調節できる。

本発明の実施の形態に係る供給装置１の説明は、概ね上述の通りであるが、これに限らず特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施例に示された攪拌部材７３は丸棒材であったが、多角形の棒材や平板など適宜選択できる。また、上記実施例に示された攪拌部材７３は６本であったが、シリンダー７１の大きさなどによりその本数を増減してもよい。また、実施例１および２において攪拌部材７３は、その回転軸Ｒを中心としたある円周上に、つまり、中心から等距離に配設したが、２つのある同心円周上に交互に配設してもよい。さらに、実施例２のごとく外側のある円周上に配設された攪拌部材のみ回転してもよい。これらの変更により、回転攪拌体７２の油脂に対する攪拌作用を任意に調節することができる。

また、回転攪拌体７２を矢印Ｆで示された油脂の輸送方向に沿って２つ並設することも可能である。さらには、その回転方向が互いに反対方向に回転するように設けてもよい。これらの変更により、油脂の切断・攪拌が効率よく均一に行われる。このため、回転攪拌体７２の回転速度を低減でき、回転攪拌体７２の回転に伴う装置や油脂からの発熱を低減するのに効果的である。また、攪拌部材７３の配置される円周の直径を小さくすることができ、攪拌部７の大型化が抑制できる。

また、油脂送り部２のスクリューコンベア部４および定量送り部５は公知の装置でよく、例えば本出願人が出願した特開２００１−３５２９６０号公報や特許第２８８７７８３号公報に記載の機構を用いてもよい。さらに、油脂送り部２は、スクリューコンベア機構やべーンポンプ機構に限らず、スネークポンプ機構、２軸エクストルーダ機構、ギヤやローラー式の回転ポンプ機構など公知の送り機構を１つまたは組合せて用いてもよい。これらの装置においても、ホッパーに投入された固体の油脂塊１１を小さな固体の油脂に破砕し、攪拌部７へ定量に押出し輸送することができる。

上記実施例にて説明したように、本発明の実施の形態に係る可塑性油脂の攪拌装置７は、油脂を輸送する配管内に回転攪拌体７２を設けることにより、簡単な機構で効率よく油脂を攪拌することができる。また、その回転が調節可能であるため、供給される油脂の物性や状態に応じて攪拌状態を調整できるので油脂を均一に軟化することができる。

さらに、可塑性油脂の攪拌装置７を備えた供給装置１は、均一に軟化した可塑性体の油脂を安定して吐出することができる。

供給装置１に投入する食品材料は、マーガリンやバターなどの油脂に限らずジャムやクリームなどの粘性体にも使用できる。上記実施例に示した攪拌部７にジャムやクリームの粘生体を通過させることにより、ノズル部９内での押出し圧力が均一化され吐出時の脈動などが解消され、安定して吐出することができる。

供給装置１の概略を示す正面説明図である。（実施例１） 図１におけるＳ−Ｓ断面矢視による側面説明図である。（実施例１） 図２におけるＴ−Ｔ断面矢視による上面説明図である。（実施例１） 配管内の油脂の状態を模式的に示したＳ−Ｓ断面矢視による側面説明図である。（実施例１） 供給装置１における攪拌部７を示した断面による側面説明図である。（実施例２） 供給装置１における攪拌部７を示した断面による上面説明図である。（実施例３） 図６におけるＵ−Ｕ断面矢視による正面説明図である。（実施例３）

符号の説明

１ 供給装置
２ 油脂送り部
３ 押込み部
４ スクリューコンベア部
５ 定量送り部
７ 攪拌部
９ ノズル部
１１ 油脂
１９ 制御部
３１ 押込み板
４１ スクリュー
７２ 回転攪拌体
７３ 攪拌部材
９１ ノズル部材
９４ プレート
９５ 吐出口
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 制御モータ

Claims (4)

1. 固体の油脂塊から切断される小さな固体の油脂と、その一部が軟化される粘性体の油脂との混合物を押出す可塑性油脂の送り装置と、前記可塑性油脂の送り装置に連通する撹拌装置と、前記撹拌装置の出口側に連通するノズル装置と、油脂送り装置および攪拌装置を制御する制御装置とを備えた可塑性油脂の供給装置において、
   前記撹拌装置は、可塑性油脂の送り部に連通するシリンダーと、シリンダーの内部に回転攪拌体の回転軸の回りに当該シリンダー内へ輸送された前記小さな固体の油脂をより細かな油脂に切断し撹拌するための１つまたは複数の攪拌部材を備えた回転攪拌体とを備え、
   前記制御装置は、前記撹拌装置のシリンダーを通過する前記混合物である油脂を細かな油脂に切断し、全体が均一に軟化した油脂に撹拌するよう前記回転撹拌体の回転を制御することを特徴とする可塑性油脂の供給装置。
2. 前記回転攪拌体は、攪拌部材が回転攪拌体の回転軸の回りに平行に設けられ、さらに、回転軸は、可塑性油脂の輸送方向に対し直交する方向に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の可塑性油脂の供給装置。
3. 前記攪拌部材の回転軌道の内側に回転しない別の攪拌部材を可塑性油脂の輸送方向に対し直交する方向に互いに離れて備えたことを特徴とする請求項２に記載の可塑性油脂の供給装置。
4. 前記ノズル装置は、長方形のスリットが形成された吐出口を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の可塑性油脂の供給装置。

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