JP5415454B2 - 低粘度に前処理された材料の加工のための単軸スクリュ押出機 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、広義には、高度に前処理された低粘度材料の押し込み搬送、並びにより高い比機械的エネルギ(Specific Mechanical Energy、SME)値をもたらす改良されたスクリュセクションを内部に具備する改良された単軸スクリュ押出機に関する。本発明の改良されたスクリュセクションは、隣合う羽根部の間において実質的に平滑なアーチ型表面を有し、如何なる実質的な角度の不連続または“かど”を持たない。単軸スクリュ押出機の性能は、各シャフトに独立した駆動部、及び、前処理装置シャフトの回転速度および/または方向を個々に制御する能力を有する新しい2軸シャフト前処理装置の使用によって強化されることができる。
押出システムは、一般的に、人の食物及び動物飼料の製造に使用される。大別すると、2つのタイプの押出システムがあり、具体的には単軸スクリュシステムと2軸スクリュシステムである。その名称が示唆するように、単軸スクリュ押出機は、単一の、長尺の、らせん状に羽根の付いた、軸周りに回転可能なスクリュアセンブリを内部に具備する一つの長尺のバレルを持つ。一方、2軸スクリュ押出機は、一対の、並置された、らせん状に羽根の付いた、軸周りに回転可能である、インターカレート(介在)スクリュアセンブリを具備する特別に構成された複数のバレルを持つ。前処理装置を、単軸又は2軸スクリュ押出機の上流に用いることも非常に一般的であり、該装置は、出発材料を少なくとも一部調理する役割を果たし、そのデンプン含有成分を糊化した。通常、高レベルの調理及び糊化が望まれるが、これは、該作用が、下流にある押出機で必要とされる調理を減少させ、より高い品質の製品並びにより高い処理能力をもたらすからである。
本発明は、上記に概要された問題を解消し、また、入口及び離間した制限オリフィスダイ出口を持つ長尺のバレルを含む改良された単軸スクリュ押出機を提供する。押出機は、また、縦軸を形成し、バレル内に配置され、材料を投入口からバレルを通ってダイ出口の外へ運ぶよう機能可能である、単軸であり、長尺であり、軸周りに回転可能である、羽根の付いたスクリュアセンブリを含む。スクリュアセンブリは、谷径を規定する中心ボディ、及び中心ボディから外方向に延在し、隣合う羽根成分の間に間隔を伴った外周面を形成するらせん状の羽根を持つ少なくとも1つの長尺のスクリュセクションを含む。これら間隔は、羽根成分の内の一つの第1の外周面から隣の羽根成分の第2の外周面へ延在する面によって各々規定される;間隔を規定する各面は、第1及び第2の周面から内方向にそれぞれ延在する第1及び第2面セグメント、及び第1及び第2面セグメントを連結する第3面セグメントを含む。第1及び第2面セグメントと近位第1及び第2羽根周面は、縦軸に対して約75〜90°の角をそれぞれ規定し、また、第1及び第2面セグメントの連結は、実質的に平滑でアーチ状であり、何れの実質的な角度の不連続または“かど”が無い。
図を参照すると、押出システム40が図1に図示されており、広義には、多セクション単軸スクリュ押出機42、並びに上流の前処理装置44を含む。押出機42は、入口48及び最終端部の制限オリフィスダイ出口50を有する、長尺の、多ヘッドバレル46を含む。内部には、押出機42は、駆動モータ及びギア減速アセンブリ(図示せず)と作動的に連結された中心シャフト54に取り付けられた、長尺のらせん状に羽根の付いた軸周りに回転可能なスクリュアセンブリ52(図2)を具備する。
Claims (12)
- 人の食物又は動物飼料を処理する単軸スクリュ押出機であって、
入口及び離間した制限されたオリフィスダイ出口を持つ長尺のバレルと、
長手軸を有し、前記バレル内に配置され、前記入口から、前記バレルを通って前記ダイ出口の外へ材料を移動するように動作可能である、単軸で、長尺の、軸周りに回転可能である、羽根の付いたスクリュアセンブリ(52)とを有し、
前記スクリュアセンブリ(52)は、谷径を規定する中心ボディ(82)と前記中心ボディから外方向に延在するらせん状の羽根(86)を持つ少なくとも1つの長尺のスクリュセクション(76)とを含み、前記羽根(86)には、その隣合う部分(86a、86b)の間に間隔を持つ外周面があり、前記間隔の各々は、前記羽根部分の内の一つ(86a)の第1外周面(90a)から隣の羽根部分(86b)の第2外周面(90b)まで延在する面(88)によって規定され、前記間隔を規定する面(88)は、前記第1及び第2外周面(90a、90b)から内側方向にかつ前記中心ボディ(82)へ向かってそれぞれ延在する第1及び第2面セグメント(88a、88b)と前記第1及び第2面セグメント(88a,88b)を連結する第3面セグメント(88c)とを含み、前記第2面セグメント(88b)と基部の第2羽根周面(90b)とは、前記長手軸に対して約75〜90°のそれぞれの角度を規定し、前記第1及び第2面セグメント(88a,88b)と前記第3面セグメント(88c)との連結は、実質的に平滑でかつアーチ状であり、如何なる実質的な角度の不連続が無く、
前記少なくとも1つのスクリュセクションを取り囲む関係にある前記バレルの前記スクリュセクションは、内側に伸びるリブ要素を持ち、
前記押出機は、前記バレルの中を通り抜ける間に、少なくとも部分的に前記人の食物又は動物飼料を調理するように作られていることを特徴とする単軸スクリュ押出機。 - 前記それぞれの角度は、等しい請求項1に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前記第2羽根部分(86b)の前記第2外周面(90b)と前記中心ボディ(82)との間に羽根深が存在し、前記それぞれの角度は、関連する羽根深の20%により規定され、前記第2羽根部分(86b)の周面(90b)から計測される請求項1又は2に記載の単軸スクリュ押出機。
- 少なくとも前記スクリュアセンブリ(52)の一部を形成する一対の前記スクリュセクション(76、74)が存在し、前記スクリュセクションの一方(76)は、前記スクリュセクションの他方(74)より大きいピッチを持つ請求項1〜3のいずれか1項に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前記スクリュセクション(76、74)より前記ダイ出口の近くに、調節可能な流れ制限弁を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前記スクリュアセンブリは、さらに、その長さに沿って徐々に減少する羽根深を持つ圧縮スクリュセクションを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前記スクリュアセンブリは、さらに、複数の、羽根付きスクリュパーツを含む分離スクリュセクションを含み、前記スクリュパーツの隣合うものは、逆ピッチを持つ請求項1〜6のいずれか1項に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前記少なくとも1つのスクリュセクションの前記外周面と前記中心ボディとの間の距離は、前記少なくとも1つのスクリュセクションの全長に亘って一定である請求項1〜7のいずれか1項に記載の単軸スクリュ押出機。
- 前処理装置と人の食物又は動物飼料を処理する単軸スクリュ押出機との組み合せ体であって、
入口及び離間した制限されたオリフィスダイ出口を持つ長尺のバレルと、
長手軸を有し、前記バレル内に配置され、前記入口から、前記バレルを通って前記ダイ出口の外へ材料を移動するように動作可能である、単軸で、長尺の、軸周りに回転可能である、羽根の付いたスクリュアセンブリと、
材料が前記押出機に入る前に前記材料を前処理するために前記バレル入口と動作可能に連結される前処理装置とを有し、
前記スクリュアセンブリ(52)は、谷径を規定する中心ボディ(82)と前記中心ボディから外方向に延在するらせん状の羽根(86)を持つ少なくとも1つの長尺のスクリュセクション(76)とを含み、前記羽根(86)には、その隣合う部分(86a、86b)の間に間隔を持つ外周面があり、前記間隔の各々は、前記羽根部分の内の一つ(86a)の第1外周面(90a)から隣の羽根部分(86b)の第2外周面(90b)まで延在する面(88)によって規定され、前記間隔を規定する面(88)は、前記第1及び第2外周面(90a、90b)から内側方向にかつ前記中心ボディ(82)へ向かってそれぞれ延在する第1及び第2面セグメント(88a、88b)と前記第1及び第2面セグメント(88a、88b)を連結する第3面セグメント(88c)とを含み、前記第2面セグメント(88b)と基部の第2羽根周面(90b)とは、前記長手軸に対して約75〜90°のそれぞれの角度を規定し、前記第1及び第2面セグメント(88a、88b)と前記第3面セグメント(88c)との連結が、実質的に平滑でかつアーチ状であり、如何なる実質的な角度の不連続が無く、
少なくとも1つの前記スクリュセクション(76)を取り囲む関係にある前記バレルの前記スクリュセクションは、内側に伸びるリブ要素を持ち、
前記押出機は、前記バレルの中を通り抜ける間に、少なくとも部分的に前記人の食物又は動物飼料を調理するように作られており、
前記前処理装置は、
入口及び出口を持ち、該容器出口は前記バレル出口と作動的に連結された長尺の混合容器と、
各々が複数の混合要素を持ち、前記容器内に横方向に間隔を空けた関係で配置される一対の長尺の混合シャフトと、
互いに独立してそれぞれの回転速度でシャフトの選択的な回転を可能にするために、前記シャフトと作動的に連結された一対の可変駆動機構と、
前記シャフトの回転速度を独立して制御するために、前記駆動機構と作動的に連結された制御装置とを有するものであることを特徴とする組み合わせ体。 - 前記駆動機構は、各々可変周波数駆動装置を有する請求項9に記載の組み合わせ体。
- 前記スクリュアセンブリは、さらに、複数の、羽根付きスクリュパーツを含む分離スクリュセクションを含み、前記スクリュパーツの隣合うものは、逆ピッチを持つ請求項9又は10に記載の組み合わせ体。
- 前記一対のシャフトの一方のシャフトの前記混合要素と他方のシャフトの前記混合要素とが、軸方向に互いにオフセットするように配置される請求項9〜11のいずれかに記載の組み合わせ体。
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