JP6113557B2 - 食品製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、副原料食材をその性状を維持しつつ、高粘度の基材食材に均一かつ連続的に混合して食品を製造することができる食品製造方法に関するものである。
粘性を有する基材食材に副原料食材を混合した食品(たとえばキャンディ)の製造では、両食材を均一に混合するため、先ず、基材食材(たとえば飴生地)を混合釜において115〜120℃程度に調整して流動性を保持した状態として、そこに副原料食材を投入して、両食材を撹拌、混合する。混合釜から取り出された直後の混合生地は、流動性が高く型くずれしやすいため、オートニーダで所定の形状に整えたのち、さらに冷却盤に載置して所定の温度(たとえば100〜70℃)まで冷却し、その後成形される。
このように基材食材が混合に適した流動性を維持しながら副原料食材が混合されるため、副原料食材は、成形されるまでに、たとえば120〜70℃という高温に長時間(たとえば約15分間)さらされることになる。
こうした、粘性を有する基材食材に副原料食材を混合する食品製造装置は、キャンディ、チョコレートなどの種々の食品の製造において多用されている。たとえば特許文献1には、加熱しながら強いせん断力により攪拌することができる水平に設置された2軸エクストルーダを用いた食品製造装置が開示されている。この食品製造装置は、原料をエクストルーダの原料投入口1および原料投入口2から投入して、バレルを130〜250℃程度に加熱しながらバレル内のスクリューを回転させて糖質を溶融するものである。
また特許文献2には、ペースト状食品素材(基材食材)と粒状食品素材(副原料食材)を混合し、周方向に沿った環状の溝を有して所定方向に回転する第1ローラと、軸方向に沿った溝を周方向に所定間隔で複数有して第1ローラに当接して第1ローラとは逆方向に回転する第2ローラとの間に混合物を加圧供給し、第1ローラの環状の溝内に配置されたスクレイパーによって、環状の溝に充填された混合された食品素材を棒状に剥離する食品製造装置が開示されている。この食品製造装置では、ホッパーへ投入されたペースト状食材および粒状食品素材がホッパー内の2本のスクリューで均一に混合されて下流へと送られて、第1および第2ローラへと供給されて成形される。
特開2008−061588号公報 特開2002−199871号公報
前述のとおり、副原料食材を基材食材に均一に混合するためには、基材食材を所定の温度に加熱するなどして流動性を維持しなければならない。しかし、副原料食材を高温に長時間さらすと、高温に弱い副原料食材は溶融して、副原料食材によって得ようとした風味および食感を得ることができない。こうした高温の影響に加えて、混合時に副原料食材が細粒化されると、やはり風味および食感が損なわれる(以下、副原料食材を混合することで得ようとした風味や食感を、単に「副原料食材の風味または食感」などと表記することがある。)。
たとえば飴生地に対して粒状の炭酸ガス封入キャンディが混合されているソーダ特有の爽快感を有するキャンディの製造において、熱で炭酸ガス封入キャンディが溶融すると、あるいは混合時に炭酸ガス封入キャンディが細粒化されると、いずれの場合も炭酸ガスが放出されてソーダの爽快感を得ることができず、また粒状の副原料食材の食感(たとえばパチパチとした粒状感または爽快感など)を味わうことができない。
またチョコレートの製造において、チョコレート生地に粒状化した果物やナッツなどを混合する場合には、熱によってそれらの風味が変化するとともに、混合時にそれらが細粒化される。このように基材食材に副原料食材を混合する場合、副原料食材は、熱の影響および混合時における細粒化によって、風味および食感が低下するという問題がある。
そこで、比較的低温の、すなわち高粘度の基材食材に、副原料食材を混合することで、熱による副原料食材の風味および食感の変化を極力少なくすることが考えられる。
しかし高粘度の基材食材に副原料食材を混合するときには、副原料食材の細粒化を極力少なくするとともに基材食材が固化する前に迅速に混合しなければならず、したがって基材食材の供給、および基材食材と副原料食材との混合を連続的かつ短時間で行う必要がある。もちろん食品製造装置では、製造設備のコストや固定費低減などの観点から、その設置床面積をできるだけ小さくすることが求められる。
ところで、特許文献1が開示する食品製造装置は、口中でうるおい感を感じるキャンディを製造するためのものであり、各種食材を混合したキャンディ原料を、蒸気排出口を設けたエクストルーダによって混合加熱して、溶融後に冷却固化するものである。このように、この食品製造装置は、食材の溶融を前提とするものであり、副原料食材をその性状を維持しつつ、高粘度の基材食材に均一かつ連続的に混合することを目的とするものではない。またこの食品製造装置は、エクストルーダを水平に配置するものであり、エクストルーダの長さに応じた設置床面積が必要となる。
特許文献2が開示する食品製造装置は、チョコレート生地などの基材食材とナッツなどの粒径が大きい副原料食材を混合するものであり、基材食材および副原料食材を加圧給送部(ホッパー)において均一に混合して押出成形部に給送し、押出成形部の第1および第2ローラによって棒状食品を成形するものである。
しかし、この食品製造装置は、基材食材が熱可塑性を有する場合には、加圧給送部全体を加熱することが好ましいとされているだけであって、高粘度の基材食材に副原料食材を良好に混合するための構成を有していない。
またこの食品製造装置は、所定の配合比の基材食材および副原料食材をホッパーに投入して、スクリューで撹拌および混合しながら下方へと送るものだから、高粘度の基材食材を連続的に供給して、それに副原料食材を混合するものではない。仮に、この食品製造装置において、高粘度の基材食材をホッパーに投入するとともに、副原料食材も投入して、両食材を混合しようとすると、両食材の比重差などが均一な混合を阻害し得る。
したがって、仮に高粘度の基材食材に副原料食材を混合できたとしても、両食材を均一に混合できるとはいえず、また粒径が大きい副原料食材は、スクリューとホッパー筒部との間隙によって細粒化され得ることに加えて、基材食材とともに第2ローラによって押し込まれるように第1ローラの溝に充填される際に、さらに細粒化されてしまう。
そこで本発明は、基材食材をできるだけ加熱することなく、すなわち高粘度の状態(比較的低温の状態)の基材食材に副原料食材をその性状を維持しつつ混合することができ、両食材の投入および混合から成形までを短時間で行うことができ、また高粘度の基材食材の供給および高粘度の基材食材と副原料食材との混合を連続的に行うことができ、さらに食品製造装置の設置床面積を小さくすることができる食品製造方法の実現を課題とした。
上記課題を解決するため本発明にかかる食品製造方法は、縦型混合機および押出成形機を備えた食品製造装置によって実施することができる(請求項)。
縦型混合機の混合機本体部は、中心軸が水平面と交差する混合室と、混合室内に同軸に配設された混合スクリューと、混合室の下部に配設された混合吐出部と、混合吐出部の上方に配設されて、混合室に基材食材を投入するための基材投入部と、基材投入部の上方に配設されて、混合室に副原料食材を投入するための副原料投入部とを備えている。
混合室に投入された基材食材および副原料食材は、混合スクリューによる圧力、および混合室が水平面と交差していることで作用する重力によって、混合吐出部へと迅速に混合され圧送される。このとき、混合スクリューの翼部と混合機本体部の周壁との間隙(スクリュー間隙)が副原料食材の粒径よりも大きく設定されていることによって、副原料食材はスクリュー間隙において細粒化されることなく混合室を通過する。
本発明に係る食品製造方法は、上記食品製造装置を用いることによって、基材食材および副原料食材を迅速に混合し圧送するから、比較的温度の低い状態(高粘度)の基材食材への副原料食材の混合が可能となって、副原料食材の熱による風味などの変化を防ぐことができ、加えて食品製造時間の短縮を実現することができる。またスクリュー間隙が副原料食材の粒径よりも大きいため、混合スクリューと混合機本体部の周壁との間隙における副原料食材の細粒化を防ぐことができ、その結果、副原料食材の風味などを維持することができる。
上記食品製造装置の押出成形機は、略水平に配設された成形本体部、混合吐出部の下方に配設されるとともに成形本体部の一端側に配設された混合生地投入部、成形本体部の他端側に配設された成形吐出部、および成形本体部の一端側と他端側との間に配設された押出スクリューを備えている。縦型混合機の混合吐出部から吐出された混合生地は、押出成形機の混合生地投入部に投入されたのち、押出スクリューによって成形吐出部へと圧送されて、成形吐出部によって所定の形状に成形され且つ吐出される。
したがって本食品製造方法によれば、縦型混合機による基材食材と副原料食材の混合、および混合された食材の成形までを連続的且つ短時間で行うことができ、また基材食材と副原料食材との混合を縦型の混合機によって行うことから、設置床面積を狭くすることができる。
本発明において基材食材は、流動性を有する性状、すなわち配管内を移動できる性状であれば特に限定されない。前記基材食材の一例として、飴生地(ハードキャンディ、ソフトキャンディ、キャラメル、グミを含む)、チョコレート生地、ドウなどが挙げられる。また、副原料食材については特に限定されないが、例えば、炭酸ガス封入キャンディ、キャンディチップ、ナッツ類、凍結乾燥果実・野菜類、パフ、シリアル、ビスケットクラムなどが挙げられる。
本食品製造方法においては、縦型混合機の混合室の中心軸が水平面と略直交する食品製造装置を使用してもよい(請求項)。
本食品製造方法においては、螺旋形状の翼部を有する混合スクリューを用いることで、基材食材への副原料食材の混合および混合生地の混合吐出部への圧送を効率よく行うことができる(請求項)。そうすると、副原料食材を混合するときの基材食材の温度をさらに低くすることが可能となって、副原料食材の熱による風味変化などをさらに少なくすることができる。もちろん食品製造時間の短縮にもさらに寄与することができる。
本食品製造方法においては、基材投入部近傍よりも混合吐出部側における混合スクリューの螺旋形状のピッチと、基材投入部近傍よりも副原料投入部側における混合スクリューの螺旋形状のピッチとが異なる混合スクリューを用いてもよい(請求項)。
本食品製造方法において用いる食品製造装置の押出成形機は、平行に配列された第1および第2の押出スクリューを備えている。第1および第2の押出スクリューは、それらの翼部が、それぞれ逆回転の螺旋形状に形成され、接触することなく噛み合っているとともに、それぞれ逆回転して、混合生地を成形本体部の一端側から他端側へと圧送する。そして、押出成形機は、成形本体部の他端側へと圧送された混合生地を成形吐出口において所定の形状(たとえばロープ状)に成形する。
この押出成形機は、各押出スクリューの回転軸の放射方向(ラジアル方向)への力を殆ど生じることなく、混合生地を軸方向(スラスト方向)に圧送する。したがって、混合生地の迅速な通過が可能となるため、比較的温度の低い状態(高粘度)の基材食材への副原料食材の混合が可能となる。もちろん、副原料食材の熱による風味などの変化、およびラジアル方向への力が作用しないことによる副原料の細粒化を、さらに少なくすることができる。
本食品製造方法において用いる食品製造装置は、さらに基材食材を基材投入部に投入するための基材圧送機および基材供給管を備えていてもよい。基材圧送機は、煮詰め釜やバキュームクッカーで煮詰められ、続いて混合釜で香料、酸味料、色素等を混合された後、オートニーダで所望の形状に整えられた飴生地等の基材食材を、基材供給管を経由して迅速に縦型混合機の基材投入部へと投入することで、釜等から縦型混合機へと送られる際の基材食材の温度変化を少なくして、混合機に至るまでの供給時間短縮に寄与することができる。
基材圧送機は、略水平に配設された圧送部本体と、基材食材の生地が投入される投入部と、圧送部本体の内部の圧送室に配設された回転軸を有する圧送スクリューと、基材食材を圧送吐出する圧送吐出部とを備えて、圧送吐出部から縦型混合機の基材投入部へ基材供給管(典型的にはパイプ)を介して基材食材を投入してもよい。
このように本発明にかかる食品製造方法は、基材食材をできるだけ加熱することなく、すなわち高粘度の状態(比較的低温状態)の基材食材に、副原料食材をその性状を維持しつつ混合することができ、副原料食材の混合から、混合後の食材の成形までを短時間で行うことができ、また高粘度の基材食材の供給、および高粘度の基材食材と副原料食材との混合を連続的に行うことができ、さらに本食品製造方法において用いる食品製造装置の設置床面積を小さくすることができる。
本発明にかかる食品製造方法を実施するための食品製造装置の一実施例における概略構成を示す図である。 図1に示す食品製造装置が備える縦型混合機の断面概略構成を示す図である。 図1に示す食品製造装置が備える押出成形機の概略構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる食品製造方法を食品製造装置1とともに説明する。
品製造装置1は、図1に示すように縦型混合機10および押出成形機20を備えている(食品製造装置は、上記基本構成に加えさらに基材圧送機30を備えていてもよい。)。
食品製造装置1における食品製造の概略は以下のとおりである。煮詰め釜またはバキュームクッカー(図示せず)で煮詰められた基材食材は、オートニーダ(図示せず)によって所定の形状に整えられ、基材圧送機30によって、縦型混合機10へと圧送・投入される。縦型混合機10に投入された基材食材は、同じく縦型混合機10に投入された粒状の副原料食材と混合されて、混合生地となって押出成形機20に投入される。押出成形機20に投入された混合生地は、押出成形機20によって所定の形状に成形される。なお押出成形機20によって成形された混合生地は、さらにたとえばロープサイザ50で所定の直径を有するロープ形状に成形されたのち、ダイフォーマ(図示せず)によって、所定のサイズに成型される。
以下、食品製造装置1が備える縦型混合機10などについて説明する。
<縦型混合機>
図1に示すように、縦型混合機10は混合機本体部11を備えており、混合機本体部11は、混合室12、混合スクリュー13、混合吐出部14、基材投入部15および副原料投入部16を備えている(該実施例では、縦型混合機10は縦型1軸混合機である。)。
図2に示すように、略筒型の混合機本体部11は、その周壁11aで規定された円柱形状の混合室12を有している(混合室12は混合機本体部11の内部空間ということもできる。)。混合室12は、その中心軸が水平面と交差するように(典型的には直交するように)配設されている。混合室12には、混合スクリュー13が回転軸13aおよび螺旋形状の翼部13bを備えて配設されており、回転軸13aおよび混合室12はそれぞれの中心軸が一致している。
混合機本体部11が備える混合吐出部14は混合室12の下部に配設されている。もちろん混合室12と混合吐出部14とは連通している。混合室12における混合吐出部14の上方には、混合室12に基材食材を投入するための基材投入部15が配設されており、さらに基材投入部15の上方は、混合室12に副原料食材を投入するための副原料投入部16が配設されている。
したがって、縦型混合機10は、基材圧送機30から基材投入部15へと投入された基材食材を混合室12内の混合スクリュー13で混合吐出部14へと圧送し吐出するとともに、副原料投入部16から投入された副原料食材を混合スクリュー13によって回転させつつ、基材投入部15から投入された基材食材に向けて搬送して、両食材を混合したうえで、混合生地として混合吐出部14から吐出することができる。
このように縦型混合機10は、基材投入部15の上方から副原料食材を混合スクリュー13によって回転させつつ搬送し、基材食材へと混合するため、食材混合の初期段階から、両食材を均一に混合することができる。その結果、基材投入部15と混合吐出部14との間を短くして、短時間で両食材を均一に混合するができる。
また、混合スクリュー13の翼部13bと混合機本体部11の周壁11bとの間には、混合室12に投入された副原料食材の粒径(たとえば最大3mm)よりも大きいスクリュー間隙13g(たとえば5mm)が形成されている。したがって、混合室12に投入された副原料食材は、スクリュー間隙13gを通過する際(基材食材と混合される前および混合されたのちにおいて)、殆ど細粒化されない。
また混合室12内では、混合スクリュー13による圧力に加え重力が基材食材および副原料食材に作用するから、縦型混合機10は、基材食材と副原料食材とを混合して混合吐出部14へと迅速に圧送できる。したがって、比較的温度の低い状態(高粘度)の基材食材への副原料食材の迅速な混合が可能となり、その結果、副原料食材の熱による風味の変化を防ぐことができ、食品製造時間を短縮でき、また副原料食材が細粒化されて食感が損なわれることを防ぐことができる。
仮に、混合室12の中心軸が略水平に設定されていると、副原料食材は、重力によって混合室12の内周面11bの下側領域側により多く分布し、該下側領域においてスクリュー間隙13gに目詰まりを生じさせるとともに細粒化されやすくなる。また重力が混合吐出部14へ向けて作用しないため、混合室12における混合生地の通過時間が長くなってしまう。
ところで、基材投入部15から混合室12に投入された基材食材には、投入時の圧力などによって、上方に向けた圧力(押し上げ圧力)が生じて、基材食材の一部が基材投入部15よりも上昇する可能性がある。しかし混合スクリュー13が押し上げ圧力を打ち消し、または減少せしめて、基材食材の上昇を防ぐことができる。すなわち基材食材の副原料投入部16に向けた上昇を、たとえば基材投入部15の高さまたは、基材投入部15より若干高い位置(図2中の一点鎖線Hで示す位置、以下、これを基材投入部15近傍と表記することがある)よりも低く留めることができる。混合スクリュー13は、混合吐出部14と相対する側に配設された回転駆動部M1によって回転駆動される。
<押出成形機>
図1に示すように、押出成形機20は、略水平に配設された成形本体部21、縦型混合機10が備えた混合吐出部14の下方に配設されるとともに成形本体部21の一端側に配設された混合生地投入部22、および成形本体部21の他端側に配設された成形吐出部23を備えている。さらに押出成形機20は、図3に示すように、その内部の押出室24に成形本体部21の一端側と他端側との間に配設された2本の押出スクリュー(第1の押出スクリュー25および第2の押出スクリュー26)を備えている。
混合生地投入部22は成形本体部21の一端側で押出室24に連接しており、成形吐出部23は成形本体部21の他端側で押出室24に連接している。したがって、押出成形機20は、縦型混合機10から混合生地投入部22に投入された混合生地を第1および第2の押出スクリュー25、26によって成形吐出部23へと圧送することができる(押出成形機20は、いわゆる2軸スクリューポンプということができる。)。
ここで第1および第2の押出スクリュー25、26は、それらの回転軸25a、26aが平行に配列されており、またそれらの翼部25b、26bがそれぞれ逆回転の螺旋形状に形成され且つ接触することなく噛み合っており、回転駆動部M2によって、それぞれ逆方向に回転駆動されて、混合生地を成形本体部21の一端側から他端側へと圧送するようになっている。
このように構成された第1および第2の押出スクリュー25、26は、それらの回転軸25a、26aのラジアル方向への力を殆ど生じることなく、スラスト方向に混合生地を圧送することができる。このように回転駆動部M2による回転駆動力がほとんどスラスト方向の力であるため、押出成形機20は、混合生地投入部22に投入された混合生地を成形吐出部23へと迅速に圧送でき、また副原料食材の細粒化を防ぐことができる。
成形吐出部23が備える成形吐出口23aには、中空の略L字形状の成形吐出管部23bが接続されており、成形吐出管部23bには同じく中空で略円錐形状の成形絞り部23cが接続されている(図1)。したがって成形吐出部23に圧送された混合生地は、成形絞り部23cから所定の形状(たとえば円形の断面形状を有して、ロープ状)に成形されて吐出される。
押出成形機20による混合生地の迅速な圧送は、副原料食材に対する熱ダメージを低減するから、食品製造装置1は、比較的温度の低い状態(高粘度)の基材食材への副原料食材の混合をさらに容易することができ、したがって副原料食材の熱による風味の変化をさらに防ぐことができる。また押出成形機20は、両押出スクリューのラジアル方向への力を生じないことから、副原料食材の細粒化による食感低下を防ぐことができる。
なお押出成形機20の混合生地投入部22と、縦型混合機10の混合吐出部14との接続部位は、外部に対して開放されていること(開放型であること)が好ましい。該部位が開放型であれば、混合吐出部14からの吐出圧力は、外部に開放され、押出成形機20に影響を及ぼさない。
<基材圧送機>
縦型混合機10への基材食材の供給は、図1に示すように、基材圧送機30によって行われる。基材圧送機30は、略水平に配設された圧送本体部31、圧送本体部31の一端側に配設されてオートニーダ(図示せず)から基材食材が投入される投入部32、圧送本体部31の他端側に配設された圧送吐出部33、内部に形成された圧送室34、この圧送室34内において圧送本体部31の一端側と他端側との間に配設された2本の押出スクリュー(第1の圧送スクリュー35および第2の圧送スクリュー36)を備えている。
投入部32は圧送本体部31の一端側で圧送室34に連接しており、圧送吐出部33は圧送本体部31の他端側で圧送室34に連接している。したがって、基材圧送機30は、オートニーダから投入部32に投入された混合生地を第1および第2の圧送スクリュー35、36によって圧送吐出部33へと迅速に圧送することができる。
<基材供給管>
図1に示すように、縦型混合機10への基材食材の供給は、基材圧送機30と縦型混合機10との間を連結する基材供給管40によって行われる。このように基材圧送機30と縦型混合機10との間を基材供給管40によって連結することで、釜等から食品製造装置の基材投入部へと送られる間の基材食材の温度変化を低減して、食品製造時間をさらに短縮することができる。
なお本発明にかかる食品製造方法は、実施例に記載した食品製造装置によって実現されるものに限定されるものではなく、それらの趣旨を変更することなく、適宜変形して実施することができる。また本発明にかかる食品製造方法は、キャンディおよびチョコレートなどの製造のみならず、高粘度の基材食材に副原料食材をその性状を維持しつつ、均一かつ連続的に混合することで製造される食品の製造に広く用いることができるものである。もちろん本発明における副原料食材は、粒状の副原料食材のみならず、粒状か否かを問わず熱に弱い副原料食材を含むものである。
本発明にかかる食品製造方法は、工業的に実施等することができるから、また製造された食品を販売等することができるから、本発明は経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。
1 食品製造装置
10 縦型混合機
11 混合機本体部
12 混合室
13 混合スクリュー
14 混合吐出部
15 基材投入部
16 副原料投入部
20 押出成形機
21 成形本体部
22 混合生地投入部
23 成形吐出部
24 押出室
25、26 第1および第2の押出スクリュー
30 基材圧送機
31 圧送本体部
32 投入部
33 圧送吐出部
34 圧送室
35、36 圧送スクリュー
P1、P2 混合スクリューのピッチ

Claims (4)

  1. 流動性を有する基材食材に副原料食材を混合して、食品を連続的に製造する食品製造方法であって、
    混合スクリューを備え且つ中心軸が水平面と交差する混合室に、前記流動性を有する基材食材を投入するとともに、前記混合室に投入された前記基材食材の上方から前記副原料食材を投入し、
    前記混合スクリューの翼部と前記混合室の周壁との間のスクリュー間隙を前記副原料食材の粒径よりも大きく設定した前記混合室内において、前記基材食材および前記副原料食材を、前記混合スクリューによって混合および圧送するとともに、前記基材食材および前記副原料食材に重力を作用せしめて、前記混合室の下方から混合生地として吐出し、
    この吐出された混合生地を、押出スクリューを備え且つ略水平に配設された成形部の一端側に投入したのち、前記押出スクリューによって圧送して、前記成形部の他端側から吐出することを特徴とする食品製造方法。
  2. 請求項に記載の食品製造方法において、
    前記混合室として、水平面と略直交する中心軸を有する混合室を用いることを特徴とする食品製造方法。
  3. 請求項に記載の食品製造方法において、
    前記混合スクリューとして、螺旋形状に形成された翼部を有する混合スクリューを用いることを特徴とする食品製造方法。
  4. 請求項に記載の食品製造方法において、
    前記混合スクリューとして、
    前記基材食材の上方から投入された前記副原料食材を、前記混合室に投入された前記基材食材に向けて圧送するための前記混合スクリューの翼部の螺旋形状のピッチと、
    前記混合室に投入された前記基材食材および前記副原料食材を混合および圧送するための前記混合スクリューの翼部の螺旋形状のピッチとが、異なる混合スクリューを用いることを特徴とする食品製造方法。
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