JP6377939B2 - カボチャの種子の分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばペポカボチャを代表とするカボチャの種子とワタを分離する装置に関するものである。

ペポカボチャはヨーロッパ原産の農作物である。食材として果実だけでなく、種子も注目されている。ペポカボチャの種子には、良質なタンパク質、脂肪酸ならびにミネラル分などが含まれる。そのエキスは、排尿障害などの泌尿器系疾患の予防や治療に効果があるとされる。ヨーロッパでは医薬品の原料として利用されている。

日本では、ピーナッツのような食感を、そのまま食べて楽しんだり、ケーキや焼き菓子のトッピング材料に利用することが広まってきた。近年にわかに注目され、需要が急増している食材である。

ペポカボチャの種子は、周りを覆うワタと絡みつくように混在した状態で、実の空洞部に存在している。強固に絡みついたワタと種子を分離するのが難しい。ワタから種子を取り出すのは、現在のところ人の手作業に頼らざるをえない。手作業であるため、単位時間当たりの処理量や卜一タルの処理能力には、おのずと限界がある。

このような事情により、人件費の高い日本では採算が合わず、中国などアジア諸国からの輸入食材に頼っているのが実情である。

それでも、菓子などのトッピング食材であれば高価格が見込め、輸入食材に対する不信感もあり、国産品への要望が高まっている。また、ペポカボチャは、減反政策に対応した水田からの転作が容易で、栽培にも比較的手間が掛からないという利点がある。これらの事情から、例えば北海道地域では、これからペポカボチャを特産物にしていきたいという期待が高まっている。

しかしながら、上述したように、ワタから種子を分離するのを人手に頼っている以上、採算面に問題があり、未だ北海道地域の特産物として本格的に生産するには至っていない。

特開２００５−２７８５６１号公報 特開平７−２２２５７７号公報

ワタや果肉と種子とを分離する装置としては、上記特許文献１および２の技術が既に存在する。以下の各文献の説明において括弧内の符号は公報記載のものである。

〔特許文献１〕
上記特許文献１には、カボチャのワタや果実から種子を機械的に分離する方法が開示されている。この文献には、大径ドラム（８）と小径ローラー（１１）を組み合わせた構成で、注がれる水を用いて、果実部などが大径ドラム（８）と小径ローラー（１１）により剥がされて、種子部と分離されることが開示されている。

ところが、特許文献１の構成では、小径ローラー（１１）表面の軟質材を、程よい弾性や強度にしなければ、大径ドラム（８）と小径ローラー（１１）の間で目詰まりを起こしやすく、故障の原因となる。このため、投入する農作物の特性に合わせた適切な軟質材を選択しなければならない。すなわち、投入する農作物の特性によって適切な処理条件を見出さなければならないのである。

このように、処理対象の農作物が違えば処理条件を変えなければならない。また、おなじ品種のカボチャであっても、育成時の気候や産地の違い等によって必ずしも同じ処理条件でよいとは限らない。このように、特許文献１の装置は汎用性に欠けるという問題がある。また、適切な処理条件を選定する作業は、試行錯誤に頼らざるをえず、極めて煩雑で手間がかかる。

〔特許文献２〕
上記特許文献２には、果実における果肉を分離して使用することを目的とし、おおかた果肉を取り除いた後、残存果肉を含む種子から残存果肉を分離する方法が開示されている。特許文献２では、種子を取りにくい梅や桃などの粘核種を対象とし、円筒状竪型容器の底部に撹絆翼を具備した噴流式の分離器で処理して種子部と残留果肉を分離する。

ここで用いる流体には荒塩が添加され、２５００ｒｐｍ以上の攪拌で処理される。ところが、具体的な装置の開示が無く、具体的な装置の構造はまったく不明である。また、カボチャのようなワタと種子が強固に絡み合った果実に適用した実例も開示されていない。

これらのような技術が開示されているものの、結局のところ、ペポカボチャを含むカボチャの種子とワタを分離する処理は、未だに人の手作業による処理が行われているのが実情である。

〔目的〕
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、例えばペポカボチャを代表とするカボチャの種子とワタを効率よく分離できる装置を提供することである。

〔請求項１〕
上記目的を達成するため、請求項１のカボチャの種子の分離装置は、つぎの構成をとる。
カボチャの種子とワタを含む分離処理の対象混合物から上記カボチャの種子を分離するための分離装置であって、
処理液を貯留する貯槽と、
少なくとも一部が上記貯槽の上記処理液に浸漬された状態で上記対象混合物が収容され、上記ワタとカボチャの種子のいずれかを通過させて通過しない方を内部に残留させることにより両者を分離するための分離穴が形成された分離容器と、
上記分離容器の外側と内側で上記処理液の液流を反対方向に発生させる液流発生手段とを備え、
上記分離容器は、それ自体の中心を軸に回転するドラム状であり、
上記液流発生手段は、分離容器の外周面に配置された外羽根と、分離容器の内周面に配置された内羽根とを含んで構成され、上記分離容器が回転することによって分離容器の外側と内側に反対方向の液流を発生させるものである。

本発明は、例えばペポカボチャを代表とするカボチャの種子とワタを分離する分離装置である。
〔請求項１〕
請求項１のカボチャの種子の分離装置は、上記貯槽に処理液を貯留し、上記分離容器の少なくとも一部が貯槽の処理液に浸漬された状態で、ワタとカボチャの種子を含む分離処理の対象混合物を分離容器に収容する。上記分離容器は、上記ワタとカボチャの種子のいずれかを分離穴に通過させて通過しない方を内部に残留させて両者を分離する。このとき、上記液流発生手段は、上記分離容器の外側と内側で上記処理液の液流を反対方向に発生させる。
分離容器の分離穴を通過して外側に抜けたものと、分離容器の内側に残るものには、それぞれ反対方向を向いた液流があたる。これにより、ワタとカボチャの種子には互いに反対向きの力が加わり、両者の分離が促進される。

請求項１のカボチャの種子の分離装置は、ドラム状の分離容器がそれ自体の中心を軸に回転する。このとき、上記液流発生手段は、上記分離容器が回転することによって分離容器の外側と内側に反対方向の液流を発生させる。
ドラム状の分離容器が回転することにより、対象混合物のうちの分離穴を通過するものは、次々と現れるつぎの分離穴を通過して分離される。また、分離容器が回転することによって分離容器の外側と内側に反対方向の液流が発生する。次々と分離穴を通過して外側に抜けたものと、分離容器の内側に残るものにはそれぞれ反対方向を向いた液流があたる。次々と分離穴を通過したものが効率よく分離される。

請求項１のカボチャの種子の分離装置は、上記分離容器が回転することにより、分離容器の外周面に配置された外羽根と、分離容器の内周面に配置された内羽根とが、分離容器の外側と内側に反対方向の液流を発生させる。次々と分離穴を通過して外側に抜けたものと、分離容器の内側に残るものにはそれぞれ反対方向を向いた液流があたる。次々と分離穴を通過したものが効率よく分離される。

内羽根と外羽根を配したドラム状の分離容器を液中で回転させることにより、内側と外側で反対向きの複雑で激しすぎない液流が得られる。たとえば、分離しようとする種子自体は傷つけずに分離容器の外に分離し、不要物である繊維状のワタは分離容器内に残留させることができる。これにより、従来は手作業による分離作業が多大な手間を要した種子とワタの分離が、容易かつ効率的にできるようになる。人手では、何時間も要する作業をわずか１０分程度で終わらせることができた。

この装置が生まれたことにより、肥沃でなく休耕地となった土地に生育可能で、かつ製薬原料や食用にもできるペポカボチャを、一般の農家や共同体組織が商業ベースで生産することができるようになる。それを新しい農業系産業として立ち上げることが可能となるのである。

本発明の第１実施形態のカボチャの種子の分離装置を説明する図である。 分離容器を示す図である。（Ａ）は軸方向に見た断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は底面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ断面図である。 フィルタ板を示す図である。 貯槽に給水した状態を示す図である。

つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明が適用される第１実施形態のカボチャの種子の分離装置を示す図である。

この装置は、カボチャの種子とワタを含む分離処理の対象混合物から上記カボチャの種子を分離するための分離装置である。つまり、分離対象がカボチャの種子であり、分離処理の対象混合物が、カボチャの実から取り出したワタと種子が絡まった物である。

〔全体構造〕
この分離装置は、貯槽１と、分離容器２と、取出槽３と、回転駆動手段４とを備えている。上記貯槽１の中に分離容器２が収容されている。上記貯槽１の下側に取出槽３が取り付けられている。上記貯槽１の背面側（図における右側である）に回転駆動手段４が配置されている。この状態で、分離容器２が収容されて取出槽３が取り付けられた貯槽１と回転駆動手段４が筐体５に収容されている。上記筐体５はフレーム６に設置されている。上記フレーム６には、筐体５の背面側に制御ボックス７が設置されている。各金属部分の材質は、一例としてＳＵＳ３０４を用いることができる。

〔貯槽〕
上記貯槽１は、処理液を貯留する。処理液としては水を使用することができる。水以外の液体も処理液として使用することができ、そのような態様を排除する趣旨ではない。
上記貯槽１は底のあるドラム状で、開口部１２が少し斜め上を向いて前に位置するように配置されている。一例として貯槽１は水平面から１０゜程度傾斜させて配置させることができる。上記貯槽１の開口部１２には、左側に開く扉１１がヒンジ連結されている。上記扉１１を閉じることにより、内部の処理液が外に漏れ出ないように開口部１２が密閉される。上記扉１１はガラスで内部を見えるようにすることができる。上記貯槽１の底部における上部位置には、処理液を貯槽１内に供給する給液管１３が連結されている。

〔分離容器〕
上記分離容器２は、分離処理の対象である対象混合物が収容され、カボチャの種子とワタを分離する。上記分離容器２は、上記貯槽１と同様に底のあるドラム状である。上記分離容器２は、上記貯槽１よりは一回り小さい大きさであり、上記貯槽１内に同軸状に収容されている。上記分離容器２は、底部が貯槽１の底部側に位置し、開口部２２を貯槽１の開口部１２側に位置するよう配置される。上記分離容器２の開口部２２には、左側に開く扉２１がヒンジ連結されている。

上記分離容器２は、それ自体の中心を軸に回転するドラム状である。上記分離容器２の底部には、ドラム状の中心に配置された回転軸２４が取り付けられている。この回転軸２４は、貯槽１の底壁をシール軸受け１９を介して貫通している。そして上記回転軸２４は、貯槽１の外に配置された回転駆動手段４によって回転駆動を受け、分離容器２を回転させる。水漏れを防ぐための上記シール軸受け１９には、一例としてオイルシールＵＥ５０８０１４およびＵＥ１０５１３０１３（武蔵オイルシール工業社製）を用いることができる。

上記分離容器２には、上記貯槽１の上記処理液に少なくとも一部が浸漬された状態で上記対象混合物が収容される。そしてこの例では、上記分離容器２は、上記ワタを内部に残留させて上記カボチャの種子を通過させることにより両者を分離するための多数の分離穴２３が形成されている。上記分離穴２３は、分離容器２のドラム状の周壁を貫通し、所定ピッチで分布するように形成されている。一例として、上記分離穴２３は直径１５ｍｍとすることができる。

上記分離穴２３は、分離処理の対象である対象混合物のうち、不要物であるワタの大部分を分離容器２内に残し、カボチャの種を分離容器２の外へ通過させる。これにより、不用物であるワタと種を分離する。

〔回転駆動手段〕
上記分離容器２は回転駆動手段４によって回転駆動される。上記回転駆動手段２４は、この例では、モータ１５と、このモータ１５に連動する第１プーリ１６と、分離容器２の回転軸２４に連動する第２プーリ１７と、第１プーリ１６と第２プーリ１７を連結する駆動ベルト１８とを含んで構成されている。図示したものは、回転駆動手段の一例を示したものであり、回転軸２４に回転駆動を与えうるものであれば各種の回転駆動装置を用いることができる。上記モータ１５は、一例として例えばニッセイ社製、型番Ｇ３−ＬＶ−２８−５−０７５Ｅ（三相２００Ｖ、０．７５ｋＷ）を用いることができる。

〔取出槽〕
上記貯槽１の下部には、上記分離容器２で分離された種を取り出すための取出槽３が設けられている。上記貯槽１の内部と取出槽３の内部は、貯槽１の周壁の下部に形成された開口１４を通じて連通している。

上記取出槽３は、上記開口１４の下側にフィルタ室３１が設けられている。フィルタ室３１には、種を通過させて不用物であるワタを捕集するフィルタ４０が配置されている。上記フィルタ室３１の下側に分離された種を貯留する貯留室３２が設けられている。上記取出槽３の貯留室３２は、貯槽１や分離容器２のように傾いてはおらず、水平方向に形成されている。

上記貯留室３２の前面には、扉３４で開閉できる取出開口３３が設けられている。上記扉３４はガラスで内部を見えるようにすることができる。上記貯留室３２の下部側面には、排水路３６につながる排水口３５が形成されている。上記排水口３５は図示しない電磁弁で開閉するようになっている。

図２はフィルタ４０を示す。この例は、大きさの異なる２種類の開口が設けられた板状のフィルタ４０である。長方形の板材からなるフィルタ４０には、種を通過させないで不要物であるワタを捕捉するための捕捉エリア４３と、種を通過させるための通過エリア４４とが形成されている。上記捕捉エリア４３には、細長いスリット開口４１が縦横に規則正しく配置されている。上記スリット開口４１に不要の繊維物であるワタが引っかかって捕捉される。上記スリット開口４１は種を通過させない。上記通過エリア４４には、幅広の長方形開口４２が縦横に規則正しく配置されている。種が上記長方形開口４２を通過して貯留室３２に貯留される。上記長方形開口４２には、不要の繊維物であるワタが引っかかって捕捉される。一例として、上記フィルタ４０には、上部の捕捉エリア４３に幅５ｍｍのスリット開口４１を３６個形成し、下部の通過エリア４４に幅２０ｍｍの長方形開口４２を３０個形成することができる。

この例では、上記フィルタ４０は、上記フィルタ室３１内に傾斜状に配置される。この傾斜は、上記捕捉エリア４３が高位置に、通過エリア４４が低位置になるよう、設定される。

分離容器２の分離穴２３を通過した種と少量のワタは、貯槽１の開口１４を通過してフィルタ室３１を通るときに、フィルタ４０の捕捉エリア４３でワタが捕捉され、種だけとなる。ワタから分離された種は通過エリア４４の長方形開口４２を通って貯留室３２に貯留される。貯留室３２に貯留された種は取出開口３３から取り出される。

〔液流発生手段〕
図３は分離容器２の詳細を説明する図である。なお、図３には分離穴２３を図示していない。

本実施形態は、上記分離容器２の外側と内側で上記処理液の液流を反対方向に発生させる液流発生手段を備えている。
上記液流発生手段は、分離容器２の外周面に配置された外羽根２５と、分離容器２の内周面に配置された内羽根２６とを含んで構成される。
上記液流発生手段は、上記分離容器２が回転することによって分離容器２の外側と内側に反対方向の液流を発生させるものである。

上記分離容器２は、分離容器２の外周面に外羽根２５が配置され、分離容器２の内周面に内羽根２６が配置されて構成されている。図示した例では、上記外羽根２５は、分離容器２の外周面の四方に１枚ずつ合計４枚が取り付けられている。上記内羽根２６は、分離容器２の内周面の対向する箇所に１枚ずつ合計２枚が取り付けられている。

上記各外羽根２５は、回転軸２４に対して傾斜を設けて分離容器２に固定されている。上記各外羽根２５の傾斜は、分離容器２が回転方向Ｒに回転したときに、各外羽根２５の開口部２２側が前に、各外羽根２５の底部側が後ろになるように設けられている。一例として、外羽根２５の傾斜は、回転軸２４に対して１５゜に設定することができる。
このように各外羽根２５に傾斜を設けることにより、分離容器２が回転方向Ｒに回転したときに、分離容器２の外側にある処理液には、開口部２２側から底部側に向かう液流が発生する。このときの液流の方向を矢印Ｏで示す。

上記各内羽根２６は、回転軸２４に対して傾斜を設けて分離容器２に固定されている。上記各内羽根２６の傾斜は、分離容器２が回転方向Ｒに回転したときに、各内羽根２６の底部側が前に、各内羽根２６の開口部２２側が後ろになるように設けられている。一例として、内羽根２６の傾斜は、回転軸２４に対して１５゜に設定することができる。
このように各内羽根２６に傾斜を設けることにより、分離容器２が回転方向Ｒに回転したときに、分離容器２の内側にある処理液には、底部側から開口部２２側に向かう液流が発生する。このときの液流の方向を矢印Ｉで示す。

上記分離容器２が回転することにより外羽根２５で発生する液流は、矢印Ｏで示すように開口部２２側から底部側に向かうものである。上記分離容器２が回転することにより内羽根２６で発生する液流は、矢印Ｉで示すように底部側から開口部２２側に向かうものである。このように、上記分離容器２が回転することにより外羽根２５と内羽根２６で発生する液流は、互いにほぼ反対方向の液流である。

この例では、外羽根２５と内羽根２６は同数でそれぞれ４枚ずつ設けられている。また、各外羽根２５と各内羽根２６は、分離容器２の周壁を挟んで対応するところに配置されている。したがって、分離容器２の周壁を透視して見ると、外羽根２５と内羽根２６がＸ字状を呈するように配置されている。したがって、上記分離容器２が回転することにより外羽根２５と内羽根２６で発生する液流は、分離容器２の周壁を挟んで対応するところにおいて互いにほぼ反対方向に発生する。

〔動作の一例〕
上述した装置により、例えばつぎのようにしてカボチャの種子の分離を行うことができる。

カボチャの種子とワタの混合物１０ｋｇ（カボチャ２０個分）を分離処理した。
前処理として、カボチャを横方向半分にカットし、種子とワタの混合物を取り出す。取り出した種子とワタの混合物を分離容器２内に投入する。貯槽１の扉１１と取出槽３の扉３４をそれぞれ閉じる。貯槽１内に処理液を導入する。処理液には水道の上水を使用する。このとき貯槽１下部の排水口３５は図示しない電磁弁を閉めている。

給水しながら分離容器２を回転させる。この時、分離容器２は正回転（矢印Ｒ方向）で回転させる。分離容器２の回転数は５０ｒｐｍとした。
所定の水位になるまで給水しながら回転撹件する。
図４は液量を示す。液量は、少し傾斜して配置した分離容器２の開口部２２の下側が浸る程度である（およそ３５Ｌ程度）。
この状態ですでに種子とワタの混合物から種子のみが８０％程度、フィルタ４０を通って、取出槽３の貯留室３２に落下した。

分離容器２内に残った種子とワタの混合物について、分離容器２を正回転（矢印Ｒ方向）で回転させて分離した。５０ｒｐｍにて５分間の処理を行った。これにより、ワタに絡み付いていた種子も水流攪拌により分離された。種子と少量のワタが分離容器２に開けた分離穴３２を通り、フィルタ４０で細かいワタが捕捉され、種子のみが取出槽３内へ移行した。

その後、排水口３５の電磁弁を開けて排水した（時間にして３分程度である）。これにより、トータル１０分で作業が完了する。ワクの大部分がドラム内部に残り、少量の細かいワタがフィルタ４０で捕捉される。そして、製品である種子は取出槽３の貯留室３２に貯留された。

結果、１０ｋｇの種子とワタの混合物から、６ｋｇの種子が回収された。収率としては、９５％を超えた。得られた種子は一切破損しておらず、全て食材として商品に供することができる状態であった。

〔効果〕
本実施形態の装置は、つぎの作用効果を奏する。

本実施形態の装置は、上記貯槽１に処理液を貯留し、上記分離容器２の少なくとも一部が貯槽１の処理液に浸漬された状態で、カボチャの種子とワタを含む分離処理の対象混合物を分離容器２に収容する。上記分離容器２は、上記分離穴２３に種子を通過させ、上記ワタを内部に残留させて両者を分離する。このとき、上記液流発生手段は、上記分離容器２の外側と内側で上記処理液の液流を反対方向に発生させる。
分離容器２の分離穴２３を通過して外側に抜けた種子と、分離容器２の内側に残るワタには、それぞれ反対方向を向いた液流があたる。これにより、種子とワタには互いに反対向きの力が加わり、両者の分離が促進される。

本実施形態の装置は、ドラム状の分離容器２がそれ自体の中心を軸に回転する。このとき、上記液流発生手段は、上記分離容器２が回転することによって分離容器２の外側と内側に反対方向の液流を発生させる。
ドラム状の分離容器２が回転することにより、対象混合物のうちの種子は、次々と現れるつぎの分離穴２３を通過して分離される。また、分離容器２が回転することによって分離容器２の外側と内側に反対方向の液流が発生する。次々と分離穴２３を通過して外側に抜けた種子と、分離容器２の内側に残るワタにはそれぞれ反対方向を向いた液流があたる。次々と分離穴２３を通過した種子がワタから効率よく分離される。

本実施形態の装置は、上記分離容器２が回転することにより、分離容器２の外周面に配置された外羽根２５と、分離容器２の内周面に配置された内羽根２６とが、分離容器２の外側と内側に反対方向の液流を発生させる。次々と分離穴２３を通過して外側に抜けた種子と、分離容器２の内側に残るワタにはそれぞれ反対方向を向いた液流があたる。次々と分離穴２３を通過した種子がワタから効率よく分離される。

本実施形態の装置は、例えばペポカボチャを代表とするカボチャの種子とワタを分離する分離装置に適用することができる。

内羽根２６と外羽根２５を配したドラム状の分離容器２を液中で回転させることにより、内側と外側で反対向きの複雑で激しすぎない液流が得られる。分離しようとする種子自体は傷つけずに分離容器２の外に分離し、不要物である繊維状のワタは分離容器２内に残留させた。これにより、従来は手作業による分離作業が多大な手間を要した種子とワタの分離が、容易かつ効率的にできるようになる。人手では、何時間も要する作業をわずか１０分程度で終わらせることができた。

この装置が生まれたことにより、肥沃でなく休耕地となった土地に生育可能で、かつ製薬原料や食用にもできるペポカボチャを、一般の農家や共同体組織が商業ベースで生産することができるようになる。それを新しい農業系産業として立ち上げることが可能となるのである。

以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。

分離処理の対象とする種子とワタの特性に応じて、上記分離容器２に形成する分離穴２３の大きさを適宜設定することができる。それにより、分離穴２３にワタを通過させて種子を分離容器２内に残すような運用も可能である。

１：貯槽
２：分離容器
３：取出槽
４：回転駆動手段
５：筐体
６：フレーム
７：制御ボックス
１１：扉
１２：開口部
１３：給液管
１４：開口
１５：モータ
１６：第１プーリ
１７：第２プーリ
１８：駆動ベルト
１９：シール軸受け
２１：扉
２２：開口部
２３：分離穴
２４：回転軸
２５：外羽根
２６：内羽根
３１：フィルタ室
３２：貯留室
３３：取出開口
３４：扉
３５：排水口
３６：排水路
４０：フィルタ
４１：スリット開口
４２：長方形開口
４３：捕捉エリア
４４：通過エリア

Claims (1)

1. カボチャの種子とワタを含む分離処理の対象混合物から上記カボチャの種子を分離するための分離装置であって、
   処理液を貯留する貯槽と、
   少なくとも一部が上記貯槽の上記処理液に浸漬された状態で上記対象混合物が収容され、上記ワタとカボチャの種子のいずれかを通過させて通過しない方を内部に残留させることにより両者を分離するための分離穴が形成された分離容器と、
   上記分離容器の外側と内側で上記処理液の液流を反対方向に発生させる液流発生手段とを備え、
   上記分離容器は、それ自体の中心を軸に回転するドラム状であり、
   上記液流発生手段は、分離容器の外周面に配置された外羽根と、分離容器の内周面に配置された内羽根とを含んで構成され、上記分離容器が回転することによって分離容器の外側と内側に反対方向の液流を発生させるものである
   ことを特徴とするカボチャの種子の分離装置。

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