JP6982214B1 - 搾油装置、搾油方法および同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、このような単軸押出機により、搾油対象物を搾油するとすれば、搾油対象物を連続的には送り出せるが、搬送しながら圧搾するのは、技術的に困難である。スクリューの回転数増大による遠心力を利用しての動的圧搾は困難であり、多少の搾油は可能であるとしても、回収歩留まりは低い。
しかしながら、このような二軸同方向押出機により、搾油対象物を搾油するとすれば、対象物を連続的には搬送しつつ、各回転シャフトの対応するスクリュー同士の噛み合い部において生じる対象物に対するせん断を利用して動的圧搾はある程度可能だが、このようなせん断により対象物が加熱され、場合により、搾油される油分の熱劣化を引き起こす。この点、油分の熱劣化を抑制するのに、スクリュー回転数を低減すると、油分の回収効率低下を引き起こす。
一方、油分の回収歩留まり向上の観点から、スクリュー回転数を増大するとすれば、スクリューの回転により搬送される搾油対象物に起因して、過剰トルク発生の恐れもある。
さらに、スクリュー同士のクリアランスが大きいので、セルフクリーニング性が乏しいことから、固形材料がスクリュ−の外表面に付着したままの状態となり、熱劣化し、熱劣化した固形材料が搾油された油分に異物混入する恐れもある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、油分含有固形材料に応じて、熱劣化を抑制しつつ、連続的に搾油可能な汎用的な搾油装置および搾油方法の提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、同方向回転二軸押出装置を利用することにより、油分含有固形材料を回収性を確保しながら連続的に搾油可能な、同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法の提供することにある。
2つの円筒シリンダを長手方向に平行に連結し、長手方向に直交する断面において、一対の円弧部が連なるまゆ形であるバレルと、
それぞれ、対応する円筒シリンダ内で該円筒シリンダと同心状に長手方向に延び、
長手方向を中心に同方向に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた2軸の回転シャフトと、
各々、前記2軸の回転シャフトそれぞれに対して外嵌する、一対のスクリューエレメントとを有し、
該一対のクリューエレメントは、互いに同一であり、前記バレルの長手方向の同位置に設けられ、前記2軸の回転シャフト間で所定間隔を隔てて噛み合うように配置され、
油分含有固形材料を前記バレル内に供給する供給部と、該供給部により供給される油分含有固形材料から油分を搾油する搾油部と、搾油された油分を回収する油分回収部と、前記搾油部により圧搾されるまでに、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料を加熱する加熱部とが設けられ、
前記搾油部は、長手方向に隣接配置された搬送部と圧搾部とを有し、
前記搬送部において、前記一対のスクリューエレメントは、油分含有固形材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメントであり、
前記圧搾部において、前記一対のスクリューエレメントは、油分含有固形材料を圧搾可能な圧搾用スクリューエレメントであり、
前記圧搾用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積は、前記搬送用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定され、
前記油分回収部には、前記バレルの下部に溜まる搾油された油分のみを回収可能なように、前記バレルの前記圧搾用スクリューエレメントの近傍に、油分用流出開口を有する、構成としている。
その際、圧搾用スクリューエレメントの外表面とバレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積は、搬送用スクリューエレメントの外表面とバレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定されるので、油分含有固形材料は、圧搾部において、流路断面積全体に充満することにより、流路断面積内で、油分含有固形材料は、圧搾用スクリューエレメントの油分含有固形材料搬送方向上流側端部から油分含有固形材料搬送方向下流側端部を通過するまで、バレルの半径方向を含め圧搾され、搾油された油分はその場で、バレルの底部に溜まり、油分回収部によりバレルの下部に溜まる搾油された油分のみが回収され、搾油された固形物は、バレル内で長手方向下流側に搬送されるようにしている。
以上、油分含有固形材料は、搾油部において、流路断面積の狭まりにより所定の圧搾力のもとで、所定の圧搾時間に亘って、バレルの半径方向を含め圧搾されることにより、搾油され、その場に溜まる油分のみが、油分回収部により油分用流出開口を介して回収される。
さらにまた、前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有し、周方向に2以上のチップを有するディスクが長手方向に積み重ねられ、長手方向に隣接するディスクの対応するチップは、周方向にずれている、長手方向に不連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置されるのでもよい。
また、油分含有固形材料の種類、嵩比重、粘度に応じて、前記スクリューエレメントの条数および/または前記所定チップアングルおよび/または前記偏心量および/または前記所定間隔が選択されるのがよい。
さらにまた、前記バレルの長手方向に直列に、複数の搾油部を設け、各搾油部ごとに、油分含有固形物から搾油した油分をそれぞれの油分回収部からその場で回収するように構成され、前記供給部による油分含有固形材料の供給量に応じて、複数の搾油部が選択可能とされているのがよい。
また、前記複数の搾油部において、前記バレルの長手方向に下流側に位置する搾油部ほど、前記圧搾用スクリューエレメントの条数が増大されているのがよい。
さらに、前記圧搾用スクリューエレメントにおいて、条数、偏心量のいずれかが異なる、異なる種類のスクリューエレメントが、前記バレルの長手方向に整列されるのがよい。
加えて、前記油分回収部は、前記油分用流出開口に連通接続され、油分回収開口を有するケーシングと、該ケーシング内に設けられ、前記油分用流出開口に向かって進む向きに回転するスクリューとが設けられ、前記油分回収開口を通じて、搾油される油分は回収され、搾油された油分含有固形材料は回収されないようにするのがよい。
油分含有固形材料は、工業用材料、天然物、または食品残渣であり、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒状、粉状のいずれかである。
各端部に設けられる前記ディスクは、3条であり、両端部の間に設けられる前記ディスクは、4条であるのでもよい。
前記油分回収部は、前記圧搾部の長手方向上流側および下流側それぞれに隣接する前記搬送部に、接続されるのでもよい。
油分含有固形材料を連続的に順方向に密閉空間内で密閉空間の延び方向に沿って搬送しながら、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで加熱する段階と、
密閉空間の下流側に圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料の充満度を高めつつ、油分含有固形材料を圧搾し、油分を搾油する段階と、
搾油された油分を連続的に回収する段階とを有する、構成としている。
さらに、搾油された油分をその場で、密閉空間の延び方向に対して側部に回収するのがよい。
さらにまた、バレル内に配置され、回転シャフトの軸線を中心として回転可能な回転シャフトに外嵌されるスクリューエレメントの回転により、油分含有固形材料を連続的に搬送し、
油分含有固形材料の種類および態様、およびスクリューエレメントの種類に応じて、搾油の回収効率を最大化する最適回転数を設定するのがよい。
さらに、前記搾油段階は、油分含有固形材料から油分を搾油しつつ、搾油された油分含有固形材料を密閉空間内で下流方向に搬送する段階をさらに有するのでもよい。
また、油分含有固形材料は、工業用材料、天然物、または食品残渣であり、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒状、粉状のいずれかである。
2つの円筒シリンダを長手方向に平行に連結し、長手方向に直交する断面において、一対の円弧部が連なるまゆ形であるバレルと、
それぞれ、対応する円筒シリンダ内で該円筒シリンダと同心状に長手方向に延び、
長手方向を中心に、同方向に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた2軸の回転シャフトと、
各々、前記2軸の回転シャフトそれぞれに対して外嵌する、一対のスクリューエレメントとを有し、
該一対のスクリューエレメントは、互いに同一であり、前記バレルの長手方向の同位置に設けられ、前記2軸の回転シャフト間で所定間隔を隔てて噛み合うように配置され、
材料を前記バレル内に供給する供給部と、該供給部により供給される材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送する搬送部と、材料を加熱する加熱部と、材料を外部に押し出す押出し部が設けられ、
前記搬送部において、前記一対のスクリューエレメントは、材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメントである押出装置において、
前記一対のスクリューエレメントとして、油分含有固形材料を圧搾可能な一対の圧搾用スクリューエレメントの形状を、前記搬送用スクリューエレメントに応じて選択し、前記搬送用スクリューエレメントの前記バレルの長手方向下流側に隣接して配置し、
前記バレルの内面と圧搾用スクリューエレメントの外表面との間の軟化状態の油分含有固形材料中に圧力障壁部を形成することにより、油分含有固形材料を前記バレルの長手方向下流側に連続的に搬送しつつ、油分含有固形材料から油分を搾油し、その場で油分を回収して、搾油された固形材料を押し出す、構成としている。
図1ないし図3に示すように、搾油装置10は、油分含有固形材料Mをバレル16内に供給する供給部22と、供給部22により供給される油分含有固形材料Mから油分Oを搾油する搾油部24と、搾油された油分Oを回収する油分回収部26と、搾油部24により圧搾されるまでに、固形材料の融点または油分Oの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Mを加熱する加熱部28と、油分O搾油済の残渣固形材料Mを外部に押し出す押出部33とから概略構成されている。
2軸の回転シャフト18それぞれにおいて、一対のスクリューエレメント20(後に説明する搬送用スクリューエレメント20A、圧搾用スクリューエレメント20Bを含む)が、回転シャフト18の長手方向Xを中心に回転可能なように、たとえば、回転シャフト18の外周面に対してスプライン外嵌され、一対のスクリューエレメント20は、金属製で、互いに同一であり、バレル16の長手方向Xの同位置に設けられ、2軸の回転シャフト18間で所定間隔D(図6参照)を隔てて噛み合うように配置される。
原料供給部10は、ホッパー23、いずれも従来既知のコイルフィーダー(図示せず)、シューター(図示せず)、強制フィーダー(図示せず)から構成され、シューターが、材料供給口31で接続されている。
ホッパー23の下部のコイルフィーダーは、ホッパー23に投入された油分含有固形材料Mを、シューターに供給するものであり、シューターには、油分含有固形材料Mを強制フィードするために、押し込み能力とフィード能力を有する強制フィーダーが挿入され、時間当たりの油分含有固形材料Mのバレル16内への供給量を設定可能としている。変形例として、シューターを介さず、材料供給口31にホッパー23を直接接続するのでもよい。
これにより、油分含有固形材料Mが搾油部24に到達する時点において、圧搾可能なように軟化状態とされるとともに、油分含有固形材料Mが過熱されて、搾油された油分Oが熱劣化されないようにする、または、熱劣化した固形材料Mが搾油された油分Oに混入しないようにすることにより、油分Oの材質を確保する。以上のように、加熱部28による加熱温度は、油分含有固形材料M、油分Oの種類に応じて、設定されるのが好ましい。
押出部33は、従来、溶融混練押出装置に用いられているものと同様に、ダイス35を設けて、油分O搾油済の残渣固形材料Mを絞って外部に押し出すようにしている。
以下、各スクリューエレメント20が対応する回転シャフト18に設けられる一対のスクリューエレメント20は、互いに同一であるので、その一方について、説明する。
搬送部30において、一対のスクリューエレメント20は、各々油分含有固形材料Mをバレル16の長手方向X下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメント20Aであり、搬送用スクリューエレメント20Aは、従来既知のフルフライトスクリューでよい。
図5に示すように、圧搾用スクリューエレメント20Bは、回転シャフト18が内嵌する円形開口48を有し、周方向に2以上のチップ50を有するディスク52が長手方向Xに積み重ねられ(図5において、7枚)、長手方向Xに隣接するディスク52の対応するチップ50は、周方向にずれている、長手方向Xに不連続タイプであり、バレル16の中心に対して、円形開口48の中心がオフセット配置される。より具体的には、各端部に設けられるディスク52は、3条であり、両端部の間に設けられるディスク52は、4条である。各ディスク52には、当接面に凹凸を設け、長手方向に隣接するディスク52が嵌合固定されるようにしている。
各ディスクの厚みtは、後に説明するように、圧搾用スクリューエレメント20Bの長手方向長さLにより、油分含有固形材料Mが圧搾用スクリューエレメント20Bを通過する時間を調整する観点から定めるのがよい。
圧搾用スクリューエレメント20Bは、搬送用スクリューエレメント20Aと同様に、回転シャフト18の軸線方向を中心とする回転により、油分含有固形材料Mを長手方向Xの下流方向に搬送するように構成され、ディスク52は、回転シャフト18の軸方向に傾斜して設けられている(図面上、傾斜は図示省略)。
バレル16の分割部C4、C7およびC9それぞれにおいて、図5に示す圧搾用スクリューエレメント20Bが2組、長手方向に直列に配置されている。
チップの周方向の配置、チップアングルは、偏心量dと同様に、油分含有固形材料Mに対する所望の圧搾度を達成する観点から定めればよい。
2組の圧搾用スクリューエレメント20Bは、上流側の組の最下流側の3条ディスク52と、下流側の組の最上流側の3条ディスク52とが当接する態様で、回転シャフト18にそれぞれ連結され、最下流側の3条ディスク52と最上流側の3条ディスク52とは、回転シャフト18の周方向にずらして当接させるのでもよく、周方向にずらさずに当接させるのでもよい。一方、上流側の組の最上流側の3条ディスク52、および下流側の組の最下流側の3条ディスク52はそれぞれ、隣接する搬送用スクリューエレメント20Aの端面と当接する態様で、回転シャフト18にそれぞれ連結されている。
一方において、各ディスクの厚みを個別に設定することにより、油分含有固形材料が圧搾用スクリューエレメントを通過する間の圧搾時間を調整し、それにより、同様に、圧搾度を調整することが可能である。
また、上述のように、圧搾用スクリューエレメントの隣接するディスク間において、チップの位置を周方向にずらすことにより、隣接するディスクすべて、チップの位置を周方向に整列する場合に比して、軟質化された油分含有固形材料Mが、バレル16の内面36と圧搾用スクリューエレメント20Bの外表面の間の流路を流れる際、油分含有固形材料Mの流れに対する抵抗となり、場合により乱流が引き起され、その分、圧搾度が向上し、搾油性がより増大する。よって、隣接するディスク間において、チップの位置を周方向にずらす角度は、このような観点から定めるのがよく、ずらす角度は、たとえば、隣接するディスク間の対応するチップ同士で、数度ないし数十度である。
より詳細には、外周閉曲線部40と円弧部14との間に形成される領域は、部分領域42として、SA1ないしSA5の5つの領域に区分され、図6(A)ないし図6(C)に示すように、回転シャフト18の回転に応じて、SA1ないしSA5の面積はそれぞれ、増減している。
所定間隔dについて、バレル16の内面36に対して、チップ50の先端が接触しない範囲で、なるべく小さいのが好ましく(たとえば、0.2ミリ以下)、それにより、流路断面積SA1ないしSA5間が区分されることから、流路断面積SA1ないしSA5の総面積が、長手方向上流側に隣接する搬送部における総面積より小さく設定する場合に、流路断面積SA1ないしSA5それぞれにおける、油分の圧搾に有効である。
以上の点は、一対の圧搾用スクリューエレメント20Bそれぞれにおいて、両端部の間に設けられる4条のディスク52により形成される流路断面積SAについても同様である。
以上より、圧搾部32における流路断面の狭め方は、半径方向を含めて圧搾力の調整の観点から定まればよい。なお、搬送用スクリューエレメント20Aは、図7に示すように、2条のフルフライトスクリューだけでなく、圧搾部32における流路断面の狭め方に適合する限り、1条または3条のフルフライトスクリューでもよい。
圧搾用スクリューエレメント20Bの外表面34とバレル16の内面36との間に構成される油分含有固形材料Mの流路断面積SAが所定面積となるように、圧搾用スクリューエレメント20Bのバレル16の長手方向Xに直交する横断面の外周縁形状が設定される。
流路断面積をどの程度小さく設定するかに応じて、バレル16の油分含有固形材料Mの流量に依存して、搾油部における油分含有固形材料Mの圧搾度が調整される。
所定間隔Dについては、たとえば、0.2ミリ以下であり、そこにおいて、油分含有固形材料Mのせん断による過熱が発生せず、または、圧搾用スクリューエレメント20Bのセルフクリーニングが可能となるように設定される。
変形例として、圧搾用スクリューエレメント20Bにおいて、条数、偏心量のいずれかが異なる、異なる種類のスクリューエレメント20が、バレル16の長手方向Xに整列されるのでもよい。
たとえば、複数の搾油部24において、バレル16の長手方向Xに下流側に位置する搾油部24ほど、圧搾用スクリューエレメント20Bの条数が増大されているのでもよく、これにより、下流ほど圧搾度を高めることが可能となり、ディスク52ごとに条数を変えるのでもよい。
たとえば、供給部22からの油分含有固形材料Mの時間当たりの供給量が小さい場合には、複数の搾油部24のうち、最上流側のみ用い、それより下流側の油分回収部26のスクリュー62を停止するのでもよい。
これにより、上流側の搾油部24で搾油された油分含有固形材料Mを下流側の搾油部24で再度搾油し、それにより、油分回収歩留まりを確保することが可能である。
変形例として、バレル16内で搾油された油分O含有固形物をバレル16の油分O含有固形物供給側に戻し、再度圧搾するように循環させるために、搾油部24の下流部からバレル16の上流部とを連絡する戻し流路が設けられるのでもよい。さらには、複数の搾油部24を設けるとともに、戻し流路を設けるのでもよい。
より詳細には、油分用流出開口38は、バレル16の下部に溜まる搾油された油分Oを回収可能なように、バレル16の底部から上レベルに及び、搾油部24の圧搾用スクリューエレメント20Bの軸方向長さの前後に、一対設けるのが好ましい。
特に、油分回収部26は、圧搾部32の長手方向上流側および下流側それぞれに隣接する搬送部30に、接続されるのがよい。
まず、搾油対象である油分含有固形材料Mの種類に応じて、加熱部28により、固形材料の融点または油分Oの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Mが加熱されるように加熱温度を設定する。
次いで、供給部22におけるフィーダーによる時間当たり材料供給量、搬送部におけるスクリューエレメント20の回転による時間当たりの油分含有固形材料Mの搬送量を設定する。
これにより、油分含有固形材料の順方向の搬送速度を調整することにより、バレル16の内部である密閉空間内の油分含有固形材料Mの充満度を調整する。
特に、油分含有固形材料Mの種類および態様、およびスクリューエレメント20の種類に応じて、搾油回収歩留まりを最大化する最適回転数(以下に説明)を設定する。
次いで、バレル16内面が所定温度に保持され、フィーダーおよび駆動モーター19により回転シャフト18が回転した状態で、油分含有固形材料Mを連続的に供給する。
供給された油分含有固形材料Mは、バレル16の長手方向下流に向かって、搬送され、その間に、固形材料の融点または油分Oの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Mが加熱される。
次いで、加熱され、軟化状態とされた油分含有固形材料Mは、各搾油部24において、連続的に長手方向下流に搬送されながら、半径方向を含め圧搾されることにより、以下のように搾油される。
その際、密閉空間の下流側に、流路断面積が狭められることにより、圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料Mの充満度を高めつつ、油分含有固形材料Mを圧搾し、油分を搾油し、搾油された油分を連続的に回収する。
搾油された油分をその場で、各油分回収部26を通じて、密閉空間の延び方向に対して側部に回収する。
スクリューエレメント20の外表面に付着する残余固形物は、搾油作業終了後、適宜、除去すればよい。
この点、スクリューエレメント20の回転数を増大すると、圧搾力は増大するが、圧搾時間が減少し、回転数を低減すると、圧搾力は減少するが、圧搾時間が増大する。
よって、圧搾力と圧搾時間との積による定まる圧搾度には、圧搾度を最大にする最適な回転数が存在する。
その際、圧搾用スクリューエレメント20Bの外表面34とバレル16の内面36との間に構成される油分含有固形材料Mの流路断面積SAは、搬送用スクリューエレメント20Aの外表面34Aとバレル16の内面36との間に構成される油分含有固形材料Mの流路断面積SAより小さく設定されるので、油分含有固形材料Mは、圧搾部32において、流路断面積SA全体に充満することにより、流路断面積SA内で、油分含有固形材料Mは、圧搾用スクリューエレメント20Bの油分含有固形材料Mの搬送方向上流側端部44から油分含有固形材料M搬送方向下流側端部46を通過するまで、半径方向を含め圧搾され、搾油された油分Oはその場で、バレル16の底部に溜まり、油分回収部26によりバレル16の下部に溜まる搾油された油分Oのみが回収され、搾油された固形物は、バレル16内で長手方向X下流側に搬送されるようにしている。
以上、油分含有固形材料Mは、搾油部24において、流路断面積SAの狭まりにより所定の圧搾力のもとで、所定の圧搾時間に亘って、半径方向を含め圧搾されることにより、搾油され、その場に溜まる油分Oのみが、油分回収部26により油分用流出開口38を介して回収される。
また、各回転シャフト18の対応する圧搾用スクリューエレメント20B同士の噛み合い部において生じる対象物に対するせん断を利用して動的圧搾は引き起こさず、このようなせん断により油分含有固形材料Mが加熱され、場合により、搾油される油分の熱劣化を引き起こすのを防止するとともに、油分含有固形材料Mが圧搾用スクリューエレメント20Bの外表面に付着したままの状態となり、熱劣化し、熱劣化した固形材料が搾油された油分に異物混入する恐れも排除することが可能である。
本発明の第2実施形態の特徴は、圧搾部それぞれに設ける圧搾用スクリューエレメント20Bである。
より詳細には、図9に示すように、圧搾用スクリューエレメント20Bは、4条であり、回転シャフト18が内嵌する円形開口48を有するモノリシック状であり、長手方向Xに離間する両端面44、46それぞれにおいて、周方向に2以上(4つ)のチップ50を有し、周側面には、両端面44、46のチップ50に連なる螺旋状リード56が設けられる、長手方向Xに連続タイプであり、バレル16の中心に対して、円形開口48の中心がオフセット配置される。
螺旋状リード56のピッチを調整することにより、圧搾用スクリューエレメント20Bによる油分含有固形材料Mの搬送速度、すなわち、油分含有固形材料Mの圧搾時間を調整することが可能である。
複数の搾油部24を設ける場合において、ある搾油部24には、第1実施形態における、不連続タイプの圧搾用スクリューエレメント20B、ある搾油部24には、本実施形態における、連続タイプの圧搾用スクリューエレメント20Bを採用してもよい。
試験条件は、以下である。
(1) 材料供給部
(i) 材料:パラフィンオイル含有ポリエチレン
(ii) 時間当たり材料供給量:15kg/h
(2)搬送部
(i) スクリューエレメント:2条フルフライトスクリュー
シャフト回転数:150rpm
バレル L/D:60
内径:30ミリ
(3)搾油部
(i) 設置数:3
(ii) スクリューエレメント:3RFKB60/7/30、FKB
いずれも、図5のディスク状タイプであり、各ディスクは条数が同じであり、両タイプにおいては、条数が異なる。
(iii) 条数:3RFKB:3条
FKB :4条
(iv) 偏心量:2.23ミリ
(4)油分回収部
(v) スクリュー: フルフライトスクリュー
(vi) 回転数:100〜150rpm
(5)加熱部
(vii) 設定温度 25〜180℃
(viii) 加熱形式:バレル内面からの外部加熱
ケース1およびケース2と、ケース4およびケース5との比較より、油分含有固形材料Mを軟化した後に圧搾すると、油分回収率は低い。
ケース3とケース4とにおいて、C4の圧搾部同士の圧搾用スクリューエレメント20Bの比較によれば、バレル内面とスクリューエレメントの外表面との間の流路断面が狭まることから、3条より4条のほうが、油分回収率は高いことがわかる。
ケース1およびケース2と、ケース3との比較より、ケース3は、油分回収率が高く、これは、バレルは略水平に長手方向に延びるように設置されるところ、 ケース3においては、搾油部を介して、その長手方向上流側および下流側に隣接する各搬送部に、油分回収部を接続することによるものと推察される。
すなわち、
(1) 従来のバッチ式の搾油方法に対して、連続的に油分含有固形材料Mを供給しながら、連続的に搾油可能である点を確認した。
(2) 連続的に油分含有固形材料Mを供給しつつ、搾油歩留まりを確保可能である点を確認した。
(3) 従来の2軸同方向溶融混練装置を利用して、搾油部24としてスクリューエレメント20を採用するとともに、油分回収部を追加することにより、搾油可能である点を確認した。
(4) 搾油部24において、バレル16内面とスクリューエレメント20外面との間の油分含有固形材料Mの流路断面積、および油分含有固形材料Mのスクリューエレメント20による搬送速度が、搾油に対する影響因子であることを確認した。
(5) 油分含有固形材料Mの搾油度は、搾油部24のスクリューエレメント20による、圧搾力および圧搾時間が支配因子であり、スクリューエレメント20、すなわち、回転シャフト18の回転数には、搾油度を最大化する最適な回転数が存在することを確認した。
(6) 油分含有固形材料Mの、搬送部と圧搾部とから構成される搾油部24において、搾油歩留まりを向上するのに、搾油部24を材料の搬送方向、すなわち、回転シャフト18の軸方向に、直列に複数設けることが有効である点を確認した。
たとえば、本実施形態において、圧搾部において、油分含有固形材料Mの種類、態様に応じて、スクリューエレメント20を選択する点を説明したが、スクリューエレメント20の選択に際し、スクリューエレメント20のリードを含む外周面形状、長手方向長さにより、圧搾部における圧搾時間を調整したり、または、スクリューエレメント20の条数を含む外周縁形状により、流路断面積を増減させて、圧搾部における圧搾力を調整したり、または、圧搾部における圧搾時間および圧搾力の両方を調整することにより、このようにして選択したスクリューエレメント20、および油分含有固形材料Mの種類、態様に応じて、最適な回転シャフト18の回転数を設定したうえで、搾油効果を最適化すればよい。
たとえば、本実施形態において、圧搾部において、油分含有固形材料Mの種類、態様に応じて、スクリューエレメント20を選択する点、より詳細には、 スクリューエレメント20の条数を含む外周縁形状により、流路断面積を増減させて、圧搾部における圧搾力を調整したり、または、圧搾部における圧搾時間および圧搾力の両方を調整する点を説明したが、上流側の搬送用スクリューエレメント20Aによりバレル16内を非充満状態で搬送される油分含有固形材料Mが、圧搾用スクリューエレメント20Bを通過する際、バレル16の内面36と圧搾用スクリューエレメント20Bの外周面34との間に構成される流路における油分含有固形材料Mの充満度を上げることにより、所望の圧搾度が達成されるように、バレル16の内面36と圧搾用スクリューエレメント20Bの外周面との間に構成される流路の容積を定めるのでもよい。
D 所定間隔
M 油分含有固形材料
O 油分
SA 流路断面積
L スクリューエレメントの軸方向長さ
d 所定クリアランス
t ディスクの厚み
10 搾油装置
12 シリンダ
13 円筒シリンダ
14 円弧部
16 バレル
17 内部スペース
18 回転シャフト
19 駆動モーター
20 スクリューエレメント
20A 搬送用スクリューエレメント
20B 圧搾用スクリューエレメント
21 回転伝達機構
22 供給部
23 ホッパー
24 搾油部
25 支持スタンド
26 油分回収部
27 駆動モーター
28 加熱部
29 支持スタンド
30 搬送部
31 回転伝達機構
32 圧搾部
33 押出部
34A 搬送用スクリューエレメント20Aの外表面
34B 圧搾用スクリューエレメント20Bの外表面
36 内面
38 油分用流出開口
40 外周閉曲線部
41 張り出しフランジ
42 部分領域
43 ねじ穴
44 油分含有固形材料M搬送方向上流側端部
46 油分含有固形材料M搬送方向下流側端部
48 円形開口
50 チップ
52 ディスク
56 螺旋状リード
58 戻し流路
60 ケーシング
61 シャフト
62 スクリュー
63 油分回収開口
Claims (16)
- 2つの円筒シリンダを長手方向に平行に連結し、長手方向に直交する断面において、一対の円弧部が連なるまゆ形であるバレルと、
それぞれ、対応する円筒シリンダ内で該円筒シリンダと同心状に長手方向に延び、
長手方向を中心に、同方向に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた2軸の回転シャフトと、
各々、前記2軸の回転シャフトそれぞれに対して外嵌する、一対のスクリューエレメントとを有し、
該一対のスクリューエレメントは、互いに同一であり、前記バレルの長手方向の同位置に設けられ、前記2軸の回転シャフト間で所定間隔を隔てて噛み合うように配置され、
油分含有固形材料を前記バレル内に供給する供給部と、該供給部により供給される油分含有固形材料から油分を搾油する搾油部と、搾油された油分を回収する油分回収部と、前記搾油部により圧搾されるまでに、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料が軟化状態となるように加熱する加熱部とが設けられ、
前記搾油部は、長手方向に隣接配置された搬送部と圧搾部とを有し、前記バレルの長手方向に直列に、複数設けられ、
前記搬送部において、前記一対のスクリューエレメントは、油分含有固形材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメントであり、
前記圧搾部の各々において、前記一対のスクリューエレメントは、油分含有固形材料を圧搾可能な圧搾用スクリューエレメントであり、
前記圧搾用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積は、前記搬送用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定され、
前記油分回収部には、前記バレルの下部に溜まる搾油された油分のみを回収可能なように、前記バレルの前記圧搾用スクリューエレメントの近傍に、油分用流出開口を有する、
ことを特徴とする搾油装置。 - 各圧搾用スクリューエレメントにおいて、前記バレルの長手方向に直交する断面外形を構成する外周閉曲線部は、前記圧搾用スクリューエレメントの前記回転シャフトを中心とする回転により前記外周閉曲線部と前記円弧部との間に所定クリアランスを保持しつつ、前記外周閉曲線部と前記円弧部との間に形成される領域が複数の部分領域に区分けされ、いずれかの部分領域の面積が、前記圧搾用スクリューエレメントの前記回転シャフトを中心とする回転に応じて増減するように、前記外周閉曲線部は、非円形状で、対応する回転シャフトの回転軸線は、前記円弧部の中心と同心状、または、前記外周閉曲線部は、円形状であり、対応する回転シャフトの回転軸線は、前記円弧部の中心と偏心状である、請求項1に記載の搾油装置。
- 前記圧搾用スクリューエレメントの前記バレル内面に対向する側周面および/または長手方向長さは、前記回転シャフトの所与回転数のもとで、油分含有固形材料が前記圧搾用スクリューエレメントの油分含有固形材料搬送方向上流側端部から油分含有固形材料搬送方向下流側端部を通過するまでの圧搾時間が所定時間確保可能なように形状設定される、請求項1または請求項2に記載の搾油装置
- 前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有し、周方向に2以上のチップを有するディスクが長手方向に積み重ねられ、長手方向に隣接するディスクの対応するチップは、周方向にずれている、長手方向に不連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置される、請求項3に記載の搾油装置。
- 前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有するモノリシック状であり、長手方向に離間する両端面それぞれにおいて、周方向に2以上のチップを有し、周側面には、両端面のチップに連なる螺旋状リードが設けられる、長手方向に連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置される、請求項3に記載の搾油装置。
- 油分含有固形材料の種類、嵩比重、粘度に応じて、前記スクリューエレメントの条数および/または前記所定チップアングルおよび/または前記偏心量および/または前記所定間隔が選択される、請求項4または請求項5に記載の搾油装置。
- 前記バレルに対して、前記搾油部の前記圧搾用スクリューエレメントの軸方向長さの前後に、前記搾油部により搾油された油分を回収する前記油分流出用開口が設けられる、請求項1に記載の搾油装置。
- 前記各搾油部ごとに、油分含有固形物から搾油した油分をそれぞれの前記油分回収部からその場で回収するように構成され、前記供給部による油分含有固形材料の供給量に応じて、複数の搾油部が選択可能とされている、請求項7に記載の搾油装置。
- 前記バレル内で搾油された油分含有固形物を前記バレルの油分含有固形物供給側に戻し、再度圧搾するように循環させる、前記搾油部の下流部と前記バレルの上流側とを連絡する戻し流路が設けられる、請求項1に記載の搾油装置。
- 前記複数の搾油部において、前記バレルの長手方向に下流側に位置する搾油部ほど、前記圧搾用スクリューエレメントの条数が増大されている、請求項8に記載の搾油装置。
- 前記圧搾用スクリューエレメントにおいて、条数、偏心量のいずれかが異なる、異なる種類のスクリューエレメントが、前記バレルの長手方向に整列される、請求項8に記載の搾油装置。
- 前記圧搾用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積が所定面積となるように、前記圧搾用スクリューエレメントの前記バレルの長手方向に直交する横断面の外周縁形状が設定される、請求項1に記載の搾油装置。
- 前記油分回収部は、前記油分用流出開口に連通接続され、油分回収開口を有するケーシングと、該ケーシング内に設けられ、前記油分用流出開口に向かって進む向きに回転するスクリューとが設けられ、前記油分回収開口を通じて、搾油される油分は回収され、搾油された油分含有固形材料は回収されないようにする、請求項1に記載の搾油装置。
- 油分含有固形材料は、工業用材料、天然物、または食品残渣であり、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒状、粉状のいずれかである、請求項1に記載の搾油装置。
- 各端部に設けられる前記ディスクは、3条であり、両端部の間に設けられる前記ディスクは、4条である、請求項4に記載の搾油装置。
- 前記油分回収部は、前記圧搾部の長手方向上流側および下流側それぞれに隣接する前記搬送部に、接続される、請求項8に記載の搾油装置。
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