JP7157737B2 - 食肉脱水アセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年２月１６日に出願された米国仮出願ＳＮ６２／４５９６８９号の利益を主張する。

本発明は、ペットフードレシピの一部としてそれらを大量に使用することを可能にするための、様々な肉製品の脱水のための改良された装置に広く関する。より詳細には、本発明は、開口付きハウジング内に配置された一対の先細の、収束する、噛み合う逆回転螺旋ねじを利用する装置に関する。スクリューの回転は、肉から水分を絞り出すのに役立ち、押出可能なペット飼料混合物に使用するための比較的乾燥した製品を提供する。

先行技術の説明
伝統的に、キブルタイプのペット飼料は押出装置を使って生産されてきた。これは通常、穀物、デンプン、脂肪および他の微量成分を含む飼料混合物を最初に湿らせそして部分的に調理するのに役立つ前処理剤の使用を含む。前処理後、混合物は押出機に供給され、そこで完全に調理され、乾燥および包装の準備が整った完成品に成形される。

近年、ペット飼料生産者はますます多くの量の新鮮な肉を飼料レシピに組み込むことを模索してきた。比較的低レベルの食肉添加では、伝統的な押出加工技術が適している。しかし、高レベル（例えば、約４０重量％を超える）の肉を配合しようとする試みがなされるとき、標準的な前処理装置／押出機装置は適切でない可能性がある。１つの問題は、新鮮な肉製品は非常に水分が多いので、前処理装置および／または押出機への通常の水分添加工程は製品を湿潤させ過ぎてうまく押出することができないことである。

この問題に対応して、装置製造業者は、高水分供給レシピを取り扱うための特殊な押出装置を設計した。他の代案は、肉が他の飼料成分と混合される前に肉を脱水するが、それによって少なくとも部分的に高水分問題を改善する。しかし、従来の脱水装置は、ペットの飼料レシピに有効に使用するのに十分低いレベルまで肉を効率的に脱水することができなかった。

対象となる参照には、次のものが含まれる。米国特許第２，５６７，２１９号、第４，４３８，６９１号、第４，５６５，１２４号、第４，９３５，１８３号、第５，２３２，２８０号、第５，３３３，５５６号、第５，６２８，５６０号、第５，６９４，８８３号、第６，２３４，６６１号、第６，６０９，８１９号、第６，６８８，２１７号、第６，８０５，４８０号、第７，１９１，７００号、第７，３２２，７３８号、第７，６３２，００６号、第７，７３１，８７９号、第８，０７９，７４７号、第８，５９６，８５６号および第９，３１６，４３９号。米国特許公開第２００５／０２１９９４３号および同第２００８／００６９９１６号。外国特許参照ＣＮ１０１１０３８２５Ａ、ＣＮ１０１５３１０５４Ａ１、ＣＮ１０２２２５３１７Ａ１、ＣＮ１０２２７５２８５Ａ１、ＣＮ１０２４９０３４０Ａ１、ＣＮ２０１４３９２２３Ｕ１、ＣＮ２０２０６２６３５Ｕ１、ＤＥ１０１１３９４９Ａ１、ＥＰ０３５８８３７およびＷＯ２００４０８０７０４。非特許刊行物Ｂａｌｄｗｉｎ、Ａｄｄｉｎｇ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ、Ａｎｉｍａｌ Ｆｅｅｄ、２００７年。Ｂｈａｒａｔｈ、 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｗｉｎ Ｓｃｒｅｗ Ｏｉｌ Ｅｘｐｅｌｌｅｒ ｆｏｒ Ｐｏｎｇａｍｉａ Ｐｉｎｎａｔａ Ｓｅｅｄｓ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｄｖａｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、２０１４年。ＭＬＡ報告書、Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｅｘｔｒｕｄｅｄ ｒｅｄ ｍｅａｔ ｔｒｉｍ ｐｒｏｄｕｃｔｓ、２０１１年。ＪＳＷ ｂｒｏｃｈｕｒｅ、Ｔｗｉｎ Ｓｃｒｅｗ Ｅｘｔｒｕｄｅｒ、２０１４。

本発明は、上記に概説した問題を克服し、改良された装置及び肉を脱水するための方法、特に水性肉スラリーを提供する。大まかに言えば、本発明は、一対の細長い、平行でない、先細で噛み合った螺旋状にねじ山を付けられたねじを含み、各ねじは長手方向軸を示し、ねじは長手方向軸間の夾角が約１～７°で、より好ましくは約１～５°で、そして最も好ましくは約２°で配向される。ねじのらせん状のねじ山は、ねじの長さに沿って協働的にニップ間隙を提示する。ハウジングは、螺旋ねじと少なくとも部分的に囲む関係で提供され、ハウジングは、乳化された肉（典型的には、約３．０ｍｍ未満の肉粒子を有する）のための入口開口部、ハウジングの長さの少なくとも一部分に沿った一連の水出口、および脱水肉の出口を有する。脱水アセンブリの動作中にねじを逆回転させるために、駆動装置がねじと動作可能に結合される。

螺旋状にねじ山を付けられたねじは、ニップ間隙内で肉粒子を圧搾することによって乳化肉から水分を除去するように配向され、ハウジング内の圧力が実質的に大気圧（すなわち、実大気圧から±３％）になるようにハウジングが大気に開放される。好ましい形態では、ねじのねじ山間のニップ間隙の調整が可能な装置が提供される。

本発明はまた、平行でない、先細で噛み合った螺旋状にねじ山を付けられたねじを備える食肉脱水アセンブリに、かつそれを通って乳化肉混合物を通過させる第一の工程を含む食肉含有水性スラリーを脱水する方法を提供する。各ねじは長手方向軸を示し、その長手方向軸間の夾角が約１～７°であるように配向され、そしてねじの螺旋状のねじ山が協働してスクリューの長さに沿ってニップ間隙を提示する。混合物内の肉粒子をニップ間隙内で圧縮させて肉から水を排出しそして脱水肉を回収することを可能にするために、乳化肉が脱水アセンブリを通過する間にねじを逆回転させる。全工程は実質的に大気圧で行われる。

図１は、本発明による食肉脱水アセンブリの斜視図である。 図２は、異なる視野角からの食肉脱水アセンブリの別の斜視図である。 図３は、食肉脱水アセンブリの側面図である。 図４は、食肉脱水アセンブリの平面図である。 図５は、デュアル脱水ねじの構成を説明するために除去されたスクリューハウジングを備える食肉脱水アセンブリの上面図である。 図６は、交互ハウジングアセンブリおよび開位置における最端ネジ支持フレームを示す、食肉脱水アセンブリの分解斜視図である。 図７は、ねじのねじ山間のニップ間隙を示す、食肉脱水アセンブリの噛み合ったねじの前端を示す断面図である。 図８は、食肉脱水アセンブリの一部を形成するＵジョイント／調整カラーのうちの一方を示す拡大上面図である。 図９は、食肉脱水アセンブリの一部を形成するＵジョイント／調整カラーのうちの一方の斜視図である。 図１０は食肉脱水アセンブリの一部を形成するＵジョイント／調整カラーのうちの一方の分解図である。 図１１は、食肉脱水アセンブリのハウジング内の水絞りスロットを示す部分図である。 図１２は、図６のものと同様であるが、詳細に食肉脱水アセンブリの揺動フレームねじサポートを示す、拡大図である。 図１３は、本発明の別の実施形態において用いられる第一セクション蒸気加熱器を備えた修正ハウジングの分解図である。 図１４は、ハウジング部の底部１８０°の排水スロットのパターンのみを示す、図１３の実施形態の第３のハウジング部の部分斜視図である。

本発明は、上記に概説した問題を克服し、そしてそれらの牛肉、豚肉、鶏肉、七面鳥、魚、およびその組み合わせを含む様々な種類の肉の脱水のために効率的で、非常に効果的な装置を提供する。

はじめに図１～４を参照すると、食肉脱水アセンブリ１０が示されており、これは一般に、細長い底部支持フレーム１２と、二軸ねじ脱水ユニット１４と、ユニット１４と動作可能に結合された駆動アセンブリ１６と、最端部の揺動可能なねじ支持部１８と、水収集トラフ２０とを含む。図示のように、フレーム１２は、図１、図３および図４に見られるように、右から左にインライン方式で前述の構成要素の全てを支持する。

より詳細には、支持フレーム１２は、横方向に間隔を置いて配置された細長いサイド部材２２、２４を有し、これらのサイド部材の間に延在してこれらを相互連結する中間連結構造体２６およびスパン壁２７を有する。駆動アセンブリ１６は、ギアボックス３２に通じる出力シャフト３０を有する電気駆動モーター２８を含む。ギアボックス３２は一対の出力軸アセンブリ３４、３６を有し、各出力軸アセンブリ３４、３６は第１の調整カラー３８、第１の相互接続されたＵジョイント４０、第１のＵジョイント４０から第２のＵジョイント４４への短い出力シャフト４２、および第２の調整可能なカラー４６を含む。

脱水ユニット１４は、それぞれ中央ねじ山領域５５を有する一対の一様に先細で、平行でない、噛み合った、螺旋状にねじ山を付けられたねじ５２、５４、ベアリングハウジング５０内に延在し支持される後方に延在する駆動部５６、および前方に延在するスタブシャフト５８を含む。図示のように、駆動部５６はベアリングハウジング５０を貫通し、調整可能なカラー４６に固定されている。図示の実施形態では、ねじ５２、５４の中心線は、それらの間に２°の挟角を有し、より広くは、この角度は、約１～７°、より好ましくは約１～５°である。１０°以上のより大きい夾角は、ねじの間のニップ領域に過度に高いニップ圧力条件を作り出すことによってアセンブリ１０の性能を低下させる傾向がある。ねじ５２、５４の領域５５は単一ねじ山設計であり、後方から前方に向かって一様に減少するピッチ長さ、後方から前方に向かって一様に変化するねじ山深さを有する。ねじ５２は、左側のリード、可変リード（後端の３．９３７インチから前端の２．５２０インチまで）、可変深さねじであり、一方ねじ５４は、右側のリード、可変ピッチ、同じリード寸法の可変深さネジである。ピンチポイントすなわちニップ間隙５９は、長さが調節可能なねじの長さに沿って噛み合うねじ山間に設けられる。重要なことに、ねじは、逆回転するように設計されかつ動力を与えられている、すなわちそれらは反時計方向に回転する。

ねじ５２、５４の噛み合うねじ山間のニップ間隙５９（図７参照）は、以下に説明する調整構造を使用して、ねじの大径端部で０～０．１６１インチの間で、かつねじの小径端部で０～０．０８６インチの間で変えることができる。代替の設計では、ねじ５２、５４の代わりに複数のらせんねじを使用することができ、あるいはねじは一定のリードまたは一定のピッチのものとすることができる。

全体ユニット１４はまた、ねじ５２、５４を受ける穴の開いた解放型ハウジングアセンブリ６０を含み、駆動部５６はハウジングから後方に延在し、スタブシャフト５８はそこから前方に延在する。図６に最も良く見られるように、ハウジング組立体６０は３つの端部間の相互に連結されそして先細にされた部分６２、６４、６６から構成され、各々は挿入されたねじ５２、５４を密着包囲するように幾分「数字の８」の形状の内孔６８、７０、７２を有する。すなわち、ハウジングは、それぞれ対応するねじ５２または５４を囲んで収容する２つの細長い横並びの連通室を示す。最後部のハウジング部６２には、管状の肉入り口７４が設けられている。部分６２～６６は、その中に形成された一連の細長い排水スロット７６を有する。この実施形態では、部分６２のスロット７６は幅１ｍｍ、長さ９ｍｍであり、下流部６４および６６のスロット７６はより小さく、部分６４のスロットはセクション６６のスロットよりも大きい。また、図１～図１２の実施形態では、スロット７６は、ハウジング６０の全体の周りおよびその全長に沿って設けられている。図１および３に最もよく見られるように、一連の直立マウント７８がサイド部材２２、２４に固定され、ハウジング部に連結するために上方に延在し、それによってハウジング６０を支持フレーム１２の上方に吊り下げる。開放ハウジング設計は、通常は超大気圧で作動する典型的な押出機とは対照的に、アセンブリ１０の食肉脱水操作が確実に実質的に大気圧で起こるようにする。

図６に示すように、孔６８ａ、７０ａ、および７２ａが本質的に平坦な中間部および丸みを帯びた端部を有すること以外はアセンブリ６０と同一である代替ハウジングアセンブリ６０ａを使用することができる。その結果、ハウジング部６２ａ、６４ａ、および６６ａの壁は、それらの噛み合う領域でねじ５２、５４の構成に厳密には一致しない。

揺動可能なねじ支持体１８は、枢動アセンブリ８０によって支持フレーム１２の前端部に取り付けられており、支持体１８を図１～５に示される閉位置から図６に示される開位置へと選択的に移動させることができる。適切なラッチ構造（図６および図１２参照）が、取り付け／取り外しクランク８２と共に、支持体１８をその閉位置に保持するために設けられている。支持体を開くことが望まれるときには、クランク８２が作動され、そして支持体は図６の位置まで外側に揺動される。支持体１８には、ねじ５２、５４の前方に突出したスタブシャフト５８を受ける一対の並んだベアリング支持体８６を有する固定具８４が設けられている。したがって、アセンブリ１０の動作中、ねじはその両端で支持される。

ハウジング６０の下に配置された水収集トラフ２０は、ほぼＵ字形の構成であり、ハウジングスロット７６を通して絞り出された水を受け取るように設計されている。アセンブリ１０の動作中にトラフ２０を排水するために、適切な水抜き構造（図示せず）が設けられる。

前述のように、ねじ５２、５４間のニップ間隙は変えることができる。これを行うために、調整カラー３８の１つ以上が使用される。図８～図１０を参照すると、調整カラー４６／Ｕジョイント４４が示されている。具体的には、ねじ５４の駆動部５６の最後端はカラー４６に固定されている。カラー４６は、一対の対向するラグ９０を有する第１の半径方向に拡張されたセグメント８８を有する。カラー４６は、一対の対向するラグ受容凹部９４を有する第２のセグメント９２も有する。セグメント９２は、ねじ９６によってＵジョイント４４に固定されている。凹部９４は、それぞれ、図示のようにラグ９０と係合する調整ねじ１００を担持する一対の突起９８によって画定されている。ねじ５２に対するねじ５４の相対位置を変更し、それによってそれらの間のニップ間隙を変更することが望まれる場合、調整ねじ１００のうちの１つを回転させることだけが必要であり、それは、カラー４６のわずかな回転に影響を及ぼし、それによって、ねじ５４の全体に影響を及ぼす。もちろん、そのような調整は、アセンブリ１０が作動していないときにのみ行うことができる。

図１３は、食肉脱水アセンブリ１０２の形態の修正実施形態を示す。この実施形態では、第１、第２、および第３の端部間相互接続ハウジング部１０６、１０８、および１１０からなるねじアセンブリハウジング１０４が提供される。最初のハウジング部１０６は、入口１１４を通って導入された乳化肉を加熱する働きをする周囲の蒸気加熱ジャケット１１２を備える。さらに、この実施形態では、中間ハウジング部１０８は、部１０８の全表面領域を覆う排水スロット７６を備える。図１４に最もよく示されているように、最終部１１０はその底半分にのみスロット７６を有する。

アセンブリ１０で加工される肉は最初に乳化形態に機械的に状態調節されることが望ましく、これは任意に約４０～８０℃の温度に予熱されてから入口７４に送達される。次いで、肉は、ねじ５２、５４の逆回転中にハウジング６０の長さに沿って通過し、後者は駆動アセンブリ１６によって駆動される。肉が実質的に大気圧でハウジングの長さを横切るとき、噛み合ったスクリューは乳化された肉の中の肉粒子を圧搾するかまたは絞り出すように働き、それによってトラフ２０内での収集およびトラフ２０からの取り出しのためにハウジングスロット７６を通して水を排出する。次いで、完全に脱水された肉は、絞り出された水とは別に適切なコンベヤまたは他の装置（図示せず）によってそれが収集されるハウジング６０の開いた前端を通過する。通常のやり方では、ねじ５２、５４は約３０～２００ｒｐｍ、より好ましくは５０～１５０ｒｐｍの速度で逆回転され、これは高速回転同方向回転ねじを備えた典型的な二軸ねじ押出機とは異なる。

Claims (13)

1. 乳化肉脱水アセンブリであって、
   それぞれが後端および前端、ならびに長手方向軸を示す、一対の細長い、平行でない、先細で噛み合った螺旋状にねじ山を付けられたねじであって、前記ねじがその長手方向軸間の夾角が１～７°であるように配向され、前記ねじの螺旋状のねじ山が前記ねじの長さに沿って協働してニップ間隙を提示するねじと、
   前記ねじの後端に隣接する乳化された肉のための入口開口部と、ハウジングの長さの少なくとも一部に沿った一連の水出口と、前記ねじの前端に隣接する脱水された肉出口とを有する、前記螺旋ねじを少なくとも部分的に囲む前記細長いハウジングと、を備えるアセンブリにおいて、
   前記各ねじのピッチ長さが前記後端から前記前端に向かって減少し、駆動アセンブリが、前記脱水アセンブリの動作中に前記ねじを逆回転させるために前記ねじと動作可能に結合され、前記ハウジング内の圧力が大気圧になるように前記ハウジングが開放型であることを特徴とする、アセンブリ。
2. 前記ハウジングが、対応する螺旋ねじをそれぞれ受容する一対の隣り合ったチャンバを提示する、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ねじのねじ山の間の前記ニップ間隙を調整するように動作可能な装置を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記ねじが等しい長さである、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記角度が２°である、請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記水出口が前記ハウジングに形成された一連の穿孔を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記穿孔が、前記ハウジングの全表面領域の周りに完全に延在している、請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記穿孔が前記ハウジングの底部に沿ってのみ存在する、請求項６に記載のアセンブリ。
9. 前記ハウジングの下に水槽を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
10. 前記ハウジングがその長さに沿って先細になっている、請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記駆動アセンブリが、前記ねじを５０～１５０ｒｐｍの速度で逆回転させるように動作可能である、請求項１に記載のアセンブリ。
12. 請求項１に記載の乳化肉脱水アセンブリを使用して乳化肉を脱水する方法であって、
    前記乳化された肉を食肉脱水アセンブリに通して通過させるステップと、
    脱水肉を回収するステップと、を含む方法において、
    前記乳化された食肉が前記脱水アセンブリを通過する間に前記ねじを逆回転させ、前記乳化された食肉から水を排出するために前記ニップ間隙内で食肉を圧縮させるステップを特徴とし、前記方法が大気圧で実行される、方法。
13. 前記ねじを５０～１５０ｒｐｍの速度で逆回転させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。

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