JPH0477655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は押出機、主に二軸押出機においてバレ
ルおよびノズルの途中から容易に材料を外部に排
出できるようにした押出機に関するものである。
本発明はプラスチツク、ゴム、食品押出機等に適
用できるものであるが本明細書では近年多用され
るようになつた二軸の食品押出機の例で説明す
る。

従来の技術 従来の食品押出機の一例を第６図により説明す
る。食品押出機１１はベース上に耐圧性を有する
複数個のバレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎを孔芯が
一致するように水平に連結し、一体的に一本のバ
レルを形成し、フレーム１２上に取付けた支柱に
より支持されている。このバレルの内部には一端
を不図示の駆動源に接続し回転するスクリユ軸１
４がバレルのほぼ全長にわたつて挿入され、この
スクリユ軸１４の外周に食材の移送、混練等を目
的とした複数のスクリユ１５がその成形条件に合
つた順序で嵌合されている。バレル１３Ａの上部
には食材（図示せず）の導入を受けるシユータ１
６が上向きに開口し、このシユータ１６の上部に
設けたフイーダ１７から一定量の食材が供給され
るようになつている。

バレル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎの外周にはこれ
らのバレルを加熱または冷却するための熱交換器
１８Ｂ，１８Ｃ…１８Ｎがそれぞれ取付けられて
いる。また、各バレルの温度を検出するための温
度センサ１９Ｂ，１９Ｃ…１９Ｎが各バレルの孔
中心に向つて差し込まれ、その検出部である先端
はバレルの内壁に近い位置となつている。前記バ
レル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎは自動温度調節計
（図示せず）により自動的に設定温度にコントロ
ールされる。

バレル１３Ｎの端面にはオリフイス２０を有す
るダイ２１が固着され、図示されていないダイ２
１もバレル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎと同様温度コ
ントロールされている。バレル１３Ａに注水の開
口した孔２２を設け、上部に注水装置３１の貯水
用タンク３２が配設され、このタンク３２の下部
から開閉弁３３、計量ポンプ３４および逆止弁３
５が直列にそれぞれ配管３６で結ばれ、その配管
の先端がバレル１３Ａの孔２２に接続されてい
る。

次に作用について述べると、スクリユ軸１４を
駆動し、スクリユ１５を回転させ、フイーダ１７
からシユーダ１６内へ食材を投入し、バレル１３
Ａ内に食材を供給する一方注水装置の開閉弁３３
を開き計量ポンプ３４を運転し、、加圧水をバレ
ル１３Ａの孔２２内に一定量連続的に注水する。
他方バレル１３Ａ内に導入された食材はバレル１
３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎとスクリユ１５回転により
移送されながら加熱、加圧、粉砕、混練等行なわ
れ目的とする加工（クツキング）が施されダイ２
１のオリフイス２０から押出され成形される。

食品押出機で使用されるスクリユは右ねじスク
リユ、左ねじスクリユ、右ねじれニーデイングデ
イスクおよび左ねじれニーデイングデイスク等
種々の形状のものが使用されている。左ねじスク
リユや右ねじれニーデイングデイスクは食材を逆
方向に移送する機能を有し、例えばスクリユ１５
の構成を右ねじスクリユの下流側の隣に左ねじス
クリユを設けた場合、右ねじスクリユで移送され
てくる食材の流れをその境界部で堰止める。すな
わち堰の効果を有し、この境界部は連続的に送ら
れてくる食材を堰止めるため高圧力となる。

食材はバレル内部をスクリユによつて移送され
ながら加熱、加圧、粉砕、混練およびバレル内壁
やよスクリユの外周面との摩擦およびせん断等に
より昇温し、その温度は圧力条件下によつては
200℃以上に達することもある。この境界部およ
びこの付近の領域に食材を充満させて加熱または
冷却すれば効率のよい加工が行なえる。

ニーデイングデイスクについても多段として位
相をづらすとか厚みを変化させて混練作用の効果
を変えるとか、または左ねじれニーデイングデイ
スクを組込み左ねじスクリユと同様な食材を逆に
移送する作用を持たせることも可能である。この
ように右ねじスクリユに左ねじスクリユを組合わ
せるとか、左右のニーデイングデイスクを組合わ
せるとか、またはその他のスクリユーを組合わせ
るとともにバレルの温度、スクリユの回転数、食
材の供給量および加水量等を最適な条件に設定し
てバレル内部での食材の滞留時間、圧力、温度を
コントロールしながら効率的な押出成形加工を行
つている。

発明が解決しようとする問題点 食品押出機のバレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎの
温度コントロールは前述したように各バレルの内
壁に近い位置に差し込まれた温度センサ１９Ｂ，
１９Ｃ…１９Ｎと組合わされた不図示の自動温度
調節計により設定温度に自動的に温度コントロー
ルされている。ダイ２１についてもバレルと同様
に温度コントロールされている。しかし、前記温
度センサ１９Ｂ，１９Ｃ…１９Ｎで検出した温度
は実際加工される食材の温度と異なり以下に述べ
るような問題がある。すなわち、バレル１３Ｂ，
１３Ｃ…１３Ｎ内の食材スクリユ１５とバレル１
３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎの内壁との摩擦およびせん
断等により発熱する。この発熱は食材の組成、バ
レル１３への供給量のムラ、食材自身の水分量、
注水量およびスクリユ回転数等によつても異なつ
てくる。その食材の温度が異常高温になつてもそ
の温度は直ちにバレル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎに
伝達されず、この結果食材にこげつきが生じ食材
は移送されず、ついにはダイ２１から食材の押出
が不可能となるとともにスクリユ１５の回転が不
能になり、バレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ内から
スクリユ１５の抜取りおよび抜取り後のスクリユ
１５やバレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ内のこげつ
いた食材の除去とクリーニングが困難となり運転
再会するまでには多大な時間と経費が必要となり
経済的に大きな損失となつていた。特にこのこげ
つきの問題は前述の右ねじスクリユと左ねじスク
リユの境界部やニーデイングデイスク等を組合わ
せた高圧領域となる部分またはダイ２１部で起り
易くなつている。

また、運転停止時にも以下に述べるような問題
がある。運転停止の際のバレル１３Ｂ，１３Ｃ…
１３Ｎおよびダイ２１の設定温度を低温にして、
加水量を増加し、スクリユ回転数と食材の供給量
を徐々に減少させダイ２１のオリフイス２０から
押出される食材の温度と、バレル１３Ｂ，１３Ｃ
…１３Ｎの温度が十分に降下しているのを確認し
てフイーダ１７の運転を停止し、食材の供給を停
止する。次にスクリユの回転を停止するとともに
加水を停止し、オリフイス２０からの食材が吐出
しなくなつたことを確認してバレル１３Ｎからダ
イ２１を取外し、バレル１３Ａ、１３Ｂ…１３Ｎ
内からスクリユ１５を抜取りスクリユ１５および
バレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ内に付着した食材
の除去とクリーニングを行なつている。しかし、
スクリユ１５の右ねじスクリユと左ねじスクリユ
の境界部、ニーデイングデイスク等を組合わせた
高圧領域、すなわち堰の作用を起す領域に食材が
凝集し、食材移送を阻害する栓として作用し、オ
リフイス２０からバレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ
全体内の食材を完全に押出除去することが困難で
あつた。そのためバレル内に部分的に食材が残留
したままの状態でスクリユ１５の抜取りを行なわ
なければならず強大な力が必要となり抜取り作業
のため特殊な治具または装置が必要となつたり、
スクリユ１５の抜取り後のバレル１３Ａ，１３Ｂ
…１３Ｎの内壁やスクリユ１５に付着した食材の
除去およびクリーニング作業が面倒となるなどの
欠点があつた。

本発明は以上のような点にかんがみてなされた
もので押出機の運転中高温、高圧部の食材のこげ
つきによる押出不良の防止、運転停止時のスクリ
ユの抜取り作業の容易、バレルよりスクリユ抜取
り後のスクリユおよびバレルのクリーニング作業
の容易等を計るとともに安定した押出成形を可能
にすることを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明はオリフイスを有するダイを先端に取付
けたバレル内にスクリユを回転させ材料を移送し
ながら加熱、加圧、粉砕および混練等を行ない、
前記ダイより押出し成形品を得る押出機におい
て、スクリユの組合せにより発生するダイおよび
バレルの高圧領域に材料の一部を外部に排出する
ための排出路または前記材料の一部を下流側の低
圧領域に送ることができる排出路をバイパス的に
設けるとともに同排出路に排出路の開閉を行なう
弁装置を設け、高圧領域に設けた温度センサまた
は圧力センサで異常高温または異常高圧を検出
し、その信号で前記弁装置を一時的に開き前記排
出路からの材料の一部を外部に排出するか、また
は下流側に送るようにした押出機である。

作 用 ノズルまたはバレルの高圧領域に設けた温度セ
ンサまたは圧力センサで異常高温または異常高圧
を検出し、その信号で排出路に設けた弁装置を一
時的に開き前記高圧領域下の材料の一部を外部に
排出するか、または下流側の低圧領域に送る。

実施例 本発明の一実施例を示した第１図ないし第５図
により説明する。第１図においてはバレル１３
Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ、スクリユ軸１４、スクリユ
１５、シユータ１６、フイーダ１７、熱交換器１
８Ｂ，１８Ｃ…１８Ｎ、温度センサ１９Ｂ，１９
Ｃ…１９Ｎ、オリフイス２０、ダイ２１、孔２
２、注水装置３１、タンク３２、開閉弁３３、計
量ポンプ３４、逆止弁３５および配管３６は従来
の実施例第６図と同等部材であるため詳しい説明
は省略し異なる部分のみ説明する。

バレル１３Ｃとバレル１３Ｄの間に補助バレル
４１Ｃおよびバレル１３Ｎとダイ２１の間に補助
バレル４１Ｎが設けられ、これらの補助バレル４
１および４１Ｎにはそれぞれ排出路４２Ｃ，４２
Ｎ、弁装置４３Ｃ，４３Ｎおよび補助温度センサ
４４Ｃ，４４Ｎが設けられている。前記補助温度
センサ４４Ｃ，４４Ｎの先端の温度検出部は補助
バレル４１Ｃ，４１Ｎの孔内部まで挿入されてお
り直接食材の温度を検出するようになつていると
ともに補助温度センサ４４ＣはＡタイマ４５Ｃを
介して弁装置４３Ｃに、また、補助温度センサ４
４ＮはＢタイマ４５Ｎを介して弁装置４３Ｎに接
続されており補助温度センサ４４Ｃおよび４４Ｎ
の信号により常時は閉じている弁装置４３Ｃおよ
び４３Ｎを一定時間開くようになつている。

次に前述した実施例の動作を説明する。正常な
押出成形時における食材は特に高圧、高温になる
こともなくスクリユ１５の回転により移送されな
がら各バレル（補助バレルを含む）内を加熱、加
圧、粉砕および混練等させ、ダイ２１のオリフイ
ス２０から押出される。この場合補助温度センサ
４４Ｃ，４４Ｎは食材温度が正常であるため作動
しない。ここで例えば補助バレル４１Ｃ内の食材
温度が異常高温となり、この温度を補助温度セン
サ４４Ｃが検出すると、この出力信号によりＡタ
イマ４５Ｃを作動させ弁装置４３Ｃを一定時間開
き補助バレル４１Ｃ内部の食材の一部を排出路４
２Ｃから外部に排出する。外部に排出せずこのま
ま運転を続けると食材が高温、高圧領域で凝集し
移送されず、やがてこげつきを起す。そこではこ
れを防止するため、この部分の食材の一部を外部
に排出させることによりこの部分の圧力を正常に
下げ正常運転に復帰させる。補助バレル４１Ｎ部
についても同様の動作をする。この異常高温を検
出し一部の食材を外部に排出した時点で食材の供
給量、加水量、スクリユの回転数等を連動して調
整するようにすればより好ましい運転制御が可能
となる。

第２図は第１図で示した補助バレル４１Ｃ部の
他の実施例を示すもので、この場合は補助温度セ
ンサ４４Ｃ、Ａタイマ４５Ｃを設けず排出路４２
と弁装置４３とを設け手動で食材の一部を外部に
排出させるようにしたものである。この場合の食
材の排出操作は運転中途でダイ２１のオリフイス
２０から押出しが停止した時任意に弁装置４３を
開き異常高温になつた食材を補助バレル４１内に
滞留させることなく外部に排出し正常運転に復帰
させる。この機構は第１図の補助バレル４１Ｎ部
にも適用できるものである。また、この弁装置４
３は排出路４２の一部にネジ栓を設け開栓、閉栓
するようにしても可能である。

第３図は排出路４２を第１図、第２図の実施例
に示すように補助バレル４１Ｃまたは４１に設け
たものでなくバレル１３（１３Ａないし１３Ｎの
総称）に設けたさらに他の実施例である。このよ
うに排出路４２に必要に応じて任意のバレルに設
けることが可能である。

さらに第４図で示したようにダイ２１のオリフ
イス２０の近くに排出路４２を設け、例えば不良
押出成形品を押出成形機の後工程へ送り出すこと
なく排出路４２から弁装置４３を介して排出させ
るバイパス的に使用することも可能である。

排出路４２は前述したように例えば第２図およ
び第３図に示したスクリユ１５の右ねじスクリユ
１５Ａと左ねじスクリユ１５Ｂの境界部や第４図
で示したダイ２１部の高圧部、ニーデイングデイ
スク部あるいは異なるピツチ（小ピツチ）の右ね
じスクリユを下流側に組合せることにより発生す
る高圧下の領域に設けることにより容易にバレル
１３内部から食材を外部に排出できる。一般的に
はバレル１３排出路４２は固定で自由に変更でき
ないためスクリユ１５の組合せを考慮して実施す
る。

第５図は右ねじスクリユ１５Ａと左ねじスクリ
ユ１５Ｂとの境界部から食材一部をの排出路４２
に分流させ弁装置４３を介して下流側の右ねじス
クリユ１５Ｃに合流（バイパスを形成）させたさ
らに他の実施例である。この場合例えば第１図の
場合ノズル２１部のみ排出路４２を設け食材の排
出を行えばよく他の排出口４２を設ける必要もな
い。

次に運転停止時の動作について説明する。この
動作は従来とほぼ同様であり先ずバレル１３Ｂ，
１３Ｃ…１３Ｎおよびダイ２１の設定温度を低温
にして加水量を増加し、スクリユ回転数および食
材の供給量を徐々に減少し、ダイ２１のオリフイ
ス２０から押出される食材の温度とバレル１３
Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎの温度が十分に下つているの
を確認してフイーダ１７の運転を停止し、食材の
供給を停止する。この状態で加水を続けながらス
クリユ１５を回転させバレル１３Ａないし１３Ｎ
内の残留食材を下流に移送する。しかし第２図お
よび第３図で示すような右ねじスクリユ１５Ａと
左ねじスクリユ１５Ｂの境界部や図示していない
がニーデイングデイスクやその他のスクリユの組
合せにより高圧となる領域に堰の作用を与えこの
部分に食材が凝集し栓となつて働き、この部分の
下流側に食材が移送されずダイ２１のオリフイス
２０から吐出されなくなつている。そこで弁装置
４３を開いて凝集した食材の一部を排出路４２か
ら外部に排出または下流側の右ねじスクリユ部に
バイパスを利用して送り栓の状態を解放させる。
以後残留食材はダイ２１側に移送される。この時
第４図に示すようにダイ２１に設けた弁装置４３
を開けて排出路４２より水と一諸に残りの材料を
外部に放出することができる。

このようにしてバレル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎ
およびダイ２１内部の食材を完全に排出すること
ができるとともに加水される水によりバレル１３
Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎの内壁やスクリユ１５に付着
した食材を互に噛合うスクリユ１５のセルフクリ
ーニング機能によりクリーニングされるとともに
完全に水洗される。したがつてスクリユ１５をバ
レル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎから抜き取る場合ダ
イ２１をバレル１３Ｎから取外した後スクリユ軸
１４の一諸にバレル１３Ａ，１３Ｂ…１３Ｎ内部
から手で簡単に引出し抜取ることができる。

なお、本発明は二軸の押出機の場合特に有効で
あるが単軸の場合および３軸以上の場合でも適用
できるものである。また、第１図における実施例
では補助温度センサ４４Ｃおよび４４Ｎを使用し
弁装置４３Ｃおよび４３Ｎを開閉したがこれらの
補助温度センサ４４Ｃおよび４４Ｎの代りに圧力
センサを代用することも可能である。また排出路
４２，４２Ｃ，４２Ｎの一部に冷却ジヤケツト等
を設けて冷却水を循環させ排出路４２，４２Ｃ，
４２Ｎ内に滞留した食材が焼け等を起さないよう
にすることが望ましくより有効である。

発明の効果 ノズルまたはバレルの高圧領域に材料が滞留
し、スクリユおよびバレル内壁等で強力なせん断
を受け異常高温になつた時材料の一部をその高圧
領域から外部にこげつく前に排出するか、または
下流側の低圧領域にバイパス的に排出路を設けて
送るようにしたため直ちに正常圧に復帰し、以後
安定した圧力と温度で押出成形が行なえるように
なつた。また、運転停止後のバレル内部の残留食
材をほとんど外部に排出できるようになり強大な
力または道具を必要とせずバレル内部よりスクリ
ユを容易に抜取ることができるようになつた。そ
のためスクリユおよびバレル壁面に食材が付着し
て残らないためクリーニング作業が容易になり成
形終了後の作業が短時間に済むようになるなど顕
著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示す図
面で、第１図はバレル部全長を示す断面図、第２
図ないし第５図は本発明の要部を示す断面図、第
６図は従来の押出機の一部を断面した側面図であ
る。 １３，１３Ａ〜１３Ｎ……バレル、１５……ス
クリユ、１６……シユータ（供給口）、１７……
フイーダ、１８Ｂ，１８Ｃ〜１８Ｎ……熱交換
器、１９Ｂ，１９Ｃ〜１９Ｎ……温度センサ、２
０……オリフイス、２１……ダイ、３１……注水
装置、４２，４２Ｃ，４２Ｎ……排出路、４３，
４３Ｃ，４３Ｎ……弁装置、４５Ｃ，４５Ｎ……
タイマ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に原料の供給口を有し、他端にオリフイ
   スを有するダイと外周に熱交換器を設けたバレル
   内にスクリユを回転自在に挿入し、前記スクリユ
   の回転により前記供給口より供給された材料が移
   送されながら加熱、加圧、粉砕および混練等さ
   せ、前記のダイのオリフイスから押出成形品を得
   る押出機において、前記バレルまたはダイまたは
   バレルとダイの高圧領域に材料の一部を外部に排
   出するための排出路または前記材料の一部を下流
   側の低圧領域に送ることができる排出路をバイパ
   ス的に設け、かつ前記排出路に排出路の開閉を行
   なう弁装置を設けたことを特徴とする押出機。 ２ 前記弁装置の開閉はバレルおよびダイの高圧
   領域に設けた温度センサまたは圧力センサの信号
   により行なう特許請求の範囲第１項記載の押出
   機。 ３ 前記弁装置の開閉は手動により行なうように
   した特許請求の範囲第１項記載の押出機。 ４ 前記高圧領域が右ねじと左ねじスクリユウの
   境界部である特許請求範囲第１項、第２項または
   第３項記載の押出機。 ５ 前記高圧領域が右ねじスクリユウとニーデイ
   ングデイスク、特に左ねじれニーデイングデイス
   クの境界部である特許請求範囲第１項、第２項ま
   たは第３項記載の押出機。