JPH0612986B2 - 食品加工用２軸押出機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として食品の押出加工に使用される２軸押
出機に関する。

（従来の技術） ペッドフード、飼料およびスナック食品等の加工に使用
される押出機は、プラスチックの成形又は混練等に使用
されている１軸又は２軸の押出機が流用されている。こ
れは、材料を加熱しながら混練、剪断、加圧等の加工を
して、溶融材料をダイから定量ずつ押出すという機能が
略同一であることによる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、プラスチック用２軸押出機においても材料加
工中のスクリュに働く偏荷重によるスクリュ・シリンダ
の磨耗の問題はあるが、材料の流動特性や機内流動／搬
送の安定性等が食品材料と比較して格段にすぐれる為、
食品用に比べて問題は少ない。

又、食品用は材料、加工特性から各種の短いスクリュー
エレメントを多数組合せてスクリュ軸に嵌挿する為、実
質強度が低く非常に曲がり易い上、食品材料の高水分そ
の他の材料特性によってスクリュ内部の材料の充満度そ
の他が不定常となり勝ちで偏荷重が生じ易く、かつ材料
の固化による偏荷重の増大によってメタルタッチによる
摩耗が非常に生じ易い。

又、食品材料は腐食性が強くかつ食用としての安全衛生
並びに機械の水洗清掃等の必要性から現状では全てＳＵ
Ｓ３０４又は４０３等ステンレス鋼の使用が主体となっ
ているが、その為、耐摩性においては一層芳しくない方
向にある。耐食耐摩性向上の為に非常に高価な材料を用
いることは、食品加工用として大きな問題である。

そこで、本発明は２本の送り部材のヘッド側を軸受ブロ
ックを介して支持することによって、特に、食品材料加
工によって生じ易いシリンダおよび送り部材の摩耗の軽
減を図るとともに、ヘッド部での材料の混練および流動
を改善したことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、一端に隣接して材料の入口と他端に隣接して
押出しダイとを有する細長い管状シリンダと、該管状シ
リンダ内に互いに平行として並設状に挿設されて前記材
料を入口から押出しダイに向けて動かすための細長い回
転可能な２本の送り部材と、を備えた食品加工用２軸押
出機において、前述の目的を達成するために、次の技術
的手段を講じている。すなわち、本発明は、管状シリン
ダ１のヘッド側と押出しダイ２との間に、互いにシリン
ダ軸心方向に平行として貫設された軸受孔13,14を有す
る軸受ブロック９が取付けられており、該軸受ブロック
９には軸受孔13，14の径外位置において材料をシリンダ
１から押出しダイ２に向けて通すことが可能な複数の材
料通孔18，19が形成されており、前記軸受孔13，14のそ
れぞれに送り部材4,5のそれぞれのヘッド側が挿嵌され
て回転自在に支持されており、前記送り部材4,5のうち
一方には軸受ブロック９より更に延伸されて該延伸部に
作用部30を有しており、該作用部30は前記軸受ブロック
９側に集合部33を有する単軸シリンダ29を介して囲繞さ
れ、該単軸シリンダ29の先端に押出しダイ２が設けられ
ていることを特徴とする。

（作 用） 管状シリンダ１内に投入された材料は、該シリンダ１内
に回転可能に挿設された２本の送り部材4,5によって混
練、剪断、加圧等の加工を受けて押出しダイ２に向かっ
て動かされる。

この場合、２本の送り部材4,5のヘッド側が軸受ブロッ
ク９の軸受孔13，14に挿嵌されて回転自在に支持されて
いることにより、材料による偏荷重を受けたとしても送
り部材4,5の軸心は定位置に確保された状態となり、シ
リンダ１内壁とのメタルタッチ等は防止される。

また、軸受ブロック９には送り部材4,5のヘッド側を支
持していたとしても、送り部材4,5の径外位置に貫通形
成されている材料通孔18，19を介して押出しダイ２に向
けて流動され、このさい、材料通孔18，19は固定乃至静
止されていることにより、粘度が高く材料ムラが激しい
食品材料であってもスムースに流動される。

更に、材料通孔18，19を経て流動される材料は単軸シリ
ンダ29の集合部33で集合され、該単軸シリンダ29に挿設
された一方の送り部材５における延伸部に形成された作
用部30によって再度の混練、剪断等の加工が付与されて
押出しダイ２より押出成形される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述する。

第１図と第２図は本発明の基本構成が図示されており、
１は管状シリンダであって、一端に隣接して図外の材料
投入用の入口を有し、他端に隣接して押出しダイ２とを
有している。

管状シリンダ１の内壁は横断面形状が眼鏡又は８の字形
とされた室３とされており、この室３内には互いに平行
として細長い送り部材4,5が挿設されており、該送り部
材4,5のそれぞれは前記入口側において図外の軸受手段
により回転自在に支持されているとともに、モータ、減
速機等を介して回転駆動される。

すなわち、入口からシリンダ室３に投入された材料は細
長い回転可能な２本の送り部材4,5によって押出しダイ
２に向って動かされ、この過程において、混練、剪断、
加圧等の加工を受けることになる。

送り部材4,5のそれぞれには本実施例ではスクリュとし
て例示されており、スクリュ軸６とこれに套嵌されてキ
ー７で止着されたスクリュ要素８とからなる。

管状シリンダ１のヘッド側と押出しダイ２との間には軸
受ブロック９が取付けられている。

本実施例ではシリンダヘッドフランジ10とヘッドアダプ
タ11とで軸受ブロック９が挾持されて図外のボルトで着
脱固定自在とされており、ヘッドアダプタ11にはダイプ
レート12を介して押出しダイ２が取付けられている。

軸受ブロック９にはシリンダ軸心方向に互いに平行とし
て２個の軸受孔13，14が貫通して形成され、各軸受孔1
3，14には送り部材4,5のヘッド側が挿嵌されて回転自在
に支持されている。

送り部材4,5のそれぞれのヘッドは、スクリュ軸６に套
嵌されてキー15で止着された軸受筒16と、スクリュ軸６
にネジ止めされているヘッドプラグ17と、を備えて構成
され、ヘッドプラグ17は円錐形とされて軸受筒16の軸方
向抜けが防止されている。

而して、本実施例では軸受筒16のそれぞれが軸受孔13，
14に実質的に摺動自在として挿嵌支持されている。

更に、軸受ブロック９には各軸受孔13，14の径外位置に
おいて材料をシリンダ室３から押出しダイ２に向けて通
すことが可能な複数の材料通孔18，19が形成されてい
る。

本実施例では第２図で示す如く各軸受孔13，14の孔心を
中心とする円周縁分上に周方向の間隔を有して互いの孔
心がシリンダ軸心と平行とされて円心配置された材料通
孔18，19が例示されている。

従って、第１図、第２図に示す基本構成の実施例では軸
受ブロック９は着脱固定自在であるとともに軸受筒16も
組立分解自在とされたものとなる。

更に、第１図、第２図において、軸受ブロック９には熱
媒ジャケット20が形成されており、該ジャケット20に供
給口20Ａから排出口20Ｂに向って冷却水、スチーム等の
加熱又は冷却用の熱媒を通すことによって、外部から温
度制御が可能とされている。

その他、第１図において、21はシリンダ用加熱冷却装
置、22はヘッドアダプタ用加熱冷却装置、23はダイ用加
熱冷却装置である。

更に、本発明では、第１図に示す如く送り材料4,5の一
方に単軸シリンダ29とこれに挿設された作用部30とから
なる単軸形混練・剪断機構31が付加されている。

すなわち、第１図において、送り部材4,5の一方、本例
では、送り部材５のスクリュ軸６が延伸されており、該
延伸部に、外周にスクリュフライトを有する作用部30が
套嵌されてキー32で止着され、ヘッドアダプタ17にて軸
方向抜けが防止されている。

作用部30には他方の送り部材４のヘッド部側に集合部33
を有する単軸シリンダ29が套嵌され、該単軸シリンダ29
の先端にダイアダプタ11等を介してダイ２が装着されて
いる。

なお、単軸シリンダ29の外周には加熱冷却等の温度制御
部34が設けられている。

従って、この第１図に示した構成によれば、２本の送り
部材4,5から材料通孔18,19を介して流動されてきた材料
は集合部33で合流され、更に、単軸シリンダ29の内壁と
作用部30とによる混練、剪断作用等を受けることによっ
て、より一層の材料均等化がなされるとともに安定して
定量押出されてダイ２への材料流入が均一化される。

これによって、押出製品の性状、品質が向上し、安定し
た成形を可能とする。

第３図は第１図における単軸形混練、剪断機構31に、Ｃ
ＴＭ部35を設けたものであり、ここで、ＣＴＭ部35とは
キャビティ・トランスファ・ミキシングを意味する。

すなわち、第５図で示す如く内周面上に半円形断面の凹
部36Ａを有するスリーブ36がシリンダ内に挿嵌固定さ
れ、このスリーブ36と対応して作用部30には第４図で示
す如く半円形断面の凹部37Ａを有する作用部37を具備さ
せて、前述凹部36A,37Aを第６図で示す如く配置させた
ＣＴＭ部35が構成されている。

而して、このＣＴＭ部35を設けることによって固定子群
すなわち凹部36Ａと回転子群、すなわち凹部37Ａによる
材料の混練、均等化、均温化を更に向上することができ
る。

なお、以上、詳述した各構成について次のような実施態
様を採用することができる。

すなわち、軸受孔13,14および軸受筒16のいずれか一方
又は双方をセラミックス材料かセラミックスコーティン
グ材を用いることによって、摺動部における耐摩性、耐
食性を向上することができる。

又、第７図で示す如く軸受孔13，14をライナー構造とし
て嵌入固定したものにでき、この場合、軸受孔13，14は
左右一対構造の眼鏡形でも、左右分割の組合せ眼鏡形で
もよく、当該眼鏡形ライナ38は各種の耐摩、耐食軸受材
料を用いることができる。

更に、軸受ライナ38の内周部と軸受筒16との間にセラミ
ックス等のコーティング39を第８図で示す如く施すこと
もできるし、該コーティング39は軸受ブロック９一体形
の軸受孔13，14に第９図で示す如く施すこともできる。

又、送り部材4,5のヘッド部の構造は軸受筒16をキー15
で止着した組立分解形にする方が有利とはなるけれど
も、軸受筒16をスクリュ要素８と一体化としたシャーナ
ル構造とするものであってもよい。

（発明の効果） 以上要するに本発明によると、２本の送り部材4,5のヘ
ッド側が軸受ブロック９の軸受孔13，14に回転自在とし
て支持されているので、２本の送り部材4,5の軸心を定
位置に完全に保持して運転でき、材料による偏荷重を受
けても送り部材4,5の軸心振れがなく、従って、シリン
ダ１と送り部材4,5の相互接触は回避されて摩耗が軽減
される。

更に、このことは、送り部材4,5の嵌合公差および噛合
精度を高めた加工と使用が可能となり、材料の搬送能力
の向上が図れる。

また、送り部材4,5のヘッド側を前述の如く支持したと
しても、軸受孔13，14の径外位置には、材料通孔18，19
が形成されているので、材料の軸方向流動は保障される
し、このさい、材料通孔18，19は固定的乃至静止的であ
ることから、材料の混練（内圧保持、細分化、剪断作用
等）および均温化の効果が高められる。

更に、送り部材4,5の一方が延伸されて集合部33を有す
る単軸シリンダ29で囲繞されていることから、送り部材
4,5を介して送れた材料のより一層の均一化と混練、剪
断作用が期待でき、食品加工用の２軸押出機として実益
大である。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図は要部横断平面
図、第２図は第１図Ａ−Ａ線断面図、第３図はＣＴＭ部
を備えた横断平面図、第４図はＣＴＭ部における回転子
の断面図、第５図はＣＴＭ部における固定子の断面図、
第６図はＣＴＭ部の展開説明図、第７図、第８図、第９
図は軸受部の３例を示す断面図である。 １……管状シリンダ、２……押出しダイ、4,5……送り
部材、９……軸受ブロック、13，14……軸受孔、29……
軸受シリンダ、30……作用部、33……集合部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に隣接して材料の入口と他端に隣接し
   て押出しダイとを有する細長い管状シリンダと、該管状
   シリンダ内に互いに平行として並設状に挿設されて前記
   材料を入口から押出しダイに向けて動かすための細長い
   回転可能な２本の送り部材と、を備えた食品加工用２軸
   押出機において、 管状シリンダ(1)のヘッド側と押出しダイ(2)との間に、
   互いにシリンダ軸心方向に平行として貫設された軸受孔
   (13)(14)を有する軸受ブロック(9)が取付けられてお
   り、該軸受ブロック(9)には軸受孔(13)(14)の径外位置
   において材料をシリンダ(1)から押出しダイ(2)に向けて
   通すことが可能な複数の材料通孔(18)(19)が形成されて
   おり、 前記軸受孔(13)(14)のそれぞれに送り部材(4)(5)のそれ
   ぞれのヘッド側が挿嵌されて回転自在に支持されてお
   り、 前記送り部材(4)(5)のうち一方は軸受ブロック(9)より
   更に延伸されて該延伸部に作用部(30)を有しており、該
   作用部(30)は前記軸受ブロック(9)側に集合部(33)を有
   する単軸シリンダ(29)を介して囲繞され、該単軸シリン
   ダ(29)の先端に押出しダイ(2)が設けられていることを
   特徴とする食品加工用２軸押出機。
2. 【請求項２】作用部(30)および単軸シリンダ(29)におけ
   る対応部分でかつ押出しダイ(2)側には、内周面上に半
   円形断面の凹部(36A)を有して前記シリンダ(29)に挿嵌
   固定されたスリーブ(36)と、外周面上に半円形断面の凹
   部(37A)を有する作用部(37)とからなるキャビティ・ト
   ランスファ・ミキシング部(35)を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の食品加工用２軸押出機。