JPH06261669A - エクストルーダー型混練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】人手を要することなく且つ短時間でダイ部の洗
浄が行えるエクストルーダー型混練装置を提供する。 【構成】エクストルーダー型混練装置のケーシング内
に、一対の混練用スクリュー５２ａ、５２ｂが配設され
る。装置先端部のダイ部６４には、混練物を外部に押し
出すためのスリット６６が形成される。ダイ部６４に
は、４本の洗浄液供給用の流路８２ａ、８２ｂ、８４
ａ、８４ｂが形成される。各流路は、その中心軸が、ス
クリュー５２ａ、５２ｂの回転軸と交差せず、且つスク
リュー回転方向に沿った方向に洗浄液を供給するように
配置される。流路８２ａ、８２ｂからはまた、エアーが
供給可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体と液体とをエクス
トルーダー法により混練するための装置に関し、より具
体的には洗浄機能を有するこの種装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品産業では、粉体と液体とを混合し且
つ練って（以下混練という）、必要に応じて各種形状に
成型するために、エクストルーダー型の混練装置が広く
使用されている。

【０００３】例えば、この種の混練装置は、製麺工程で
は、小麦粉と水とを混練し且つ麺状に成型するために使
用され、また、菓子製造工程或いはたばこ香料調製工程
では、ココア等の粉末と水とを混練してペースト状物を
得るために使用されている。

【０００４】このような食品分野においては、単に粉末
と水とを混合するだけでなく、「練る」という操作が風
味的または物性的に重要である。このため、エクストル
ーダー型混練装置が効果的となる。

【０００５】従来使用されている主なエクストルーダー
型混練装置は、２軸押出方式によるものである。この方
式の装置では、ケーシング内に一対（２本）のスパイラ
ル状のスクリューが配設される。ケーシングの先端には
ダイ部が形成され、スクリューにより混練された混合物
は上記ダイ部のスリットから外部に押し出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】食品分野では、装置内
に原料が残存すると微生物が繁殖し、衛生上問題とな
る。このため、この種の混練装置は、使用後に必ず洗浄
しなければならない。しかし、上記従来のエクストルー
ダー型混練装置では、使用後の洗浄が煩雑となるという
問題がある。

【０００７】スクリューの中央部分の洗浄は、粉体の供
給を停止した後、水のみを供給して空運転することで比
較的容易に洗浄することができる。しかし、特に問題と
なるのはスクリューの先端部、ダイ部の内壁等への原料
の付着である。この部分の洗浄は、ダイ部の端部を分解
し、ヘラまたはブラシのような掃除用具によって手作業
で行わなければならない。すなわち、作業員が必要とな
るため、経済的ではなく、また作業に長時間を要する。

【０００８】従って、本発明の目的は、人手を要するこ
となく且つ短時間で洗浄が行える洗浄機能を備えたエク
ストルーダー型混練装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の視点にお
いて、エクストルーダー型混練装置は、ケーシングと、
前記ケーシング内に配設され、粉体と液体とを混合しな
がら押圧搬送する１対のスクリューと、前記スクリュー
の先端側に前記スクリューと間隙をおいて位置し、且つ
前記スクリューから押圧される粉体と液体との混合物を
外部に押し出すためのスリットを有するダイ部と、を具
備し、前記装置が更に、洗浄液供給手段と、前記間隙と
前記洗浄液供給手段とを接続するため前記ダイ部に設け
られた流路とを具備し、ここで前記流路は、その中心軸
が、前記スクリューの回転軸と交差せず、且つ前記スク
リュー回転方向に沿った方向に洗浄液を供給するように
配置されることを特徴とする。

【００１０】本発明の第２の視点において、前記洗浄液
供給手段が、洗浄液を加温する部材を有する洗浄液貯留
槽と、貯留槽と前記流路を接続する供給ラインと、前記
ラインに配設された液体ポンプと、前記供給ラインにエ
アーを供給するためのエアー供給手段と、を具備する。

【００１１】

【作用】本発明のエクストルーダー型混練装置によれ
ば、ダイ部とスクリュー（頭部）との間隙にスクリュー
の回転軸からずらして洗浄液を流入させることにより、
該間隙内に洗浄液の渦流を発生させ、ダイ部内壁及びス
クリュー頭部に付着した原料を効果的に洗浄することが
できる。更に、洗浄液を加温することにより洗浄効果を
向上させ、また、洗浄液に間欠的にエアーを供給するこ
とにより、エアーの衝撃により更に洗浄効果を向上させ
ることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明に係るエクストルーダー型混
練装置を組込んだ、たばこ香料調製工程におけるココア
粉末と水とを混練するシステムを示す概略図である。

【００１３】本発明に係る混練装置５０は、一対のスパ
イラル状のスクリュー５２を内蔵するケーシング５４を
具備する。一対のスクリュー５２は、ケーシング５４と
は反対側の端部に配設されたモータ５６により同方向に
回転駆動される。またスクリュー５２は、ケーシング５
４内のジャケット（図示せず）によって加温または冷却
される。

【００１４】添加される水は、タンク１２からポンプ１
４をへてパネルヒータ１６で加熱された後、ライン１８
を介して混練装置５０内に導入される。またココア粉末
はフィーダ５８からホッパ６２を介してスクリュー５２
上に供給される。

【００１５】混練装置５０内に導入されたココア粉末と
水とは、スクリュー５２により混練されながら、装置５
０のダイ部６４に向かって搬送される。そしてココア粉
末と水との混練物はダイ部６４に形成されたスリット６
６（図２及び図３参照）を通してケーシング５４外に押
し出される。

【００１６】押し出された混練物は、コンベア２２によ
りココア溶解槽２４に搬送される。溶解槽２４には、温
水供給ライン２６及び撹拌機２８が配設されており、こ
こで混練物は溶解される。

【００１７】本発明に係るエクストルーダー型混練装置
としては、市場で入手可能な様々なこの種の混練装置を
改造して用いることが可能となる。その典型的な例とし
て神戸製鋼所製のエクセルーダ６０（商品名）を挙げる
ことができる。この装置はスクリュー歯合型で、ケーシ
ング内で２本のスクリューが互いに接合して同方向に回
転する。この一対のスクリューに沿って、添加された粉
体と液体、例えばココア粉体と水とが練られながら押圧
搬送される。ケーシング内はバレルジャケットによって
所定の温度に保持できるようになっており、原料の種類
に応じて加温または冷却処理できるようになっている。

【００１８】図２及び図３は、本発明の要部である混練
装置５０のケーシング５４のダイ部６４を示す部分縦断
側面図、及び正面図であり、上記エクセルーダ６０（商
品名）を改造した構造を例として示してある。一対のス
クリュー５２（例えば径５８ｍｍ、図３においては符号
５２ａ、５２ｂで示される）の先端部には円錐状の頭部
６８が取付けられる。頭部６８はそのシャフトがスクリ
ューロッドの軸穴に挿入された状態で固定される。ダイ
部６４は、ダイホルダー７２とスリット６６が形成され
たノズルプレート７４とから構成される。ノズルプレー
ト７４はボルト７６によりダイホルダー７２に対して着
脱自在に固定される。

【００１９】ダイホルダー７２及びノズルプレート７４
とスクリュー頭部６８とは、間に間隙７７（例えば１０
ｍｍ程度）が形成されるように設定される。スクリュー
５２によって搬送されてきたココアと水との混練物はこ
の間隙７７内で押圧され、スリット６６を通って外部に
押出される。なお、図３中の符号７８、７９は、それぞ
れダイ部６４の近傍に配設された圧力センサ及び材料温
度センサを指示する。

【００２０】ダイホルダー７２には、ダイ部６４内面と
スクリュー頭部６８との間の間隙７７に洗浄液を供給す
るための４本の流路８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂが
形成される。各流路には、逆止弁８６が配設される。各
流路の中心軸は、スクリュー５２ａ、５２ｂの回転軸と
交差しない、即ち回転軸から外れるように設定される。
また、各流路は、スクリュー５２ａ、５２ｂの回転方向
（図３では時計方向）に沿った方向に洗浄液を供給する
ように設定される。換言すると、各流路は、スクリュー
頭部６８のおおむね接線方向に沿って洗浄液を供給す
る。

【００２１】各流路は、図３のｘｙ平面においてｙ軸に
対して５〜２０°の角度をなすように設定されることが
望ましい。また同様に、図２のｙｚ平面においてもｙ軸
に対して５〜２０°の角度をなすように設定されること
がより望ましい。これらの角度は、装置の大きさによっ
て変更する。

【００２２】この実施例では、ｘｙ平面（図３）内でｙ
軸に対し、流路８２ａ、８２ｂは約１５°、流路８４ａ
は約１０°、流路８４ｂは約８°の角度をそれぞれなす
ように設定される。また、ｙｚ平面（図２）内でｙ軸に
対し、４本の流路は約１０°の角度をなすように設定さ
れる。

【００２３】図４は、各流路に対する供給系統を示す図
である。流路８２ａ、８２ｂはライン９２を介してマニ
ホルド９６に接続され、流路８４ａ、８４ｂはライン９
４を介してマニホルド９８に接続される。マニホルド９
６、９８には、ポンプ１０８が配備されたライン１０２
を介して貯留槽１０４が接続される。貯留槽１０４には
ヒータ１０６が配設され、洗浄液の温度が調整可能とな
っている。マニホルド９６にはまた、コンプレッサ１１
６を有するライン１１２を介してエアータンク１１４が
接続される。従って、下側の流路８２ａ、８２ｂから
は、洗浄液に加えてエアーが供給可能となっている。

【００２４】［実験］神戸製鋼所製のエクセルーダ６０
（商品名）を使用し、図１乃至図４に沿って説明した態
様で、本発明に係る洗浄機構を有するエクストルーダー
型混練装置を作成した。そして、本発明の効果を確認す
るため下記の内容の実験を行った。

【００２５】実験対象の装置を、図１の態様のシステム
内で、ココア粉末と水との混練に２時間使用した。混練
作業終了後、スクリューを回転させたままの状態で、洗
浄水をココア供給用のホッパ６２を介して約２０■／
分、４本の流路８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂからそ
れぞれ、５■／分の速度で供給し、４分間洗浄した。こ
の際、ダイ部６４のスリット６６から出る使用後の洗浄
水を確認した。また、下部の流路８２ａ、８２ｂから
は、洗浄水に加えてエアーも供給した。エアーの供給に
ついては、洗浄開始１分後より、１５秒間隔で１回当り
２秒間程度実施した。洗浄水の温度は約５０℃とした。
洗浄後、ダイ部を分解して、ダイ部及びスクリューに対
する原料付着量を測定した。

【００２６】実験結果を表１に示す。同表から分かるよ
うに、本発明に係る洗浄機構を有するエクストルーダー
型混練装置にあっては、スクリュー及びダイ部とも、原
料の付着は皆無であった。

【００２７】

【表１】 また上記条件において、温度を４５℃、５０℃、７０℃
に変化させて洗浄水温度の影響を調べた。その実験結果
を表２に示す。同表から分かるように、スクリュー及び
ダイ部の原料の付着は、４５℃では認められるが、５０
℃、７０℃以上では認められなかった。従って、洗浄水
温度は少なくとも５０℃程度は必要であると考えられ、
また、同温度を７０℃とした場合には、洗浄時間の短縮
を図ることができる。

【００２８】

【表２】 更に、スクリューの回転数について検討したところ、混
練作業時に、例えば２００ｒｐｍで運転していた場合、
同じ回転数での洗浄は可能であるが、これ以上に回転数
を上げたほうが洗浄効果が向上することが判明した。

【００２９】また、エアーの供給について検討したとこ
ろ、流路８２ａ、８２ｂからのエアー供給を連続的に実
施しても、洗浄効果については問題がないが、洗浄水が
ホッパ６２側へ逆流し、作業上の問題が生じることが判
明した。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係るエクストルーダー型混練装
置によれば、人手を要することなくかつ短時間でダイ部
の洗浄を行うことができる。例えば、上記実験に供した
本発明の装置では、約４分間で洗浄作業が終了したが、
洗浄機構のない改造前の同種の装置では、ダイ部の分解
及び組立て時間を含め約２０分間の清掃作業時間が必要
であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエクストルーダー型混練装置を組
込んだ、たばこ香料調製工程におけるココア粉末と水と
を混練するシステムを示す概略図。

【図２】本発明の要部である混練装置のケーシングのダ
イ部を示す部分縦断側面図。

【図３】本発明の要部である混練装置のケーシングのダ
イ部を示す正面図。

【図４】混練装置の洗浄液流路に対する供給系統を示す
図。

【符号の説明】

５０…混練装置、５２、５２ａ、５２ｂ…スクリュー、
５４…ケーシング、６４…ダイ部、６６…スリット、８
２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ…洗浄液供給用流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 修 京都府京都市伏見区羽束師菱川町351番地 日本たばこ産業株式会社関西工場内 (72)発明者 沢 清彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、前記ケーシング内に配設
   され、粉体と液体とを混合しながら押圧搬送する１対の
   スクリューと、前記スクリューの先端側に前記スクリュ
   ーと間隙をおいて位置し、且つ前記スクリューから押圧
   される粉体と液体との混合物を外部に押し出すためのス
   リットを有するダイ部と、を具備するエクストルーダー
   型混練装置において、 前記装置が更に、洗浄液供給手段と、前記間隙と前記洗
   浄液供給手段とを接続するために前記ダイ部に設けられ
   た流路とを具備し、ここで前記流路は、その中心軸が、
   前記スクリューの回転軸と交差せず、且つ前記スクリュ
   ー回転方向に沿った方向に洗浄液を供給するように配置
   されることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記洗浄液供給手段が、洗浄液を加温す
   る部材を有する洗浄液貯留槽と、貯留槽と前記流路を接
   続する供給ラインと、前記ラインに配設された液体ポン
   プと、前記供給ラインにエアーを供給するためのエアー
   供給手段と、を具備する請求項１記載の装置。