JPH07164A

JPH07164A - 剥離性食品の製造装置及びその制御方法

Info

Publication number: JPH07164A
Application number: JP5171121A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Sano; 義仁佐野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】二軸エクストルーダを用いた剥離性食品の製
造装置において、二軸エクストルーダの吐出側に接続さ
れるギヤポンプの回転を一定とし、二軸エクストルーダ
内の充満率を常に一定に保ち吐出量と吐出圧力を一定と
する。【構成】主原料供給用のスラリーフィーダ５と副原料
供給用のスクリューフィーダ６に、全体重量を検出する
重量検出器９と１２を設け、全体重量の減少から実際の
原料供給量を測定するようにし、二軸エクストルーダの
吐出圧力に基づいてスクリュー３の回転を該吐出圧力が
常に一定となるよう可変制御し、又重量検出器９，１２
の検出値から測定した実際の原料供給量と二軸エクスト
ルーダの吐出圧力に基づき算出される必要原料供給量と
を比較して上記スラリーフィーダ５とスクリューフィー
ダ６の各原料供給量を制御することによって、二軸エク
ストルーダ内の充満率を一定に保ち吐出圧と吐出量とを
常に一定とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二軸エクストルーダを
利用した剥離性食品の製造装置及びその制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】元来プラスチック工業でＰＶＣの押出し
成形に使用されている二軸エクストルーダが、近年食品
工業にも使用され始めており、例えば特開昭６１−２７
４６６４号公報，特開昭６２−１７１６５８号公報等で
二軸エクストルーダと冷却ダイを組合せたものが公開さ
れている。

【０００３】しかしながら、上記各公報にて公開されて
いるものは、何れも１m 以内程度の短い型よりなる冷却
ダイを対象としており、これより長い冷却ダイを使用す
ると該冷却ダイの抵抗により被処理物の吐出変動即ちサ
ージング現象の発生が避けられない。

【０００４】このサージング現象に対する対策として、
例えば特開平２−７２８５４号公報や特開平２−７２８
５５号公報、更に特開平３−１４７７７２号公報等が公
開されている。これらは何れも二軸エクストルーダと冷
却ダイとの間にギヤポンプを介装して二軸エクストルー
ダから吐出された被処理物をギヤポンプで吸入して冷却
ダイに圧送するものであって、特開平２−７２８５４号
公報，特開平２−７２８５５号公報のものは二軸エクス
トルーダ内の圧力に応じてギヤポンプの回転数を制御
し、特開平３−１４７７７２号公報のものはギヤポンプ
の吸入側圧力によって該ギヤポンプの回転数を制御する
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に二軸エクストルーダ内の圧力に応じて或はギヤポンプ
の吸入側圧力に応じてギヤポンプの回転数を可変制御す
れば、二軸エクストルーダの吐出圧力を一定とすること
ができ、上記サージング現象を防止することはできる
が、定量ポンプであるギヤポンプの回転数を変えるとそ
の吐出量が増減することは明らかであり、それによって
製品の重量が不安定になるという問題が生ずる。

【０００６】吐出圧力と吐出量とを一定とするために
は、ギヤポンプの回転数と二軸エクストルーダのスクリ
ューの回転数と二軸エクストルーダへの原料供給量との
３つを総合的に管理し、常に充満率を一定に保つことが
必要であり、プラスチック工業の分野では、ギヤポンプ
の吸入圧によって上記３つの制御を行なうようにしたも
のが開発されている。

【０００７】しかしながらプラスチック工業の原料には
可逆的な要素があり、食品工業の原料には不可逆的な要
素がある。熱可塑性については両方とも同じであるが、
上記のような差によって、食品工業においての二軸エク
ストルーダの使用はプラスチック工業とは異なる非常に
難しい面をもっている。即ち、蛋白質は水分量の加減も
よるがだいたい１２０〜１４０℃付近で溶解し始め、そ
れ以上の温度帯になると焦げつき，焼き付けが発生して
二軸エクストルーダの運転が困難となる。一方原料供給
部においてはスラリー状のすり身や粉体状の副原料が使
用されるのでブリッジ現象が発生して原料の供給が一時
的にストップしてしまうことがあり、そうなると上記適
正温度帯であっても二軸エクストルーダ内で上記のよう
な原料の炭化状態が発生し、吐出不能になってしまう。
このような食品工業特有の課題は上記のような従来の制
御のみでは解決できない。更に長時間連続運転した場
合、スクリューやバレルの隙間に入っていたすり身の蛋
白質や副原料である植物性蛋白や澱粉等のカスが焦げつ
いて、それが時折白い製品の中に混入することがある
が、このような課題も上記従来技術では解決し得ないも
のである。

【０００８】本発明は上記のような従来の課題を解決す
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、入口側に原料
供給口を備えた二軸エクストルーダを用いて剥離性食品
を製造する装置において、原料供給口に設けた原料供給
装置の全体重量を検出する重量検出器を設け、該重量検
出器の検出値の減少から二軸エクストルーダ内への実際
の原料供給量を測定し、上記二軸エクストルーダのスク
リューの回転を二軸エクストルーダの吐出圧力に基づき
該吐出圧力が一定となるよう可変制御すると共に、該吐
出圧力に基づき計算設定した必要原料供給量と前記重量
検出器の検出値から測定した実際の原料供給量とを比較
して原料供給量の制御を行なうようにしたことを特徴と
するものである。又上記装置の運転作業中、上記重量検
出器の検出値から実際の原料供給が一定時間ストップし
たことを検出したとき、及び二軸エクストルーダの吐出
圧力が設定値を越えたとき、警報装置が作動して注意を
促すようにした保護装置を設けたこと、更に又二軸エク
ストルーダの吐出側に接続され一定速で回転するギヤポ
ンプの入口側と出口側とに圧力センサをそれぞれ設け、
該ギヤポンプの出口側に第１フィルタと第２フィルタと
が並列に接続されると共にそれらのうちの何れか一方を
ギヤポンプの出口側に連通させるよう切り換える切換弁
を設け、上記圧力センサの検出値からギヤポンプの入口
側圧力と出口側圧力との差圧が設定値を越えたとき上記
切換弁が切換作動するよう構成したことを特徴とするも
のである。

【００１０】

【作用】上記のように、二軸エクストルーダの吐出圧力
に基づきスクリューの回転を該吐出圧力が一定となるよ
う制御すると共に、重量検出器にて実際の原料供給量を
測定して、それと二軸エクストルーダの吐出圧力から求
めた必要原料供給量との比較で原料供給量を制御するよ
うにしたことによって、吐出圧力と吐出量とを常に正確
に保つことができ、又例えばブリッジ現象等によって原
料供給が途切れたときには的確にそれを検出でき、警告
を与えることによって焦げつき，焼き付け等の発生を未
然に防止することができる。更に又フィルタによって被
処理物内の異物は除去されると共に、フィルタの目詰ま
りの検出及び新しいフィルタへの切換えは自動的に行な
われ、又目詰まりしたフィルタの洗浄又は交換等も連続
運転を停止することなく簡単に行なうことができ、均一
な重量と均一な組織化度をもった良質の剥離性食品の製
造を連続して行なうことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】図１は、本発明で使用する剥離性食品製造
装置の一例を示す全体図であり、１はシリンダ２とその
内部に回転可能に装着された２本のスクリュー３とから
なる二軸エクストルーダで、該スクリュー３はモータＭ
₁ により減速機４を介して回転駆動される。該シリンダ
２の入口側には原料供給口２ａが設けられ、該原料供給
口２ａには主原料であるすり身をモータＭ₂ にて回転す
るスクリューによって供給するスラリーフィーダ５と、
副原料である植物性蛋白，澱粉，卵白等をモータＭ₃ に
て回転するスクリューによって供給するスクリューフィ
ーダ６とが設けられている。スラリーフィーダ５には中
の主原料の上限と下限とを検出する上限センサ７と下限
センサ８とが設けられ主原料が下限センサ８の位置まで
減少すると上限センサ７の位置まで主原料を補給するよ
うになっており、又スラリーフィーダ５全体の重量を検
出する重量検出器９が設けられ、該重量検出器９の検出
値で全体重量の減少から実際に供給された主原料を計測
するようになっている。スクリューフィーダ６にも同様
に上限センサ１０と下限センサ１１とが設けられ、これ
によって副原料の補給を行ない、又全体重量を検出する
重量検出器１２が設けられ、これによって実際に供給さ
れた副原料を計測するようになっている。

【００１３】尚、図示は省略しているが、製品の水分量
を増やしたい場合に備えて、原料供給口２ａ部に加水パ
イプ等の水供給手段を設けてもよい。

【００１４】シリンダ２は、複数のバレル１３〜１６と
先端のダイ１７とによって構成されており、各バレル部
及びダイ部にはそれぞれ加熱冷却器１８〜２２と温度計
Ｔ₁,Ｔ₂,Ｔ₃,Ｔ₄,Ｔ₅ とが設けられ、これらによって各
バレル及びダイの温度が５０〜２２０℃の範囲の所定値
を保持するよう管理できるようになっている。又各バレ
ルのうちの出口側のバレル（図示では第３バレル１５と
第４バレル１６との２箇所）とダイ１７部には内部の圧
力を検出する圧力センサＰ₁,Ｐ₂ 及びＰ₃ が設置されて
いる。

【００１５】この二軸エクストルーダ１において、スク
リュー３の回転と原料（主原料と副原料）供給量は二軸
エクストルーダ１の出口側圧力（Ｐ₁ 〜Ｐ₃ の検出値）
特に主としてダイ１７の吐出圧力（Ｐ₃ の検出値）に追
従する形で制御されるが、スクリュー３の回転はダイ１
７の吐出圧力が常に一定になるようモータＭ₁ の回転速
度を可変制御し、原料供給は、上記のように重量検出器
９及び１２の各検出値から判定した主原料及び副原料の
実際の供給量と、圧力センサＰ₃ が検出した吐出圧力に
基づいて計算設定した必要とされる主原料及び副原料の
供給量とを連続して比較測定しながら、実際の主原料及
び副原料の供給量を上記計算設定した必要とされる主原
料及び副原料の供給量に一致させるようにモータＭ₂,Ｍ
₃ の回転を制御する。但し、下限センサ８又は１１の検
出信号に基づいて主原料又は副原料を上限センサ７又は
１０の位置まで補給している間は、重量検出器９又は１
２の検出値による実際の供給重量の計測が不可能となる
ので、自動的に重量方式から容積方式に切換わり、原料
補給中のモータＭ₂ 又はＭ₃ の回転速度を、その直前の
上限センサ位置から下限センサ位置までの間の平均回転
速度に保つことにより、主原料又は副原料のほぼ適正な
連続供給を行なうことができるようになっている。運転
作業中に重量検出器９又は１２の検出値から一定時間原
料の減少がないことが判明した場合、及び圧力センサＰ
₃ が検出した吐出圧力が設定値以上（例えば４０Kg/cm²
以上）になったときは、図示しない警報装置を作動させ
て注意を促すようになっている。又、各バレル及びダイ
部に設けられている温度計Ｔ₁〜Ｔ₅ の検出信号に基づ
き各加熱冷却器１８〜２２の制御が行なわれるが、何ら
かの理由で温度が所定温度範囲を出た場合は警告装置が
作動して警告を与えるようになっている。

【００１６】以上のようにスクリュー３と原料供給量を
制御することによって、二軸エクストルーダ１の吐出圧
力と吐出量とを一定に保つことができると共に、ブリッ
ジ現象等によって原料供給が所定時間途切れた場合はい
ち早くそれを検出して警報が発せられ、原料未投入によ
る焦げつき，焼き付け等の発生を未然に防止することが
できる。更に投入原料種類のミス，加熱冷却器の故障や
制御ミス等によって内部温度が異常に上昇した場合にも
警報が発せられ、焦げつきや焼き付け等を防止すること
ができる。

【００１７】上記二軸エクストルーダ１の吐出側には、
添加物供給装置付のギヤポンプ２３よりなる第１工程
と、被処理物から異物等を除去するフィルタ装置よりな
る第２工程と、被処理物を組織化する冷却ダイよりなる
第３工程とが付設される。

【００１８】２３はギヤポンプであり、該ギヤポンプ２
３の入口は上記二軸エクストルーダ１の吐出口（ダイ１
７部の吐出口）に連結され、モータＭ₄ によって回転駆
動されることにより二軸エクストルーダ１より吐出され
た被処理物を吸入して出口側に吐出するようになってい
る。ギヤポンプ２３には各種添加物を入れる添加物供給
装置２４が取付けられている。該添加物供給装置２４
は、タンク２４ａと開閉弁２４ｂと加圧ポンプ２４ｃと
逆止弁２４ｄとからなり、加圧ポンプ２４ｃの作動によ
りタンク２４ａ内の添加物が圧送されギヤポンプ２３内
の被処理物内に供給されるものである。上記ギヤポンプ
２３の入口側と出口側には圧力センサＰ₄とＰ₅ が設置
され、常時ギヤポンプの入口側と出口側の差圧を計測し
ている。

【００１９】上記ギヤポンプ２３は一定速で回転し、前
記したように二軸エクストルーダ１の吐出圧力に追従す
る形でモータＭ₁,Ｍ₂ 及びＭ₃ の回転速度制御を行なう
ことにより、二軸エクストルーダ１内の原料の充満率が
一定となり、吐出圧と吐出量も一定となる。

【００２０】ギヤポンプ２３の出口側は、フィルタ装置
２５の入口側に連結されている。該フィルタ装置２５
は、その入口側にて二股に分岐した第１通路及び第２通
路と、該第１通路と第２通路との分岐部に設けた切換弁
２６と、第１通路と第２通路にそれぞれ設けられた第１
フィルタ２７と第２フィルタ２８とからなり、上記切換
弁２６は第１通路と第２通路の何れか一方を開とし他方
を閉とするよう切換えるものである。該第１通路と第２
通路は出口側において合流し、冷却ダイ２９の入口側に
連結される。

【００２１】そして、最初は例えば第１通路が開で第２
通路を閉とした状態で運転作業を行なう。するとギヤポ
ンプ２３によって圧送された被処理物は第１通路を通っ
て第１フィルタ２７を通過する間に中に含まれていた異
物が除去され、出口側へと圧送される。第１フィルタ２
７に目詰まりが起こるとその圧損増加分だけギヤポンプ
２３の出口側圧力が増大し、入口側圧力との差圧が増大
する。圧力センサＰ₄とＰ₅ の検出値の差が設定値を越
えるとその信号にて切換弁２６が切換作動して第１通路
を閉，第２通路を開とし、被処理物は第２フィルタ２８
にて異物を除去されて出口側へと圧送されるようにな
る。このように切換弁２６がギヤポンプの入口側と出口
側の圧力差によって切換作動することにより、フィルタ
に目詰まりが発生しても連続運転を停止することなく新
しいフィルタを通して異物除去が行なわれると共に、目
詰まりしたフィルタの洗浄或は取換えを連続運転を止め
ることなく行なうことができる。

【００２２】冷却ダイ２９の外周部には冷却水流通路３
０が設けられ、流通する被処理物を徐冷するようになっ
ている。溶解して流動的になっている被処理物例えば魚
肉の蛋白質は該冷却ダイ２９内を流通する間に冷却ダイ
の内面との接触抵抗により剪断力と圧力が生じて流れる
方向に沿って繊維状に組織化され、又冷却水によって徐
冷されているので、大気中に吐出されたときの水分の蒸
発は防止され、膨化することなく良質な剥離性食品であ
る繊維状組織化物を連続的に生産することができる。

【００２３】以下上記装置を用いた実験例を示す。

【００２４】スケソウダラを原料とした生すり身に重量
比６％の粉末還元麦芽糖水飴である粉末マビットと０．
３％のリン酸塩と０．３％のグリセリン脂肪酸エステル
を混合して−４０℃のコンタクトフリーザで急速冷凍し
−２５℃の冷凍庫で保管した冷凍すり身を使うか、或は
生すり身を無添加のまま使うか、どちらを使用しても作
業は可能であるが、今回は冷凍すり身を主原料として使
用した。

【００２５】主原料である冷凍すり身をサイレントカッ
タで水を添加しながら粉砕し、スラリーフィーダ５によ
り１時間当り５０Kgの割合で供給し、植物性蛋白，澱
粉，卵白，食塩等の副原料をスクリューフィーダ６によ
り１時間当り５Kgの割合で供給し、エキスや添加物等は
１時間当り１．５リットルの割合で添加物供給装置２４
にてギヤポンプ２３部に供給した。

【００２６】良質の繊維状組織化物を得るのに最適な条
件は、二軸エクストルーダの吐出圧力（Ｐ₃ ）が約４Kg
/cm²であり、その時の他の条件は第３バレル温度（Ｔ
₃ ）が約１９５℃，第４バレル温度（Ｔ₄ ）が約２０５
℃，ダイ温度（Ｔ₅ ）が約１２５℃，圧力センサＰ₁ 部
の圧力が約１１Kg/cm²，Ｐ₂ 部の圧力が約１２Kg/cm²で
あった。

【００２７】作業中ギヤポンプ２３は１４rpm で定速回
転させ、その時のギヤポンプ入口側圧力（Ｐ₄ ）は５Kg
/cm²，出口側圧力（Ｐ₅ ）は７．５Kg/cm²、時間が経過
するに従いフィルタの目詰まりが徐々に進行して出口側
圧力（Ｐ₅ ）の圧力が上昇しそれが１０Kg/cm²になった
とき切換弁２６が切換作動して新しいフィルタに切り換
わるように設定した。

【００２８】二軸エクストルーダ１のスクリュー３の回
転は吐出圧力（Ｐ₃ ）に追従するように２００〜２２０
rpm 付近を指示していた。

【００２９】冷却ダイ２９は内径１７mm，長さ２m のも
のを直列に２本継手して使用し、品温が３５〜４０℃に
なるように冷却水通路３０に水道水を流通させた。

【００３０】でき上がった製品は、吐出圧と吐出量が常
にほぼ一定に保たれているので、どの部分を検査しても
均一の重量と均一の組織化度で構成されており、エキス
や添加物を変えることにより、色々な種類の剥離性食品
が製造できた。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、二軸エク
ストルーダを用いた剥離性食品の製造装置において、ギ
ヤポンプの回転数を一定とし、二軸エクストルーダのス
クリューの回転数及び原料供給量を該二軸エクストルー
ダの吐出圧力に基づき該吐出圧力と吐出量とを一定とす
るよう可変制御するようにしたことにより、均一の重量
と均一の組織化度をもった剥離性食品を得ることがで
き、又上記二軸エクストルーダへの原料供給量制御にお
いて原料供給装置全体の重量の変化から投入された原料
重量を測定する手段を採用しているので、投入原料量の
制御が正確且つ的確に行なわれると共に、例えばブリッ
ジ現象等により一時的に原料投入が途切れるとそれをい
ち早く検出して警告を与えることができ、焦げつき，焼
き付け等の発生を未然に防止することができる。更に又
被処理物内に混入したカス等の異物はフィルタ処理され
て除去されると共に、該フィルタの目詰まりの検出とそ
れに基づく新しいフィルタ使用への切換えは自動的に行
なわれ且つ目詰まりしたフィルタの洗浄又は交換等を運
転作業を継続したままで行なうことができるもので、実
用上多大の効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す装置全体の説明図であ
る。

【符号の説明】

１二軸エクストルーダ２シリンダ３スクリュー５スラリーフィーダ６スクリューフィーダ７上限センサ８下限センサ９重量検出器１０上限センサ１１下限センサ１２重量検出器１７ダイ２３ギヤポンプ２４添加物供給装置２５フィルタ装置２６切換弁２７第１フィルタ２８第２フィルタ２９冷却ダイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入口側に原料供給口を備えた二軸エクス
トルーダを用いた剥離性食品製造装置において、上記原
料供給口に設けた原料供給装置に該原料供給装置全体の
重量を検出する重量検出器を設け、該重量検出器の検出
値から実際に二軸エクストルーダ内へ供給された原料供
給量を測定するよう構成し、上記二軸エクストルーダの
スクリューの回転は二軸エクストルーダの吐出圧力が一
定となるよう回転速度を可変制御し、原料供給量は上記
重量検出器の検出値から測定した実際の原料供給量と二
軸エクストルーダの吐出圧力に基づいて計算設定した必
要原料供給量とを比較して制御するようになっているこ
とを特徴とする剥離性食品の製造装置。
【請求項２】請求項１に記載の二軸エクストルーダの
吐出側には、一定速で回転し吐出量の安定をはかる添加
物供給装置付のギヤポンプよりなる第１工程と、被処理
物内の異物等を除去するフィルタ装置を備えた第２工程
と、被処理物を冷却ダイで組織化することを目的とする
第３工程とが付設されていることを特徴とする剥離性食
品の製造装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の剥離性食品の製
造装置において、運転作業中に、重量検出器の検出値に
基づく測定から原料の供給が一定時間途切れたことを検
出したとき、及び二軸エクストルーダの吐出圧力が設定
値を越えたとき、作動して警報を発する警報手段を設け
たことを特徴とする剥離性食品の製造装置。
【請求項４】請求項２に記載のフィルタ装置は、ギヤ
ポンプの出口側に並列に接続された第１フィルタ及び第
２フィルタと、該第１と第２の２つのフィルタの何れか
一方をギヤポンプの出口側に連通させるよう切り換える
切換弁とから構成され、ギヤポンプの入口側圧力と出口
側圧力の差圧が設定値以上となったとき切換弁が切換作
動するよう構成されていることを特徴とする剥離性食品
の製造装置。
【請求項５】少なくとも、入口側に原料供給装置を設
けた二軸エクストルーダと、その吐出側に接続されたギ
ヤポンプと、該ギヤポンプにて圧送された被処理物を一
方向の繊維状に組織化する冷却ダイとを備えた剥離性食
品の製造装置において、上記原料供給装置に該原料供給
装置全体の重量を検出する重量検出器を設け、上記ギヤ
ポンプを一定速で回転させ、二軸エクストルーダのスク
リューの回転数を該二軸エクストルーダの吐出圧力に基
づき該吐出圧力が一定となるよう可変制御し、上記重量
検出器の検出値の減少から実際に二軸エクストルーダ内
に供給された実原料供給量を測定し、又二軸エクストル
ーダの吐出圧力に基づき必要原料供給量を計算設定し、
上記実原料供給量と必要原料供給量とを比較し、実原料
供給量を必要原料供給量に一致するよう可変制御するこ
とにより、二軸エクストルーダの吐出圧力と吐出量とが
常に一定となるようにすることを特徴とする剥離性食品
製造装置の制御方法。