JPH08142165A - 生分解性の蛋白容器とその製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、生分解性の蛋白容器とその製造方
法および製造装置に関し、複雑な形状あるいは底の深い
容器の生産性の高い連続生産を可能にすることを目的と
する。 【構成】 本発明による生分解性の蛋白容器とその製造
方法および製造装置は、植物性蛋白を主成分とする含水
材料をスクリュ式押出機(1)で加熱・混練し、可塑化溶
融状態の含水材料をダイ(4)の環状押出口(16)から薄肉
筒状物(20)に押出成形し、その後ブロー成形装置(5)に
おいて、金型(18)内で加圧空気によりブロー成形する構
成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生分解性の蛋白容器と
その製造方法および製造装置に関し、特に、ブロー成形
によって製造するための新規な改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、蛋白を主成分とする材料
を熱可塑性プラスチックと同様に成形加工する方法とし
て、熱プレスによる成形方法が特開平５−３９４２４号
公報に示されている。この方法では、大豆蛋白質を主成
分とし、所要割合の多価アルコール類を加えて混練し、
得られた混練物の所要量を上下に開閉する金型の下金型
の内面上部に乗せ、上金型を被せ、金型内を１１０〜１
６０℃に加熱しながらプレスにより５０〜５００Ｋｇ／
ｃｍ²の圧力で１〜１０分間型締めし、その後金型を冷
却し、プレスを開放して金型を開き、成形品を取り出し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の生分解性の蛋白
容器とその製造方法および装置は、以上のように構成さ
れていたため、次のような課題が存在していた。すなわ
ち、金型内において蛋白が可塑化され、成形加工が行わ
れることにより、成形加工に時間が掛かり生産性が低く
なっていた。また、蛋白を可塑化するために金型を１０
０℃以上に加熱し、その後成形品を固定化するために金
型を８０℃以下に冷却する必要があり、加熱・冷却を繰
り返し行う必要があり、熱効率が低くなっていた。さら
には、プレスによる成形加工では成形品の形状に制限が
あり、複雑な形状あるいは底の深い容器の成形加工は非
常に困難であり、胴径よりも小径の開口を有する容器の
成形は殆ど不可能であり、成形品の肉厚についても制限
があり、肉厚が均一に薄い成形品の成形加工もまた非常
に困難であった。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、複雑な形状あるいは肉厚が
均一に薄い蛋白容器を容易に成形加工するとともに生産
性および熱効率の高い蛋白容器の製造方法および装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による生分解性の
蛋白容器は、植物性蛋白を主成分とし、ブロー成形され
た構成である。

【０００６】本発明による生分解性の蛋白容器の製造方
法は、植物性蛋白を主成分とする含水材料が、スクリュ
式押出機で加熱・混練され、環状口を形成されたダイを
介して押出され、金型で端部を挟持されながら内部に加
圧空気を供給されて成形加工する方法である。

【０００７】さらに詳細には、前記含水材料が、固形物
に対する粗蛋白質含量が４５重量％以上の植物性蛋白
と、前記植物性蛋白の粗蛋白質１００重量部に対して４
０〜１００重量部の水と、同じく３０〜８０重量部の保
質剤と、同じく０〜３０重量部の糖類と、からなる方法
である。

【０００８】本発明による生分解性の蛋白容器の製造装
置は、温度調節可能な加熱装置が設けられたスクリュ式
押出機と、前記押出機の先端に設けられ、下方向に押出
成形する環状押出口が形成されたダイと、前記ダイの下
方向に配置され、間けつ的に循環移動する複数の容器用
成形金型が具備されたブロー成形装置と、前記環状押出
口と前記ブロー成形装置との間を横断する切断装置と、
からなる構成である。

【０００９】

【作用】本発明による生分解性の蛋白容器とその製造方
法においては、植物性蛋白を主成分とする含水材料は、
スクリュ式押出機で加熱・混練されることにより高温の
可塑化溶融状態となり、可塑化溶融状態の含水材料は、
環状口を形成されたダイを介して押出されることにより
柔軟性を有する高温の薄肉筒状となり、薄肉筒状の含水
材料は、金型で筒方向の端部を密封状態に挟持されなが
ら内部に加圧空気を供給されることにより延伸されなが
ら金型の内面に沿って膨張し、金型の内面形状の容器と
なる。また、含水材料の主成分である植物性蛋白は、固
形物に対する粗蛋白質含量が４５重量％以上であること
により完全な可塑化溶融状態が得られ、粗蛋白質１００
重量部に対して４０〜１００重量部の水を加えて加熱・
混練することにより植物性蛋白が可塑化溶融され、粗蛋
白質１００重量部に対して３０〜８０重量部の保湿剤を
水とともに加えることにより水が植物性蛋白材料中に万
遍に分布・保持され、粗蛋白質１００重量部に対して０
〜３０重量部の糖類をさらに加えることにより保湿剤の
作用をより効果的にする。本発明による蛋白容器の製造
装置においては、温度調節可能な加熱装置を設けられた
スクリュ式押出機により、連続的に供給される植物性蛋
白を主成分とする含水材料を順次所定の温度に加熱しな
がら混練して高温の可塑化溶融状態とし、押出機の先端
に設けられ下方向に押出成形する環状押出口を形成され
たダイにより、可塑化溶融状態の含水材料を高温の薄肉
筒状に下方向へ連続的に押出成形し、ダイの下方向に配
置されたダイの直下に間けつ的に循環移動する複数の容
器成形金型を具備するブロー成形装置により、高温の薄
肉筒状の含水材料を挟持して金型形状の容器にブロー成
形し、ダイの環状押出口とブロー成形装置との間を横断
する切断装置により、連続的に押出成形される薄肉筒状
の含水材料を切断し、ブロー成形装置に挟持された部分
を切り離す。以上の製造方法および製造装置により製造
される本発明による蛋白容器は、ブロー成形により延伸
されて強靭で柔軟かつ均一肉厚の薄肉容器となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面と共に本発明による生分解性の蛋
白容器とその製造方法および装置の好適な実施例につい
て詳細に説明する。図１は本発明による生分解性の蛋白
容器の製造装置の主要部を示す斜視図であり、図２は、
図１の主要部を示す断面図である。図において、符号１
で示されるものはスクリュ式押出機であり、その先端側
が部分的に示されている。前記押出機１の先端には、ダ
イホルダ３を介して下側に環状押出口を有するダイ４が
連結されている。前記ダイ４の下方には、複数（本実施
例では４箇）の金型１８が順次間けつ的に前記ダイ４の
直下に移動するように構成されたブロー成形装置５が離
間して配置されている。前記ダイ４の近傍には、前記ダ
イ４と該ダイ４の直下に離間して位置する前記金型１８
との間を周期的に横断するカッタ刃６ａを備えた切断装
置６が配置されている。

【００１１】前記押出機は、水平に配置され水平軸方向
に貫通して内孔２ａが形成されたシリンダ２と、前記内
孔２ａに回転駆動可能に挿入されたスクリュ２ｂと、で
構成されている。なお、前記シリンダ２には温度調節機
能が備えられており、前記シリンダ２の温度を任意の温
度に、また、水平軸方向に任意の温度分布を得られるよ
うに加熱冷却が可能である。

【００１２】前記ダイホルダ３は、前記押出機１すなわ
ち前記シリンダ２の先端に設けられ、前記シリンダ２の
内孔２ａに連通する連通孔３ａが前記ダイホルダ３を軸
方向に貫通して形成されている。前記ダイ４は、前記ダ
イホルダ３の先端面に複数のダイ取付ボルト１０ｃによ
り固着されており、前記ダイ４は、前記ダイホルダ３の
連通孔３ａを介して前記シリンダ２の内孔２ａに連通す
るＬ字形の材料流路すなわち水平流路１０ａおよび前記
水平流路１０ａに連通する垂直流路１０ｂが形成された
中空箱状体１０と、前記中空箱状体１０の垂直流路１０
ｂに筒状部１１ａが挿入され、フランジ部１１ｂが前記
中空箱状体１０の上面に複数の取付ボルト１１ｃで固着
された筒体１１と、で構成されている。前記中空箱状体
１０の垂直流路１０ｂの下端部は、挿入された前記筒体
１１の筒状部１１ａの先端部との間に環状押出口１６が
形成され、前記環状押出口１６は、周方向において可能
な限り均一な隙間を得るように構成されている。

【００１３】前記ブロー成形装置５は、間けつ的に回転
駆動される回転テーブル（金型移動装置）５ａと該回転
テーブル５ａ上に配置された４箇（複数）の金型１８と
で構成されており、各金型１８は縦方向の分割線を有す
る少なくとも２箇の部分金型１８ａ，１８ｂに分割さ
れ、開閉可能に構成されている。また、各金型１８はエ
ア吹込管１８ｃを備えるとともに、キャビティ１８ｄか
ら外面に連通する複数のエア抜孔１９が形成されてい
る。なお、金型１８は４箇に限定されるものではなく、
複数箇であれば良い。

【００１４】前記切断装置６は、前記ダイ４の環状押出
口１６と前記金型１８との間に位置して後述の薄肉筒状
物２０の上部を切断するためのカッタ刃６ａを備えてい
る。

【００１５】以上のように構成された生分解性の蛋白容
器の製造装置について、その動作を以下に説明する。先
ず、押出機１において、図示されない材料供給口から植
物性蛋白を主成分とする含水材料が所定割合で連続的に
供給される。含水材料は、所定の温度に温度調節された
シリンダ２により加熱され、回転駆動されるスクリュ２
ｂにより混練され、可塑化されて高温の溶融状態とな
る。溶融状態の含水材料は押出機１の先端からダイホル
ダ３の連通孔３ａ、ダイ４の水平流路１０ａおよび垂直
流路１０ｂを経て、ダイ４の下端に形成された環状押出
口１６から薄肉筒状物２０となって下方向へ連続的に押
出される。

【００１６】前記薄肉筒状物２０が所定長さ、すなわ
ち、ダイ４の直下に位置するブロー成形装置５の部分金
型１８ａ，１８ｂが開いた金型１８の内部に、充分な成
形長さに押出された時点で部分金型１８ａ，１８ｂが閉
じ、閉じると直ちに切断装置６のカッタ刃６ａが横断し
て薄肉筒状物２０を切断する。その後、回転テーブル５
ａが矢印Ａ方向に回転駆動され、薄肉筒状物２０を内包
して閉じた金型１８が環状押出口１６の直下から移動
し、部分金型１８ａ，１８ｂが開いた空の次の金型１８
が環状押出口１６の直下に位置する。

【００１７】前述の閉じた金型１８に内包された薄肉筒
状物２０は、その両端部を閉塞され、その内部にエア吹
込管１８ｃにより加圧空気が吹込まれると、薄肉筒状物
２０は未だ柔軟な状態にあり、この薄肉筒状物２０は加
圧空気によりキャビティ１８ｃの内面に密着するまで膨
張延伸される。この間、薄肉筒状物２０の外部のキャビ
ティ１８ｃ内の空気は、複数のエア抜孔１９から外部へ
排気される。膨張延伸された薄肉筒状物２０は、その状
態で保持されて冷却され、キャビティ１８ｃの内面形状
の成形品となる。その後、部分金型１８ａ，１８ｂが開
かれて、成形品が取り出される。成形品が取り出されて
空になった金型１８は、部分金型１８ａ，１８ｂが開か
れた状態で順次環状押出口１６の直下に移動され、薄肉
筒状物２０を内包し前述の成形を繰り返す。

【００１８】本発明における含水材料の主成分となる蛋
白は、成形特性の面から、蛋白固形物中の粗蛋白質含量
が４５重量％以上の植物性蛋白が用いられる。具体的に
は、経済性も考慮して、大豆または脱脂大豆の水抽出物
濃縮大豆蛋白、分離大豆蛋白、小麦蛋白（グルテン）、
トウモロコシ蛋白（ツェーン）から選択される１種類あ
るいは２種類以上の混合物が用いられる。一般に、粗蛋
白質含量の高い植物性蛋白であるほど成形性が良く、４
５重量％より低くなると均質な可塑化溶融状態が得られ
ず、従って成形性がある。

【００１９】植物性蛋白を可塑化溶融するには水および
保湿剤が不可欠であり、粗蛋白質１００重量部に対して
４０〜１００重量部の水、３０〜８０重量部の保湿剤お
よび０〜３０重量部の糖類を混合する。水は植物性蛋白
に対して可塑剤として作用し、４０重量部より少ないと
可塑化が不充分となり、ブロー成形時の膨張延伸が困難
となり、甚だしい場合は、押出機１内で含水材料が閉塞
する。水が１００重量部より多いと可塑化溶融状態の流
動性が必要以上に高くなり、成形が困難となり、成形可
能な場合でも乾燥効率の低下、成形品の収縮あるいは変
形が起こる。保湿剤は含水材料中の水を均質に分散保持
し、成形品のつやを良くし、３０重量部より少ないと保
湿性が不充分となり、８０重量％より多くなると成形品
の強度を低下させる。保湿剤としては、グリセリン、ソ
ルビトール（ソルビット）、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、マンニットなどが用いられる。

【００２０】また、含水材料に糖類を加えることによ
り、成形品に柔軟性をさらに付与することができる。添
加する糖類の適量は粗蛋白質１００重量部に対して１５
〜３０重量部であり、１５重量部より少ないと顕著な効
果が得られず、３０重量部より多いと柔軟性が過度にな
る。糖類としては、グルコース、蔗糖、デキストリン、
澱粉などが添加される。なお、糖類は植物性蛋白を可塑
化溶融するための必須の要素ではなく、添加されなくて
もよい。

【００２１】さらには、成形品の用途に応じて、含水材
料中に適宜必要な物質を添加し、可塑化溶融・成形加工
を行うことが可能である。例えば、食品容器としてその
まゝ食用に供する場合には調味料を、農業用の苗の容器
としてそのまゝ土中に埋込む場合には、水溶性りん酸、
水溶性かり、アンモニアなどの肥料成分を、色付けする
場合は色素成分を、成形性を阻害しない範囲で添加する
ことが可能である。また、緻密な発泡成形品を得るため
に卵殻粉を添加することも可能である。

【００２２】以上の植物性蛋白を主成分とする含水材料
は、押出機１において加熱・混練されて可塑化溶融さ
れ、ダイ４より薄肉筒状に押出される。押出機１におけ
る加熱温度は、植物性蛋白を可塑化溶融するために１０
０℃以上とすることが必要であり、１１０〜１６０℃の
範囲に加熱する。スクリュ式押出機１は、単軸または二
軸、二軸の場合には同方向回転または異方向回転、噛み
合いまたは非噛み合いのいずれの形式でもよいが、二軸
噛み合い同方向回転押出機が好ましい。

【００２３】前記ダイ４は可塑化溶融された含水材料を
薄肉筒状に押出成形するため、円形、楕円形、多角形な
どの環状押出口１６が形成されている。環状押出口１６
の隙間は０.４〜２ｍｍとし、好ましくは０.５〜１.５
ｍｍである。環状押出口１６を出口端から上流側に円錐
状に形成し、中空箱状体１０と筒体１１との相対位置を
円錐の中心軸方向に変化させることにより、環状押出口
１６の隙間を変更することが可能である。

【００２４】実験例１ 二軸噛み合い同方向回転スクリュ式押出機［日本製鋼所
製：ＴＥＸ−５２Ｆ、スクリュ外径５２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝
２３（Ｌ：スクリュ全長、Ｄ：スクリュ外径）］１に直
径５０ｍｍ、隙間１ｍｍの円形の環状押出口１６を形成
されたダイ４を接続し、植物性蛋白として粉末状分離大
豆蛋白［不二製油製：フジプロＳＥ（蛋白固形物中の粗
蛋白質含量９０重量％）］を主成分とする含水材料によ
り成形品を製造した。この場合は、粉末状分離大豆蛋白
１００重量部、尿素３重量部および水溶性かり５重量部
の混合粉体を１０Ｋｇ／ｈ、水１００重量部およびグリ
セリン５０重量部の混合液体を９.２Ｋｇ／ｈの供給割
合で構成された含水材料を押出機１に供給した。押出機
１は、シリンダ２を１５０℃に温度調節し、含水材料の
溶融領域にニーディングスクリュおよびリバーススクリ
ュを組み込んだスクリュ２ｂを２００ｒｐｍで回転させ
た。シリンダ２の先端において溶融状態の含水材料は、
温度が１５５℃、圧力が２０Ｋｇ／ｃｍ²であった。

【００２５】押出機１で可塑化溶融された含水材料はダ
イ４の環状押出口１６から薄肉筒状に押出され、ブロー
成形装置５により黄褐色透明の厚み０.５〜１ｍｍの容
器に連続的に成形された。成形品の不要部などを適宜切
断除去することにより、大豆蛋白の苗用ポットが得られ
た。得られた苗用ポットは、原料が生分解性を有するの
で、そのまゝ苗と一緒に土中に植えることが可能であ
り、廃棄物を発生しない。

【００２６】実験例２ 実施例１における混合粉体に２重量部の卵殻粉を添加
し、その他の材料は実験例１と同様とし、同様な供給割
合の含水材料を実験例１の装置に供給した。シリンダ２
を１６０℃に温度調節し、スクリュ２ｂを２５０ｒｐｍ
で回転することにより、緻密に発泡した薄肉筒状物が押
出され、ブロー成形装置５により緻密に発泡した厚み
０.５〜１ｍｍの容器が連続的に得られた。

【００２７】

【発明の効果】本発明による生分解性の蛋白容器とその
製造方法および装置は、以上のように構成されているた
め、次のような効果を得ることができる。 （１）植物性蛋白を主成分とする含水材料が、押出機で
可塑化溶融されてダイから押出され、複数箇の金型を順
次間けつ的に循環移動してブロー成形されることによ
り、連続成形が可能となり、生産性が高くなった。 （２）ブロー成形用の金型は、成形品を冷却するのみで
あり、加熱・冷却を繰り返す熱の無駄が無くなった。 （３）ブロー成形を行うことにより、複雑な形状あるい
は底の深い容器の成形が容易に行える。また、成形時に
は、薄肉筒状の押出成形品に加圧空気を吹き込むのみな
ので、胴径より小径の開口を有する容器の成形も容易に
可能となった。 （４）ダイの環状押出口の隙間を変更することにより、
薄肉筒状押出成形品の厚み、その結果としてブロー成形
品の厚みを容易に変更することが可能になった。なお、
環状押出口の隙間は、ダイの中空箱状体と筒体との相対
位置を変更することにより容易に変更することができ
る。また、薄肉筒状押出成形品を膨張延伸することによ
り、均一に薄い成形品を容易に得られるようになった。 （５）このようにして得られる蛋白容器は、可食性であ
り、また生分解性であるので、有害な廃棄物となること
はなく、生分解により全量が自然界に帰る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蛋白容器の製造装置の要部を示す
斜視図である。

【図２】図１の主要部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 押出機 ３ ダイホルダ ４ ダイ ５ ブロー成形装置 ６ 切断装置 １０ 中空箱状体 １１ 筒体 １６ 環状押出口 １８ 金型 ２０ 薄肉筒状物

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 89/00 ＺＡＢ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物性蛋白を主成分とし、ブロー成形さ
   れたことを特徴とする生分解性の蛋白容器。
2. 【請求項２】 植物性蛋白を主成分とする含水材料が、
   スクリュ式押出機で加熱・混練され、環状口を形成され
   たダイを介して押出され、金型で挟持されながら内部に
   加圧空気を供給されて成形加工されることを特徴とする
   生分解性の蛋白容器の製造方法。
3. 【請求項３】 前記含水材料が、固形物に対する粗蛋白
   質含量が４５重量％以上の植物性蛋白と、前記植物性蛋
   白の粗蛋白質１００重量部に対して４０〜１００重量部
   の水と、同じく３０〜８０重量部の保質剤と、同じく０
   〜３０重量部の糖類と、から構成されていることを特徴
   とする請求項２記載の生分解性の蛋白容器の製造方法。
4. 【請求項４】 温度調節可能な加熱装置が設けられたス
   クリュ式押出機と、前記押出機の先端に設けられ、下方
   向に押出成形する環状押出口が形成されたダイと、前記
   ダイの下方向に配置され、間けつ的に循環移動する複数
   の容器用成形金型が具備されたブロー成形装置と、前記
   環状押出口と前記ブロー成形装置との間を横断する切断
   装置と、で構成されていることを特徴とする生分解性の
   蛋白容器の製造装置。