JPS5839500B2 - 可塑性材料製品の成形方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 しばしば、不定形の材料のかたまりから、事実上均一で
迅速にかつ容易に、機械を用いて所定の形状および厚さ
をもつ最終製品を形成することが望まれる。

例えば、トルテイーヤ（メキシコのパンケーキ）のよう
な食品は、小麦粉でつくったねり粉から実質的に均等な
厚さの円形製品として製造される。

従来、このような製品の製造には、手作業から、ロール
掛げした平坦なシート材を形抜きして造る方法まで多く
の方法が実施されてきた。

また、組合わされた切断弁とともに押出し機の溝孔状押
出孔を利用して、ねり粉を所望の形状に押出す方法も提
案された。

この後者の方法は円筒型式のもので、この円筒は円筒の
殻の部分を取除いた後に残る部分をもっている。

円筒が回転するにつれて、溝孔内に位置し、溝孔を押出
機によって押出されるねり粉の量、寸法および形態は、
この部分によって決められる。

これに関しては米国特許第２９８１２１１号に開示され
ている。

しかし、実際の場合には、このような装置は所望の均等
性、寸法および形態を示す製品をつくることはできず、
特に生産速度と生産量の増大を企図した場合にむずかし
かった。

例えば、実質的に均等な厚さの円形物品を製造するよう
に設計されたこのような装置は、特に生産量を増大しよ
うとした場合には、その形状が涙滴状で、前縁部が幅広
で後縁部が幅狭となり、かつ前縁部が後縁部より厚さが
大きい製品となる。

これらの望ましくない結果は、このような作業において
生ずる種々の現象を考察することによって判断すること
ができる。

まづ第１に、円形物品をつくるように設計されたこのよ
うな装置は、円筒殻がこれと組合わされた溝孔性の押出
孔内を転動するとき、前者の保持部分と後者との間の物
理的相対関係のために、溝孔はその中央から両端に向っ
て次第に開口し、この作用に逆行するゲートとして機能
する。

もしこの装置内でねり粉に一定の圧力が継続して加えら
れた場合、押出孔の全体が円筒殻のウェブによって覆わ
れている間、幾分可塑性のねり粉にこの圧力が発生され
ることが考えられる。

ウェブが溝孔を通過してこのゲートが開き始めると、溝
孔を通って押出されるねり粉の量は、ねり粉に加わる圧
力の関数であって、円筒殻の最も幅の広い部分が後に孔
を通過するときよりも大きく、これによってねり粉材料
が相対的に過多となるから、押出された製品の形状は厚
くかつ幅広くなる。

そののち、ねり粉の圧力は、弁に次第に近ずくことによ
って幾分増大するが、ウェブが押出孔を通過する時間中
、閉じられた後に弁が最初に開いたときに達する圧力の
大きさには達しない。

したがって、孔が最大幅開口位置を通過したのち閉じ始
めると、ねり粉に作用する圧力は最も低下し、押出され
た品物の形状はそれ程厚くはならず、即ち横方向の寸法
を拡大しながら広がる。

よって、所望の均等厚さおよび外郭形状をもたない最終
形状のものがつくられる状態を形成する。

経験によれば、このような望ましくない結果は、加工品
が押出された製品を取除くために組合わされたコンベヤ
ベルト又は他の移送装置上に押出される場合に一層悪化
する。

このようなベルトが実質的に均等な速度で移行されてい
るとき、各サイクルの初頭における過度の押出しは、ベ
ルトによって十分速かには運び去られずに、加工品の前
方において厚さと幅を増大させるが、ベルトが一定速度
で依然として前進していても、それまでに減少された押
出材料の量に対して早過ぎる速度で移行されているとき
は、製品の後方部において厚さと幅が減少する。

これらの望ましくない結果は、このような装置を用いて
その高速化を図るときに次第に一層顕著となることが判
明した。

また、このことは速度増大、したがってねり粉に加わる
基礎押出圧力の増大、その結果、弁がその連続サイクル
を実施するとき、ねり粉が押出される際の広い圧力範囲
を求めるという必要にもとすくものと考えられる。

所望の形状に形成したのち、供給原材料への押出圧力の
影響を解除する成形型（上述した型式の押出切断弁とは
異る）を形成するために、表面に凹部をもつ円筒と共に
押出孔を使用する企ては、形成された製品を除去するこ
とについて技術的に困難な問題を示す。

これに関しては、米国特許第３５４１９７４号に開示さ
れている。

この特許明細書にはかなり複雑で高価であり、動作の緩
慢な円筒状ねり製品底形用の空気式剥離機が示されてい
る。

このような装置は例えばトルテイーヤのような食品の製
造において、高速にかつ正確に製品をつくるのには不満
足なものである。

したがって、この発明の目的は所望の物理的制約を伴わ
ずに、可塑性材料から広い範囲の厚さの所望の製品をつ
くる装置を提供するにある。

この発明の他の目的は、比較的高速度でこのような製品
をつくる装置を提供するにある。

またこの発明の他の目的は、生産および作業が比較的簡
単な前記の目的を達成する装置を提供するにある。

さらにこの発明の他の目的は、寸法および形態がほぼ均
一な製品を技術的に信頼性高（つくる前記の目的を達成
する装置を提供するにある。

前記の目的はこの発明の実施によって達成でき、この発
明の実施例は、可塑性を有する材料のための押出装置、
これと組合わせて設けられた押出孔、および外周に所望
の最終製品の外郭寸法および形状で、かつ深さが変化す
る凹部をもつ円筒形態となっていて、押出孔と組合わさ
れる押出ロールを含み、これによって製造される製品の
寸法および形状が所望の範囲内に制御できる。

図面を参照しつつ、以下にこの発明を説明する。

第１図に、この押出装置１０および押出頭部１２を含む
この発明の実施例の一部の断面を示している。

この押出装置１０は押出される材料に押込み圧力を加え
る押込みスクリュ１４を含む。

この場合、トルテイーヤをつくるための小麦ねり粉１６
が示されている。

しかし、この実施例は、小麦ねり粉、じゃがいもねり粉
、食用獣肉、ゴム、プラスチック等のような可塑性をも
つ他の材料を用いることもできることが判る。

押出装置１０の頭部１２は、押出装置１０と座板２０と
の間の屈曲連接部によって形成された着座部材１８によ
って押出装置１０に取外し可能に固定される。

組合わされたねじ付保持棒２２がリンク２４及びピン２
６によって押出装置１０に枢着されている。

保持棒２２の最外端には手動可能なナツト２８が設げら
れ、このナツト２８にねじ嵌められた保持棒２２で、押
出頭部１２はその下縁が着座部材１８で着座した状態と
なった後に、座３０にナツト２８が当接することによっ
て押出装置の内圧に対して所定位置に強固に位置づけら
れる。

押出頭部１２かもの押出作用は、ボルト３８によって押
出頭部１２に固定された裏板３４にボルト３６によって
固定された押出板３２を介して実施される。

ロール４２が押出頭部１２内に押出板３２に設けられた
溝形押出孔４０に並列して配置され、このロール４２は
軸４３（第２図）によって矢印で示す反時計方向に回転
駆動されるように設計されている。

このロール４２０表面は凹部４４を有し、その周縁の形
状は生産される最終製品に望まれる形状と実質的に同一
である。

第２図に示すように凹部４４は円形でロール４２の外側
表面を取巻いている。

第２図で見るように凹部４４Ａをロール４２の表面に沿
って軸方向に並べて２つ以上形成することによって、１
つの装置の製造潜在力を効果的に増大させる。

第１図に示すように、各凹部４４．４４Ａ・・・等の深
さは、ロール４２が正常に回転するとき、押出孔４０を
最初に通過する縁部４６の方が、押出孔４０を最後に通
過する縁部４８よりも太きい。

さらに詳しくは、第１図に示すように、この深さは縁部
４６から縁部４８への円周距離の約１／２にわたって実
質的に均等にし、ついでこれより深さを減少するように
調製することができる。

これは例えば小麦ねり粉からトルテイーヤをつくるのに
用いて有用な１つの形態である。

この発明によれば、他の形態も使用できる。よって、深
さを均等に減少させる形態も、多くの商業的な使用目的
に対して満足でき、かつ有用であることが知られている
。

また他の使用目的、例えばトルテイーヤの製造の場合、
凹部の円周方向距離のほぼ最初の１／２に対しては深さ
を多少とも実質的に均等に減少し、ついで残部にわたっ
て実質的に均等な深さをもたせることが有効なことが知
られている。

使用する正確な形態は、通常材料の可塑性、押出圧力、
押出孔を通過する押出装置の対応する壁部にロール表面
が接近することによって生じる背圧の大きさ、製造され
る製品の所望量、寸法および形態によって決定される。

動作について述べれば、押出スクリュ１４が回転すると
、材料１６は押出され（この場合小麦こね粉）、材料は
ロール４２および押出孔４０に向って押動される。

凹部４４の縁部４６，４８間のウェブ５０が押出孔４０
と向き合うと、このウェブ５０は弁として機能し、押出
孔４０を通る押出作用を妨げる。

ロール４２が図示のように反時計方向に回転すると、ウ
ェブ５０は押出孔４０を通過し、その間にねり粉１６に
作用する押出圧力は幾分増大し、押出孔を通るねり粉の
押出しが始まる。

区域５２を通過するねり粉に作用する圧力と、流路壁に
接近することと流路のねじれ性とによる高い背圧または
抵抗との組合わせにより、十分に可成りの量が区域５４
を通って流れる。

ロール４２が回転し続けると、押出孔４０を押し通され
るねり粉の流れは、実質的に均等に継続する。

なぜならば押出圧力および背圧はほぼ同一に保たれるか
らである。

ロール４２が回転し続けると、区域５２内の押出頭部１
２０対向壁に面する凹部４４の幅は減少し始める。

凹部４４の後縁は押出頭部１２の対向壁の閉鎖効果と協
力して作用する。

これによって後縁４８は押出ラムとして次第に機能させ
られる。

これは事実上、後縁４８と押出孔との間のねり粉を一層
高い圧力の下に置き、これによって押出孔４０をとおる
ねり粉の押出しを加速させる。

これによって押出されるトルティータ５全体にわたって
、その厚さ、側方形状および幅を実質的に所望限度内に
保させて、コンベヤベルト７のような搬送装置に送出さ
れるとき、従来の切断弁のもつ押出材の後方に向って次
第に幅が挟まりかつ薄くなる傾向をなくするようにさせ
る。

第５図はこの発明の他の実施例を示す。

この装置は第１図に示すものと類似しているが、反対方
向に回転するように設計されたロール４２を含む。

これによって、押出孔４０に向って直接にねり粉１６を
押出すことが可能となる。

ロール４２が時計方向に回転するときその回転方向に多
量のしかも摩擦が軽減されたねり粉の流れを生ずる。

図面に示すように、ｈり粉の流路は一層短縮され、かつ
ねじれが減少するばかりでなく、さらに区域５４内で押
出頭部１２の内側の一部分を随意に除去できる。

これを同時に区域５２において押出頭部１２の内側面と
ロール４２の外側面とが接近していること、およびこの
区域があられすねじれ経路と高い押出抵抗は、押出孔４
０を通る押出速度を増大させる傾向をあられしている。

これによって全体に亘って肉厚又は幅広の製品、又は一
層粘性の高い材料で造られた製品をつくることが可能で
ある。

よって、この発明の要旨に沿って構造態様を適切に選択
することによって、この発明の要旨に沿って極めて広い
変動範囲の周縁形態で厚さをもった製品をつくることが
明らかに可能である。

さらに、この様に広い変動範囲を含む製品は太いに高い
生産速度でつくることができる。

例えば、従来の装置によって実現可能であった商業ベー
スに乗った量のトルテイーヤの最大生産量は毎分約１０
０個であったが、この発明に係る装置を用いれば毎分２
００個以上を得ることができた。

この成果は一部にはロールの押込み効果に起因するもの
と考えられている。

即ち、ロール４２に形成された表面の凹部４４は、先に
述べたように、押出孔４０に極めて接近しているから押
込み押出し効果をもっている。

さらに、この発明は明らかに集中押込み効果を有するか
ら、自掃機能を発揮し、これによって材料の局部的な詰
りゃ塞がりの場合に、機械を停止して押出し成分を除去
したりする必要を避けることができる。

また、ロール４２のウェブ５０は押出孔４０を通過する
から、押出されたトルテイーヤ５は、次の押出しサイク
ルが開始されるまで瞬間的に停止することが知られてい
る。

これによって得られる効果は、後続するトルテイーヤを
それらの隣接する縁部を概ね極めて接近させた状態でコ
ンベヤ上に落しならべることである。

同様に１つのロールに１つ以上の軸方向に並んた表面凹
部が用いられる場合、■つのトルテイーヤは他のトルテ
イーヤとコンベヤ上で隣接して存在する。

この効果は、個々の製品間に間隔が保たれ、それと同時
にそれらの製品を固めるから、これによって室、機械の
空所、燃料、動力等を極めて高い効率で利用できること
になる。

一般に、小麦ねり粉製品はその直径が約２５．４間（ｌ
ｉｎ）から約１７７゜８ｍ冗（７ｉｎ）で、一般に直径
で約５０．８ｍｍ（２ｉｎ）から７６．２ｍｍ（３ｉｎ
）で厚さが０．６４ｍｍ（０，０２５ｉｎ）から１．４
０ｍｍ（０，０５５ｉｎ）の薄切り片とし、トルテイー
ヤは通常その直径が約１１４゜３ｍｍ（４，５ｉｎ）か
ら約１７７、８ｍｍ（７ｉｎ）で、厚さは約１２７ｍｍ
（０，０５０ｉｎ）から１．９８ｍｍ（０，０８０ｉｎ
）である。

小麦粉ねり粉製品はこの発明を利用して連続的に製造さ
れた。

例えば、約１．７８ｍｍ（０，０７ｉｎ）の厚さで直径
１５４．９ｍｍ（６，１ｉｎ）のトルテイーヤが下記の
設計値をもつこの発明に係る実施例を用いて製造された
。

（ａ） 弁部における押出しラムヘッド圧力２．８１
ｋｇ／ｃｙｓｔ （４０ｐｓｉ ）± （ｂ） 押出板孔の仕様 長さ ３２３．８＋＋ｍ（１２鈎ｉｎ）
幅 １．７８ｍｍ（０，０７ｉｎ）
（Ｃ） ロールの仕様 直径 ５０．８ｍｍ（２ｉｎ）長さ
３２３．８間（１２％１ｎ）２つの円
形、喰違い式に軸方向に整夕１ルた表面凹部を具備して
いる。

（ｄ） 各表面凹部の仕様 直径 １５４．９ｍｍ（６，１ｉｎ）深
さ前縁において ６．３５ｍｍ（０，２５ｉｎ）この
深さは凹部のほぼ中央部で２．５４ｍｍ（０，１ｉｎ）
になるまで均等に減少させ、それから後は後縁まで２．
５４ｍｍ（０，１ｉｎ） （２，５４ｍｍ）を保つ。

第３図は上述の型式の平坦なトルテイーヤを製造するた
めの直線溝孔状押出孔の底面図である。

この押出孔の形状は、第３図に示す直線状であっても、
又は第４図に示すようなうねり形、稲妻形又は他の任意
の形状であってもよく、その幅の寸法を調節可能にする
ように造られる。

これは、丸孔でなく細長い溝孔内をボルト３６が貫通す
るように板３４に孔を形成することによって実施できる
。

これによって、ボルト３６を弛めて押出板３２０片方又
は両方を相互に接近又は離反するように動かし、これに
よって製品の厚さを厚くしたり又は薄くするため、この
すき間を拡げ又は狭める。

押出板３２０片方又は両方の末端を、レバーアーム又は
他の位置決装置（図示せず）に可動に取付ける構造も、
この発明の要旨に含まれることであり、この場合、押出
板３２０片方又は両方は、機械の運転を継続しながら、
かつ保持棒の調節作業を要せずに製品の厚さを調整でき
る。

この最後に述べた態様は、ねり粉の可塑性、押出圧力、
機械の運転速度等のような厚さの決定に影響する諸因子
への効果を細かく調節できるという点で特に有効である
。

第４図はうねり形、稲妻形又は波形製品を製造する場合
に用いられる別の実施例を示す。

このような製品にはポテトチップ、コーンチップその他
が含まれる。

これに関し、銘記すべきことは、直線形の孔よりも一層
複雑な形の孔を用いる場合は、通常は１．４ ｋｇ／ｃ
ｔａ （２０ｐｓｉ ）ないし５．６ｋｇ／ｃｒＡ（８
０ｐｓｉ ）の範囲にある押出圧力よりも若干高（、典
型的には１．４ ｋｇ／ｃｔａ （２０ｐｓｉ ）高（
なることである。

よって、上に述べたように構造因子を変化することによ
って、広範囲に亘る種類の厚さ又は外郭形状又は寸法の
断面形状のものを造るのに、この発明を利用することが
可能である。

またロールの表面の凹部の形状と形態に、種々の変化を
与えることによって、弧形外郭（例えばドーナツ形）以
外の形態をつくることができることが明らかである。

前記した実施例は、説明のために用いたものでこれに限
定するものではな（、かつこの発明の特許請求の範囲か
ら逸脱せずに、広い種類に亘る実施例をつ（ることかで
きることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例の第２図におげろ線１−１
による断面図、第２図は第１図の線２−２による断面図
、第３図は第１図のものの要部の底面図、第４図はこの
発明の他の実施例の要部の底面図、第５図はこの発明の
さらに他の実施例の要部の縦断正面図である。 ５・・・・・・トルテイーヤ、７・・・・・・コンベヤ
ベルト、１０・・・・・・押出装置、１２・・・・・・
押出頭部、１４・・・・・・押込みスクリュ １６・・
・・・・材料、３２・・・・・・押出板、４０・・・・
・・押出孔、４２・・・・・・ロール、４４・・−・・
・凹部、４６・・・・・・前縁、４８・・・・・・後縁
、５０・・・・・・ウェブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押出頭部に設けられた細長い押出孔に接近して、そ
   の長手方向と実質的に平行な軸線をもって押出頭部内に
   配置され、かつ表面に回転方向前縁から後縁にかげて漸
   次浅くなった少くとも１つの凹部なもつロールの配置区
   域に向けて可塑性材料を押送するとともに、該ロールを
   回転させることによって、前記押出孔から製品を押出す
   ことを特徴とする可塑性材料製品の成形方法。 ２ 押出頭部に設けられた細長く、かつ端面が波形の押
   出孔に接近して、その長手方向と実質的に平行な軸線を
   もって押出頭部内に配置され、かつ表面に回転方向前縁
   から後縁にかげて漸次浅くなった少くとも１つの凹部を
   もつロールの配置区域に向けて可塑性材料を押絵すると
   ともに、該ロールを回転させることによって、前記押出
   孔から製品を押出すことを特徴とする可塑性材料製品の
   成形方法。 ３ 細長い押出孔と、この押出孔の長手方向と実質的に
   平行な軸線をもち、かつこれに接近して配置されたロー
   ルと、このロールと押出孔との間の区域を通って材料を
   押動させるために、該材料の圧力を加える部材とを含み
   、前記ロールがその表面に少くとも１つの凹部をもち、
   ロールが回転されるときに、押出孔を最初に通過するロ
   ールの前縁がその後縁よりも大きい深さを有しているこ
   とを特徴とする可塑性材料製品の成形装置。 ４ 前記凹部が前縁から後縁にかげて実質的に均等にそ
   の深さが減少する特許請求の範囲第３項記載の成形装置
   。 ５ 前記前縁と後縁との間のほぼ中央位置からの凹部の
   深さが実質的に均等となっている特許請求の範囲第３項
   記載の成形装置。 ６ 前記凹部の深さが、前縁と後縁との間のほぼ中央位
   置まで実質的に均等に減少している特許請求の範囲第５
   項記載の成形装置。 Ｔ 前記押出孔の長手方向の縁部が平行な直線状となっ
   ている特許請求の範囲第３項から第６項までのいずれか
   １項記載の成形装置。 ８ 押出し機から実質的に平坦形状体に可塑性を特徴と
   する材料を成形する装置であって、押出頭部と、この押
   出頭部から可塑性材料を押出すのに用いられる細長い押
   出孔と、この押出孔の長手方向軸線と実質的に平行な軸
   線をもち、表面に少くとも１つの凹部を具え、との凹部
   は製品の外周形態および寸法と実質的に同一の外周形状
   をもち、凹部が形成されていない表面部分が押出孔の縁
   部に接近しているロールであって、凹部はロールが回転
   するときに押出孔を最初に通過する前縁において、その
   後縁におけるよりも大きい深さを有するロールと、通常
   予め定めた回転方向にこのロールを回転させる装置とを
   含む可塑性材料製品の成形装置。 ９ 前記凹部が前縁から後縁にかげて実質的に均等にそ
   の深さが減少する特許請求の範囲第８項記載の成形装置
   。 １０ 前記前縁と後縁との間のほぼ中央位置がらの凹
   部の深さが実質的に均等となっている特許請求の範囲第
   ８項記載の成形装置。 １１ 前記凹部の深さが前縁と後縁との間のほぼ中央
   位置まで実質的に均等に減少している特許請求の範囲第
   ８項記載の成形装置。 １２ 前記押出孔の長手方向の縁部が平行な直線状で
   ある特許請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか
   １項記載の成形装置。 １３ 前記押出孔の縁部が実質的に平行な稲妻形を形
   成している特許請求の範囲第８項から第１１項までのい
   ずれか１項記載の成形装置。 １４ 前記押出孔の縁部が実質的に平行な正弦曲線を
   形成している特許請求の範囲第８項から第１１項までの
   いずれか１項記載の成形装置。 １５ 前記凹部の外周が実質的に円形となっている特
   許請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか１項記
   載の成形装置。 １６ 前記凹部の外周が実質的に円形となっており、
   かつ押出孔の縁部が実質的に平行な稲妻形を形成してい
   る特許請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか１
   項記載の成形装置。 １７ 前記凹部の外周が実質的に円形となっており、
   かつ押出孔の縁部が実質的に平行な正弦曲線を形成して
   いる特許請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか
   １項記載の成形装置。 １８ 前記前縁における凹部の深さが約６．３５ｍｍ
   （０，２５ｉｎ）で、かつ後縁において２．５４ｙｕ＋
   （０，１ｉｎ）である特許請求の範囲第８項から第１１
   項までのいずれか１項記載の成形装置。 １９ 前記押出孔の長手方向の縁部間の間隔を調整す
   る装置を含む特許請求の範囲第８項から第１１項までの
   いずれか１項記載の成形装置。 ２０ 前記押出孔の長手方向の縁部間の間隔を調整し
   、かつ該調整作業がこの装置の使用中に動作できる特許
   請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか１項記載
   の成形装置。