JPS61212270A - 食品押出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は食品押出成形機に関する。

例えばお菓子等の食品押出成形機では一般にバレル内に
スクリュを嵌合した軸を一軸或いは複数軸を配設してこ
の軸を回転させ、−軸の場合バレル内壁とスクリュとの
間で僅かな隙間を保ちながら回転させ、そして複数軸の
場合スクリュ同志を１合或いは非噛合状態にしてバレル
内壁との間で僅かな隙間を保ちながら回転するように構
成していた。このような構成においてコーンスターチや
小麦等の澱粉類および或いは肉や魚類等の食材をバレル
内に導入し、細く砕いたりつぶしたりそして加圧および
加熱することにより粒状或いは粉状に粉砕しさらに煉成
しこれを小孔から押出し食品に成形していた。

この場合スクリュとしては主に移送および圧縮を目的と
するスクリュ形状或いは混線を目的とするスクリュ形状
、さらに或いは破砕を促進するスクリュ形状等それぞれ
目的の異なる形状が組合され使用されていた。食材はこ
れらのスクリュとバレル内壁ならびに複数軸のスクリュ
とスクリュとの間に強く押圧されることにより、混練や
破砕そして加熱加圧されて食材は炊く或いは蒸す等のα
化のだめの加工が加えられる。この食材のα化促進のた
めの重要な要素として食材への加水および加熱の問題が
ある。

食材に水を供給すると粘性は高まり粘性が高まると圧力
は増加し加熱の場合温度上昇が見込まれる。即ち食材に
圧力を加えて加熱すると一気圧毎に沸点温度は約１０℃
上昇し、通常１００℃で沸騰するものも１００℃以上の
加熱が可能になり、さらに水分が食材間の伝熱媒体にな
ってより良い加熱効果を期待することができる。

このように食材はバレル内部をスクリュによって移送さ
れる際に細かく砕かれたり加圧されたり或いはバレル内
壁やスクリュとの摩擦等により昇温し、その温度は圧力
条件によっては２００℃以上に昇温することもあるが、
大量の水を加えると逆に食材温度は低下することにもな
る。従っである目的の性状に食材を押出成形しようとす
る場合必ずしも高圧や高温度゛を必要としない場合もあ
り当然スクリュ回転数、バレル内部への食材供給量、バ
レル温度、ダイ温度、食材温度そして加水量等はその目
的とする加工に最も適した条件に制御される必要がある
。

〔従来技術〕

ここで食品押出成形機の一例を第２図により述べる。先
づ食品押出成形機１１はベース１２上に複数のバレル１
３Ａ、１３Ｂ、１３ｃ・・・・・・１３Ｎが一体的に取
付けてあり、その内部にはベース１２の図において右方
に設けた不図示の駆動部により回転される軸１４の外周
に、移送或いは混練等の各種作業を目的とした複数のス
クリュ１５が組合せの上嵌合されている。右側のバレル
１３Ａの上部には食材（図示せず）の導入を受けるホッ
パー１６が設けられており、ホッパー１６はスクリュを
内設したフィーダ１７から一定量の食材が供給されるよ
うになっている。先端のバレル１３Ｎの端面には小孔２
０を有するダイ２１が固着されている。なおバレル１３
Ｂ、１３ｃ・・・・・・１３Ｎｊｄ耐圧性を有している
。

右から２番目のバレル１３Ｂ以降のバレルとダイ２１の
外周にはこれを冷却或いは加熱するだめの複数の熱交換
器１８１３．１８ｃ・・・・・・　１８Ｎと２１Ａが取
付けてあり、各バレルとダイ２１の温度はこれらに設け
た温度センサ１９Ｂ　、１９ｃ・・−・・・ｌ’？Ｎお
よび２１Ｂと自動温度調節計（図示せず）により任意に
制御し得るようになっている。

加水機構３１として上方を開口しかつ内部に水を貯えた
タンク３２はその下面から開閉弁３３と計量ポンプ３４
そして逆止弁３５が直列になってバレル１３Ａのフラン
ジに開口した孔２２に接続されている。

このような機構において食品を成形するには、駆動部に
より軸１４を介してスクリ、１５を回転駆動させると共
にフィーダ１７からホッパ−１６全通してバフル１３Ａ
内部に食材を導入する。導入された食材はスクリュ１５
により移送混練加圧破砕そして加熱されながらバレル１
３Ａ、１３Ｂ。

＋３ｃ・・・・・・１３Ｎ内を左進し、この間α加工が
なされてダイ２１の小孔２０から押出される。食材がバ
レル１３Ａ等内を進行しているときバレル１３Ａの孔２
２からタンク３２内の水が計量ポンプ３４により加圧さ
れて注入される。そして食材への加水によって食材のα
化が促進され目的の性状の食品が加工されることになる
。

このような食品押出成形機において加熱制御のための温
度検知は、バレル１３Ｂないし１３Ｎの外周からスクリ
ュ１５の中心に向って挿入した温度センサｌ’７Ｂない
し１９Ｎが、バレル１３Ｂ等の内壁に近い位置でバレル
１３Ｂ等の温度を測定検知している。先端のダイ２１に
おいても温度センサ２１Ｂによりダイ２１の温度を検知
し熱交換器２１Ａにより温度制御をしている。これらの
複数のバレル１３Ｂ等およびダイ２１は最適温度に設定
されて運転されている。

しかしながらバレル１３Ｂ等内の食材はスクリュ１５と
バレル１３Ｂ等の内壁との摩擦およびせん断等により発
熱し、その温度は原料の組成により差異があるがバレル
１３Ｂ等に供給される食材の量すなわち押出量や加水量
、そしてスクリュ回転数によっても食材の摩擦とせん断
による発熱の違いから食材温度は異なっている。従って
食材温度とバレル１３Ｂ等の温度検知部における温度と
は異なっており、このため食材温度が異常高温になって
もその温度は直ちにバレル１３Ｂ等に伝達されず、この
結果食材はこげつきが生じついにはダイ２１から食材の
押出が不可能になる。このように単にバレル温度を検知
するのみでは食材の安定した押出成形は困難であり、こ
のような理由のため最初からバレル温度を低く設定した
り加水を多くして運転することも提案されているが、こ
のような方法では目的の性状の食品に対する押出成形は
不可能である。

〔発明の目的〕

本発明はこのような欠点を除去したものでその目的は、
食材自身の温度を検知しその信号に基いて加水量や食材
の供給量そしてスクリュ回転数等を調整することにより
、安定した押出成形を可能にした食品押出成形機を提供
することにある。

〔発明の要点〕

本発明の食品押出成形機は、小孔を有するダイを先端に
取付けかつその外周に熱交換器を取付けたバレル内へ回
転自在にスクリュを挿入し、バレルの後端近くからフィ
ーダにより食材を供給し、スクリュの回転により食材を
先端側に移送するとともに加水機構により食材に加水し
先端のダイの小孔から押出成形食品を得る食品押出機に
おいて、バレルおよびダイ自身の温度を検知する主温度
センサと、バレルおよびダイ内部の食材の温度を検知す
る補助温度センサと、同補助温度センサの信号を受けて
加水量を変化させることができる加水機構と、ダイから
食材が押出されていることを検出すべくダイあるいはそ
の近辺に設けた押出検出機構と、押出検出機構の信号を
受けてスクリュの回転数を調整するスクリュ回転数調整
器と、フィーダの食材供給量を調整する食材供給量調整
器とからなることを特徴にしている。

〔発明の実施例〕

以下本発明について一実施例を示した第１図により説明
する。食品押出成形機５１において、ベース１２．バレ
ル１３４ないし１３Ｎ、軸１４゜スクリュ１５．ホッパ
ー１６．フィーダ１７．熱交換器１８Ｂないし１８Ｎ、
２１Ａ、小孔２０゜ダイ２１．孔２２．タンク３２．開
閉弁３３．計量ポンプ３４そして逆止弁３５は従来例で
ある第２図と同等であるため詳しい説明を省略し異なる
部分についてのみ説明する。なお１９Ｂないし１’？Ｎ
および２１Ｂは第２図と同等であるが名称をＡ主温度セ
／すおよびＢ主温度セ／すということにする。

加水機構５２は計量ポンプ３４と逆止弁３５との間が２
系統すなわち一側の主注水箕５３ならびに、他側として
電磁弁５４と補助注水管５５とを直列に接続したものと
なっている。先端のバレル１３Ｎにはバレル１３Ｎ自身
の温度を検知するＡ主温度センサｌ’？Ｎのほかにバレ
ル１３Ｎ内部の食材（図示せず）に接してその温度を検
知するＡ補助温度センサ５６Ｎを設ける。Ａ補助温度セ
／す５６Ｎはバレル１３Ｂないし１３Ｎの全てに設けて
もよいし特に必要とするバレルを選択して設けてもよい
。このＡ補助温度センサ５６Ｎの出力信号はＡタイマ５
７を介して常時は閉じている電磁弁５４を一定時間開く
。

ダイ２Ｉにもダイ２１自身の温度を検知するＢ主温度セ
ンサ２１Ｂとダイ２１内部の食材温度を検知するＢ補助
温度センサ２ＩＣとが設けてあり、Ｂ補助温度センサ２
１Ｃの出力信号はＡタイマ５７に送られるようになって
いる。

さらにダイ２１あるいはその近辺にはダイ２１から食材
が確実に押出されていることを検出する押出検出機構５
８が取付けられており、同機構５８はダイ２１内部の食
材圧力が異常に高いあるいは低いときこれを検出する機
構とか、食材の温度により検出する機構とか、あるいは
小孔２０の前方に投光器と受光器を設は正常時は食材に
より光をさえぎられて受光されないが押出停止のときは
受光されるような機構とか、あるいは食材の吐出速度や
流量を計る流量計等の各種方式がある。

そして押出検出機構５８の出力信号はＡタイマ５７に加
えられるとともにＢタイマ５９を介してフィーダ１７の
スクリュ（図示せず）等の回転数を調整する食材供給量
調整器６０ならびに、スクリ、１５の＠１４を駆動する
駆動部６１に指令を発するスクリュ回転数調整器６２に
加えられる。

次に前述した実施例の動作を説明する。正常運転時は食
材のこげつきはなくかつダイ２１から食材は押出されて
おり、このときＡ主温度センサ１９Ｎ等とＢ主温度セン
サ２１Ｂによりバレル１３Ｎ等とダイ２１自身の温度は
検知され、不図示の自動温度調節計にフィードバックさ
れバレル１３Ｎ等はそれぞれ自動温度調節計で設定した
温度に温度制御されており、一方押出検出機構５８は当
然作用せず、またＡおよびＢ補助温度センサ５６Ｎと２
ＩＣも食材が正常温度にあるため作用していない。

ここで例えばバレル１３Ｎ内の食材温度が異常高温にな
りこれをＡ補助温度センサ５６Ｎが検知すると、この出
力信号によりＡタイマ５７が働いて電磁弁５４を一定時
間開くことにより、正常時より多量の水を補助注水管５
５等を通してバレル１３Ａに加水して食材温度を低下さ
せる。同時に熱交換器１８Ｂ、ＩｇＣ・・・・・・１８
Ｎまたは一部の熱交換器の加熱を上記信号によシ自動温
度調節計を介して停止させバレル１３Ｂ、＋３Ｃ・・・
・・・１３Ｎまたは一部のバレルの温度を下げ食材を温
度低下させて正常運転へ移行させる。

またフィーダ１７による食材の供給が多過ぎたりあるい
は食材のこげつき等のためダイ２１の小孔２０から食材
の押出が停止すると、押出検出機構５８がこれを検出し
Ａタイマ５７と電磁弁５４等を介して多量の水をバレル
１３Ａに加水して、食材の温度低下とその流動性を高め
かつ全ての熱交換器または一部の熱交換器の加熱を停止
するとともに、Ｂタイマ５９を介してフィーダ１７によ
る食材供給量ならびにスクリュ１５による食材移動量を
減少させるべく、それぞれのスクリュ回転数を食材供給
量調整器６０とスクリュ回転数調整器６２により低下さ
せる。このように一定時間加水を多くすることと熱交換
器の加熱を停止することならびに、同じく一定時間食材
供給量と食材移動量を減少させることにより正常運転へ
回復させる。

前述したＡ、Ｂ両タイマ５７．５９の設定時間や食材供
給量調整器６０の設定やスクリュ回転数調整器６２の設
定および加水量の調節等は、経験あるいは事前のテスト
により最適の数値をあらかじめ求めておき設定する。

なおフィーダ１７はスクリ一方式を示したがこれに限る
ことなくベルト方式等でもよい。加水としてバレル１３
Ａの孔２２の１箇所から行っているが、バレル１３Ａを
主加水として補助加水はバレル１３Ａを含むその他のバ
レルから行うようにしてもよい。さらに計量ポンプ３４
ば１箇のみを示したがこれを主と補助用に分け、かつ主
と補助をそれぞれ２台以上にして広範囲に加水量を調整
可能にしてもよ）。

御するだけでなく補助温度セ／すでバレルおよびダイの
内部の食材温度を直接検知して自動温度調節計に信号を
送り主温度センサと連動してバレルまたはダイの温度を
制御するとともに食材の異常過熱やダイの詰り等の押出
不良が発生しそうになったとき補助温度センサや押出検
出機構の信号により食材への加水やスクリュ回転数やバ
レル内部への食材の供給量を変化させて安定した食材の
押出成形が行なえるように自動制御されるため食品押出
成形機の押出成形加工が不可能になる等の事故が防止で
き生産ラインに異常をきたすこともなく経済性の高い生
産を可能にするものである。

さらに主温度センサと補助温度センサの組合せにより食
材の温度中を小さく厳密にコントロールできるため押出
成形品の組織、比重、硬さ、膨張塵９色あい等にムラの
ない均一な押出成形品を安定して生産できる効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部を断面した側面図、第
２図は従来例の一部を断面した側面図である。 １３・・・・・・バレル、１５・・・・・・スクリュ、
１７・・・・・・ツイータ、１’？、２１Ｂ・・・・・
・主温斐セ／す、２０・・・・・・小孔、２１・・・・
・・ダイ、５２・・・・・・加水機構、５６Ｎ・・・・
・・補助温度センサ、６０・・・・・・食材供給量調整
器、６２・・・・・・スクリュ回転数調整器出願人　食
品産業エクストルージミン クッキング技術研究組合 手続補正帯 昭和　φＯ１斤、１７６ 特許庁長官　　志　賀　　　　学　　殿１、事件の表示 特願昭６０−５４８７２号 ２、発明の名称 食品押出成形機 ３、補１１：、をするｈ 事件との関係　特許出願人 食品産業エクストルーノヨンクンキング技術研究組合４
、化β１１人 ６、補正の対象　　　　　　　　　　　　　　　　　／
・図面　　　　　　　　゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 小孔を有するダイを先端に取付けかつその外周に熱交換
   器を取付けたバレル内へ回転自在にスクリュを挿入し、
   前記バレルの後端近くからフィーダにより食材を供給し
   、前記スクリュの回転により食材を先端側に移送すると
   ともに加水機構により前記食材に加水し先端のダイの小
   孔から押出成形食品を得る食品押出機において、 前記バレルおよび前記ダイ自身の温度を検知する主温度
   センサと、前記バレルおよび前記ダイ内部の前記食材の
   温度を検知する補助温度センサと、同補助温度センサの
   信号を受けて加水量を変化させることができる加水機構
   と、前記ダイから前記食材が押出されていることを検出
   すべく前記ダイあるいはその近辺に設けた押出検出機構
   と、同押出検出機構の信号を受けてスクリュの回転数を
   調整するスクリュ回転数調整器と、前記フィーダの前記
   食材供給量を調整する食材供給量調整器とからなる食品
   押出成形機。