JPWO2013179356A1 - 食品加工用ロールおよび食品加工用ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

原料の噛み込み性を高め、効率よく原料を処理でき、良好な噛み込み性を長期間維持できる食品加工用ロールを提供することを目的とする。食品加工用ロールは、食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロール（１）であって、表面に散在するレーザーダル加工により形成される複数の凹部（２）を備えることを特徴とする。また、食品加工用ロールの製造方法は、食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロール（１）の製造方法であって、ロール状の母材（２２）の表面に、肉盛溶接層（２４）を形成し、前記肉盛溶接層（２４）の表面に複数の散在した凹部（２）をレーザーによって形成することを特徴とする。

Description

本発明は、食品を変形させたり粉砕したりする食品加工処理に用いられるロールに関する。

従来、穀類や豆類などの食品を粉砕する手段として、一対のロールを用いるロール式粉砕手段や、スクリューを用いるスクリュー式粉砕手段を用いるものがある。ロール式の粉砕手段は、近接させて平行に配置される一対のロールを備え、この１対のロールを回転させている状態で、ロール間に上記のような食品原料を供給することで、原料を粉砕することができる。また、供給される原料の噛み込みをよくして粉砕効果を高めるために、ロールの表面に直線状やらせん状の複数の突部を設けたり、多数の突部を設けたり、表面を凹凸状にすることが行われている（特許文献１）。

特開２００６−２８９２２５号公報

しかし、１対のロールによって粉砕するロール式の粉砕手段において、ロールの表面に突部を設けた場合、粉砕処理を行っている間に、徐々に突部が摩耗して消失してしまう問題がある。突部がなくなると、原料が１対のロールの間にかみ込まれにくくなり、処理効率が低下する。

また、原料を粉砕する場合には突部を設けることは効果的であるが、原料を扁平に押しつぶして薄片状に変形させる処理には適さない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、原料を噛み込みやすくく効率よく処理できる食品加工用ロールであって、良好な噛み込み性を長期間維持できる食品加工用ロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る食品加工用ロールは、食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロールであって、ロール表面に散在するレーザーダル加工により形成される複数の凹部を備えることを特徴とする食品加工用ロール。

また、本発明に係る食品加工用ロールの製造方法は、食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロールの製造方法であって、ロール状の母材の表面に、肉盛溶接層を形成し、前記肉盛溶接層の表面に散在する複数の凹部をレーザーによって形成することを特徴とする食品加工用ロールの製造方法。

本発明によれば、原料の噛み込み性を高め効率よく変形処理あるいは粉砕処理できるロールであって、良好な噛み込み性を長期間維持できる食品加工用ロールを提供することができる。

第１の実施形態の食品加工用ロールの構成を示す斜視図である。 図１に示す食品加工用ロールの軸方向に沿った断面の表面付近の拡大図である。 第２の実施形態の食品加工用ロールの軸方向に沿った断面の表面付近の拡大図である。 第３の実施形態の食品加工用ロールの軸方向に沿った断面の表面付近の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
まず第１の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の１対の食品加工用ロール１を示す図である。図２は、図１に示す食品加工用ロール１の軸方向に沿った断面のロールの表面部分を拡大した図である。図２においては、食品加工用ロール１の軸方向を破線の矢印で示している。なお、以下の説明において、「食品加工用ロール」を単に「ロール」とも呼ぶ。

本実施形態の食品加工用ロール１は、例えば、豆類や穀類などの様々な食品を押し潰して、薄片状（フレーク状）にする、あるいは、粉砕するためのロールである。そのため、食品加工用ロール１は、例えば、図１に示すように、ロール１ａとロール１ｂの二本のロールを対向させて、近接あるいは接触させて配置する。そして、図１に示すように、ロール１ａとロール１ｂをそれぞれ矢印で示すように逆方向に回転させた状態で、ロール１ａとロール１ｂとの間に加工対象の食品を供給する。そうすると、ロール１ａとロール１ｂの間に食品が引き込まれて、扁平状に押し潰されて薄片状に変形してロール１ａとロール１ｂの間の下方から排出される、あるいは、粉砕された状態でロール１ａとロール１ｂの間の下方から排出される。なお、薄片状に変形されるか、粉砕されるかは、ロール１ａとロール１ｂの隙間の間隔や、ロール１ａとロール１ｂとを互いの方向に押し付ける圧力、あるいは、加工処理対象の食品の性状（硬いか柔らかいか、あるいは、水分や油分などの含有量の多寡）などによって決まる。

次に、本実施形態の食品加工用ロール１の表面の構造について説明する。図２に示すように、本実施形態のロール１は、ロール間に効率よく食品を引き込んで処理できるようにするために、ロール１の表面に散在する複数の凹部２を備える。これら複数の凹部２は、ロール１の径方向外側からロール表面を見た場合に円形状の形状である。また、凹部２は、ロール１の表面の位置から、ロール１の径方向中心側に窪んだ形状である。従って、ロールの平滑な外周面に複数の凹部が形成された形状となっている。

この凹部２がロール１表面に多数散在していることで、供給される食品に対する噛み込み性が向上する。つまり、１対のロール１の間に供給された食品が多数存在する凹部２に引っかかって、ロール１ａとロール１ｂ間の隙間に引き込まれやすくなる。一方、ロールの表面が平滑である場合、食品はロール間の狭い隙間にひきこまれにくく、効率よく食品を処理することができない。

本実施形態のロール１の凹部２の大きさや深さは、食品を噛み込む噛み込み性が向上するような大きさや深さであればよく、特に限定されない。処理対象の食品の大きさや形状や硬さなど、処理対象の食品の性状に応じて凹部２の大きさや深さを適宜設定することができる。また、処理対象の食品の処理内容によっても、凹部２の大きさや深さを適宜設定することができる。例えば、加工処理対象の食品として豆を扁平な薄片状（フレーク状）にする場合であれば、ロールの外周面の平滑な部分で押し潰す必要がある。従って、この場合には、凹部２の大きさは少なくとも豆の大きさよりも小さくする必要がある。

具体的には、図２の両矢印Ｌで示す凹部２の径は、処理対象の食品を薄片状（フレーク状）に押し潰す処理を行う場合および食品を粉砕する場合のいずれの場合も、処理対象の食品の大きさよりも小さくすることが好ましい。処理対象の食品よりも凹部２の径が大きいと凹部２内にはまり込んでしまうためである。

また、凹部２の深さについては、好ましくは、２ｍｍ以下である。凹部２の深さが２ｍｍよりも大きいと、粉砕する食品や粉砕された食品が凹部２内にはまり込みやすくなるためである。

以上のような凹部２は、ロール１の表面において、ロール１の軸方向および周方向にバラつきが少ないように分布していることが好ましい。本実施形態においては、図２に示すように、ロール１の軸方向に、ほぼ等間隔で凹部４が形成されている。また、周方向についても同様に、凹部２はほぼ等間隔で形成されている。凹部２がバラつきなく（あるいはバラつきが少なく）分布していることにより、ロール１の表面の全体について、食品の噛み込み性を向上することができる。

本実施形態のロール１を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼を主な材料とすることができる。ロール１は、加熱された食品を処理する場合もあるため、耐熱性が要求される。また、１対のロールであるロール１は、食品を薄片状に押し潰したり、粉砕したりするために、ロール１ａとロール１ｂは互いの方向に両側から力が加えられている。従って、食品を処理する際には、食品とロール１との間、あるいは、ロール１ａとロール１ｂとの間で摩擦が発生するため、耐磨耗性も要求される。この点、ステンレス鋼を主な材料とすることで、十分な耐磨耗性が得られる。

また、本実施形態のロール１の表面の硬さは、ビッカース硬さで３５０以上１０００以下であることが好ましい。硬さが上記範囲であることにより、経時によって凹部２の形状が変形してしまうことなどが抑制される、耐久性の高いロール１が得られる。

次に、本実施形態のロール１の製造方法について説明する。

まず、凹部２が形成されていない状態のロールを作成する。このロールは、例えば、旋削加工さらに円筒研磨加工をすることで精度良く製造することができる。

そして、作成したロールの表面に複数の凹部２を形成する。凹部２の形成方法は特に限定されず、どのような方法でもよいが、例えば、レーザーダル加工法や、放電ダル加工法や、ローレット加工法などの方法により凹部２を形成することができる。

これらの凹部を形成する方法において、好ましくは、レーザーダル加工法により凹部２を形成することが好ましい。レーザーダル加工法であれば、ロール１の径方向視において同じ円形の形状の凹部２を複数形成することができるし、レーザーのビーム径を一定の値に設定して凹部２を形成すれば、同じ径の凹部２を複数形成することができる。

また、凹部２の分布についても、例えば、レーザーの照射位置をロール１の軸方向および／または周方向において一定の距離移動させた後、レーザーを照射して凹部２を形成する操作を繰り返すことのできる送り機構やその制御装置などを用いることで、ロール１の表面において凹部２がバラつきが少なく分布するように形成することができる。なお、サンドブラストなどの方法でも凹部２を形成することはできるが、上述のビッカース硬さのロールの場合には、硬度が高いためサンドブラスト（ショットブラスト）処理では凹部を形成することが難しい。そのため、レーザーダル加工が好ましい。

以上の本実施形態の食品加工用ロール１によれば、ロール１の表面に多数散在する凹部２によって、供給される食品が噛み込まれて、確実に食品を１対のロールの間に引き込み、押し潰したり粉砕したりすることができる。

さらに、本実施形態の食品加工用ロール１によれば、食品を噛み込むための形状が、ロール１の平滑な外周面から窪んだ形状であり、ロール１の表面から突出していない。このような形状により、ロール１と食品との摩擦やロール１同士の摩擦が生じても、凹部２が消失することはなく、長期間、食品を引き込むことのできる噛み込み性を維持することができる。

一方、単純に、ショットブラスト処理などによりロールの表面を粗くして噛み込み性を向上させた場合は、使用開始時はロール表面の摩擦抵抗が高く、原料をロール間に効率よく引き込むことができるが、使用していくうちに、食品との摩擦やロール同士の摩擦によって表面の凹凸が摩耗し、表面が滑らかになってしまう。そのため、長期間噛み込み性を維持することはできない。

なお、本実施形態においては、凹部２の形状は、ロール表面をロール１の径方向外側から見た場合に円形状であるとして説明したが、これに限られるものではない。食品が凹部に引っかかり引き込まれるように作用する形状であればどのような形状でもよい。例えば、凹部の形状が、ロール１の径方向視において、三角形や四角形などの多角形形状でもよい。また、凹部の形状が、ロール１の径方向視において環状（ドーナツ型）の形状であってもよい。

ただし、凹部２をレーザーダル加工法で形成する場合には、円形状あるいは環状の形状であれば容易に形成することができる。そのため、製造方法の観点からは、凹部２の形状は、円形状あるいは環状の形状であることが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、本実施形態の食品加工用ロール１０の軸方向に沿った断面のロールの表面部分を拡大した図である。図２においては、食品加工用ロール１０の軸の方向を破線の矢印で示している。

本実施形態のロール１０は、ロール１０の径方向視において、凹部２の周囲に凸部４が形成されているものである。凹部２の周囲の凸部４によって、食品の噛み込み性がより高まり、供給される食品をロール１間に引き込みやすくなる。なお、ロール１０は、図１で示したように、２本のロール１０を平行に近接あるいは接触させて対向配置し、互いの方向に力が加えられた状態で回転することで、食品を薄片状に変形させたり、粉砕したりする処理を行うことができる。

この凹部２の周囲に凸部４を形成する方法について説明する。凹部２の周囲の凸部４は、例えば、レーザーダル加工法により凹部２を形成する際に、実施形態１において凹部２を形成する場合よりも、レーザーの照射時間を長くしたり、レーザーの出力を大きくすればよい。これにより、ロール１０表面に照射されるレーザーによって溶融する金属の量が増え、その溶融した金属が周囲に堆積する。そして、形成された凹部２の周囲に堆積した金属が固まることで、凸部４が形成される。なお、レーザーダル加工以外の方法として、たとえば、サンドブラスト方法の場合には、上述したように、ビッカース硬さが第１の実施形態で述べた範囲内となるようにロールを形成した場合、硬度が高くサンドブラストでは凹部を形成することが難しい。さらに、凹部２の周りに凸部４を形成することも困難である。また、化学的なエッチング処理によって凹部２を形成することもできるが、凹部２の周りに凸部４を形成することは困難である。

凹部２の形状や大きさや深さは、第１の実施形態の場合と同様に、特に限定されず、処理対象の食品の大きさや形状や硬さなどの性質に応じて変更でき、また、処理対象の食品に対する処理内容によっても適宜変更することができるが、好ましくは、第１の実施形態と同様に２ｍｍ以下である。

凸部４の形状や大きさも、特に限定されないが、上述したレーザーダル加工法により、凹部２の周囲に凸部４を形成する場合には、凹部２を形成する処理によって凸部４も形成されることになる。従って、レーザーダル加工法により凹部２を形成する場合には、凸部４の形状や大きさは凹部２の形状や大きさなどによって決まることになる。例えば、レーザーの出力を大きくして凹部２のロール１０表面からの深さを深くした場合には、溶融する金属の量が多くなるため、その分周囲に堆積する量も多くなり、凸部４の高さが高くなる。また、凹部２の形状を、ロール１０の径方向視において円形に形成すれば、その円の周囲に凸部４が形成されることになるし、凹部２を矩形状に形成すれば、その周囲に矩形状の凸部４が形成されることになる。

凸部４のロール１０の表面からの高さについても、処理対象の食品の大きさや形状や硬さなどの性質に応じて設定することができる。また、処理対象の食品に対する処理内容によっても適宜変更することができる。例えば、処理対象の食品がロール間に引き込まれにくい食品であるために、高い噛み込み性が要求される場合には、凸部４の高さをより高くしたり、食品に食い込みやすい形状（例えば、ロール１０の表面から径方向外側に鋭い形状）としたりすることにより噛み込み性を高めることができる。凸部４の高さは、このように適宜設定できるが、好ましくは、ロール１０の表面から０．５ｍｍ以下とする。より好ましくは０．２ｍｍ以下である。圧延する食品によりロール間隔を変化させるため凸部４の高さは、ロール隙間の１／２を目安としている。

以上説明した本実施形態によれば、ロール１０が、凹部２に加え、凸部４を備えることで、より噛み込み性の高いロールを提供することができる。従って、ロール１０間に引き込まれにくい食品を処理する場合であっても、確実にロール１０間に引き込んで、薄片状に処理したり粉砕処理したりすることができる。

また、凸部４は、処理対象の食品との摩擦やロール１０同士の摩擦により摩耗する。しかし、本実施形態のロール１０は、仮に凸部４が摩耗して消失してしまっても、凹部２はそのまま残る。そのため、凸部４が摩耗してしまった後も、引き続き凹部２によって食品を引き込む作用が得られ、噛み込み性の向上効果が維持される。従って、本実施形態によれば、高い噛み込み性が長期間維持される、耐久性の高いロールを提供することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。

図４は、本実施形態のロール２０の軸方向に沿った断面の表面部分の拡大図である。図４において、ロール２０の軸の方向を破線矢印で示している。なお、すでに説明した他の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態のロール２０は、母材２２の表面に肉盛溶接層２４が形成され、この肉盛溶接層２４に凹部２が形成されるものである。

例えば、肉盛溶接層２４を耐磨耗性の高い材料で形成することで、母材２２が肉盛溶接層２４に比べて耐磨耗性の低い材料で形成されていても、耐久性の高いロール２０を提供することができる。従って、本実施形態の構成のロール２０によっても長期間にわたる利用が可能になる。

また、母材２２の表面に形成する層としては、肉盛溶接層に限られず、サーメットを溶射したサーメット溶射層、セラミックスを溶射したセラミックス溶射層、母材表面にメッキ加工をして形成されるメッキ層でもよい。これらのサーメット溶射層やメッキ層によっても、耐摩耗性等に優れ、長期間にわたって使用可能な食品加工用ロールを提供することができきる。

１、１０、２０ 食品加工用ロール（ロール）
２ 凹部
４ 凸部
２２ 母材
２４ 肉盛溶接層

Claims (8)

1. 食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロールであって、
   ロール表面に散在するレーザーダル加工により形成される複数の凹部を備えることを特徴とする食品加工用ロール。
2. 前記凹部の深さが、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の食品加工用ロール。
3. 前記食品加工用ロールの径方向視において前記凹部の周囲に凸部が形成される請求項１または２に記載の食品加工用ロール。
4. 前記凸部の高さが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の食品加工用ロール。
5. 前記凹部は、前記食品加工用ロールの周方向及び軸方向においてバラつきなく分布していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の食品加工用ロール。
6. 前記食品加工用ロールの表層に形成される肉盛溶接層をさらに備え、
   前記凹部は、前記肉盛溶接層に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の食品加工用ロール。
7. 食品を変形あるいは粉砕する食品加工用ロールの製造方法であって、
   ロール状の母材の表面に、肉盛溶接層を形成し、
   前記肉盛溶接層の表面に散在する複数の凹部をレーザーによって形成することを特徴とする食品加工用ロールの製造方法。
8. 前記レーザーによって前記凹部を形成する際に溶融した材料により、前記ローラーの径方向視において前記凹部の周囲に凸部を形成することを特徴とする請求項７に記載の食品加工用ロールの製造方法。

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