JPH0628574B2 - 食品押出機の注液装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばお菓子，コーンスターチ等の食品を水
を加えながら加熱処理などして押出す食品押出機の注液
装置の改良に関する。

例えば、お菓子等の食品押出機では一般にバレル内にス
クリュー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、一軸の場合バレル内壁とスクリューと
の間で僅かな隙間を保ちながら回転させ、そして複数軸
の場合スクリュー同志を噛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
煉成しこれを子孔から押出し食品に成形していた。

この場合スクリューとしては主に移送および圧縮を目的
とするスクリュー形状或いは混煉を目的とするスクリュ
ー形状、さらに或いは破砕を促進するスクリュー形状等
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ーとバレル内壁ならびに複数軸
のスクリューとスクリューとの間に強く押圧されること
により、混煉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化のための加工が加えられている。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。

α化された澱粉（α澱粉）は天然澱粉（β澱粉）に比較
して水で膨張する力は強く消化酵素の作用を受け易くい
わゆるうま味がある。このα澱粉を高温の状態で急速に
１５％以下の水分率を脱水乾燥するとβ澱粉化しない。
このようなα澱粉は水や温湯を加えるのみで加熱するこ
となく直ちに食することが可能なため、乾燥飯や即席も
ち或いは乳幼児用食品等に広く使用されている。このよ
うに食材の加工即ち澱粉のα化を促進するには加水は重
要な要素である。

上記した乾燥α澱粉製造の際食材に対する不必要な加水
は余分の水分を脱水しなければならず、余分な食材への
加熱乾燥が必要になってコストを高くしていた。このた
め食品押出機の加水装置としては食材への加水量を制御
する機能が必要である。さらに食品押出機として食材を
加工する場合、最も適した温度と圧力そして水分率を制
御する必要があり、場合によっては高圧に加圧された食
材への加水を必要とする場合もあり注液装置としては高
圧の加水機能も必要である。

〔従来の技術〕

ここで従来の加水装置を備えた食品押出機の一例を第４
図により述べる。先ず食品押出機１１はベース１２上に
複数のバレル１３Ａ，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、移送或いは混煉等の各種作業を目的とした複数
のスクリュー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
るシュータ１６が設けられており、シュータ１６はフイ
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。なおバレル１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎは耐圧性を有し
ている。

右から２番目のバレル１３Ｂ以降のバレル外周にはこれ
を冷却或いは加熱するための複数の熱交換器１８Ｂ，１
８Ｃ…１８Ｎが取付けてあり、各バレルの温度は各バレ
ルに設けた温度センサ１９Ｂ，１９Ｃ…１９Ｎ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。先端のバレル１３Ｎの端面には小孔２０を有
するダイ２１が固着されている。

注液装置３１として上方を開口しかつ内部に水等の液状
材料を貯えたタンク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注液口２２に接続されてい
る。

このような機構において食品を押出し加工するには、駆
動部により軸１４を介してスクリュー１５を回転駆動さ
せると共にフイーダ１７からシュータ１６を通してバレ
ル１３Ａ内部に食材を導入する。導入された食材はスク
リュー１５により移送，混煉，加圧，破砕，そして加熱
されながらバレル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…１３Ｎ内を
左進し、この間α加工等がなされてダイ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の注液口２２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液される。この注
液により食材のα化等の加工が促進される。

第５図ではバレル１３Ａに設けた注液口２２から注液す
る構成で図示している注液口２２はバレル１３Ａに限定
されず、１３Ｂまたは１３Ｃまたは複数の箇所設けら
れ、計量ポンプ３４からの給液をうけ、バレル１３Ｂま
たは１３Ｃまたは複数のバレル内部の食材に注液できる
ように構成される注液口２２はバレル１３Ａないし１３
Ｎに比較的細径の通路として構成され、バレル１３Ａな
いし１３Ｎ内部の食材が通路内に浸入しないように逆止
弁３５がバレル１３Ａないし１３Ｎの内壁に近いところ
に内蔵するように設けられている場合が多い。さらに
は、バレル１３Ａないし１３Ｎ内の内圧力より高い圧力
で注液することにより注液口２２への食材の浸入を防止
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような装置で食品を押出加工する場合、最も適正な
運転条件を決定するまでに種々の運転条件の試験調整が
必要であり、スクリュー１５の組合せや回転数，食材の
供給量，注液量の増減，バレル１３Ａないし１３Ｎの加
熱温度の増減等種々調整される。バレル１３Ａないし１
３Ｎ内の食材はスクリュー１５の回転によってスクリュ
ー１５と、またスクリュー１５とバレル１３Ａないし１
３Ｎの内壁の間での摩擦やせん断等により発熱し、さら
にはバレル１３Ｂないし１３Ｎの外周に設けられた熱交
換器からの加熱をうけ高温となっている。不適当な運転
調整により、バレル１３Ａないし１３Ｎ内での食材の滞
留時間の増加や圧力の増加によりバレル１３Ａないし１
３Ｎの内壁附近の食材の一部が異常に過熱され熱変性し
たり、注液口２２内に一部の食材が浸入して熱変性し、
注液口２２に栓状態を形成し、正常な注液が不能になる
等の問題を有していた。この問題は注液量が少ないほど
起り易く運転調整時に限らず食品の押出加工の正常運転
時にも、計量ポンプの脈流現象による注液ムラや食材の
供給ムラ、ダイ２１の小孔２０の詰り現象等種々の異常
事態の発生が起因して突発的に前述同様の問題が生じる
ことがあった。複数箇所から注液する場合、一時的に一
部注液を停止し運転した場合、前述同様注液口２２が熱
変性した食材によって栓され再注液が不能になる等の問
題を有していた。また、注液する液体が卵液等、比較的
低温でゲル化等熱変性する食材を微量注液する場合、バ
レル１３Ａないし１３Ｎ内に注液される前（注液口２２
を流動する間）に熱変性し栓体となり注液不良をひき起
していた。次にこのような注液装置においてタンク３２
や計量ポンプ３４や逆止弁３５や配管３６や注液口２２
内に押出加工休止時または運転切換時等、注液を停止し
て残液を排出し、洗浄する必要のある場合がある。さら
には配管３６内を洗浄するにはタンク３２を空にして洗
浄し、水道水または温水あるいは洗浄液を貯めておき計
量ポンプ３４を運転して配管３６内に液通しする等して
いた。この際も、注液口２２が詰っていると液通しが不
能で配管の一部も分解する等して洗浄しなければならな
かった。また低温で粘性の高いバターやマーガリンやラ
ード等の固形油脂を加熱溶融させて注液する時従来例の
タンク３２からバレル１３Ａ等に設けた注液口２２に到
る配管３６では途中で温度降下し、流動性が悪くなり注
液不安定になる等の問題を有していた。かつこのような
液状材料を配管３６内に残したままで食品押出機の運転
を休止すると配管３６内で固化し、配管詰りを起し、再
注液が不能になる等の問題も有していた。

本発明は上記事情に基づきなされたもので、この目的と
するところは、簡単な構成でありながら食品押出機を運
転したままで注液を停止したり、再注液を行なえるとと
もに、熱変性し易い材料でも安定した注液が行なえ、し
かも、洗浄が簡単に行なえる食品押出機の注液装置を提
供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した問題点を解決するために、本発明は水等の液状
材料を貯えるタンク，このタンク内の液状材料の放出を
開閉する開閉弁，この開閉弁を介して前記タンク内の液
体材料を加圧して放出する計量ポンプ，およびこの計量
ポンプより放出された前記液状材料を押出機バレルの注
液口に放出する弁装置を備えた注液回路と、この注液回
路を所定の温度に制御する温度調節装置と、前記計量ポ
ンプの上流側に開閉弁を介して前記タンクに並列して設
けられた前記注液回路を洗浄するための洗浄回路とを具
備してなる構成としたものである。

〔作 用〕

すなわち、本発明は上記の構成とすることによって水等
の液状材料を貯えるタンク，このタンク内の液状材料の
放出を開閉する開閉弁，この開閉弁を介して前記タンク
内の液体材料を加圧して放出する計量ポンプ，およびこ
の計量ポンプより放出された前記液状材料を押出機バレ
ルの注液口に放出する弁装置を備えた注液回路を設けた
から、食品押出機を運転したままで注液を停止したり再
注液を行なったりできる。また、注液回路に温度調節装
置を付設して所定の温度に制御することにより液状材料
の温度差による粘性のバラツキを無くすことができ、こ
れにより注液ムラを少なくできる。また、注液回路に洗
浄回路を付設して注液回路を洗浄できるようにしたか
ら、洗浄が簡単に行なうことが可能となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図において説明す
る。食品押出機１１は従来例である第５図において既に
説明したので新たな説明は省略する。

注液装置４１はつぎのような構成となっている。すなわ
ち、タンク３２，４２，４３が並列に配管３６に開閉弁
３３，４４，４５を介して連結され、さらに、計量ポン
プ３４，逆止弁３５，弁装置４６に直列に配管されバレ
ル13Ａの注液口２２に連通するように構成され注液回路
６０を構成している。さらに、この注液回路６０には一
点鎖線で示したように周囲に温度調節装置４７が組込ま
れている。この温度調節装置４７としては、例えばヒー
ターを取付けてヒーターの出力を制御したり、あるいは
周囲にジャケットを設けて冷温水や油等を循環させて一
定の温度に制御されるようになっている。このように液
状材料の温度差による粘性のバラツキによる注液ムラが
起らないように工夫されている。タンク３２及びタンク
４２には食品押出機１１に注液する一種類または複数の
注液材料が貯えられている。開閉弁３３と開閉弁４４と
を任意に切換えて、どちらか一方のタンク３２あるいは
４２より計量ポンプ３４を運転して逆止弁３５，逆装置
４６を介してバレル１３Ａの注液孔２２からバレル１３
Ａないし１３Ｎ内に注液できるように構成されている。
また、前記タンク４３には洗浄水が貯えられ、タンク３
２や４２に液状材料が残液していても開閉弁３３および
開閉弁４４を閉じて開閉弁４５を開くことにより、同
様、計量ポンプ３４を運転してバレル１３Ａないし１３
Ｎ内に配管３６を介して洗浄液を注液できるようにした
洗浄回路６１を構成している。この洗浄回路６１からの
注液により配管３６，計量ポンプ３４，逆止弁３５，弁
装置４６が洗浄され、かつバレル１３Ａないし１３Ｎの
内壁やスクリュー１５の外周もスクリュー１５を回転さ
せ、洗浄液の注液をうけながら内部の食材をダイ２０側
に移送させ押出しながら、スクリュー１５のセルフクリ
ーニングにより洗浄できるように構成されている。なお
タンク４３は必らずしも必要ではなく図示していないが
タンク４３の代りに水道直結して水道水を直接開閉弁４
５を開いて配管３６に導入し計量ポンプ３４を運転し前
述のように洗浄してもよい。タンク３２およびタンク４
２には前述したように異なった液状材料あるいは同じ液
状材料を貯えているため食品押出機１１の運転を停止す
ることなく任意に液状材料を切換え注液して押出加工が
可能である。同時にタンクが複数あるためどちらかで注
液をしながらどちらか一方を空にして洗浄したり異種の
液状材料を投入し別の押出加工の準備をすることが可能
である。また、タンク４３，４２，３２のみを洗浄した
い時は各タンク４３，４２，３２に水道水等の洗浄液を
投入し、きれいに洗浄した後、各タンク４３，４２，３
２に設けられた排水栓５４，５５，５６から排水し、行
なわれる。食品押出機１１による食品の押出加工を完全
にスクリュー１５の組合せを変えて全く別の食品の押出
加工に切換えたい時は各タンク３２，４２の残液を排出
し、洗浄した後、水道水等の清水または温水を貯え計量
ポンプ３４を運転し配管３６，計量ポンプ３４，逆止弁
３５，弁装置４６に水通ししながらスクリュー１５を回
転させて前述のスクリュー１５のセルフクリーニング効
果によりスクリュー１５やバレル内部も同時に洗浄が可
能である。バターやマーガリンやラード等のように低温
で固化するような材料は注液装置４１の温度調節装置４
７で加温して流動性をあげて排出し、場合によっては溶
剤等の洗浄液を用いて洗浄できるように構成されてい
る。このように各タンク３２，４２および４３からバレ
ル１３Ａ等の注液口２２に到る管路全体に水や温水また
は溶剤等の洗浄液を通すことによって簡単に洗浄できる
ようにしたこと。またタンク３２，４２等に液状材料の
残液があっても開閉弁３３や４４から注液口２２に到る
管路のみを簡単に洗浄できるように構成されているた
め、注液を一時的に停止、または長時間停止しても管路
が詰って再注液不能になるようなことはない。

次に注液回路６０に用いられた前記弁装置４６について
説明する。第２図ないし第３図はバレル１３Ａの注液孔
２２に設けた弁装置４６を示し、この弁装置４６は第１
図に図示されている計量ポンプ３４からの給液をつける
液入口４８Ａとバレル１３Ａとネジ部４９で固定され、
注液孔２２に連通し、液入口４８Ａから導入された液体
をバレル１３Ａ内部に注液できるようにした液出口４８
Ｃを有するシリンダー４８と、シリンダー４８内部をネ
ジ部４９で上下旋回自由に摺動できるように挿入組込み
された弁棒５０とシリンダー４８内部から液体が外部へ
漏洩するのを防止するシール部材５１で構成されてい
る。弁棒５０は外部から操作してシリンダー４８内を上
下に摺動させるための把手５０Ａ部とシリンダー４８内
に挿入させ、把手５０Ａを旋回して弁棒５０を下降させ
た時、シリンダー４８の出口肩部４８Ｂに当接する肩部
５０Ｂと、シリンダー４８の液出口４８Ｃ及びバレル１
３の注液孔２２を貫通し、内壁面に面一になるまで突入
する細径部５０Ｃを有している。弁棒５０を第２図のよ
うにシリンダー４８内部を上昇させると液入口４８Ａか
らシリンダー４８内に給液された液状材料は液出口４８
Ｃからバレル１３Ａの注液孔２２に流入し、バレル１３
Ａ内部に注液される。この時シール部材５１によってシ
リンダー４８外部への液体の漏洩は防止されている。こ
の注液により食品の押出加工に適正な水分率が維持され
てα化等の加工が促進される。第２図ないし第３図には
図示していない計量ポンプ３４からの注液はバレル１３
Ａ内部の圧力よりも高い圧力で注液されることはいうま
でもない。このことにより正常な注液が行なわれるが前
述のように注液口２２に食材が浸入し熱変性し栓状態に
なり、注液不良の事故が発生した時でも把手５０Ａを操
作して弁棒５０をシリンダー４８内を下降させ細径部５
０Ｃを第３図のように注液口２２に突入させ栓体をバレ
ル１３内部に押し戻し再び第２図のように弁棒を上昇さ
せることにより正常な注液に復元できる。押出加工の試
験運転等で一時的に注液を停止したい場合は第３図のよ
うに弁棒５０を下降させてシリンダー４８の出口肩部４
８Ｂと弁棒の肩部５０Ｂを強く当接させてシリンダー４
８内から注液孔２２への液体材料の給液を停止すること
ができ、この場合も注液孔２２に弁棒５０の細径部５０
Ｃが突入しているためバレル１３Ａ内の食材が注液孔２
２に浸入し、栓状態を形成することはない。注液を開始
したい時は第２図のように弁棒５０を上昇させることに
より行なえる。第１図ないし第２図の図中５１はシリン
ダー４８の周囲に設けたジャケットで図示しない温度調
節装置からの冷温水や油等の循環をうけて弁装置４６を
一定温度に制御し液状材料の熱変性や詰り等を防止して
いる。51Ａは循環液の入口，５１Ｂは出口である。これ
によりバレル１３Ａないし１３Ｎの温度に関係なく安定
した注液が可能となった。例えばバレル１３Ａないし１
３Ｎの温度を高温に制御している場合の前述の卵液等の
注液口２２附近，弁装置４６部での熱変性，およびバレ
ル１３Ａないし１３Ｎの温度を低温に制御している場合
の前述の例えば固形油脂にみられる低温固化の現象をお
さえることができる等である。第４図は計量ポンプ３４
からの弁装置４６を複数個所に設けた実施例であり、１
ケ所が注液不能になる等の問題が生じても他の弁装置４
６からの注液が行なえるため、より安定した注液が可能
である。第１図および第４図に示した温度調節装置４７
や洗浄水を貯えるタンク４３は注液する液状材料（例え
ば水道水等）によっては必らずしも必要ではないが本発
明の別の実施例として液状材料の種類によって各々を組
合せて実施することにより、より簡単な、より安定した
注液装置として実用できる。

なお、上記実施例によれば液状材料を貯えるタンク３
２，４２，４３を複数設け、開閉弁３３，４４，４５を
操作して簡単に注液材料の切換えが行なえたり、食品押
出機を運転しながら、空になったタンクを洗浄し、別の
食品押出加工のための液状材料を投入し準備ができたり
弁装置４６を操作して一時的に注液を停止したり、再注
液したり、注液口２２の詰りをとり除くことができるよ
うになった。さらに、注液回路６０に設けた温度調整装
置４７により注液材料が一定温度に保たれ、粘度変化や
熱変性が防止でき、安定した注液が可能になった。ま
た、洗浄タンク４３または水道に連結し、計量ポンプ３
４を運転して洗浄水または溶剤等を液通しして簡単に洗
浄できるようになった。特に食品押出機のスクリュー１
５を回転させながら、スクリュー１５やバレル１３Ａ〜
１３Ｎの内部も同時に洗浄できる等、実用的効果が大き
い。食材への安定した注液により、押出加工に最も適し
た水分率、および卵液や固形油脂のような補助材料の添
加も正確に行なえるため、食材の異常過熱のこげつき現
象や押出不良等の異常事態を防止でき、経済性の高い生
産と、ムラのない均一な食品の押出成形品を安定して得
ることのできる効果を有するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば簡単な構成であり
ながら食品押出機を運転したままで注液を停止したり、
再注液を行なえるとともに、熱変性し易い材料でも安定
した注液が行なえ、しかも、洗浄が簡単に行なえる食品
押出機の注液装置を提供できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の注液装置の一実施例を適用した食品押
出機を一部断面して示す概略的側面図、第２図および第
３図は本発明の要部である弁装置のそれぞれ異なる動作
状態を示す断面図、第４図は本発明の注液装置の他の実
施例を適用した食品押出機を一部断面して示す概略的側
面図、第５図は従来例の注液装置を適用した食品押出機
を一部断面して示す概略的側面図である。 １１……食品押出機、１３Ａ〜１３Ｎ……バレル、３
２，４２，４３……タンク、３３，４４，４５……開閉
弁、５２，５３，５４……排水栓、３４……計量ポン
プ、４６……弁装置、４７……温度調節装置、６０……
注液回路、６１……洗浄回路。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 俊雄 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 原田 庄次郎 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水等の液状材料を貯えるタンク，このタン
   ク内の液状材料の放出を開閉する開閉弁，この開閉弁を
   介して前記タンク内の液体材料を加圧して放出する計量
   ポンプ，およびこの計量ポンプより放出された前記液状
   材料を押出機バレルの注液口に放出する弁装置を備えた
   注液回路と、この注液回路を所定の温度に制御する温度
   調節装置と、前記計量ポンプの上流側に開閉弁を介して
   前記タンクに並列して設けられ前記注液回路を洗浄する
   ための洗浄回路とを具備してなることを特徴とした食品
   押出機の注液装置。
2. 【請求項２】注液回路は、タンク，開閉弁，および弁装
   置を複数備え、前記開閉弁を操作して計量ポンプにより
   選択的に前記タンク内の液状材料を加圧して前記弁装置
   から放出できるようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の食品押出機の注液装置。
3. 【請求項３】洗浄回路が、冷温水や溶剤等の洗浄液を貯
   えてなるタンクであると接続されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の食品押出機の注液装置。
4. 【請求項４】洗浄回路が、水道直結式であることを特徴
   とした特許請求の範囲第１項記載の食品押出機の注液装
   置。
5. 【請求項５】注液回路の弁装置が、シリンダーと弁棒で
   構成され計量ポンプから給液される液状材料を前記シリ
   ンダー内に導入し、シリンダー内で前記弁棒を摺動させ
   ることによりシリンダー内から前記液状材料を押出機の
   バレルの注液口に放出するのを開閉するとともに、閉時
   に前記弁棒の一部が前記注液口内に挿入され、材料の詰
   りを除去できるようにしてなることを特徴とした特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の食品押出機の注液装
   置。