JPS61212268A - 押出機用ダイ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はスクリュとバレルとの間で圧縮混合される原料
を成形する押出機用ダイの改良に関するものである。

（従来の技術） 押出機による食品加工の歴史は古（，１８００年後半に
は文献に現われている。当初は脱水、搾汁の目的に使用
されていたが、次第に加工、成形にも使用されるように
なってきた。即ち、材料を供給口からスクリュへ投入し
、材料な混練、加熱しつへ前方へ送り、グイから押出し
て、製品特有の形状に加工するようになってきた。

押出機は、１本のスクリュからなる一軸型押出機と、２
本のスクリュからなる二軸型押出機とに大別される。ま
た二軸型押出機は、２本のスクリュの噛合の程度及び回
転方向により１種々に分類されている。従来は、押出機
を単なる圧縮、混線。

膨化機能を有する機械としてとらえてきたが、最近は、
押出機の内部で発生するあらゆる現象、即ち、圧縮、混
合、混線、剪断、溶融、殺菌、化学反応、！！化化成成
形を積極的に利用するようになっている。また食品原料
には、高水分系のものが多いため、それに適し九二軸型
押出機を使用するようになっている。

従来の押出機を第９図乃至第１４図に示した。第９図は
、最も単純な押出様を示しており、（１１が原料■をス
クリュ（３）に供給するホッパであシ、同スクリュ（３
）は、駆動装置（図示せず）により回転され、原料（イ
）はバレル（２）中をスクリュ（３）によりグイ（４１
の孔の方向へ混練、？８融されて搬送される。原料■の
溶融は、スクリュ（３）が混練、剪断したときの自己発
熱またはバレル加熱装置（図示せず）により起り、ダイ
（４１に達した原料はダイ（４）の孔から押出物（製品
）として押出される。

また第１０図は、バレル（７）の外周に、流体流路（９
１を有した温調ジャケット（８）を設けた押出機である
。

同温調ジャケット（８）に温度制御された流体を流すこ
とにより、バレル（力の温度を制御することができる。

なお（ＩＯｌはスクリュ、　（１２１はダイに設けた複
数個の孔、■はスクリュ（ｌｏｔ先端部で、同先端部旧
）が半球形に形成されている。

また第１１図及び第１２図は、原料を強制的に供給する
ためのホッパ（１句を有した二軸型押出機で、互いに噛
合うスクリュ（１５１（１５’）を有している。また傾
（１６”）がスクリュ（＋５）　（１５’）の先端部で
同先端部が円錐状に形成されている。αηはダイの孔で
ある。

また第１３図及び第１４図は、２個のダイ孔ｆｉｇ　（
３９”）を有する二軸型押出機で、（ト）（３５’）が
互いに噛合うスクリュ、（７）がバレル、ｃ（ηがダイ
で、同ダイＧηかグイ孔Ｃ’（Ｉ　（３９つを有してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来の押出機は、第９図の押出機のところですでに
説明したように原料をスクリュにより混練、溶融して、
ダイから押出すものであり、この間に食品原料は様々な
反応を起こしてゆ（。このとき、同押出機では、スクリ
ュ回転数、バレル温度、供給量等を変え、混練・反応の
程度を制御して、ダイから押出すので、スクリュ通過後
の流れに大きな変化は発生しないが、ある種の押出機で
は、ダイの出口通過速度をバレル及びダイ内通過速度に
比べて相白速くする場合がある。このようにダイの出口
通過速度をバレル及びグイ内通過速度よりも速（するの
は、押出機内で加工されてきた食品が澱粉を主原料とす
るスナック類のようにダイ出口での膨化を意図している
か、蛋白質を原料とする食品のようにフレーク状組織化
物の作成を意図しているからである。しかしこのような
構成では、次の場合、即ち、脱脂大豆粉、おから等の植
物性蛋白質やマリンビーフ、層内等の動物性蛋白質を原
料として繊維性を有する連続した白状製品を製造する場
合、充分な繊維性を得られず、組織結合の強度も小さい
という問題があった。

本発明は前記の問題点に対処するもので、スクリュとバ
レルとの間で圧縮混合されて押し出される原料を蜘形す
る押出機用ダイにおいて、厚さが変化し且つ厚さの方向
に複数の小孔が貫通した多孔板を前記スクリュの軸と直
交してダイの入口側に配置したことを特徴とする押出機
用ダイに係り、その目的とする処は、強じんな繊維性を
有し、しかも組織結合強度の高い連続した白状製品を押
出成形できる押出機用ダイを供する点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記のようにスクリュとノくレルとの間で圧縮
混合されて押し出される原料を成形する押出機用ダイに
おいて、厚さが変化し且つ厚さの方向に複数の小孔が１
通した多孔板を前記スクリュの軸と直交してダイの入口
側に配置しており、強。

じんな繊維性を有し、しかも組織結合強度の高い連続し
た白状製品が押出成形される。即ち、多孔板の各小孔を
通過して、ダイの成形部に入った溶融状態の原料（蛋白
質原料）は、大きな速度のために、剪断力を受けて、流
れの方向に並ぶ配向現象を起し、この配向により配向し
た表面に多くの反応基が露出し、この露出した反応基に
より組織化結合が進む。また上記ダイの成形部を流れる
原料に速度差があると、流れ方向に剥離現象を起して、
組織が破壊されるが、本発明の押出機用ダイでは、バレ
ルの壁面近傍を流れ、流れ抵抗が大きくて、流体速度の
小さい原料が長さの短かい小孔（厚さの小さいダイ部分
を貫通した小孔）へ導かれ、バレルの中央部を流れ、流
れ抵抗が小さくて、流体速度の大きい原料が長さの長い
小孔（厚さの大きいグイ部分を貫通した小孔）へ導かれ
て、ダイの成形部を流れるとき、互いの速度差が殆んど
なくなるので、前記の点と相俟って強じんな繊維性を有
し、しかも組織結合強度の高い白状製品が押出成形され
る。

（実施例） 次に本発明の押出機用ダイを第１．２図に示す一実施例
によシ説明すると、（４０がスクリュ、（４１）がト−
ビート９、（４２がバレル、（４Ｊがバレル加熱用ヒー
タ、（４Ｉ１９が多孔板で、同多孔板（４Ｂｌは、その
厚さが中央部で厚（、周辺部に向い次第に薄くなってい
る。また（４５１が同ノズル（４６１に設けた小孔で、
その長さは多孔板（佃の厚さに応じて異なっている。ま
た（４ηがグイ、（４Ｆ！Ｊがダイ温調媒体のためのジ
ャケット、Ｉ５Ｉがスクリュ通過直後の原料、６υが小
孔（ハ）通過直後の原料、器がダイ成形部（ｌ参照）通
過中の原料、■が押出製品（成形品）である。

（作　用） 次に前記第１．２図の押出機用グイの作用を説明する。

スクリュ（４１の原料供給部（図示せず）へ供給された
食品原料は、同スクリュ（４Ｇ及びバレル（６）により
圧縮、混合、混練され、さらにはスクリュｆ４０の先端
部に設けられたトービーｒ（４１）により攪拌されて、
スクリュ（４１の前方へ送り出される。そのときの原料
を艷により示した。上記バレルθ２は、ヒータ卿により
温度制御された状態で加熱されている。勿論、原料によ
ってはヒータの替りに冷却装置により冷却される場合も
ある。もしも澱粉系の原料であるならば、スクリュ＋４
（ｌの前方へ送り出されたときに（５（ｅ参ｊｔ＠、）
、すでに溶融しており、グイ（４ηの部分で冷却、固化
されるか、製品によってはグイ（４ηの出口で膨化させ
るかされて、製品として押出されるので、小孔（４＋３
を設ける必要はない。

しかし食品原料が植物性蛋白質である脱脂大豆粉。

おから等の植物性蛋白質やマリンビーフ、肩肉等の動物
性蛋白質で、繊維性を有する連続した吻状製品を製造す
る場合、上記６〔の状態でグイ（４７）を通しても強じ
んな繊維性を有する連続した吻状製品を得られないが、
本発明は、グイ（４７）の入口側に、厚さが変化し且つ
厚さの方向に複数の小孔（４つが貫通した多孔板（４［
Ｗがあり、上記製品を得られる。即ち、スクリュ（４０
先端部近傍の原料Φは、スクリュ（４Ｇ等により混練さ
れることにより、ある程度の反応基を表面に出した蛋白
質分子が互いに反応していない溶融状態にある。この状
態で多孔板（４ｅの小孔（４９を通過すると、蛋白質分
子は大きな速度のため、剪断力を受けて、流れ方向に並
ぶ現象、即ち、配向を起す。この配向により、蛋白質分
子はその配向した表面にさらに多くの反応基を露出させ
る。

これが６υの状態である。この状態で、グイ（句の成形
部（ｌ参照）に導き、反応させて、輪形すると、押出さ
れる製品は、配向されるとともに、多く露出した反応基
により蛋白質分子の組織化結合が進んで、強じんな繊維
性を有し、しかも組織結合強度の高い連続した吻状製品
になる。

また本発明では上記グイ（４ηの成形部で次の作用が行
われる。即ち、グイ（４η内の原料の流れの流速は、流
れの中央で大きく、壁面に近づくにつれて小さくなる。

この流速は、原料がグイ（４７）の壁面近くを流れて、
流れ抵抗が大きくなる程小さくなり、グイ（４ＴＩ内で
一旦組織化された蛋白質は、この速度差により、流れ方
向に剥離現象を起こし、グイ（４力の出口から組織が破
壊された状態（引裂かれた状態）で押出される。この組
織破壊を防止するためには、前述のようにグイ（４η内
で原料の流速差を小さくする必要がある。この点、本発
明では、多孔板（４１１０の小孔（４５１の長さが異っ
ており、流れの速度差が小さくなる。例えば第１図の場
合、多孔板（４６１の厚さを中央部から周辺部に向い次
第に小さくして、小孔（ハ）の長さを、周辺部のものよ
りも中央部のものの長さを長くしている。流路を流れる
流体の速度は、流れ抵抗が大きい程小さい。この流れ抵
抗は流路壁面との摩擦（広義の）により生ずるので、同
一断面積の小孔での流れ抵抗は、小孔の長さに比例する
。換言すれば、小孔出口での速度は小孔の長さが長い程
小さい。第１図のＦ’−Ｆ部分で殆んど速度差のない状
態で各小孔（４９に流入した原料は、各小孔（４５１の
出口、即ち、Ｇ−Ｇ部分では、前述の理由から中央部を
流れる原料の流速は小さく、壁面に近い部分を流れる原
料の流速は大きくなる。

このように、流路壁面側の流速を大きくしておくと、多
孔板（イ）の下流側例えばＨ−Ｈ部分では、グイ（４η
壁面の流れ抵抗により壁面近くを流れる原料の流速が落
ち、速度分布が平旦化して、速度差が小さくなる。第１
図のＦ’−Ｆ、　Ｇ−Ｇ、　　Ｈ−Ｈ。

Ｊ−、Ｔ部分の流速を第６図のｆ、　ｑ、　ｈ、　）’
に示した。

但し第６図のノ°に示す第１図Ｊ−，Ｔ部分の速度分布
ｎは、従来の場合であり、速度分布ｍは本発明の場合で
ある。

なお第１図では、小孔（４９を有した多孔板（佃をダイ
０ηに組込んでいるが、押出機側に設けても羞支えない
。また押出機も、１本のスクリュ（４０を具えた一軸型
押出機以外の２本のスクリュを具えた二軸型押出機であ
ってもよい。また多孔板（４１１０の形状も図示の例に
限定されない。例えば第４図のようにバレル（４３側の
中央部を凸にしてもよく、第５図のようにバレル叩側を
凹に、ダイ（４η側を凸にして、中央部から周辺部に向
い肉厚を次第に小さくしてもよい。但しダイ（４ｎ内で
の流速分布を変えられれば、中央部で長くすることには
限定されない。また小孔（４９の形状９寸法、数は、用
いる食品原料。

目的とする押出製品により異なるが、小孔（ハ）を通過
する際Ω圧力降下の許容範囲内で、直径については小さ
く、長さについては長くし、数は多（する方がよい。実
験結果によれば、脱脂大豆粉を原料とする場合第３図に
示すように小孔（４！１９の直径なＩ）ｍｓ、長さをり
、とじたとき、長さと直径との比（Ｌ／Ｄ　）が３〜２
０．小孔（４９内での平均流速か３〜１０ｃＷＬ／　ｓ
ｅｃになるように小孔（４９を設けるのが望ましい。ま
た第７図はさらに他の実施例を示しており、５５）（ト
）がダイ、印（支）が温調ジャケット、１１がグイ孔６
Ｉ直径の１５倍〜４０倍の長さを有するダイ成形部の長
さで、この部分を通過する間に６υの状態の蛋白質分子
は、第１．２図の実施例の場合よシも多（の時間をかけ
て反応及び整形が行われて、配向性のさらに向上した強
じんな肉状組織の押出製品Ｉが得られる。なお前記各実
施例で、小孔（４５１は、断面円形以外の形状、例えば
第８図に示すようにスリット状（６υ参照）にしてもよ
い。のはスリットの幅である。

（発明の効果） 本発明は前記のようにスクリュとバレルとの間で圧縮混
合されて押し出される原料を成形する押出機用ダイにお
いて、厚さが変化し且つ厚さの方向に複数の小孔が貫通
した多孔板を前記スクリュの軸と直交してダイの入口側
に配置しておシ、強じんな繊維性を有し、しかも組織結
合強度の高い連続した山状製品が押出成形される。即ち
、多孔板の各小孔を通過して、ダイの成形部に入った溶
融状態の原料（蛋白質原料）は、大きな速度のために、
剪断力を受けて、流れの方向に並ぶ配向現象を起し、こ
の配向により配向した表面に多くの反応基が露出し、こ
の露出した反応基により組織化結合が進む。また上記ダ
イの成形部を流れる原料に速度差があると、流れ方向に
剥離現象を起して、組織が破壊されるが、本発明の押出
機用ダイでは、バレルの壁面近傍を流れ、流れ抵抗が太
き（て、流体速度の小さい原料が長さの短かい小孔（厚
さの小さいダイ部分を貫通した小孔）へ導かれ、バレル
の中央部を流れ、流れ抵抗が小さくて、流体速度の大き
い原料が長さの長い小孔（厚さの大きいダイ部分を貫通
した小孔）へ導かれて、ダイの成形部を流れるとき、互
いの速度差が殆んどなくなるので、前記の点と相俟って
強じんな繊維性を有し、しかも組織結合強度の高い山状
製品を押出成形できる効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではな（、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る押出機用ダイの一実施例を示す縦
断側面図、第２図は第１図の矢視ｎ−■線に沿う多孔板
の正面図、第３図は小孔の拡大縦断側面図、第４．５図
は多孔板の他の各実施例を示す縦断側面図、第６図はダ
イ成形部での流速を示す説明図、第７図はダイの他の実
施例を示す縦断側面図、第８図は多孔板のさらに他の実
施例を示す正面図、第９．１０図は従来の一軸型押出機
の各側を示す縦断側面図、第１１図は従来の二軸型押出
機の例を示す縦断側面図、第１２図は第１１図の矢視■
−■線に沿う縦断正面図、第１３図は従来の二軸型押出
機のダイの他の例を示す縦断側面図、第１４図は第１３
１’ｌの矢印ＸＩＶ方向からみた正面図である。 （４１ト・・スクリュ、＋４３・・・バレル、（４５・
・・小　孔、　　　　（４０・・・多孔板、（４７）・
・・グ　イ。 復代理人　　弁理士　　岡　本　重　文外２名 第１図 ■ 招３図 第４図　　　　第５図 第９図　　　　　　篇１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スクリュとバレルとの間で圧縮混合されて押し出される
   原料を成形する押出機用ダイにおいて、厚さが変化し且
   つ厚さの方向に複数の小孔が貫通した多孔板を前記スク
   リュの軸と直交してダイの入口側に配置したことを特徴
   とする押出機用ダイ。