JPS6371164A - 食品成形用大型造粒装置 - 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、各種食品素材を定形のダイノズルより吐出さ
せ、これを定寸かつ均一のベレット形態に切断する造粒
装置において、特に量産用の大型設備における円滑、正
確かつ均一な造粒が容易に得られるようにしたものに関
する。

（従来の技術） 食品素材を定形のダイノズルを通して吐出させ、これを
定寸かつ均一に切断する技術は例示するまでもなく、各
食品分野において周知である。このさいダイノズルより
食品素材を均一に吐出させるためには、ダイノズルの入
口側において食品素材に圧力を付与することが必要で、
かかる圧力発生装置としては一般に定量ポンプ機構が使
用されており、そのポンプの種類としては、モーノポン
プ、プランジャポンプから押出機に至るまで、各種のポ
ンプ形態が採用されていることも既知であり、かかるポ
ンプ機構における吐出側に固定のダイ本体を設け、該本
体に複数のノズルを列設し、各ノズルから材料を吐出さ
せるとともに、ノズル出口側におけるダイ本体面に沿っ
て回転する切断カノ夕により、これを切断することによ
って、定寸かつノズル形状に従った定形の粒状製品を連
続的に生産するようにしているのである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した圧力発生機構、その吐出側に設けたダイノズル
、該ノズルの出口側に配置した回転カッタによる生産技
術は、以下の点において大きな問題点がある。例えばペ
ットフード食品分野においては、コスト上その生産規模
は大型化され、現在業界で生産されている規模は、１ト
ン／時〜１０トン／時のように、きわめて大量の食品素
材を加工処理する必要があり、かつその造粒形態は何れ
もペレット状で、数ミリ径（または辺）の粒状から大き
くても１ｃｍ径以内の粒状とされる。このような寸法は
、天然の穀物、例えばとうもろこしの粒と同程度に合せ
ることからきているが、かかる粒状体を均一な大きさ造
型することは、特に大量処理になると相当に困難な事で
ある。即ち食品素材のかかる加工処理に当っては、その
付形、団結、流動のためには必ず水分が関与する。通常
少ないものでも１０％前後から多いものになると５０％
前後の水分含有状態のちとに造粒されるのであり、かか
る水分を含むということは、食品素材中の水分の偏在、
加熱による水分の気化、更にはグイノズルから吐出され
る際の減圧等の点から、成形時に必ずや不均一流動を生
じるものである。

先に述べた１トン／時〜１０トン／時のような大容量処
理になれば、そのダイノズル数は数百から、ものによっ
ては−千を越えるものであり、このように多数のグイノ
ズルから何れも均一に与圧材料を吐出することは、前記
した不安定要素を含む素材においてはきわめて難しく、
造粒された粒子形状（大きさ）にばらつきが多発する結
果となっているのである。特に技術上の難点は一般に目
詰まりと呼ばれる処のノズルからほとんど材料が出なく
なる場合であり、また少量が出てくる場合は切断された
粒体が異常に小さく、これらはベレット粕となって正常
な粒体と混在して、商品価値を著しく低下させることに
なるのであり、大量生産の必要とされる食品素材の造粒
加工上における太きな問題点とされている。

（問題点を解決するための手段） 上記した与圧食品素材をグイノズルと回転カッタによっ
て切断造粒化する方式において生じる造粒の非円滑およ
び不均一は、次の理由によるものと考えられる。部ち多
数のグイノズルから押出される食品素材を均一な大きさ
で切断するためには、先ずノズルから素材を均一なスピ
ードで出すことが必要で、このためには各ノズルに流入
する素材の各圧力を均一に保たねばならない。しかしな
がら先に述べたように水分の偏在、気化等による不均一
性をもつ材料であるため、ダイノズル直前のプール部に
おける圧力を均一に保つだけでは、各ノズル部における
均一な流入速度を得ることは出来ない。従って１ケ所の
ノズルのみが仮りに低圧化して流れ始めると、その他の
ノズルにおけるプレッシャドロップは上昇することによ
り、ノズル間の圧力の不均一さが太き（なり、流速のば
らつきが大きくなるからであり、従来技術では多数のグ
イノズルの直前に通常設けられるプール部分の均圧たけ
に配慮してきた結果に基づく問題点であり、従ってこの
問題点を解決するためには、多数のグイノズルの各々に
強制的に均一な流速を与える直接的な手段を付加する必
要があり、本発明はその効果的な手段の１つであって、
具体的には、定量ポンプ機構により圧送される食品素材
を、多数のグイノズルから吐出させるとともに、これを
ダイノズル出口側に設ける回転カッタによってペレット
状に切断するものにおいて、前記多数のグイノズルが列
設された固定のダイ本体中心を貫挿する駆動軸における
ノズル入口側に、圧送される食品素材の強制供給羽根を
設けるとともに、ノズル出口側に前記羽根と同数のカッ
タ刃を設け、前記強制供給羽根はカッタ刃に対し前記駆
動軸回転方向において位相角θだけ前進させた位置とす
るとともに、前記羽根の回転方向断面がノズル入口面に
対し傾斜角αを持つ姿勢とすることにある。

（作　　用） 本発明の技術的手段によれば、第１図乃至第４図に亘っ
て示すように、圧力発生ポンプ２０における材料供給部
１０の前面にダイ本体であるダイプレート６を固設し、
該プレート６に前後方向に貫通しかつ互いに平行するノ
ズル７の多数を列設し、ダイプレート６の前面に付設し
たフード８に軸受ハウジング２および軸受３を介して可
回動に軸架した駆動軸１の一端を、前記ダイプレート６
の中心にシール部材９を介して可世動に遊挿貫通し、該
駆動軸１のダイカッティング面、即ちノズル７の出口側
には第２図示のようにカッタ刃４の複数個を放射状に列
設するとともに、同じく駆動軸１のダイプレート６を貫
通してプレート６におけるノズル７の入口側に突出する
端部には、圧力発生ポンプ２０によって材料供給部１０
に圧送されてくる食品素材の強制供給羽根５を、第３図
および第４図に示すように、カッタ刃４と同数を放射状
に設けるのである。このさい本発明においては、前記強
制供給羽ｊＹｉ５のカッタ刃４に対する位置関係構造と
して、第２図および第３図において対比的に示されるよ
うに、羽根５が駆動軸１０回転方向に位相角θだけ前進
した位置にあるように配置されるとともに、また羽根５
の各々はノズル７における入口面（ダイプレート面）に
対し、第４図に示すように、その回転方向断面が角αの
傾きを持つ姿勢とされ、進行方向に対して斜めに開いた
向きで対面させるのであり、これによって以下の作用を
生じることになる。即ち圧力発生ポンプ２０によって定
量的かつ与圧状態で圧送される食品素材は、材料供給部
１０をへてダイプレート６のノズル７内に圧入されるに
当り、強制供給羽根５が回転することにより、同調ｆ！
ｊ５がダイプレート６面に対して角αの傾きを持つこと
により、第４図示のように羽根５とプレート６面との間
に生じる略３角形（扇形）の空間内に入る素材を、その
３角頂点の狭くなった側に流すことにより、ここに開口
しているノズル７内に、同素材を強制的に押し込む作用
が生じるのであり、この作用は次々に回転する各羽根５
とダイプレート面に開口する全てのノズル７の入口側に
おいて連続的に生じるため、食品素材は各ノズル７に均
等な圧力下に円滑に供給されて過不足を生じないのであ
り、かつこれによって各ノズル７から均一なスピードで
吐出されることになる。しかもこの羽根５はノズル７の
出口側のカッタ刃４に対し、回転方向において位相角θ
でけ前進した位相とされるため、羽根５が回動通過した
直後にカッタ刃４が回動し、ノズル７の出口から均一ス
ピードで吐出されるストランド状の素材を切り落すこと
によって、ここにベレット状の造粒成形が連続的に行わ
れ、均一な形状、サイズの各ペレットはフード８に従っ
て落下し、図示省略するが一ケ所に集合され、これをエ
ヤ輸送等によって後工程に移送することになる。即ち本
発明におけるダイプレート６におけるノズル７の出口側
にカッタ刃４、入口側に強制供給羽根５を前記した関係
構造の下に配置することによって、そのノズル７の数が
数百以上もある大容量のペレット化工程においても、均
一な長さと形状を持つペレット　（粒体）が、円滑、正
確に得られることになるのである。

（実施例） 本発明に係る装置実施例を、第１図乃至第４図に亘って
説示する。第１図に示した実施例では、食品素材を圧送
する圧力発生ポンプ２０として、図示のように固定のシ
リンダ２０−１内にスクリュ軸２０−２を可回動に装設
した押出機を示したが、これは押出機以外の、ダイプレ
ート６の前面に食品素材を供給する定量ポンプ機構であ
るならば、どのようなポンプであっても同効であり、図
示の押出機の場合、−軸押出機および二軸押出機の何れ
でもよい。実施例では押出機シリンダ２０−１の材料供
給部１０を形成した前端にダイプレート６を、フランジ
結合構造等によって一体閉塞状に取付け、このプレート
６の中心より所定半径の円周内に亘って、円筒状のノズ
ル７の多数を軸方向に平行に列設する。ノズル７の数は
ベレットの大きさ、生産量からその個数が設定され、ま
たベレットの断面形状として求められる形状がノズル７
の断面形状とされ、プレート中心を中心とする複数の円
周上に輪列状に列設される。前記したダイプレート６の
中心には挿通孔１５が開設され、同種通孔１５に駆動軸
１の一端が可回動に、かつ素材流入防止用シール部材９
を介して遊挿貫通されるとともに、該駆動軸１の他端は
、グイプレート６の後面にペレット飛散防止兼ガイド部
材として取付けられるフード８に、軸受ハウジング２お
よび軸受３を介して可回動に軸架され、かつ図示省略す
るが適宜の駆動源によって回転される。このさい駆動軸
１の回転数は定速または可変速の何れでもよい。ダイプ
レート６のフード８に向う後面（カッティング面）側に
は、前記駆動軸ｌに、その数は自由であるが、実施例で
は４個のカッタ刃４が等分放射状に設けられる。このカ
ッタ刃４は第２図示のように、例えばネジ１６等で摩耗
、破損等の場合、着脱交換自在に取付けられることが適
当である。このさいカッタ刃４とダイプレート６のカッ
ティング面とのクリアランスδ１４は、食品素材及び駆
動軸１の回転速度により調節されるが、通常は０．１〜
０．５　ｍ程度のものとされる。駆動軸１のダイプレー
ト６のノズル７の入口側に突出した一端には、強制供給
羽根５を等分放射状に列設するのであるが、同羽根５は
第３図に示されるように、カッタ刃４と同数設けるとと
もに、相対応するカッタ刃４に対し、何れも回転方向に
おいて位相角θ１１だけ、前進した位置にあるようにさ
れ、また各羽根５の断面は第４図に示すように、ノズル
７の入口が開口する側のダイプレート６の面に対し、角
αの傾きを持たせて進行方向に対し開いた姿勢とされる
のである。このさい各羽根５のグイプレート面に対する
エツジ側の小さなりリアランス部分のクリアランス値Δ
は、０．５〜１１程度の隙間を持つものとされる。前記
した羽根５の位相角θの値は、羽根５により食品素材が
ノズル７内に強制的に押込まれ、ダイプレート６のカッ
ティング面に、所定長さの成形棒状体（ペレット長さ）
が飛出した後、カッタ刃４がこれを切断するタイミング
となる位相になるように、予め与えられたベレット長さ
に比例してθの値を調節することができる。一方傾き角
αの値は、羽根５が駆動軸１と同行回転することによっ
て、グイプレート面と羽根５との間の略３角状（扇形）
空間１７内の素材を先に述べた小さなりリアランス部分
側に流動させることにより、そこに開口しているノズル
７内に素材を押込む作用を、より有効に生じさせるため
の角度であり、例えば食品素材の水分が大きくてフリク
ションの小さな高含水材料に対しては角αを大きく、反
対に低含水材料に対しては角αをより小さくする等であ
り、但し一般的には角αの値は４５″角以上にすること
はない。図示の実施例においては、カッタ中心と押出機
中心が同一線上になるようにしたものを示しているが、
これは９０″、即ちこれら軸心が直角の位置に配置され
てもよく、また本発明で用いる圧力発生ポンプにおいて
は、従来のようにノズル７におけるプレッシャドロップ
分を補なう圧力全部を補給する必要はない。このさい本
発明装置においては、従来のカッタ刃４のみに対し、新
たに付加される強制供給羽根５に要する駆動動力が従来
のものに比べ、余分に必要とされることになるが、圧力
発生ポンプの吐出側圧力が、羽根５によって発生する圧
力を引いた分より低圧で足りるため、ポンプ動力を下げ
ることが出来るので、総合すれば従来と同一の動力消費
でよく。従来型に比べ遜色のないことが確認できた。

（発明の効果） 本発明によれば、先に作用の項において説示したように
、カッタ刃４に対し特定の位相差を持ちかつノズル７の
入口側におけるグイプレート面に傾斜姿勢とされた強制
供給羽根５を新たに付加組合せることにより、グイノズ
ル７の入口側に供給される材料を、強制的にかつ機械的
手段によってノズル７内に押込むことにより、各ノズル
７に対し均一適切な材料が正確に得られ、かくして均一
圧力、均一スピード下にノズル７の出口から押出される
ストランド状の材料を、カッタ刃４がタイミングよく切
断することにより、目詰まりや、ノズル内停滞、供給量
不足等に起因するベレットの不均一を解消し、常に均一
サイズ、均一形状のベレットを生産できるのであり、ノ
ズル数の多少にかかわりなく有効であるが、特に大容量
、大量生産用の大型造粒プロジェクトに対しては顕著な
効果を奏することが出来るもので、従来技術おける問題
点の解決に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置実施例の要部縦断面正面図、第２図
は第１図Ａ−Ａ線断面図、第３図は同Ｂ−Ｂ線断面図、
第４図は強制供給羽根断面図である。 １・・・駆動軸、４・・・カッタ刃、５・・・強制供給
羽根、６・・・ダイプレート、７・・・ノズル、８・・
・フード、１１・・・位相角θ、１２・・・傾斜角α。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）定量ポンプ機構により圧送される食品素材を、多
   数のダイノズルから吐出させるとともに、これをダイノ
   ズル出口側に設ける回転カッタによってペレット状に切
   断するものにおいて、前記多数のダイノズルが列設され
   た固定のダイ本体中心を貫挿する駆動軸におけるノズル
   入口側に、圧送される食品素材の強制供給羽根を設ける
   とともに、ノズル出口側に前記羽根と同数のカッタ刃を
   設け、前記強制供給羽根はカッタ刃に対し前記駆動軸回
   転方向において位相角θだけ前進させた位置とするとと
   もに、前記羽根の回転方向断面がノズル入口面に対し傾
   斜角αを持つ姿勢とすることを特徴とする食品成形用大
   型造粒装置。