JPH0612987B2 - 食品の押出加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、食品の押出加工分野において、特に、フラッ
トシート状（平板状）の食品を連続押出成形する方法及
びその装置に関する。

（従来の技術） ペットフード、飼料及びスナック食品等の加工に使用さ
れる押出機は、プラスチックの成形又は混練等に使用さ
れている１軸又は２軸の押出機が流用されている。これ
は、材料を加熱しながら混練、剪断、加圧等の加工をし
て、溶融材料をダイから定量ずつ押出すという機能が略
同一であることになる。

第11図(1)(2)(3)を参照して現在食品加工用として用い
られている技術を概説する。

すなわち、第11図(1)において、スクリュ２を内蔵する
シリンダ１の先端にアダプタ３を介してダイプレート４
を取付け、ダイプレート中には取外可能なダイ５が嵌入
されている。押出機内で加熱・混練・溶融・流動化され
た材料は、アダプタ・ダイを通じて圧送され、ダイ出口
で大気圧下に除圧・開放されると同時に材料中に水蒸気
が蒸発し、押出材料は粗多孔性乾燥食材となる。ダイス
の穴形状を第11図(2)のように各種の加工をすることに
よって種々の断面をもった製品が作れる。又、第11図
(3)のようにダイプレート４′に複数の穴を加工し、そ
の各々に嵌合するダイ５′を挿入し各種形状のダイス部
分のみを取替使用することもできる。又、アダプタを取
除いてダイプレートを直接シリンダ先端に取付ける方法
もある。

以上は従来主に実用されている技術であるが、材料が植
物性蛋白や魚蓄肉のような場合は穀類スナックと違って
天然の食材に似た食物組織をもたせる為には上記のよう
なダイスによる加工では成形が不可能で、ダイ出口での
蒸気の吹出しや配向繊維化不良等によって食物組織化が
行なわれないことが判った。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来技術では、ダイに設けるダイ孔の長さは短く、
単に押出される材料を成形するだけで、それ以上の機能
はなく、更に高度の食品製造、例えば植物蛋白の組織
化、緻密化及び連続賦形、並びにその他の蓄肉、魚肉等
の組織化賦形を行なうことは極めて困難である。

このような問題点は、成形ダイに材料流動距離が長いロ
ングダイを用いることによりある程度解決できる。

すなわち、第13図から第15図で示す如く、スクリュ６を
内蔵してシリンダ７のヘッドにブレーカプレート８とい
われる多孔板を内包するヘッドアダプタ９を介してロン
グダイ10が取付けられた構成とされている。

アダプタ９は加熱冷却が可能とされており、ロングダイ
10は通常、長手軸方向に数分割されて長さが長短調節自
在であるとともに、各分割部毎に冷水循環によって急速
冷却されるようにされている。

また、ロングダイ10は第14、第15図で示す如く冷却水孔
11を有する固定ダイ10Aと可動ダイ10Bとからなり、調整
ボルト12で可動ダイ10Bを調整することで板状の流路厚
みが外部より調節可能とされたものもある。

このロングダイ方式は、現在主に植物蛋白材料を溶融配
向させた緻密な組織化食品（例えば、鶏肉の組織に似た
もの）の製造加工用として研究開発されている。

すなわち、溶融加熱された材料は押出機先端部から押出
されブレーカプレート部８でその流れを軸方向に整流さ
れてアダプタ９内流路を経てロングダイ10に入る。ロン
グダイ10内で材料はダイ開口の厚み方向に速度分布をも
った剪断力を受け乍ら進行する為、長手方向に配向しな
がら冷却され、配向が固定してダイ出口の材料は、繊維
状又は面配向積層状の組織を有する食材となる。

なお、食品材料に含まれる多量の水分は押出機内で蒸気
化するが、ロングダイ10内での材料の流動抵抗内圧によ
って気泡発生が抑えられた状態で冷却凝縮する為、ダイ
出口から水蒸気が噴出することなく、又、材料微細気泡
の緻密な構造となる。

しかしながら、この板状ロングダイ方式においても、第
12図で示す如く、２軸押出機の眼鏡形シリンダ穴Ａから
アダプタＢ内での円形への絞り、更にダイ内での矩形穴
Ｃへの絞りがある為、材料の滞留のない滑らかな絞り流
路の形成が難しく、ダイの加工に高精度を要し、各部の
合せ目から材料が洩れ易く、又、ダイの構造上冷却効果
が上げ難い等の問題があり、それ等の総合的効果として
も押出の安定性があまり良くなく製品品質が一定し難い
という実用的課題もあった。

本発明は材料と矩形状に賦形しかつ冷却成形するのでは
なく、パイプ状で賦形、冷却成形することにより、賦形
までの流路構成が容易で滞留も少なく、又、冷却成形に
おいてもパイプ内外からの冷却とすることができて冷却
効率が向上しかつ均一化されるところの板状食品を連続
的に押出成形する方法と装置の提供を目的とする。

更に本発明では材料流を切開分離することで切断面がき
れいで商品価値が向上するとともに、引続いて偏平状に
引取ることによって製品表面形状が更に良好な板状食品
の連続的な押出加工方法の提供を目的とする。

（問題点解決するための手段） 本発明が前述目的を達成するために講じた技術的手段の
第１の特徴とするところは、押出機内の食品材料を成形
ダイを介して押出加工する方法において、 成形用ダイの入口側で流入する食品材料をパイプ状に賦
形し、かつ引続いてパイプ状で冷却成形して該材料が成
形ダイを離れるまでに少なくとも１ケ所で押出方向に連
続的に切開くことにある。

更に第２の特徴とするところは前述の第１の特徴に加え
て、切開かれた材料を偏平に加工しながら連続的に引取
ることにある。

更に第３の特徴とする前述の第１の特徴に使用する装置
として、成形ダイが押出機シリンダ側に連通状に接続さ
れているパイプ賦形ダイとこの賦形ダイに連通して接続
されているパイプ冷却成形ダイとからなり、パイプ冷却
成形ダイの出口側にはダイ開口厚みを一定に保持しかつ
ダイ開口内部へ延びて材料をダイ内で切開分離するセパ
レータの少なくともひとつが設けられていることにあ
る。

更に第４の特徴とするところは前述の第３の特徴に加え
て、賦形ダイはそのダイ軸心上に押出機シリンダ側に紡
錘部を有する芯体がスパイダを介してダイ内周壁に支持
されており、前記パイプ冷却成形ダイはダイ軸心上でダ
イ乍手方向に延びたマンドレルを備えており、更に前記
芯体およびマンドレルのそれぞれの内部には互いに連通
された冷媒通路が設けられ、該冷媒通路に冷却媒体を循
環する冷却供給排出手段が設けられていることにある。

又、第５の特徴とするところは前述の第３の特徴に加え
て、芯体の内部には材料加熱手段が備えられ、前記マン
ドレルの内部には材料冷却手段が備えられていることに
ある。

（実施例と作用） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述する。

第１図から第４図において、20は押出機のシリンダであ
り、本例ではその中に２本のスクリュ21が内挿されてい
る。

このスクリュ21は１本であっても構わない。

シリンダ20の先端（ヘッド）にはヘッドアダプタ22を介
してブレーカプレート23が取付けられている。

ここで、押出機はこのシリンダ20に投入された食品材料
を加熱、混練し、この加熱、混練された溶融流動化した
材料をアダプタ22を介して成形装置に圧送するものであ
る。

24が成形装置（成形ダイ）であり、パイプ賦形ダイ25と
パイプ冷却成形ダイ26とからなる。

パイプ賦形ダイ25は内周壁が横断面円形とされたダイ本
体27と、該ダイ本体27の軸心上に合致されて挿嵌された
断面円形の芯体28とからなり、該芯体28は第２図で示す
如く周方向等配とされた４本のスパイダ29を介してダイ
本体27の内周壁に支持されており、更に、押出機側に向
う側に紡錘部30が形成されている。

冷却成形ダイ26は内周壁が横断面円形とされたダイ本体
31と、該ダイ本体31の軸心上に合致されて挿嵌されてい
る外形が円形とされたマンドレル32とからなり、ダイ本
体31の軸方向一端が前記賦形ダイ26のダイ本体27に断熱
材33を挟んだ状態で内周壁が合致するようにして着脱自
在に連結されており、マンドレル32が前端賦形ダイ26の
芯体28にねじ結合34を介して連結されている。

冷却成形ダイ26のダイ本体31の外周部には冷却ジャケッ
ト35が形成されており、該ジャケット35には給排管36を
介して冷却媒体が導通排出可能とされ、又、マンドレル
32の内部は冷却腔37とされている。

本実施例では冷却成形ダイ26のダイ本体31は軸方向に接
合分離自在としたものが例示されているが、該ダイ本体
31は軸方向に一体形のものでもよく、要は第３図に示す
如くダイ本体31の内周壁とマンドレル32の外周壁とでパ
イプ状の成形通路38が軸方向に長く形成されるものであ
ればよい。

39はセパメータであり、成形ダイ24の出口側に設けられ
ている。

本実施例では冷却成形ダイ26におけるダイ本体31のヘッ
ドに、ボルト40を介してヘッド金具41が径内方向に延設
して取付けられ、該ヘッド金具41をマンドレル32の出口
側端面に凹凸部42を介して嵌合させ、該凹凸部42をボル
ト43で連結するとともに、ヘッド金具41にダイ開口内部
すなわち、成形通路38の一部に挿嵌される先鋭形部39A
を有するセパレータ39を連設してなる。

従って、ヘッド金具41はダイ本体31とマンドレル32の軸
心を同心に保ち、ダイ断面開口厚みを一定に保持してい
る。

その他、第１図の実施例において、パイプは賦形ダイ25
に内部冷却手段が具備されており、冷媒供給管44がダイ
本体27およびスパイダ29を径方向に貫通した通路45およ
び芯体28の軸心上に形成された通路46に連通され、該通
路46には冷却円管47が連通されて芯体28にネジ止めさ
れ、該冷却内管47がマンドレル32の冷却腔37に内装され
ている。

更に、冷却腔37に連通する通路48が芯体28の軸方向に形
成され、この通路48に冷媒排出管49が連通されている。

従って、本実施例では芯体28およびマンドレル32のそれ
ぞれに内部に冷却媒体を循環する冷却供給排出手段が構
成されている。

第５図(1)(2)(3)に示されている実施例は、ヘッド金具4
1に成形通路38の上下にセパレータ39を設けたものであ
り、これにより、パイプ状に成形された材料をダイ内で
２ケ所切開分離されることになる。

なお、セパレータ39は左右に設けたものでも、３ケ所以
上設けたものでもよい。

前述した第１図から第５図の実施例では押出機内で加熱
・混練され溶融流動化された材料がアダプタ22を介して
成形ダイ24に圧送される。

そして、成形ダイ24の入口側でパイプ状賦形ダイ25を介
してパイプ状に賦形し、かつ引続いてパイプ状冷却成形
ダイ26により材料の内外から冷却されてパイプ状に冷却
成形して該材料が成形ダイ24を離れるまでに少なくとも
１ケ（第１〜４図では１ケ所、第５図では２ケ所）で押
出方向に連続的に切開かれることになる。

第６図から第９図は成形ダイ24の前方に材料引取手段50
を設けた例であり、前述したセパレータ39押出方向に切
開かれた材料を偏平化しつつ連続的に引取って板状製品
とするものである。

すなわち、セパレータ39と対応する前方に偏平化ガイド
51が設けられ、該ガイド51の下方に拡開ロール25が設け
られている。

更に、拡開ロール52の下方前方には水平面上で循環回送
される上下一対のニップベルト53が設けられ、該ニップ
ベルト53で拡開された材料を上下より押圧しながら引取
ることにより、板状製品となるようにされている。

なお、ニップベルト53としてはステンレスベルトの他
に、耐熱ゴムベルト、ステンレスメッシュベルト等の異
材質の使用も可能であり、ベルトラップキャタピラ形引
取機の使用も可能である。

更にベルト形の他に、第８図で示す上下一対のロール54
によるニツプロールでも、第９図で示すダブルニップロ
ール55でもよく、ベルト形のときは第６図に示す如くガ
イド56を設けることが望ましい。

また、ニップ部分に、第６図、第９図で示す如く赤外線
ヒータ等の加熱手段57を設けて引取中に食材の上下から
加熱せしめることにより、後加工を容易とすることがで
きる。

なお、拡開ロール52はこれを省くことができ、このとき
は、パイプ材料の背面曲げ動作ができるように、引取手
段50のニップ部を垂直配置にすることが望ましい。

第10図に示した実施例は、パイプ賦形ダイ25内の芯体28
と、パイプ冷却成形ダイ26内のマンドレル32とを各々別
個にし、芯体28では内部加熱を、マンドレル32では内部
冷却するようにしたものである。

すなわち、賦形ダイ25におけるダイ本体27の外周にヒー
タ58を設け、芯体28内に加熱腔28Aを形成し、該加熱腔2
8Aにスパイダ29と給排パイプ59,60を介して熱媒を循環
するようにしている。

また、冷却内管49はヘッド金具41を貫通しており、前端
側が冷媒入口49Aとされ、この冷却内管49にスキマを有
して接手61を有する冷却外管62が套嵌されてヘッド金具
41に取付けられており、接手61が冷媒出口61Aとされて
いる。

この実施例では接手61の冷却出口61A等はセパレータ39
で切開かれた部分にあり、材料との干渉がさけられてお
り、又、芯体28とマンドレル32との間に断熱材63が設け
られて芯体28側での材料加熱とマンドレル32側での材料
冷却が相互に支障なきようにされている。

（発明の効果） 本発明の第１の特徴によれば、材料を矩形状に賦形しか
つ冷却成形するのではなく、パイプ状で賦形してから冷
却成形するものであるから、材料の滞留が少なく冷却効
率も向上かく均一化される。

また、矩形断面押出では材料の流動性から断面が正確な
矩形により難く形状が変動しやすいことになるが、パイ
プ押出では完全に対象流動となることから、均一性の高
い製品とできる。

更に、材料の成形ダイを離れるまで、換言するとダイ内
でパイプ状に成形された材料を押出方向に連続的に切開
くものであるから、切断分離が容易かつ断面がきれいな
板状製品とできる。

すなわち、ダイ外に出た後、パイプを切開するには、特
に材料が配向固定化されている場合は、困難で、より複
雑な機構を要しかつ切口の状態が悪くなることになり、
本発明では斯る不具合はない。

本発明の第２の特徴によれば、前述の利点を加えて次の
利点がある。

すなわち、パイプ状に成形された材料を切開分離した後
に偏平化しつつ連続的に引取るものであるから製品表面
形状が更に良くなるとともに製品の定速引取りができ
る。

本発明の第３の特徴によれば前述第１の特徴・利点を奏
する装置が提供できるし、更に、ダイそのものの加工が
所謂丸削りとすることができ、加工が容易で精度も出し
やすくなる。

また、部材の当接シール面が少なくて済みシールが容易
な構造とできるから、材料洩れのトラブルを少なくでき
る。

本発明の第４の特徴に従えば、第３の特徴・利点に加え
て次の利点がある。

すなわち、冷却成形ダイの先端部でマンドレルを定位置
に支持する為、ダイ断面開口厚みが正確に保持でき、ロ
ングマンドレルの自重や材料圧力、偏荷重による撓みに
よって精度悪化が生じて製品形状や品質が変動すること
がない。

更に、パイプ賦形ダイのスパイダ及び芯体又はパイプ冷
却成形ダイの先端側からパイプ冷却成形用のマンドレル
内部を容易にかつ効率よく冷却できる為、材料の冷却効
果が一層向上する。

本発明の第５の特徴に従えば、前述第３の特徴・利点に
加えて、パイプ賦形ダイの芯体内は加熱し、パイプ冷却
成形ダイは別に冷却することができる為、賦形、冷却・
成形機能の拡大が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明基本実施例の断面側面図、第２図は第１
図Ｃ−Ｃ線断面図、第３図は第１図Ａ矢視図、第４図は
第１図Ｂ矢示図、第５図(1)(2)(3)はヘッド金具の変形
例を示す断面側面図と断面正面図および製品形状図であ
り、第６図は引取手段を含む本発明の全体構成の側面
図、第７図は第６図における引取手段の平面図と製品形
状を示しており、第８図と第９図は引取手段の他の２例
を示す側面図であり、第10図は賦形ダイに加熱手段を備
えた本発明実施例の断面側面図、第11図(1)(2)(3)は従
来例の押出機の縦断面図とダイ形状（製品形状）を示す
図であり、第12図は従来例の押出ダイと成形ダイ入口お
よびダイ出口を示す説明図、第13図から第15図はロング
ダイを有する押出機の各断面図を示している。 20……押出機シリンダ、21……スクリュ、24……成形ダ
イ、25……賦形ダイ、26……冷却成形ダイ、28……賦形
ダイの芯体、30……紡錘部、32……マンドレル、35……
冷却ジャケット、39……セパレータ、50……材料引取手
段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出機内の食品材料を成形ダイを介して押
   出加工する方法において、 成形用ダイの入口側で流入する食品材料をパイプ状に賦
   形し、かつ引続いてパイプ状で冷却成形して該材料が成
   形ダイを離れるまでに少なくとも１ケ所で押出方向に連
   続的に切開くことを特徴とする食品の押出加工方法。
2. 【請求項２】押出機内の食品材料を成形ダイを介して押
   出加工する方法において、 成形用ダイの入口側で流入する食品材料をパイプ状に賦
   形し、かつ引続いてパイプ状で冷却成形して該材料が成
   形ダイを離れるまでに少なくとも１ケ所で押出方向に連
   続的に切開くとともに、該切開かれた材料を偏平に加工
   しながら連続的に引取ることを特徴とする食品の押出加
   工方法。
3. 【請求項３】押出機内の食品材料を成形ダイを介して押
   出加工するものにおいて、 成形ダイが押出機シリンダ側に連通状に接続されている
   パイプ賦形ダイとこの賦形ダイに連通して接続されてい
   るパイプ冷却成形ダイとからなり、パイプ冷却成形ダイ
   の出口側にはダイ開口厚みを一定に保持しかつダイ開口
   内部へ延びて材料をダイ内で切開分離するセパレータの
   少なくともひとつが設けられていることを特徴とする食
   品の押出加工装置。
4. 【請求項４】押出機内の食品材料を成形ダイを介して押
   出加工するものにおいて、 成形ダイが押出機シリンダ側に連通状に接続されている
   パイプ賦形ダイとこの賦形ダイに連通して接続されてい
   るパイプ冷却成形ダイとからなり、パイプ冷却成形ダイ
   の出口側にはダイ開口厚みを一定に保持しかつダイ開口
   内部へ延びて材料をダイ内で切開分離するセパレータの
   少なくともひとつが設けられており、前記賦形ダイはそ
   のダイ軸心上に押出機シリンダ側に紡錘部を有する芯体
   がスパイダを介してダイ内周壁に支持されており、前記
   パイプ冷却成形ダイはダイ軸心上でダイ長手方向に延び
   たマンドレルを備えており、更に前記芯体およびマンド
   レルのそれぞれの内部には互いに連通された冷媒通路が
   設けられ、該冷媒通路に冷却媒体を循環する冷却供給排
   出手段が設けられていることを特徴とする食品の押出加
   工装置。
5. 【請求項５】押出機内の食品材料を成形ダイを介して押
   出加工するものにおいて、 成形ダイが押出機シリンダ側に連通状に接続されている
   パイプ賦形ダイとこの賦形ダイに連通して接続されてい
   るパイプ冷却成形ダイとからなり、パイプ冷却成形ダイ
   の出口側にはダイ開口厚みを一定に保持しかつダイ開口
   内部へ延びて材料をダイ内で切開分離するセパレータの
   少なくともひとつが設けられており、前記賦形ダイはそ
   のダイ軸心上に押出機シリンダ側に紡錘部を有する芯体
   がスパイダを介してダイ内周壁に支持されており、前記
   パイプ冷却成形ダイはダイ軸心上でダイ長手方向に延び
   たマンドレルを備えており、更に前記芯体の内部には材
   料加熱手段が備えられ、前記マンドレルの内部には材料
   冷却手段が備えられていることを特徴とする食品の押出
   加工装置。