JPH0628575B2 - 押出機用ダイ - Google Patents

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に関するものである。

（従来の技術） 食品加工用押出機は、機構的に１本のスクリュから成る
一軸型押出機と、２本のスクリュから成る二軸型押出機
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とにより、種々に分類され
る。従来は押出機を単なる圧縮、混練、膨化機能を有す
る機能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、混練、剪断、溶
融、殺菌、化学反応、膨化、成形等を積極的に利用する
ことが注目されている。また、食品原料は特に高水分系
のものが多いため、それに適した二軸型押出機が注目さ
れている。

従来使用されている押出機を第７図乃至第14図について
説明する。先ず第７図は最も単純な押出機の断面を示す
もので、１は原料２０をスクリュ３に供給するホッパで
あり、スクリュ３は駆動装置（図示せず）により回転さ
せられ、原料２０はバレル２の中をスクリュ３によりダ
イ孔４の方向へ混練、溶融、搬送される。この際用いる
原料により、スクリュ３の混練、剪断による自己発熱、
または図示しないバレル加熱によって、原料の溶融が起
きる。更に原料はダイ孔４より押出物（製品）２１とし
て押出される。

第８図は、バレル７の外周に、流体の流路９を有する温
調ジャケット８を設けた押出機である。そして温調ジャ
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７の温度を制御することができる。また１０はスクリ
ュ、１２は複数個のダイ孔である。１１はスクリュ先端
の形状を示し、半球形をなす。

第９図は、原料を強制的に供給するためのホッパ１４を
有する二軸型押出機であり、第１０図は第９図の断面Ｘ
〜Ｘを示す。即ち、互いに噛合うスクリュ１５，１５′
を有する押出機である。１６，１６′は円錐形のスクリ
ュ先端形状を示し、１７はダイ孔である。

第１１図は２個のダイ孔３９，３９′を有する二軸型押
出機であり、３５，３５′は互いに噛合うスクリュ、３
６はバレル、３７はダイ孔３９，３９′を有するダイ本
体であり、第１２図は第１１図のXII矢視図である。

第１３図は中空状の製品を押出成形するために従来用い
られているダイであり、第１４図は第１３図のダイの断
面XIV〜XIVを示す。また４０はバレル、４１はスクリュ
である。４２は中空状押出物４７の外側を形成するため
のダイである。更に４３は同押出物の内側を形成するも
ので、マンドレルと呼ばれている。４４はマンドレル４
３を固定するための支持部材であり、第１４図では３個
の突出部材として示し、一般的にはスパイダと呼ばれる
が、個数、形状は限定されない。またダイ４２と一体構
造の場合もある。４５は原料が通過するための空間であ
る。第１５図は第１３図に示すダイ４２によって押出成
形された中空状の押出物４７の外観を示す。４８は後述
するが、スパイダマークと呼ばれるものである。

従来の押出機の作用は、第７図についての説明で述べた
通り、原料をスクリュにより混練、溶融し、ダイより押
出すものであるが、この間に食品原料は様々な反応を起
こしてゆく。第７〜９図、第１１図に示す従来の押出機
においては、スクリュ回転数、バレル温度、原料供給量
等を変え、混練、反応の程度を制御してダイから押出し
ており、スクリュ通過後はダイにおいて形を整えて成形
されるのみであり、ダイ構造は整形に重点をおかれるも
のであった。

また中空状の製品を押出成形する場合にも、第１３図の
ようなダイ構造とし、ダイ４２と、マンドレル４３とで
整形される。支持部材４４はマンドレル４３を支持固定
するためのものであり、原料の理想的流れから考える
と、存在しない方がよいものである。即ち、支持部材４
４のために、空間４５を通過した原料が再び合流する
が、結合すべき場所が一体で流れている部分と同一にな
らず、第１５図に示すような押出物４７上のスパイダマ
ーク４８として現れる。

従来、主に加工成形されているものが澱粉を主原料とす
るスナック類であったので、このスパイダマークはそれ
ほど問題ではなかった。

しかし最近は全脂および脱脂大豆粉、おから等の植物性
蛋白質及びマリンビーフ、蓄肉、魚肉等の動物性蛋白質
等を原料として繊維性を有する肉状の連続した製品を得
ることが試みられるようになってきた。このような場
合、従来のような押出機ダイの構造では、充分な繊維性
が得られず、またスパイダ通過後の原料は互いに結合せ
ず、スパイダマークどころではなく、分離した押出物と
なってしまう。

（発明が解決しようとする問題点） 全脂及び脱脂大豆粉、おから等の植物性蛋白質及びマリ
ンビーフ、蓄肉、魚肉等の動物性蛋白質等を原料として
繊維性を有する肉状の連続した中空製品を得ようとする
場合、従来の押出機ダイの構造では、充分な繊維性が得
られないばかりか、マンドレル支持部材であるスパイダ
により、押出物はこの部分で結合せず、中空体とならな
いなどの問題があった。

本発明は前記従来の問題点を解消しようとするもので、
スパイダ部でも完全に結合し、スパイダマークもなく、
充分な繊維性を有し、組織結合強度の大きい連続した中
空体を得ることができる押出機用ダイを提供せんとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、食品加工用押出機で中空状の押出加
工品を得るために用いられる内部構成材である、所謂マ
ンドレルを有するダイにおいて、そのマンドレル支持材
に小孔を設けてなるもので、これを問題点解決のための
手段とするものである。

（作用） 原料がマンドレル支持材の小孔を通過することにより配
向を起こし、繊維性を有する肉状の連続製品を生ずる。
またこの小孔はマンドレル支持部材に設けられているの
で、小孔を通過した後の原料の流れを妨げるものがな
く、中空状に完全に結合することができる。

（実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明する。さて本発
明の押出機用ダイの実施例を第１図乃至第６図に示す
と、第１図は押出機用ダイの側断面図、第２図は第１図
における断面II〜IIを、第３図は同断面III〜IIIを示
す。更に第４図は小孔を有するマンドレル支持部材の小
孔の詳細図を示し、第５図は他の実施例の四辺形断面の
小孔を有するマンドレル支持部材を、第６図はその小孔
の詳細図を示す。

さて第１図において４０はバレル、４１はスクリュであ
り、これは第１３図と同じである。ここで第１３図との
相違点について説明すると、５０はマンドレル支持部
材、５１はアウタダイで、製品の外形を規制するもの
で、かつマンドレル支持部材５０を支持する。５２はマ
ンドレルで、製品の内径を規制し、かつマンドレル支持
部材５０と一体的に結合される。５３は小孔で、マンド
レル支持部材５０に所定個数形成される。また５６は小
孔通過前の原料、５７は小孔通過後の原料、５８は押出
物（製品）である。

次に作用について説明すると、第１図において、図示し
ないがスクリュ４１の原料供給部へ供給された食品原料
は、同スクリュ４１及びバレル４０により圧縮、混合さ
れ、スクリュ先端部へ送り出される。そのときの原料を
符号５６で示す。バレル４０は図示しないがヒータ等に
より加熱、温度制御されている。もちろん原料によって
はヒータの替わりに冷却装置により冷却、温度制御され
る場合もある。もしも澱粉系の原料であるならば、符号
６の状態で、すでに最終製品が溶融した状態になってお
り、中空製品として押出すためには、マンドレル支持部
材５０に設けた小孔５３は必ずしも必要とせず、支持部
材５０による流れの影響であるスパイダマークを考慮す
るのみでよい。

しかし食品原料として植物性蛋白質である全脂及び脱脂
大豆粉、おから、及び動物性蛋白質であるマリンビー
フ、蓄肉、魚肉等を用いて繊維性を有する肉状の組織化
蛋白を得ようとする場合、符号５６の状態でダイを通し
ても、強じんな繊維性は得られない。また中空製品を得
ようとして第１３図に示すような従来のダイを通すと、
マンドレル支持部材４４により、結合を妨げられて中空
製品を押出すことはできない。

しかし第１図の実施例についてみると、スクリュ先端部
での原料５６は、スクリュ４１の混練等によりある程度
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。この状態で小孔５３を通過させる
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、即ち配向を起こす。この配向により蛋
白質分子はその配向した表面に、更に多くの反応基を露
出させる。これが符号５７の状態である。この状態でア
ウタダイ５１とマンドレル５２とで構成されるダイ内部
成形部へ導き、反応させて整形すると、押出製品は配向
して繊維性を有するとともに、多く露出した反応基によ
る蛋白質分子の組織化結合により強じんな肉状組織とな
る。

また中空製品を押出す場合には、マンドレルを固定支持
するための支持部材５０は不可欠のものであり、この支
持部材５０が原料の流れを妨げ、また部材通過後の合流
部での原料間結合が不完全であるため、この合流部にラ
イン状にマークがつく、所謂スパイダマークを生じた
り、このラインで製品が分離する場合がある。第１図で
はマンドレル支持部材５０に配向用小孔53を設けること
により、前述の不具合は発生せず、完全な中空製品５８
を得ることができる。

なお、図示しないがアウタダイ５１及びマンドレル５２
は、冷却装置による冷却またはヒータによる加熱等の温
度制御を行うことは言うまでもない。また配向させるた
めの小孔５３の形状、寸法、数は、用いる食品原料、目
的とする押出製品による異なるが、小孔５３を通過する
際の圧力降下が、押出成形に許される範囲で、直径はで
きる限り小さく、長さはできる限り長くして、かつ数を
多くする方がよい。

さて本発明者の実験によれば、脱脂大豆粉を原料として
肉状の組織化植物蛋白を押出し成形する場合、第４図に
示すように、小孔５３の直径をＤmm、長さをＬmmとした
とき、長さと直径との比（Ｌ／Ｄ）は３〜２０とするこ
とが望ましいことがわかった。また配向用小孔５３の形
状も円筒形には限定されない。

第５図に前記小孔５３の形状が四方形であるもの、即ち
小孔５３′を有するマンドレル支持部材５０′を、第６
図にその断面Ｇ〜Ｇを示す。この場合も小孔の長さＬmm
と、短い方の辺距離Ｔmmとの比（Ｌ／Ｔ）は、円筒形小
孔同様３〜２０が望ましい。また押出機も第１図では１
本のスクリュ４１を図示したが、２本のスクリュを有す
る二軸押出機であってもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は、スクリュ出口とダイ
成形部との間に配向用小孔を設けることにより、原料に
配向を生ぜしめ、繊維性を有する強じんな連続した肉状
組織化蛋白を押出し成形することができる。また中空製
品を押出し成形するダイにおいて、前記配向用小孔をマ
ンドレル支持部材に設けたことにより、流れに対する同
時部材の悪影響を除去することができ、連続した中空製
品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す押出機用ダイの側断面
図、第２図は第１図におけるII〜II断面図、第３図は第
１図における断面III〜III断面図、第４図は本発明の実
施例における配向用小孔の詳細断面図、第５図は本発明
における他の実施例の配向用小孔形状を示す正面断面
図、第６図はその形状詳細を示す第５図のVI〜VI断面
図、第７図乃至第１４図は従来の例であり、そのうち第
７図〜第９図は押出機の側断面図、第１０図は第９図の
Ｘ〜Ｘ断面図、第１１図は二軸押出機の他の従来例の１
部を示す断面図、第１２図は第１１図のXII矢視図、第
１３図は中空製品を押出成形するための従来の押出機用
ダイの側断面図、第１４図は第１３図のXIV〜XIV断面
図、第１５図は従来の中空製品用ダイで押出し成形した
製品の例を示す斜視図である。 図の主要部分の説明 40……バレル 41……スクリュ 50……マンドレル支持部材 51……アウタダイ 52……マンドレル 53……配向用小孔 56……スクリュ出口の原料 57……配向用小孔通過の原料 58……押出し製品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】食品加工用押出機で中空状の押出加工品を
   得るために用いられる内部構成材である、所謂マンドレ
   ルを有するダイにおいて、そのマンドレル支持材に小孔
   を設けたことを特徴とする押出機用ダイ。