JP4562054B2 - 水分を含有する製品を押出し膨張させる方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は特許請求の範囲の請求項１の導入部分に記載の製品を押出す方法に関する。
【０００２】
押出しされる製品の製造に関連して、押出しされた製品の物理的寸法が所望の寸法に一定に保たれることが重要である。
【０００３】
このことは膨張を排除したい場合の「中実」の非膨張製品の製造、および特に製品の寸法がノズルの開口より大きく、ノズルの寸法に対して特定の寸法増大を達成することを目標とするような場合の膨張製品の製造についていえる。
【０００４】
この問題は例えば粘度（魚類のえさ）、沈降特性（特に魚類のえさの低い沈降速度）、液体吸収特性（魚類のえさ、ペット用飼料、食料）、一定の低い比密度（ペット用飼料、スナック食品、朝食用食品）、一定の歯ごたえ（魚類のえさ、ペット用飼料、食品）、一定の物理的形状(全ての製品)のような特定の特性を保証するように膨張を通常達成する膨張製品を製造する場合の殆どにおいて直面する。
【０００５】
前述の膨張の一定性／制御性を保証するには全ての押出し装置に対して大きな問題を提起する。押出しプラントにおいて押出しされた製品の膨張度は、例えば以下の条件によって左右される。
原材料の成分
原材料の特性／量
押出し工程のパラメータ：
＊個々の成分の投与量
粉の混合
液体
蒸気
＊ウオーム／ライニングの冷却／加熱
＊ウオームコンベヤの回転速度
押出機のウオームコンベヤの形状
押出機のノズルの形状
プロセス部材の摩耗状態
【０００６】
特に原材料の変動と押出機のウオームコンベヤとライニングとの摩耗状態は予測困難な製造上の変動を生じさせる。
【０００７】
製品の変動をもたらす条件によって、（自動的なプロセス制御や調整、あるいは手動作業を介して）仕上がった製品が合理的な公差で製品の仕様に確実に対応するのを保証することは特に困難なことがある。
【０００８】
押出し工程の間、例えば澱粉質の原材料を含有する前述の製品は押出しウオームにおける１００−２００℃の処理温度、１０−３５％Ｈ２Ｏの湿度および２―８０バールの圧力の結果典型的にゼラチン化し、塑性／弾性の液状の形態に変換する。
【０００９】
押出機のノズル装置を通過するとき、製品はプロセス圧力（２−８バール）から大気圧まで移動し、そこで通常製品を所望の長さに切断する。ノズルプレートに亘る圧力低下と製品のエネルギ含有量の低下は押出機のノズルの開口において製品の水分の一部を瞬間的に蒸発させる結果となる。水分の蒸発が塑性／弾性塊に蒸気ポケットを形成し、それによって製品が膨張する。瞬間的な蒸発によってもたらされた温度低下の結果製品を永久的に固くし、物理的形状に硬化させる。
【００１０】
製品の膨張は通常以下の時に停止する。
蒸気ポケットにおける蒸気圧が塊の弾性に対して均衡するようになるとき、および（または）蒸発に使われたエネルギの消費の結果として蒸気のそれ以上の発生が停止し、塊の沸騰点に対応する温度まで温度低下するとき、
および（または）蒸気ポケットにおける水分の全ては蒸気の内圧の結果破裂し、そのためポケット内の圧力が正常化し、それによってそれ以上の膨張のための推進力が消滅するときである。
【００１１】
（発明の説明）
飼料、食料等を生産する全ての周知の押出装置の特性は、押出し工程のノズルや切断装置が関連の吸引装置や空気搬送装置によって発生する一定の圧力−通常は大気圧あるいは僅かに負圧−の下で作動することである。
【００１２】
前述した膨張制御問題を克服する、あるいは最小化するために、本発明では製品が大気圧に排出される前に、製品が整形され、切断され、永久的な形状に安定化（膨張度）されるノズルプレートの出口側にある圧力室内で押出しを有利に実行しうることが判明した。圧力室の作用圧力を調整することにより、ノズル装置の口における製品塊の沸騰点を調整することにより押出しによってもたらされる蒸気の発生が制御可能である。このため製品の膨張をもたらす推進力もまた対応して制御可能にする。
【００１３】
本発明によると、この新規な方法は全ての型式の押出機（単一ウオーム、複式ウオーム、乾式押出機、事前調製手段を備えた／備えていない調理押出機）からの製品の膨張度および（または）毛管構造を最適化するために使用可能である。
【００１４】
本発明はこれまで原材料に関わる制御問題のため避けられてきた押出し方法において原材料を使用することを可能にする。
【００１５】
このような状況は枯渇した資源／高価な成分の必要性（依存度）を少なくし、押出しの観点から受取り材料／原材料の挙動を余り顧慮することなく栄養／費用の評価に基づいて受取り材料の合成（原材料の成分）の程度を広げる可能性をもたらす。
【００１６】
本発明によると、本方法は多くのプラントの実用的に活用可能な容量が今日当該製品の物理的形状の制御性の限度によって制限されているので、そのような装置を装着した押出機の能力を増大させることを可能にする。
【００１７】
方法と、完全なプラントおよび現存の押出機に組み込む機械集合体との双方に関わる本発明が本発明の実施例の概略図である添付図面に示されている。
【００１８】
図面の左側に、所望の粒状製品に形成する材料の供給漏斗すなわち導管４と材料がそこを通してストリング状に押出しされるノズルチャンネル１０を備えたノズル装置８に向って材料を運ぶ押出機のウオーム６とを備えた押出機２が示されている。肉引き機と全く同様に、ノズル装置８の前方にはモータ１４によって駆動される回転ナイフ１２が設けられており、そのため前記ストリングは連続的に切断されペレットを形成し、該ペレットは単に適当な収集装置あるいは搬送装置内へ落下しうる。
【００１９】
本発明によると、ノズル装置８の送出端に対向してボックス要素１６があり、該ボックス要素はノズル装置の縁部に緊密に嵌合して接続されており、またモータ１４の駆動軸のための緊密嵌合したスリーブ１８を有する。ボックス要素１６はとい流しポケット２２を備えた回転するとい流し輪２０の形態の底部を有し、またそれによってボックス要素の緊密密閉シールが得られ、該ボックス要素はここから材料の排出シュート２４として下方へ延び、該材料はとい流れポケット２２の回転によってボックス部分１６を離れるようにされる。
【００２０】
ボックス部分１６は圧力室を構成し、該圧力室においてはノズル装置８を出て行く材料からの蒸気の放出の結果ある程度の過圧が蓄積され、該過圧は圧力調整弁２８を通して通気することにより、可能であれば圧力変換器３０を介して制御可能である。例えば初期局面において、圧縮空気あるいは蒸気のために弁３１を介して個別の圧力供給が可能である。発生可能な凝縮物はペレット製品によって吸収され、凝縮物は通常その後製品を乾燥させることによって除去される。弁２８からの逃れた蒸気は種々の加熱目的に対して利用可能である。
【００２１】
圧力の増大は単に、あるいは主として製品がノズル装置８を出て行く局面の間該製品の水分沸点を上げるように作用し、このような目的を正確に念頭に入れると、約１／２−６バールの圧力間隔内で作動させることが現実的で、かつ十分である。
【００２２】
とい流れ輪の下方、あるいは原則的にその上方において、膨張度の関数として比重量に関する連続制御を含む製品の連続的制御を実行可能にする試料採集装置３２を配置しうる。周知の技術により、ノズル装置８の前方におけるあるプロセスパラメータの調整の関連する可能性を対応して監視することも当然ながら可能であったが、本発明によると更に別の極めて重要なパラメータ、すなわち圧力室１６における圧力に対して作用することが可能である。正確には、このパラメータは確認された制御要件と関連の調整の実行との間の時間差を最小にして制御可能にする。
【００２３】
本発明は図示実施例に限定されないことは明らかである。例えば、バッチの排出材料を蓄積可能な比較的大型の圧力室１６を使用することが可能で、次にそれは何ら特殊な形態の排出とい流し装置を使用することなく、但し押出機２、６の短い停止の間に除去することが可能である。
【００２４】
本発明による方法は圧力室１６内の圧力を含む関連の手動で調整するパラメータによって実行される所定のプロセスに対する作用に基づきうるが、当然ながら所定の選択された製品によって決定される種々の程度の自動制御によっても実行可能である。そのような制御装置において圧力室における圧力あるいは温度の検出された変化が極めて高速に作用する制御パラメータとなることが認められる。
【００２５】
降下しているペレットが底部において相互に詰まるのを阻止するために、すなわち傾斜プレート装置に沿って薄い層で滑り落ちることによって、ペレットの形成後自由状態で安定するためのより適当な時間が与えられるようにする手段が圧力室１６の内部に設けられることを述べておくべきである。
【００２６】
通常、圧力室が６バールの最大圧力で作動するようにされている場合完全に十分である、すなわち圧力室はそれ以上の高い圧力に耐えるように構成することが望ましいことは稀であることが判明した。しかしながら、本発明は原則として何れかの特定の最大圧に直接限定されないことが理解される。
【００２７】
高度の経験が得られるまでは、製品の特定の特性を達成するように関連のパラメータを決定するのが通常であるように、新しい各製品に対して圧力室内の望ましい作動圧力を決定するために試運転を配備することが望ましい。
【００２８】
一例として、型プレートの３−１５ミリの孔を通して押出しされたある２２％小麦調合乳に基づく魚類のえさのペレットの沈降性を検出することが望ましい。種々の逆圧の下で小数のペレットが作られ、各群が２５個のペレットからなるあるペレットを測定し、一括して計量し、浮動特性を検査した。以下の結果が見られた。

【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の概略図である。

Claims (10)

1. 押出しノズルを介して通した後圧力の解放による水の内部沸騰によって関連の方法で熱膨張するような製品を特に製造する押出しプラントであって、ノズル装置と製品の材料を該ノズルを通して押圧する手段を含む押出しプラントにおいて、ノズル装置の排出側にノズル装置から直接製品を一時的に受取る密閉シール室があり、前記密閉シール室はこの室に所望の調整可能な圧力を保持する圧力調整手段に接続され、押出しを制御して押出しされた製品の比重量を決めることを特徴とする押出しプラント。
2. 前記圧力調整手段が押出しされた製品からの蒸気の噴出によって既に生じている圧力の蓄積を緩和する制御された逃がし弁を主として含むことを特徴とする請求項１に記載の押出しプラント。
3. 前記圧力調整手段が更に圧縮空気を前記密閉シール室に供給する圧力制御弁を含むことを特徴とする請求項２に記載の押出しプラント。
4. 前記圧力手段が前記密閉シール室内に１／２−６バールの圧力を保つように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の押出しプラント。
5. 前記密閉シール室が連続作動するように配置され、押出しされた製品を連続的に排出するとい流し装置を具備していることを特徴とする請求項１に記載の押出しプラント。
6. 前記密閉シール室が、間欠作動するように、すなわち単に大気へ開放することによって押出しされた製品の大量の蓄積された部分を連続して排出するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の押出しプラント。
7. 押出しプラントに内蔵される装置であって、請求項１に記載のプラントを形成する場合ノズル装置の排出側に緊密に嵌合する仕方で装着する室部分を含み、前記室部分が蒸気の逃がし弁とそこから製品を排出する手段とを含むことを特徴とする押出しプラントに内蔵される装置。
8. 押出しノズルが製品が通った後圧力を解放することによる水の内部沸騰によって関連の方法で熱膨張するような製品を押し出す方法において、密閉シール室内へ押出しを行い前記内部膨張の温度を有効に制御する制御圧力を保持し、押出しを制御して押出しされた製品の比重量を決めることを特徴とする製品を押出しする方法。
9. 前記密閉シール室内の過圧が押出しされた製品から発生する蒸気の出口を制御することによって主として制御されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 押出しが連続的に行われ、製品が一般にとい流し装置によって排出され、あるいは代替的に押出しが断続的に行われ、製品が前記密閉シール室からバッチで排出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。

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