(57)【要約】 【課題】フスマを前処理することなく、直接連続的に大量に微粉砕できると共に、殺菌処理もできるフスマの処理方法を提供する。【解決手段】スクリュ式二軸押出機を適用する。このスクリュ式二軸押出機により処理するとき、シリンダバレル（１〜３）およびスクリュ（５）の温度を例えば１０℃前後に制御すると共に、シリンダバレル内のフスマの圧力を０.３〜１.０ＭＰａに維持する。これにより、パウダー状の微粉砕されたフスマ製品を得る。このように微粉砕されるときに発生する、せん断力、圧力およびこれらによる瞬時の発熱により殺菌処理もする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小麦製粉時に生じるフスマを、シリンダバレル内にリードスクリュ、ニーデイングスクリュ、リバーススクリュ等の複数種のスクリュが組み合わされた軸方向に所定長さのスクリュが挿入されているスクリュ式二軸押出機に、その一方の端部から供給して、処理するとき、
前記シリンダバレルおよびスクリュの温度を制御すると共に、前記シリンダバレル内のフスマの圧力を制御して、３０μｍ以下の粒径のものが９０％以上含まれるように微粉砕することを特徴とするフスマの処理方法。
【請求項２】
小麦製粉時に生じるフスマを、シリンダバレル内にリードスクリュ、ニーデイングスクリュ、リバーススクリュ等の複数種のスクリュが組み合わされた軸方向に所定長さのスクリュが挿入されているスクリュ式二軸押出機に、その一方の端部から供給して、処理するとき、
前記シリンダバレルおよびスクリュの温度を制御すると共に、前記シリンダバレル内のフスマの圧力を制御して微粉砕する処理を複数回繰り返して、２０μｍ以下の粒径のものが９０％以上含まれるように微粉砕することを特徴とするフスマの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小麦から小麦粉を得る搗精時に生じる小麦皮のくず、すなわちフスマの処理方法に関し、具体的にはフスマを、スクリュ式二軸押出機により微粉砕処理する、あるいは微粉砕すると共に殺菌処理する、フスマの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の健康志向の高まり、食品未利用原料の資源化などから、食品副産物が見直されている。特に、食品副産物一つであるフスマは４０％以上の食物繊維を含み、さらに、リン、カルシウム、鉄、マグネシウム、亜鉛等のミネラルをバランスよく含んでいる。また、フスマに含まれるフィチン酸が、大腸がんの予防に期待されるなど、大いに見直されている。
このような健康食品として有用なフスマは、そのままでは粒径が大きすぎ、粒度の大きいフスマを食品原料として用いた場合、喉越しが悪い、食感が悪い等の不具合がある。そこで、粒径の大きなフスマは、一般に石臼、カツターミル、ピンミル、ボールミル、ジェツトミル・ディスクミルなどの粉砕装置により粉砕されて一応利用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１５５
【特許文献２】特開平１１−３１３６２７号  また、特許文献１には微粉砕用ダイノミルが示され、特許文献２にはフスマの混合物を挽臼式粉砕機による粉砕する加工法が示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、フスマも一応粉砕されているので、健康食品として利用されるが、フスマはカサ比重が極めて小さいため、上記したような従来周知の石臼、カツターミル等の粉砕機には定量的に供給し難く、また供給できても装置内でふわふわと浮いてしまい粉砕が難しいとういう問題がある。例え粉砕できても、粉砕効率が悪くコスト高になり、健康食品を安価に提供できないという問題がある。特許文献１に記載されている微粉砕用ダイノミルは、直列に複数段に接続されているので、粉砕性質の異なる成分を分離させることなく粉砕することはできるとしても、フスマは上記したような理由により微粉砕し難いと考えられる。また、特許文献２に記載されている粉砕機は、挽臼式であるので、フスマに穀粉、澱粉等が混合された混合物は微粉砕できるとしても、フスマ自体は前述したような理由により効率的には微粉砕できないものと認められる。
また、フスマには１ｇ当たり１０７個以上の微生物が生息し、健康食品として利用する上で問題もある。フスマに生息している微生物、雑菌等も加熱により殺菌することはできるが、フスマはカサ比重が極めて少さく、また粒度が大きいため細部まで均一に熱が伝わり難<、高温で長時聞の加熱しなければならないという問題もある。高温で長時間加熱すると、部分的に熱劣化が生じ、食品として適さないようになる可能性もある。
【０００５】
以上のように、フスマは健康食品として優れてはいるが、フスマは微粉砕が難しく、また殺菌には長時間の加熱処理が必要とするので、小麦の搗精時に多量に発生するフスマの多くは、飼料として用いられているのが実状で、食品原料として利用されている量は極めてわずかである。
本発明は、上記したような実状に鑑みてなされたものであって、フスマを前処理することなく、直接連続的に大量に微粉砕できる処理方法を提供することを目的としている。また、他の発明は、上記目的に加えて、フスマ中の微生物、雑菌等も殺菌処理できるフスマの処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、スクリュ式二軸押出機が適用される。スクリュ式押出機は、周知のように、軸方向に所定長さのシリンダバレルと、このシリンダバレル内で回転駆動されるスクリュとからなっている。このようなスクリュ式押出機は、スクリュが１本の単軸スクリュ式押出機と、２本のスクリュ式二軸押出機とに大別できる。粉砕作用には剪断応力が影響するが、この剪断応力の発生は、スクリュ式二軸押出機の方が急激で、かつ高い値である。したがって、本発明においてはスクリュ式二軸押出機が適用される。そして、本発明においては、スクリュ式二軸押出機のスクリュには、リードスクリュ、ニーデイングスクリュ、リバーススクリュ等の複数種のスクリュが適宜組み合わされている。このようなスクリュを備えたスクリュ式二軸押出機によりフスマを処理すると、シリンダバレルおよびスクリュは昇温する。そこで、本発明ではシリンダバレルとスクリュは温度制御される。温度を制御することにより熱劣化が抑制され、また殺菌処理もなされる。フスマの粉砕度は、シリンダバレル内のフスマの圧力により影響される。したがって、本発明ではシリンダバレル内のフスマの圧力も制御される。
【０００７】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、小麦製粉時に生じるフスマを、シリンダバレル内にリードスクリュ、ニーデイングスクリュ、リバーススクリュ等の複数種のスクリュが組み合わされた軸方向に所定長さのスクリュが挿入されているスクリュ式二軸押出機に、その一方の端部から供給して、処理するとき、前記シリンダバレルおよびスクリュの温度を制御すると共に、前記シリンダバレル内のフスマの圧力を制御して、３０μｍ以下の粒径のものが９０％以上含まれるように微粉砕するように構成される。
請求項２に記載の発明は、小麦製粉時に生じるフスマを、シリンダバレル内にリードスクリュ、ニーデイングスクリュ、リバーススクリュ等の複数種のスクリュが組み合わされた軸方向に所定長さのスクリュが挿入されているスクリュ式二軸押出機に、その一方の端部から供給して、処理するとき、前記シリンダバレルおよびスクリュの温度を制御すると共に、前記シリンダバレル内のフスマの圧力を制御して微粉砕する処理を複数回繰り返して、２０μｍ以下の粒径のものが９０％以上含まれるように微粉砕するように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によると、フスマの微粉砕にスクリュ式二軸押出機が適用されるので、大きな剪断力により、カサ比重が極めて小さく微粉砕が困難なフスマも微粉砕されるという本発明に特有の効果が得られる。このような微粉砕作用は、主として剪断力によるので熱が発生するが、本発明によると、シリンダバレルとスクリュが温度制御されるので、熱変質を受けることなく、微粉砕される。また、シリンダバレル内の圧力が制御されるので、粉砕度も制御される。
請求項２に記載の発明によると、シリンダバレルおよびスクリュの温度を制御すると共にシリンダバレル内のフスマの圧力を制御して微粉砕する処理を複数回繰り返すので、効率的あるいは省エネ的に微粉砕することができる。なぜならば、粒径の小さいフスマ製品を得るために、高い圧力で粉砕すると、スクリュの駆動電力は大きくなり、また剪断力による発熱量は高くなる。その結果、フスマの熱劣化を抑えるための冷却エネルギも大きくなるが、複数回に分けることにより、比較的少量のエネルギで微粉砕ができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
初めに、本発明の実施に使用されるスクリュ式二軸押出機の実施の形態について説明する。本実施の形態によると、スクリュ式二軸押出機ＥＸＴは、第１〜３の双胴型のシリンダバレル１〜３からなっている。これらの双胴型のシリンダバレル１〜３内には、スクリュ５が挿入されている。スクリュ５には、使用目的に応じて色々なタイプのスクリュが組み合わされるが、図に示されている実施の形態では、図１において左方の供給側から、送りスクリュ７、ニーデイングスクリュ８、送りスクリュ７、ニーデイングスクリュ８、逆スクリュ９、送りスクリュ７等のように挿入されている。このようなスクリュが挿入されている第１のシリンダバレル１には、材料供給口１１が開けられ、この材料供給口１１にフスマ供給ホッパ１０の下端部が接続されている。フスマ供給ホッパ１０には、機械的な定量供給装置であるロータリフイーダ１２が設けられている。したがって、ロータリフイーダ１２の回転数を制御することにより所定量当てのフスマが第１のシリンダバレル１に供給されることになる。第３のシリンダバレル３の下流端には、スクリュ軸５’を受ける第４のシリンダバレル４が接続されている。この第４のシリンダバレル４の下方には微粉砕処理される製品が重力により落下する製品排出孔口６が開けられている。
【００１０】
このように構成されている第１〜３のシリンダバレル１〜３の外周部には、シリンダバレル毎に温度制御される水のような熱媒体が流れるジャケットすなわち冷却管１５、１６、１７が設けられている。例えば第２のシリンダバレル２の外周部に設けられている冷却管１６には、冷凍サイクル等により冷却される冷水タンク１８中の冷水が流れるようになっている。このように第１〜３のシリンダバレル１〜３が個別に冷却されるので、粉砕時に生じる発熱が適宜抑えられ、熱変質することなく微粉砕され、また発生する熱により殺菌処理される。粉砕中に発生する熱を抑えるために、スクリュ軸５’には下流端から上流側に向かって所定深さの冷却用の冷水が流れる冷却水供給孔２０が開けられ、この冷却水供給孔２０と関連して冷却水戻孔２１が開けられている。これらの冷却水供給孔２０と冷却水戻孔２１は、ロータリジョイント２２を介して外部に配管されている冷水供給管２３と冷水戻管２４とにそれぞれ接続されている。これらの管２３、２４は冷水タンク２５に連なっている。冷却水戻管２４から冷水タンク２５に戻る冷却水は、前述したような冷凍サイクルにより所定温度に制御される。これにより、冷却水供給孔２０には所定温度の冷却水が供給される。
【００１１】
本実施の形態によると、各種のセンサが設けられている。すなわち、第３のシリンダバレル３の下流端には、該シリンダバレル３の内部に達する圧力センサＰ３が設けられている。そして、この圧力センサＰ３で検出されるフスマの圧力値は信号ラインａにより制御装置３０に入力されるようになっている。また、第３のシリンダバレル３には温度センサＴ３が設けられ、この温度センサＴ３で計測されるシリンダバレル３の温度は、信号ラインｂにより制御装置３０に入力されるようになっている。第１、２のシリンダバレル１、２にも温度センサが設けられているが、図１には示されていない。冷水タンク１８、２５にも温度センサＴ１８、Ｔ２５が設けられ、これらの温度センサで計測される冷水あるいは冷却水の温度は信号ラインｃ、ｄにより制御装置３０に入力されるようになっている。また、スクリュ５を駆動するモータ１３、ロータリフイーダ１２を駆動するモータ等も制御装置３０から信号ラインｅ、ｆを介して送られる制御信号により、その回転速度が制御されるようになっている。制御装置３０は、次の作用の項で説明するような、演算機能、比較機能等を有し、また各種の値を設定する設定手段も備えている。
【００１２】
次に、上記スクリュ式二軸押出機ＥＸＴを使用したフスマの粉砕例について説明する。フスマを微粉砕するときは、フスマの熱変質を抑えるために、第１〜３のシリンダバレル１〜３の温度を比較的低温に設定する。冷水タンク１８、２５中の冷却水の温度は、前記設定温度よりも所定量だけ低い温度に設定する。例えば、熱応答性等を考慮して、第１〜３のシリンダバレル１〜３の温度を設定すると、冷水タンク１８、２５の温度はこれよりも所定値だけ低い温度に自動的に設定されるように実施する。第３のシリンダバレル３内の圧力値も設定する。
【００１３】
モータ１３によりスクリュ５を回転駆動すると共に、ロータリフイーダ１２を駆動してフスマ供給ホッパ１０からフスマを第１のシリンダバレル１へ供給する。供給されるフスマは、送りスクリュ７、ニーデイングスクリュ８、送りスクリュ７、ニーデイングスクリュ８、逆スクリュ９等により送り作用を受けると共に混合、分散作用さらには剪断作用を受け、微粉砕される。そして、第４のシリンダバレル４の製品排出口６から排出される。このように微粉砕されるとき、第１〜３のシリンダバレル１〜３の冷却管１５、１６、１７およびスクリュ５の冷却水供給孔２０には、設定温度の冷却水が流れ冷却される。温度センサＴ３、Ｔ１８等で計測される温度は、制御装置３０に入力され、設定温度と比較され、そして設定温度になるように維持される。これにより、フスマは熱変質を受けることなく、微粉砕される。また、圧力センサＰ３により計測される圧力値は、設定値と比較され、ロータリフイーダ１２の回転数が制御され、所定圧力値に維持される、これにより、所定の粒径に微粉砕される。
【００１４】
なお、シリンダバレル内の圧力は、図１には示されていないが、第３のシリンダバレル３内に達するダムあるいは堰の開度を調整することにより、制御することもできる。
【００１５】
「実施例１」
粉砕材料：市販されている国産のフスマ。
粉砕装置：図１に示されているスクリュ式二軸押出機の送りスクリュ７およびニーデイングスクリュ８を組み合わせたスクリュを挿入した株式会社日本製鋼所製のスクリュ式二軸押出機（ＴＥＸ４７Ｆ）を使用した。この押出機のスクリュの外径は４７ｍｍ、シリンダバレルの長さは４７０ｍｍであった。
運転条件：スクリュ５の回転数６０ｒｐｍ、第１〜３のシリンダバレル１〜３の温度は２０℃に設定し、スクリュ５に供給する冷却水の温度は１５℃に設定した。そして、内部圧力を０.３ＭＰａに設定した。このときの原料供給量はは、８ｋｇ／ｈ〜９ｋｇ／ｈであった。
テスト結果：微粉砕されたフスマ製品は、パウダー状を呈し、熱による変質は認められなかった。その粒度は、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製のＬＡ−５００）により測定した。メジアン径は、１４.９９μｍであった。
【００１６】
「実施例２」
粉砕材料と粉砕装置は、実施例１と同じで、内部圧力を０.６ＭＰａに設定してテストした。このときの原料供給量は、１１ｋｇ／ｈ〜１２ｋｇ／ｈであった。  テスト結果：微粉砕されたフスマ製品は、パウダー状を呈していた。熱による変質も認められなかった。その粒度は、同上のレーザー回折式粒度分布測定装置により測定した。メジアン径は、１２.７８μｍであった。  
「実施例３」
粉砕材料と粉砕装置は、実施例１と同じで、内部圧力を１.０ＭＰａに設定してテストした。このときの原料供給量は、１４ｋｇ／ｈ〜１５ｋｇ／ｈであった。
テスト結果：微粉砕されたフスマ製品は、パウダー状を呈していた。熱による変質も認められなかった。その粒度は、同上のレーザー回折式粒度分布測定装置により測定した。メジアン径は、１２.２３μｍであった。
「実施例４」
実施例１で処理した原料を用いて２回目の処理を行った。内部圧力を０.６ＭＰａに設定してテストした。このときの原料供給量は、１４ｋｇ／ｈ〜１５ｋｇ／ｈであった。
テスト結果：微粉砕されたフスマ製品は、パウダー状を呈していた。熱による変質も認められなかった。その粒度は、同上のレーザー回折式粒度分布測定装置により測定した。メジアン径は、７.９８μｍであった。
【００１７】
以上の実施例１〜４から、シリンダバレル１〜３およびスクリュ５の温度を制御すれば熱による変質を避けることができ、圧力を制御することにより、微粉砕が可能となる。また、実施例１〜４で用いた市販されている国産フスマは、一般生菌数は、１.２×１０７ 個／ｇであったが、実施例１〜４で得られた微粉砕したフスマの一般生菌数は、全て３００個／ｇ以下であった。
このように殺菌される理由は、フスマが微粉砕されるときに発生する、せん断力、圧力およびこれらによる瞬時の発熱によるものと推測される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施に使用されるスクリュ式二軸押出機の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    第１のシリンダバレル      ２      第２のシリンダバレル
３    第３のシリンダバレル      ５      スクリュ  
１５    冷却管                  １７      冷却管
１８    冷却管                  ２０      冷却水供給孔
２１    冷却水戻孔              ３０      制御装置
【図１】
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