(57)【要約】【課題】  従来よりも省エネルギーで且つ安価に発泡製品用の澱粉ペレットを製造する方法を提供する。また、従来よりも省エネルギーで且つ安価に製造可能な発泡製品用の澱粉ペレットを提供する。【解決手段】  本発明による発泡製品用の澱粉ペレットの製造方法は、澱粉と、水と、澱粉を結合させるための結合剤とを非加熱で混練する工程(2)と、混練された混合物をペレット形状に非加熱で造粒する工程(4)と、造粒された混合物を乾燥させる工程(6)とを含んでいる。また、本発明による発泡製品用の澱粉ペレットは、α化度が０％以上４０％未満である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉、水、及び澱粉を結合させる結合剤を非加熱で混練する工程と、
混練された混合物をペレット形状に非加熱で造粒する工程と、
造粒された混合物を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする発泡製品用の澱粉ペレット製造方法。
【請求項２】
前記混練工程及び前記造粒工程は、０℃以上６０℃未満で行われることを特徴とする請求項１に記載の澱粉ペレット製造方法。
【請求項３】
前記混練された混合物は、そぼろ状の混合物であり、
前記造粒工程は、そぼろ状の混合物をまとめる工程と、まとめられた混合物をペレット形状に切断する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の澱粉ペレットの製造方法。
【請求項４】
前記まとめる工程は、そぼろ状の混合物をロール練りして帯状にする工程を含み、
前記切断する工程は、帯状の混合物を縦横方向に切断する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の澱粉ペレット製造方法。
【請求項５】
前記まとめる工程は、そぼろ状の混合物をスクリュー式押出機の孔から押出す工程を含み、
前記切断する工程は、押出された混合物を切断する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の澱粉ペレット製造方法。
【請求項６】
α化度が０％以上４０％未満であることを特徴とする発泡製品用の澱粉ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、澱粉ペレット製造方法及び澱粉ペレットに係わり、更に詳細には、発泡製品用の澱粉ペレット製造方法及び澱粉ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、緩衝材又は食品用容器等の発泡製品を製造するために、澱粉を主成分とした原料を使用する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
特許文献１には、生澱粉、即ち、α化度０％の澱粉を２軸式押出機によって加熱処理し、澱粉のα化度を４０〜８０％に調整した原料を形成し（１次工程）、押出機を用いて原料を発泡させることにより（２次工程）、緩衝材を製造する方法が開示されている。
特許文献２には、主成分である澱粉とその他の添加物をスクリュー式押出機によって加熱混練して澱粉をα化し、６０〜１３０℃の温度範囲で押出した後に調湿して澱粉ペレットを製造し（１次工程）、澱粉ペレットを射出成形機を用いて発泡させる（２次工程）ことにより、発泡成形体を成形する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７２２０５６号公報  （段落００１０及び００２０）
【特許文献２】特許第３１６８２９０号公報  （請求項１及び４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した方法はいずれも、１次工程において、澱粉を加熱し且つ負荷をかけて混練することにより、澱粉を発熱させているので、１次工程用の加工機械である２軸押出機又はスクリュー式押出機は、加熱装置を必要とする。このため、１次工程用の装置が複雑になると共にエネルギーを大量に消費する。
また、上述のように澱粉を発熱させることにより澱粉をα化、即ち、糊化しているので、１次工程用の装置と澱粉との間の摩擦が大きくなる。このため、例えば、スクリュー式押出機のスクリューが磨耗し易く、磨耗部品を頻繁に交換する必要になる場合がある。更に、１次工程において生産速度を増大させると、α化した澱粉と機械との摩擦熱により、２次工程で発泡すべき澱粉が１次工程で発泡してしまうことがある。かくして、時間あたりの生産量を確保するために、１次工程用の装置が大型化する傾向がある。これらの費用は、原料又は澱粉ペレットの価格に転嫁され、最終的には、緩衝材等の発泡製品の価格を引上げることになる。
【０００５】
そこで、本発明の第１の目的は、従来よりも省エネルギーで且つ安価に澱粉ペレットを製造する方法を提供する。
また、本発明の第２の目的は、従来よりも省エネルギーで且つ安価に製造可能な澱粉ペレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の目的を達成するために、本発明による澱粉ペレットの製造方法は、澱粉、水、及び澱粉を結合させる結合剤を非加熱で混練する工程と、混練された混合物をペレット形状に非加熱で造粒する工程と、造粒された混合物を乾燥させる工程と、を含むことを特徴としている。
このように構成された本発明の澱粉ペレット製造方法によれば、結合剤で澱粉を結合させることにより、澱粉の造粒を可能にしている。この点は、加熱による澱粉のα化、即ち、糊化を利用して澱粉の造粒を可能にしている従来の澱粉ペレット製造方法と大きく異なる点である。
また、本発明では、混練工程と造粒工程を非加熱で行っているので、加熱装置を備えた大型装置を用いることなしに澱粉ペレットの製造が可能になる。それにより、従来よりも省エネルギー且つ安価に澱粉ペレットを製造することができる。
なお、本発明における「非加熱」は、熱源を有する加熱装置を用いないこと等を意味する。
【０００７】
本発明の実施形態において、好ましくは、混練工程及び造粒工程は、０℃以上６０℃未満で行われる。
このように構成された澱粉ペレット製造方法では、６０℃以上で引き起こされる澱粉のα化を確実に抑制することができる。澱粉がα化、即ち、糊化しないので、混練工程及び造粒工程における混合物の取扱いが容易になり、混練工程及び造粒工程用の装置が簡易になる。更に、混練工程及び造粒工程用の装置と澱粉との摩擦が軽減されるので、かかる装置を駆動するエネルギーが少なくてすみ、磨耗部品の交換頻度が減少する。その結果、澱粉ペレットの製造を省エネルギーにし且つ安価にすることができる。
【０００８】
本発明の実施形態において、好ましくは、混練された混合物は、そぼろ状の混合物であり、造粒工程は、そぼろ状の混合物をまとめる工程と、まとめられた混合物をペレット形状に切断する工程とを含む。
このように構成された澱粉ペレット製造方法では、混合物を混練するときに熱が発生しにくく、澱粉のα化を抑制することができる。
なお、本発明で、そぼろ状とは、澱粉が大きなまとまりにはなっておらず、多数の小塊になっている状態をいう。
【０００９】
本発明の実施形態において、更に好ましくは、まとめる工程は、そぼろ状の混合物をロール練りして帯状にする工程を含み、切断する工程は、帯状の混合物を縦横方向に切断する工程を含む。
また、本発明の実施形態において、更に好ましくは、まとめる工程は、そぼろ状の混合物をスクリュー式押出機の孔から押出す工程を含み、切断する工程は、押出された混合物を切断する工程を含む。
【００１０】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明による発泡製品用の澱粉ペレットは、α化度が０％以上４０％未満であることを特徴としている。
このように構成された澱粉ペレットは、澱粉ペレットを製造するときに澱粉のα化を促進させる必要がないので、澱粉をα化させるための加熱装置が不要である。また、澱粉ペレットを製造する装置と澱粉との間に澱粉のα化によって引き起こされる摩擦が低減され、澱粉の取扱いが容易になる。その結果、澱粉ペレットは、従来よりも省エネルギー且つ安価に製造可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の澱粉ペレット製造方法により、従来よりも省エネルギーで且つ安価に澱粉ペレットを製造することが可能になった。
また、本発明の澱粉ペレットにより、従来よりも省エネルギーで且つ安価に製造可能な澱粉ペレットを提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１を参照して、本発明による澱粉ペレットの製造方法の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明による澱粉ペレットの第１の製造方法を示す概略図である。
図１に示すように、澱粉ペレットの第１の製造方法は、澱粉と、水と、澱粉を結合させる結合剤とを非加熱で混練する混練工程２と、混練された混合物をペレット形状に非加熱で造粒する造粒工程４と、造粒された混合物を乾燥させる乾燥工程６を含んでいる。
【００１３】
澱粉ペレットの材料Ａは、澱粉、水、澱粉を結合させるための結合剤を含んでいる。必要に応じて、材料Ａは添加剤を含んでいる。
澱粉は、コーンスターチ、タピオカ澱粉、米澱粉、馬鈴薯澱粉、小麦粉澱粉、加工澱粉、変性澱粉等である。水は、澱粉の重量に対して２０〜３０％であることが好ましい。結合剤は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカプロラクトン等の脂肪酸ポリエステル等であり、澱粉の重量に対して１０〜４０％であることが好ましい。また、結合剤は、加工澱粉であるα化澱粉を使用しても良い。
その他の添加剤は、気泡調整剤、補助添加物等を含む。気泡調整剤は、炭酸カルシウム、卵殻粉、貝殻粉、タルク、マイカ、シリカ、酸化マグネシウム、重炭酸ナトリウム、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）等である。補助添加剤は、植物性油脂、酒糠、グルテン、大豆蛋白質、乾燥卵白、ポテトパルプ、木粉、古紙粉末、パルプ、小麦麩、コーンファイバー、ポリプロピレン、線状低密度ポリエチレン、茶葉粉等を含む。
【００１４】
混練工程２において、最初、澱粉ペレットの材料Ａをミキサー１０で混練する。本実施形態では、ミキサー１０は、傾斜した軸線１２を有するほぼ円筒形のボール１４と、軸線１２上に配置された回転軸１６と、回転軸に固定された４つの回転羽１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと、ボール１４に対して固定された固定羽２０とを有している。回転羽１８は、軸線１２方向に間隔をおいて配列され、第２と第３の回転羽１８ｂ、１８ｃの間に固定羽２０が配置されている。固定羽２０は、傾斜した軸線１２の下方に配置され、材料が通過できる孔２２を有している。ボール１４の内径は、例えば、約３００ｍｍであり、回転軸１６の回転数は、５０〜１００ｒｐｍである。この回転数は、通常のミキサー使用回転数では、低回転数の範囲である。材料の発熱を促進しない範囲内で、ボールの内径及びミキサー回転数は任意である。ミキサー１０は、材料Ａを加熱するための加熱装置を有していない。
ボール１４に材料Ａを入れ回転羽１８を回転させると、材料Ａが混ざり合いながら下方に移動する。下方に移動した材料Ａは、第３及び第４の回転羽１８ｃ、１８ｄによって固定羽２０の孔２２を通って上方向に押し出され、第１及び第２の回転羽１８ａ、１８ｂによって更に練られる。このときの材料温度は、好ましくは、０℃以上６０℃未満であり、更に好ましくは、１０〜５０℃であり、更に好ましくは、２０〜４０℃である。この温度では、澱粉がα化しないので、材料Ａは、１つにまとまらずにそぼろ状Ｂになる。
【００１５】
次いで、造粒工程４において、混練された混合物をペレット形状に造粒する。本実施形態では、造粒工程４は、そぼろ状の混合物をまとめる工程と、まとめられた混合物を切断する工程とを含む。具体的には、そぼろ状の混合物Ｂをロール練りして帯状にする工程２４と、帯状の混合物Ｃを縦横方向に切断する切断工程２６と含んでいる。
混合物を帯状にする工程２４において、そぼろ状の混合物Ｂをロール練り機２８によりまとめる。ロール練り機２８は、１対の対向ローラ３０を有しているが、材料Ｂを加熱するための加熱装置を有していない。
そぼろ状の混合物Ｂを対向ローラ３０に通し、帯状の混合物Ｂ’にする。本実施形態では、混合物を帯状Ｂ’にした後、それを２つに折り畳んで、もう１回、対向ローラ３０に通している。混合物Ｂ’を対向ローラ３０に通す回数は、必要に応じて任意である。帯状混合物の最終的な厚さは、好ましくは、２〜５ｍｍであり、更に好ましくは、３〜４ｍｍである。
【００１６】
切断工程２６において、帯状の混合物Ｃを切断装置３２によって縦横方向に切断する。切断装置３０は、帯状混合物Ｃを搬送するコンベヤ３４と、帯状混合物Ｃをひも状Ｃ’に長手方向、即ち、縦方向に切断する縦方向カッタ３６と、ひも状の混合物Ｃ’を横方向に切断する横方向カッタ３８とを有している。
対向ローラ３０からコンベヤ３４に載せられた帯状混合物Ｃを、コンベヤ３４に対する同じ位置でコンベヤ３４上を転がり可能に取付けられ且つ横方向に互いに間隔を置いて配列された複数の円盤形の縦方向カッタ３６によってひも状に切断する。次いで、ひも形状の混合物Ｃ’を、横方向に真直ぐ延びる横方向カッタ３８によって、ペレット形状Ｄにする。横方向カッタ３８は、コンベヤ３４上でひも状混合物Ｃ’を切断しても良いし、コンベヤ３４の出口でひも状混合物Ｃ’を切断しても良い。コンベヤ３４上で切断する場合、図１のように、横方向カッタ３８を縦方向に互い間隔をおいて複数設けるのが良い。切断長さは、例えば、２〜５ｍｍである。
造粒工程４中の混合物Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｄの温度は、好ましくは、０℃以上６０℃未満であり、更に好ましくは、１０〜５０℃であり、更に好ましくは、２０〜４０℃である。かかる温度では、澱粉がα化しない。
【００１７】
次いで、乾燥工程６において、乾燥機４０によってペレット形状の混合物Ｄの水分を調整する。乾燥機４０は、乾燥炉４２と、上下方向に多段に設けられたネットコンベヤ４４と、ネットコンベヤ４４を加熱するためにそれぞれのネットコンベヤ４４に設けられたヒーター４６と、上側のネットコンベヤ４４から落下したペレット形状の混合物を下側のネットコンベヤ４４に案内するガイド４８とを有している。乾燥炉４２内の温度は、例えば、４０〜１６０℃であることが好ましい。
ペレット形状の混合物Ｄを一番上のネットコンベヤ４４に供給し、ヒーター４６で熱せられた乾燥炉４２内の空気によって乾燥させる。ペレット形状の混合物Ｄは、ガイド４８に案内されることにより、一番上のネットコンベヤ４４から一番下のネットコンベヤ４４まで搬送される。最終的な混合物Ｄの水分は、好ましくは、５〜３０％であり、更に好ましくは、７〜２５％であり、更に好ましくは、１０〜２０％である。
乾燥工程６中、混合物Ｄ内の澱粉が乾燥炉４２内の熱によりα化する可能性がある。しかしながら、混合物Ｄは加圧されていない、即ち、負荷がかけられていないので、澱粉のα化は促進されないと考えられる。また、乾燥工程６前の澱粉のα化度は、通常の場合、ほぼ０％であり、アルファスターチを結合剤として使用した場合でも、１〜３０％である。従って、乾燥工程６後の澱粉の最終的なα化度は、少なくとも０％以上４０％未満の範囲内にあり、好ましくは、０〜３０％の範囲内、更に好ましくは、０〜２０％の範囲内にある。
【００１８】
上述した製造方法では、澱粉のα化を促進させずに混練工程２及び造粒工程４を行っているので、ミキサー、対向ローラ等の機械と澱粉との摩擦熱が発生しにくくなり、それにより、澱粉のα化を更に促進させないようにしている。従って、澱粉がα化、即ち、糊化せず、混合物の流動性を確保することが可能である。その結果、澱粉ペレットの装置を大型化せずに澱粉ペレットの生産量を増大させることが容易である。
【００１９】
次に、図２を参照して、本発明による澱粉ペレットの製造方法の第２の実施形態を説明する。図２は、本発明による澱粉ペレットの第２の製造方法を示す概略図である。第２の製造方法は、そぼろ状の混合物をまとめる工程とまとめられた混合物を切断する工程が異なること以外、第１の製造方法と同じである。従って、第１の製造方法と同じ構成要素には、図１と同じ参照符号を付し、その説明を省略し、異なる部分だけを以下に説明する。
【００２０】
第２の実施形態では、具体的には、そぼろ状の混合物をスクリュー式押出機の孔から押出す押出工程５０と、押出された混合物を切断する切断工程５２とを含んでいる。
押出工程５０において、そぼろ状の混合物Ｂはスクリュー式押出機５４によってまとめられる。スクリュー式押出機５４は、スクリュー５６と多数の出口孔５８を有する在来のものであるが、加熱装置は有していない。
そぼろ状の混合物Ｂをスクリュー式押出機５４に入れると、混合物Ｂは、スクリュー５６によって練られながら、圧力がかけられ、それにより、混合物Ｂがまとめられる。まとめられた混合物Ｃは、出口孔５８からひも状Ｃ’に吐出される。スクリュー５６の回転数は、例えば、１０〜５０ｒｐｍである。混合物Ｂ又はＣがスクリュー５６によってまとめられるとき、混合物Ｂ又はＣ内の澱粉がα化する可能性があるが、スクリュー５６の回転数が比較的低回転であるので、澱粉のα化は促進されない。
切断工程５２において、ひも状の混合物Ｃ’をカッタ５８で切断することにより、ペレット形状の混合物Ｄにする。
【００２１】
上述した本発明による澱粉ペレット製造方法によって製造された澱粉ペレットのα化度は、例えば、次の方法で測定する。この方法は、中村道徳、鈴木繁男編集によって１９７２年に朝倉書店から発行された「澱粉科学ハンドブック」第２４２頁記載のグルコアミラーゼ法を改変したものである。
先ず、１００ｍｌビーカーに蒸留水４０ｍｌを入れる。蒸留水をマグネチックスタイラーで攪拌しながら、サンプル約５００ｍｇをゆっくりと分散させる。サンプルを分散させた蒸留水を２ｍｌずつ２本の１５ｍｌ試験管に入れる。１本の試験管に２Ｍ酢酸バッファー（ｐＨ４．８）１．５ｍｌと蒸留水０．４ｍｌを加え、被検液を作る。もう１本の試験管に１０Ｎ ＮａＯＨを０．２ｍｌ加え、サンプルを完全に溶解させた後、２Ｎ 酢酸１．６ｍｌと蒸留水０．２ｍｌを加え、完全α化検液を作る。
両方の検液に、２．６ｕｎｉｔ／ｍｌのグルコアミラーゼ（８０００Ｕ／グルクザイムＮＬ４２（天野エンザイム製）８２．５μＬ／１００ｍｌ酢酸バッファー）を１ｍｌ加え、３７℃で１〜２時間反応させる。反応の間、１０〜１５分毎に検液を攪拌する。２つのエッペンドルフチューブに１／４０Ｎ ＨＣｌを１．５ｍｌを入れ、一方に反応後の被検液７５μｌを、他方に反応後の完全α化検液を加え、両者を１００００ｒｐｍで１０分間遠心分離する。上澄み０．５ｍｌの還元糖量（吸光度）をＳｏｍｏｇｙｌ−Ｎｅｌｓｏｎ法により測定する。なお、還元糖量(吸光度)を測定するために、予め、サンプルなしのブランクを用意しておく。
α化度は、次の式で求められる。
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【００２２】
上述した本発明による澱粉ペレット製造方法によって製造された澱粉ペレットを、加熱装置を有し且つ吐出量が２０〜３０Ｋｇ／ｈｏｕｒの小型１軸押出機に投入し、澱粉ペレットを加熱及び加圧して、更に、発泡させることにより、良好な発泡緩衝材を得た。なお、吐出量が２０〜３０Ｋｇ／ｈｏｕｒの小型１軸押出機は、従来、市販されておらず、発明者が市販の小型１軸押出機（吐出量が１５Ｋｇ／ｈｏｕｒ以下）のスクリューの回転数を増大させ且つスクリューのピッチを小さくする等の改良を施して完成させたものである。従って、改良された２０〜３０Ｋｇ／ｈｏｕｒの小型１軸押出機は、吐出量が１５Ｋｇ／ｈｏｕｒ以下の市販の小型１軸押出機とほぼ同じ大きさのものである。また、本発明による澱粉ペレット製造方法によって製造された澱粉ペレットを、市販の２軸押出機又は吐出量が３０Ｋｇ／ｈｏｕｒよりも大きい市販の大型又は中型１軸押出機に投入しても、良好な発泡緩衝材が得られることを確認した。
また、本発明による澱粉ペレット製造方法によって製造された澱粉ペレットを用いて、食品用トレイ等の発泡製品を射出成形しても良い。
【００２３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による澱粉ペレットの第１の製造方法を示す概略図である。
【図２】本発明による澱粉ペレットの第２の製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  混練工程
４  造粒工程
６  乾燥工程
【図１】
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【図２】
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