(57)【要約】【課題】円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加えるタイプのミキサーにおいて、液体原料に対して粉体原料を微粒子状にして加えることによって短時間のうちに高品質なドウを得る。【解決手段】高速で回転する羽根の前面の軸方向から液体原料を供給し、羽根の側端のエッジから放って微粒子化して円筒内壁に沿って回転する粉体原料に加える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、羽根の前面に軸の方向から液体原料を供給して、羽根が粉体原料に接触していない側端のエッジから液体原料を円筒内に放って微粒子化して、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【請求項２】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、円筒内壁面上の粉体原料に接触して粉体原料に遠心作用を与える羽根とは別に、円筒内に粉体原料に先端が接触しない短い羽根を設けて、この短い羽根の前面に供給する液体原料を、羽根の先端のエッジあるいは側端のエッジから円筒内に放って微粒子化し、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【請求項３】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、軸の長さの方向に対して羽根の側端が軸から斜めに立ち上がるように羽根を取り付けて、回転方向に対する羽根の前面の向きや遠心力の大きさの如何にかかわらず、羽根の前面に供給する液体原料が羽根の側端のエッジから確実に放たれて微粒子化し、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【請求項４】
円筒内に棒状の回転羽根を持ち、棒状の回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、丸棒や楕円棒や角棒が粉体原料に接触しない回転軸寄りの部分を、板状などその前面に供給する液体原料が側端のエッジあるいは先端部寄りのエッジから放たれて微粒子化する構造にして、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【請求項５】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、円筒内壁に沿った粉体原料に接する先端部の羽根の回転方向に対する前面の向きと、軸方向から羽根の前面に供給する液体原料を側端のエッジから放って微粒子化する中間部の羽根の回転方向に対する前面の向きを異なるものにして、先端部の羽根の向きの如何にかかわらず、粉体原料に接することなく中間部の羽根の側端のエッジから液体原料を確実に放つことができるようにして、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【請求項６】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加える装置において、羽根の前面に回転軸の方向から供給する液体原料が、羽根の先端が接している粉体原料に接触することなくエッジから放たれて微粒子化させることがてきるように、中間部の羽根の巾を狭くする、中間部の羽根の中央を膨らませる、中間部に液体原料を誘導する溝を設ける、中間部に子羽根を付ける等、羽根の形状をさまざまに工夫して羽根の前面に供給された液体原料をエッジから放って微粒子化し、円筒内壁に沿って回転する粉体原料に微粒子状の液体原料を供給する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体原料と液体原料を効率よく結合させる技術である。
【０００２】
【従来の技術】
小麦粉のように粒子が細かく、従って粒子と粒子の間に微細な単位の空気が多量に存在する粉体に加水をする際に、一旦過剰に加水した部分と、未だ加水していない部分をつくってこれを攪拌混合して均一にしようとすると、未加水部分の粒子と粒子の間に存在する空気が粒子にしがみつく性質を示すために、過剰に加水した部分から未加水部分に浸透・拡散しようとする水に空気が道を譲ろうとしない。そのため液体原料の粉体原料への浸透や拡散が容易には進まず、均一に加水された状態を得るまでに時間を要する。シャーワーノズルなどで水を加え、見かけ上は過剰に加水された部分が小さくても、その大きさは小麦粉などの粒子に比較すれば巨大なので容易に均一化が進まないことは同様である。すると、均一化に時間を要するだけでなく、様々な弊害が生ずる。
例えば、小麦粉に４０％前後の加水をする場合、先に小麦蛋白と水とが結びついて生成されたグルテンの組織が均一化を促がす攪拌によって破壊される。そのため、ドウの中に未だ過剰に加水された部分と未加水の部分が存在していることを知りながら、それ以上の攪拌混合を続けることができなくなる。
過剰に加水された部分は粘つきの原因となり、両部分はドウの結合を軟弱にする。従って、品質優良なドウを短時間のうちに得るためには、当初からむらをつくらぬように加水をおこなうことが必要である。特願昭４７−４２６２８もこのような主旨から考案された。
【０００３】
製パン用の生地のように、６０％以上の高率の加水をおこなう場合でも、一旦加水むらをつくると水分を全体にゆきわたらせてグルテン組織が発達した生地をつくるまでに長い時間を要する。加水率が高いので攪拌混合によって先に生成されたグルテン組織が破壊されることは少ないが、短時間のうちに良質なドウを得るためには、当初からむらをつくらぬように加水をおこなうことが必要である。
【０００４】
英国特許第１２４２０３７号の製パン用のドウ製造装置は、円筒の左端の上部から投入する小麦粉を、回転羽根がもたらす遠心作用によって円筒内壁面に層状に維持しながら、小麦粉の投入口に隣接する注水口から液体原料を注入して回転羽根で右端のドウの排出口に向かって移動させながら攪拌混合してドウを得る装置である。液体原料は注水口に接しながら層を成して通過する小麦粉に対して注入されるから、このように粉体原料の層の外側から液体原料を加える装置においては、注水口を通過する小麦粉に液体原料が一旦過剰に加えられた後、円筒内壁面に沿って回転し移動しながら攪拌混合されて均一化が促がされる。製パン用のドウを作ることを目的とした、加水率が１００％にも及ぶこともある高加水率の原料を処理する装置なので、製パンに耐える品質のドウが得られるものと推定される。もし注水口で過剰に加水される小麦粉が生じることがない構造であれば、均一化がさらに進むので排出されるドウはさらに良質になる。しかし、もし加水率が５０％を下回る製麺用のドウをこの装置で処理しようとすれば、終始同一の回転数を保って原料を円筒内壁面に維持する機能のこの装置では、ドウの中に生じたグルテン組織を破壊する。
【０００５】
英国特許第１２４２０３７号と基本的には同じ構造の装置で、回転羽根を前記の英国特許の装置の３倍ほど高速で回転させて円筒内壁に小麦粉の層をつくらぬようにして短時間のうちに円筒内を通過させるようにした加水装置が日清製粉が販売した小麦粉加水用のスーパーターボであり、昭和産業が販売した小麦粉加水用のタービュライザである。いずれの装置も、小麦粉の厚い層をつくらないように小麦粉を供給するのであるが、円筒内壁に沿って注水口の直下を通過する小麦粉に向かって注水するので、そこを通過する小麦粉は過剰に加水される。従って、スーパーターボもタービュライザも過剰に加水した小麦粉と未加水の小麦粉とを高速回転する回転羽根で微粒子状にして攪拌し結合させる。もし、これらの装置で単位時間当りの小麦粉の供給量を増やそうとすれば、羽根の回転速度をさらに速め、筒の長さを延長し、羽根の数も増やして回転羽根による微粒子化の機会と結合の機会を増やさなければならない。小麦粉が円筒内壁面に層をつくるほどに供給されれば、この装置は目的に沿った機能を果たさない。また、これらのタイプの加水装置は、運転開始の瞬間に小麦粉の供給や水の供給を正確に同時にスタートさせたり、運転停止の瞬間に小麦粉の供給や水の供給を正確に同時に停止させたりすることが難しいので、パッチ式の断続運転には向かない。
【０００６】
高速で水平に回転する円盤上に液体原料を筒状に落下させ、同時に粉体原料を中心部に落下させて両者を微粒子状して結合させる装置が日本製粉が販売した小麦粉加水用のフロージェッターである。しかし、円筒上に落下する液体原料は円盤の全接線方向に均一に放ち、微粒子状の液体原料を円盤の全ての周囲に均一に供給することができるが、中央部にただ落下させるだけの粉体原料は円盤の中心の周囲に不均等に落下するので接線方向に不均等に放たれ、円盤の周囲に不均等に供給される。そのため装置から排出されたむらのある結合物を平均化するために、排出後に攪拌混合しなければならない。
【０００７】
特許出願公開昭６３−２５８５２７の加水技術は、回転羽根から液体原料を加えることによってミキシングの効率を高めようと言う加水技術である。
しかし、羽根の先端部に噴出口を設けて注水すれば、内壁面すなわち羽根の先端部に存在する粉体原料の中に水を注入することになるので、粉体原料に液体原料が過剰に加えられた部分をつくることを避けることができない。この出願はまた、羽根の回転方向と逆方向の位置に噴出口を設けて水を噴出させれば羽根の後部は負圧になるので水が霧状になると言う。羽根の後部には確かに渦流や乱流が生じ負圧が生ずる。しかし、水滴が水滴であり続けようとする力は渦流や乱流による負圧くらいで微粒子化されるほど小さなものではない。羽根の後部から噴出させられた水が水滴になることはあっても微粒子化されることはない。
【０００８】
特許出願公開昭５７−１３６９２５の加水技術では、回転軸上に設けた水の噴出口が回転するので微粒子化されると言う。しかし、水のような液体を、その程度の力で微粒子化することはできない。互いに結びつこうとする性質が強い液体は、液体を微粒子化させる技術の基本を踏まえた手段によることなしには微粒子化を果たすことはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加えて両者を結合させるタイプの装置において、円筒内壁面に沿って回転する粉体原料の層が薄くても厚くても、また、このミキサーが連続的に使用されるものであっても、断続的に使用されるものであっても、粉体原料の一部に一旦過剰な液体原料を加えてむらを作ってからこれを攪拌混合して均一化することになることがないように、粉体原料に対して微粒状の液体原料が順次加えられて、短時間で高品質なドウを得ることができる液体原料の加え方を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
円筒内に回転羽根を持ち、回転羽根が与える遠心力によって円筒内壁に沿って粉体原料を回転させながら粉体原料に液体原料を加えて両者を結合させるタイプの装置において、高速回転する回転羽根の前面に回転軸の側から液体原料を供給し、高速で回転する羽根の側端のエッジから放って微粒子化させ、円筒内壁に沿って回転運動する粉体原料の層の内側から微粒子状の液体原料を粉体原料に加え、液体原料と結びつき質量を増した湿潤原料を遠心力で層の円筒内壁面の側に移動させ、質量が小さいために層の内側に残る未結合の粉体原料に順次微粒子状の液体原料を結合させる。
液体原料を高速で回転する羽根のエッジから放って微粒子化させる方法は、液体を微粒子化させる基本技術の一つである。また、層を成して回転運動する際に、質量が大きなものが外側に移動し、質量が小さなものが内側に残る現象も、サイクロンに応用されている基本的な物性である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
円筒内の、円筒の長さの方向に平行な回転軸上に回転羽根を設け、その回転羽根が軸に対して直角に立ち上がるように取り付けられている場合、回転羽根の前面が回転方向に正対していると、羽根の前面に軸の方向から供給される液体原料は、遠心力によって羽根の前面をまっすぐに羽根の先端部に向かい、先端部になにもなければ先端部から順次放たれて微粒子化される。
しかし、先端部が粉体原料に接していれば、液体原料は微粒子化されることなく羽根の先端部が接している粉体原料の中に加えられる。従って、回転羽根が軸に対して直角に立ち上がるように取り付けられている場合、羽根の前面が平らな板状であれば、粉体原料に接していない羽根の側端から液体原料を微粒子状にして放つためには、羽根が回転する方向に対して斜めを向いていることが必要である。しかし、羽根が斜めを向いていても、斜めを向く角度が浅すぎたり、羽根が斜めを向く度合いに対して羽根の回転速度が速すぎるときには、羽根の前面に供給された液体原料は、羽根が斜めを向いていることによって羽根の側端の方向に移動しながら、同時に遠心力によって羽根の先端方向にも大きく移動して、羽根の先端部の粉体原料の層に到達してしまう。羽根の前面を遠心力で移動する液体原料を粉体原料が接していない羽根の側端に到達させて微粒子化させるためには、羽根の前面の向きを羽根の回転方向に対して斜めにする度合いと、羽根の回転速度とをバランスさせる必要がある。
【００１２】
しかし、羽根の先端部が接する粉体原料を円筒の長さの方向に移動させたくないこともある。羽根の先端部が接する粉体原料を円筒の長さの方向に移動させたくない場合で、かつ、上から下まで前面が平らな単純な板状の羽根を使用したいときには、回転軸の長さの方向に対して羽根を垂直に取り付けず、斜めに取り付ければよい。羽根の前面に供給された液体原料が遠心力で垂直に円筒内壁の方向に移動しても、粉体原料に接している羽根の先端部に至ることなく羽根の側端部に確実に到達させることができる。この羽根の取り付け方を採用すれば羽根の前面の向きを自由に選択することができる。
【００１３】
同様に、羽根の先端部が接する粉体原料を円筒の長さの方向にあまり移動させたくないとき、羽根を軸に対して直角に立ち上がるように取り付けたい場合には、羽根の先端部の羽根の向きと、液体原料を供給して側端のエッジから放つ羽根の中間部の向きを変える方法もある。そうすれば羽根の先端部が回転方向に正対して粉体原料を左右方向に移動させないようにしたときでも、羽根の中間部は高速回転する羽根の速度にバランスして液体原料を羽根の側端に確実に到達させることができる斜めを向く度合いを選択することができる。回転軸から垂直に立ち上がる羽根は、途中でひねられた形状になる。
【００１４】
円筒内壁に沿って回転する粉体原料に接する羽根を丸棒や楕円棒状にしたいときには、粉体原料に接する先端部を棒状にして、中間部を液体原料を微粒子化させることができるエッジを有する平板などの形状にすればよい。
【００１５】
回転軸の方向から羽根の前面に供給した液体原料を羽根の先端部が接する粉体原料に到達させることなく側端に導くために、羽根の中間部の中心部を膨らませたり、中間部の巾を狭くしたり、液体原料を誘導する溝を設けたり、羽根に子羽根を付けたりする等の方法もある。しかし、形状が複雑化するので清掃などには不都合になる。
【００１６】
粉体原料を円筒内壁に維持しながら攪拌する羽根とは別に、羽根の先端が円筒内壁沿いの粉体原料に届かず、従って粉体原料とは接触しない短い羽根を設けて、羽根の先端のエッジや羽根の側端のエッジから液体原料を放って微粒子化する方法もある。羽根の数が増えるので清掃には不都合である。
【００１７】
回転羽根の前面に液体原料を供給し、回転羽根の側端のエッジから放って液体原料を微粒子化して、円筒内壁に沿って回転運動する粉体原料の層の内側から微粒子状の液体原料を加えるこの方法は、円筒内壁に沿って回転運動する粉体原料が層を形成しているとは言えないほどに薄くても、また逆に十分に厚い層を形成していても、両原料の微粒子単位での結合を果たすことができる。粉体原料は層を形成していても微粒子状である。
また、粉体原料が回転運動しながら供給口から排出口に向かって移動する間に液体原料を加える連続型であっても、あるいは、一定量の粉体原料を投入してから羽根を回転させて、円筒内壁に沿って回転運動する粉体原料の層を作ってから液体原料を加えるパッチ型であっても、過剰な液体原料を一旦粉体原料に加えてから液体原料を浸透させたり拡散させたりすることなく、微粒子状の液体原料を粉体原料に結合させることができる。
【００１８】
製パン用のドウのように加水率が６０％以上の、従って浸透・拡散する液体原料の圧力が、製麺用の加水率が４０％前後のドウに比べればはるかに大きいドウつくりにおいても、粉体原料に液体原料を加えて攪拌混合するこれまでの方法では、粘つく性質が減り、弾力が増した良質なドウを得るまでに１０〜１５分もの時間を要する。これは、小麦粉のような微細な単位の空気を多量に含む原料においては、液体原料を過剰に加えられた部分がドウの中に無数に残り、液体原料と未結合の粉体原料の部分もドウの中に無数に残る状態を最初につくってしまうと、両者が解消して全体が均一に結合した状態になるまでに長い時間を要するからである。過剰に液体原料と結合した部分と未結合部分が存在するようなむらをつくることなく微粒子状の液体原料を順次加えていく方法を採れば、順次の結合に時間を要するとはいえ、一旦むらをつくってこれを均一化する時間に比べれば飛躍的に短い時間で均一で良質なドウを得ることができる。
【００１９】
羽根を高速で回転させ、羽根の側端のエッジから液体原料を放って微粒子状にした液体原料を円筒内壁沿いの粉体原料に加える方法を採れば、粉体原料と液体原料とを結合させるために要する時間はほんの僅かである。そのあと粉体原料と液体原料との結合物を攪拌するとグルテン組織が生成される。
両原料が均一に結合した状態を得ればグルテンの組織化は短時間のうちに完成する。グルテンの組織化がはじまると、ドウの羽根に対する抵抗が急速に増す。連続型であればその段階で羽根の回転数を減じ、ドウを僅かな時間攪拌して円筒外に排出すればよい。パッチ型であればその段階で羽根の回転数を減じ、ドウを僅かな時間攪拌して回転を止めればよい。連続型であってもパッチ型であっても、回転数を減じてグルテン組織を生成させるための攪拌に移行した際には、ドウを必ずしも全円筒内壁に沿って維持する必要はない。
粉体原料と液体原料との結合が完了した時点でグルテンの組織が生成されていないドウを円筒から出して、他の捏ね装置でグルテンの組織を生成してもよい。
【００２０】
【実施例】
内径が１２０ｍｍ、内長が１６０ｍｍの硬質樹脂の被膜を持つ円筒内に、羽根の前面が回転方向に正対する羽根の先端部の巾が４０ｍｍの羽根４枚を、羽根が一枚ごとに１８０度の角度を保つように取り付けた。羽根の前面と後面は清掃に便利なように単純な板状であるが、飛行機の垂直尾翼のように直径４０ｍｍの太めの軸から軸の長さの方向に対して斜めに立ち上がるように取り付けた。
回転軸を太めにした理由は、軸上の液体原料の供給口の位置にも遠心力を作用させるためである。羽根を軸の長さの方向に対して斜めに立ち上げた理由は、羽根の前面と軸とが接する位置に設けた液体原料の供給口から羽根の前面に供給される液体原料が羽根の前面に沿って垂直に移動するときに羽根の先端が接している粉体原料に到達することなく、斜めに立ち上がる側端のエッジから粉体原料の層の内側に向かって微粒子状で放たれるようにするためである。円筒内壁面と羽根の先端との間隔は１ｍｍ、一番目の羽根と三番目の羽根の間隔は４０ｍｍ、二番目の羽根と四番目の羽根の間隔も４０ｍｍである。４枚の羽根が軸に接する巾も４０ｍｍである。４枚の羽根も軸も硬質樹脂の皮膜を持つ。円筒の外部に設けた液体原料の容器から、導水管が軸端を通って４つの羽根の前面側の羽根の付け根の軸上に設けられた４つの給水口に通じている。
強力小麦粉２５０ｇを円筒の上部に設けた開閉扉から円筒内に投入し、液体容器に１６３ｃｃの水を溜めた。羽根を毎分２０００回転の高速で回転させると、小麦粉は円筒内壁面に沿っておよそ７ｍｍの層を形成した。液体原料のコックを開くと、水は２０秒足らずで小麦粉の層に加えられた。その直後に羽根の回転数を１／６に減じて１０秒間攪拌を続けたのち、円筒の下部に設けた排出口を開いてドウを排出させた。従来の攪拌混合型のミキサーで１０〜１５分をかけて得ることができるような、粘つきが少ない、グルテンがよく組織された良質なドウを得ることができた。小麦粉に対する加水率は６５％であった。
【００２１】
【発明の効果】
加水率が６０％を超える高加水率のドウをつくる場合、粉体原料に液体原料を流し込んで加えて過剰に液体原料が加えられた部分と未加水の部分をつくり、むらのある状態から攪拌混合をスタートして均一化させる従来の方法に比べ、この液体原料を微粒子状にして加える方法によって、ドウを得る時間は飛躍的に短縮され、１／１０以下になった。
【００２２】
加水率が４０％前後の低加水率のドウをつくる場合、液体原料を微粒子状にして加える方法によって、加水に要する時間が飛躍的に短縮されるので、加水の過程で先に生成されたグルテン組織が破壊されることがほとんどなくなり、そのため加水時間が飛躍的に短縮されただけでなく、ドウの品質も著しく改善された。
【００２３】
これまで方法がなかったパッチ型のミキサーによる粉体原料と液体原料との微粒子状での結合を、容易に、また確実におこなうことができるようになった。
【００２４】
大量の粉体原料と液体原料との微粒子状での均一な結合を素早く完成させることができるだけでなく、これまで方法がなかった少量の粉体原料と液体原料との微粒子状での均一な結合も同様に容易におこなうことができるようになった。