(57)【要約】  食料又は飼料の加工システム（１０、９６）は押出機（１４）及び下流の加工装置（１６、１６ａ）を含み、肉類が多い食料又は飼料の調合物を加工するよう動作可能である。加工装置（１６、１６ａ）は内表面（４４）を有する長尺の加工バレル（３８）と、バレル（３８）の内部にあり外表面（６２）を有する中央胴体部又は管（６０）を含む。その結果、表面（３８、６２）は長尺で環状の加工領域（７０）を画定する。バレル（３８）及び管（６０）は装置（５２、６６）によって蒸気加熱される。また、回転可能な加工要素（７２）が領域（７０）の内部に配置されている。要素（７２）は複数のらせん状の羽根（８８、１０４）を有し、この羽根が表面（４４、６２）を擦ることでこれらの表面に材料が蓄積するのを防ぐ。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食料又は飼料の材料を受けるための投入口と排出口を有する長尺で管状のバレルを含み、少なくとも一つの長尺で軸周りに回転可能ならせん状に羽根の付いたスクリュを前記バレルの内部に備え、最初に前記材料を加工し、前記排出口から押出物を作成するように動作可能な押出機と、
加工装置であって、
内表面と押出物投入口と製品出口を有する長尺で管状の加工バレルと、
前記加工バレルの内部にあり、前記内表面に近接する外表面を有し、前記内表面と外表面の間に環状領域が存在する長尺の胴体部と、
前記環状領域の内部にある管状の加工要素と、
前記加工要素を前記長尺の胴体部に対して回転させて前記内表面及び外表面から材料を掻き出すように前記加工要素と動作可能に結合されている駆動アセンブリと、
を含む加工装置と、
前記押出機出口と前記押出物投入口を動作可能に接続する導管と、
を備える食料又は飼料の加工システムであって、
前記加工装置が前記押出物をさらに加熱及び加工して前記製品出口から最終製品を作成するように動作可能である、食料又は飼料の加工システム。
【請求項２】
前記押出機が２軸スクリュ押出機である、請求項１に記載の加工システム。
【請求項３】
前記長尺の胴体部が固定管を備える、請求項１に記載の加工システム。
【請求項４】
前記加熱構造物が前記押出バレル及び前記長尺の胴体部を蒸気加熱する装置を備える、請求項１に記載の加工システム。
【請求項５】
前記加工要素がその長さに沿って複数のらせん状の羽根と、前記羽根の間にらせん状の開口を有する、請求項１に記載の加工システム。
【請求項６】
前記駆動アセンブリが前記加工要素の反対の端部に動作可能に接続された別々の協調駆動装置を備える、請求項１に記載の加工システム。
【請求項７】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記最終製品が前記加工バレルの外側にある加工要素から重力で引かれる、請求項１に記載の加工システム。
【請求項８】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記加工バレルの外側にある加工要素を取り囲む末端ダイが存在し、前記ダイが半径方向に延びるダイ開口を有し、前記最終製品が前記ダイ開口を通して押し出される、請求項１に記載の加工システム。
【請求項９】
前記ダイ開口を通して押し出された前記最終製品を切断するように動作可能な回転式切断アセンブリを含む、請求項８に記載の加工システム。
【請求項１０】
食料又は飼料の材料を最初に加熱するための熱交換器を含み、前記熱交換器が前記押出機投入口と動作可能に結合されている、請求項１に記載の加工システム。
【請求項１１】
前記内表面と外表面の間の前記半径方向距離がおよそ５〜７５ｍｍである、請求項１に記載の加工システム。
【請求項１２】
長尺で管状のバレル及び前記バレルの内部に少なくとも一つの長尺で軸周りに回転可能ならせん状に羽根の付いたスクリュを含む押出機を通すように前記食料又は飼料の材料を移動させるステップであって、前記押出機が最初に前記材料を加熱及び加工し、前記排出口から押出物を作成するように動作可能である、前記ステップと、
内表面を有する長尺で管状の加工バレルと、前記加工バレルの内部にあり、外表面を有し、前記内表面と外表面の間に環状領域を有する長尺の胴体部と、前記環状領域の内部にある加工要素、とを含む加工装置へと前記押出物を渡し、通過させるステップと、
を含む食料又は飼料の材料の加工方法であって、
前記通過させるステップが、前記加工装置から最終製品を作成するために、前記要素が前記内表面及び外表面を擦りながら前記加工要素を前記長尺の胴体部に対して回転させ、前記押出物を前記環状領域を通して移動させるステップと、を含む加工方法。
【請求項１３】
前記押出機が２軸スクリュ押出機である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記長尺の胴体部が固定管を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱構造物が前記押出バレル及び前記長尺の胴体部を蒸気加熱する装置を備え、前記加熱ステップが前記内表面及び外表面を蒸気加熱するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記加工要素がその長さに沿って複数のらせん状の羽根と、前記羽根の間にらせん状の開口を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記加工要素の両端部を回転させることで前記要素を回転させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記加工バレルの外側にある前記加工要素から重力で引かれる前記最終製品を回収するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記加工要素から末端ダイを通して材料を出し、前記ダイからの前記材料を切断するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
食料又は飼料の材料の初期加熱のため、最初に前記食料又は飼料の材料を熱交換器に通し、材料を前記押出機へと渡すステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのスクリュをおよそ５０〜６００ｒｐｍで回転させることにより、前記押出機をおよそ１５０〜２５０ｐｓｉｇの圧力で動作させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記加工要素をおよそ５〜６０ｒｐｍで回転させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記押出機が、前記材料をおよそ５０〜７５qqqＣの温度まで加熱するよう動作可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記内表面及び外表面を加熱するよう動作可能である加熱構造物を含む、請求項１に記載の加工システム。
【請求項２５】
前記加工要素の回転中に前記内表面及び外表面を同時に加熱するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広義には食料又は飼料の材料の加工システム及び加工方法に関し、特に多くの肉類を含む食料又は飼料の調合物に関する。システムは最初に調合物を加工及び加熱するように動作可能な押出機を含み、調理及び最終製品の形成を完了するように設計された下流の加工装置を有する。加工装置は内表面を有する長尺の加工バレルを含み、加工バレルの内部には外表面を有する中央胴体部を有し、これにより内表面と外表面の間に環状領域が画定される。長尺で回転可能な加工要素が領域内で中央胴体部の周りに配置され、羽根又はリブの形状をした長尺の掻き出し要素を有している。加工中は、加工装置の内表面及び外表面が加熱され、加工要素が回転し、上流の押出機からの押出物が加工装置の環状領域を通過する。加工装置からの最終製品は重力により、又はダイアセンブリを利用して集められる。
【背景技術】
【０００２】
多くの人間用の食料、又は動物用飼料が押出設備を使って生産される。たとえば、ペット用飼料及び水産飼料の大部分は押出加工製品である。概して、押出設備及び加工用のパラメータは、多量のタンパク質、脂肪及びデンプンを含む標準的なペット用飼料などの既存の製品用の技術分野においてはよく知られている。さらに、そのような押出加工された飼料に、公知の設備及び加工技術を用いて比較的少量の肉類を補充することができる。
【０００３】
しかし近年は、比較的多くの、３０〜４０重量％程度以上の肉類を含む押出加工製品に対する需要がある。たとえば、多くのペット所有者が肉類や普通は人間が消費する類似の製品のような外観を有する、「人間らしくした」ペットフードが欲しいと言っている。このような需要にもかかわらず、そのような多量の肉類を押出加工製品に混入させるのは困難であることがわかっており、多額の設備の改修と非常に高度な加工法が必要になる。実際これまでは、押出加工のペット用飼料に４０％程度の肉類を含めることは、合理的なコストでは実質的に不可能であることがわかっている。
【０００４】
その結果、当該技術分野において、多量の肉類を含む食料又は飼料製品を大量に比較的低いコストで生産を可能とする改良された加工システム及び加工方法に対する未充足の需要が存在する。
【０００５】
従来技術の文献として、米国特許第３６９４２２７号、第３８８３６７２号、第４１２６１７７号、第４２７２４６６号、第５２２８７７５号、第５９６４２７８号、第５０７４１２５号、第７０９７３４５号、第７８１１６１７号、第７９２２３８４号、及び第８６２８８１５号、並びに米国特許出願公開第２０１４／００３７８１２号、並びに海外文献として欧州特許第２７３３４５３号及びロシア特許第２４０９９９３号を含み、また非特許文献として「Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」（http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1312&context=biosysengfacpub）（２０１５年６月３０日にアクセス確認）及び「Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｃｏｏｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」（http://www.wiley-vch.de/books/sample/3527328882_c01.pdf）（２０１５年６月３０日にアクセス確認）を含む。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は上記の問題を克服し、改良された食料又は飼料の加工システム及び対応する方法を提供するとともにそのような製品へ非常に多量の肉類を混入することを可能にする。概して、本発明において、食料又は飼料の材料は最初に押出機内で順次加工され、その後に新しい加工装置で加工される。最終製品は自立的であり、非常に好ましい外観と食味を有する。
【０００７】
より具体的には、本発明のシステムは、食料又は飼料の材料を受ける投入口及び離間した排出口を有する長尺で管状のバレルを有する押出機を含む。少なくとも１つの長尺で軸周りに回転可能でらせん状に羽根の付いたスクリュがバレル内に配置され、押出機全体は最初に材料を加工し、押出機出口から加熱された押出物を作るように動作可能になっている。
【０００８】
下流の加工装置は、内表面を有する長尺で管状の加工バレル、押出物投入口、及び最終製品出口を含む。長尺の胴体部は加工バレル内に配置され、加工バレルの内表面に近接して内表面との間で環状領域を画定するような外表面を有する。管状の加工要素は中央胴体部を取り囲み、環状領域内に位置している。駆動アセンブリは、胴体部に対して加工要素を回転させるように加工要素と動作可能に結合されており、内表面及び外表面から材料を掻き出す。加熱構造物が加工バレルの内表面及び外表面、並びに中央胴体部を加熱するために提供され、環状領域を通る材料を加熱する。導管が押出機出口と加工装置の押出物投入口を動作可能に結合する。
【０００９】
好ましい形態では、押出機は、押出バレル内に長尺で互いに噛み合う、らせん状に羽根の付いた一対のスクリュアセンブリを有する２軸スクリュ押出機である。しかし、押出機は通常制限オリフィスダイを備えておらず、むしろ材料を押出バレルの排出口から下流の加工装置へ、さらに下流の加工装置を通過するように押し込むよう設計されている。
【００１０】
有利なことに、加工装置の中央胴体部は長尺の固定管の形状をしており、管を蒸気加熱する装置が備えられ、管状の加工装置が管に対して回転する。同様に、加工バレルはバレルの内表面を蒸気加熱できるように覆われている。
【００１１】
好ましい加工要素は、その長さ方向に沿って複数のらせん状の羽根と、羽根の間に対応する開口を有している。加工装置を通る材料に最良の加工ができるように、かつバレル及び管表面への材料の蓄積を最小とするため、加工要素の厚さは、バレルの内表面と管の外表面の間の半径方向の表面間の距離とほぼ一致する。加工要素が回転できるように充分なクリアランスが与えられているが、隣接する表面が適度に擦られる。
【００１２】
好ましくは、中央の管及び加工要素が加工バレルの出力口端部を超えて延び、その結果、加工装置からの最終製品が加工要素からストリップ形状又は切れ端として重力で引かれるようにする。所望する場合、加工装置の排出口にはダイ構造を備えることができる。
【００１３】
本発明に従ういくつかのシステムでは、押出機の上流に掻き取り表面表面熱交換器を備えることが必要又は望ましいことがある。熱交換器は、たとえば冷凍の、又は冷えた肉類の材料が押出機内で加工される場合に使われる。熱交換器の機能は冷えた肉類の温度を高めることであり、そうすることで押出機での加工負荷を低減する。
【００１４】
本発明はまた、食料又は飼料の材料の加工方法を提供し、この方法は概して材料を順次押出機と新しい加工装置を通過させることに関わる。この方法は概して、長尺で管状のバレルと、バレル内に少なくとも１つの長尺で軸周りに回転するらせん状に羽根の付いたスクリュとを含む押出機を通るように食料又は飼料の材料を移動させるステップを含み、押出機は最初に材料を加熱及び加工して排出口から押出物を生成するように動作可能である。その後、押出物は外側の加工バレルの内表面と加工バレル内の長尺の胴体部の外表面の間に環状領域を有する加工装置へと渡され、さらに加工装置を通過する。管状で回転可能な加工要素は環状領域内に位置している。通過する間、加工バレルの内表面及び加工装置の中央胴体部の外表面は加熱され、加工要素が中央胴体部に対して回転する。その後、加工装置から出力される最終製品は重力により、又はダイアセンブリを使用することにより集めることができる。
【００１５】
加工装置の内表面及び外表面の加熱はバレルと中央胴体部を蒸気加熱することで最も容易に行うことができ、中央胴体部は長尺で端部が閉じた管形状であることが好ましい。大抵の場合、管は固定式で、加工要素は管に対して回転する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従った好ましい設備及び食料又は飼料製品の生産における加工ステップを示す概略のフロー図である。
【図２】本発明に従った好ましい加工装置を示す部分的な概略の断面図である。
【図３】図２に示す好ましい加工装置の斜視図であり、２軸スクリュ押出機の排出口端部と結合されて示されている。
【図４】図２の加工装置の内部構造を示す垂直断面図である。
【図５】本発明に従った別の加工装置を描いた斜視図であり、２軸スクリュ押出機の排出口端部と結合されて示されている。
【図６】図５の加工装置の排出口端部を示し、かつ末端ダイと回転式ナイフ構造を詳細に示す部分斜視図である。
【図７】図５の加工装置の内部構造を示す断面図である。
【図８】図５の加工装置の内部構造を示す垂直断面図である。
【図９】図５に示す加工装置の出力口端部の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜図１〜４の実施形態＞
【００１８】
図１を参照すると、食料又は飼料の材料の加工用のシステム１０が大まかに、随意の掻き取り表面熱交換器１２、単軸又は２軸スクリュ押出機１４、及び加工装置１６を含むことがわかるであろう。本発明はいくつかの態様において、３０重量％程度以上の比較的多くの肉類を含む食料又は飼料の材料を提供するように設計されている。このような場合、高密度肉画分１８は画分の温度を高める熱交換器１２へと移される。交換器１２からの加熱された生産物はその後、粉体材料レシピ２２と共に押出機１４へと供給される。加熱された高密度肉画分１８及び粉体材料レシピ２２は押出機１４で共に処理され、押出機出力物２４が作られる。粉体材料レシピは加工装置１６へ供給されて、最終製品２６が作られる。しかし他のシステムにおいては、特に出発原料が実質的に周囲温度であるか、又はより温かい場合には熱交換器１２は必要ない。
【００１９】
押出機１４自体は従来型であり、一つ又は複数の長尺で軸周りに回転可能でらせん状に羽根の付いた押出スクリュアセンブリ３０を内部に有する、長尺で複数のヘッドを有する管状のバレル２８（部分的に図３、５、及び７で示されている）を含む。バレル２８は入口３２（図１）と排出口３４を含む。示されている実施形態においては、押出機１４はカンザス州サベサのウェンガーマニュファクチャリングアイエヌシー（Wenger Manufacturing, Inc.）により商品化された従来型の２軸スクリュ押出機である。しかし、通常排出口３４に備えられる従来の制限オリフィスダイの代わりに、本発明の押出機１４には円錐台の形状をした遷移部３６が備え付けられており、バレル２８内で感知し得るほどの背圧は与えず、流量制限を行わない。
【００２０】
図１〜４に示す加工装置１６は、複数の端部同士でお互いに連結された管状のバレルヘッド４０で構成される長尺の管状バレル３８を備え、バレルヘッドは協働して最内周の表面４４を有する長尺で途切れのない中央孔４２を画定する。ヘッド４０はそれぞれ、外部シェル４８が固定された主胴体部４６を含み、胴体部４６は蒸気通路５０を持つように構成され、ヘッドの加熱が行えるようになっている。蒸気を通路５０へと向けるため、また通路５０から凝縮物を集めるために、適切な蒸気マニフォルド構造５２がヘッド４０に動作可能に結合されている。バレル３８には、直立したパイプスタブ５６の形状をした投入口５４が設置されている。長尺の搬送導管５８が、図３で最もよく見えるように、遷移部３６とスタブ５６の間に取り付けられている。
【００２１】
バレル３８はまた長尺で端面が閉じた管６０を内部に有し、この管はバレル３８の内表面４４と対向関係にある外表面６２を有している。描写されている実施形態では、管６０は固定式であり、マウント６３により支持されている。中央蒸気パイプ６４は管６０の略全長にわたって延びており、管６０の外表面６２を加熱するために蒸気を管６０へ送るための一連の軸方向に離間した蒸気流アパーチャ（図示せず）を有している。管６４が蒸気源６６に取り付けられ、また凝縮物排出ドレイン６８が備え付けられている。管６０の外表面６２及び隣接する内表面４４が協働して環状領域７０を画定することがわかるであろう。図１〜４の実施形態では、領域７０の半径方向の表面間の寸法は０．６６インチ、すなわち１６．８ｍｍである。
【００２２】
加工装置１６全体はまた、長尺で軸周りに回転可能な管状の加工要素７２を含み、これは領域７０の内部に位置してバレル３８の全長にわたって延びている。図２で最もよく示されているように、要素７２は前後接続セクション７４及び７６をバレル３８の隣接端部の外側に有しており、接続セクションのそれぞれに歯車７７が備え付けられている。協調駆動アセンブリ７８及び８０は接続端７４及び７６と動作可能に結合されており、駆動アセンブリのそれぞれが、出力歯車８４を有する駆動モータ８２を含み、示されているように、歯車８４及び７７の周りを駆動ベルト８６が動く。駆動アセンブリにより要素７２が管６０とバレル２８に対して回転し、要素７２の厚さは、相対運動によって表面４４及び６２が効果的に擦られて材料が表面に蓄積するのを防ぐようになっている。要素７２はまた、複数の略らせん状に延在する羽根８８と、その間に対応するらせん状の開口９０を含む。羽根８８はバレル３８の入口端部に隣接する地点からバレルの遠く離れた出力口端部を超える地点まで延びている。バレル３８の端部と駆動ベルト８６の間の領域は効果的に加工装置１６の出力を画定する。さらに詳細に説明するように、製品が環状領域７０から出てくると、重力の影響を受けて収集器９２へ、さらに出力ベルト９４へと落下する。
＜動作＞
【００２３】
一般的には、システム１０の動作は最初に高密度肉画分１８を熱交換器１２の内部で加熱し、その出力物は押出機１４の入口３２へ移される。それと同時に、乾燥画分２２も入口３２へ供給される。画分は混合され、最初に押出機１４で加工され、押出機出力物２４は加工装置１６の入口５４へと移される。加工装置において、押出機出力物は加熱及び分離され、薄く完全に加工された最終製品２６のストリップ又は切れ端が作られて集められ、さらに所望の処理が行われる。さらに、要素７２の擦る動作によって隣接する表面４４及び６２が清浄にされることにより、材料の表面への蓄積が防がれ、取り除かれる。
【００２４】
さらに詳細には、高密度肉画分１８は普通は冷凍され、又は少なくとも冷えて（たとえば５qqqＣ）おり、熱交換器１２が画分の温度をおよそ３０〜５０qqqＣの範囲内で高めるのに使われる。既に述べたように、投入される高密度肉画分が温かいか周囲温度である場合は、熱交換器１２を使う必要はない。
【００２５】
押出機１４内部の状態は比較的温暖であり、肉画分内のタンパク質が完全に変性することなく画分１８及び２２を混合するように設計されている。概して、押出機はおよそ５０〜７５qqqＣの温度を持つ出力物２４を作成するように動作させる必要がある。押出バレル内の圧力条件は、普通はおよそ１５０〜２５０ｐｓｉｇにわたり、より好ましくはおよそ１８０〜２２０ｐｓｉｇである。理解されるように、これらの押出機の条件は蒸気の注入を介して、及び／又はスクリュ３０（１つ又は複数）の回転によって押出バレルを適度に加熱することで達成できる。スクリュ回転数は普通はおよそ５０〜６００ｒｐｍにわたり、より好ましくはおよそ１００〜４００ｒｐｍである。押出バレルを通過する材料の滞留時間はおよそ３〜６０秒にわたり、より好ましくはおよそ５〜４０秒である。
【００２６】
加工装置１６において、混合された押出機出力物２４は加熱され、回転する加工要素７２の作用を受ける。通常、最終製品出力物２６はおよそ８０〜１１０qqqＣの温度を持つべきであり、より好ましくはおよそ８５〜１００qqqＣである。要素７２は普通はおよそ１５〜６０ｒｐｍで回され、より好ましくはおよそ２０〜４０ｒｐｍで回される。所望の調理具合を得るため、蒸気は通常マニフォルドシステム５２を介してバレル３８へ向けられ、また同時に中央蒸気管６４を通るように向けられる。この結果、隣接する表面４４及び６２は共に加熱されて所望の調理ができる。
【００２７】
加工要素７２は概して、バレル３８を通して材料２４を押し出すのに充分な圧力又は動力を発生しない。これは主に、出力物２４を加工装置に絶えず供給して材料をバレル３８に沿って動かし、バレル３８を通過させる押出機１４により得られる。
【００２８】
１つの仮設例では、温度５qqqＣの新鮮な肉類２００片が掻き取り表面表面熱交換器へ供給され、この掻き取り表面表面熱交換器は肉画分の温度を４０qqqＣへと高める作用をする。この肉画分は次に、５４％のエンドウ豆粉と４６％のジャガイモデンプンで構成される乾燥材料画分１００片と共にウェンガー製２軸スクリュ押出機１４へと移される。これらの材料は、温度６０qqqＣの押出加工製品出力物を得るため、押出機１４で２００ｐｓｉｇで共に処理される。この押出加工製品は次に加工装置１６へと送られ、加工装置１６により最終製品２６が温度９０qqqＣで、タンパク質画分が実質的に完全に変性されてデンプン画分が実質的に完全に糊化された製品の一塊になったストリップ形状又は切れ端となるように、調理と押出物の形成が完了する。最終製品は次に従来の方法で総含水量が約１０重量％となるまで乾燥される。最終製品は乾燥ベースで４０重量％の肉類と、３２重量％のエンドウ豆粉と、２８重量％のジャガイモデンプンを含み、湿潤ベースで２５重量％のタンパク質と、１７．６重量％の脂肪と、４５．６重量％のデンプン／繊維と、１０重量％の水分を含む。望む場合は、最終製品に対してさらなる下流での処理、たとえば製品を適切な寸法にすることや、外表面へ脂肪を塗布することが可能である。
＜図５〜９の実施形態＞
【００２９】
図５〜９は、システム１０に非常に似た別のシステム９６を示す。第二の実施形態における主な違いは、加工装置１６ａ内にあり、加工装置１６ａは異なった構成の加工要素９８と、加工要素９８の出力口端部に末端ダイ１００と、動力付きの回転可能な切断アセンブリ１０２を有している。システム９６の構成要素の多くはシステム１０の構成要素と同一であるので、同様の構成要素は同じ番号を付され、さらに説明されることはない。
【００３０】
具体的には、中央管６０の外表面６２と孔４２の内表面４４の間の半径方向距離は１．８２インチ、すなわち４６．２ｍｍである。したがって、加工要素９８はより厚く作られており、内部に一対のらせん状の羽根１０４とその間に対応するらせん状の開口１０６を有する。羽根１０４のピッチ長は羽根８８のピッチ長と比べてかなり小さいことがわかるであろう。
【００３１】
加工装置１６ａは一番端に、複数のダイ開口部１１０がその内部に形成され、ヘッドの厚さにわたって延在する硬い管状ヘッド１０８の形状をした末端ダイ１００（図６及び９を参照）を有している。ヘッド１０８は加工要素９８の前方すなわち出力口端部を取り囲み、加工される材料が開口１１０を通って半径方向外側へと押し出される。
【００３２】
切断アセンブリ１０２は、管状で軸周りに回転可能なマウント１１２を含み、このマウントはダイ１００を取り囲み、駆動歯車１１４を備えている。円周方向に離間し、後方へ延びている一連のナイフ１１６がマウント１１２に取り付けられており、ダイ開口部１１０の上方に延在している。駆動ベルト１２０を含む駆動装置１１８が、加工装置の動作中にナイフ１１６を回転させるように駆動歯車１１４と結合されている。
【００３３】
したがって、押出物が開口１１０から出てくると、回転するナイフ１１６により切断されることが理解されるであろう。この切断された製品はその後、前述の通り、重力で収集器９２へと落下する。
【００３４】
概して、図１〜４の実施形態における押出機１４と加工装置１６の上記の動作条件は、図５〜９の第２の実施形態にも適用可能である。
【００３５】
図１〜４及び図５〜９の実施形態は、本発明の現在の好ましい実装を示す。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、設備又は工程に多数の変更を行うことが可能である。たとえば、これらの実施形態は加工要素７２を回転させるために一対の端部に取り付けられた駆動アセンブリを利用している。望む場合は、一方の端部の要素７２のみが駆動されればよい。また、管６０は好ましい実施形態では固定式である。加工要素７２と管６０の間に相対運動があれば、その必要はない。したがって、管６０は加工要素７２と比べて異なる回転速度で回転すればよく、及び／又は管６０は要素７２と同じ方向、若しくは反対の方向に回転させることができる。加工装置１６及び１６ａの内表面及び外表面の間の半径方向の面間距離が示されたが、この半径方向距離はより一般的にはおよそ５〜７５ｍｍであり、さらに好ましくはおよそ１０〜５０ｍｍである。熱伝達の観点からは、より小さな距離が当然有利であるが、より大きな距離及びそれに対応して加工要素７２をより厚くすることで、加工されている材料をより混合及び攪拌することができる。
【００３６】
加えて、加工要素７２又は９８がらせん状の羽根を備える必要はない。すなわち、実質的に羽根又は掻き器である構成を使ってもよく、たとえば比較的薄く真っすぐな羽根又は半径方向外側に延びる刃を使うことができる。好ましい加工バレル及び加工要素は、実質的に一定の直径であることが好ましいが、望む場合は先細りにしてもよく、又はバレルを先細りとして要素を一定の直径とするか、又はその逆としてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月27日(2018.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食料又は飼料の材料を受けるための投入口と排出口を有する長尺で管状のバレルを含み、少なくとも一つの長尺で軸周りに回転可能ならせん状に羽根の付いたスクリュを前記バレルの内部に備え、最初に前記材料を加工し、前記排出口から押出物を作成するように動作可能な押出機と、
加工装置であって、
内表面と押出物投入口と製品出口を有する長尺で管状の加工バレルと、
前記加工バレルの内部にあり、前記内表面に隣接及び近接する外表面を有し、前記内表面と外表面の間に環状領域が存在する長尺の胴体部と、
前記環状領域の内部にある管状の加工要素と、
前記加工要素を前記長尺の胴体部に対して回転するように前記加工要素と動作可能に結合され、前記加工バレルの内表面及び前記胴体部の外表面から材料を掻き出す駆動アセンブリと、
を含む加工装置と、
前記押出機出口と前記押出物投入口を動作可能に接続する導管と、
を備える食料又は飼料の加工システムであって、
前記加工装置が前記押出物をさらに過熱及び加工して前記製品出口から最終製品を作成するように動作可能な加工装置である、食料又は飼料の加工システム。
【請求項２】
前記長尺の胴体部が固定管を備える、請求項１に記載の加工システム。
【請求項３】
前記加工バレル及び前記長尺の胴体部を蒸気加熱する装置を含む、請求項１に記載の加工システム。
【請求項４】
前記加工要素がその長さに沿って複数のらせん状の羽根と、前記羽根の間にらせん状の開口を有する、請求項１に記載の加工システム。
【請求項５】
前記駆動アセンブリが前記加工要素の反対の端部に動作可能に接続された別々の協調駆動装置を備える、請求項１に記載の加工システム。
【請求項６】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記最終製品が前記加工バレルの外側にある加工要素から重力で引かれる、請求項１に記載の加工システム。
【請求項７】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記加工バレルの外側にある加工要素を取り囲む末端ダイが存在し、前記ダイが半径方向に延びるダイ開口を有し、前記最終製品が前記ダイ開口を通して押し出される、請求項１に記載の加工システム。
【請求項８】
前記内表面と外表面の間の前記半径方向距離がおよそ５〜７５ｍｍであり、加工要素の厚さは、前記加工バレルの内表面と前記胴体部の外表面の間の半径方向の表面間の距離とほぼ一致する、請求項１に記載の加工システム。
【請求項９】
長尺で管状のバレル及び前記バレルの内部に少なくとも一つの長尺で軸周りに回転可能ならせん状に羽根の付いたスクリュを含む押出機を通すように前記食料又は飼料の材料を移動させるステップであって、前記押出機が最初に前記材料を加熱及び加工し、前記排出口から押出物を作成するように動作可能である、移動させるステップと、
内表面を有する長尺で管状の加工バレルと、前記加工バレルの内部にあって外表面を有する長尺の胴体部であって前記加工バレルの内表面が前記長尺の胴体部の外表面と隣接及び近接している、前記内表面と外表面の間に環状領域を有する長尺の胴体部と、前記環状領域の内部にある加工要素、とを含む加工装置へと前記押出物を渡し、通過させるステップと、
を含む食料又は飼料の材料の加工方法であって、
前記通過させるステップが、前記加工要素が前記加工バレルの前記内表面及び前記胴体部の外表面を擦るように、前記加工要素を前記長尺の胴体部に対して回転させながら前記押出物を前記環状領域を通して移動させるステップと、を含む加工方法。
【請求項１０】
前記長尺の胴体部が固定管を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記加工バレル及び前記長尺の胴体部を蒸気加熱するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記加工要素がその長さに沿って複数のらせん状の羽根と、前記羽根の間にらせん状の開口を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記加工要素の両端部を回転させることで前記要素を回転させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記加工要素が前記加工バレルの端部を超えて延び、前記加工要素から末端ダイを通して材料を出し、前記ダイからの前記材料を切断するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記内表面と外表面の間の前記半径方向距離がおよそ５〜７５ｍｍであり、加工要素の厚さは、前記加工バレルの内表面と前記胴体部の外表面の間の半径方向の表面間の距離とほぼ一致する、請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】
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