(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食材のマッシュを所定圧力下に収容する圧力容器と、圧力容器内の圧力を維持するための加圧装置と、圧力容器と連通するマニホルドと、マニホルドと連通する少なくとも１組の型枠とから成り、
前記型枠が、
ａ）管状押出壁を有する細長い環状押出部材と、
ｂ）閉鎖押出端と、
ｃ）マニホルドに連通関係に取り付けた開口供給端と、
ｄ）前記押出端に近く管状押出壁に形成した少なくとも１つの押出型枠と、
ｅ）駆動可能な開口端、及び、細長いカッター壁と型枠から押出される押出物を所要の形状にカットする少なくとも１つの刃面を有し、少なくとも一部が管状押出壁に重なり、それに沿って往復摺動し、前記駆動可能端において駆動装置と連動し、型枠に沿って、かつ、型枠を越えて往復摺動し、型枠から出る押出物を所要の形状にカットする管状カッター部材とを有して、天然食材の形状に似せた押出成形食品片を製造する押出機において、
押出型枠が、前記天然食材の断面形状とほぼ一致する形状を有し、しかも、型枠のほぼ全ての部分において、マッシュの通過流量がほぼ一定となるように構成されていて、カッター部材の往復動に際して、カッター部材が型枠に重なって位置する間は、管状押出壁内のマッシュ圧に殆ど変化が起こらない速度で、駆動装置がカッター部材を往復動させ、食品片をカットする際に、刃面が最初に出会う少なくとも型枠の最初の４分の１の形状とほぼ一致する形状に刃面を形成したことを特徴とする押出機。
【請求項２】
加圧装置がポンプである請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項３】
ポンプを圧力容器の再循環導路内に配置した請求の範囲第２項に記載の押出機。
【請求項４】
ポンプが容積式ポンプである請求の範囲第３項に記載の押出機。
【請求項５】
カッター部材が、毎分約６０〜８００サイクルの速度で型枠に沿って往復する範囲第１項に記載の押出機。
【請求項６】
速度が毎分約１５０〜７００サイクルである請求の範囲第５項に記載の押出機。
【請求項７】
速度が毎分約３００〜６００サイクルである請求の範囲第６項に記載の押出機。
【請求項８】
マッシュの温度を所定の温度に維持するための温度制御手段を備えた請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項９】
加圧装置が圧力容器の再循環導路に配置した容積式ポンプである請求の範囲第２項に記載の押出機。
【請求項１０】
複数の型枠を備えた請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１１】
管状押出壁に複数の型枠を設けた請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１２】
管状押出壁の外面に少なくとも１つのベアリングを設け、カッター部材がそのベアリングに沿って往復摺動できるようにした請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１３】
押出壁に軸方向スロットを設け、刃面が押出型枠と整列関係を保つように、押出壁のスロットから突出するように押出壁に垂直な突出部材を設けた請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１４】
突出部が押出壁に螺合させたスタッドである請求の範囲第１３項に記載の押出機。
【請求項１５】
閉鎖押出端が少なくとも一部円錐形を呈し、管状押出壁内に突出し、少なくとも押出型枠内に位置する押出壁のレベルにまで達している請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１６】
型枠バーターが円錐台形である請求の範囲第１５項に記載の押出機。
【請求項１７】
カッター壁が往復運動の最遠端まで摺動すると刃面の前縁が閉鎖押出端よりも広くなるように、カッター壁が充分な長さを有する請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項１８】
刃面の後縁が閉鎖押出端よりも広い請求の範囲第１７項に記載の押出機。
【請求項１９】
押出壁に少なくとも２つの型枠が存在し、カッター壁に少なくとも２つの刃面が備わる請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項２０】
少なくとも２つのベアリング面を設けた請求の範囲第１２項に記載の押出機。
【請求項２１】
ベアリング面の１つに少なくとも１つの型枠を設けた請求の範囲第２０項に記載の押出機。
【請求項２２】
型枠バーターが管状押出壁内に突出し、その最も小さい端部が、型枠の軸方向両縁端からほぼ等距離のレベルに位置する請求の範囲第１５項に記載の押出機。
【請求項２３】
刃面の少なくとも一部を軸方向にテーパーさせた請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項２４】
押出壁とカッター壁が共に円形断面を有する請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項２５】
カッター壁内側の断面積が、ベアリング面外側の断面積よりもやや大きく、カッター壁がベアリング面に沿って密着状態で摺動可能である請求の範囲第１２項に記載の押出機。
【請求項２６】
押出壁とカッター壁の間にプラスチック・スリーブ・ベアリングが介在する請求の範囲第１項に記載の押出機。
【請求項２７】
スリーブ・ベアリングがエンジニアリング・プラスチック製である請求の範囲第２６項に記載の押出機。
【発明の詳細な説明】
本発明は、食品片を押出して成形するための押出し機及び型枠に関し、特に、形状付与食品がシュリンプや鶏肉のような自然食材片を模した形状である場合に使用される押出機及び型枠に関する。
発明の背景
食材は、１個、２個というように個別の食品片として食べる場合が多い。この場合、食品片は、自然食材の一部分である場合と、自然食材まるごと１個の場合とがある。例えば、深鍋揚げシュリンプは、まるまる１個の自然食材であり、そのまま１個の食品片として扱われるが、フライドチキンは、自然食材の一部分として扱われる。ドラムスチックがその一例である。食材によっては、フレンチフライドポテトを作る時のスライス片のように、自然食材を一定のデザインに従って細分したものを食品片とする場合がある．食品片がまるまる１個の自然食材なのか、その一部分なのかに関係なく、消費者は、その自然食材特有の形状を期待する。消費者を満足させる上で、この期待は極めて重要である．例えば、フレンチフライドポテトに伝統的なスライス片とは実質的に異なる形状に、ポテトをカットすることは可能であるが、その形状が余りに異なれば、消費者はそれをフレンチフライドポテトとは見なさず、そのような形状に反発するであろう。
多くの加工食品、特に、規定食品、ファーストフード用及びプリパッケージ用加工食品においては、自然食材のサイズのばらつきが大きな問題となる。例えば、天然のシュリンプは、そのサイズに大きいばらつきがあり、規定食品、ファーストフード及びプリパッケージ用として深鍋揚げシュリンプを処理するとなると、処理にばらつきが出る。その上、仕上げ調理にも問題が起こる。すなわち、パッケージに先立つ初期調理条件（冷凍を含む）だけでなく、例えば、電子レンジによる仕上げや二度揚げに必要な時間が天然物のサイズに応じて異なるからである。
そこで、シュリンプのような自然食材をマッシュ状に擂り潰し、そのマッシュをシュリンプの本来の形状に似た形状に押出す方法が広く行われている。押出された形状は、既知のサイズ、既知の重量を備えている。従って、押出された形に処理（冷凍を含む）し、再加熱または再調理すれば、均一サイズ、均一重量で、再加熱または二度揚げすることになり、食品片毎に均一な結果が得られる。
食材を押出成形するこの方法は、特にスナックフードの場合、その便利さに着目しても採用されている。例えば、鶏肉をマッシュして押出し、ミニチュア・チキン・ドラムスチックを作る。このドラムスチックには、骨や筋はないので、おつまみ、例えば、オードブル、軽食などとして極めて有用である。
さらに、食材を擂り潰し、適当な形状に押出すことにより、処理済み食品の品質管理が極めて容易になり、殺菌が確実になり、個々の食品片のサイズを制御できるようになる。例えば、ファーストフード・レストランや病院などの規定食品及びファーストフードにおいては、サイズの制御は特に重要である。
しかし、公知従来技術においては、上記押出成形食品の製造に多大の困難が伴った。すなわち、従来技術では所期の形状を忠実に再現できないからである。基本的には、従来の押出方法は次のようなステップから成る。すなわち、食材を適当な粒度、例えば、ユー・エス・スクリーン・シリーズ・１０の篩を通過できる粒度に擂り潰すステップ；擂り潰した食材を、水やゲル化剤を添加しながらマッシュ状にするステップ；デンプン、穀粉、香辛料、防腐剤などのような成分と任意に調合するステップ；１個または数個の型枠及びカッター・アセンブリが取り付けてあるマニホルドへマッシュを供給する圧力容器にマッシュを投入するステップである。
最近の装置では、型枠は基本的には内側スリーブ（ノズルとも呼ばれれる）と外側スリーブとから成る。内側スリーブは、マッシュが通過するマニホルドと連通し、外側スリーブは、内側スリーブに対して往復運動することによって、内側スリーブ内の型枠を通過する押出物をカットして形状付与食品片を形成する。この基本的な方法は、暫くの間実用に供された。この方法の初期の形式では、型枠が内側スリーブの端部に設けられ、マッシュが型枠を通過すると、カッターが型枠と協働して押出物をカットし、食品片を形成した。しかし、この初期の装置では天然食材そっくりの形状を再現することが殆ど不可能だったため、もっと新しい型枠・カッター装置を採用するようになった。
ちなみに、１９５４年４月２７日発行の米国特許第２６７６５５２号は、新しいタイプの型枠を開示しているので、その内容を参考のため本願明細書中に引用した。この特許においては、内側スリーブが、マッシュを運ぶ導管を形成し、外側スリーブが、押出物（マッシュ）個々の食品片にカットするカッターを形成している。ただし、内側スリーブの端部にはディスクを配置し、このように形成された型枠が円形である。従って、押出物をドーナツ形にカットすることができる。外側スリーブは、その往復運動のベアリングを形成する内側スリーブの肩部と接触することによって、内側スリーブに対して往復運動させられる。
このアプローチは、環状を呈する食品片の形状、例えば、ドーナツ形を再現するには好適であるが、もっと複雑な形状を再現することはできないので、以上に述べた基本的な方法及び型枠の改良が提案された．その注目すべき例が、１９７８年３月２１日発行の米国特許第４０８０１３７号であり、その内容を参考のため本願明細書中に引用した。この特許は、概要を上記した押出機の基本的な行程を詳しく説明し、特に、型枠が内側スリーブの端部ではなく、内側スリーブの端部近傍の側壁に形成した型枠を開示している。型枠を側壁に形成し、往復運動する外側スリーブ・カッターと協働させることにより、円弧状の頂部と実質的に扁平な底部とを有するる小さいミニチュア・チキン・ドラムスティックの形状を再現できる。
この技術は、その他の形状にも応用され、１９７９年５月１日発行の米国特許第４１５２１０２号は、フライド・シュリンプを模した形状の再現にこの方法を応用できることを記述している。この特許は、ゲル化剤とゲル化工程を含む公知方法に関しても詳しく記述している。この特許の内容も参考のため本願明細書中に引用した。この特許が開示する方法においても、側壁からの押出物放出が利用されているが、型枠にはフライド・シュリンプの湾曲した形状に似た形状を押出物に付与する巻型が組み込まれている。
しかし、これらの方法に共通の難点は、押出物が型枠から出てカッター・アッセンブリによって切断される際に、カッター・アッセンブリは押出物から比較的扁平な切片を形成することである。押出物は、カッター・アッセンブリによる新しい切断と先行の切断によって形成されるほぼ扁平なエッジを有する。この難点は米国特許第４１５２１０２号、特にその図９から明らかである。フレンチ・フライド・シュリンプは互いに向き合う扁平な面を持たず、丸みを帯びている。従って、食材片を押出すこのアプローチでは、食品片の外観が好ましくないものになり、フレンチ・フライド・シュリンプに消費者が期待するのとは異なる外観となる。
以上に述べたような従来技術の問題点は、現在も未解決のままであり、複雑な、または丸みのある形状を有する押出片に関しては、天然食材の形状を正確に再現することは今もって不可能である。従って、フレンチ・フライド・シュリンプのような複雑な形状の場合、食片が型取りしたものであって本物の形状とは似ても似つかないものであることが、消費者にとって明白である。このことは、消費者に対して不利な効果であり、できれば避けたい問題である。
従来の押出機には、食材のマッシュを収納する圧力容器が含まれる。圧力容器への加圧は頭上のガスボンベ、ポンプ、機械圧、例えばピストンなど、任意の加圧装置によって行なう。マニホルドが圧力容器と連通し、少なくとも１組の、ただし、通常複数組の型枠がマニホルドと連通し、圧力装置内の加圧されたマッシュがマニホルドを通つて型枠に流入する。
各型枠は次のような構成部分から成る。すなわち、管状押出壁を有する細長い二重管部材（本質的には上記公知技術の内側スリーブ）；閉鎖押出端；マニホルドにこれと連通関係に取り付け可能な開口供給端；押出端に近く管状押出壁に形成した少なくとも１つの型枠（本質的には従来技術における内側スリーブの側壁）；開口駆動可能な端部を有する管状カッター；細長いカッター壁。前記カッター壁は、型枠から出る押出物を所要の形状に切断する少なくとも１つのカッター面を有する開口カッター端をもつ。カッターは、少なくともその一部が管状押出壁（本質的には従来技術の内側スリーブと同じ）に沿って摺動自在に往復動し、駆動可能端が駆動装置と連動してカッター部材を型枠に対して摺動自在に往復する。駆動装置は、カッター部材を往復動させるものなら、機械的、電気的、油圧式など、いかなるタイプのものでもよい。このような構成は、特に上記米国特許第４０８０１３７号から明らかであり、この種の装置の条件及びパラメーターは公知であるから、ここではその説明を省く。
形状のあらゆる部分が天然食材片そのままであるように、例えば、従来のように両面が扁平ではない複雑な形状を押出成形できるように公知装置を改良できれば、決定的な進歩と言えよう。特定の、または、あらゆる方向に丸みを有する複雑な形状、例えば、湾曲したフライド・シュリンプや本物を真似たチキン・ドラムスチックの丸み形状を押出できれば、さらに好ましい。
発明の概要
天然食材片の形状を正確に再現するため、上記の丸み形状の再現も可能となるように、上記従来公知装置を改良できるとの所見を得た。本発明は３つの基本的発見といくつかの副次的な発見に基づく。
第一の基本発見として、従来の押出型枠を、再現すべき天然食材の断面形状に合わせ、しかも、型枠のほぼすべての部分において、マッシュの通過流量が実質的に一定となるように構成しなければならないとの所見を得た。
これに関連する副次的発見として、型枠の形状が上記一定流量という条件を満たさなければ、型枠の形状だけで食材片の本来の形状をそっくりコピーすることは不可能であるとの所見を得た。
さらに他の副次的発見として、食材本来の形状から実験的に形状をずらすことによって、天然食材の形状に似せることができ、同時に、型枠の実質的にあらゆる部分におけるマッシュの通過流量を実質的に一定にできるとの所見を得た。このように型枠を形成すれば、押出成形片は天然食材片の形状そっくりになり、同時に、天然食材片に特有な丸みを帯び、従来技術で得られるようないびつな形状ではなくなる。
第二の基本発見は、カッター部材の往復動に際して、カッター部材が型枠と重なる位置にある間は、管状押出壁内のマッシュ圧に殆ど変化が現れないないように、カッター部材の往復速度を設定しなければならないことである。これは駆動装置、型枠及びカッター・アッセンブリを適宜構成することによって達成される。
これに関連する副次的発見として、管状押出壁内のマッシュ圧が著しく変化しているのに、カッター部材が型枠と重なったままであれば、カッター部材の次の往復動及び次の押出によって得られる食品片は所期の形状を備えないものとなる．
第三の基本発見として、カッター部材の刃面は、食品片を切る際に前記刃面が最初に出会う少なくとも型枠の最初の４分の１の形状と実質的に一致するように形成しなければならないとの所見を得た。従来の扁平に近い刃面では、往復運動の際に型枠の最初の部分に出会うと、押出物の残り部分を切る前に、最初に出会った部分の近傍で、押出物を切り過ぎることになる。押出物の形状がいびつになるのはそのためであった。しかし、刃面が最初に出会う型枠の少なくとも最初の４分の１の形状と実質的に一致する形状に前記刃面を形成すれば、押出物の大部分をカットして押出物及びカット形状の歪みを回避できる。
すなわち、本発明は、天然食材の形状に似せた押出成形食品片を製造する押出機の改良に係わる。従来のこの種押出機は、次のような構成部分から成る。すなわち、食材のマッシュを圧力下に収容する圧力容器；圧力容器内の圧力を維持するための加圧装置；圧力容器と連通するマニホルド；マニホルドと連通する少なくとも１組の型枠。型枠は、次のような部材から成る。すなわち、(a)管状押出壁を有する細長い管状押出部材；（ｂ）閉鎖押出端；（ｃ）マニホルドにこれと連通関係に取り付けた開口供給端；（ｄ）前記押出端に近く管状押出壁に形成した少なくとも１つの押出型枠；駆動可能な開口端と、細長いカッター壁及び型枠から押出される押出物を所要の形状にカットする少なくとも１つのカット面を有する管状カッター部材。このカッター部材は、少なくともその一部が管状押出壁と重なり、これに沿って往復摺動自在であり、前記駆動可能端を介して駆動装置と連動することによって、カッター部材が型枠に沿って往復摺動させられる。
このような従来押出機に対する本発明による改良は、押出型枠を、再現すべき天然食材の断面形状と実質的に一致するように形成し、しかも、型枠の実質的にすべての部分において、マッシュの通過流量が実質的に一定となるように形成することにある。カッター部材が往復動する間、管状押出壁内のマッシュ圧が実質的に変化しない時間にわたって、型枠と重なるように適正な速度で前記カッター部材を往復させるように駆動装置を構成する。カッターの刃面を、食品片をカットする際に、前記刃面が最初に出会う少なくとも型枠の最初の４分の１の形状と実質的に一致するように形成する。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来公知装置の部品と本発明に独自の部品とを共有する本発明の押出機を示す模式図である。
図２は、従来装置の部品と本発明に独自の部品とを共有する本発明の型枠の側面図である。
図３は、本発明の一実施例による型枠の側面図である。
図４は、管状カッター部材から取り外した状態で示す押出部材の側面図である。
図５は、押出部材から取り外した状態で示すカッター部材の側面図である。
図６は、型枠を通過する流量がほぼ一定であることを示す模式図である。
図７は、押出物をカットする際に刃面が最初に出会う型枠の少なくとも最初の４分の１に合わせて形成した刃面の部分側面図である。
図８は、本発明の型枠の他の実施例の側面図である。
図９〜１２は、本発明と従来技術との押出物形状を示す斜視図である。
図１３は、内壁にプラスチック・ベアリングを有するカッター部材の断面図である。
好適実施例の説明
本発明の押出機の全体的な構成を図１に示す。構成部分の多くは、従来公知であるから、図１では簡潔を期して模式的に図示した。
図１から明らかなように、押出機１は、圧力容器２、圧力容器２への圧力を維持するための加圧装置３、圧力容器２と連通（導管５）するマニホルド４を含む。さらに、少なくとも１組の型枠６（図１には７組）を含む。なお、型枠６は、マニホルド４のニップル８に対するアタツチメント７を介してマニホルド４と連通する。
特に、図１及び２から明らかなように、型枠６は、管状押出壁１０を有する細長い管状押出部材９と、閉鎖押出端１１と、例えばニップル８を介してマニホルド４と連通する開口供給端１２とを含む。さらに、押出端１１に近く管状押出壁１０に少なくとも１つの押出型枠１３を形成してある。管状カッター部材１４は、開口被駆動端１５と、細長いカッター壁１６と、型枠１３から出る押出物を所要の形状にカットする少なくとも１つの刃面１８を有する開口カッター端１７を含む。カッター部材１４は、少なくともその一部が管状押出壁１０と重なって往復摺動し、駆動端１９において駆動装置２０と連動する（図１参照）。駆動装置２０は、矢印２１で示すように、カッター部材１４を型枠１３に沿って、かつ、これを越えて往復摺動させる。こうして、カッター壁１６は、例えば駆動アーム２２のような駆動装置によって往復駆動される。前記駆動アームの詳細は参考のためこの明細書中に引用した米国特許第４０８０１３７号に記載されている。
押出物が、型枠１３を通過し、刃面１８を有するカッター壁１６によってカットされると、カットされた押出物は移動中のコンベア２３（図１参照）へ落下して回収され、次の工程へ送られる。
通常、マッシュにはゲル化剤が添加される。すなわち、図１に示すように、型枠１３とコンベア２３との間に、一連のスプレーヤー２４を備えてあり、コンベア２３へ落下する押出物は、前記スプレーヤーからの液状ゲル化剤のスプレー中を通過しながらゲル化剤を添加される。スプレーされた余剰のゲル化剤はトラフ２５に回収される。
本発明は、型枠６が最も重要な主題であり、図１及び２にもアッセンブリの部分を示したが、図３にアッセンブリの実施例を示す。本発明の押出型枠１３は、天然食材片の断面形状に近い形状を有し、図３に示す実施例の場合、この形状は天然のフライド・シュリンプの形状を呈している。ただし、例えばフライド・シュリンプのような天然食材片の形状を有するだけでなく、型枠のほぼすべての部分において、型枠を通過するマッシュの流量がほぼ一定でなければならない。これを模式的に図示したのが図６であり、図示のように、押出壁１０の一部に押出型枠１３が形成されている。型枠１３は、ここでも天然のフライド・シュリンプの形状を呈している。図中、実線矢印は左手型枠を通過するマッシュの流量が型枠の実質的にすべての部分において一定であることを示す。
型枠のほぼすべての部分において、型枠を通過するマッシュ流量が実質的に一定でなければ、図６の右手型枠からの破線矢印で示すように、押出物が湾曲し、天然の形状とはほど遠いものとなる。
型枠の正確な断面形状を決定するには、試行錯誤的な実験作業が必要であり、その実験作業の結果、型枠の断面形状が天然食材片の断面形状からかけ離れたものとはならない。例えば、図４に示すように、型枠の断面形状は押出成形の原形である天然食材片、すなわち、フライド・シュリンプの形状にかなり近い。ただし、型枠のほぼすべての部分におけるマッシュ通過流量を実質的に一定にするためには、真の断面形状とは偏差のある形状に型枠を形成しなければならない。この実験作業はさほど困難ではない。すなわち、押出される食品片を観察し、天然の形状と比較することにより、天然の形状との偏差を観察し、この偏差に応じて型枠を修正すればよい。カットされた押出物が実質的に天然食品片と同じであれば、型枠の実質的にすべての部位におけるマッシュの通過流量は実質的に一定である。
型枠を通過するマッシュ流量が、管状押出壁１０におけるマッシュの圧力に左右されることは言うまでもない。管状押出壁１０におけるマッシュ圧は、圧力容器２内のマッシュ圧、マニホルド４内のマッシュ圧及びこれらを通過する流量に左右される。図１から明らかなように、もしすべての型枠１３が同時に開けば、多量のマッシュがこれを通過し、各管状押出壁１０における圧力が急激に低下する。また、マッシュが型枠１３を出るのに伴って（図２及び６参照）、型枠１３において局部的圧力低下が起こる。型枠１３における局部的圧力低下を極力小さくして、型枠を通過するマッシュの流量を実質的に一定にするためには、カッター部材１４を適正な速度で往復動させるように駆動装置２０（図１参照）を構成しなければならない。すなわち、カッター部材の往復運動中、カッター部材１４が型枠と重なっている間は、管状押出壁１０におけるマッシュの圧力が大きく変化しないように構成しなければならない。このようにカッター部材１４を往復させることによって、管状押出壁１０における過圧の発生が避けると同時に、型枠におけるマッシュの局部的圧力低下が起きないようなタイミングで型枠を開くことができる。以上の対策はすべて、型枠の殆どあらゆる部位においてマッシュ通過流量を実質的に一定にするという目的に寄与する。また、各型枠６毎に例えばアーム２２のような駆動装置２０を設けることによって、各型枠が時間をずらして開き、マッシュの急激な圧力低下が起こらないようにすることができる。
押出された食品片が、天然食材片とほぼ同じ形状となるようにするためのもう１つの重要な構成要件として、押出物をカットして食品片とする際に刃面１８が最初に出会う型枠１３の少なくとも最初の４分の１と実質的に同じ形状に刃面１８（図２及び５参照）を形成する。図７はこの構成要件を示す。すなわち、カッター壁１６の刃面１８が最初に出会う押出壁１０に形成された型枠の最初の約４分の１を破線７０で示している。図示のように、刃面１８は、押出物をカットして食品片とする際に刃面１８が最初に出会う型枠１３の少なくとも最初の４分の１の形状に近い形状を呈している。
刃面１８を上記のように形成することによって、押出物のカッティング開始時に、型枠の下端部７１の広い面積にわたって、すなわち、最初の４分の１に亙ってカッティングが行われるようにすることができる。これは、従来使用されてきた扁平な刃面１８とも、同じく従来公知のやや湾曲した刃面１８（図２参照）とも全く異なるアプローチである。
型枠の最初の４分の１よりも広い範囲、例えば、３分の１または２分の１を同様の形状の刃面１８と接触させるのが好ましい．ただし、型枠１３の形状によっては必ずしも効果的とは言えない。刃面１８が最初に出会う型枠の少なくとも最初の４分の１を天然食材片と実質的に同様の形状に形成すれば、特に、型枠の実質的にすべての部分を通過するマッシュの流量に保ちつつカッター部材を往復動させる場合、天然食材片にそっくりの押出切片を得ることができる。
以上に述べたようにすれば、型枠の実質的に全体を通過するマッシュ流量を一定にさせ、切片の歪みを防止して丸みのある食品片を得ることができる。流量を実質的に一定にさせるには、加圧装置３（図１参照）から圧力容器２に供給される圧力をほぼ一定に維持しなければならない。加圧装置としてはエアコンプレッサーなどを利用してもよいが、再循環導路２６（図１参照）にポンプ３を設けるのが好ましい．すなわち、ポンプ３を介して、圧力容器２から圧力容器２へとマッシュを連続的に再循環させることによって、圧力容器２内のマッシュ圧を一定に保つことができる。圧力容器への再循環導路にポンプを設けると、圧力を極めて慎重に、かつ、連続的に制御することができる。特に、本発明の好ましい実施態様である容積式ポンプを採用した場合に効果的である。
上記構成によって、押出機システム、すなわち、圧力容器２、マニホルド４及び型枠６に作用する圧力をほぼ一定に保つことができる。ただし、カッター壁１６の往復運動中に局部的な圧力差が発生するおそれがある。例えば、カッター壁１６が長く型枠１３に重なっていると、当然の結果として、押出壁１０内のマッシュ圧が上昇する。逆に、カッター壁１６が型枠１３と重なる時間が短すぎると、押出壁の開いている時間が長くなり、押出壁１０内のマッシュ圧が低下する可能性がある。従って、カッター部材１４の往復運動に際して、型枠と重なる時間が短過ぎもせず長過ぎもせず、カッター部材の往復運動中、管状押出壁１０内のマッシュ圧が実質的に変動しないという中間的な状態が存在する。
マッシュのタイプ、温度、圧力によっても異なるが、多くの場合、毎分約６０〜８００サイクル、好ましくは約１５０〜７００サイクルの速度でカッター部材１４を型枠１３に沿って往復運動させるべきであるとの所見を得た。また、大抵のマッシュ、温度、型枠形状に関しては約３００〜６００サイクルが妥当であることが判明した。このように設定することで、一定圧を保つことができる。このような往復回数、特に比較的高い毎分サイクル数刃押出壁１０とカッター壁１６との間のベアリングに問題を生ずる可能性があり、従って、後述するように、特殊なベアリングが必要になる。
上述した型枠における圧力に関連して、マッシュの粘性も比較的一定でなければならない。マッシュの粘性を比較的一定に維持するには、マッシュの温度も比較的一定に維持されねばならない。そのためには、押出機に温度制御装置、例えば、加熱及び/冷却装置３０（図１参照）を設け、圧力容器内のマッシュ温度を比較的一定のレベルに維持すればよい。図示の便宜上、制御装置３０を圧力容器２に設けた場合を示してあるが、この制御装置をマニホルド内またはマニホルド外に、または圧力容器内に設けてもよい。制御装置としては、電熱装置またはスチーム・コイルまたは温水コイルまたは赤外線ヒーター・ロッドなどのような加熱装置の場合もあれば、冷水コイルのような冷却装置の場合もあり、いずれも温度を制御し、維持するのがその目的である。再循環導路に容積式ポンプを配置する最も好ましい実施態様では、この容積式ポンプがその機械的作用によって、再循環中のマッシュにエネルギー（熱）を加える。従って、圧力容器の再循環導路に配置された容積式ポンプは加熱装置の機能の少なくとも一部を分担すると言える。この容積式ポンプは、比較的連続的に運転できるから、所要温度を維持するのに利用されるエネルギーを再循環マッシュに供給することができる。このことは押出機への補給において特に有効である。典型的な押出機においては、補給材料がフィード・パイプ２７（図１参照）を通過してグラインダーまたはマッシュ形成ユニット２８に達し、パイプ２９を通過して再循環導路２６に達する。このように構成すれば、容積式ポンプの熱エネルギー入力により絶えず補給することができ、マッシュを所要の温度に維持することができる。同様の理由で、過剰エネルギー（熱）がマッシュに加わった場合、所要の温度を維持するため、温度制御装置の少なくとも一部として冷却装置を設けることになる。
図１に示すように、複数組の型枠６を設けることもできる（図１には７組を示してある）。ただし、アッセンブリの数は１組から５０組まで多様であるが、約５〜２０組の場合が多く、約５〜１４組の場合がもっと多い。
図４に示すように、押出壁１０は複数の型枠１３を有することができる。型枠の断面形状が大きい場合、型枠の数は少なくなり、小さい場合には多くすることができる。しかし、通常は１つの押出壁１０に設ける型枠の数は４個までであり、３個が普通である。ただし、本物に似せるべき食品片が大きい場合には、上記の局部的圧力低下を防止するため、押出壁１０に型枠を１個だけ設けることになる。図８は押出壁１０に型枠１３を１個だけ設けた場合を示す。この場合は、型枠１３がミニチュア・チキン・ドラムスティックを再現しようとするものであり、かなり大きいから、複数型枠１３を押出壁１０に設けると型枠が開く時に押出壁１０内のマッシュの圧力が著しく低下するからである。
同じく図４に示すように、押出壁１０の外面４０には少なくとも１つのベアリング面四一があり、これに沿ってカッター部材１４が往復摺動する。図４は２つのベアリング面を示してあるが、１〜約１０面、或はそれ以上のベアリング面を設けてもよい。このベアリング面四一はカッター部材１４の内面５０（図５参照）と密着し、型枠１３に沿って往復動する際に、正確な摺動とカッティングを可能にする。
これらのベアリング面は、押出壁１０または管状カッター部材１４の内面を機械加工しただけのものでもよいが、ベアリングの耐用寿命を延ばすため、特殊なベアリング材、例えば、ベアリング鋼、オイル含浸焼結ベアリングから成る別設のベアリングの場合もある。しかし、上記したように毎分往復サイクルが高い場合、特に、毎分約３５０サイクル以上の場合、比較的短い期間で摩耗して緩みを生じ、押出壁１０とカッター部材１４との密着摺動が不可能になる。従って、毎分のサイクル数が高い場合、カッター部材１４の内面５０にベアリング・プラスティック・スリーブを埋め込むことによってベアリングを構成することが最も好ましい。このようなスリーブの取り付け方法は多様であるが、カッター部材１４の内面５０に凹部を形成するのが好ましい。スリーブを凹部に嵌め込んだ後、研削などによってスリーブの内径を、押出壁１０の外径より例えば１/１０，０００インチだけ大きくなるように正確に寸法設定する。これによって、ベアリングに極めて厳しい自由度が得られる。次いで、ハイデックス（HYDEX）のようなエンジニヤリング・プラスチック（耐摩耗性、強度、非圧縮性に優れたプラスチック）で表面加工すれば、ベアリングにガタを生ずることなく長期間にわたって毎分５００〜８００サイクルの往復運動が可能となる。ベアリング・スリーブは肩部または保持リングのような従来公知の手段で凹部に保持することができる。
図１３は、カッター部材１４の内壁５０の凹部１３１に嵌め込んだベアリング・プラスチック・スリーブ１３０の例を示す。プラスチック・スリーブは肩部または保持リング１３２によって凹部１３１に保持すればよい。
所要の形状を付与した刃面１８（図５参照）を、刃面１８が最初に出会う型枠１３の最初の４分の１の形状と一致させるため、管状カッター部材１４にスロット５１（図５及び２参照）を設け、スロット５１から突出するように押出壁１０に垂直な突出部、例えば、スタッド４２を取り付ける。このように構成すれば、刃面は押出型枠と整列状態を保つ。刃面を押出型枠と整列状態に保つ最も簡単な方法はスタッド４２を押出壁１０に螺合することであるが、キー・スロット構成、ガイド・ピン構成などを利用しても同様の結果が得られる。
本発明の好ましい実施態様としては、閉鎖押出端１１に少なくとも一部円錐形の型枠バーター（分流手段）４５を設け、押出壁１０の中心に向かって突出させ、少なくとも押出型枠１３内に位置する押出壁１０のレベル４６まで達するようにする。型枠バーター４５は円錐台形であることが好ましい。
型枠バーターの目的は、押出壁１０を通過するマッシュと出合ってその主流を軸方向から横方向へ逸らすことによって、型枠を通過するマッシュ流の乱れを軽減することにある。マッシュ流の乱れが軽減されれば均一な、所期の形状の押出物が得られる。
押出物をカットするため、カッター部材１４が押出壁１０に沿って往復動する際に、連続する２つの切片の間にブリッジが残るのを避けるには、カットが完全でなければならない。そのためには、カッター壁１６が往復運動の最遠端に達した時点で、刃面１８の前縁が閉鎖押出端よりも広くなるように前記カッター壁１６を充分長く設定することが重要である。刃面１８がこのように型枠１３よりも広ければ、連続駿切片間にブリッジが残ることはない。ただし、ブリッジを完全に無くするには、刃面１８の後縁も閉鎖押出端１１より広く設定することが好ましい。
押出壁に、複数、例えば２つ以上の型枠が存在する場合、カッター壁に同数の刃面が存在しなければならない。各押出型枠に１つの刃面が必要であり、これらの刃面を、例えば、スタッド、ピン等を介して型枠と整列させねばならない。また、前記ブリッジ等が残るのを避けるため、ベアリング面４１（図４参照）の１つが、使用時に、型枠１３が形成されている押出壁１０の一部でもあることが好ましい。ベアリング面には、少なくとも１つの型枠が配設されていて、ベアリング面は管状カッター部材１４の内面５０と嵌合しているから、ベアリングもまたブリッジ残留の防止に寄与する。
型枠を通過するマッシュの流量を制御して、押出食品片を天然食材片に似せる手段は、他にもたくさんある。すなわち、型枠バーターの最も小さい端部が型枠の軸方向両縁端４７、４８（図４参照）からほぼ等距離のレベル４６に来るように、型枠バーター４５を管状押出壁１０内に形成すれば、マッシュを軸方向から横方向へ最大限に偏流させることができる。これによると、天然食材の形状を極めて正確に再現することができる。また、刃面１８は少なくともその一部を、図５及び８に示すテーパー５３のように軸方向にテーパーさせてもよい。さらにまた、押出壁１０とカッター壁１６が円形断面を有する場合、これらを通過するマッシュ流による圧力低下を容易にし、押出物形状の精度を高めることになる。ただし、場合によっては、押出壁１０及びカッター壁１６の断面形状が正方形、矩形、楕円形、多面体形などであってもよい。円形断面以外の場合、整列は自動的に行われるから、突出部を設ける必要はなく、その点で有利である。しかし、円形断面以外の断面形状はマッシュ流を不均一にするおそれがあり、好ましくない。
本発明の利点を、図９〜１２に略示した。図９は本発明に基ずいて製造された模擬フライド・シュリンプを示し、本物に似ているだけでなく、本発明の成果として、形状が丸みを帯びている。図１０は、公知技術による同様の押出成形食片を示し、通常のフレンチ・フライド・シュリンプの形状とは異なるだけでなく、重大な欠点として、やや角ばっており、天然ものとはほど遠い。同様の結果をミニチュア・チキン・ドラムスティック（図８参照）に関する図１１及び１２に示した。ここでも、図１１に示す本発明の製品が丸みを帯びているのに対して、従来技術の製品はややいびつであり、丸みはなく、角張つている。
本発明の装置の詳細を以上に説明したが、次に、食品片を製造する際にこの装置を使用する条件を以下に説明する。ただし、これらの条件はマッシュのタイプに応じて異なり、以下に述べるのはその例に過ぎない。
マッシュは、獣肉、鶏肉、魚介、穀粉、野菜、果物、固形乳製品等、多様な食材から調製できる。具体例として、ビーフ、チキン、シュリンプ、小麦、コーン、ライス、ポテト、アップル、チーズから調製できる。まず、食材を擂潰して流動性のマッシュを形成するのに適した粒度とする。例えば、ユー・エス・スクリーン・シリーズ・５、通常は１０、或は２０か１００の節を通過する粒度とする。
例えば、３％〜７０％の水等の分散媒液を、擂潰した食材に加えて流動性のマッシュを調製する。バインダー、香辛料、保存剤、着色剤、安定剤、酸化防止剤等を、公知の量だけマッシュに添加する。多くの場合、硬化可能なガムまたはペクチン酸塩、例えば、グアー・ガムやアルギン酸ナトリウムを従来のように約０．１％〜２５％の割合でマッシュに添加する。ガムまたはペクチン酸塩を、例えば、０．５％〜１０％の塩化カルシウム溶液のようなゲル化剤によって硬化させる。
圧力容器に対する圧力は、マッシュのタイプ、型枠のタイプに応じて異なるが、１〜５０psigの圧力を使用するのが普通であり、その場合、マッシュ温度は２５〜５０Ｆが普通である。
以上の説明において、ある状態、構成、形状、圧力が「実質的に」変わらないという記述がある．この語句「実質的に」は、変化が、押出成形された食品切片の形状を目に見えて異なる形状にするのに充分であることを意味する。例えば、型枠の実質的にあらゆる部分におけるマッシュの通過流量が、実質的に一定となるように型枠を形成するという記述がある。この場合の「実質的に」は、押出成形食品切片が手本である食材片と比較して目に見える程差がないことを意味する。例えば、「比較的」という語句も、この明細書中では同じ意味で使用されている。
本発明を実施することによって、従来公知技術の上記問題が解消される。なお、当業者ならば、例えば、スタッド等に関して種々の等価手段を見いだすことができるであろう。このような自明の変更はすべて後記する請求の範囲に包括されるものとする。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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