(57)【要約】  １つの主押出機の押出流から異なる特性を有する複数の押出製品を生成する装置及び方法が提供される。主押出機には衛星押出機アセンブリが取外し可能に取付けられ、複数の衛星押出機に引き込まれる複数の流れに分割される１つの主押出機からの単一流からの複数の異なる押出製品の生成を可能にする。押出機の各々は、異なる温度、圧力、湿度及びせん断条件において運転されてもよい。更なる構成要素が材料流の内の１つ以上の材料流に選択的に付加されてもよい。
2016518111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチバレル押出システム（１）であって、
ａ．一次押出機（１０）と、
ｂ．複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）と、
ｃ．バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成された各押出機と、
ｄ．前記一次押出機（１０）と複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を相互接続する多岐管（２４）であって、該多岐管は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機（１０）の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように機能することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する多岐管（２４）と、
を備えるマルチバレル押出システム（１）。
【請求項２】
単一の澱粉含有食用混合物から複数の押出食品製品を製造する方法であって、各食品製品は異なるガラス転移温度を有し、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記澱粉含有混合物を第１の温度で前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）へ通すステップと、
ｄ．各々が異なるガラス転移温度を有する複数の押出製品を形成するために複数の個別の第２の温度で個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）において前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項３】
押出澱粉含有製品の貯蔵弾性率を改善する方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記澱粉含有混合物を前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）内へ通すステップと、
ｄ．個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項４】
押出澱粉含有製品の膨張指数を減少する方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記澱粉含有混合物を前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）内へ通すステップと、
ｄ．個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項５】
澱粉含有熱加工材料の結晶度に影響を及ぼす方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記澱粉含有混合物を高温での前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）内へ通すステップと、
ｄ．上昇させた温度での個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項６】
押出ペットフードにおけるリジン損失を減少する方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記澱粉含有混合物を前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）内へ通すステップと、
ｄ．低下させた温度での個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項７】
澱粉含有ペットフードからの動物によるグルコース吸収を増強する方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．ある時間にわたる上昇させた温度での前記一次押出機（１０）からの押出によって前記澱粉含有混合物を加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の内の１つの入口（３５）内へ通すステップと、
ｄ．個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）において長くした時間にわたって低下させた温度で前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項８】
澱粉含有ペットフードにおける澱粉糊化を増大する方法であって、
ａ．マルチ押出装置（１）であって、該マルチ押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、多岐管（２４）を含み、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．澱粉含有ペットフード混合物を前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された澱粉含有混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流の夫々を前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の内の１つの入口（３５）内へ向かわせるステップと、
ｄ．個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項９】
前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の少なくとも１つに温度の影響を受けやすい原料が添加される請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記温度の影響を受けやすい原料の生物学的利用能は、前記最終的な押出製品において、単一の押出機において加工された最終的な押出製品と比較して増大する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）内の前記せん断条件は、前記一次押出機（１０）内の前記せん断条件とは異なる請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
水和競合成分は、前記複数の分離された材料流の少なくとも１つには添加されるが、前記一次押出機（１０）における前記澱粉含有混合物には添加されない請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
せん断の影響を受けやすい原料は、前記複数の分離した材料流の少なくとも１つには添加されるが、前記一次押出機（１０）における前記澱粉含有混合物には添加されない請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法且つ汚染物質の生成を低減する方法であって、
ａ．ある時間に渡ってある温度で前記一次押出機（１０）による押出によって前記澱粉含有混合物を加工するステップと、
ｂ．より長い時間に渡る低下させた温度での個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記複数の分離した材料流の少なくとも１つを加工するステップと、
を更に含む方法。
【請求項１５】
請求項２乃至８のいずれか一項に記載の方法且つ前記一次押出機（１０）の背圧を減少する方法であって、
ａ．ある速度で前記一次押出機スクリュー（１５）を稼働するステップと、
ｂ．低減させた速度で前記衛星押出機スクリュー（２８）の少なくとも１つを稼働するステップと、
を更に含む方法。
【請求項１６】
単一の食用混合物から複数の押出食品製品を製造する方法であって、
ａ．押出装置（１）であって、該押出装置（１）は、
一次押出機（１０）及び複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備え、各押出機は、バレル（１２、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内に軸方向に回転可能なスクリュー（１５、２８）を有し、材料をバレル入口（１３、３５）から前記バレルを通ってバレル出口（１４、３６）から出るように移動させるように構成され、
多岐管（２４）を備え、該多岐管（２４）は、入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有し、前記一次押出機の前記バレル出口（１４）を通過する前記材料を複数の分離した材料流に分離するように動作することが出来、各分離した材料流は前記多岐管出口（２５）の１つを通って前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の入口（３５）へ移動する、
押出装置を提供するステップと、
ｂ．前記食用混合物を前記一次押出機（１０）からの押出によって加工するステップと、
ｃ．次に、複数の分離した材料流を形成するために前記押し出された食用混合物を前記多岐管（２４）に通し、前記分離した材料流を前記衛星押出機の内の１つの入口（３５）へ通すステップと、
ｄ．複数の押出食品を形成するために個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）において前記材料流を加工するステップと、
を有してなる方法。
【請求項１７】
澱粉含有材料から製造された押出製品であって、該製品は、
ａ．澱粉含有混合物をバレル（１２）内の軸方向に回転可能なスクリュー（１５）を有し、材料をバレル入口（１３）から前記バレルを通ってバレル出口（１４）から排出するように構成された第１の押出機（１０）に通し、
ｂ．次に前記押し出された澱粉含有材料を入口（２３）及び複数の分離した出口（２５）を有する多岐管（２４）へ通し、前記多岐管が、前記澱粉含有材料を複数の分離した材料流に分離し、各分離した材料流が前記多岐管出口（２５）の１つを通り、
ｃ．次に前記分離した材料流の各々を複数の衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の内の１つの入口（３５）へ通し、各押出機がバレル（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）内の軸方向に回転可能なスクリュー（２８）を有し、材料をバレル入口（３５）から前記バレルを通ってバレル出口（３６）から排出するように構成され、
ｄ．次に、複数の押出製品を形成するために個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）からの押出によって前記材料流を加工するプロセスによって調製される押出製品。
【請求項１８】
個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）から押し出された前記複数の製品を結合し、前記複数の製品を乾燥又は仕上げ装置に移動させることによって該押出製品に更なる乾燥又は仕上げステップを行うステップを更に含むプロセスによって調製される請求項１７記載の押出製品。
【請求項１９】
前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の内の少なくとも二つの個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）から押し出された前記複数の製品を結合し、前記複数の製品を乾燥又は仕上げ装置に移動させることによって該押出製品に対して更なる乾燥又は仕上げステップを受けさせるステップを更に含むプロセスによって調製される請求項１７記載の押出製品。
【請求項２０】
個々の前記衛星押出機（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）から押し出された前記製品を夫々の個別の乾燥又は仕上げ装置に移動させることによって該押出製品に更なる乾燥する又は仕上げるステップを行うステップを更に含むプロセスによって調製される請求項１７記載の押出製品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年３月１５日に提出された「ＥＸＴＲＵＤＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ（押出機システム及び方法）」と題する同時係属の米国仮特許出願第６１／７８９，７６０号に基づく合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）及び連邦規則法典第３７巻第１条７８項に基づく優先権を主張するものであり、その全ては、参照によって本書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、押出機及び押出製品に関する。より具体的には、本開示は、夫々が温度、圧力、及び標準的な押出材料への原料の添加の制御による固有の特性を有する押出製品を製造することが出来る複数の押出機バレルを含む衛星押出機アセンブリと接続した上流バレルアセンブリを有する押出機システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
押出物の特性を変化させるように押出物への成分の添加を可能にする様々な種類の押出機が製造されている。これらの添加成分としては、着色料、香味料、テクスチャ増強成分等が挙げられることができる。現在の方法では、異なる色及び味を取り入れて押出製品を生成するために、個々の運転は、色及び／又は風味毎に行われなければならない。このプロセスでは押出機が独占され、各運転からの製品は、運転の始めに決定した同じ色及び味の組み合わせを取り入れる。１つの主な供給生地から異なる色、風味、及びテクスチャを有する押出製品を製造したい場合は、供給生地が分割又は分離され、所望の色、風味、及びテクスチャの組み合わせを達成するために適切な成分及び／又は添加物と混合されることが出来る。混合処理の間、供給生地の温度が低下し、押出製品のテクスチャ、密度、及び粘度に影響を及ぼし、製品の品質低下を招く可能性がある。更に、供給生地を分離流に分離する行為は、押出機を稼働させるのに更なる駆動馬力を必要とする可能性があり、背圧の上昇を引き起こす可能性がある。
【０００４】
繰り返された押出の累積過程において添加成分を添加しようとする試みがあり、添加成分は、各押出中に添加される。しかしながら、繰り返された押出の結果、貯蔵弾性率によって測定されることが出来る、製品の澱粉成分の柔軟性及び弾力性が増加する。しかしながら、膨張指数は、澱粉の繰り返された押出と共に低下し、より重い製品が産出され、粒子密度が増加することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当該技術では、１つの主押出機又は１つの主押出流から、色、風味、及びテクスチャ等の異なる特徴を備える数個の製品を作り出すための装置と、かかる装置を使用する方法が必要とされている。更に、押出物の分割が、更なる駆動馬力、背圧の上昇、製品の品質低下、製品のテクスチャを制御する能力の喪失等、先行技術の分離方法に関連する問題を生じない装置及び方法が必要とされている。また、単一の押出物から製造される様々な糊化製品の加工温度及びテクスチャを調節することが出来る押出システムと共に、澱粉製品内の架橋を調節する方法が必要とされている。
【０００６】
押出澱粉含有製品は、供給生地に含有される澱粉の糊化によって形成され、ダイを介して押出機バレルから押し出される。澱粉は、判定可能なガラス‐液体又はガラス転移温度（Ｔｇ）を有する半結晶性ポリマーである。保存中には、乾燥穀物製品は、製品の品質が低下し、その保存可能期間が短くなるテクスチャ変化を生じる可能性がある。乾燥した澱粉含有食品の保存中の水分移動によって生じるテクスチャ変化は、食品システムのＴｇに原因があり、Ｔｇは、保存時の澱粉含有食品の安定性を予測する指標である。低温で糊化された澱粉は、より高い結晶度レベルを示すことが知られており、結晶度とＴｇとの間には関係性が認められている。このように、澱粉の結晶度と、穀物の澱粉の糊化と関連するガラス転移温度とは、乾燥穀物製品の品質における決定要因である。最大澱粉結晶度は、澱粉が低温で糊化される時の製品保存中には、より急速に達成される。澱粉含有製品が、加工温度を低下させて製造される時、製品の保存可能期間を通してより狭い範囲の結晶度が観察される。製品の保存期限におけるＴｇの上昇は、製品が低い加工温度で生成される時にはまた低減する。押出澱粉含有製品の結晶度の管理及び制御が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、先行技術に固有の問題を克服し、１つの主押出機から複数の押出製品を生成するための装置及びプロセスを提供する。本開示の装置及びプロセスは、主押出機スクリューを駆動するために更なる馬力を必要とすることなく、且つ背圧を増加させることなく、複数の押出製品の生成を行う。更に、本開示の装置及び方法は、押出機の主材料流から分離した個別の材料流内の材料の温度、圧力、流量、粘度、テクスチャ、色、風味、及び量の調節を行う。
【０００８】
本開示によって提供される装置は、当該技術において既知の従来の押出機に取り付けられることが出来る衛星押出機アセンブリを含む。一般的に、衛星押出機アセンブリは、多岐管部及び複数の衛星押出機を含む。好ましくは、押出物を衛星押出機のバレルから排出するために少なくとも１つの回転可能なスクリューに動力を提供するために、各衛星押出機には駆動モータが取り付けられる。好適な形態では、各衛星押出機の多岐管部は、主押出機からの材料流を受容し、その材料流を複数の分離材料流に分離し、これらの分離流の夫々を夫々の衛星押出機の入口へ向かわせることが出来る。衛星押出機アセンブリは、ボルト等の１つ以上の締結具によって主押出機に取外し可能に取付けられることが好ましい。一旦主押出機に接続されると、多岐管は、入口が主押出機バレルの出口と材料連通し、多岐管出口が複数の衛星押出機バレルの夫々の入口と材料連通するように配置される。好適な一実施形態では、衛星押出機アセンブリは、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、又は８個以上の衛星押出機を含んでもよい。
【０００９】
また、単一の主押出機及び単一の押出物流から異なる特性を有する押出製品を製造する方法が提供される。当該方法は、一般的に、本開示の衛星押出機アセンブリを従来の主押出機に取り付けること、及び押出製品又は押出物を形成するために主押出機に材料流を通すことを含む。この主材料流は、スクリューの作用によって主押出機のバレル内を移動し、予め選択された特性及び性質を有する製品を生成するように設計された所定の温度、圧力、及びせん断条件に従う。主材料流が衛星押出機アセンブリの多岐管入口に到達すると、この材料流は、複数の衛星押出機の夫々に引き込まれる１つ又は複数の流れに分割される。衛星押出機アセンブリは、主押出機からの押出物を受容するために主押出機の出口と接続している。或いは、衛星押出機アセンブリは、主押出機バレルの長さに沿った任意の選択地点に配置され、材料流が、主押出機バレルから前記選択地点における衛星押出機アセンブリの多岐管へ直接排出されるようにしてもよい。このようにして、主押出機の部分的に加工された材料流又は完全に加工された押出物は、衛星押出機において個別に調節及び加工されることが出来る。更に、前記材料流は、主押出機バレルの長さに沿う任意の地点において、取り付けられた衛星押出機アセンブリ内へ主押出機から排出され、それによって、異なる特性を有する様々な製品を形成してもよい。
【００１０】
当然のことながら、衛星押出機によって生じた別々の加工により、従来の押出機において生じる典型的な加工中に、温度の影響を受け易い原料等の、劣化しうる多くの原料の添加が可能になる。澱粉は、一次押出機において完全に調理されることが出来、その際、押出物流は、一次押出機から排出され、夫々の各衛星押出機に進入する。各衛星押出機は、次に、これらの原料の添加が可能な条件下で稼働させることが出来る。このように、本開示は、これらの原料をより少ない初期量で含みながらも、最終製品において、従来の押出機から押し出された従来の製品において見られる最終的な生物学的に利用可能な量と同程度又はそれより多くの最終的な生物学的に利用可能な量を提供することが出来る。
【００１１】
図面は、本明細書の一部を構成し、本押出機システム及び方法の例示的実施形態を含み、その様々な目的及び特徴を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】主押出機アセンブリに取り付けられた衛星押出機アセンブリを示す押出装置の側面の斜視図である。
【図２】主押出機アセンブリと連結された衛生押出機アセンブリを示す、上方から出力端に向かって取られた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２には、本開示に係る押出機システム１が示され、下流の衛星押出機アセンブリ２０と接続した一次即ち主押出機アセンブリ１０を含む。システム１は、主押出機１０の押出物を、衛星押出機アセンブリ２０による更なる加工のために複数の流れに分割する。かかる更なる加工は、１つ以上の供給流への添加物の注入、及び選択された温度及び圧力での更なる混合及び押出作業の実行を含んでもよい。このようにして、夫々異なる個別の特性を有する複数の押出製品が、単一の一次押出機及び単一の一次押出流から同時に生成されることが出来る。
【００１４】
主押出機アセンブリ１０は、入口１３と、押出物が通常主押出機から排出される出口１４とを有するバレルアセンブリ１２を含む。バレルアセンブリ１２は従来の構造のものであり、１つの例示的なバレルアセンブリは、米国特許第５，６９４，８３３号明細書に記述されており、これは全て参照によって本書に援用される。バレルアセンブリ１２は、軸方向に回転可能なスクリュー１５を収納する。衛星押出機アセンブリ２０は、入口２３及び複数の出口２５を有する多岐管２４を含み、各出口は、複数の衛星押出機のうちの１つに結合されている。図２に示す実施形態は、４つの衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを含む。当業者には、任意の適当な数の衛星押出機が採用されてもよいことは理解されるだろう。例えば、主押出機１０は、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１５個、２０個、又は任意のその他の所望の数の衛星押出機と接続されてもよい。かかる実施形態では、多岐管２４は、接続された衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの数に対応する数の出口２５を含むように変更されることができる。多岐管２４は、多岐管入口２３と流体連通又は材料連通したバレル出口１４と下流に向かって主押出機アセンブリに取外し可能に接続される。
【００１５】
多岐管２４は、多岐管２４上のフランジを介して延出するボルト等の複数の取外し可能な締結具２２によって主押出機バレル１２に接続されることが好ましい。好ましくは、多岐管は、更なる駆動馬力を必要とすることなく、スクラップを生じることなく、製品の品質を低下させることなく、且つ背圧の上昇を生じることなく、材料流を分割するように構成される。多岐管は、材料流を１つの衛星押出機内へ流入させてもよいし、材料流を分割し、その流れを、対応する複数の衛星押出機によって受容される複数の分離流に流入させてもよい。
【００１６】
一実施形態において、各衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄは、衛星押出機アセンブリ２０に取外し可能に取付けられる。これにより、様々な衛星押出機の交換が可能になり、衛星押出機の数を単一の衛星押出機に減らし、或いは、複数の衛星押出機の構成が、その他の衛星押出機から独立する。他の態様では、２つ以上の衛星押出機は、共押出製品が生成されるように組み立てられてもよい。そのアセンブリにおける衛星押出機の数に応じて、異なる特性を有する複数の共押出製品が同時に生成されてもよい。
【００１７】
主押出機バレル１２は、ある衛星押出機アセンブリ２０から係合解除され、異なる数の出口２５を含む、対応する数の衛星押出機３０に接続された多岐管を有する異なる衛星押出機アセンブリ２０に接続されてもよいことが想定される。
【００１８】
主押出機は、当該技術において既知の任意の押出機の種類でよい。これは、これらに限定するものではないが、冷間押出、熱間押出、及び温度調節を含まない又は行わない押出機を含む。好適な一実施形態では、押出機は、温度調節機構を提供する種類のものであり、好ましくは熱間押出機である。また、主押出機は、これらに限定するものではないが、食品、プラスチック、ポリマー、セラミック、金属、及びそれらの組み合わせを含む任意の種類の材料を押し出すことが出来る押出機でもよい。本開示の目的で、主押出機は、食品、好ましくは、澱粉含有食品を生成することが出来る押出機であることが好ましく、動物用の澱粉含有食品用に設計された押出機であることが好ましい。
【００１９】
主押出機１０及び衛星押出機２０における温度、圧力及び／又はせん断条件は、当該技術において既知の任意の従来の機構によって調節されることが出来る。温度調節の機構の例としては、これらに限定するものではないが、従来のバレル加熱器、従来の冷却器、熱送風機、液体冷却システム、内部ボア冷却、電気加熱、電気冷却、水冷却システム、及び１つ以上の高感度熱電対又は測温抵抗体を組み込んだマイクロプロセッサが挙げられる。
【００２０】
衛生押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの各々は、別個のバレルアセンブリ３１を含み、入口３５、出口３６、及びバレルアセンブリ３１内に収容された軸方向に回転可能なスクリュー２８を有する。また、各衛星押出機は、製品流が各出口３６に向かって且つそこから排出されるように各バレル３１内を移動するようにスクリュー２８の回転及び前進運動を制御するための別個の駆動モータ２６を含む。各衛星押出機バレルアセンブリ３１はまた、内部混合室３２を含むことが好ましい。好ましくは、各衛星押出機３０内での更なる成分との製品流の混合は、衛星押出機のバレルアセンブリ３１内に収容された混合室３２内の螺子スクリュー２８の回転によって行われる撹拌混合によって達成される。好ましくは、各衛星押出機は、アセンブリにおけるその他の衛星押出機の製品と比べて固有の製品を作り出すために使用されることが出来る。
【００２１】
好適な一実施形態において、添加成分の保存を可能にするためのバレルアセンブリ３１にはリザーバ即ち貯蔵タンク３４が接続され、添加成分は、リザーバ即ち貯蔵タンク３４がスクリュー２８によってバレル３１に沿って移動される時に流れに添加される。好ましくは、添加成分は、押出物及び／又は押出製品の特性を調節又は変更するという効果を有する。かかる添加成分は、衛星押出機３０のバレル３１に沿って任意の場所に配置された入口即ちポートを介して流れに添加されてもよい。他の態様では、押出物を様々な選択サイズ及び形状に形成するために、出口３６の箇所又はその前の各衛星押出機３６に、ダイアセンブリが取り付けられてもよい。特定の形状の押出物が形成されるように、各衛星押出機の端部に、当該技術において既知の任意の種類のダイを取り付けることが出来ることは理解されよう。好ましくは、各衛星押出機に異なるダイが取り付けられ、それによって複数の押出物の形状及びサイズを形成することが出来る。その他の好適な実施形態では、２つ以上の押出物流が、各衛星押出機内で加工された後に一緒に運ばれる又は結合され、それによって共押出製品を提供することが出来る。
【００２２】
更に好適な一実施形態では、プログラマブル論理制コントローラ（ＰＬＣ）等の制御ユニットを有する制御システム又は制御パネルの形状としてもよい、他の制御システムと、コンピュータ及びユーザインターフェースとが、衛星押出機アセンブリと接続されてもよい。制御パネルは、衛星押出機アセンブリと一体化した又は各衛星押出機に別々に組み入れられた制御システムと通信してもよいし、主押出機の制御システムと一体化してもよい。好ましくは、制御パネルは、主押出機から各衛星押出機に進入する押出物の温度、圧力、せん断、流速、量、各衛星押出機へ進入する更なる材料成分の量及びタイミング、及び押出物の特性に影響を及ぼすその他の機能を調節するようにＰＬＣに指示するためにユーザによって採用されてもよい。この制御システムは、当該技術において既知の任意の方法によって押出物の特性を調節するために使用されてもよい。好ましくは制御システムを使用することによって調整される任意の加工条件パラメータも、本開示の衛星押出機アセンブリに関連して当該技術において既知の任意の方法によって変更することが出来る。
【００２３】
前記制御システムが衛星押出機に進入する主押出機からの押出物の量を調整する一実施形態では、単一の衛星押出機における材料流は、主押出機からの主押出物流の０％乃至１００％を含むことが出来る。主押出機から各衛星押出機内へ流入する押出物の量は、その他の各衛星押出機におけるものに等しくても等しくなくてもよい。押出物流は、これらに限定するものではないが、ゲート弁、フロー障害ピン、カッターの速さ、及び／又は任意のフロー阻害ピン又はスクリューを調整することを含む、当該技術において既知の任意の方法によって調節されることが出来る。例えば、４方向衛星押出機アセンブリでは、押出物の量は、これらに限定するものではないが、主押出機から各衛星押出機内への押出物の０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、及び１００％をも含む、０％と１００％との間の任意の割合の量とすることが出来る。
【００２４】
好ましくは、制御システムは、主押出機から受け取った材料流が流れる時に個別に各衛星押出機の条件パラメータ及び機能の制御及び／又は調整を行い、任意の１つの衛星押出機における押出物流の特性の変更が、ユーザインターフェースを介してユーザによって又はコンピュータ可読プログラムを介していつでも行われることが出来るようにする。好ましくは、本開示の衛星押出機アセンブリを使用することによって、スクラップを生じることなく、更なる駆動馬力の必要性を生じることなく、製品の品質を低下させることなく、又は背圧における上昇を生じることなく、各衛星押出機における材料流の流動時にいつでも押出物の特性に変更を行うことが出来る。１つ以上の衛星押出機内には真空システムが使用されてもよく、この真空システムは、制御システムによって調節されてもよい。
【００２５】
各衛星押出機は、主押出機において開始された押出工程を続ける又は続けないように個別に構成又は設計することが出来る。或いは、各衛星押出機は、主押出機から受け取った押出物が、主押出機及びその他の衛星押出機における押出加工及び条件パラメータとは異なる押出加工及び条件パラメータに従うように個別に構成又は設計されることが出来る。従って、衛星押出機内を移動する押出物は、より高い又はより低い温度、せん断及び／又は圧力条件に曝されてもよい。しかしながら、衛星押出機内での温度及び圧力への露出は、主押出機のそれの残りでもよい。
【００２６】
本開示の方法は、主押出機アセンブリ１０へ大量の原料を提供することを含み、押出機バレル１２内に配置された軸方向に回転する螺子スクリューが、その原料を製品混合物即ち生地に混ぜ込み、その製品混合物即ち生地は、出口１４へ送られてそこから押し出される。押出混合物は、多岐管入口２３に進入し、多岐管によって所定数の流れに分割されるが、その数は多岐管２４の構造によって決まり、供給流は多岐管出口２５から押し出される。個々の流れは、多岐管出口２５から夫々の衛星押出機バレル入口３５内へ移動する。夫々の駆動モータ２６は、夫々の軸方向に回転する螺子スクリュー２８を駆動して、夫々の衛星バレル３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄから流れを押し出す。これらに限定するものではないが、着色料、香味料、テクスチャ増強剤、潤滑剤、乳化剤、水分、添加食品成分、ｐＨ変化剤、芳香剤、栄養剤、栄養補助食品、薬剤、薬用成分、ビタミン及び／又はミネラル活性微生物、その他の添加物及びそれらの様々な組み合わせを含む更なる製品成分が、流れ及び／又は押出製品の特性を調節又は変更するために１つ以上の流れに選択的に添加されてもよい。かかる更なる成分は、衛星押出機アセンブリ２０に隣接して配置されたリザーバ即ち貯蔵タンク３４に保存されてもよい。一実施形態では、選択された添加成分は、夫々のバレル３１内で夫々の螺旋形の螺子スクリュー２８の前進回転によって撹拌混合するように押出物と混合される。バレル３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄの夫々の流れは、生地を所望の形状及びサイズに形成するために、夫々の押出機バレル３１内及び／又は夫々の出口３６に隣接して配置された１つ以上のダイアセンブリ３８を通過させてもよい。
【００２７】
その代わりに、又はそれに加えて、各衛星押出機は、衛星押出機における条件、特に、温度、圧力、及びせん断に関する条件を調整することによってその押出物の物理的特性を操作することが出来る。好ましくは、更なる成分は、別個の成分添加機構によって各衛星押出機において押出物に添加される。これらの別個の機構は、別個の混合室を含んでもよい。各混合室は、別個のモータによって駆動されるスクリュー又はその他の混合機構を含むことが好ましい。混合室の各々を駆動するこれらの別個のモータは、主押出機スクリューの駆動モータとは別であることが好ましい。別個の混合室は、衛星押出機に取り付けられることが出来る任意の種類のリザーバ即ち貯蔵タンクを含んでもよい。取り付けられる室は、添加成分が、衛星押出機バレルを通過する時に材料流に接触することが出来るように配置される。
【００２８】
要望に応じて、衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの内の何れか１つ以上の衛星押出機における供給流は、その他の衛星押出機とは独立して加工されて押し出されてもよい。このように、本開示は、単一の主押出物流が複数の押出物流に分割された後に、そこから複数の明確な押出製品を生成する能力を提供する。
【００２９】
要望に応じて、押出製品流の内の１つ以上の押出製品流は、梱包前の完成品を形成するための乾燥機又は仕上げ装置内で１つ以上の乾燥及び／又はその他の仕上げステップを受けてもよい。１つの態様において、各衛星押出機からの明確に区別される押出製品は、選択した温度及び／又はその他の条件下での別個の装置及び／又は以下の別個の方法ステップにおいて個別に乾燥及び／又は仕上げが行われてもよい。或いは、衛星押出機の内の１つ以上の衛星押出機からの明確な押出製品流は、乾燥及び／又は仕上げステップのために結合又は蓄えられてもよく、各ステップは、装置において同一の選択された温度及び／又はその他の条件下で行われる。一態様において、押出製品流の内の１つ以上の押出製品流がスクラップとして排出されてもよい。
【００３０】
主押出機１０において供給流を加工し、次に衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ又は３０Ｄにおいて更に加工するこの二段階の方法は、異なる温度及びせん断における各押出機の稼働を可能にするので有利である。澱粉含有混合物は、比較的高い温度で糊化するため、主押出機１０は、衛星押出機の温度及びせん断よりも高い温度及びせん断で稼働させてもよい。或いは、温度及びせん断は、衛星押出機の内の１つ以上の衛星押出機において上昇させてもよい。各押出機において付与されるエネルギーを個別に制御する能力によって、１つの押出混合物が非常に異なる性質を有する様々な製品に製造されることが出来るように、その混合物に差別化されたせん断レベルが付与されることが出来るようになる。開示された方法を使用して生成された製品は、含まれる原料だけでなくテクスチャ膨張においても異なっていてもよい。いずれかの１つの衛星押出機上で共押出製品が生成される一方で、その他の衛星押出機上では単一の成分の製品が生成される。
【００３１】
衛星押出機による加工がそのあとに続く一次押出機による二段階加工の結果、全体的な加工時間が増加するが、加工の衛星押出時は温度の低下が可能になる。このようにして、澱粉含有成分は、主押出機において短時間で比較的高い温度で糊化されることが出来、その後、衛星押出機においてより長い追加的な加工時間で温度を下げてもよい。より低い温度でのより長い全体的な加工時間の結果、特定の微生物及び毒性の汚染物質の生成が減少し、最終的な押出製品の品質が向上する。一部の研究は、より低温での動物用食品の長時間の調理の結果、かかる食品が食される時の動物のグルコース吸収が増加する可能性があることを指摘している。
【００３２】
好適な一実施形態では、通常、水を結合し、澱粉粒が押出時の水和及び膨張を達成することを困難にする保湿剤、油、脂肪等が蓄えられる。これらの水和と競合する成分は、糊化が達成されるまで主押出機アセンブリ１０において加工される他の供給生地成分から分離される。水和と競合する成分は、後で衛星押出機バレル３１内へ導入される。このようにして、主押出機バレル１２における供給生地の澱粉成分は、競合成分による阻害のない最大限の水和及び糊化を達成してもよい。
【００３３】
他の好適な一実施形態では、上昇した加工温度によって損なわれる又は変性される可能性があるビタミン及び活性微生物等のせん断の影響を受けやすい成分は、主押出機１０の供給流から取っておき、下流で衛星押出機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び／又は３０Ｄの内の１つ以上の衛星押出機内へ導入される。
【００３４】
他の好適な一実施形態では、衛星スクリューは、一次押出機１０よりも速い速度で稼働させる。これにより、一次押出機は流れを成形ダイに対して直接押し付けるのではなく、多岐管及び衛星押出機内へ押し込み、複数のダイに力を分散させるので、一次押出機の加工効率が最大になる。これによって、一次押出機の背圧が減少する。更に、より速い速度で衛星スクリューを稼働させることは、一次押出機システムの出力を上げることに寄与する。
【００３５】
当然のことながら、本書では特定の形状の押出機システム及び方法が図示されて記述されているが、本発明は、記述及び図示されたそれらの特定の形状又は部品の配置に限定されない。このように好適な実施形態が記述されているが、以下は新規であると主張され、特許証によって保護されることが望まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１    押出機システム
１０  一次押出機アセンブリ
１２    バレルアセンブリ
１３    入口
１４    出口
１５    スクリュー
２０  衛星押出機アセンブリ
２２    締結具
２３    入口
２４    多岐管
２５    出口
２６    駆動モータ
２８    スクリュー
３０    衛星押出機
３０Ａ    衛星押出機
３０Ｂ    衛星押出機
３０Ｃ    衛星押出機
３０Ｃ    衛星押出機
３１    バレルアセンブリ
３１Ａ    バレル
３１Ｂ    バレル
３１Ｃ    バレル
３１Ｄ    バレル
３５    入口
３６    出口
【図１】
2016518111.tif 000003
【図２】
2016518111.tif 000004
【国際調査報告】
2016518111.tif 000005