(57)【要約】  高比機械エネルギー押出機スクリュー組立体（１４、８８、９８）および完全押出機（１０、８６、９６）が提供され、これらは、中間セクション（１０４）の両側にある入口および出口スクリューセクション（１０２、１０６）のフライト幅よりも大きい軸方向フライト幅を有する、ワイドフライト中間スクリューセクション（１０４）を含む。中間セクション（１０４）は、食料品材料の処理中にその食料品材料に付与されたＳＭＥを向上させるのに役立つ摩擦および剪断を増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口および離間した出口を有する細長い押出機バレル内に配置するために設計された押出機スクリュー組立体であって、前記スクリュー組立体は、らせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能で、全長を有し、前記バレル内に配置されたとき：
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を備え、
前記中間セクションは、前記中間セクションのピッチ長の約２０〜８０％のフライト幅を有し、
前記入口セクションおよび前記出口セクションのフライト幅は、前記中間セクションのフライト幅未満である、押出機スクリュー組立体。
【請求項２】
前記中間セクションのフライト幅は前記中間セクションのピッチ長の約２５〜５５％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項３】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項４】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項３に記載のスクリュー組立体。
【請求項５】
前記中間セクションのフライト幅はそのスクリュー直径の約１５〜５０％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項６】
前記中間セクションのフライト幅はそのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項５に記載のスクリュー組立体。
【請求項７】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項８】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項７に記載のスクリュー組立体。
【請求項９】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項８に記載のスクリュー組立体。
【請求項１０】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項１０に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項１２に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約２〜８％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約３〜７％である、請求項１４に記載のスクリュー組立体。
【請求項１６】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１７】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項１６に記載のスクリュー組立体。
【請求項１８】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１９】
前記中間セクションが、実質的に一定のピッチ長を有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２０】
前記中間セクションが、実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２１】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２２】
前記中間セクションが、前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２３】
前記中間セクションが、前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２４】
前記出口セクションのスクリュー直径は、その長さに沿って先細にされている、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２５】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２６】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項１に記載のスクリュー組立体。
【請求項２７】
入口および離間した出口を有する細長い押出機バレル内に配置するために設計された押出機スクリュー組立体であって、前記スクリュー組立体は、らせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能で、全長を有し、前記バレル内に配置されたとき：
全長を有し、細長く、らせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能なスクリュー組立体を備え、前記スクリュー組立体が前記バレル内に配置されたとき、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが、前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を含み、
前記中間セクションは、そのスクリュー直径の約１５〜５０％のフライト幅を有し、
前記入口セクションおよび前記出口セクションのフライト幅は、前記中間セクションのフライト幅未満である、押出機スクリュー組立体。
【請求項２８】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項２９】
前記中間セクションのフライト幅は、前記中間セクションのピッチ長の約２５〜５５％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３０】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３１】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項３０に記載のスクリュー組立体。
【請求項３２】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３３】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３４】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項３３に記載のスクリュー組立体。
【請求項３５】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口と出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３６】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項３４に記載のスクリュー組立体。
【請求項３７】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３８】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項３７に記載のスクリュー組立体。
【請求項３９】
前記入口および出口セクションフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約２〜８％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４０】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約３〜７％である、請求項３９に記載のスクリュー組立体。
【請求項４１】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４２】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項４１に記載のスクリュー組立体。
【請求項４３】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４４】
前記中間セクションが実質的に一定のピッチ長を有する、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４５】
前記中間セクションが実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４６】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４７】
前記中間セクションが、前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４８】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項４７に記載のスクリュー組立体。
【請求項４９】
前記出口セクションのスクリュー直径は、はその長さに沿って先細にされている、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項５０】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項５１】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項２７に記載のスクリュー組立体。
【請求項５２】
押出機であって、前記押出機が、
入口と出口とを有する細長いバレル；
全長を有する前記バレル内の、細長く、らせん状のフライトを有する、軸方向に回転可能なスクリュー組立体を備え、前記スクリュー組立体が、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を含み、
前記中間セクションは、前記中間セクションのピッチ長の約２０〜８０％のフライト幅を有し、
前記入口セクションおよび前記出口セクションのフライト幅は、前記中間セクションのフライト幅未満である、押出機。
【請求項５３】
前記中間セクションのフライト幅は前記中間セクションのピッチ長の約２５〜５５％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項５４】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項５５】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項５４に記載の押出機。
【請求項５６】
の前記中間セクションのフライト幅はそのスクリュー直径の約１５〜５０％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項５７】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項５６に記載の押出機。
【請求項５８】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項５９】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項５８に記載の押出機。
【請求項６０】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項５９に記載の押出機。
【請求項６１】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項６２】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項６１に記載の押出機。
【請求項６３】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項６４】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項６３に記載の押出機。
【請求項６５】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約２〜８％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項６６】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約３〜７％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項６７】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項６８】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項６７に記載の押出機。
【請求項６９】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７０】
前記中間セクションが実質的に一定のピッチ長を有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７１】
前記中間セクションが実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７２】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７３】
前記バレルの出口端部に隣接する制限オリフィスダイを含む、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７４】
前記バレルの出口端部に隣接する可変背圧バルブ組立体であって、制限オリフィスダイ出口を有する前記可変背圧バルブ組立体を含む、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７５】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７６】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７７】
前記出口セクションのスクリュー直径は、その長さに沿って先細にされている、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７８】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項７９】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項５２に記載の押出機。
【請求項８０】
押出機であって、前記押出機が、
入口と出口とを有する細長いバレル；
全長を有する前記バレル内の、細長く、らせん状のフライトを有する、軸方向に回転可能なスクリュー組立体を備え、前記スクリュー組立体が、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を含み、
前記中間セクションは、そのスクリュー直径の約１５〜５０％のフライト幅を有し、
前記入口セクションおよび前記出口セクションのフライト幅は、前記中間セクションのフライト幅未満である、押出機。
【請求項８１】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項８２】
前記中間セクションのフライト幅は前記中間セクションのピッチ長の約２５〜５５％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項８３】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項８４】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項８３に記載の押出機。
【請求項８５】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項８６】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項８５に記載の押出機。
【請求項８７】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項８６に記載の押出機。
【請求項８８】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項８９】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項８８に記載の押出機。
【請求項９０】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９１】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項９０に記載の押出機。
【請求項９２】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約２〜８％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９３】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約３〜７％である、請求項９２に記載の押出機。
【請求項９４】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９５】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項９４に記載の押出機。
【請求項９６】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９７】
前記中間セクションが、実質的に一定のピッチ長を有する、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９８】
前記中間セクションが、実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項８０に記載の押出機。
【請求項９９】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１００】
前記バレルの出口端部に隣接する制限オリフィスダイを含む、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０１】
前記バレルの出口端部に隣接する可変背圧バルブ組立体であって、制限オリフィスダイ出口を有する前記可変背圧バルブ組立体を含む、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０２】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０３】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項１０２に記載の押出機。
【請求項１０４】
前記出口セクションのスクリュー直径は、その長さに沿って先細にされている、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０５】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０６】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項８０に記載の押出機。
【請求項１０７】
入口および離間した出口を有する細長い押出機バレル内に配置するために設計された押出機スクリュー組立体であって、前記スクリュー組立体は、らせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能で、全長を有し、前記バレル内に配置されたとき：
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を備え、
前記中間セクションのフライト幅は、前記入口および出口セクションのフライト幅より少なくとも約２５０％大きい、押出機スクリュー組立体。
【請求項１０８】
前記中間セクションの前記フライトの幅が、前記入口および出口セクションのフライト幅より約２５０〜７５０％大きい、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１０９】
前記中間セクションの前記フライトの幅が、前記入口および出口セクションのフライト幅より約３００〜６００％大きい、請求項１０８に記載のスクリュー組立体
【請求項１１０】
前記中間セクションのフライト幅は前記中間セクションのピッチ長の約２０〜８０％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１１】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１２】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項１１１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１３】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約１５〜５０％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１４】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項１１３に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１５】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１６】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項１１５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１７】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項１１６に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１８】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１１９】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項１１８に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２０】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２１】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項１２０に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２２】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約４〜９％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２３】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約５〜７％である、請求項１２２に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２４】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２５】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項１２４に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２６】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２７】
前記中間セクションが、実質的に一定のピッチ長を有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２８】
前記中間セクションが、実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１２９】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３０】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３１】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３２】
前記出口セクションのスクリュー直径は、その長さに沿って先細にされている、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３３】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３４】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項１０７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３５】
入口および離間した出口を有する細長い押出機バレル内に配置するために設計された押出機スクリュー組立体であって、前記スクリュー組立体は、らせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能で、全長を有し、前記バレル内に配置されたとき：
全長を有し、細長く、らせん状のフライトを有する、軸方向に回転可能なスクリュー組立体を備え、前記スクリュー組立体が前記バレル内に配置されたとき、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する入口セクションであって、前記入口セクションが、前記バレル入口から前記バレル出口に向かって延び、入口セクションの末端を呈する、入口セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する中間セクションであって、前記中間セクションが前記入口セクションの末端から前記バレル出口に向かって延び、中間セクションの末端を呈する、中間セクションと、
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、らせん状のフライトを有する出口セクションであって、前記出口セクションは前記中間セクションの末端から前記バレル出口に向かって延びている、出口セクションと、を含み、
前記中間セクションのフライト幅は、前記入口および出口セクションのフライト幅より少なくとも約２５０％大きい、押出機スクリュー組立体。
【請求項１３６】
前記中間セクションのフライト幅は、そのスクリュー直径の約２０〜４０％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３７】
前記中間セクションのフライト幅は前記中間セクションのピッチ長の約２５〜５５％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３８】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１０〜４０％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１３９】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記スクリュー組立体の全長の約１２〜３５％である、請求項１３８に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４０】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さ未満である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４１】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１５〜８０％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４２】
前記中間セクションの軸方向長さは、前記入口セクションの軸方向長さの約１８〜７５％である、請求項１４１に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４３】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約２〜１５％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４４】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するピッチ長の約３〜１２％である、請求項１４２に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４５】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．４〜７％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４６】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応する軸方向長さの約０．５〜５％である、請求項１４５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４７】
前記入口および出口セクションのフライト幅各々は、それぞれ、前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約４〜９％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４８】
前記中間セクションのフライト幅は、それぞれ前記入口および出口セクションの対応するスクリュー直径の約５〜７％である、請求項１４７に記載のスクリュー組立体。
【請求項１４９】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約８〜２５％である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５０】
前記中間セクションのフライト深さは、そのスクリュー直径の約１２〜２０％である、請求項１４９に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５１】
前記中間セクションが実質的に一定のフライト深さを有する、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５２】
前記中間セクションが、実質的に一定のピッチ長を有する、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５３】
前記中間セクションが、実質的に一定のスクリュー直径を有する、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５４】
前記中間セクションがシングルフライトのみを有する、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５５】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約３０〜７０％のピッチ長を有する、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５６】
前記中間セクションが前記中間セクションのスクリュー直径の約４０〜６０％のピッチ長を有する、請求項１５５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５７】
前記出口セクションのスクリュー直径は、その長さに沿って先細にされている、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５８】
前記中間セクションのピッチ長は、前記入口セクションのピッチ長未満である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１５９】
前記中間セクションのフライト深さは、前記入口セクションのフライト深さ未満である、請求項１３５に記載のスクリュー組立体。
【請求項１６０】
前記スクリュー組立体の回転の間、請求項５２に記載の押出機に食用材料を通過させる工程を含む、前記食用材料を処理する方法。
【請求項１６１】
前記材料に、それが前記押出機を通過中に水分を注入する工程を含む、請求項１６０に記載の方法。
【請求項１６２】
、前記食用材料が、デンプンおよびタンパク質のそれぞれの量を含む、請求項１６０に記載の方法。
【請求項１６３】
前記スクリュー組立体の回転の間、請求項８０に記載の押出機に食用材料を通過させる工程を含む、前記食用材料を処理する方法。
【請求項１６４】
前記材料に、それが前記押出機を通過中に水分を注入する工程を含む、請求項１６３に記載の方法。
【請求項１６５】
前記食用材料が、デンプンおよびタンパク質のそれぞれの量を含む、請求項１６３に記載の方法。
【請求項１６６】
前記スクリュー組立体の回転の間、請求項１３５に記載の押出機に食用材料を通過させる工程を含む、前記食用材料を処理する方法。
【請求項１６７】
前記材料に、それが前記押出機を通過中に水分を注入する工程を含む、請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６８】
前記食用材料が、デンプンおよびタンパク質のそれぞれの量を含む、請求項１６６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年６月１日に出願された仮出願ＳＮ６２／５１３８９９の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、広くは、ペットフードおよび水生飼料などの食料品または飼料製品の処理用に特別に設計されたらせん状のフライトを有する押出しスクリュー組立体および押出機に関する。より具体的には、本発明は、押出機スクリュー組立体が、中間セクションの両側の入口および出口スクリューセクションと比較して、比較的広いフライト幅を有する中間スクリューセクションによって特徴付けられる、そのような装置および対応する方法に関する。これは、処理中の製品に付与される比機械エネルギー（ＳＭＥ）を増加させ、それは製品の栄養および取り扱いの品質を向上させる。
【背景技術】
【０００３】
人間の食べ物や動物の飼料などの多くの食料品は、押出装置を使って生産されており、その一般的な構成と操作は当業界ではよく知られている。押出し中、エネルギーは、２つの別々の寄与、すなわちＳＭＥおよび熱エネルギー密度（ＳＴＥ）によって処理中の材料に付与され、後者は、温水または蒸気の間接的または直接の適用によって達成される。ＳＭＥおよびＳＴＥの量は、所望の製品の種類および他の処理上の考慮事項に応じて変えることができる。しかしながら、水生飼料のようなある種の食料品は、高レベルのＳＭＥが使用される場合には、油脂の取り込みおよび保持力の増加、ならびに栄養および摂食特性などの強化された特性を必要とする。ＳＭＥは通常、押出し処理中の摩擦力とそれに伴う熱によって発生する。
【０００４】
従来、単軸押出機を用いて高品質の水生および他の飼料を製造する試みは、ＳＭＥの十分な量を生成するために特殊な工具または他の方策の使用を必要としてきた。例えば、米国特許出願公開第２００７／０２３７８５０号に記載されているタイプの、ミッドバレル調節バルブがこの点で有用であり得ることが知られている。加えて、押出機スクリューのらせん状セクションやブレーカーリングの間に配置された、フライトされていない三角形または他の種類のプレートの使用も、全てＳＭＥを増大させるために行われてきた。しかしながら、これらの試みは完全に満足のいくものではなく、単軸押出機を使用して製造された多くの食料品または飼料製品は最適の品質ではなかったことを意味する。
【０００５】
以下の参考文献は、当該技術分野において知られている様々な種類の押出機スクリュー組立体を記載している：米国特許第１，６７７，１１９号、第２，１１５，００６号、第２，２３１，３５７号、第２，５０８，４９５号、第２，６８６，３３６号、第３，１０４，４２０号、第３，５７７，４９４号、第３，６９８，５４１号、第４，２７７，１８２号、第４，４０５，２３９号、第４，８１８，２０６号、第５，７２８，３３７号、第６，５９９，００４号、第６，６７２，７５３号、第７，４７６，０９６号、および第８，９８５，０３４号、米国特許公開第２００９／００１６１４７号、外国出願番号ＣＮ２０４２２２１３３Ｕ、ＤＥ１５０４４４９Ａ１、ＤＥ１０１１０８６０Ｂ４、ＤＥ１０２０６４８４Ａ１、ＤＥ２９７２０６８９Ｕ１、ＥＰ１７６８８２３Ｂ１。ＦＲ２０６３５７３Ａ５、ＦＲ２２５７４０９Ａ１、ＧＢ１２７９６６３Ａ、ＧＢ１２９１９９７Ａ、ＪＰ２０１０１９４７９４Ａ、ＪＰ２０１１２２４８０１Ａ、ＪＰ２０１３０３５２３４Ａ、ＪＰ２０１４１８４７３３Ａ、ＪＰ２０１６９４３６２３Ａ、ＪＰ２０１６１０７５０９Ａ、ＪＰ２０１６１８２６８７Ａ、ＪＰ２０１６２１５４７０Ａ、ＪＰ２０１６２１５４７３Ａ、ＪＰ２０１６２１５４７５Ａ、ＪＰＨ０３２３１８２５Ａ、ＪＰＨ１１１８８７６４Ａ、ＪＰＳ５０５７７２５Ａ、ＪＰＳ６３８４９０４Ａ、ＪＰＳ６２２８６７０８Ａ、ＪＰＳ６３２９１６３２Ａ、ＮＬ４４８９６Ｃ、ＮＬ５２１２５Ｃ、およびＷＯ８６０６３２５Ａ１、そして２つの製品パンフレット。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記に概説した問題を克服し、そして特殊工具または他のアドオン機器を必要とせずに、ＳＭＥの高レベルを生成する能力によって特徴付けられる改良された押出機スクリュー組立体と完全押出機を提供する。一般的に言えば、本発明の押出機スクリュー組立体は、入口と離間した出口とを有する細長い押出機バレル内に配置するように設計されている。スクリュー組立体は、その長さに沿ってらせん状のフライトを有し、軸方向に回転可能であり、全長を有する。押出機バレル内に配置されたとき、スクリュー組立体は、
【０００７】
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、入口セクションがバレル入口からバレル出口に向かって延在し、入口セクションの末端を呈する、らせん状のフライトを有する入口セクション、
【０００８】
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、中間セクションが入口セクションの末端からバレル出口に向かって延在し、中間セクションの末端を呈する、らせん状のフライトを有する中間セクション、そして、
【０００９】
軸方向長さ、ピッチ長、およびスクリュー直径を有し、出口セクションが中間セクション末端からバレル出口に向かって延在する、らせん状のフライトを有する出口セクションを備える。
【００１０】
さらに、スクリュー組立体は、その中間セクションが、入口および出口セクションのフライト幅より大きいフライト幅を有することを特徴とする。そのようなワイドフライト中間セクションは、食用材料の処理中に激しい摩擦および熱の発生の領域を作り出し、それによって材料に与えられるＳＭＥを増加させる。製造される所望の製品に応じて、多数の他の寸法的および幾何学的特徴をスクリュー組立体に組み込むことができる。例えば、任意の好ましい特徴は、入口および出口セクションのフライト幅よりも少なくとも約２５０％大きいフライト幅を有する中間セクション、中間セクションのピッチ長の約２０〜８０％である中間セクションのフライト幅、および／または中間セクションのスクリュー直径の約１５〜５０％である中間セクションのフライト幅を含む。さらに、入口、中間、および出口スクリューセクションの相対軸方向長さ、ならびにこれらのセクションのピッチ長またはフライト深さに関する他のそのような特徴は、押出機スクリュー組立体全体に組み込むことができる。
【００１１】
本発明はまた、例えば、それぞれの量のデンプン、タンパク質、および脂肪を含む出発混合物を有する食料品または飼料製品の処理において、本発明の押出機を操作する方法に関する。
【００１２】
本発明の押出機スクリュー組立体は、単軸押出機の状況で特に有用であるが、本発明はこれに限定されるものではない。むしろ、必要ならば、これらの同じ種類のスクリュー組立体を二軸押出機に組み込むことができる。さらに、本明細書に記載されている個々のスクリューセクションはその長さにわたってフライトを有することが好ましいが、これは厳密に必要というわけではない。個々のスクリューセクションは、その長さに沿ってフライトを有していない領域があってもよいが、好ましくは、該セクションは、フライティング（ｆｌｉｇｈｔｉｎｇ）をを支える長さの少なくとも約７５％、より好ましくはかかる長さの約９０％を有するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、ペット飼料の生産のための典型的な従来技術の単軸押出機を示す垂直断面図である。
【図２】図２は、水生飼料の生産のための典型的な従来技術の単軸押出機を示す垂直断面図である。
【図３】図３は、中間ワイドフライトスクリューセクションを有する本発明による押出機を示す垂直断面図である。
【図４】図４は、図３に示すのと同様の図であるが、異なる中間ワイドフライトスクリューセクションを有する本発明の他の実施形態を示す。
【図５】図５は、図３に示すのと同様の図であるが、異なる中間ワイドフライトスクリューセクションを有する本発明の他の実施形態を示す。
【図６】図６は、図３のスクリュー組立体の一部の構成を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、図５に示すのと同様の図であるが、押出機スクリュー組立体に関連する特定の重要な寸法関係を含む。そして、
【図８】図８は、本発明によるワイドフライトスクリューセクションの垂直断面図であり、スクリューの特徴およびスクリューの幾何学形状に関する用語の定義を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず図３を参照すると、本発明による押出機１０が示されており、概して、管状バレル１２、バレル１２内の押出機スクリュー組立体１４、およびバレル１２の前方出口端部に固定された背圧バルブ組立体１６から構成される。押出機１０は、食用食品または飼料製品などの食用材料を処理するように設計されている。
【００１５】
より詳細には、バレル１２は、細長い連続した実質的に円形の断面である内部３２を画定する、端部同士が相互に連結された形の合計７つの管状ヘッド１８〜３０を含む。図示のように、入口ヘッド１８は材料入口３４を備えているのに対し、ターミナルヘッド３０は処理済製品出口３６を備えている。各ヘッド２０〜３０は、内側フライト付きスリーブ２０ａ〜３０ａを備えている。スリーブ２０ａ〜２８ａは実質的に管状の通路を呈し、一方ターミナルスリーブ３０ａはその長さに沿って先細になっている。図示していないが、必要に応じて、バレルヘッドの一部または全部に、蒸気または水などの熱交換媒体の導入を可能にする外部ジャケットを装備することができる。さらに、これらのヘッドは、バレル１２の内部３２への蒸気の直接導入を可能にするための注入器を備えることもできる。
【００１６】
スクリュー組立体１４は、バレル１２の長さに沿って入口３４から材料を搬送し、出口３６から出すように設計されている。さらに、スクリュー組立体は、材料を調理および形成するために、材料がバレルを通過するときに、材料に温度および剪断のレベルの上昇を与えるのに役立つ。この目的のために、組立体１４は軸方向に回転可能であり、一連の相互接続された、らせん状のフライトを有するセクション、すなわち入口セクション分３８、３つの従来の搬送セクション４０、４２、および４４、中間ワイドフライトセクション４６、および円錐形ターミナルまたは出口セクション４８から構成される。リング要素５０、５２、および５４はそれぞれ、セクション４０と４２、４２と４４、および４４と４６の間に配置されている。
【００１７】
図６は、スクリュー組立体１４の特定の構成要素、すなわち、リング要素５２、スクリューセクション４４、リング要素５４、およびワイドフライトスクリューセクション４６を示す。図示のように、これらの構成要素は、スクリュー組立体１４を構成する全ての構成要素と同様に、５６で内部スプライン加工され、駆動組立体１４の全長に沿って延びる相補スプライン駆動軸５８を受け入れるようになっている。駆動軸５８は、次に、押出機１０の作動中にスクリュー組立体１４を回転させるように、モータ／歯車減速機組立体（図示せず）に接続されている。
【００１８】
背圧バルブ組立体１６は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，７７３，７３９号に記載されているタイプのものである。特に、組立体１６は、３つの相互接続された構成要素、すなわち入口移行部６０、バルブユニット６２、および出口６４を含む。移行部６０は、バレル１２の元口に固定されており、バレル出口３６と連通している。バルブユニット６２は、移行部６０と一直線上にある側方開口部６８を有する直立管状セグメント６６を有する。細長いバルブ部材７０がセグメント６６内に配置されて垂直方向に移動可能である。バルブユニット６２は、やや三角形状の、横方向に延びる貫通開口７２、ならびに入口７６および出口７８を含む製品方向転換通路またはチャネル７４を含む。バルブユニット６２は、ピストンおよびシリンダ組立体８０によってセグメント６６内で選択的に移動可能である。
【００１９】
出口６４は、開口部６８と一直線上にある外側に広がる通路８２を有し、図示のように制限オリフィスダイプレート８４を備える。
【００２０】
図４は、同じバレル１２を有するが修正スクリュー組立体８８を有する本発明による別の押出機８６を示す。この場合、スクリュー組立体８８はスクリュー組立体１４とは異なり、組立体８８の中間ワイドフライトセクションは、スクリュー組立体１４の単一のワイドフライトセクション４６の代わりに、ヘッド２６および２８内に配置された２つの相互接続されたワイドフライトスクリューセクション９０および９２から構成される。言い換えれば、スクリュー組立体１４の搬送スクリューセクション４４は、組立体８８のワイドフライトスクリューセクション９０によって置き換えられているが、ワイドフライトスクリューセクション９２は、前述のセクション４６と同一である。また、従来の制限オリフィスダイプレート９４はバレル１２の出口端部に直接固定されているので、押出機８６は図３の実施形態の背圧バルブ組立体１６を含まないことがわかるであろう。
【００２１】
図５は、前述のバレル１２とさらなる修正スクリュー組立体９８とを有するさらに別の押出機９６を示す。この場合、スクリュー組立体９８は、図４の実施形態の同じワイドフライトセクション９０および９２を有するが、これらは図４とは異なって配置されている。具体的には、ワイドフライトスクリューセクション９０、９２はヘッド２４、２６内に配置され、搬送スクリューセクション１００はヘッド２８内に配置される。
【００２２】
前述の説明から、スクリュー組立体１４、８８、および９８は、その中の中間ワイドフライトスクリューセクションの長さおよび位置が主に異なることが理解されよう。これらの関係をよりよく理解するために、図４と構造的に同一であるが、特定の識別情報を適用した図７が提供される。従って、押出機８６の全長（ＴＬ）は、末端１０２ａを有する入口セクション１０２、末端１０４ａを有する中間セクション１０４、および末端１０６ａを有する出口セクション１０６と共に示されている。入口スクリューセクションの長さ（Ｉｎｌｅｔ−Ｌ）も、中間ワイドフライトスクリューセクションの長さ（ＩＮＴ．−Ｌ）および出口スクリューセクションの長さ（ＯＵＴ．−Ｌ）と共に示されている。これらと同じ長さの関係はまた、図３および図５の実施形態にも適用することができる。図３において、Ｉｎｌｅｔ−Ｌはスクリューセクション３８〜４４から構成され、ＩＮＴ．−Ｌはスクリューセクション４６から構成され、ＯＵＴ．−Ｌはスクリューセクション４８から構成されている。同様に、図４において、Ｉｎｌｅｔ−Ｌはスクリューセクション３８〜４０から構成され、ＩＮＴ．−Ｌはスクリューセクション９０、９２から構成され、ＯＵＴ．−Ｌはスクリューセクション４８から構成されている。最後に、Ｉｎｌｅｔ−Ｌは、スクリューセクション３８および４０から構成され、ＩＮＴ．−Ｌは、ワイドフライトスクリューセクション９０および９２から構成され、ＯＵＴ．−Ｌは、スクリューセクション１００、４８から構成されている。
【００２３】
スクリュー組立体１４、８８、９８を構成するスクリューセクションの幾何学的形状に関する以下の説明では、各々が中心軸Ｓと外側に延びるらせん状のフライティングＦとを含む、個々のスクリューセクションのある特徴について言及する。この議論をよりよく理解するために、図８を参照すると、それは、ワイドフライトスクリューセクション４６を示している。そこに示されているように、スクリュー直径（ＳＤ）はスクリューフライティングＦの最大幅であり、谷径（ＲＤ）は軸Ｓの底部の直径である。したがって、フライト深さ（ＦＬＴ．ＤＰＨ．）はスクリュー直径（ＳＤ）と谷径（ＲＤ）との差である。さらに図８に示されるように、スクリューセクションのピッチ長（ＰＬ）は、フライティングＦの巻条間の軸方向距離であり、フライト角（ＦＡ）は、スクリュー組立体を通過する材料の流れ方向に対するフライティングのリード角である。最後に、フライト幅（ＦＷ）は、その外側範囲におけるフライティングＦの軸方向長さである。これらの関係はワイドフライトセクション４８の文脈で描かれているが、これらと同じ関係が記載されたスクリュー組立体の他の全てのらせん状のフライトを有するセクションに等しく当てはまることが理解されるであろう。
【００２４】
スクリュー組立体１４、８８、９８の好ましい特徴
スクリュー組立体１４、８８、および９８は全て、各々がそれぞれの軸方向長さ（Ｉｎｌｅｔ−Ｌ、ＩＮＴ．−Ｌ、およびＯＵＴ．−Ｌ）、ピッチ長（ＰＬ）、スクリュー直径（ＳＤ）、谷径（ＲＤ）、フライト幅（ＦＷ）、およびフライト深さ（ＦＬＴ．ＤＰＨ．ｓ）を有する、らせん状のフライトを有する入口、中間、および出口セクション１０２〜１０６によって特徴付けられる。入口セクション１０２は、バレル入口３４からバレル出口３６に向かって延び、末端１０２ａを画定する。中間セクション１０４は、末端１０２ａからバレル出口３６に向かって延び、中間セクション末端１０４ａを画定する。最後に、出口セクション１０６は中間セクション末端１０４ａからバレル出口３６に向かって延びる。
【００２５】
全ての実施形態において、入口セクション１０２および出口セクション１０６のフライト幅は中間セクション１０４のフライト幅未満である。しかしながら、異なる実施形態では、それぞれのセクション１０２〜１０６は、以下に記載されるように特定の特徴を有する。
【００２６】
中間セクション１０４
・中間セクション１０４のフライト幅は、入口セクション１０２および出口セクション１０６のフライト幅より少なくとも約２５０％大きく、例えば約２５０〜７５０％大きく、より好ましくは約３００〜６００％大きい。最も好ましくは約３２５〜５２５％大きい。
・中間セクション１０４のフライト幅は、対応する中間セクション１０４のピッチ長の約２０〜８０％、より好ましくは約２５〜５５％である。
・中間セクション１０４のフライト幅は、対応する中間セクション１０４のスクリュー直径の約１５〜５０％、より好ましくは約２０〜４０％である。
・セクション１０２〜１０６のフライト角は、約２０〜５０度、より好ましくは約２５〜３５度である。
・中間セクション１０４の軸方向長さは、対応するスクリュー組立体１４、８８、９８の全長の約１０〜４０％、より好ましくは約１２〜３５％である。
・中間セクション１０４の軸方向長さは、対応するスクリュー組立体１４、８８、９８の入口セクション１０２の軸方向長さ未満であり、より好ましくは、対応するスクリュー組立体１４、８８、９８の入口セクション分１０２の軸方向長さの約１５〜８０％、さらにより好ましくは約１８〜７５％である。
・中間セクション１０４のピッチ長は、対応する中間セクション１０４のスクリュー直径の約３０〜７０％、より好ましくは約４０〜６０％である。
・中間セクション１０４のピッチ長は、対応するスクリュー組立体１４、８８、９８の入口セクションのピッチ長未満である。
・中間セクション１０４のフライト深さは、対応する中間セクション１０４のスクリュー直径の約８〜２５％、より好ましくは約１２〜２０％である。
・中間セクション１０４のフライト深さは、対応するスクリュー組立体１４、８８、９８の入口セクション１０２のフライト深さ未満である。
・中間セクション１０４は実質的に一定のフライト深さを有し、すなわちそのようなフライト深さにおいて変動は約１５％以下である。
・中間セクション１０４は実質的に一定のピッチ長を有し、すなわちそのようなピッチ長において変動は約１５％以下である。
・中間セクション１０４は実質的に一定のスクリュー直径を有し、すなわちそのようなスクリュー直径において変動は約１５％以下である。
・中間セクション１０４はシングルフライトのみを有する。
【００２７】
入口セクション１０２
・入口セクション１０２は、入口セクション１０２の対応するピッチ長の約２〜１５％、より好ましくは約３〜１２％のフライト幅を有する。
・入口セクション１０２は、対応する入口セクション１０２の軸方向長さの約０．４〜７％、より好ましくは約０．５〜５％のフライト幅を有する。
・入口セクション１０２は、対応する入口セクション１０２のスクリュー直径の約４〜９％、より好ましくは約５〜７％のフライト幅を有する。
・入口セクション１０２は実質的に一定のフライト深さを有し、すなわちそのようなフライト深さにおいて変動は約１５％以下である。
・入口セクション１０２は、その長さに沿ってピッチ長が減少している。
・入口セクション１０２は実質的に一定のスクリュー直径を有し、すなわちそのようなスクリュー直径において変動は約１５％以下である。
・入口セクション１０２はシングルフライトのみを有する。
【００２８】
出口セクション１０６
・出口セクション１０６は、出口セクション１０６の対応するピッチ長の約４〜１５％、より好ましくは約５〜１２％のフライト幅を有する。
・出口セクション１０６は、対応する出口セクション１０６の軸方向長さの約０．４〜１０％、より好ましくは約１〜７．５％のフライト幅を有する。
・出口セクション１０６は、対応する出口セクション１０６のスクリュー直径の約２〜８％、より好ましくは約３〜７％のフライト幅を有する。
・出口セクション１０６は実質的に一定のフライト深さを有し、すなわちそのようなフライト深さにおいて変動は約１５％以下である。
・出口セクション１０６は、その長さに沿って実質的に一定または減少するピッチ長を有する。
・出口セクション１０６は、スクリュー直径が減少する部分を有する。
・円錐形のターミナルセグメントが使用されているときには出口セクション１０６はダブルフライトを有するが、そうでなければシングルフライトのみを有する。
【００２９】
中間、入口、および出口セクションに関する上記の好ましい特徴の全てが、そのような全てのセクションに存在する必要はなく、むしろ、任意の所与の中間、入口、または出口セクションは、それぞれの好ましい特徴のうちの１つ以上を具体化し得ると理解されたい。さらに、場合によっては、スクリュー組立体セクションは本質的に一定のスクリュー直径、谷径、およびフライト深さを有することが好ましいが、本発明はそのように限定されない。スクリュー直径、谷径、および／またはフライト深さが上記の百分率の範囲の目的のためにセクションの長さに沿って変化する場合には、場合によっては、スクリュー直径、谷径、またはフライト深さは、最大値と最小値の算術平均として決定されるべきである。例えば、所与のセクションが減少するスクリュー直径を持っているならば、最大スクリュー直径は最小スクリュー直径に加えられ、そしてこの合計を２で割る。これと同じ分析が、谷径およびフライト深さについても続く。
【００３０】
操作
前述のように、本発明の押出機は食料品または飼料製品の製造用に設計されており、ゴムおよびプラスチック材料の処理には適していない。食料品が調製される操作の間、出発乾燥混合物は、典型的には穀物（例えば、小麦、トウモロコシ、オートムギ、ミロ、ダイズ）、タンパク質、脂肪、ビタミン、ミネラルなどを含むように処方される。これらの混合物は通常、混合物を保湿しかつ予備加熱するために、Ｗｅｎｇｅｒ  ＤＤＣまたはＨＩＰプレコンディションのような公知のプレコンディショナー装置を通過させることによって事前調整される。次いで、最終的な押出しのために材料を押出機バレルの長さに沿って移動させるために、事前調整された混合物を、押出機の中のスクリュー組立体を回転させながら押出機の入口に供給する。このような通過中、材料は、材料を十分に調理しそしてそれを自立体として形成することを可能にするために、上昇するレベルの温度、圧力、および剪断を受ける。押出された製品はその後通常乾燥され、最終製品を作り出すために油または他の液体でコーティングされてもよい。
【００３１】
背圧バルブ組立体１６を用いる場合、バレル１２からの材料が、入口７６を通って通路７４を通過して出るように、押出機の起動時にバルブ部材７０は、通常、背圧バルブ組立体１６の上方位置に配置される。押出機の運転が進み、許容可能な押出物が製造されていくにつれ、バルブ部材は、貫通開口７２が移行部６０および通路８２と整合している図３の位置まで下方に移動する。処理中、組立体１６によって加えられる背圧を調整する必要があるかもしれず、それは貫通開口８２によって与えられる有効面積を変えるためのバルブ部材７０の上下調整を含む。当然のことながら、バルブ部材７０のそのような動きは全て、ピストンおよびシリンダ組立体８０の作動によって達成される。
【００３２】
本発明の状況では、材料は押出機の中間ワイドフライトセクション１０４において高レベルの摩擦および剪断を受ける。その結果、製品は比較的高レベルのＳＭＥで形成され、それは製品の物理的および栄養的特性を向上させる。セクション１０４の存在は、このタイプの先行技術の押出機に特徴的な無関係な道具または機器を使用することなく、高品質の最終製品の製造を可能にする。
【００３３】
従来技術のスクリュー組立体
上記のように、本発明は、ミッドバレルバルブ、特殊混合プレート、および複数のダイプレート配置のような手段を使用することなく、ペット飼料および水生飼料などの高品質の飼料を製造することができる改良されたスクリュー組立体および押出機を提供する。従来技術に関する本発明の本質をよりよく理解するために、ペット飼料の製造用に設計された典型的な単軸押出機を示す図１に最初に注意を向ける。押出機１０８は多くの点で図３の押出機１０のそれと同様であり、同じバレル１２と、スクリュー組立体１４のスクリューセクション３８〜４４および４８を有するスクリュー組立体１１０とを有する。押出機１０８は、図３のスクリューセクション４６と比較して従来のフライト幅を有する中間スクリューセクション１１２と、背圧バルブ組立体１６を使用しない制限オリフィスダイプレート１１４とを有する。
【００３４】
同様に、図２は、バレル１２とスクリュー組立体１１８とを有する従来技術の押出機１１６を示す。後者は、図３のスクリューセクション３８〜４２と、図５のスクリューセクション１００、４８とを有する。しかしながら、押出機１１６は、短フライト要素１２２の後に一連の混合プレート１２４が続く形態の、中間セクション１２０を有する。また、要素１２２のフライト幅は従来の狭い設計であることに留意されたい。
【実施例】
【００３５】
以下の実施例は、好適な押出機構成およびこれらの構成を使用した試験結果を記載する。しかしながら、これらの実施例は説明のみを目的として提供されており、その中のいかなるものも、本発明の範囲全体に対する限定として解釈されるべきではないことを理解すべきである。
【００３６】
鮭の飼料を調製するための一連の比較押出機実験は、２つの異なる押出機構成、すなわち図２（標準）で示される標準押出機構成、および図４（Ｗ−Ｆ）で示されるワイドフライト構成、を用いて行われた。図３に示すように、各押出機に背圧バルブを取り付けた。各例において、Ｗｅｎｇｅｒ  ＨＩＰプレコンディショナーを使用して、押出機に通過させる前に材料を事前調整した。事前調整は、各実行で同じように実行された。各試験において、押出機への材料のドライフィード速度は３０００ｋｇ／時であった。飼料製品が押出機を出るとき、それらは乾燥前に油でコーティングされ、そして次に約８〜９重量％の含水量まで乾燥された。
【００３７】
それぞれの場合において、サケ飼料レシピは、２５．４％の粉砕小麦、３０．５％の大豆濃縮物（６０％）、１３．１％のメンハーデンフィッシュミール、１３．２％のコーングルテンミール（６０％）、および１７．８％の小麦グルテンから構成された。全ての百分率は重量による。
【００３８】
以下の表は、比較試験で使用した条件、および押出物の特性を示しており、ここで、水分％は、乾燥前の押出機から出る生成物の水分を指し、吸油量は、真空乾燥前に１８時間水に浸した後の生成物の残留吸油量である。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
これらの試験結果は、Ｗ−Ｆ押出機構成が標準構成と比較して同じまたはわずかに高い調理レベル、より低い湿潤および乾燥嵩密度、ならびにより高い吸油量値を与えたことを確認する。標準構成押出機を使用して生産されるサケの飼料は油を失う傾向があるため、後者の結果は特に重要である。Ｗ−Ｆ構成を用いて調製された飼料の物理的外観は、標準構成からのものよりも優れていた。
【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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【国際調査報告】
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