大豆及び大豆胚芽の加工処理装置

本発明は、大豆及び/又は大豆胚芽の脱臭処理及び乾燥処理を行う加工処理装置に関する。

大豆は高い栄養価を持ち、健康食品等としての需要も高いことから、豆腐、味噌、醤油、菓子類といった多様な加工食品が製造されている。 これらの大豆加工食品を製造する際には、製造工程の効率化を図るために大豆を粉末化した大豆パウダーが用いられている。 しかし、大豆には脂肪酸酸化系酵素であるリポキシゲナーゼが含まれており、これによってヘキサノール、ヘキサナール等の臭い成分が生成され、青臭みと呼ばれる不快臭を発生することが問題であった。 このため、従来より大豆パウダーの製造工程に脱臭処理を導入することで青臭みを取り除いた、無臭大豆パウダーが製造されている。

また、大豆に含まれる栄養成分の中でも特にイソフラボンの有用性が認められており、イソフラボンの含有量が高い大豆胚芽も大豆全粒と同様に需要が高まっている。 しかし、大豆胚芽にもリポキシゲナーゼが含まれていることから、全粒大豆と同様に、産業利用するためには脱臭処理が必要である。

従来から、大豆や大豆胚芽の脱臭処理は、化学添加物を用いてリポキシゲナーゼを失活させる方法や、遺伝子工学的にリポキシゲナーゼを欠失させた新種の大豆を用いる方法などが用いられている。 しかし、安全性への懸念などから、高温の水蒸気を用いてリポキシゲナーゼを失活させる方法が一般に利用されている（特許文献１参照）。

前記高温の水蒸気を用いた脱臭処理は、密閉容器内に配置されたスクリューコンベアにより大豆や大豆胚芽等を搬送しつつ、密閉容器内に高温の蒸気を導入して処理する方法が考案されている（特許文献２、特許文献３参照）。 従来のスクリューコンベアを用いた脱臭処理の後には、熱風乾燥機に代表される乾燥機を用いた乾燥処理を行う方法が採られている。

しかし、上記のような処理を行う従来の大豆/大豆胚芽加工処理装置では、脱臭処理、及びその後に行われる乾燥処理に問題があった。 脱臭処理においては、処理温度が高すぎたり処理時間が長すぎたりすると、大豆/大豆胚芽に含まれる蛋白質等の栄養成分が熱変性、又は溶出してしまう。 一方、逆に低温になるすぎると脱臭が不完全となるため、脱臭処理における温度と時間の管理は特に重要である。 しかし、従来のスクリューコンベアを用いた方法では、密閉容器内の温度が変化しやすいことから処理条件が不安定になり、製造された無臭大豆パウダーの品質にばらつきが生じてしまう問題があった。 また、従来の方法では脱臭と乾燥にそれぞれ独立した装置を用いる必要があるため、製造工程が複雑になり、生産コストや各工程にかかる時間の面から非効率的であった。

また、脱臭処理では、蒸気によって大豆を失活、殺菌させるため、その水分値が１２〜１８％に上昇する。 一方、大豆を細かく粉砕するためには、その水分値を７〜８％まで減少させることが要求される。 従って、上記脱臭処理の後にそのような水分値となるまで大豆を乾燥しようとすると、大豆を長時間にわたって乾燥させる必要があり、効率が悪いという問題があった。 従来、乾燥時間は２０時間程度に及んでいた。

特開昭60-083556号公報

特開昭60-114159号公報

特開昭62-003753号公報

本発明が解決しようとする課題は、脱臭と乾燥の工程を効率化し、密閉容器内で、一定の温度の下に安定した失活処理を行える大豆及び大豆胚芽の加工処理装置を提供することである。

また、本発明は、蒸気によって大豆を失活、殺菌し、その後、乾燥装置によって大豆を乾燥させるとき、大豆を効果的に乾燥させ、乾燥時間が短く、効率が高いようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために成された本発明の第１の態様に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置は、密閉容器内に配置されたスクリューコンベアにより大豆及び/又は大豆胚芽等を搬送しつつ該密閉容器内に蒸気を導入して該大豆及び/又は大豆胚芽等の失活処理を行う大豆及び大豆胚芽の加工処理装置において、該スクリューコンベアの上部に空間が設けられていることを特徴とする。

また、上記空間を仕切板によって前記スクリューコンベアの軸方向に複数の区域に区切ってもよい。 さらに、前記各区域毎に前記スクリューコンベアのピッチを変えたり、前記密閉容器を加熱する加熱装置と、該加熱装置を制御する制御装置を備えることもできる。

上記課題を解決するために成された本発明の第２の態様に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置によれば、タンクが失活殺菌装置と組み合わされ、大豆の失活、殺菌後、タンクに大豆が貯留される。 さらに、衝撃板がタンクの下方に配置され、大豆がタンクから噴出し、衝撃板に衝突し、大豆にひび割れが生じ、ひび割れ後、乾燥装置によって大豆が乾燥される。

好ましい実施例では、大豆の噴出手段として第１および第２バルブおよび内圧上昇手段が使用され、第１バルブが失活殺菌装置とタンク間に設けられ、第２バルブがタンクと衝撃板間に設けられる。 さらに、内圧上昇手段がタンクに接続され、大豆の貯留後、第１バルブが閉じられ、内圧上昇手段によってタンクの内圧が上昇する。 その後、第２バルブが開かれ、内圧によって大豆が噴出する。

蒸気をタンクに注入し、蒸気によってタンクの内圧を上昇させることが好ましい。

大豆のひび割れ後、冷却装置によって大豆を冷却し、その後、乾燥装置によって大豆を乾燥させることが好ましい。

さらに、大豆の乾燥後、胚芽選別装置によってその胚芽が選別され、取り出される。 さらに、胚芽の取り出し後、胚芽失活装置によって胚芽が失活され、胚芽の失活後、粉砕装置によって胚芽が粉砕され、その粉末が取り出される。

蒸気によって胚芽を失活することが好ましい。

さらに、胚芽の取り出し後、粉砕装置によって残りの大豆が粉砕され、その粉末が取り出される。

前記スクリューコンベア上部に空間を設けたことで、従来よりも多量の水蒸気を前記密閉容器内に導入することが可能となり、該密閉容器内の温度変化を小さくする効果が生まれる。

さらに、該密閉容器に前記加熱装置を備えることでも、該密閉容器内の温度変化を小さくすることが可能となり、大豆及び大豆胚芽に対して安定した失活処理をすることができる。

また、該密閉容器内を前記仕切板で区切ることで、それぞれの区域毎に独立に温度を設定することができるため、一つの装置で加湿、失活、乾燥の役割を明確に分離して、それぞれ最適の条件で行うことができるため、工程の高度化及び効率化を図ることができる。

区域毎に該スクリューコンベアのピッチを適宜設定することで、上記密閉容器を占める大豆の上面の高さを変えることが可能になり、各区域ごとに単位体積あたりの大豆と水蒸気とが接触する面積を調整することができるようになる。 これにより、作業効率が高まると同時に、各工程に適した条件を細かく設定することができる。 具体的には、失活域のピッチを他の区域よりも大きくすることが望ましい。

本発明の第２の態様に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の場合、大豆にひび割れが生じたとき、表皮と胚乳間に隙間が生じる。 したがって、その後、大豆を効果的に乾燥させることができる。 その乾燥時間は短く、効率は高い。

本発明の一実施例である大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の縦断面図。

同大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の横断面図(a)、及び従来の大豆失活製造装置の横断面図(b)。

上記実施例の大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の水蒸気供給及び温度調整システムの構成図。

本発明の第２の態様である大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の実施例を示す説明図である。

図４の失活殺菌装置、タンクおよびホッパの側面図である。

図５の失活殺菌装置の断面図である。

図５のホッパおよび衝撃板の断面図である。

符号の説明

１０…仕切板１１…水蒸気管１２…密閉容器１３…空間１４…スクリューコンベア１５…加湿域１６…失活域１７…乾燥域１８…ヒーター１９…ヒーター制御装置２０…供給ロータリーバルブ２１…排出ロータリーバルブ３１…蒸気加熱装置３２…減圧弁３３…開閉弁３４…中央制御装置３５…水蒸気制御盤３６…排出弁１０２…失活殺菌装置１１４…タンク１１６…衝撃板１１７…第１バルブ１１８…第２バルブ１２０…注入口
１２５…冷却装置１３０…乾燥装置１３２…胚芽選別装置１３５…胚芽失活装置１３７，１３８…粉砕装置

以下、図面に基づき、本発明に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の実施例について説明する。

本発明の第１の態様に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の一実施例について図１〜図３を参照しながら説明する。 本実施例の装置は、選別、洗浄後の大豆に対して、加湿、脱臭、乾燥を行うことにより大豆の臭気を取り除くための装置であり、本装置による処理後に、大豆パウダーであれば、粉砕、分級の工程へ、大豆胚芽であればサイクロン等による選別の工程へ移されることを想定している。

図１は本実施例の縦断面図である。 大豆は供給ロータリーバルブ２０から一時間あたり800〜1000 kgの流量で密閉容器１２内に投入され、18〜30 rpmで回転するスクリューコンベア１４によって図の右方向に搬送される。 図２は本実施例の装置と従来の装置の横断面を比較したものであり、(a)が本実施例、(b)が従来の装置である。 スクリューコンベア１４は、羽の半径が75 mm、軸が半径25 mm、密閉容器１２とのクリアランスが3〜4 mmとなるように設定されている。 本実施例では、密閉容器１２の横断面が長円形であり、スクリューコンベア１４の上部には空間１３、及び高温の水蒸気を密閉容器１２内に導入するための水蒸気管１１が設けられている。 この空間１３があるため、本実施例では従来の装置と比較してより多くの水蒸気を密閉容器１２内に導入することが可能になる。 図２のそれぞれの点線は密閉容器１２を占める大豆の上面を表している。

図１において加湿域１５は、全長70 cm、スクリューコンベア１４のピッチ1.5 cm、温度90〜110℃に設定されている。 失活域１６は、全長130 cm、スクリューコンベア１４のピッチ3.0 cm、温度140〜170℃に設定されている。 乾燥域１７は、全長100 cm、スクリューコンベア１４のピッチ1.5 cm、温度180〜200℃に設定されている。 密閉容器１２の、失活域１６と乾燥域１７の周囲には、ヒーター１８が巻いてある。 各区域の空間１３は仕切板１０で仕切られており、それぞれの区域の温度を独立に設定・維持できるようにしてある。 ヒーター１８は150〜200℃に設定されており、外気や搬送される大豆による密閉容器１２内の温度低下の影響を小さくしている。

供給ロータリーバルブ２０によって密閉容器１２内に投入された大豆は、スクリューコンベア１４によって搬送されながら、加湿域１５で加湿される。

加湿された大豆はスクリューコンベア１４によって失活域１６に搬送され、高温処理されることでリポキシゲナーゼが失活する。 失活域１６では加湿域１５と比較してスクリューコンベア１４のピッチを大きくしてあり、加湿域１５と比較して密閉容器１２を占める大豆の上面の高さが低くなる。 図２の点線Ａは加湿域１５における大豆の上面を、点線Ｂは失活域１６における大豆の上面を示している。 このため、単位体積あたりの大豆と水蒸気との接触面積を広く確保することができ、確実な失活処理が可能になる。 また、失活域１６においては空間１３が設けられていることで、従来よりも多くの水蒸気を密閉容器１２内に導入することができる。 さらに、その周囲にはヒーター１８が巻かれているため、大豆の温度低下は最小限に留めることができる。

失活処理された大豆はスクリューコンベア１４によって乾燥域１７に搬送され、乾燥処理される。 乾燥処理後の大豆の含水率は、通常6%程度となるようにする。 乾燥域でのスクリューコンベア１４のピッチは加湿域と同様にしてあり、密閉容器１２を占める大豆の上面の高さは失活域１６と比較して高くなる。 具体的には、上面の高さは図２の点線Ｂから点線Ａになる。 乾燥工程においては失活工程ほど水蒸気との接触面積が必要にならないため、密閉容器１２の単位長さあたりの滞留時間を増加させ、製造工程の効率化を図っている。

乾燥された大豆は排出ロータリーバルブ２１により排出され、続く冷却乾燥工程等に送られる。

図３は密閉容器１２の水蒸気供給及び温度調整システムの構成図である。 水蒸気は水蒸気加熱装置３１で300〜400℃に加熱された後、各区域に分岐した経路を通り、各区域の役割に適した温度に調整される。 高温の水蒸気は減圧弁３２でほぼ大気圧近くまで減圧され、開閉弁３３で密閉容器１２への導入量が調整される。 密閉容器１２内へは水蒸気管１１を通して導入される。 水蒸気管１１には下向きに噴出口が設けられており、密閉容器１２内全体に広がるように水蒸気が導入される。 密閉容器１２の各区域にはそれぞれ排出弁３６が設けられており、密閉容器１２内の蒸気圧はほぼ大気圧に維持されている。

ヒーター１８はヒーター制御装置１９によって制御され、減圧弁３２と開閉弁３３は水蒸気制御装置３５によって制御されている。 さらに、これら水蒸気制御装置３５とヒーター制御装置１９は中央制御装置３４により統合的に制御される。

以上は本発明の一実施例でしかなく、本発明の技術思想の範囲内でその他の各種変更を行うことが可能である。 例えば、密閉容器１２内の区域の数は３個に限られない。 例えば、仕切板を増やすことにより４個以上の区域を設け、その中の複数を失活域に設定して、段階的に温度を上げていく条件で失活処理を行うこともできる。 逆に仕切板１０を減らして、失活と乾燥のみを密閉容器１２内で行ってもよい。 この場合、本装置の前に加湿装置を設ける。 また、各区域毎に異なるスクリューコンベア１４のピッチを設定し、加湿域と乾燥域で密閉容器１２を占める大豆の上面の高さが異なるように設定してもよい。 密閉容器の断面は必ずしも図２(a)のような長円形である必要はなく、多量の水蒸気を密閉容器１２内に導入できるのであれば、長方形又は他の形状であってもよい。

本発明の第２の態様に係る大豆及び大豆胚芽の加工処理装置の実施例を説明する。

図４はこの発明にかかる大豆及び大豆胚芽の加工処理装置を示す。 この装置では、大豆がホッパ１０１に投入され、失活殺菌装置１０２に導入される。 図５および図６に示すように、失活殺菌装置１０２は外管１０３および内管１０４を有し、外管１０３および内管１０４は水平にのび、二重管状に配置されている。 そして、大豆が導入口１０５に導入され、内管１０４内に供給される。 供給されるとき、大豆はロータリバルブ１０６を通り、間欠的に定量的に供給される。 さらに、モータ１０７によって送りスクリュ１０８が回転し、送りスクリュ１０８によって大豆が送られる。

さらに、蒸気が注入口１０９，１１０から注入され、内管１０４内に導かれ、蒸気によって大豆が失活、殺菌される。 注入される蒸気は過熱蒸気であり、その温度は１５０〜３００°Ｃである。 その後、大豆が排出口１１１から排出される。 排出されるとき、大豆がロータリバルブ１１２を通り、間欠的に定量的に排出される。 これと同時に、蒸気が注入口１１３から注入され、外管１０３と内管１０４間に導かれ、蒸気によって内管１０４が保温される。 注入される蒸気は過熱蒸気であり、その温度は１００〜１５０°Ｃである。

さらに、この装置では、タンク１１４が失活殺菌装置１０２と組み合わされ、大豆の失活、殺菌後、タンク１１４に大豆が貯留される。 さらに、図７に示すように、ホッパ１１５および衝撃板１１６がタンク１１４の下方に配置されており、大豆がタンク１１４から噴出し、衝撃板１１６に衝突し、大豆にひび割れが生じる。

さらに、大豆の噴出手段として第１および第２バルブ１１７，１１８および内圧上昇手段が使用され、第１バルブ１１７が失活殺菌装置１０２とタンク１１４間に設けられている。 この実施例では、タンク１１９が失活殺菌装置１０２の下方に配置され、タンク１１４がタンク１１９の下方に配置され、第１バルブ１１７が各タンク１１４，１１９間に設けられており、大豆が失活殺菌装置１０２から排出されたとき、タンク１１９に大豆が落下し、貯留される。 タンク１１９はクッションタンクである。 その後、第１バルブ１１７が開かれ、タンク１１４に大豆が落下し、貯留される。 さらに、第２バルブ１１８がタンク１１４と衝撃板１１６間に設けられ、内圧上昇手段がタンク１１４に接続されており、大豆の貯留後、第１バルブ１１７が閉じられ、内圧上昇手段によってタンク１１４の内圧が上昇する。 この実施例では、蒸気が注入口１２０を通り、タンク１１４に注入され、蒸気によってタンク１１４の内圧が上昇する。 第１バルブ１１７はバタフライバルブであり、自動的に開かれ、閉じられる。 蒸気は過熱蒸気であり、その温度は１５０〜２００°Ｃであり、これが３０秒〜３分３０秒の時間にわたって注入され、内圧は０．３〜０．５メガパスカルに達する。 タンク１１４は加圧タンクである。

その後、第２バルブ１１８が開かれ、内圧によって大豆が噴出する。 この実施例では、パイプ２１９がタンク１１４に連結され、第２バルブ１１８はパイプ２１９に設けられている。 さらに、ホッパ１１５内において、衝撃板１１６がシャフト１２１で固定されて水平に配置されており、パイプ２１９は垂直に配置され、衝撃板１１６に向かってのびる。 さらに、第２バルブ１１８にバタフライバルブが使用されており、タンク１１４の内圧が０．３〜０．５メガパスカルに達したとき、第２バルブ１１８が自動的に開かれる。 したがって、大豆がパイプ２１９を通り、衝撃板１１６に向かって噴出し、衝撃板１１６に衝突し、大豆にひび割れが生じるものである。 そして、ひび割れ後、ホッパ１１５に大豆が貯留される。 さらに、ホッパ１１５内において、カバー１２２が衝撃板１１６の下方に配置され、ノズル１２３がカバー１２２の下方に配置され、カバー１２２によってノズル１２３が被覆されており、冷風がノズル１２３から噴出する。 その温度は１０〜３０°Ｃである。 さらに、パンチングプレート１２４によってパイプ２１９が包囲されており、冷風はホッパ１１５内を上昇し、パンチングプレート１２４から放出される。 したがって、冷風によって大豆が冷却される。

さらに、冷却装置１２５がホッパ１１５の下方に配置され、ロータリバルブ１２６がホッパ１１５と冷却装置１２５間に設けられており、大豆のひび割れ後、大豆がロータリバルブ１２６を通り、冷却装置１２５に導入され、冷却装置１２５によって大豆が冷却される。 冷却装置１２５は周壁１２７および吸引ブロワ１２８を有し、周壁１２７はメッシュからなる。 したがって、大豆が周壁１２７内に導入され、冷風が周壁１２７を通り、吸引ブロワ１２８に吸引される。 その温度は１０〜３０°Ｃである。 したがって、冷風が大豆に吹き付けられ、冷風によって大豆が冷却され、その後、大豆がロータリバルブ１２９を通り、排出される。

さらに、乾燥装置１３０が冷却装置１２５と組み合わされており、大豆のひび割れおよび冷却後、大豆が乾燥装置１３０に送られ、乾燥装置１３０によって大豆が乾燥される。 たとえば、乾燥装置１３０内で大豆が振動し、それに熱風が吹き付けられ、熱風によって大豆が乾燥される。

さらに、半割り装置１３１が乾燥装置１３０と組み合わされており、大豆の乾燥後、大豆が半割り装置１３１に送られ、半割り装置１３１によって表皮が半割りされる。 たとえば、半割り装置１３１内でディスクが回転し、大豆がそれに導かれる。 ディスクは多数のピンを有する。 したがって、ピンが大豆に衝突し、その衝撃によって表皮が半割りされ、大豆が半分だけ脱皮される。

さらに、胚芽選別装置１３２が半割り装置１３１と組み合わされており、大豆の乾燥および半割り後、大豆が胚芽選別装置１３２に送られ、胚芽選別装置１３２によって胚乳、表皮および胚芽が分離され、その胚芽が選別され、取り出される。

さらに、胚芽の取り出し後、胚芽がふるい１３３に送られる。 ふるい１３３は多段式のもので、円形状である。 そして、ふるい１３３内において、胚芽が再度選別され、取り出され、その純度が２０〜４０％に達する。

その後、胚芽がサイクロン１３４に送られ、サイクロン１３４によって胚芽が比重分級され、それが繰り返され、その純度が９０〜９７％に達する。

さらに、その後、胚芽が胚芽失活装置１３５に送られ、胚芽失活装置１３５によって胚芽が失活される。 胚芽失活装置１３５は失活殺菌装置１０２と同様の構造のもので、導入口、排出口、送りスクリュおよび注入口を有する。 したがって、胚芽が導入口に導入され、送りスクリュによって大豆が送られ、蒸気が注入口から注入され、蒸気によって胚芽が失活される。 蒸気は過熱蒸気であり、その温度は１５０〜３００°Ｃである。 その後、胚芽が排出口から排出される。

さらに、胚芽の失活後、胚芽が冷却装置１３６に送られ、冷却装置１３６によって胚芽が冷却される。 たとえば、冷風が胚芽に吹き付けられ、その温度は０〜３０°Ｃである。 したがって、冷風によって胚芽が冷却される。

その後、胚芽が粉砕装置１３７に送られ、粉砕装置１３７によって胚芽が粉砕され、その粉末が取り出され、製品化される。

胚芽は多量のカルシウムを含む。 したがって、粉末の取り出し後、これを健康食晶に使用することができる。 粉末を添加物として使用し、食品に混入してもよく、粉末をそのまま飲むようにしてもよい。

さらに、この装置では、胚芽の取り出し後、残りの大豆が粉砕装置に送られ、粉砕装置によってそれが粉砕され、その粉末が取り出される。

たとえば、大豆が半分だけ脱皮されることは前述したとおりであり、まず、その大豆が粉砕装置１３８に送られ、粉砕装置１３８によって大豆が粉砕され、粉末化される。 粉砕装置１３８はハンマ式のもので、大豆が粗粉砕される。 大豆が粉末化されたとき、その粒径は２００〜２５００μｍである。

その後、大豆が粉砕装置１３９に送られ、粉砕装置１３９によって大豆が粉砕され、粉末化される。 粉砕装置１３９は微粉砕装置であり、大豆が微粉砕される。 大豆が粉末化されたとき、その粒径は５〜１５０μｍである。

その後、粉末が分級装置１４０に送られ、分級装置１４０によって粉末が分級され、細かいものが取り出され、製品化され、荒いものは粉砕装置１３９に戻される。 分級装置１４０はエア式のものである。 分級された細かな粉末の粒径は５μｍ以下である。

大豆は良質たんぱく質を含む。 したがって、粉末の取り出し後、これを添加物として使用し、食品に混入することが好ましい。

この装置の場合、大豆にひび割れが生じ、ひび割れ後、乾燥装置１３０によって大豆が乾燥されることは前述したとおりであり、ひび割れが生じたとき、表皮と胚乳間に隙間が生じる。 したがって、その後、大豆を効果的に乾燥させることができる。 その乾燥時間は短く、効率は高い。

さらに、この装置の場合、大豆のひび割れ後、冷却装置１２５によって大豆が冷却され、表皮と胚乳が収縮するが、その収縮速度は互いに異なる。 これによってひび割れが増大し、表皮と胚乳が剥離状態になる。 したがって、その後、乾燥装置１３０によって大豆が乾燥されるとき、これを効果的に乾燥させることができ、好ましい。

一般に、乾燥時間が２０時間に及んでいたことは前述したとおりであるが、これを６０〜９０分に短縮することができるのは実験で確認されている。

さらに、表皮と胚乳が剥離状態になるが、これは乾燥時間に影響するだけではない。 大豆の乾燥後、半割り装置１３１によって大豆が半割りされるとき、これを容易に半割りすることもできる。