エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法及びその装置
【課題】選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることを可能にする。
【解決手段】とうもろこし粒に一定量の加水を行う調質工程と、調質されたとうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮する脱皮工程と、脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕工程と、割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する選別工程と、分離された胚乳をさらに粉砕する粉砕工程とを備える。
【解決手段】とうもろこし粒に一定量の加水を行う調質工程と、調質されたとうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮する脱皮工程と、脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕工程と、割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する選別工程と、分離された胚乳をさらに粉砕する粉砕工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法は周知であり、例えば、特許文献１に記載されたものや、特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されている発明は、(1)．とうもろこし粒をインパクトミルで粉砕する工程と、(2)．粉砕されたとうもろこしを、糠からなる第１の流れと、胚芽（germ）、ひき割り粒（grits、以下、とうもろこしの胚乳の意味で用いる）及び残留糠（bran）を含む第２の流れとに分ける工程と、(3)．第２の流れの胚芽、胚乳及び残留糠を純化する第１の純化（refining）工程と、(4)．第１の純化工程後の胚芽、胚乳及び残留糠をシフターによる選別によって、胚芽及び胚乳を抽出する第１の選別工程と、(5)．第１の選別工程で抽出されなかった胚芽、胚乳及び残留糠からなる中間生成物（Intermediate product）を純化する第２の純化工程と、(6)．第２の純化工程後の胚芽、胚乳及び残留糠をシフターによる選別によって、胚芽及び胚乳を抽出する第２の選別工程と、から構成されている。
【０００４】
これにより、湿ったとうもろこし粒を衝撃粉砕することにより、粉砕物をできるだけ大きな平均粒径にとどめ、その結果生じる粉砕された胚芽は、粒径により選別されて得られ、エタノール抽出プラントへ原料を移送する前段階において、とうもろこし粒から少なくとも７％、好ましくは１０％の純粋な胚芽が取り分けられ、とうもろこし粒から少なくとも１％、好ましくは２．５％の純粋な糠が取り分けられる。つまり、とうもろこし粒からの胚乳回収率を向上させ、エタノール抽出プラントにおいて、エタノール製造時に発生する不純物・残渣物（pasty product）を削減し、従来よりもエタノールの精製度を向上させることができるものである。
【０００５】
しかしながら、上記方法にあっては、(1)．に記載の工程において、１粒のとうもろこし粒が複数の小片（ピース）に小さく破砕されてしまうので、破砕された胚乳に胚芽や残留糠が混入することとなり、純粋な胚乳のみを原料として供給するために、胚乳から胚芽及び残留糠を選り分けるための（2）．から(6)．に記載の複数の選別工程を必要としていた。このように複数の選別工程を備えると、構成が複雑化し、設備費の製造コスト高や、複数の選別工程において消費される電気代等によりランニングコスト高になる問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている発明は、(a)．一定量のとうもろこし粒を調質（tempering）する工程と、(b)．とうもろこし粒を砕く（cracking）工程と、(c)．砕かれたとうもろこし粒を脱ぷ（threshing）する工程と、(d)．脱ぷされたとうもろこし粒を、大きな粒径の第１分離物と小さな粒径の第２分離物とに分別する選別工程と、(e)．第２分離物を、大きい粒と中間の粒とに分離する工程と、(f)．大きい粒を、大きな胚乳と、大きな胚芽、果皮及び微細な胚乳の混合物とに選別する比重選別工程と、(g)．中間の粒を、中間の胚乳と、中間の胚芽、果皮及び微細な胚乳の混合物とに選別する比重選別工程と、から構成されている。
【０００７】
上記(b)．に記載の工程においては、特許文献１記載の粒よりも大きい、例えば、１粒のとうもろこし粒を３〜１０個の複数の小片（ピース）に破砕するものである。つまり、この３〜１０個に破砕された破砕物が風選されて、まず、大きな果皮が除去され、次いで、上記(c)．に記載の工程において、残った果皮、胚芽、糠が分離されるため、デンプンを高濃度に含む胚乳の回収率を大きく向上させることができる。これにより、エタノール生産又は乾式製粉における製品の歩留まりが向上するといった利点がある。
【０００８】
しかしながら、１粒のとうもろこし粒を３〜１０個の複数の小片に破砕するだけでは、複数の小片に未だ果皮が残留している状態であり、後工程の(c)．に記載の工程を連続して設けて、果皮、胚芽、糠を分離する必要があった。さらに、胚乳から果皮、胚芽及び残留糠を選り分けるための（d）．から(g)．に記載の複数の選別工程を必要とするものである。
【０００９】
また、上記(b)．記載のように、皮を除去せずに割砕する場合、胚乳、胚芽に剥がれかかった果皮が付着していることが多く、この果皮が比重選別機の振動や風に悪影響を及ぼして胚乳と胚芽との分離が困難となっていた。従って、胚乳と胚芽との分離を精度よく行うためには複数台の比重選別機が必要であった。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００３５３５４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０８１６７３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題点にかんがみ、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることを可能にした、エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法及びその装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法であって、とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質工程と、とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮工程と、脱皮されたとうもろこし粒を破砕粒に割砕する割砕工程と、とうもろこし粒の破砕粒から胚乳と胚芽とを分離する分離工程と、分離された胚乳を粉砕してとうもろこし粒の粉を得る粉砕工程とを備える、という技術的手段を講じた。
【００１２】
前記脱皮工程には、ビータ方式の衝撃式脱皮機又は摩擦式脱皮機を用いるのがよく、前記割砕工程には、衝撃式粉砕機を用いるのがよい。
【００１３】
また、前記分離工程には、比重選別機又は光学式選別機を用いるのがよい。
【００１４】
そして、前記脱皮工程と前記割砕工程との間には、アスピレータ及びシフターを用いた一次純化工程を設けるのがよく、前記割砕工程と前記比重選別工程との間には、アスピレータ及びシフターを用いた二次純化工程を設けるのがよい。
【００１５】
さらに、前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加水してテンパリングする加水工程を設けるのがよい。
【００１６】
また、前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を設けてもよい。
【００１７】
本発明のとうもろこし粒の加工装置は、とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質装置と、とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮装置と、脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕装置と、割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する比重選別装置と、分離された胚乳を粉砕する粉砕装置とを備える。脱皮装置は、横設された多孔壁筒と、該多孔壁筒の一端に設けた穀粒供給筒と、多孔壁筒の他端に設けた穀粒排出筒と、多孔壁筒内に回転可能に配置した回転軸と、該回転軸に固着した剥離転子とを含む。脱皮装置は、多孔壁筒の一端の穀粒供給筒の近傍で回転軸に固定された穀粒移送用のスクリューを更に含んでよい。
【００１８】
脱皮装置の剥離転子は、回転軸に軸着された基部と、該基部から多孔壁筒へ放射状に延びる複数のアーム部とを有し、回転軸の軸方向に複数設けられた支持部材と、該複数の支持部材の各アーム部先端に取り付けられる、前記回転軸と平行な長尺状のビータ板とを備えてよい。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、あらかじめ精選されたとうもろこし粒が調質工程において調質された後、脱皮工程に供給され、脱皮工程において、とうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮される。このとき、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、従来の調質工程後にとうもろこし粒を破砕する場合と比べると、胚乳に果皮が混入するおそれがほとんどない。脱皮後のとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態であり、この粒が次の割砕工程に供給されることになる。割砕工程においては、胚乳が複数個、例えば４〜８個の小片に割砕されるとともに、付着していた胚芽が分離される。このとき、胚芽は、弾性状であるために、胚芽自身が小さく割砕されることはなく、胚乳から容易に分離されることになる。胚芽を破壊しないでとうもろこし粒を割砕することは、胚芽の原形をとどめたまま回収することが出来る点で有利であり、後工程の精選効率を向上し、胚芽に含まれる酵素の死滅防止や、胚芽の酸化及び腐敗を防止し、有用成分を破壊せずに付加価値の高い胚芽を提供することができる。
【００２０】
次いで、割砕された胚乳と胚芽との混合物は、比重選別工程に供給され、比重差により胚乳と胚芽とに分離され、分離された胚乳はさらに粉砕工程にて粉砕されて回収されることになる。つまり、本発明によれば、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどないので、比重選別工程が１工程で済み、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係るエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法のフローチャートである。
【００２２】
図１において、原料となるとうもろこし粒は、まず、精選工程に供給されて夾雑物・異物の分離・除去が行われる。符号１のミリングセパレータと称される選別機は、例えば、径１５ｍｍ程度の有孔鉄板からなる上段篩と、径４ｍｍ程度の有孔鉄板からなる下段篩とを備えた２段篩が用いられる。この２段篩は、上段篩においてとうもろこし粒が篩の網目を通過するが、大きな夾雑物は篩をオーバーして原料から分離され、下段篩においてとうもろこし粒よりも小さな夾雑物が篩の網目を通過するが、とうもろこし粒はオーバーするので小さな夾雑物及び大きな夾雑物の分離・除去が可能となる。次に、とうもろこし粒は、符号２の石抜機に供給されて、石及び埃等の分離・除去が行われる。この石抜機は比重差を利用してとうもろこし粒から石等を分離するドライデストーナ等を用いることができる。以上のように精選されたとうもろこし粒は、次に、符号３の加水・テンパリング工程に供給される。加水・テンパリング工程３は、製品粉の品質を向上させるために設けた水分調整用の加水・テンパリング工程であり、原料水分１２％程度のとうもろこし粒を、水分１５〜１６％となるように加水し、加水後４〜１２時間程度の調質が行われる。
【００２３】
符号４は、とうもろこし粒の果皮を剥がれ易くするための短時間の調質工程であって、符号３の加水・テンパリング工程で調質されたとうもろこし粒に対し、重量で１〜６％の水分を加水するとともに、５〜３０分間の調質が行われる。これにより、とうもろこし粒の胚乳組織にまで水が浸透せず、果皮にのみ加水され、果皮と胚乳とが分離され易くなるのである。
【００２４】
符号５は、本発明の要部となる脱皮工程であって、符号４の調質工程にて調質されたとうもろこし粒が、破砕されることなく、その形状を維持しながら果皮のみ脱皮されるものである。このとき、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、果皮が除去されたとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態で脱皮工程から排出される。
【００２５】
脱皮工程５において、脱皮機の網目を通過する果皮及び小さなとうもろこし砕粒はスルーして、次工程のブランフィニッシャ６に供給され、脱皮機の網目を通過しない胚乳に胚芽が付着した状態のとうもろこし粒はオーバーして、次工程のアスピレータ７に供給されることになる。
【００２６】
ブランフィニシャ６では、果皮の内側に付着している胚乳を剥離し、果皮と分離して製品粉が取り出される。アスピレータ７では、吸引式の気流によって脱皮後のとうもろこし粒から果皮及び微粉が選別・除去され、純化が行われる。純化されたとうもろこし粒は、次工程のシフター８に供給され、該シフター８において、脱皮されたとうもろこし粒が整粒、中砕粒及び小砕粒の３種類の粒度に分離される。
【００２７】
シフター８により分離された整粒は、胚乳に胚芽が付着した状態であるので、とうもろこし粒を４〜８個の小片に割砕した後、胚乳と胚芽とを分離すべく割砕工程１０に供給される。また、シフター８により分離された中砕粒は、胚乳と胚芽とに選別すべく選別工程１３に供給される。
【００２８】
選別工程１３では、多孔打抜鉄板を傾斜させて振動させるとともに、下から風を噴出し、比重の軽いものを浮き上がらせる比重選別機を用いることができる。また、粒状物の連続的な流れから光学的な方法により対象物の色や形状を識別し、分離すべき対象物を噴風等のエジェクタによって前記連続的な流れから吹き飛ばして胚乳と胚芽を選別する光学式選別機を用いることができる。
【００２９】
さらに、シフター８により分離された小砕粒は、製品粉を得るべく粉砕工程１４に供給される。
【００３０】
前記割砕工程１０の前工程には、胚乳に付着した胚芽に弾力性を持たせるために、加水・テンパリング工程９を設けるのが好ましく、この加水・テンパリング工程９においては、とうもろこし粒に対し、２％以下の水分を加水するとともに、３０分以内の調質を行うとよい。これにより、胚芽には弾力性が増し、割砕工程１０において胚芽自身が細かく粉砕され難くなり、胚乳と胚芽との分離が容易に行うことができる。なお、加水・テンパリング工程９の代替手段として、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を設けてもよい。
【００３１】
前記二酸化炭素処理工程について言及すると、二酸化炭素は吸着性のガスであり、これを利用すると、胚乳及び胚芽に多く含まれる脂質やタンパク質に収着しやすくなるものと考えられる。そこで、とうもろこし粒を加圧タンク等に投入して二酸化炭素を加圧下で供給すると、胚乳及び胚芽の細胞結合を弛緩又は破壊すると考えられ、その結果、とうもろこし粒を大気圧下に戻したとき、細胞結合が弱くなったとうもろこし粒の脱芽を極めて容易に行うことができるのである。
【００３２】
前記割砕工程１０において使用する割砕機としては、回転するピンと固定ピンとの間で衝撃・摩擦作用を受けて粉砕されるピンミルやインパクトミルを使用することができ、これにより、胚乳に付着した胚芽が離脱するとともに、胚乳が複数個、例えば、４〜８個の小片に割砕されることになる。
【００３３】
次に、胚芽と４〜８個の小片に割砕された胚乳との混合物からなるとうもろこし粒は、アスピレータ１１に供給され、吸引式の気流によって果皮及び微粉が選別・除去されて純化が行われ、さらに、純化されたとうもろこし粒は、シフター１２に供給されて、小砕粒、大中砕粒及び製品粉の３種類に分離される。シフター１２をオーバーした大中砕粒は、前記シフター８から排出された中砕粒とともに比重選別工程１３に供給されて、胚乳と胚芽とが比重選別され、シフター１２をスルーした小砕粒は、比重選別工程１３を経由せずに、前記シフター８から排出された小砕粒とともに粉砕工程１４に供給されて、製品粉を得るべく粉砕されることになる。
【００３４】
粉砕工程１４において使用する粉砕機としてはローラーミルが好ましく、該粉砕工程１４において粉砕された粉砕物は、次工程のシフター１５に供給され、小区分、大区分及び製品粉（小区分）の３種類に分離される。シフター１５をオーバーした大区分は、アスピレータ１６に供給され、吸引式の気流によって果皮及び胚芽に選別され、シフター１５をスルーした中区分は、アスピレータ１７に供給され、吸引式の気流によって果皮及び小砕粒に分離・選別される。そして、アスピレータ１７により分離された小砕粒は再度粉砕工程１４に返還され、粉砕・選別の操作が繰り返し行われることになる。シフター１５をスルーした小区分、すなわち、胚乳粉は製品粉として取り出される。
【００３５】
以上のように、調質後のとうもろこし粒は、脱皮工程５において、とうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮されるため、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、従来の調質工程後にとうもろこし粒を破砕する場合と比べると、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどない。そして、脱皮後のとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態にあり、この粒が次の割砕工程１０に供給されることになる。割砕工程１０においては、胚乳が４〜８個の小片に割砕されるとともに、付着していた胚芽が分離される。このとき、胚芽は、弾性状であるために、胚芽自身が小さく割砕されることなく胚乳から分離されることになる。次いで、４〜８個の小片に割砕された胚乳と胚芽との混合物は、比重選別工程１３に供給され、比重差により胚乳と胚芽とに分離され、分離された胚乳は粉砕工程１４にて粉砕されて回収されることになる。つまり、本発明によれば、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどないので、比重選別工程１３が１工程で済み、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることが可能になる。
【００３６】
以下、本発明の脱皮工程において使用する脱皮機について説明する。図２はビータ方式の衝撃式脱皮機の概略縦断面図であり、図３は図２のａ−ａ’線に沿って破断した断面図である。
【００３７】
図２及び図３において、衝撃式脱皮機２０は、機台２１上に設けた機枠２２内に横設した多孔壁筒２３と、該多孔壁筒２３の一端側に設けた穀粒供給筒２４と、多孔壁筒２３の他端側に設けた穀粒排出筒２５と、多孔壁筒２３内に回転可能に配置した回転軸２６と、該回転軸２６の穀粒供給筒２５の近傍に固定した穀粒移送用のスクリュー２７と、多孔壁筒２３内に設けられた剥離転子２８と、により主要部が構成される。
【００３８】
図２に示す衝撃式脱皮機２０では、回転軸２６に穀粒移送用のスクリュー２７が設けられているが、図４に示す長尺状の剥離転子２８を使用する場合は、穀粒移送用のスクリュー２７を省略することもできる。
【００３９】
符号２９は多孔壁筒２３の下方に備えた果皮回収ホッパーであり、該果皮回収ホッパー２９の下端に果皮排出口３０を有している。符号３１，３２は機枠２２の外方に設けた軸受であって、前記回転軸２６を回転可能に支持している。回転軸２６の一端には、Ｖプーリ３３が固定されており、Ｖベルト３４及びモータプーリ３５を介して、機台２１下部に備えたモータ３６によって回転駆動されるようになっている。そして、回転軸２６は８００〜１０００ｒｐｍの回転数で回転されるように設定されている。
【００４０】
剥離転子２８は、回転軸２６に固着された基部３７ａ、及び該基部３７ａから多孔壁筒２３へ放射状に延びる複数のアーム部３７b…を備えた支持部材３７…（図３では４本のアーム部３７ｂを備えている）を、回転軸２６の軸方向へ複数設け（図２では３個の支持部材３７を備えている）、該複数の支持部材３７に対応する各アーム部３７ｂ…先端に、回転軸２６と平行な長尺状のビータ板３８…を取り付けた構成となっている。
【００４１】
該長尺状のビータ板３８…は、図２，図３に示す実施例では４枚のビータ板３８…を、図４に示す実施例では８枚のビータ板３８…を取り付けた構成となっている。
【００４２】
本実施形態の衝撃式脱皮機２０において、調質後のとうもろこし粒が穀粒供給筒２４から供給されると、スクリュー２７により多孔壁筒２３内へ移送され、多孔壁筒２３内においては、とうもろこし粒の充満度が２０〜４０％程度となっており、この状態で回転されるビータ板３８…による打ち付け衝撃、とうもろこし粒同士の衝突による衝撃、及び多孔壁筒２３内壁に押し付けられる摩擦により、とうもろこし粒表面の果皮が剥離されることになる。このとき、長尺状のビータ板３８…の回転によって脱皮されるから、とうもろこし粒は破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮されため、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになる。そして、とうもろこし粒は徐々に穀粒排出筒２５側に移送され、最終的に穀粒排出筒２５から機外に排出されることになる。
【００４３】
この際に生じた果皮や粉砕された微粉は多孔壁筒２３の外に排出され、果皮回収ホッパー２９及び果皮排出口３０を経て機外に排出されることになる。
【００４４】
なお、本実施形態の衝撃式脱皮機２０においては、多孔壁筒２３の排出側又は穀粒排出筒２５の開口縁に堰き止め板や、開閉蓋等を設けていないが、充満度が２０〜４０％に満たない場合には適宜設置してもよい。また、回転軸２６の回転数の調節やとうもろこし粒の供給量等の調節によって、多孔壁筒２３内の充満度の調節を行ってもよい。
【００４５】
ビータ方式の衝撃式脱皮機の代わりに図５に示すような摩擦式脱皮機を脱皮工程において使用してもよい。摩擦式脱皮機は、多孔壁精白筒内に通風摩擦精白転子を回転自在に設けた摩擦式精米機を利用して脱皮を行う。
【００４６】
図５において、摩擦式脱皮機４０は、機台４１に設けた機枠４２内に横設した多孔壁筒４３と、該多孔壁筒４３の一端側に設けた供給口４４ａ及びシャッタ４４ｂを有する穀粒供給タンク４４と、多孔壁筒４３の他端側に設けた穀粒排出口４２ａと、多孔壁筒４３内に回転可能に配置した中空回転軸４５と、該中空回転軸４５の穀粒供給タンク４４の供給口４４ａの下方に固定した穀粒移送用のスクリュー４６と、多孔壁筒４３内に設けられた摩擦転子４７とを備える。
【００４７】
果皮回収ホッパー５１は多孔壁筒４３の下方に備えられている。果皮回収ホッパー５１の下端には果皮排出筒５２が設けられている。中空回転軸４５の一端には、プーリ５３が固定されており、機台４１下部に備えたモータ（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。多孔壁筒４３内のとうもろこし粒の充満度の調節のために、穀粒排出口４２ａには抵抗蓋４９が設けられている。中空回転軸４５の他端は空気供給源５０に接続され、中空回転軸４５に形成された空気孔４５ａ及び摩擦転子４７に設けた噴風口４７ａを介してエアーが摩擦転子４７と多孔壁筒４３の間の剥離室４８に供給される。
【００４８】
摩擦式脱皮機４０において、調質後のとうもろこし粒が原料供給タンク４４の供給口４４ａから供給されると、スクリュー４７により多孔壁筒４３内へ移送され、この状態で回転される摩擦転子４７による、とうもろこし粒同士の摩擦、及び多孔壁筒４３内壁に押し付けられる摩擦により、とうもろこし粒表面の果皮が剥離されることとなる。このとき、とうもろこし粒は破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮される。そして、とうもろこし粒は徐々に穀粒排出口４２ａ側に移送され、最終的に穀粒排出口４２ａから機外に排出されることになる。
【００４９】
この際に生じた果皮や粉砕された微粉は多孔壁筒４３の外に排出され、ファン５４の吸引により果皮回収ホッパー５１及び果皮排出筒５２を経て機外に排出されることになる。噴風口４７ａから剥離室４８内に供給されたエアーは、果皮や粉砕された微粉の多孔壁筒４３の外部への排出を促進する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法のフローチャートである。
【図２】ビータ方式の衝撃式脱皮機の概略縦断面図である。
【図３】図２のａ−ａ’線に沿って破断した断面図である。
【図４】長尺状の剥離転子を示す斜視図である。
【図５】摩擦式脱皮機の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ミリングセパレータ
２ 石抜機
３ 加水・テンパリング工程
４ 調質工程
５ 脱皮工程
６ ブランフィニッシャ
７ アスピレータ
８ シフター
９ 加水・テンパリング工程
１０ 割砕工程
１１ アスピレータ
１２ シフター
１３ 比重選別工程
１４ 粉砕工程
１５ シフター
１６ アスピレータ
１７ アスピレータ
２０ 衝撃式脱皮機
２１ 機台
２２ 機枠
２３ 多孔壁筒
２４ 穀粒供給筒
２５ 穀粒排出筒
２６ 回転軸
２７ スクリュー
２８ 剥離転子
２９ 果皮回収ホッパー
３０ 果皮排出口
３１ 軸受
３２ 軸受
３３ Ｖプーリ
３４ Ｖベルト
３５ モータプーリ
３６ モータ
３７ 支持部材
３７ａ 基部
３７ｂ アーム部
３８ ビータ板
４０ 摩擦式脱皮機
４１ 機台
４２ 機枠
４３ 多孔壁筒
４４ 穀粒供給タンク
４５ 中空回転軸
４６ スクリュー
４７ 摩擦転子
４８ 剥離室
４９ 抵抗蓋
５０ 空気供給源
５１ 果皮回収ホッパー
５２ 果皮排出筒
５３ プーリ
５４ ファン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法は周知であり、例えば、特許文献１に記載されたものや、特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されている発明は、(1)．とうもろこし粒をインパクトミルで粉砕する工程と、(2)．粉砕されたとうもろこしを、糠からなる第１の流れと、胚芽（germ）、ひき割り粒（grits、以下、とうもろこしの胚乳の意味で用いる）及び残留糠（bran）を含む第２の流れとに分ける工程と、(3)．第２の流れの胚芽、胚乳及び残留糠を純化する第１の純化（refining）工程と、(4)．第１の純化工程後の胚芽、胚乳及び残留糠をシフターによる選別によって、胚芽及び胚乳を抽出する第１の選別工程と、(5)．第１の選別工程で抽出されなかった胚芽、胚乳及び残留糠からなる中間生成物（Intermediate product）を純化する第２の純化工程と、(6)．第２の純化工程後の胚芽、胚乳及び残留糠をシフターによる選別によって、胚芽及び胚乳を抽出する第２の選別工程と、から構成されている。
【０００４】
これにより、湿ったとうもろこし粒を衝撃粉砕することにより、粉砕物をできるだけ大きな平均粒径にとどめ、その結果生じる粉砕された胚芽は、粒径により選別されて得られ、エタノール抽出プラントへ原料を移送する前段階において、とうもろこし粒から少なくとも７％、好ましくは１０％の純粋な胚芽が取り分けられ、とうもろこし粒から少なくとも１％、好ましくは２．５％の純粋な糠が取り分けられる。つまり、とうもろこし粒からの胚乳回収率を向上させ、エタノール抽出プラントにおいて、エタノール製造時に発生する不純物・残渣物（pasty product）を削減し、従来よりもエタノールの精製度を向上させることができるものである。
【０００５】
しかしながら、上記方法にあっては、(1)．に記載の工程において、１粒のとうもろこし粒が複数の小片（ピース）に小さく破砕されてしまうので、破砕された胚乳に胚芽や残留糠が混入することとなり、純粋な胚乳のみを原料として供給するために、胚乳から胚芽及び残留糠を選り分けるための（2）．から(6)．に記載の複数の選別工程を必要としていた。このように複数の選別工程を備えると、構成が複雑化し、設備費の製造コスト高や、複数の選別工程において消費される電気代等によりランニングコスト高になる問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている発明は、(a)．一定量のとうもろこし粒を調質（tempering）する工程と、(b)．とうもろこし粒を砕く（cracking）工程と、(c)．砕かれたとうもろこし粒を脱ぷ（threshing）する工程と、(d)．脱ぷされたとうもろこし粒を、大きな粒径の第１分離物と小さな粒径の第２分離物とに分別する選別工程と、(e)．第２分離物を、大きい粒と中間の粒とに分離する工程と、(f)．大きい粒を、大きな胚乳と、大きな胚芽、果皮及び微細な胚乳の混合物とに選別する比重選別工程と、(g)．中間の粒を、中間の胚乳と、中間の胚芽、果皮及び微細な胚乳の混合物とに選別する比重選別工程と、から構成されている。
【０００７】
上記(b)．に記載の工程においては、特許文献１記載の粒よりも大きい、例えば、１粒のとうもろこし粒を３〜１０個の複数の小片（ピース）に破砕するものである。つまり、この３〜１０個に破砕された破砕物が風選されて、まず、大きな果皮が除去され、次いで、上記(c)．に記載の工程において、残った果皮、胚芽、糠が分離されるため、デンプンを高濃度に含む胚乳の回収率を大きく向上させることができる。これにより、エタノール生産又は乾式製粉における製品の歩留まりが向上するといった利点がある。
【０００８】
しかしながら、１粒のとうもろこし粒を３〜１０個の複数の小片に破砕するだけでは、複数の小片に未だ果皮が残留している状態であり、後工程の(c)．に記載の工程を連続して設けて、果皮、胚芽、糠を分離する必要があった。さらに、胚乳から果皮、胚芽及び残留糠を選り分けるための（d）．から(g)．に記載の複数の選別工程を必要とするものである。
【０００９】
また、上記(b)．記載のように、皮を除去せずに割砕する場合、胚乳、胚芽に剥がれかかった果皮が付着していることが多く、この果皮が比重選別機の振動や風に悪影響を及ぼして胚乳と胚芽との分離が困難となっていた。従って、胚乳と胚芽との分離を精度よく行うためには複数台の比重選別機が必要であった。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００３５３５４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０８１６７３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題点にかんがみ、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることを可能にした、エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法及びその装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法であって、とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質工程と、とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮工程と、脱皮されたとうもろこし粒を破砕粒に割砕する割砕工程と、とうもろこし粒の破砕粒から胚乳と胚芽とを分離する分離工程と、分離された胚乳を粉砕してとうもろこし粒の粉を得る粉砕工程とを備える、という技術的手段を講じた。
【００１２】
前記脱皮工程には、ビータ方式の衝撃式脱皮機又は摩擦式脱皮機を用いるのがよく、前記割砕工程には、衝撃式粉砕機を用いるのがよい。
【００１３】
また、前記分離工程には、比重選別機又は光学式選別機を用いるのがよい。
【００１４】
そして、前記脱皮工程と前記割砕工程との間には、アスピレータ及びシフターを用いた一次純化工程を設けるのがよく、前記割砕工程と前記比重選別工程との間には、アスピレータ及びシフターを用いた二次純化工程を設けるのがよい。
【００１５】
さらに、前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加水してテンパリングする加水工程を設けるのがよい。
【００１６】
また、前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を設けてもよい。
【００１７】
本発明のとうもろこし粒の加工装置は、とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質装置と、とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮装置と、脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕装置と、割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する比重選別装置と、分離された胚乳を粉砕する粉砕装置とを備える。脱皮装置は、横設された多孔壁筒と、該多孔壁筒の一端に設けた穀粒供給筒と、多孔壁筒の他端に設けた穀粒排出筒と、多孔壁筒内に回転可能に配置した回転軸と、該回転軸に固着した剥離転子とを含む。脱皮装置は、多孔壁筒の一端の穀粒供給筒の近傍で回転軸に固定された穀粒移送用のスクリューを更に含んでよい。
【００１８】
脱皮装置の剥離転子は、回転軸に軸着された基部と、該基部から多孔壁筒へ放射状に延びる複数のアーム部とを有し、回転軸の軸方向に複数設けられた支持部材と、該複数の支持部材の各アーム部先端に取り付けられる、前記回転軸と平行な長尺状のビータ板とを備えてよい。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、あらかじめ精選されたとうもろこし粒が調質工程において調質された後、脱皮工程に供給され、脱皮工程において、とうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮される。このとき、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、従来の調質工程後にとうもろこし粒を破砕する場合と比べると、胚乳に果皮が混入するおそれがほとんどない。脱皮後のとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態であり、この粒が次の割砕工程に供給されることになる。割砕工程においては、胚乳が複数個、例えば４〜８個の小片に割砕されるとともに、付着していた胚芽が分離される。このとき、胚芽は、弾性状であるために、胚芽自身が小さく割砕されることはなく、胚乳から容易に分離されることになる。胚芽を破壊しないでとうもろこし粒を割砕することは、胚芽の原形をとどめたまま回収することが出来る点で有利であり、後工程の精選効率を向上し、胚芽に含まれる酵素の死滅防止や、胚芽の酸化及び腐敗を防止し、有用成分を破壊せずに付加価値の高い胚芽を提供することができる。
【００２０】
次いで、割砕された胚乳と胚芽との混合物は、比重選別工程に供給され、比重差により胚乳と胚芽とに分離され、分離された胚乳はさらに粉砕工程にて粉砕されて回収されることになる。つまり、本発明によれば、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどないので、比重選別工程が１工程で済み、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係るエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法のフローチャートである。
【００２２】
図１において、原料となるとうもろこし粒は、まず、精選工程に供給されて夾雑物・異物の分離・除去が行われる。符号１のミリングセパレータと称される選別機は、例えば、径１５ｍｍ程度の有孔鉄板からなる上段篩と、径４ｍｍ程度の有孔鉄板からなる下段篩とを備えた２段篩が用いられる。この２段篩は、上段篩においてとうもろこし粒が篩の網目を通過するが、大きな夾雑物は篩をオーバーして原料から分離され、下段篩においてとうもろこし粒よりも小さな夾雑物が篩の網目を通過するが、とうもろこし粒はオーバーするので小さな夾雑物及び大きな夾雑物の分離・除去が可能となる。次に、とうもろこし粒は、符号２の石抜機に供給されて、石及び埃等の分離・除去が行われる。この石抜機は比重差を利用してとうもろこし粒から石等を分離するドライデストーナ等を用いることができる。以上のように精選されたとうもろこし粒は、次に、符号３の加水・テンパリング工程に供給される。加水・テンパリング工程３は、製品粉の品質を向上させるために設けた水分調整用の加水・テンパリング工程であり、原料水分１２％程度のとうもろこし粒を、水分１５〜１６％となるように加水し、加水後４〜１２時間程度の調質が行われる。
【００２３】
符号４は、とうもろこし粒の果皮を剥がれ易くするための短時間の調質工程であって、符号３の加水・テンパリング工程で調質されたとうもろこし粒に対し、重量で１〜６％の水分を加水するとともに、５〜３０分間の調質が行われる。これにより、とうもろこし粒の胚乳組織にまで水が浸透せず、果皮にのみ加水され、果皮と胚乳とが分離され易くなるのである。
【００２４】
符号５は、本発明の要部となる脱皮工程であって、符号４の調質工程にて調質されたとうもろこし粒が、破砕されることなく、その形状を維持しながら果皮のみ脱皮されるものである。このとき、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、果皮が除去されたとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態で脱皮工程から排出される。
【００２５】
脱皮工程５において、脱皮機の網目を通過する果皮及び小さなとうもろこし砕粒はスルーして、次工程のブランフィニッシャ６に供給され、脱皮機の網目を通過しない胚乳に胚芽が付着した状態のとうもろこし粒はオーバーして、次工程のアスピレータ７に供給されることになる。
【００２６】
ブランフィニシャ６では、果皮の内側に付着している胚乳を剥離し、果皮と分離して製品粉が取り出される。アスピレータ７では、吸引式の気流によって脱皮後のとうもろこし粒から果皮及び微粉が選別・除去され、純化が行われる。純化されたとうもろこし粒は、次工程のシフター８に供給され、該シフター８において、脱皮されたとうもろこし粒が整粒、中砕粒及び小砕粒の３種類の粒度に分離される。
【００２７】
シフター８により分離された整粒は、胚乳に胚芽が付着した状態であるので、とうもろこし粒を４〜８個の小片に割砕した後、胚乳と胚芽とを分離すべく割砕工程１０に供給される。また、シフター８により分離された中砕粒は、胚乳と胚芽とに選別すべく選別工程１３に供給される。
【００２８】
選別工程１３では、多孔打抜鉄板を傾斜させて振動させるとともに、下から風を噴出し、比重の軽いものを浮き上がらせる比重選別機を用いることができる。また、粒状物の連続的な流れから光学的な方法により対象物の色や形状を識別し、分離すべき対象物を噴風等のエジェクタによって前記連続的な流れから吹き飛ばして胚乳と胚芽を選別する光学式選別機を用いることができる。
【００２９】
さらに、シフター８により分離された小砕粒は、製品粉を得るべく粉砕工程１４に供給される。
【００３０】
前記割砕工程１０の前工程には、胚乳に付着した胚芽に弾力性を持たせるために、加水・テンパリング工程９を設けるのが好ましく、この加水・テンパリング工程９においては、とうもろこし粒に対し、２％以下の水分を加水するとともに、３０分以内の調質を行うとよい。これにより、胚芽には弾力性が増し、割砕工程１０において胚芽自身が細かく粉砕され難くなり、胚乳と胚芽との分離が容易に行うことができる。なお、加水・テンパリング工程９の代替手段として、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を設けてもよい。
【００３１】
前記二酸化炭素処理工程について言及すると、二酸化炭素は吸着性のガスであり、これを利用すると、胚乳及び胚芽に多く含まれる脂質やタンパク質に収着しやすくなるものと考えられる。そこで、とうもろこし粒を加圧タンク等に投入して二酸化炭素を加圧下で供給すると、胚乳及び胚芽の細胞結合を弛緩又は破壊すると考えられ、その結果、とうもろこし粒を大気圧下に戻したとき、細胞結合が弱くなったとうもろこし粒の脱芽を極めて容易に行うことができるのである。
【００３２】
前記割砕工程１０において使用する割砕機としては、回転するピンと固定ピンとの間で衝撃・摩擦作用を受けて粉砕されるピンミルやインパクトミルを使用することができ、これにより、胚乳に付着した胚芽が離脱するとともに、胚乳が複数個、例えば、４〜８個の小片に割砕されることになる。
【００３３】
次に、胚芽と４〜８個の小片に割砕された胚乳との混合物からなるとうもろこし粒は、アスピレータ１１に供給され、吸引式の気流によって果皮及び微粉が選別・除去されて純化が行われ、さらに、純化されたとうもろこし粒は、シフター１２に供給されて、小砕粒、大中砕粒及び製品粉の３種類に分離される。シフター１２をオーバーした大中砕粒は、前記シフター８から排出された中砕粒とともに比重選別工程１３に供給されて、胚乳と胚芽とが比重選別され、シフター１２をスルーした小砕粒は、比重選別工程１３を経由せずに、前記シフター８から排出された小砕粒とともに粉砕工程１４に供給されて、製品粉を得るべく粉砕されることになる。
【００３４】
粉砕工程１４において使用する粉砕機としてはローラーミルが好ましく、該粉砕工程１４において粉砕された粉砕物は、次工程のシフター１５に供給され、小区分、大区分及び製品粉（小区分）の３種類に分離される。シフター１５をオーバーした大区分は、アスピレータ１６に供給され、吸引式の気流によって果皮及び胚芽に選別され、シフター１５をスルーした中区分は、アスピレータ１７に供給され、吸引式の気流によって果皮及び小砕粒に分離・選別される。そして、アスピレータ１７により分離された小砕粒は再度粉砕工程１４に返還され、粉砕・選別の操作が繰り返し行われることになる。シフター１５をスルーした小区分、すなわち、胚乳粉は製品粉として取り出される。
【００３５】
以上のように、調質後のとうもろこし粒は、脱皮工程５において、とうもろこし粒が破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮されるため、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになり、従来の調質工程後にとうもろこし粒を破砕する場合と比べると、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどない。そして、脱皮後のとうもろこし粒は胚乳に胚芽が付着した状態にあり、この粒が次の割砕工程１０に供給されることになる。割砕工程１０においては、胚乳が４〜８個の小片に割砕されるとともに、付着していた胚芽が分離される。このとき、胚芽は、弾性状であるために、胚芽自身が小さく割砕されることなく胚乳から分離されることになる。次いで、４〜８個の小片に割砕された胚乳と胚芽との混合物は、比重選別工程１３に供給され、比重差により胚乳と胚芽とに分離され、分離された胚乳は粉砕工程１４にて粉砕されて回収されることになる。つまり、本発明によれば、胚乳に果皮が混入するおそれはほとんどないので、比重選別工程１３が１工程で済み、選別工程を可能な限り削減して構成を簡略化するとともに、胚乳、果皮、胚芽を容易に取り分けることが可能になる。
【００３６】
以下、本発明の脱皮工程において使用する脱皮機について説明する。図２はビータ方式の衝撃式脱皮機の概略縦断面図であり、図３は図２のａ−ａ’線に沿って破断した断面図である。
【００３７】
図２及び図３において、衝撃式脱皮機２０は、機台２１上に設けた機枠２２内に横設した多孔壁筒２３と、該多孔壁筒２３の一端側に設けた穀粒供給筒２４と、多孔壁筒２３の他端側に設けた穀粒排出筒２５と、多孔壁筒２３内に回転可能に配置した回転軸２６と、該回転軸２６の穀粒供給筒２５の近傍に固定した穀粒移送用のスクリュー２７と、多孔壁筒２３内に設けられた剥離転子２８と、により主要部が構成される。
【００３８】
図２に示す衝撃式脱皮機２０では、回転軸２６に穀粒移送用のスクリュー２７が設けられているが、図４に示す長尺状の剥離転子２８を使用する場合は、穀粒移送用のスクリュー２７を省略することもできる。
【００３９】
符号２９は多孔壁筒２３の下方に備えた果皮回収ホッパーであり、該果皮回収ホッパー２９の下端に果皮排出口３０を有している。符号３１，３２は機枠２２の外方に設けた軸受であって、前記回転軸２６を回転可能に支持している。回転軸２６の一端には、Ｖプーリ３３が固定されており、Ｖベルト３４及びモータプーリ３５を介して、機台２１下部に備えたモータ３６によって回転駆動されるようになっている。そして、回転軸２６は８００〜１０００ｒｐｍの回転数で回転されるように設定されている。
【００４０】
剥離転子２８は、回転軸２６に固着された基部３７ａ、及び該基部３７ａから多孔壁筒２３へ放射状に延びる複数のアーム部３７b…を備えた支持部材３７…（図３では４本のアーム部３７ｂを備えている）を、回転軸２６の軸方向へ複数設け（図２では３個の支持部材３７を備えている）、該複数の支持部材３７に対応する各アーム部３７ｂ…先端に、回転軸２６と平行な長尺状のビータ板３８…を取り付けた構成となっている。
【００４１】
該長尺状のビータ板３８…は、図２，図３に示す実施例では４枚のビータ板３８…を、図４に示す実施例では８枚のビータ板３８…を取り付けた構成となっている。
【００４２】
本実施形態の衝撃式脱皮機２０において、調質後のとうもろこし粒が穀粒供給筒２４から供給されると、スクリュー２７により多孔壁筒２３内へ移送され、多孔壁筒２３内においては、とうもろこし粒の充満度が２０〜４０％程度となっており、この状態で回転されるビータ板３８…による打ち付け衝撃、とうもろこし粒同士の衝突による衝撃、及び多孔壁筒２３内壁に押し付けられる摩擦により、とうもろこし粒表面の果皮が剥離されることになる。このとき、長尺状のビータ板３８…の回転によって脱皮されるから、とうもろこし粒は破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮されため、約９８％の果皮が剥離されて除去されることになる。そして、とうもろこし粒は徐々に穀粒排出筒２５側に移送され、最終的に穀粒排出筒２５から機外に排出されることになる。
【００４３】
この際に生じた果皮や粉砕された微粉は多孔壁筒２３の外に排出され、果皮回収ホッパー２９及び果皮排出口３０を経て機外に排出されることになる。
【００４４】
なお、本実施形態の衝撃式脱皮機２０においては、多孔壁筒２３の排出側又は穀粒排出筒２５の開口縁に堰き止め板や、開閉蓋等を設けていないが、充満度が２０〜４０％に満たない場合には適宜設置してもよい。また、回転軸２６の回転数の調節やとうもろこし粒の供給量等の調節によって、多孔壁筒２３内の充満度の調節を行ってもよい。
【００４５】
ビータ方式の衝撃式脱皮機の代わりに図５に示すような摩擦式脱皮機を脱皮工程において使用してもよい。摩擦式脱皮機は、多孔壁精白筒内に通風摩擦精白転子を回転自在に設けた摩擦式精米機を利用して脱皮を行う。
【００４６】
図５において、摩擦式脱皮機４０は、機台４１に設けた機枠４２内に横設した多孔壁筒４３と、該多孔壁筒４３の一端側に設けた供給口４４ａ及びシャッタ４４ｂを有する穀粒供給タンク４４と、多孔壁筒４３の他端側に設けた穀粒排出口４２ａと、多孔壁筒４３内に回転可能に配置した中空回転軸４５と、該中空回転軸４５の穀粒供給タンク４４の供給口４４ａの下方に固定した穀粒移送用のスクリュー４６と、多孔壁筒４３内に設けられた摩擦転子４７とを備える。
【００４７】
果皮回収ホッパー５１は多孔壁筒４３の下方に備えられている。果皮回収ホッパー５１の下端には果皮排出筒５２が設けられている。中空回転軸４５の一端には、プーリ５３が固定されており、機台４１下部に備えたモータ（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。多孔壁筒４３内のとうもろこし粒の充満度の調節のために、穀粒排出口４２ａには抵抗蓋４９が設けられている。中空回転軸４５の他端は空気供給源５０に接続され、中空回転軸４５に形成された空気孔４５ａ及び摩擦転子４７に設けた噴風口４７ａを介してエアーが摩擦転子４７と多孔壁筒４３の間の剥離室４８に供給される。
【００４８】
摩擦式脱皮機４０において、調質後のとうもろこし粒が原料供給タンク４４の供給口４４ａから供給されると、スクリュー４７により多孔壁筒４３内へ移送され、この状態で回転される摩擦転子４７による、とうもろこし粒同士の摩擦、及び多孔壁筒４３内壁に押し付けられる摩擦により、とうもろこし粒表面の果皮が剥離されることとなる。このとき、とうもろこし粒は破砕されることなく、その形状を維持しながら脱皮される。そして、とうもろこし粒は徐々に穀粒排出口４２ａ側に移送され、最終的に穀粒排出口４２ａから機外に排出されることになる。
【００４９】
この際に生じた果皮や粉砕された微粉は多孔壁筒４３の外に排出され、ファン５４の吸引により果皮回収ホッパー５１及び果皮排出筒５２を経て機外に排出されることになる。噴風口４７ａから剥離室４８内に供給されたエアーは、果皮や粉砕された微粉の多孔壁筒４３の外部への排出を促進する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工方法のフローチャートである。
【図２】ビータ方式の衝撃式脱皮機の概略縦断面図である。
【図３】図２のａ−ａ’線に沿って破断した断面図である。
【図４】長尺状の剥離転子を示す斜視図である。
【図５】摩擦式脱皮機の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ミリングセパレータ
２ 石抜機
３ 加水・テンパリング工程
４ 調質工程
５ 脱皮工程
６ ブランフィニッシャ
７ アスピレータ
８ シフター
９ 加水・テンパリング工程
１０ 割砕工程
１１ アスピレータ
１２ シフター
１３ 比重選別工程
１４ 粉砕工程
１５ シフター
１６ アスピレータ
１７ アスピレータ
２０ 衝撃式脱皮機
２１ 機台
２２ 機枠
２３ 多孔壁筒
２４ 穀粒供給筒
２５ 穀粒排出筒
２６ 回転軸
２７ スクリュー
２８ 剥離転子
２９ 果皮回収ホッパー
３０ 果皮排出口
３１ 軸受
３２ 軸受
３３ Ｖプーリ
３４ Ｖベルト
３５ モータプーリ
３６ モータ
３７ 支持部材
３７ａ 基部
３７ｂ アーム部
３８ ビータ板
４０ 摩擦式脱皮機
４１ 機台
４２ 機枠
４３ 多孔壁筒
４４ 穀粒供給タンク
４５ 中空回転軸
４６ スクリュー
４７ 摩擦転子
４８ 剥離室
４９ 抵抗蓋
５０ 空気供給源
５１ 果皮回収ホッパー
５２ 果皮排出筒
５３ プーリ
５４ ファン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法であって、
とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質工程と、
とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮工程と、
脱皮されたとうもろこし粒を破砕粒に割砕する割砕工程と、
とうもろこし粒の破砕粒から胚乳と胚芽とを分離する分離工程と、
分離された胚乳を粉砕してとうもろこし粒の粉を得る粉砕工程と、を備えたことを特徴とするエタノール製造のためのとうもろこし粒の加工方法。
【請求項２】
前記脱皮工程には、ビータ方式の衝撃式脱皮機が用いられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記脱皮工程には、摩擦式脱皮機が用いられる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記割砕工程には、衝撃式粉砕機が用いられる請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記分離工程には、比重選別機が用いられる請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記分離工程には、光学選別機が用いられる請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記脱皮工程と前記割砕工程との間に、アスピレータ及びシフターを用いた一次純化工程を更に備えてなる請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記割砕工程と前記比重選別工程との間に、アスピレータ及びシフターを用いた二次純化工程を更に備えてなる請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加水してテンパリングする加水工程を更に設けてなる請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を更に設けてなる請求項７記載の方法。
【請求項１１】
エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工装置であって、
とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質装置と、
とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮装置と、
脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕装置と、
割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する選別装置と、
分離された胚乳を粉砕する粉砕装置とを備え、
前記脱皮装置は、横設された多孔壁筒と、前記多孔壁筒の一端に設けた穀粒供給筒と、前記多孔壁筒の他端に設けた穀粒排出筒と、前記多孔壁筒内に回転可能に配置した回転軸と、該回転軸に固着した剥離転子とを含むことを特徴とするエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工装置。
【請求項１２】
前記脱皮装置の剥離転子は、前記回転軸に軸着された基部と、該基部から前記多孔壁筒へ放射状に延びる複数のアーム部とを有し、前記回転軸の軸方向に複数設けられた支持部材と、該複数の支持部材の各アーム部先端に取り付けられた前記回転軸と並行な長尺状のビータ板とを備えてなる請求項１１記載の加工装置。
【請求項１】
エタノールの製造のためのとうもろこし粒の加工方法であって、
とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質工程と、
とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮工程と、
脱皮されたとうもろこし粒を破砕粒に割砕する割砕工程と、
とうもろこし粒の破砕粒から胚乳と胚芽とを分離する分離工程と、
分離された胚乳を粉砕してとうもろこし粒の粉を得る粉砕工程と、を備えたことを特徴とするエタノール製造のためのとうもろこし粒の加工方法。
【請求項２】
前記脱皮工程には、ビータ方式の衝撃式脱皮機が用いられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記脱皮工程には、摩擦式脱皮機が用いられる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記割砕工程には、衝撃式粉砕機が用いられる請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記分離工程には、比重選別機が用いられる請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記分離工程には、光学選別機が用いられる請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記脱皮工程と前記割砕工程との間に、アスピレータ及びシフターを用いた一次純化工程を更に備えてなる請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記割砕工程と前記比重選別工程との間に、アスピレータ及びシフターを用いた二次純化工程を更に備えてなる請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加水してテンパリングする加水工程を更に設けてなる請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記一次純化工程と前記割砕工程との間に、脱皮されたとうもろこし粒を加圧タンク内に投入して二酸化炭素を浸透させ、その後、加圧タンクから取り出したとうもろこし粒を短時間加熱処理する二酸化炭素処理工程を更に設けてなる請求項７記載の方法。
【請求項１１】
エタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工装置であって、
とうもろこし粒の果皮のみが湿らされるように所定量の加水を行ってとうもろこし粒を調質する調質装置と、
とうもろこし粒がその形状を維持して破砕されないように、湿らされた果皮を除去して脱皮する脱皮装置と、
脱皮されたとうもろこし粒を割砕する割砕装置と、
割砕された割砕物から胚乳と胚芽とを分離する選別装置と、
分離された胚乳を粉砕する粉砕装置とを備え、
前記脱皮装置は、横設された多孔壁筒と、前記多孔壁筒の一端に設けた穀粒供給筒と、前記多孔壁筒の他端に設けた穀粒排出筒と、前記多孔壁筒内に回転可能に配置した回転軸と、該回転軸に固着した剥離転子とを含むことを特徴とするエタノールを製造するためのとうもろこし粒の加工装置。
【請求項１２】
前記脱皮装置の剥離転子は、前記回転軸に軸着された基部と、該基部から前記多孔壁筒へ放射状に延びる複数のアーム部とを有し、前記回転軸の軸方向に複数設けられた支持部材と、該複数の支持部材の各アーム部先端に取り付けられた前記回転軸と並行な長尺状のビータ板とを備えてなる請求項１１記載の加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１１３６５５（Ｐ２００８−１１３６５５Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６５２５４（Ｐ２００７−２６５２５４）
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００００１８１２）株式会社サタケ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００００１８１２）株式会社サタケ (223)
【Ｆターム（参考）】
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