口香糖基制造方法

專利名稱：口香糖基制造方法
本專利是1993年9月24日已登記在冊、題目為“使用高分配混合連續生產口香糖基”的美國專利NO 08/126,319的部分延續。本文的揭示的內容包含在參考示例中。
本發明背景本發明與口香糖基連續生產方式有關。
常見的口香糖基是由一種或多種彈膠物、一種或多種添加劑、一種或多種彈膠物溶液、塑化劑和可選塑化聚合物、蠟、乳化劑和各種色素、香料、以及阻氧化劑組成。由于將彈膠物熔化和將彈膠物均勻地與口香糖基它成份分散混合是困難的，因此通常口香糖基的生產是緩慢且費時的間歇加工過程。例如，一種常見的這種生產過程是使用前、后葉片輕速比約為2∶1的西格馬葉片間歇攪拌機。攪拌溫度約為80～120。
在這種常見的生產過程中，最初，將部分彈膠物、彈膠物溶液和添加劑加入到熱的西格馬葉片攪拌機中進行混合，直至彈膠物熔化或浸潤，并與塑化劑和添加劑完全混合。然后，將剩余部分的彈膠物、彈膠物溶劑、塑化劑、添加劑、乳化劑和其它成份以分階段的方式順序加入。常常對每一添加劑都留有足夠的時間，以使其在加入更多的成份之前，能夠充分地混合。根據特定口香糖基的組成、尤其是彈膠物的數量和類型，要求有足夠的耐心以確保口香糖基完全混合。總之，無論怎樣，使用常規西格馬葉片攪拌機間歇加工口香糖基約需1～4小時的混合時間。
混合后，一次生產的熔化口香糖要從攪拌機中全部排入到有涂層或內襯的容器中，或者泵入到其它諸如收集槽或過濾容器中，然后壓或鑄造成型，冷卻和固化，準備用作口香糖。這種附加的加工和冷卻過程甚直需要更長的時間。
對于試圖簡化、并減少生產口香糖基所要求的時間，已進行過各種努力。以“General Foods France”(法國大眾食品)為名的歐洲公開專利No.O273809揭示了一種將彈膠物與添加劑在連續研磨機中混合形成非粘著預混，然后再將預混合的口香糖基分為碎塊，將預混碎塊與至少一種其它非粘著口香糖基成份在粉末攪拌機中一起混合的非粘著口香糖基生產。另外，可將預混碎塊、其它口香糖基成份與其它口香糖組份一起加入到擠壓機中，直接完成口香糖的生產。
同樣以“General Foods France”為名的法國公開專利No.O2635441揭示了一種使用雙螺旋擠壓機生產口香糖基濃縮物的方法。濃縮物是通過將高分子量彈膠物與塑化劑按所期望的比例混合，并供入到擠壓機中而制作出。無機添加劑在彈膠物/塑化劑混合物供入口的下游供入到擠壓機中。所生產出的口香糖基濃縮物中含有高密度的彈膠物。然后濃縮物可與其它口香糖基成分混合，生產出口香糖基成品。
由D crielia et al所發布的美國專利No.4,968,511揭示出如果將特定的乙烯基用作彈膠物，那么口香糖可直接在一步合成加工過程中制成(不進行中間的口香糖基生產)。
由Koch et al所發布的美國專利No.4,187,320揭示了一種在覺攪拌鍋中三級加工生產口香糖基的過程。
由del ngel所公布的美國專利No.4,305,962揭示了一種生產用作口香糖基原始物的彈膠物/樹脂原批的生產過程。
由DeTora et al.所公布的美國專利No.4,459,311揭示了使用兩個單獨的攪拌機--一個是用于使彈膠物在有添加劑的情況下預塑化用的高密度攪拌機，另一個是位于高強度攪拌機后部的最終將所有的口香糖基組份攪拌在一起的中強度攪拌機，生產口香糖基的過程。
幾個公開的專利揭示出，在預先已使用一個單獨的生產過程生產出口香糖基后，可使用連續擠壓機生產口香糖成品。這些公開的專利包括，由Degady et al.所公布的美國專利No.5,135,760；由Kramer et al.所公布的美國專利No.4,555,407。
盡管具有上述先前的成果，但在口香糖工業中存在一種進行連續生產的要求和愿望。這種連續生產可在不限定所使用能彈膠物的類型和質量、以及不要求對彈膠物進行預混合和其它預處理的情況下，實際和有效地用于生產各種完備的口香糖基。
使用擠壓機或類似的攪拌機生產口香糖基所遇到的問題之一是熱交換困難。
為與其它成份混合，某些特定的口香糖基成份必須加熱到相當高的溫度。這些溫度可能比攪拌拌機中其它區域所希望的溫度高。另外，在這樣的攪拌過程中所要求的機械剪切也會加熱攪拌機和攪拌機中的產品。至少在擠壓機中在特定的區段，所產生的熱對下游區域是不必要的，而且可能是有害的。例如，180度以及更高的溫度至少會對特定的口香糖基成份生產很大的損害。然而，擠壓機中熱量的消散存在很大的問題。
本發明概述本發明提供一種連續地生產口香糖基的過程，在此過程中提供了一種以低費用和節約能量的方式至少對攪拌機擠壓機中特定區段中的部件進行冷卻的方法。
為此，本發明提供一種在攪拌機連續合成口香糖基的方法，該方法包括下述步驟將產生所要求口香糖基需要的成份加入到擠壓機中；在所要求的位置、以環境溫度加入口香糖基成份，該成份具有足夠的熱容量可以將擠壓機中至少一部分物質到所要求的溫度。
在實施例中，此口香糖基成份是聚醋酸乙烯酯。
在實施例中，口香糖基成份要以足夠的量加入，命名得其在所生產出的口香糖中至少要占10％。
在實施例中，擠壓機至少具有一個分配混合區和一個分散混合區。
在實施例中，彈膠物和添加劑在其它口香糖基成份加入到擠壓機。
在另一實施例中，生產口香糖基所設置的步驟為將彈膠物和添加劑加入到連續生產口香糖基的擠壓機中；將具有玻璃轉換溫度的口香糖成份加入。該溫度低于擠壓機中彈膠物和添加劑的溫度，但高于該口香糖基成份在加入到擠壓機中時的溫度；連續地生產出口香糖基。
在另一實施例中，用擠壓機連續生產口香糖基的方法包括下述步驟將生產所需要口香糖必要的成份加入到至少具有一個或兩個攪拌區的擠壓機中；以不高于環境溫度的溫度將聚醋酸乙烯酯加入到擠壓機中；連續地生產口香糖基。
在另一實施例中，使用一單個擠壓機連續生產口香糖基的方法包括下述步驟將彈膠物和添加劑加入到連續的攪拌機中；以固態形式，將聚醋酸乙烯酯加入到連續攪拌機中；將口香糖基攪拌機中輸出。
本發明適用于任何常用的口香糖基彈膠物，且彈膠物可以任何常用的數量使用，并且不要求將彈膠物與其它任何成份進行預混和預處理。例如，本發明可用于包括多種或全部下述成份、以下述百分比配制的各種口香糖的連續生產成份重量百分比(％)彈膠物 5.0～95彈膠物溶液 0～50蠟 0～30乳化劑 0.5～40添加劑 1.0～65色素/調味劑 0～3.0本發明有幾種不同的方式，它們可以一起、單獨、或以任何組合的方式使用。例如，在雙螺旋擠壓機中采用單一的連續混合加工，所有這些方式都可一起、或相繼實施。
本方法的一種方式是，彈膠物、彈膠物溶劑和添加劑在高剪切混合條件下連續地混合在一起。“高剪切混合”的意思是使彈膠物、彈膠物溶劑和添加劑自身成為分散的非常小的碎粒。微滴或“圈”(domains)，然后可以很均勻地分配混合到其它口香糖基成份中。此分散混合階段可認為是對最難于分散的口香糖基成份進行分離和“分為碎塊”的階段。為此使用了專用攪拌部件，如下所述。
本方法的一種方式是，口香糖基成份基本上按照粘度減少的次序，在不同的位置上，依次加入到連續擠壓機中。粘度相當高的口香糖成份(例如，大多是彈膠物)在上游位置，首先與添加劑和彈膠物溶劑一起加入到擠壓機中，并在擠壓機中進行混合。添加劑和彈膠物溶劑幫助彈膠物分散。在實施例中，中等粘度的口香糖基成份(例如，聚醋酸乙烯酯、低分子量彈膠物和彈膠物溶劑)在中間的位置處二級加入，并與前面加入的高粘度成份進行混合。粘度相對較低的口香糖基成份(例如，油、脂肪和蠟)在下游位置三級加入，并與前面加入的高、中粘度的成份一起混合。
本方法的一種方式是，彈膠物、彈膠物溶劑、添加劑、中等粘度成份(例如，聚醋酸乙烯酯)和可選低粘度成份(例如，脂肪、油和蠟)在高分配混合條件下連續地混合在一起。“高分配混合”意思是使口香糖基成份相互擴散或“分散”形成非常均勻的口香糖基混合物。通過對比，上述“分散混合”階段通過將添加物用分作散混合輔助物，使彈膠物“分離”成非常小的細粒、微滴或domains均勻地分布在后來加入的口香糖基成份中。
本方法的一種方式是，口香糖基混合物中易揮發的成份在擠壓過程中會不斷地被除去。這些易揮發的成份包括不期望有的低質產品。例如，混合過程中出現少量的低質彈膠物、彈膠物溶劑、或塑化劑。易揮發成份的支除有助于消除口香糖基味感中不期望有的內容。例如，這可通過在擠壓機中選定的位置上抽真空而實現。如果沒有定期地將低質產品去除，使其與口香糖基其它成份混合，那么要將它們從口香糖基中去除是非常困難的。
本方法的一種方式是，一些特定的成份必須以液體的方式，使用泵壓力注入。可通過使用一個或多個加熱供料箱對諸如蠟這樣的成份進行預熔化、或降低脂肪、油的粘度而獲得液態。液體壓力加注有助于使特定的低、中粘度成份的計量更準確，混合和分配得更好。
本發明具有很多優點。首先，口香糖基以連續的方式生產。如果需要，產出的口香糖基可以用作連續的口香糖生產線的供給源。第二，口香糖基成份的平均滯留時間由幾小時縮短為幾分鐘。第三，所有必要的加入和混合步驟都可使用單一的連續混合設備順序完成。第四，較佳實施例提供一種在混合過程中除低擠壓機內特定位置處溫度的節能方法。第五，在不要求對彈膠物進行預混合和預處理的情況下，對于各種口香糖基構成，包括不同的口香糖基彈膠物和不同的彈膠物比例，本發明都是有效可行的。第六，口香糖基可按要求進行生產，不需要對成品口香糖基進行儲存。這使得對于市場需求的反應和配方的改變都有最大的靈活性。
本發明的上述以及其它特性優點可在下文對現有較佳實施例的詳述中，并且結合相應的示例和示圖得到進一步地體現。
示圖簡述

圖1為實施本發明所用雙螺旋擠壓機的示意圖。
圖2為圖1所示擠壓機中所用一套剪切盤的示意3為圖1所示擠壓機中所用一套齒形部件的示意圖。
圖4為圖1所示擠壓機中所用一套揉制盤的示意圖。
圖5為以螺旋形布置形成揉制盤組的多個揉制盤示意圖。
圖6a～e順序示出了攪拌過程中口香糖基成份的狀況。
圖7示出了低分子量聚醋酸乙烯酯熱容量相對于溫度的差動掃描熱量計曲線。
圖8為示例5中所討論的擠壓機中材料溫度的近似曲線圖本發明示圖和較佳實施例詳述本發明提供了連續生產口香糖基改進方法。按照本方法，將足夠量具有足夠熱容量的成份加入到擠壓機中，用于對至少是擠壓機中特定的區段進行冷卻。最好是，將溫度低于擠壓機中特定區段特定成份溫度的、具有玻璃轉換溫度的成份加入到擠壓機中，對擠壓機中的成份進行冷卻。
由于其熱容量，該成份可耗散熱量、并降低擠壓機中成份的溫度。這就防止了擠壓機中出現使口香糖基成份品質下降和受到損壞的溫度，并提供了一種節能的方法。在較佳實施例中，該成份是聚醋酸乙烯酯，其最好是在不高于環境溫度的情況下加入。
本發明所生產出的口香糖基可用來制成用常規方法所制成的常見的口香糖，包括泡泡糖。這種口香糖及其生產方法眾所周知，因而此處不再重復。當然，諸如非粘基口香糖和泡泡糖等特殊的口香糖要使用特殊的口香糖基本文和成份。那些口香糖基成份也可使用本文所述的生產過程組合起來。
一般來講，口香糖通常是由溶水部分、不溶水可咀嚼膠質基中分和兇的溶水調味劑組成。在咀嚼的整個過程中，溶水部分與調味劑部分都逐漸消失。膠質基部分一直留在口中。
口香糖基溶水部分包括軟化劑、塊狀甜味劑、高密度甜味劑、調劑、以及它們的混合物。軟化劑加入到口香糖中，是為了優化口香糖的咀嚼性和口感。通常也稱為增塑劑或塑化劑的軟化劑，在口香糖中的含量通常占口香糖重量的0.5～15％。軟化劑可包括甘油、卵磷脂，以及它們的混合物。諸如那些含有索氏體(Sorbitol)、水解氫化水淀粉、麥芽糖，以及它們的混合物的水或甜味劑溶劑也可在口香糖中用作軟化劑和粘合劑。
塊狀甜味劑在口香糖中的含量通常占口香糖重量的5～95％，較常見的是占20～80％，最常見的是占30～60％。塊狀甜味劑包括糖和無糖甜味劑，以及它們的合成物。糖甜味劑可以包括含有、但不僅限于此，蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、糊精、干轉化糖、、、、、以及它們的類似物、單獨的或混合物等成份的糖化物。無糖甜味劑包括具有甜味特性，但不含有通常所說糖的物質。無糖甜味劑包括，但并不限于此，諸如 、、、氫化淀粉水解物、、以及它們的類似物、單獨或混合物的糖精。
高密度甜味劑也可使用，通常作為無糖甜味劑作用。使用時，通常高密度甜味劑在口香糖中的含量占口香糖重量的0.001～5％，較的地是0.01～1％。通常，高密度甜味劑至少秕蔗糖甜20倍。高密度甜味劑包括，但并不限于此，、 、 、、、、、、、、以及它們的類似物、單獨或混合物。
可以將糖和/或無糖甜味劑結合起來用在口香糖中。甜味劑在口香糖中也可全部或部分地做溶水劑使用。另外，諸如含有水成糖或溶劑的軟化劑也可提供附加的甜度。
在口香糖中基本上都含有調味劑，調味劑在口香糖中的含量約為口香糖重量的0.1～15％，較好地是0.2～5％，最好是0.5～3％。調味劑可包括香精油、合成香料、或它們的混合物。香精油和合成香料包括，但并不限于此，從植物和水果中提取出的油，柑橘油、水果香精、薄荷油、 油、其它薄荷油、丁香油、冬青油、 、以及它們的類似物。人工調味劑以及化合物也可用在口香糖中。天然和人工調味劑以感覺上可接受的方式混合使用。
在口香糖中也包含諸如色素、乳化劑、藥劑、以及附加的調味劑等可選成份。
不溶水膠質基通常是由彈膠物、彈膠物溶劑、塑化劑、蠟、乳化劑和無機添加劑組成。按照本發明，在口香糖中最好包含諸如聚醋酸乙烯酯的起塑化劑作用的塑性聚合物。塑化劑可包括聚異丁烯、丁基橡膠(異丁烯-異丁二烯雙聚合物)、苯乙聚丁橡膠、以及諸如 的天然牛脂。彈膠物溶劑常常是諸如萜烯和脂類樹膠的樹脂。塑化劑通常是脂肪和油，包括牛油、氫化和部分氫化蔬菜油、以及可可黃油。通常使用的蠟包括石蠟、微晶蠟和諸如蜂蠟和的天然蠟。
通常口香糖基也包含添加劑。添加劑可以是碳化鈣、碳化鎂、滑石、磷酸二或類似物。在口香糖基中，添加劑的含量約可占口香糖基重量的5～60％。較好地占5～50％。
有時也具有塑化特性的乳化劑包括單硬脂酸甘油脂、卵磷脂、甘油三醋酸鹽。另外，口香糖基也含有諸如阻氧化劑、色素和調味劑等可選成份。
不溶水膠質基在口香糖中的含量約占口香糖重量的5～80％，較常見的是10～50％，最常見的約為20～35％。
按照本發明，最好使用單個攪拌機連續地生產口香糖基。在較佳實施例中，至少使用兩個攪拌區生產口香糖。在同一天登記注冊的、題目為“口香糖基連續生產方法”的專利No.＿＿＿所示揭示的內容包括在參考示例中，揭示了許多使用單一的擠壓機生產口香糖基的可能的方法和實施例。
在實施例中，本發明使用如圖1所示雙螺旋擠壓機實施。雙螺旋擠壓機設立了幾個不同的供料口，用于口香糖基成份的加入。擠壓機筒體中的螺旋件上沿長度方向裝設了不同類型的部件。有時這些不同的區段也稱為加工段，并用該區段所使用折部件類型描述。通常，擠壓機筒體劃分為可獨立于其它區域進行加熱和冷卻的區域。通常這些加熱區與加工區相重合，這取決于筒體區段的長度和加工區中所使用的部件。
由于不同的設備制造商生產出不同類型的部件，最常見的部件類型包括輸送部件，壓縮部件、反向部件、諸如剪切盤和齒型部件的均勻化部件、揉制盤和組。通常輸送部件具有沿部件螺旋布置的階梯，階梯之間具有很寬的間隙。這些部件用在供料口區，以迅速地準材料供入到擠壓機筒體內。壓縮部件也具有階梯當材料沿階梯向前移動時，階梯間的節距逐逐變小。這就產生了壓縮，并在向前的方向上產生高壓，這是迫使材料向下游移動并通過其它部件所需要的。反向部件具有螺旋轉角度與輸送部件的角度相反的階梯。階梯以使材料向上游移動的方向旋轉。這些部件提供高背壓，并減慢材料在擠壓機中的移動速度。當然，所擠壓的材料仍然會沿階梯反向向下游移動，直到通過反向部件。揉制盤反向螺旋布置可實現同樣的效果。
如名稱所述，剪切盤在擠壓機中對材料施加高剪切力，產生高度的分散混合。在雙螺旋擠壓機中，相對地安裝在兩個不同螺旋件上的剪切盤以相互安裝很近的盤/槽形式布置，如圖2所示。如圖3所示，齒形部件具有齒輪形齒間隔軸。齒形部件具有高分配混合作用。通常齒形部件匹配制造，即圓柱形軸部分和齒形部分。作為一個整體部件提供。如圖4所示，揉制盤為橢圓形，地通過擠壓機的產生揉壓作用。如圖5所示，通常多個揉制上互螺旋布置，稱為揉制盤組。
使用反向輸送部件也可實現高分配混合。此反向輸送部件具有使階梯斷缺的部分，允許材料以與壓縮方向相反的方向流動。這些斷缺的部分可采用沿與部件長度平行的方向在階梯上切槽的方式布置。另外設備在反向輸送部件前部的揉制組件也產生高度的分配混合。這些部件、以及雙螺旋擠壓機中其它有用的部件，在工藝上眾所周知，并且均可在市場上購買到。對于與通常可得到的雙螺旋擠壓機類型不同的擠壓機，其部件通常要專門設計。這些常見的擠壓機包括同向轉動、反向轉動、相互齒合和切向雙螺旋擠壓機。相同功能的部件根據所用于擠壓機的類型的不同，在設計上要有所改變。
對于一特定牌號的擠壓機一個特殊類型的部件是非互齒合多邊部件，該部件由Farrel公司25 Main street，nsonia Conn.06401所銷售，用于Farrel-Rockstedt同向轉動雙螺旋擠壓機。確信齒非互合多邊部件可分散混合。
在本發明實施例中，分散混合以聚合物鏈的最小量損壞，而使彈膠物分離。因此，由于分散混合不可避免地會降低聚合物分子量，所以最好是對分散混合進行控制以使這種分子量的降低最小。更可取的是，平均分子量不低于使用常規方法混合口香糖基中的相同的聚合物的平均分子量。然而希望所控制的克分子量的降低量能優化最終口香糖產品的結構。
合適的分散混合可生產出光滑、膠質的流體，其中不含有可的橡膠塊。如果僅有幾個橡膠塊存在，那么可在隨后的攪拌過程中半其濾除或分散開。然而，如果橡膠塊的數量過多、尺寸過大，或者加工的彈膠物和添加劑呈結塊或細粒的形式存在，那么所使用的分散混合是不合適的。
分配混合應足以產生均勻的口香糖基，而不是表現為“濕粘”或具有大理石花紋、瑞士奶油結構的物質。在本發明較佳實施例中，高度的分配混合足以使所含有的塑化劑、尤其是脂肪、油和蠟，與使用常規口香糖基生產所含有的塑化劑達到同樣的程度。
如前所述，根據本發明，為提供連續地生產口香糖基的方法，提供一種在擠壓機中進行熱交換的方法，使得至少在擠壓機中特定的位置上可對擠壓機中的成份進行冷卻。
通常，彈膠物和樹脂要在擠壓機的第一區段加入到擠壓機中。在實施例中，對這些成份加入分散混合。首先，應注意到為了將這些成份加入到擠壓機中，需要先將這些成份中熱到相當高的溫度。再則，由于分散簪的剪切作用，在擠壓機中的此區段內，會有大量的熱產生。
盡管這些熱量在擠壓機的第一區段是必要的，但對后面的區段或在擠壓機中隨后的成份混合中則是需要的，而且是有害的。例如，在擠壓機中此區段，樹脂和彈膠物的溫度一般約為160度。而在溫度高于180度時，口香糖基成份就會損壞和降低品質。
根據本發明，在擠壓機中加入具有高熱容量的成份可使熱量消散。這種成份是一種口香糖基成份，其應以足夠多的量最好是以固體的形式加入，以耗散足夠多的熱量。該成份最好以環境溫度加入(未加熱)。然而，如果需要，該成份在加入到擠壓機中之前要進行冷卻。
該成份最好是一種具有玻璃轉換溫度的物質，該溫度低于擠壓機第一攪拌區中所含有的彈膠物和添加劑的溫度。這樣，該成份就將吸收和消散大量的熱，從而冷卻擠壓機中所含有的口香糖基。
在較佳實施例中，使用聚醋酸乙烯脂作為該成份，用于冷卻擠壓機。聚醋酸乙旨具有很大的熱容量。在常規口香糖基中，聚醋酸乙烯脂含量至少約為20％。另外，聚醋酸乙烯脂的玻璃轉換相變溫度為20度～75度，該溫度低于擠壓機中成份的溫度。
如果需要，聚醋酸乙烯脂可與諸如特定的樹脂、色素或其它成份一起加入。另外，也許由于生產口香糖基的需要，而希望加入多種(一種以上)聚酸醋乙烯脂。
聚醋酸乙烯脂最好以尺寸小于1寸的細粒形式中入。在較佳實施例中，醋酸乙烯脂以1/8寸或更小尺寸的細粒加入。
冷卻擠壓機用的成份可在擠壓機上任何所需要的區段加入。例如，該成份可在分散區的末端加入。這使得該成份在其它更多的溫度敏感成份加入之前對擠壓機中的成份進行冷地。灰而，用于冷卻的成份可在分散區的下游加入，例如，直接在分散區之后加入。
如圖1所示，對本發明的一個實施例使用雙螺旋擠壓機10。第一加工區21靠近第一供料口12設置，在第一加工區21中裝設有輸送部件31、輸送和壓縮部件32、以及壓縮部件35。第二加工區裝設有如圖3所示齒形部件33和如圖2所示幾組剪切盤34。在第二加工區23的端部，擠壓機10上設有與真空(未示出)相連接的開口16。第三加工區24裝設有附加的輸送部件31、輸送和壓縮部件32、以及壓縮部件35。擠壓機上的第二供料口13靠近此第二組輸送部件31設置，用于將附中的口香糖基成份供入到第三加工區24中。供料口13用于將附加的粉狀成份，以及由泵41提供的液狀成份加入。第4加工區25裝設有揉制盤36。在第5加工區26的起始處，雙螺旋擠壓機10設有另一個與泵43相連接的供料口15，以及以開口的形式與側供料器42相連接的供料口14。側供料器42可以是單、或雙螺旋擠壓機，或者甚直可以是能產生高壓的齒輪泵。第五加工區26中裝設有輸送部件31、輸送和壓縮部件32、以及壓縮部件35。壓縮部件35使口香糖基成份進入到第六和最后加工區28中。區段28中裝設兩組齒形部件33，在齒形部件后部為反向部件39和剪切盤34。經過剪切盤34后，口香糖基從擠壓機10中輸出。
為了熔化或降低粘度，最好對一些成份進行加熱。如圖1所示，為此目的，擠壓機10上設立加熱箱44和45，它們分別與泵41和43相連接。其它常用的設備，如監測溫度、加熱或冷卻擠壓機所用設備，均未在圖1中示出。這些設備還包括，為以可控制和可監測的流量，連續地加注顆粒狀或粉狀成份用的常見稱重和供料設備。
如圖1所示，可以了解到各種成份按照各自的次序流過擠壓機10。通常，兩個螺旋件水平地相對安裝，供料口，尤其是那些與大氣相通的開口。如供料口12和13，垂直地設置在螺旋件的上部。
圖1所示的布置形式對于下面示例中所述的特定口香糖基來講是合乎需要的，但其它布置形式對于其它的口香糖基來講也許是較好的。圖1所示擠壓機具有3個總供料區，6個加工區。對某些口香糖基來講，可以使用2個、4個或更多的成份供給區，可以使用不同期目的加工區圖1也示出了所使用的一套擠壓機其在第一加工區具有長輸送部件31、輸送和壓縮部件32、以及壓縮部件35；在24和26區段，有一組短小的輸送和壓縮部件32；在26區，有一組短小的輸送部件31和壓縮部件32；在26區，有一組短小的輸送部件31和壓縮部件35。實際上，在這些區段可以使用1個、2個或更多的不同類型和長度的部件。圖1也示出在區段23裝有1套齒形部件33和3套剪切盤34。但也可使用不同數目的這些部件、或全部都不同的部件。同樣，區段25和28也可根據在這些區段中所混合的口香糖基成份、以及所使用的擠壓機類型，使用不同類型的分配混合用部件。
如前所述，在使用單一擠壓機連續生產口香糖的方式中，也可使用其它類型的擠壓機和方法。1993年10月4日已登記在冊、題目為“使用混合限定部件連續生產口香糖基”、所提示的內容包含在參考示例中的美國專利No.08/136，58％，提示了一種包含混合限定部件的擠壓機。根據本專利，所提示的擠壓機可用來生產口香糖基。
在較佳實施例中，使用了高效連續混合機。高效攪拌機為具有在長度距離當短的攪拌機中完成全部混合能力的攪拌機。該距離用下述比值來表示，即為攪拌部件用的攪拌機螺旋件上特定的有效區段的長度，與該有效區段中攪拌機筒體的最大直徑相除的比值來表示。在較佳實施例中，L/D約小于40，最好是約小于25。
單一高效攪拌機的一個示例中葉片一銷攪拌機。葉片一銷攪拌機將可選擇結構轉動攪拌機葉片與固定筒體銷相結合。可以在相當短的距離內提供高效攪拌。市場可購買到的葉片一銷攪拌機為Buss揉合機，由瑞士的Buss G公司生產，可從位于美國伊利諾斯州Bloomingdale的Buss公司到。在1994年10月22日已登記注冊、題目為“使用高效連續混合生產完整口香糖”、所提示內容包含在參考示例中的美國專利No.08/362,254，提示了使用同樣的葉片一銷攪拌機和方法的口香糖基加工方法。根據本發明，這晨所提示泊擠墳機和攪拌機可用于生產口香糖基。
圖6a～e示出了在實施例中當各種口香糖基成份混合為口香糖基時它們所呈現的狀態。如圖6a，在起始階段，高分子量彈膠物51和中分子量彈膠物52均以顆粒或細粒的形式存在，在這些顆粒和細粒中，彈膠物分子緊緊地粘結在一起。添加劑53也以細粒的形式存在，但沒有與彈膠物51和52均勻地混合。彈膠物溶液可以以微滴的形式存在。如圖6b所示，當混合開始時，彈膠物溶液54開始與彈膠物51和52發生聯系。由于添加劑53、彈膠物溶液54的存在，并且進行加墊，彈膠物顆粒開始分離為獨立的彈膠物分子。另外，添加劑53較均勻地分配在了彈膠物中，并且本身顆粒的尺寸也減小了。隨著混合過程的繼續，如圖6c所示，彈膠物51和52被分離。這種分離是對彈膠物51和52進行高度分散混合的結果。
在實施例中，如圖6d所示分散混合后，可加入聚醋酸乙烯脂。醋酸乙烯脂也可以是離散的細粒。由于其熱容量，這種材料的加入將冷卻先前加入到擠壓機中的成份。當然，如前所示，聚醋酸乙烯脂可在擠壓機的不同區段加入。
如圖6e所示，進一步的混合、以及諸如蠟56和乳化劑57成份的進一步加入，將進行分配混合連續地高度分配混合生產出均勻的口香糖基，其中不存在可感覺到的細粒或微滴。
彈膠物可與諸如樹脂的彈膠物溶液和添加劑一起在第一供料口12處加入。然而，較低分子量的彈膠物可至少部分地在第二供料口13處加入。部分添加劑也可在第二供料口13加入。聚醋酸乙烯脂可通過粉末供料器，在供料口14處加入，而熔化的脂肪、蠟和油在最后的供料口15處加入。這就使得在低粘度成份加入之前，可首先對添加劑、彈膠物和塑化劑進行高度分散混合。位于供料口15后部的齒形部件38、反向部件39和剪切部件40，對所有的低粘度口香糖基成份和其它口香糖基成份進行高度分配混合。
較佳的小尺寸擠壓機為德國Leistritz Nurenberg提供的型號為LSM30.34的反向轉動、互嚙合和切向雙螺旋擠壓機。其它可得到的雙螺旋擠壓機包括日本SteelWorks的型號為TEX30HSS32.5PW-2V的互嚙合、同向和反向轉動雙螺旋擠壓機，也稱為Davis標準D-Tex型，由Crompton & Know Les公司，#1Extrusion Dr.Pawcatuck，CT06379配備。由Werner & pfleiderer公司，663E.Crescent ve.，Ramsey N.J.07446提供的同向或反向互嚙合雙螺旋擠壓機。最好具有較長的筒體長度。Wemer & Pfleiderer同向轉動雙螺旋擠壓機的L/D比可達58。日本Steel Works的型號為TEX30HSS32.5PW-2V擠壓機的L/D為48，實施例1使用Leistritz公司的型號為LSM30.34的反向轉動、互嚙合和切向擠壓機連續生產口香糖。在直徑為30.3mm的筒體中，以互嚙合方式，設置有下述部件(從第一供料口至擠壓機出口按順序布置，對每個部件都使用Leistritz部件名稱)FF-1-30-120(輸送部件)KFD-1-30/20-120(輸送和壓縮部件)FD-3-30-120(壓縮部件)
ZSS-2-R4(齒形部件)ZSS-2-R4KS (剪切盤)KSFF-1-30-120KFD-1-30/20-120FD-3-30-120ZSS-2-R4ZSS-2-R4ZSS-2-R4KS在擠壓機端部的壓模上具有1個1mm的孔。
擠壓機具有兩個供給區，每一個都鄰近FF-1-30-120輸送部件。磨碎的異丁烯橡膠、碳化鈣和萜烯樹脂的粉狀混合物以6∶23∶17的比例、3公斤/小時的速率在每一供給區供入。聚乙烯也50～80℃溫度下、以0.39公斤/小時的速率供入到第一供給區。5份單硬脂酸甘油脂、8份氫化棉籽油、5份氫化豆油、3份高分子量聚醋酸乙烯脂和21份低分子量聚醋酸乙烯脂的粉狀混合物以2.74公斤/小時的速率供入到第二供給區，同時還有3份部分氫化豆油和3份加熱到30℃的卵磷脂以0.4公斤/小時的速率與上述成份一起供入到第二供給區.在運行過程中擠壓機殼體的溫度如下所述區 45 6 7123 模設定溫 99095130 130 130 110度0℃ ℃ ℃℃℃℃℃實際溫 90 9095130 130 130 110 115度℃ ℃ ℃℃℃℃℃(估 ℃計) (估計)擠壓機以100轉/分的轉速和 運行。所生產出的口香糖基中不存在橡膠微粒或分離的油。然而一些聚醋酸乙烯脂沒有完全包含在口香糖基中。這些部分將做為生產口香糖用的基包含在口香糖中。
實施例2
使用與實施例1相同的擠壓機和使用溫度，連續地生產另一種口香糖基。以15∶31比便混合磨碎異丁烯橡膠和碳化鈣粉末混合物以3公斤/小時的速率供入到第一供給區，加熱到50～80℃的聚異丁烯以2.08公斤/小時的速率與上述混合物一起供入到第一供給區。22份低分子量聚醋酸乙烯脂、13份氫化棉籽油、3份單硬脂酸甘油脂、13份氫化豆油的粉狀混事物6.63公斤/小時的速率供入到第二供給區，加熱到30～60℃的部分氫化豆油以1.3公斤/小時的速率與上述混合物一起供入到第二供料區。擠壓機以100轉/分的轉速 運行。制備出完整的口香糖基，盡管其不如實施例1所生產的口香糖基混合得好，并且在第二供給區材料聚集也存在著困難。
實施例3采用如圖1所示構造的Leistritz30.34型雙螺旋擠壓機，其包括下述部件(左邊括號中的數字代表國(中的編號)(31) FF-1-30-120(32) KFD-1-30/20-120(35) FD-3-30-120(33) ZSS-2-R4(34) KS(34) KS(34) KS(31) FF-1-30-120(32) KFD-1-30/20-60(35) FD-3-30-120(36)18個揉制盤，2個為一組的2套，3個為一組的4套，堆積在一起，每套間錯開90°。
(31) FF-1-30-60(32) KFD-1-330/20-60(35) FD-3-30-30(33) ZSS-2-R4(33) ZSS-2-R4(39) FF-1-30-30(為反向運行而設立)
(34) KS這些部件的總長度為1060mm，對于直徑為30.3mm的筒體，L/D約為35。
下述成份在所規定的位置以下述速率供入到擠壓機中。對于穩定運行狀態，供料速率列述于下表中。
成 份 重量百分比 供料口位％ 置萜烯樹脂(熔點為123°F) 8.39012萜烯樹脂(熔點為85°F) 8.25712可可粉(微粒尺寸＜75微米) 0.59912磨碎的異丁烯-異戊＝烯雙聚合物 8.39012(克分子量為120,000～150,000，微粒尺寸為2～7mm)碳化鈣(微粒尺寸＜12微米) 20.908 12聚異丁烯(克分子量為12，5.86013000)(加熱到100℃)聚醋酸乙烯脂 2.66314(克分子量為50,000～80,000)聚醋酸乙烯脂 21.309 14(克分子量為25,000)單硬脂酸甘油脂 4.79415氫化豆油 4.52815卵磷脂 3.32915氫化棉籽油 7.72415部分氫化棉籽油 3.19615BHT0.05315總供料速率為25磅/小時。對溫度進行控制使得混合物的溫度為115℃～125℃。
由于所給出的示例都是以相當小的規模運行的，因而加工過程可以很容易地按比例擴大。當使用雙螺旋攪拌機時，通過使用較大的筒體直徑如6英尺、較長的筒體長度、并保持相同的L/D，則可以實現按比例增大。對于45的L/D，直徑為6英尺的筒體，長度將為22.5英尺。如果較大的設備產生的熱量比可輕易地消除的熱量多，那么需要將擠壓機的轉速降低，或對軸和所使用的部件進行冷卻。另外，通過將一些樹脂供入到第一供料區，那么在攪拌過程中所產生的熱就可得到減少。
當時行與實施例1有關的試驗時，獨特地在第二供料口加入聚異丁烯。這在起動過程中是可能的，但當脂肪和聚醋酸乙烯脂的混合物也加入時，由于脂肪熔化并潤滑螺旋件，則使得它們不再進入聚異丁烯中。這就是為什么在實施例1中將聚異丁烯在第一供料區加入。
在實施例1和2中，由于異丁烯橡脂在使用之前已被磨碎，因此將一部分添加劑與磨碎的異丁烯橡膠預混(添加劑與異丁烯橡膠的比例為1∶3)可以幫助磨碎的異丁烯橡膠以所允許的粉末混合物形式供到擠壓機中。此添加劑包含在實施例所述的總比值中。
實施例4使用筒體直徑為100mm、總有效攪拌L/D為15的Buss揉合機生產口香糖基。此攪拌機包含一個初始供給區和4個攪拌區。這些區具有4個可能的大供料口，用來將主要的成份(如固態)供入到攪拌機中。第三攪拌區還設置有2個較小的液體注入口，用于液體成份的加入。液體注入口包括專用的空心筒體銷。筒體銷最好在大多數或所有可能的位置上設置，均以3列布置。攪拌機第一區段為分散混合區，剩下的區段為分配混合區。
磊多數口香糖基產品所使用的、現有較佳結構的攪拌螺旋件如下所述。具有低剪切部件的初始供給區的L/D約為1～1/3。妝始供給區的L/D未計入到上面所討論的數值為15的總有效混合L/D中，因為初始供給區的目的僅僅是將口香糖基成份輸送到混合區中。
第一混合區裝設有2個低剪切部件，在低剪切部件后是2個高剪切部件。2個低剪切部件約占混合區1～1/3的L/D，2個高剪切部件約占該混合區1～1/3的L/D。第一混合區總混合L/D約為3.0，該L/D值包含了與螺旋部件配套的57mm長限定環組件所處的該混合區的端部部分。
與螺旋部件配套的限定環組件跨接在第一混合區的末端和第二混合區的起始端，其聯合L/D約為1.0。該限定環的一部分處在第二混合區。因而，第二混合區由3個低剪切部件和1.5個高剪切部件組成。3個低剪切混合部件約占該混合區2.0的L/D，1.5個高剪切混合部件約占該混合區1.0的L/D。第二混合區的總混合L/D約為4.0。
跨接在第三混合區端部和第四混合區起始部的是另一個60mm長、與螺旋部件配套的限定環，其L/D值約為1.0。那么所剩余的第四混合區具有5個低剪切混合部件，混合L/D約為3 1/3。第四混合區的總混合L/D約為4.0。
由27.4％的粉狀異丁烯橡膠(75％的磨碎的異丁烯橡膠、25％的碳化鈣)、14.1％較低軟化的萜烯樹脂(軟化點85℃)、14.4％較高軟化的萜烯樹脂(軟化點125℃)、以及44.1的碳化鈣組成的混合物以24.6磅/小時的速率供入到第一個大供料口中。
由73.5％低分子量聚醋酸乙烯脂、9.2％高分子量聚醋酸乙烯脂、8.6％較低軟化的萜烯樹脂、以及8.7％較高軟化的萜烯樹脂組成的混合物在環境溫度下，以3.5磅/小時的速率供入到第二個大供料口中.聚醋酸乙烯脂也以3.5磅/小時的速率也供入到第二大供料口中。
預加熱到83℃的脂肪混合物以14.5磅/小時的總速率經2個流體注入口注入到第三混合區中，其中每個注入口各加注50％的脂肪混合物。脂肪混合物包含0.2％的BHT、2.5％的可可粉、31.9％的氫化棉籽油、19.8％的單硬脂酸甘油脂、18.7％的氫化豆油、13.7％的卵磷脂、以及13.2％的部分氫化棉籽油。
在沒有成份進一步加入的情況下，在第四混合區繼續進行混合，生產出可直接用于生產薄荷味含糖口香糖的口香糖基。
4個混合區的溫度分別設定為350、350、110和25°F。混合螺旋件溫度設定為101℃。4個混合區中產品的溫度，在穩態下分別測得320、280、164烽122°F。螺旋件轉速為63轉/分。
實施例5
參照圖7，示出了低分子量聚醋酸乙烯脂的熱容量與溫度的差動掃描熱量計曲線。如圖所示，由于聚醋酸乙烯脂在30～75℃之間的熱容量，使得大量的熱在此溫度內被吸收。
作為示例而非限制，本發明的另一實施例將在下面說明。將下表1所述的口香糖成份加入到Buss擠壓機中。
表1120°F產品溫度100mm擠壓機，L/D為19螺旋件外型#8轉速55轉/分負載4.6kW供 料 供料位置 溫度 供料速率(磅/小(℃)時)橡膠#1 1號供料口 24 5.1樹脂#1 1號供料口 24 5樹脂#2 1號供料口 24 5添加劑#1 1號供料口 24 12.5PVC 2號供料口 24 14.4低克分子量橡 2號供料口 1043.4膠 第3區，第1個銷處注80 7.3脂肪(膠質#1)入 80 7.2脂肪(膠質#1) 第3區，最后1個銷處23 3.9甘油 注入第5區，供料口之前注24 171.8入糖 24 31.3葡萄糖 5號供料口 30 30葡萄糖 5號供料口 24 3調味劑第5區，供料口后注入 總供料率300磅/小時第5區，最后一個銷處注入圖8示出了按上面表1所述產品設定值進行生產的Buss擠壓機內材料溫度的近似。豎直線表示起始點和末端點。每一區段端部的溫度用熱電偶測量出。
每一區段初始點溫度的降低量可根據加入成份的加注速率、溫度、以及熱容量計算出。
根據上述表1可以確定，在第二區段起始點處溫度降低的主要原因是由于在此位置加入了25℃的聚醋酸乙烯脂。如果此材料未能如此有效地進行冷卻，那么第二區段的溫度將會升高到高于180℃的不可接受賓范圍。在此方面應注意到，190℃～200℃以及更高的溫度是非常有害的。
在圖8中，溫度的降低量可根據上述表1計算出。應注意到在第二供料口加入的成份包括24℃、以14.4磅/小時加入的聚醋酸乙烯脂和104℃、以3.5磅/小時供加入的聚異丁烯。在2區的起始點全部的溫度降低都是由于聚醋酸乙烯脂的作肜。
應當知道本發明的方法可包括各種各樣的實施例，上面所示和所述的僅是其中的幾個。本發明可在不脫離其精神或基本特點的情況下以其它的形式實施。應當知道，未明確包括的某些其它成份、加工步驟、材料或組成的加入可能會對本發明產生不利的影響。因而上面所列述的本發明所包含或使用的成份、加工步驟、材料或組成可能是本發明的最好模式。但是從各個方面來講，所述實施例應當僅僅被看做是說明，而不是限定，因而本發明的范圍由所附權利要示來指定，而不是前面所述內容。在與權利要求同等的含義和范圍內出現的所有變化都包括在權利要求的范圍內。
權利要求
1.連續地生產口香糖基的過程由下述步驟組成將彈膠物和添加劑加入到連續地攪拌機中；以固態形式將足夠量的聚醋酸乙烯脂加入到連續攪拌機中以冷卻擠壓機中的彈膠物和添加劑；在擠壓機中生產出口香糖基。
2.權利要求1所述過程中連續攪拌機至少含有1個分配混合區和1個分散混合區。
3.權利要求1所述過程中，彈膠物和添加劑在其它口香糖基成份加入到連續攪拌機中之前加入到攪拌機中。
4.權利要求1所述過程中，連續攪拌機具有第一分散混合區，固態的聚醋酸乙烯脂在第一分散混合區加入。
5.權利要求1所述過程中，連續攪拌機具有第一分散混合區，固態的聚醋酸乙烯脂在第一分散混合區后加入。權利要求
6.權利要求1所述過程中，擠壓機為高效攪拌機。
7.如權利要求1所述的擠壓機含包括葉片銷攪拌機。
8.權利要求1所述過程中加工過程在反向轉動、互嚙合雙螺旋擠壓機中進行。
9.權利要求1所述過程中擠壓機包含多個相對于鄰近齒形部件反向轉動的齒形部件。
10.如權利要求1所述過程生產口香糖基。
11.在擠壓機中連續合成口香糖基的過程由下術步驟組成將必要的口香糖基成份供入到擠壓機中，8生期望的口香糖基；在要求的位置上、以固態形式將具有足夠熱容量的一種口香糖基成份加入到擠壓機中，用以至少將擠壓機中的一部分成份冷卻到所期望的溫度。
12.權利要求11所述方法中的口香糖基成份是聚醋酸乙烯脂。
13.權利要求11所述方法中的口香糖基成份以足夠的量加入使得其在所生產出的口香糖基中至少含10％。
14.權利要求11所述方法中擠壓機至少包括一個分配混合區和一個分散混合區。
15.權利要求11所述方法中，彈膠劑和添加劑在其它口香糖基成份加入到擠壓機中之前加入到擠壓機中。
16.權利要求11所述方法中擠壓機包含有第一分散混合區，權利要求11所述的口香糖基成份在第一分散區加入。
17.權利要求11所述方法，擠壓機為高效擠壓機。
18.權利要求11所述方法中，擠壓機包括葉片一銷攪拌機。
19.權利要求11所述方法靠反向轉動、互嚙合雙螺旋擠壓機實現。
20.用權利要求11所述方法生產口香糖基。
21.生產口香糖基的過程由下述步驟組成將彈膠物和添加劑加入到擠壓機中，用于連續地生產口香糖基；將具有比擠壓機中彈膠物和添加劑溫度低、但比其加入到擠壓機中之前的實際溫度高的玻璃轉換溫度的一種口香糖基成份加入到擠壓機中；連續地生產出口香糖基。
22.權利要求21所述過程中的口香糖基成份為聚醋酸乙烯脂。
23.權利要求21所述過程中的口香糖基成份以足夠的量加入，使得其在所生產出的口香糖基中至少占10％。
24.權利要求21所述過程中，擠壓人有第一分散混合區，并且所述口香糖成份在第一分散混合區加入。
25.權利要求21所述過程中，擠壓機為高效攪拌機。
26.用權利21所述過程生產口香糖基。
27.生產口香糖基的方法包括下述步驟將生產所要求口香糖基必要的成份加入到至少包括經一、第二攪拌我的擠壓機中；將溫度不高于聚醋酸乙烯脂加入到擠壓機中；連續地生產口香糖基。
28.權利要求27所述的方法中，聚醋酸乙烯脂在第二混合區之前加。
29.權利要求27所述的方法中，連續攪拌機上有第一分散混合區，固態聚醋乙烯脂在第一分散混合區加入。
30.權利要求27所述的方法中，連續攪拌機具有第一分散混合區，固態聚醋酸乙烯脂在第一分散混合區加入。
31.使用權利要求27所述方法生產口香糖基。
32.權利要求27所述方法中，聚醋酸乙烯脂在加入到擠壓機中之前要進行冷卻。
全文摘要
一種連續制造口香糖基料的方法，包括以下步驟連續添加硬合成橡膠、填充劑、潤滑劑到一連續混合器(10)內，使合成橡膠、填充劑和潤滑劑受到分散混合作用，接著受到分配混合作用，并將制成的口香糖基料從混合器排出，同時仍然進行添加和混合步驟。潤滑劑在多個在空間上分開的進料口(12、13、14、15)處導入連續混合器。最好一部分潤滑劑導入混合器時，硬合成橡膠和填充劑在進入分散混合區之間，并且一部分潤滑劑導入在分配混合區前的混合器。
文檔編號A23G4/00GK1160989SQ95195045
公開日1997年10月1日 申請日期1995年3月13日 優先權日1994年9月13日
發明者祖·宋, 唐納德·湯森 申請人:Wm·雷格利Jr·公司