CN1160989A - 口香糖基制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续制造口香糖基料的方法，包括以下步骤：连续添加硬合成橡胶、填充剂、润滑剂到一连续混合器(10)内，使合成橡胶、填充剂和润滑剂受到分散混合作用，接着受到分配混合作用，并将制成的口香糖基料从混合器排出，同时仍然进行添加和混合步骤。润滑剂在多个在空间上分开的进料口(12、13、14、15)处导入连续混合器。最好一部分润滑剂导入混合器时，硬合成橡胶和填充剂在进入分散混合区之间，并且一部分润滑剂导入在分配混合区前的混合器。
Description
本专利是1993年9月24日已登记在册、题目为“使用高分配混合连续生产口香糖基”的美国专利NO 08/126,319的部分延续。本文的揭示的内容包含在参考示例中。
本发明背景
本发明与口香糖基连续生产方式有关。
常见的口香糖基是由一种或多种弹胶物、一种或多种添加剂、一种或多种弹胶物溶液、塑化剂和可选塑化聚合物、蜡、乳化剂和各种色素、香料、以及阻氧化剂组成。由于将弹胶物熔化和将弹胶物均匀地与口香糖基它成份分散混合是困难的，因此通常口香糖基的生产是缓慢且费时的间歇加工过程。例如，一种常见的这种生产过程是使用前、后叶片轻速比约为2∶1的西格马叶片间歇搅拌机。搅拌温度约为80～120。
在这种常见的生产过程中，最初，将部分弹胶物、弹胶物溶液和添加剂加入到热的西格马叶片搅拌机中进行混合，直至弹胶物熔化或浸润，并与塑化剂和添加剂完全混合。然后，将剩余部分的弹胶物、弹胶物溶剂、塑化剂、添加剂、乳化剂和其它成份以分阶段的方式顺序加入。常常对每一添加剂都留有足够的时间，以使其在加入更多的成份之前，能够充分地混合。根据特定口香糖基的组成、尤其是弹胶物的数量和类型，要求有足够的耐心以确保口香糖基完全混合。总之，无论怎样，使用常规西格马叶片搅拌机间歇加工口香糖基约需1～4小时的混合时间。
混合后，一次生产的熔化口香糖要从搅拌机中全部排入到有涂层或内衬的容器中，或者泵入到其它诸如收集槽或过滤容器中，然后压或铸造成型，冷却和固化，准备用作口香糖。这种附加的加工和冷却过程甚直需要更长的时间。
对于试图简化、并减少生产口香糖基所要求的时间，已进行过各种努力。以“General Foods France”(法国大众食品)为名的欧洲公开专利No.O273809揭示了一种将弹胶物与添加剂在连续研磨机中混合形成非粘着预混，然后再将预混合的口香糖基分为碎块，将预混碎块与至少一种其它非粘着口香糖基成份在粉末搅拌机中一起混合的非粘着口香糖基生产。另外，可将预混碎块、其它口香糖基成份与其它口香糖组份一起加入到挤压机中，直接完成口香糖的生产。
同样以“General Foods France”为名的法国公开专利No.O2635441揭示了一种使用双螺旋挤压机生产口香糖基浓缩物的方法。浓缩物是通过将高分子量弹胶物与塑化剂按所期望的比例混合，并供入到挤压机中而制作出。无机添加剂在弹胶物/塑化剂混合物供入口的下游供入到挤压机中。所生产出的口香糖基浓缩物中含有高密度的弹胶物。然后浓缩物可与其它口香糖基成分混合，生产出口香糖基成品。
由D crielia et al所发布的美国专利No.4,968,511揭示出如果将特定的乙烯基用作弹胶物，那么口香糖可直接在一步合成加工过程中制成(不进行中间的口香糖基生产)。
由Koch et al所发布的美国专利No.4,187,320揭示了一种在觉搅拌锅中三级加工生产口香糖基的过程。
由del ngel所公布的美国专利No.4,305,962揭示了一种生产用作口香糖基原始物的弹胶物/树脂原批的生产过程。
由DeTora et al.所公布的美国专利No.4,459,311揭示了使用两个单独的搅拌机--一个是用于使弹胶物在有添加剂的情况下预塑化用的高密度搅拌机，另一个是位于高强度搅拌机后部的最终将所有的口香糖基组份搅拌在一起的中强度搅拌机，生产口香糖基的过程。
几个公开的专利揭示出，在预先已使用一个单独的生产过程生产出口香糖基后，可使用连续挤压机生产口香糖成品。这些公开的专利包括，由Degady et al.所公布的美国专利No.5,135,760；由Kramer et al.所公布的美国专利No.4,555,407。
尽管具有上述先前的成果，但在口香糖工业中存在一种进行连续生产的要求和愿望。这种连续生产可在不限定所使用能弹胶物的类型和质量、以及不要求对弹胶物进行预混合和其它预处理的情况下，实际和有效地用于生产各种完备的口香糖基。
使用挤压机或类似的搅拌机生产口香糖基所遇到的问题之一是热交换困难。
为与其它成份混合，某些特定的口香糖基成份必须加热到相当高的温度。这些温度可能比搅拌拌机中其它区域所希望的温度高。另外，在这样的搅拌过程中所要求的机械剪切也会加热搅拌机和搅拌机中的产品。至少在挤压机中在特定的区段，所产生的热对下游区域是不必要的，而且可能是有害的。例如，180度以及更高的温度至少会对特定的口香糖基成份生产很大的损害。然而，挤压机中热量的消散存在很大的问题。
本发明概述
本发明提供一种连续地生产口香糖基的过程，在此过程中提供了一种以低费用和节约能量的方式至少对搅拌机挤压机中特定区段中的部件进行冷却的方法。
为此，本发明提供一种在搅拌机连续合成口香糖基的方法，该方法包括下述步骤：将产生所要求口香糖基需要的成份加入到挤压机中；在所要求的位置、以环境温度加入口香糖基成份，该成份具有足够的热容量可以将挤压机中至少一部分物质到所要求的温度。
在实施例中，此口香糖基成份是聚醋酸乙烯酯。
在实施例中，口香糖基成份要以足够的量加入，命名得其在所生产出的口香糖中至少要占10％。
在实施例中，挤压机至少具有一个分配混合区和一个分散混合区。
在实施例中，弹胶物和添加剂在其它口香糖基成份加入到挤压机。
在另一实施例中，生产口香糖基所设置的步骤为：将弹胶物和添加剂加入到连续生产口香糖基的挤压机中；将具有玻璃转换温度的口香糖成份加入。该温度低于挤压机中弹胶物和添加剂的温度，但高于该口香糖基成份在加入到挤压机中时的温度；连续地生产出口香糖
基。
在另一实施例中，用挤压机连续生产口香糖基的方法包括下述步骤：将生产所需要口香糖必要的成份加入到至少具有一个或两个搅拌区的挤压机中；以不高于环境温度的温度将聚醋酸乙烯酯加入到挤压机中；连续地生产口香糖基。
在另一实施例中，使用一单个挤压机连续生产口香糖基的方法包括下述步骤：将弹胶物和添加剂加入到连续的搅拌机中；以固态形式，将聚醋酸乙烯酯加入到连续搅拌机中；将口香糖基搅拌机中输出。
本发明适用于任何常用的口香糖基弹胶物，且弹胶物可以任何常用的数量使用，并且不要求将弹胶物与其它任何成份进行预混和预处理。例如，本发明可用于包括多种或全部下述成份、以下述百分比配制的各种口香糖的连续生产：
成份 重量百分比(％)
弹胶物 5.0～95
弹胶物溶液 0～50
蜡 0～30
乳化剂 0.5～40
添加剂 1.0～65
色素/调味剂 0～3.0
本发明有几种不同的方式，它们可以一起、单独、或以任何组合的方式使用。例如，在双螺旋挤压机中采用单一的连续混合加工，所有这些方式都可一起、或相继实施。
本方法的一种方式是，弹胶物、弹胶物溶剂和添加剂在高剪切混合条件下连续地混合在一起。“高剪切混合”的意思是使弹胶物、弹胶物溶剂和添加剂自身成为分散的非常小的碎粒。微滴或“圈”(domains)，然后可以很均匀地分配混合到其它口香糖基成份中。此分散混合阶段可认为是对最难于分散的口香糖基成份进行分离和“分为碎块”的阶段。为此使用了专用搅拌部件，如下所述。
本方法的一种方式是，口香糖基成份基本上按照粘度减少的次序，在不同的位置上，依次加入到连续挤压机中。粘度相当高的口香糖成份(例如，大多是弹胶物)在上游位置，首先与添加剂和弹胶物溶剂一起加入到挤压机中，并在挤压机中进行混合。添加剂和弹胶物溶剂帮助弹胶物分散。在实施例中，中等粘度的口香糖基成份(例如，聚醋酸乙烯酯、低分子量弹胶物和弹胶物溶剂)在中间的位置处二级加入，并与前面加入的高粘度成份进行混合。粘度相对较低的口香糖基成份(例如，油、脂肪和蜡)在下游位置三级加入，并与前面加入的高、中粘度的成份一起混合。
本方法的一种方式是，弹胶物、弹胶物溶剂、添加剂、中等粘度成份(例如，聚醋酸乙烯酯)和可选低粘度成份(例如，脂肪、油和蜡)在高分配混合条件下连续地混合在一起。“高分配混合”意思是使口香糖基成份相互扩散或“分散”形成非常均匀的口香糖基混合物。通过对比，上述“分散混合”阶段通过将添加物用分作散混合辅助物，使弹胶物“分离”成非常小的细粒、微滴或domains均匀地分布在后来加入的口香糖基成份中。
本方法的一种方式是，口香糖基混合物中易挥发的成份在挤压过程中会不断地被除去。这些易挥发的成份包括不期望有的低质产品。例如，混合过程中出现少量的低质弹胶物、弹胶物溶剂、或塑化剂。易挥发成份的支除有助于消除口香糖基味感中不期望有的内容。例如，这可通过在挤压机中选定的位置上抽真空而实现。如果没有定期地将低质产品去除，使其与口香糖基其它成份混合，那么要将它们从口香糖基中去除是非常困难的。
本方法的一种方式是，一些特定的成份必须以液体的方式，使用泵压力注入。可通过使用一个或多个加热供料箱对诸如蜡这样的成份进行预熔化、或降低脂肪、油的粘度而获得液态。液体压力加注有助于使特定的低、中粘度成份的计量更准确，混合和分配得更好。
本发明具有很多优点。首先，口香糖基以连续的方式生产。如果需要，产出的口香糖基可以用作连续的口香糖生产线的供给源。第二，口香糖基成份的平均滞留时间由几小时缩短为几分钟。第三，所有必要的加入和混合步骤都可使用单一的连续混合设备顺序完成。第四，较佳实施例提供一种在混合过程中除低挤压机内特定位置处温度的节能方法。第五，在不要求对弹胶物进行预混合和预处理的情况下，对于各种口香糖基构成，包括不同的口香糖基弹胶物和不同的弹胶物比例，本发明都是有效可行的。第六，口香糖基可按要求进行生产，不需要对成品口香糖基进行储存。这使得对于市场需求的反应和配方的改变都有最大的灵活性。
本发明的上述以及其它特性优点可在下文对现有较佳实施例的详述中，并且结合相应的示例和示图得到进一步地体现。
示图简述
图1为实施本发明所用双螺旋挤压机的示意图。
图2为图1所示挤压机中所用一套剪切盘的示意图
图3为图1所示挤压机中所用一套齿形部件的示意图。
图4为图1所示挤压机中所用一套揉制盘的示意图。
图5为以螺旋形布置形成揉制盘组的多个揉制盘示意图。
图6a～e顺序示出了搅拌过程中口香糖基成份的状况。
图7示出了低分子量聚醋酸乙烯酯热容量相对于温度的差动扫描热量计曲线。
图8为示例5中所讨论的挤压机中材料温度的近似曲线图
本发明示图和较佳实施例详述
本发明提供了连续生产口香糖基改进方法。按照本方法，将足够量具有足够热容量的成份加入到挤压机中，用于对至少是挤压机中特定的区段进行冷却。最好是，将温度低于挤压机中特定区段特定成份温度的、具有玻璃转换温度的成份加入到挤压机中，对挤压机中的成份进行冷却。
由于其热容量，该成份可耗散热量、并降低挤压机中成份的温度。这就防止了挤压机中出现使口香糖基成份品质下降和受到损坏的温度，并提供了一种节能的方法。在较佳实施例中，该成份是聚醋酸乙烯酯，其最好是在不高于环境温度的情况下加入。
本发明所生产出的口香糖基可用来制成用常规方法所制成的常见的口香糖，包括泡泡糖。这种口香糖及其生产方法众所周知，因而此处不再重复。当然，诸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产过程组合起来。
一般来讲，口香糖通常是由溶水部分、不溶水可咀嚼胶质基中分和凶的溶水调味剂组成。在咀嚼的整个过程中，溶水部分与调味剂部分都逐渐消失。胶质基部分一直留在口中。
口香糖基溶水部分包括：软化剂、块状甜味剂、高密度甜味剂、调剂、以及它们的混合物。软化剂加入到口香糖中，是为了优化口香糖的咀嚼性和口感。通常也称为增塑剂或塑化剂的软化剂，在口香糖中的含量通常占口香糖重量的0.5～15％。软化剂可包括：甘油、卵磷脂，以及它们的混合物。诸如那些含有索氏体(Sorbitol)、水解氢化水淀粉、麦芽糖，以及它们的混合物的水或甜味剂溶剂也可在口香糖中用作软化剂和粘合剂。
块状甜味剂在口香糖中的含量通常占口香糖重量的5～95％，较常见的是占20～80％，最常见的是占30～60％。块状甜味剂包括糖和无糖甜味剂，以及它们的合成物。糖甜味剂可以包括含有、但不仅限于此，蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、糊精、干转化糖、 、 、 、 、
以及它们的类似物、单独的或混合物等成份的糖化物。无糖甜味剂包括具有甜味特性，但不含有通常所说糖的物质。无糖甜味剂包括，但并不限于此，诸如 、 、 、氢化淀粉水解物、 、以及它们的类似物、单独或混合物的糖精。
高密度甜味剂也可使用，通常作为无糖甜味剂作用。使用时，通常高密度甜味剂在口香糖中的含量占口香糖重量的0.001～5％，较的地是0.01～1％。通常，高密度甜味剂至少秕蔗糖甜20倍。高密度甜味剂包括，但并不限于此，、 、 、 、 、 、
、 、 、 、以及它们的类似物、单独或混合物。
可以将糖和/或无糖甜味剂结合起来用在口香糖中。甜味剂在口香糖中也可全部或部分地做溶水剂使用。另外，诸如含有水成糖或溶剂的软化剂也可提供附加的甜度。
在口香糖中基本上都含有调味剂，调味剂在口香糖中的含量约为口香糖重量的0.1～15％，较好地是0.2～5％，最好是0.5～3％。调味剂可包括香精油、合成香料、或它们的混合物。香精油和合成香料包括，但并不限于此，从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、 、以及它们的类似物。人工调味剂以及化合物也可用在口香糖中。天然和人工调味剂以感觉上可接受的方式混合使用。
在口香糖中也包含诸如色素、乳化剂、药剂、以及附加的调味剂等可选成份。
不溶水胶质基通常是由弹胶物、弹胶物溶剂、塑化剂、蜡、乳化剂和无机添加剂组成。按照本发明，在口香糖中最好包含诸如聚醋酸乙烯酯的起塑化剂作用的塑性聚合物。塑化剂可包括聚异丁烯、丁基橡胶(异丁烯-异丁二烯双聚合物)、苯乙聚丁橡胶、以及诸如 的天然牛脂。弹胶物溶剂常常是诸如萜烯和脂类树胶的树脂。塑化剂通常是脂肪和油，包括牛油、氢化和部分氢化蔬菜油、以及可可黄油。通常使用的蜡包括石蜡、微晶蜡和诸如蜂蜡和 的天然蜡。
通常口香糖基也包含添加剂。添加剂可以是碳化钙、碳化镁、滑石、磷酸二或类似物。在口香糖基中，添加剂的含量约可占口香糖基重量的5～60％。较好地占5～50％。
有时也具有塑化特性的乳化剂包括：单硬脂酸甘油脂、卵磷脂、甘油三醋酸盐。另外，口香糖基也含有诸如阻氧化剂、色素和调味剂等可选成份。
不溶水胶质基在口香糖中的含量约占口香糖重量的5～80％，较常见的是10～50％，最常见的约为20～35％。
按照本发明，最好使用单个搅拌机连续地生产口香糖基。在较佳实施例中，至少使用两个搅拌区生产口香糖。在同一天登记注册的、题目为“口香糖基连续生产方法”的专利No.＿＿＿所示揭示的内容包括在参考示例中，揭示了许多使用单一的挤压机生产口香糖基的可能的方法和实施例。
在实施例中，本发明使用如图1所示双螺旋挤压机实施。双螺旋挤压机设立了几个不同的供料口，用于口香糖基成份的加入。挤压机筒体中的螺旋件上沿长度方向装设了不同类型的部件。有时这些不同的区段也称为加工段，并用该区段所使用折部件类型描述。通常，挤压机筒体划分为可独立于其它区域进行加热和冷却的区域。通常这些加热区与加工区相重合，这取决于筒体区段的长度和加工区中所使用的部件。
由于不同的设备制造商生产出不同类型的部件，最常见的部件类型包括输送部件，压缩部件、反向部件、诸如剪切盘和齿型部件的均匀化部件、揉制盘和组。通常输送部件具有沿部件螺旋布置的阶梯，阶梯之间具有很宽的间隙。这些部件用在供料口区，以迅速地准材料供入到挤压机筒体内。压缩部件也具有阶梯当材料沿阶梯向前移动时，阶梯间的节距逐逐变小。这就产生了压缩，并在向前的方向上产生高压，这是迫使材料向下游移动并通过其它部件所需要的。反向部件具有螺旋转角度与输送部件的角度相反的阶梯。阶梯以使材料向上游移动的方向旋转。这些部件提供高背压，并减慢材料在挤压机中的移动速度。当然，所挤压的材料仍然会沿阶梯反向向下游移动，直到通过反向部件。揉制盘反向螺旋布置可实现同样的效果。
如名称所述，剪切盘在挤压机中对材料施加高剪切力，产生高度的分散混合。在双螺旋挤压机中，相对地安装在两个不同螺旋件上的剪切盘以相互安装很近的盘/槽形式布置，如图2所示。如图3所示，齿形部件具有齿轮形齿间隔轴。齿形部件具有高分配混合作用。通常齿形部件匹配制造，即圆柱形轴部分和齿形部分。作为一个整体部件提供。如图4所示，揉制盘为椭圆形，地通过挤压机的产生揉压作用。如图5所示，通常多个揉制上互螺旋布置，称为揉制盘组。
使用反向输送部件也可实现高分配混合。此反向输送部件具有使阶梯断缺的部分，允许材料以与压缩方向相反的方向流动。这些断缺的部分可采用沿与部件长度平行的方向在阶梯上切槽的方式布置。另外设备在反向输送部件前部的揉制组件也产生高度的分配混合。这些部件、以及双螺旋挤压机中其它有用的部件，在工艺上众所周知，并且均可在市场上购买到。对于与通常可得到的双螺旋挤压机类型不同的挤压机，其部件通常要专门设计。这些常见的挤压机包括：同向转动、反向转动、相互齿合和切向双螺旋挤压机。相同功能的部件根据所用于挤压机的类型的不同，在设计上要有所改变。
对于一特定牌号的挤压机一个特殊类型的部件是非互齿合多边部件，该部件由Farrel公司25 Main street，nsonia Conn.06401所销售，用于Farrel-Rockstedt同向转动双螺旋挤压机。确信齿非互合多边部件可分散混合。
在本发明实施例中，分散混合以聚合物链的最小量损坏，而使弹胶物分离。因此，由于分散混合不可避免地会降低聚合物分子量，所以最好是对分散混合进行控制以使这种分子量的降低最小。更可取的是，平均分子量不低于使用常规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优化最终口香糖产品的结构。
合适的分散混合可生产出光滑、胶质的流体，其中不含有可的橡胶块。如果仅有几个橡胶块存在，那么可在随后的搅拌过程中半其滤除或分散开。然而，如果橡胶块的数量过多、尺寸过大，或者加工的弹胶物和添加剂呈结块或细粒的形式存在，那么所使用的分散混合是不合适的。
分配混合应足以产生均匀的口香糖基，而不是表现为“湿粘”或具有大理石花纹、瑞士奶油结构的物质。在本发明较佳实施例中，高度的分配混合足以使所含有的塑化剂、尤其是脂肪、油和蜡，与使用常规口香糖基生产所含有的塑化剂达到同样的程度。
如前所述，根据本发明，为提供连续地生产口香糖基的方法，提供一种在挤压机中进行热交换的方法，使得至少在挤压机中特定的位置上可对挤压机中的成份进行冷却。
通常，弹胶物和树脂要在挤压机的第一区段加入到挤压机中。在实施例中，对这些成份加入分散混合。首先，应注意到为了将这些成份加入到挤压机中，需要先将这些成份中热到相当高的温度。再则，由于分散簪的剪切作用，在挤压机中的此区段内，会有大量的热产生。
尽管这些热量在挤压机的第一区段是必要的，但对后面的区段或在挤压机中随后的成份混合中则是需要的，而且是有害的。例如，在挤压机中此区段，树脂和弹胶物的温度一般约为160度。而在温度高于180度时，口香糖基成份就会损坏和降低品质。
根据本发明，在挤压机中加入具有高热容量的成份可使热量消散。这种成份是一种口香糖基成份，其应以足够多的量最好是以固体的形式加入，以耗散足够多的热量。该成份最好以环境温度加入(未加热)。然而，如果需要，该成份在加入到挤压机中之前要进行冷却。
该成份最好是一种具有玻璃转换温度的物质，该温度低于挤压机第一搅拌区中所含有的弹胶物和添加剂的温度。这样，该成份就将吸收和消散大量的热，从而冷却挤压机中所含有的口香糖基。
在较佳实施例中，使用聚醋酸乙烯脂作为该成份，用于冷却挤压机。聚醋酸乙旨具有很大的热容量。在常规口香糖基中，聚醋酸乙烯脂含量至少约为20％。另外，聚醋酸乙烯脂的玻璃转换相变温度为20度～75度，该温度低于挤压机中成份的温度。
如果需要，聚醋酸乙烯脂可与诸如特定的树脂、色素或其它成份一起加入。另外，也许由于生产口香糖基的需要，而希望加入多种(一种以上)聚酸醋乙烯脂。
聚醋酸乙烯脂最好以尺寸小于1寸的细粒形式中入。在较佳实施例中，醋酸乙烯脂以1/8寸或更小尺寸的细粒加入。
冷却挤压机用的成份可在挤压机上任何所需要的区段加入。例如，该成份可在分散区的末端加入。这使得该成份在其它更多的温度敏感成份加入之前对挤压机中的成份进行冷地。灰而，用于冷却的成份可在分散区的下游加入，例如，直接在分散区之后加入。
如图1所示，对本发明的一个实施例使用双螺旋挤压机10。第一加工区21靠近第一供料口12设置，在第一加工区21中装设有输送部件31、输送和压缩部件32、以及压缩部件35。第二加工区装设有如图3所示齿形部件33和如图2所示几组剪切盘34。在第二加工区23的端部，挤压机10上设有与真空(未示出)相连接的开口16。第三加工区24装设有附加的输送部件31、输送和压缩部件32、以及压缩部件35。挤压机上的第二供料口13靠近此第二组输送部件31设置，用于将附中的口香糖基成份供入到第三加工区24中。供料口13用于将附加的粉状成份，以及由泵41提供的液状成份加入。第4加工区25装设有揉制盘36。在第5加工区26的起始处，双螺旋挤压机10设有另一个与泵43相连接的供料口15，以及以开口的形式与侧供料器42相连接的供料口14。侧供料器42可以是单、或双螺旋挤压机，或者甚直可以是能产生高压的齿轮泵。第五加工区26中装设有输送部件31、输送和压缩部件32、以及压缩部件35。压缩部件35使口香糖基成份进入到第六和最后加工区28中。区段28中装设两组齿形部件33，在齿形部件后部为反向部件39和剪切盘34。经过剪切盘34后，口香糖基从挤压机10中输出。
为了熔化或降低粘度，最好对一些成份进行加热。如图1所示，为此目的，挤压机10上设立加热箱44和45，它们分别与泵41和43相连接。其它常用的设备，如监测温度、加热或冷却挤压机所用设备，均未在图1中示出。这些设备还包括，为以可控制和可监测的流量，连续地加注颗粒状或粉状成份用的常见称重和供料设备。
如图1所示，可以了解到各种成份按照各自的次序流过挤压机10。通常，两个螺旋件水平地相对安装，供料口，尤其是那些与大气相通的开口。如供料口12和13，垂直地设置在螺旋件的上部。
图1所示的布置形式对于下面示例中所述的特定口香糖基来讲是合乎需要的，但其它布置形式对于其它的口香糖基来讲也许是较好的。图1所示挤压机具有3个总供料区，6个加工区。对某些口香糖基来讲，可以使用2个、4个或更多的成份供给区，可以使用不同期目的加工区图1也示出了所使用的一套挤压机其在第一加工区具有长输送部件31、输送和压缩部件32、以及压缩部件35；在24和26区段，有一组短小的输送和压缩部件32；在26区，有一组短小的输送部件31和压缩部件32；在26区，有一组短小的输送部件31和压缩部件35。实际上，在这些区段可以使用1个、2个或更多的不同类型和长度的部件。图1也示出在区段23装有1套齿形部件33和3套剪切盘34。但也可使用不同数目的这些部件、或全部都不同的部件。同样，区段25和28也可根据在这些区段中所混合的口香糖基成份、以及所使用的挤压机类型，使用不同类型的分配混合用部件。
如前所述，在使用单一挤压机连续生产口香糖的方式中，也可使用其它类型的挤压机和方法。1993年10月4日已登记在册、题目为“使用混合限定部件连续生产口香糖基”、所提示的内容包含在参考示例中的美国专利No.08/136，58％，提示了一种包含混合限定部件的挤压机。根据本专利，所提示的挤压机可用来生产口香糖基。
在较佳实施例中，使用了高效连续混合机。高效搅拌机为具有在长度距离当短的搅拌机中完成全部混合能力的搅拌机。该距离用下述比值来表示，即为搅拌部件用的搅拌机螺旋件上特定的有效区段的长度，与该有效区段中搅拌机筒体的最大直径相除的比值来表示。在较佳实施例中，L/D约小于40，最好是约小于25。
单一高效搅拌机的一个示例中叶片一销搅拌机。叶片一销搅拌机将可选择结构转动搅拌机叶片与固定筒体销相结合。可以在相当短的距离内提供高效搅拌。市场可购买到的叶片一销搅拌机为Buss揉合机，由瑞士的Buss G公司生产，可从位于美国伊利诺斯州Bloomingdale的Buss公司到。在1994年10月22日已登记注册、题目为“使用高效连续混合生产完整口香糖”、所提示内容包含在参考示例中的美国专利No.08/362,254，提示了使用同样的叶片一销搅拌机和方法的口香糖基加工方法。根据本发明，这晨所提示泊挤坟机和搅拌机可用于生产口香糖基。
图6a～e示出了在实施例中当各种口香糖基成份混合为口香糖基时它们所呈现的状态。如图6a，在起始阶段，高分子量弹胶物51和中分子量弹胶物52均以颗粒或细粒的形式存在，在这些颗粒和细粒中，弹胶物分子紧紧地粘结在一起。添加剂53也以细粒的形式存在，但没有与弹胶物51和52均匀地混合。弹胶物溶液可以以微滴的形式存在。如图6b所示，当混合开始时，弹胶物溶液54开始与弹胶物51和52发生联系。由于添加剂53、弹胶物溶液54的存在，并且进行加垫，弹胶物颗粒开始分离为独立的弹胶物分子。另外，添加剂53较均匀地分配在了弹胶物中，并且本身颗粒的尺寸也减小了。随着混合过程的继续，如图6c所示，弹胶物51和52被分离。这种分离是对弹胶物51和52进行高度分散混合的结果。
在实施例中，如图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离散的细粒。由于其热容量，这种材料的加入将冷却先前加入到挤压机中的成份。当然，如前所示，聚醋酸乙烯脂可在挤压机的不同区段加入。
如图6e所示，进一步的混合、以及诸如蜡56和乳化剂57成份的进一步加入，将进行分配混合连续地高度分配混合生产出均匀的口香糖基，其中不存在可感觉到的细粒或微滴。
弹胶物可与诸如树脂的弹胶物溶液和添加剂一起在第一供料口12处加入。然而，较低分子量的弹胶物可至少部分地在第二供料口13处加入。部分添加剂也可在第二供料口13加入。聚醋酸乙烯脂可通过粉末供料器，在供料口14处加入，而熔化的脂肪、蜡和油在最后的供料口15处加入。这就使得在低粘度成份加入之前，可首先对添加剂、弹胶物和塑化剂进行高度分散混合。位于供料口15后部的齿形部件38、反向部件39和剪切部件40，对所有的低粘度口香糖基成份和其它口香糖基成份进行高度分配混合。
较佳的小尺寸挤压机为德国Leistritz Nurenberg提供的型号为LSM30.34的反向转动、互啮合和切向双螺旋挤压机。其它可得到的双螺旋挤压机包括日本SteelWorks的型号为TEX30HSS32.5PW-2V的互啮合、同向和反向转动双螺旋挤压机，也称为Davis标准D-Tex型，由Crompton & Know Les公司，#1Extrusion Dr.Pawcatuck，CT06379配备。由Werner & pfleiderer公司，663E.Crescent ve.，Ramsey N.J.07446提供的同向或反向互啮合双螺旋挤压机。最好具有较长的筒体长度。Wemer & Pfleiderer同向转动双螺旋挤压机的L/D比可达58。日本Steel Works的型号为TEX30HSS32.5PW-2V挤压机的L/D为48，
实施例1
使用Leistritz公司的型号为LSM30.34的反向转动、互啮合和切向挤压机连续生产口香糖。在直径为30.3mm的筒体中，以互啮合方式，设置有下述部件(从第一供料口至挤压机出口按顺序布置，对每个部件都使用Leistritz部件名称)：
FF-1-30-120 (输送部件)
KFD-1-30/20-120 (输送和压缩部件)
FD-3-30-120 (压缩部件)
ZSS-2-R4 (齿形部件)
ZSS-2-R4
KS (剪切盘)
KS
FF-1-30-120
KFD-1-30/20-120
FD-3-30-120
ZSS-2-R4
ZSS-2-R4
ZSS-2-R4
KS
在挤压机端部的压模上具有1个1mm的孔。
挤压机具有两个供给区，每一个都邻近FF-1-30-120输送部件。磨碎的异丁烯橡胶、碳化钙和萜烯树脂的粉状混合物以6∶23∶17的比例、3公斤/小时的速率在每一供给区供入。聚乙烯也50～80℃温度下、以0.39公斤/小时的速率供入到第一供给区。5份单硬脂酸甘油脂、8份氢化棉籽油、5份氢化豆油、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状混合物以2.74公斤/小时的速率供入到第二供给区，同时还有3份部分氢化豆油和3份加热到30℃的卵磷脂以0.4公斤/小时的速率与上述成份一起供入到第二供给区.在运行过程中挤压机壳体的温度如下所述：
区 4 5 6 7
1 2 3 模设定温 9 90 95 130 130 130 110度 0℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃实际温 90 90 95 130 130 130 110 115度 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃(估 ℃
计) (估
计)
挤压机以100转/分的转速和 运行。所生产出的口香糖基中不存在橡胶微粒或分离的油。然而一些聚醋酸乙烯脂没有完全包含在口香糖基中。这些部分将做为生产口香糖用的基包含在口香糖中。
实施例2
使用与实施例1相同的挤压机和使用温度，连续地生产另一种口香糖基。以15∶31比便混合磨碎异丁烯橡胶和碳化钙粉末混合物以3公斤/小时的速率供入到第一供给区，加热到50～80℃的聚异丁烯以2.08公斤/小时的速率与上述混合物一起供入到第一供给区。22份低分子量聚醋酸乙烯脂、13份氢化棉籽油、3份单硬脂酸甘油脂、13份氢化豆油的粉状混事物6.63公斤/小时的速率供入到第二供给区，加热到30～60℃的部分氢化豆油以1.3公斤/小时的速率与上述混合物一起供入到第二供料区。挤压机以100转/分的转速 运行。制备出完整的口香糖基，尽管其不如实施例1所生产的口香糖基混合得好，并且在第二供给区材料聚集也存在着困难。
实施例3
采用如图1所示构造的Leistritz30.34型双螺旋挤压机，其包括下述部件(左边括号中的数字代表国(中的编号)：
(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个揉制盘，2个为一组的2套，3个为一组的4套，堆积在一起，每套间错开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(为反向运行而设立)
(34) KS
这些部件的总长度为1060mm，对于直径为30.3mm的筒体，L/D约为35。
下述成份在所规定的位置以下述速率供入到挤压机中。对于稳定运行状态，供料速率列述于下表中。
成 份 重量百分比 供料口位
％ 置
萜烯树脂(熔点为123°F) 8.390 12
萜烯树脂(熔点为85°F) 8.257 12
可可粉(微粒尺寸＜75微米) 0.599 12
磨碎的异丁烯-异戊＝烯双聚合物 8.390 12
(克分子量为120,000～150,000，微粒尺寸为2～7mm)
碳化钙(微粒尺寸＜12微米) 20.908 12
聚异丁烯(克分子量为12， 5.860 13000)
(加热到100℃)
聚醋酸乙烯脂 2.663 14
(克分子量为50,000～80,000)
聚醋酸乙烯脂 21.309 14
(克分子量为25,000)
单硬脂酸甘油脂 4.794 15
氢化豆油 4.528 15
卵磷脂 3.329 15
氢化棉籽油 7.724 15
部分氢化棉籽油 3.196 15
BHT 0.053 15
总供料速率为25磅/小时。对温度进行控制使得混合物的温度为115℃～125℃。
由于所给出的示例都是以相当小的规模运行的，因而加工过程可以很容易地按比例扩大。当使用双螺旋搅拌机时，通过使用较大的筒体直径如6英尺、较长的筒体长度、并保持相同的L/D，则可以实现按比例
增大。对于45的L/D，直径为6英尺的筒体，长度将为22.5英尺。如果较大的设备产生的热量比可轻易地消除的热量多，那么需要将挤压机的转速降低，或对轴和所使用的部件进行冷却。另外，通过将一些树脂供入到第一供料区，那么在搅拌过程中所产生的热就可得到减少。
当时行与实施例1有关的试验时，独特地在第二供料口加入聚异丁烯。这在起动过程中是可能的，但当脂肪和聚醋酸乙烯脂的混合物也加入时，由于脂肪熔化并润滑螺旋件，则使得它们不再进入聚异丁烯中。这就是为什么在实施例1中将聚异丁烯在第一供料区加入。
在实施例1和2中，由于异丁烯橡脂在使用之前已被磨碎，因此将一部分添加剂与磨碎的异丁烯橡胶预混(添加剂与异丁烯橡胶的比例为1∶3)可以帮助磨碎的异丁烯橡胶以所允许的粉末混合物形式供到挤压机中。此添加剂包含在实施例所述的总比值中。
实施例4
使用筒体直径为100mm、总有效搅拌L/D为15的Buss揉合机生产口香糖基。此搅拌机包含一个初始供给区和4个搅拌区。这些区具有4个可能的大供料口，用来将主要的成份(如固态)供入到搅拌机中。第三搅拌区还设置有2个较小的液体注入口，用于液体成份的加入。液体注入口包括专用的空心筒体销。筒体销最好在大多数或所有可能的位置上设置，均以3列布置。搅拌机第一区段为分散混合区，剩下的区段为分配混合区。
磊多数口香糖基产品所使用的、现有较佳结构的搅拌螺旋件如下所述。具有低剪切部件的初始供给区的L/D约为1～1/3。妆始供给区的L/D未计入到上面所讨论的数值为15的总有效混合L/D中，因为初始供给区的目的仅仅是将口香糖基成份输送到混合区中。
第一混合区装设有2个低剪切部件，在低剪切部件后是2个高剪切部件。2个低剪切部件约占混合区1～1/3的L/D，2个高剪切部件约占该混合区1～1/3的L/D。第一混合区总混合L/D约为3.0，该L/D值包含了与螺旋部件配套的57mm长限定环组件所处的该混合区的端部部分。
与螺旋部件配套的限定环组件跨接在第一混合区的末端和第二混合区的起始端，其联合L/D约为1.0。该限定环的一部分处在第二混合区。因而，第二混合区由3个低剪切部件和1.5个高剪切部件组成。3个低剪切混合部件约占该混合区2.0的L/D，1.5个高剪切混合部件约占该混合区1.0的L/D。第二混合区的总混合L/D约为4.0。
跨接在第三混合区端部和第四混合区起始部的是另一个60mm长、与螺旋部件配套的限定环，其L/D值约为1.0。那么所剩余的第四混合区具有5个低剪切混合部件，混合L/D约为3 1/3。第四混合区的总混合L/D约为4.0。
由27.4％的粉状异丁烯橡胶(75％的磨碎的异丁烯橡胶、25％的碳化钙)、14.1％较低软化的萜烯树脂(软化点85℃)、14.4％较高软化的萜烯树脂(软化点：125℃)、以及44.1的碳化钙组成的混合物以24.6磅/小时的速率供入到第一个大供料口中。
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％较低软化的萜烯树脂、以及8.7％较高软化的萜烯树脂组成的混合物在环境温度下，以3.5磅/小时的速率供入到第二个大供料口中.聚醋酸乙烯脂也以3.5磅/小时的速率也供入到第二大供料口中。
预加热到83℃的脂肪混合物以14.5磅/小时的总速率经2个流体注入口注入到第三混合区中，其中每个注入口各加注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％的氢化棉籽油、19.8％的单硬脂酸甘油脂、18.7％的氢化豆油、13.7％的卵磷脂、以及13.2％的部分氢化棉籽油。
在没有成份进一步加入的情况下，在第四混合区继续进行混合，生产出可直接用于生产薄荷味含糖口香糖的口香糖基。
4个混合区的温度分别设定为350、350、110和25°F。混合螺旋件温度设定为101℃。4个混合区中产品的温度，在稳态下分别测得320、280、164烽122°F。螺旋件转速为63转/分。
实施例5
参照图7，示出了低分子量聚醋酸乙烯脂的热容量与温度的差动扫描热量计曲线。如图所示，由于聚醋酸乙烯脂在30～75℃之间的热容量，使得大量的热在此温度内被吸收。
作为示例而非限制，本发明的另一实施例将在下面说明。将下表1所述的口香糖成份加入到Buss挤压机中。
表1
120°F产品温度
100mm挤压机，L/D为19
螺旋件外型#8
转速55转/分
负载4.6kW
供 料 供料位置 温度 供料速率(磅/小
(℃)时)橡胶#1 1号供料口 24 5.1树脂#1 1号供料口 24 5树脂#2 1号供料口 24 5添加剂#1 1号供料口 24 12.5PVC 2号供料口 24 14.4低克分子量橡 2号供料口 104 3.4胶 第3区，第1个销处注 80 7.3脂肪(胶质#1)入 80 7.2脂肪(胶质#1) 第3区，最后1个销处 23 3.9甘油 注入第5区，供料口之前注 24 171.8
入糖 24 31.3葡萄糖 5号供料口 30 30葡萄糖 5号供料口 24 3调味剂 第5区，供料口后注入 总供料率 300磅/小时
第5区，最后一个销处
注入
图8示出了按上面表1所述产品设定值进行生产的Buss挤压机内材料温度的近似。竖直线表示起始点和末端点。每一区段端部的温度用热电偶测量出。
每一区段初始点温度的降低量可根据加入成份的加注速率、温度、以及热容量计算出。
根据上述表1可以确定，在第二区段起始点处温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进行冷却，那么第二区段的温度将会升高到高于180℃的不可接受宾范围。在此方面应注意到，190℃～200℃以及更高的温度是非常有害的。
在图8中，温度的降低量可根据上述表1计算出。应注意到在第二供料口加入的成份包括24℃、以14.4磅/小时加入的聚醋酸乙烯脂和104℃、以3.5磅/小时供加入的聚异丁烯。在2区的起始点全部的温度降低都是由于聚醋酸乙烯脂的作肜。
应当知道本发明的方法可包括各种各样的实施例，上面所示和所述的仅是其中的几个。本发明可在不脱离其精神或基本特点的情况下以其它的形式实施。应当知道，未明确包括的某些其它成份、加工步骤、材料或组成的加入可能会对本发明产生不利的影响。因而上面所列述的本发明所包含或使用的成份、加工步骤、材料或组成可能是本发明的最好模式。但是从各个方面来讲，所述实施例应当仅仅被看做是说明，而不是限定，因而本发明的范围由所附权利要示来指定，而不是前面所述内容。在与权利要求同等的含义和范围内出现的所有变化都包括在权利要求的范围内。
Claims (32)
1.连续地生产口香糖基的过程由下述步骤组成：
将弹胶物和添加剂加入到连续地搅拌机中；
以固态形式将足够量的聚醋酸乙烯脂加入到连续搅拌机中以冷却挤压机中的弹胶物和添加剂；
在挤压机中生产出口香糖基。
2.权利要求1所述过程中连续搅拌机至少含有1个分配混合区和1个分散混合区。
3.权利要求1所述过程中，弹胶物和添加剂在其它口香糖基成份加入到连续搅拌机中之前加入到搅拌机中。
4.权利要求1所述过程中，连续搅拌机具有第一分散混合区，固态的聚醋酸乙烯脂在第一分散混合区加入。
5.权利要求1所述过程中，连续搅拌机具有第一分散混合区，固态的聚醋酸乙烯脂在第一分散混合区后加入。
权利要求
6.权利要求1所述过程中，挤压机为高效搅拌机。
7.如权利要求1所述的挤压机含包括叶片销搅拌机。
8.权利要求1所述过程中加工过程在反向转动、互啮合双螺旋挤压机中进行。
9.权利要求1所述过程中挤压机包含多个相对于邻近齿形部件反向转动的齿形部件。
10.如权利要求1所述过程生产口香糖基。
11.在挤压机中连续合成口香糖基的过程由下术步骤组成：
将必要的口香糖基成份供入到挤压机中，8生期望的口香糖基；
在要求的位置上、以固态形式将具有足够热容量的一种口香糖基成份加入到挤压机中，用以至少将挤压机中的一部分成份冷却到所期望的温度。
12.权利要求11所述方法中的口香糖基成份是聚醋酸乙烯脂。
13.权利要求11所述方法中的口香糖基成份以足够的量加入使得其在所生产出的口香糖基中至少含10％。
14.权利要求11所述方法中挤压机至少包括一个分配混合区和一个分散混合区。
15.权利要求11所述方法中，弹胶剂和添加剂在其它口香糖基成份加入到挤压机中之前加入到挤压机中。
16.权利要求11所述方法中挤压机包含有第一分散混合区，权利要求11所述的口香糖基成份在第一分散区加入。
17.权利要求11所述方法，挤压机为高效挤压机。
18.权利要求11所述方法中，挤压机包括叶片一销搅拌机。
19.权利要求11所述方法靠反向转动、互啮合双螺旋挤压机实现。
20.用权利要求11所述方法生产口香糖基。
21.生产口香糖基的过程由下述步骤组成：
将弹胶物和添加剂加入到挤压机中，用于连续地生产口香糖基；
将具有比挤压机中弹胶物和添加剂温度低、但比其加入到挤压机中之前的实际温度高的玻璃转换温度的一种口香糖基成份加入到挤压机中；
连续地生产出口香糖基。
22.权利要求21所述过程中的口香糖基成份为聚醋酸乙烯脂。
23.权利要求21所述过程中的口香糖基成份以足够的量加入，使得其在所生产出的口香糖基中至少占10％。
24.权利要求21所述过程中，挤压人有第一分散混合区，并且所述口香糖成份在第一分散混合区加入。
25.权利要求21所述过程中，挤压机为高效搅拌机。
26.用权利21所述过程生产口香糖基。
27.生产口香糖基的方法包括下述步骤：
将生产所要求口香糖基必要的成份加入到至少包括经一、第二搅拌我的挤压机中；
将温度不高于聚醋酸乙烯脂加入到挤压机中；
连续地生产口香糖基。
28.权利要求27所述的方法中，聚醋酸乙烯脂在第二混合区之前加。
29.权利要求27所述的方法中，连续搅拌机上有第一分散混合区，固态聚醋乙烯脂在第一分散混合区加入。
30.权利要求27所述的方法中，连续搅拌机具有第一分散混合区，固态聚醋酸乙烯脂在第一分散混合区加入。
31.使用权利要求27所述方法生产口香糖基。
32.权利要求27所述方法中，聚醋酸乙烯脂在加入到挤压机中之前要进行冷却。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116371268A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-07-04 | 杰维工业设备(长沙)有限公司 | 一种物料匀浆设备及方法 |
| CN116371268B (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-29 | 杰维工业设备(长沙)有限公司 | 一种物料匀浆设备及方法 |
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