CN1132527C - 用于口香糖的聚醋酸乙烯酯加工系统 - Google Patents

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Abstract

公开了用于加工树胶基料或口香糖产品的聚醋酸乙烯酯和其它的相似成分的方法和设备，用碎块机(40)将成分材料分成独特的小碎片，并经气流输送系统(46)输送到旋风接受器(42)和储料筒中。体积进料器(22)将材料送入侧面进料器，侧面进料器又将材料输进和加入用于制造最后树胶基料或口香糖产品所用的连续主挤出机中。独特的承接器(30)将侧面进料器连接到主挤出机，从而可以在不需将其与主挤出机分开的情况下对侧面进料器进行修理和/或改进。

Description

用于口香糖的聚醋酸乙烯酯加工系统
本发明涉及用于加工制造口香糖和口香糖基料用的聚醋酸乙烯酯的设备和方法。
目前，生产口香糖基料和口香糖最后产品的系统已知有几种。一般来说，口香糖基料是另外由最后的口香糖制造的，尽管有几种系统能够以一种连续方法生产口香糖最后的产品。
总之，口香糖组合物一般包括水溶性本体部分、不溶于水的口香糖基料部分以及一般为不溶于水的增香剂。不溶于水的树胶基料一般包括弹性体、弹性体溶剂、填料、树脂、聚醋酸乙烯酯(PVA)、脂肪、增塑剂、蜡、乳化剂以及其它的成分。水溶性部分在咀嚼时分散增香剂部分，树胶基料部分在产品咀嚼时一直留在口中。
许多口香糖和口香糖基料用间歇法生产。这种传统方法一般使用∑叶片间歇混合器。树胶基料成分另外或同时加到间歇混合器中，然后将材料熔化并随时间混合在一起。在树胶基料加工后，一批溶化的树胶基料倒入涂布的或带衬的盘中或泵入其它的设备如存储槽或装填机装置中，然后挤压或浇铸成形，在准备用于口香糖之前使之冷却和固化。
最后的口香糖产品也可以用间歇法加工。树胶基料部分连同软化剂和填充剂，如糖或糖醇加到混合器中。稍后，加入增香剂食用油脂香精和/或喷雾干燥的香料、甜味剂或酸，同时混合直到达到均匀。这种分送系统示于，例如美国专利4,816,265、5,000,965和5,057,328中。然后口香糖块冷却，稍后碾滚、计数和包装成最后产品。
也可以使用连续挤出机制造口香糖基料或口香糖的最后产品或两者都可以制造。使用连续挤压机制造最后口香糖产品示于例如美国专利5,135,760(Degady等人)、美国专利5,045,325(Lesko等人)以及美国专利4,555,407(Kramer等人)中。在该技术领域中使用连续挤出机生产口香糖基料的已知方法有，例如Song等人的美国专利5,4119,919和5,486,366中的方法。
公开在这些专利中的连续树胶基料和口香糖产品方法一般利用连续挤出机，如双螺杆挤出机。这些挤出机一般有几个不同的加入各成分的进料口。在这种挤出机机筒内的长螺杆装有不同类型的零件。可以用于制造口香糖基料和口香糖最后产品的连续挤出机包括Togum、Baker Perkins、Werner & Pfleiderer Corp、Japan Steel Works、Leistrizetz、WLS and Buss Mfg，Co.等制造的挤出机。
不管使用连续挤出机类型或是间歇挤出机类型的方法生产口香糖和树胶基料产品，重要的是以最好的形式和状况提供这些产品的各种成分。这可以改进最后加工的速度和效率，并且还改进了最后产品的均匀性和稠度。关于这些，在加入间歇或挤出过程之前，成分如填料、弹性体、增塑剂、树脂、PVA、油、蜡等常需要特殊处理或制备。
在使用连续挤出加工中，各成分的制备是特别重要的。用于连续挤出设备中的各成分优选以最适宜的大小、形状、状况(液体、固体等)、容易加入和在挤出机中同其它成分容易混合的温度下提供。
为了达到均相的树胶基料或口香糖产品，其中一直具有恒定的弹性并且产品无块或其它的不规则性，提供的成分必须与其它成分相容，并尽可能分散在和分布在要加工的材料中。在制备有用的树胶或树胶基料产品时必须考虑加工和环境条件如温度、湿度等。
一般用在口香糖和树胶基料产品中的几种成分，如弹性体、固体树脂、增塑剂和弹性体溶剂常常难于处理和加工。常用于口香糖的一种材料是聚醋酸乙烯酯(PVA)。这种材料常用作树胶和树胶基料的树脂、增塑剂或弹性体。增塑剂也常称为软化剂。
PVA材料一般以固体形式提供，即包装在袋或其它容器中的圆片、菱形片、小球或小碎片。这种材料很粘，难以用自动设备处理，一般需要以独特的小碎片加入到连续挤出机中。另外，常常需要将PVA和相似的材料经侧面进料器加到主挤出机中。用这一方法，材料可以以固体小颗粒形式在挤出过程适当的地点或适当的步骤加入。这种类型的侧面进料器可以由例如Bues Mfg Co.、Werner & Pfliderer Corp.andBaker Perkins等公司得到。
另外，当使用侧面进料器时，如果不从主挤出机中将整个设备确实移出，常常难以清洗和维修。
本发明的一般目的是提供制造口香糖产品和树胶基料的改进的方法和设备。本发明还有一个目的是提供在加工前制造某种口香糖产品和树胶基料成分的改进的方法以改进加工和改进最后产品。
本发明的另一目的是提供连续制造口香糖基料和口香糖产品的方法和设备，这些口香糖基料和产品具有一致和均匀的组成。本发明还有一目的是提供用于将口香糖基料和口香糖产品成分，特别是PVA以最佳的状况和形式提供给连续挤出机的方法和设备，以得到一致和均匀的最后产品。
本发明还有一个目的是提供用于将侧面进料器挤出设备连接于主挤出设备的改进的承接器构件。
这些和其它的目的、效益和优点可以由本发明的优选形式的下面的叙述达到。
因此，本发明公开了以下技术内容：
1.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备；
(b)将聚醋酸乙烯酯材料分成单独的小碎片以用于进一步加工；
(c)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(d)将所述小碎片输送到存贮接收器中，所述小碎片通过冷却的空气经至少一个导管输送，所述导管具有扩大拐角部件，用于将所述小碎片中的热积累降至最小；
(e)向所述小碎片中加入润滑剂；
(f)通过进料构件将所述小碎片计量加入所述侧面进料器连续挤出机；
(g)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(h)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(i)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
2.上款1的方法，其中所述侧面进料器连续挤出机基本上与所述主连续挤出机相反设置并且其设置能在所述其它成分中至少一些被引入到所述主连续挤出机之后将所述聚醋酸乙烯酯材料的所述小碎片引入到所述主连续挤出机中。
3.上款1的方法，进一步包括将调节器构件设置在所述侧面料器连续挤出机和所述主连续挤出机之间的接口处。
4.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备，其中所述碎块机设备包括第一炉条部件，转动分离器部件、第二炉条部件和输送构件，并且其中所述聚醋酸乙烯酯材料经所述第一种炉条部件引入到所述碎块机设备；
(b)将材料通过所述转动分离器部件分成单独的小碎片并使它们通过所述第二炉条部件；
(c)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(d)将所述小碎片通过所述的输送构件至少部分地输送到存贮接收器中；
(e)通过进料构件将所述小碎片量入所述侧面进料器连续挤出机；
(f)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(g)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(h)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
5.上款4的方法，进一步包括以下步骤：在步骤(b)之后和步骤(d)之前向小碎片中加入润滑剂。
6.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备，其中所述碎块机设备包括第一炉条部件，转动分离器部件、第二炉条部件和输送构件，并且其中所述聚醋酸乙烯酯材料经所述第一种炉条部件引入到所述碎块机设备；
(b)将聚醋酸乙烯酯材料通过所述转动分离器部件分成单独的小碎片；
(c)使所述单独的小碎块通过所述第二炉条部件；
(d)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(e)将所述小碎片通过所述的输送构件至少部分地输送到存贮接收器中；
(f)向小碎块中加入润滑剂；
(g)通过进料构件将所述小碎块量入所述侧面进料器连续挤出机；
(h)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(i)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(h)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
7.上款1-6中任一项的方法，其中所述其它成分选自弹性体和填料。
本发明提供了用于生产口香糖基料和口香糖最后产品的改进的设备和方法。新的方法和设备和系统用于处理和加工连续的口香糖制造系统中几种难以处理的成分。这些成分包括，例如树脂、增塑剂和弹性体溶剂，特别包括聚醋酸乙烯酯(PVA)。
本发明使用低速碎块设备以将PVA等粉碎成独特的小碎片。碎块机有转动的叶片，可将颗粒分割成其原来的独特小碎片或象圆片的形式。将取出的材料用气流输送到侧面进料器的进料系统然后到主挤出机中。通过旋风接受器从气流输送空气中分离出材料，并使材料通过重力进入存储接受器。存储接受器起储料筒的作用，通过计算机控制的阀和体积失重进料器释出材料。
磁金属检测器用来从材料中除去任何金属杂质。将材料加入主挤出机的的机筒中混合并同熔化的物质相互熔化生成最后的口香糖基料或口香糖最后产品。
在本发明的整个过程中，材料保持在低温并尽可能少进行物理和手工处理。这样，材料如PVA保持在固态未熔化状态，并在进一步加工所要求的条件下最终输送到主挤出机中。
一种承接器构件用于将侧面进料器和主挤出机连接并接合在一起。承接器构件可使侧面进料器的长轴收回和维修而不需将两个挤出机拆开。
本发明可确保得到更高质量的最后产品。由于挤出机的各个阶段的速率和温度以及各成分保持其用于进一步加工的最适宜的水平，所以挤出过程较一致。
当考虑到附图和所附的权利要求时，本发明的这些和其它的特征、优点和效益从下面的叙述总结中清楚可见。
图1是本发明的制造口香糖或树胶基料方法的示意图。
图2是本发明的PVA加工系统的示意图。
图3是本发明PVA加工系统的流程图。
图4是本发明的破块机的示意图。
图5-7说明用于本发明的独特的承接器构件。
本发明特别适用于加工用于口香糖基料和口香糖产品的固体成分，如聚醋酸乙烯酯(PVC)。总之，本发明提供了加工各成分的方法、设备和系统，以使其方便地以最佳的方法和状况加到口香糖基料或口香糖产品中。这种最佳的状况使这种口香糖或树胶基料制造方法提供更一致和均匀的最后产品。
关于这方面，应该理解，本发明可以用于制备口香糖基料或最后的口香糖产品的固体成分并能用于间歇型系统或连续的挤出机系统。然而，在本发明的优选实施方案中，为便于说明本专利，这里的讨论将只参考用于连续口香糖基料的制造系统。
本发明的设备和系统的示意图见图1和2。说明本发明的基本加工步骤的流程图见图3。本发明用的碎块机设备示意于图4。最后，图5-7说明用于将侧面进料器连接于本发明的主挤出机的独特承接器构件。
现在都知道，使用连续挤出设备制造口香糖基料和口香糖最后的产品。在图1中列举的是这类挤出机10。这种挤出机，可以是任何传统的挤出机，有马达和控制构件12和长筒部件14。这种连续挤出机可以是今天所知的任何挤出机制造商中的传统形式，如Japan SteelWorks，Leistriztz，Werner & Pfleiderer Corp.，Togum、WLS，BakerPerkine and Buss Mfg.Co.。
一般来说，连续挤出机使用双螺杆挤出机，双螺杆是共转动的或是相反转动的，相互嗤合的或呈切线的。这些挤出机的机筒14有一个或两个长螺杆部件，这些部件混合和加工树胶基料和/或树胶最后的产品的各成分和材料。在长螺杆上有不同类型的螺杆元件，用于加工材料。最常用的螺杆元件类型包括输送元件、压缩元件、反向输送元件、均化元件如剪切圆盘和咬合元件以及捏合盘和捏合组件。用在挤出机，特别是双螺杆挤出机中的这些元件以及其它元件在该领域都是熟知的，并且可以在市场购得。这些元件常常专门设计用于具体类型的挤出机以及用于最后所要求产品所用的特别类型的成分。
这些挤出机一般有几个不同的加入各成分的进料口。例如在图1所示，挤出机10有第一个进料口16，在机筒的下游有两个其它进料口18和20。一般来说，固体成分如弹性体、填料以及弹性体溶剂和增塑剂经进料口16加入机筒中，其它成分一般呈液体状态，在下游的进料口18和20加入。这些其它成分包括蜡、油等。
为了在挤出过程加入某些树脂，PVA，(也呈固体状态)的增塑剂和或弹性体溶剂，常常需要利用侧面进料器，如在图1中所示的侧面进料器22。关于这方面，侧面进料器可以是任何传统的挤出设备，如由Buss Mfg.Co.、BakerPerkine和Werner & Pfleiderer Corp.购得的。侧面进料器有马达和控制构件24以及长机筒26。进料口斜槽28用于向侧面进料器提供材料。
侧面进料器22通过承接器构件30连接于主挤出机。(承接器构件30的更详细的介绍可参考图5-7，在下面讨论)。另外，侧面进料器的机筒有上下两部分，分别由26A和26B表示。单或双螺杆构件(未示出)位于侧面进料器22的机筒26中。机筒壳上部26A适应于转动和取下以便容易进入长螺杆。
为了使进入侧面进料器22的进料口28的用于PVA等材料的优选的方法和系统示于图2。碎块设备或构件40用来将材料分开并制备材料使输送到旋风接受器42和存储接受器44。关于这方面，通过空气输送系统46将材料从碎块构件40输送到旋风接受器42。旋风接受器将材料的气流输送空气分离出并将材料通过重力经阀48进入存储接受器44。接受器44起储料筒的作用，接受器将材料通过计算机控制的阀49释放到失重(LIW)进料器50中。LIW进料器50将材料保持在漏斗44中直到在侧面进料器22和主挤出机需要时。磁金属检测器52用来在材料由进料器50进入侧面进料器的进口斜槽28时从材料流动中分离金属杂质。
鼓风机43用来从旋风接受器(a/k/a离心分离器)42中排除空气，鼓风机中的空气放空到大气中。
碎块机构件的细节示于图2和图4。构件40包括进口斜槽或机壳60、主体62和下面的输送部分64。进口机壳60的开口端66由炉条68覆盖。转动分离器/碎块机70位于主体62。转动分离器以低速操作并由马达和控制构件72控制。炉条74位于分离器70之下，将主体62与输送部分64分开。
在碎块机40操作中，固体颗粒材料的袋80在炉条68之上打开，将材料落下并经过炉条。如果材料是聚醋酸乙烯酯(PVA)，一般以象圆片的小碎片提供。然而，由于稠度和PVA的熔点，圆片一般聚集在一起并粘在一起，因此，大部分情况下，由袋80取出的材料呈各种大小的块。
材料块82经手工并确实地经炉条68并推入进料斜槽60中。然后块落入转动分离器70中，此分离器70搅拌并将象圆片的材料分成独特的小碎片。独特的小碎片然后将经炉条74进入输送部分64。在此处，圆片从输送部分64通过空气输送系统46输送。
图3示出的是本发明的基本加工步骤的流程图。首先将PVA材料进入碎块机40，在此，被粉碎成和分离成独特的粒子或小碎片。由此，独特的小碎片经气流输送系统46输送到旋风接受器42。由此，通过重力将材料送到漏斗或储料筒。
失重(LIW)进料器50调节PVA材料的流动进入侧面进料器22。在此，磁或金属检测器52用来从PVA材料中分离杂质。也可以在PVA块中包括润滑剂和隔离剂，如滑石、雾化剂(atomite)、磷酸二钙等。在本发明的任何处都可以加入润滑剂并可以使用传统的进料器设备实现，如图2中的设备55。
一旦材料在侧面进料器中，通过筒26中的长螺杆将材料输送到主挤出机中。这时，用于口香糖基料或口香糖最后产品的其它成分88可以加到主挤出机中。最后的产品90从挤出机10中挤出。
本发明的侧面进料器装置22优选能够每小时将2000磅树脂材料送到主进料器中。同时，本发明系统包括的侧面进料器，将材料保持在冷却的条件下，足以使材料一致并均匀地进到连续处理器中。
按照本发明，重要的是尽可能少地处理这些材料，防止在系统中产生热。为此，将气流输送系统的空气保持冷却或低温，例如，50-75°F。另外，在输送系统中的拐角或弯曲处，如图2中的角47A、47B、和47C保持大半径，使用大半径是为了使材料更快地通过输送导管而不会遇到大的阻力(这会产生不可接受的热量)。
在本发明中，PVA材料分成固体(圆片、菱形片、小球等)将整个系统保持在这种分离的状况下，然后加到也是同样条件的主挤出机中。通过控制整个过程的温度，以及以分离的状态提供材料，材料的进料速度和加到主挤出机中的材料量可以精确地控制。这造成更好的质量以及更均匀和一致的最后产品。
系统的主要部件优选由不锈钢材料制成。这包括至少碎块机40、用在输送系统46的导管、旋风接受器42、接受器44、以及失重进料器50。另外，作为温度控制系统的一部分，旋风接受器42和存储接受器44分别用外部水夹套43、45冷却。
用在本发明的独特的承接器30示于图5-7。承接器30有主要部分或主体部件和露出的互连器部件94。互连器部件94一般有“8”形孔96，此孔有利于材料从侧面进料器22的双螺杆进入主挤出机。互连器的部件94的前弯曲表面98形状同主挤出机的机筒14中的主孔侧面或通道相协调。在主体92有许多孔100，用以将承接器30连接到侧面进料器22和主挤出机10，位于孔100的螺栓或其它持着器用于将两个挤出机和承接器连接在一起。
借助承接器10，侧面进料器22的机筒26中的螺栓和其它元件可以在不需相对于主挤出机移动侧面进料器下取出和继续工作。用这种方法，可以对侧面进料器、马达和控制构件24和机筒26在不需从主挤出机移走侧面进料器的任何部件或不需要干扰冷却管线、连接器和其它电器导管和管线下进行改换和修理。具体地说，这种承接器30可以使在侧面进料器中的机筒中的螺杆部件和轴收回和取出，而不用将侧面进料器和主挤出机拆开。这就节省了制造设备的空间，也使侧面进料器的修理和改进更容易，并可节约费用。
尽管已经讨论了目前认为是本发明的优选的实施方案，但是，那些熟悉本领域的人员将会理解，迄今进行的变换和修改没有偏离本发明的精神实质和范围，并打算将所有的属于本发明的真正范围的变化和改进包括在下面的权利要求中。

Claims (7)

1.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备；
(b)将聚醋酸乙烯酯材料分成单独的小碎片以用于进一步加工；
(c)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(d)将所述小碎片输送到存贮接收器中，所述小碎片通过冷却的空气经至少一个导管输送，所述导管具有扩大拐角部件，用于将所述小碎片中的热积累降至最小；
(e)向所述小碎片中加入润滑剂；
(f)通过进料构件将所述小碎片计量加入所述侧面进料器连续挤出机；
(g)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(h)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(i)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
2.权利要求1的方法，其中所述侧面进料器连续挤出机基本上与所述主连续挤出机相反设置并且其设置能在所述其它成分中至少一些被引入到所述主连续挤出机之后将所述聚醋酸乙烯酯材料的所述小碎片引入到所述主连续挤出机中。
3.权利要求1的方法，进一步包括将调节器构件设置在所述侧面料器连续挤出机和所述主连续挤出机之间的接口处。
4.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备，其中所述碎块机设备包括第一炉条部件，转动分离器部件、第二炉条部件和输送构件，并且其中所述聚醋酸乙烯酯材料经所述第一种炉条部件引入到所述碎块机设备；
(b)将材料通过所述转动分离器部件分成单独的小碎片并使它们通过所述第二炉条部件；
(c)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(d)将所述小碎片通过所述的输送构件至少部分地输送到存贮接收器中；
(e)通过进料构件将所述小碎片量入所述侧面进料器连续挤出机；
(f)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(g)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(h)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
5.权利要求4的方法，进一步包括以下步骤：在步骤(b)之后和步骤(d)之前向小碎片中加入润滑剂。
6.利用主连续挤出机和侧面进料器连续挤出机连续生产口香糖产品的方法，所述口香糖产品包括聚醋酸乙烯酯材料和口香糖产品常用的其它成分，所说的方法包括下面各步：
(a)将聚醋酸乙烯酯材料加入碎块机设备，其中所述碎块机设备包括第一炉条部件，转动分离器部件、第二炉条部件和输送构件，并且其中所述聚醋酸乙烯酯材料经所述第一种炉条部件引入到所述碎块机设备；
(b)将聚醋酸乙烯酯材料通过所述转动分离器部件分成单独的小碎片；
(c)使所述单独的小碎块通过所述第二炉条部件；
(d)将所述分离的各个小碎片冷却并将它们维持在规定的温度范围；
(e)将所述小碎片通过所述的输送构件至少部分地输送到存贮接收器中；
(f)向小碎块中加入润滑剂；
(g)通过进料构件将所述小碎块量入所述侧面进料器连续挤出机；
(h)在压力下将所述小碎片引入所述主连续挤出机；
(i)将所述主连续挤出机中的所述小碎片与所述其它成分混合；以及
(h)通过所述的主连续挤出机生产所述口香糖产品。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述其它成分选自弹性体和填料。
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