CN1157556A - 采用多个软化剂注入口的口香糖基料制造过程 - 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但在分配混合区前的混合器。
Description
本专利申请下述美国专利申请的延续:
1)1993年9月24日注册的题目为“使用高分配混合技术的口香糖基料连续生产过程”的专利申请No.08/126,319;2)1993年10月14日注册的、题目为“使用混合节流部件的口香糖基料连续生产过程”的专利No.08/136,589;3)1993年10月22日注册的、题目为”采用搅棒混合的口香糖基料连续生产过程”的专利申请No.08/141,281;4)1994年10月22日注册的、题目为”采用高效连续混合的口香糖基料生产”的专利No.08/362,254。美国专利申请No.08/362,254是1994年9月13目注册的、题目同样是“采用高效连续混合的口香糖基料生产”的专利08/305,363的延续。上述各专利文件所揭示的内容已纳入参考示例中。
本发明涉及一种连续的口香糖基料生产过程。
典型的口香糖基料含有一种或多种弹胶物、一种或多种添加剂、一种或多种弹胶物溶剂、软化剂和可选塑性聚合物,以及多种色素、香料和防氧化剂。由于将弹胶物均匀地溶化和分散在其它口香糖基料成份中是困难的,因此口香糖基料的生产一般是慢和费时的间歇加工过程。例如,一种常规的加工方式是使用西格马叶片间歇搅拌机,搅拌温度约为80~125℃。此搅拌机的前、后叶片转速比为2∶1。
在这种常规的加工方式中,将初始部分的弹胶物、弹胶物溶剂和添加剂放入到已知热的西格马叶片搅拌机中进行混合,直至弹胶物溶化或浸润,并且与弹胶剂溶剂和添加剂完全混合。然后再将剩余部分的弹胶物、弹胶物溶液、软化剂、添加剂和其它成份相继地采用分阶段的方式加入到搅拌机中。常常每一阶段都留有充足的时间,使得在加入更多的成份之前能够完全混合。对于特定口香糖基料的合成,尤其是弹胶物的数量和类型,要求有足够的耐心以确保每种成份都完全地进行了混合。总的来说,无论在那儿,采用常规的西格马叶片搅拌机生产口香糖基料,要求每掺混1至4个小时,完成一次生产。
掺混后,要将一次生产的溶化口香糖基料从搅拌机中取出装入到具有涂层或衬里的槽中,或泵入到其它诸如收集槽或过滤器设备中,然后挤压或铸造成型,随后进行冷却和凝固,用做口香糖。这随后的加工和冷却过程甚至需要更长的时间。
对于试图简化口香糖基料的生产并将所要求的生产时间缩短,已进行过多种尝试。以General Foods France为名的欧洲公开专利No.0 273809揭示了一种生产非粘着口香糖基料的生产过程,即通过采用工业化粉碎型搅拌机将弹胶物与添加剂混合在一起形成非粘着预混,再将预混后的物质分为碎块,然后再将预混碎块与至少一种其它的非粘着口香糖基料成份一起放入粉末搅拌机中进行掺混。另外,将预混碎块和其它口香糖基料成份伴同其它口香糖基料成份一起加入到挤压器中,可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.2 635 441揭示了一种使用双螺旋挤压器生产口香糖基料浓缩物的生产过程。口香糖基料浓缩物的配备是通过将高分子量的弹胶物与塑化剂按所要求的比例进行混合,并加入到挤压器中而完成。天然添加剂由位于弹胶物/塑化剂混合物供入口的后部的供料口供入到挤压器中。所产生的口香糖基料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料成份进行混合,生产出成品的口香糖基料。
由Enrgott et al.所发布的美国专利No.3,995,064揭示了一种使用序列搅拌机或单一可调搅拌机连续生产口香糖基料的方法。
由Koch et al.所发布美国专利No4,187,320揭示了一种配备口香糖基料的两级生产过程。在第一级中,一种固态弹胶物、一种弹胶物溶剂和一种油质的塑化剂在高剪切作用下进行掺混。在第二级,将一种疏水性塑化剂、一种无毒乙烯聚合物和一种乳化剂加入到上述混合物中,使用高剪切作用进行掺混。
由Del Angel所发布的美国专利No.4,305,962揭示了一种通过将磨得很细的松脂胶树脂与乳状弹胶物进行混合形成乳化物,再使用氯化钠和硫酸使乳化物凝结,然后将凝结的固态碎粒从液态中分离出来,冲洗固态碎粒,然后将多余的水份脱去而形成弹胶物/树脂原批的生产过程。
由De Tora et al.所公布美国专利No.4,459,311揭示了一种使用两个独立的搅拌机生产口香糖基料的方法。一个为高密度搅拌机,在有添加剂的情况下对弹胶物进行预塑化;另一个搅拌机为中密度搅拌机,用于对所有的口香糖基料组分进行最终混合。
由D′Amelia et al.所公布的美国专利No.4,968,511揭示出如果将特定的乙烯聚合物作为弹胶物使用,那么口香糖可直接一步合成加工完成(不需要生产中间的口香糖基料)。
几种公开的专利揭示出在已预先使用一个单独的生产过程生产出口香糖基料后,可连续使用挤压过程生产出口香糖成品。这些公开的专利包括:由Degady et al.公布的美国专利No.5,135,760;由Lesko et al.公布的美国专利No.5,045,325;由Kramer et al.公布的美国专利No.4,555,407。
虽然具有上述先前的成果,但在口香糖工业生产中存在着一种进行连续生产的要求和愿望。这种连续生产就是在不限定所使用的弹胶物的类型和数量、并且不要求对弹胶物进行预混合和其它预处理的情况下,或实际和高效地生产各种完备的口香糖基料。
尽管很需要,但连续进行口香糖基料生产存在着许多困难。其中之一就是一旦进行生产,连续生产设备具有给定的加工时间。该时间长度实际上受市场可购到设备的限制,并且常常比口香糖基料生产厂家方面所期望的要短。其结果是,连续混合生产要比传统的间歇加工自由度小。例如,在间歇加工中,如果需要较长的混合时间,那么使混合持续是一件很简单的事情。然而,对于连续搅拌机,滞留时间是运行速度和供料率的函数。因而,如果要改变混合时间,那么一些其它因素就必须要进行调整和协调。更进一步地讲,在间歇加工中,附加的成份可在任何时候加入。而工业用连续搅拌机是在固定的位置设有有限数目的供料口,因而在混合加工过程中,附加成份仅能在预定的位置加入。
另外,在间歇搅拌机中,分散和分配混合可自由地改变和控制。而在连续搅拌机中,一种混合形式的改变常常也会影响其它混合形式。如果高剪切混合所使用的设备数目增加了,那么可得到的用于分配混合的设备就减少。另外,如果运行速度提高了,那么运行所产生的热量就会超出设备所能承受的冷却能力。
在研究口香糖基料连续生产的过程中所遇到的主要问题之一是口香糖基料的特性,尤其是口香糖的柔软性,是口香糖基料成份以及用在这些成份上的混合条件的函数。而混合条件同时也是口香糖基料成份、所使用的混合部件的类型、成份的温度和粘度,以及搅拌机筒体填满度的函数。当口香糖基料含有大量的软化剂,尤其是脂肪和油时,在滞留时间很有限的连续搅拌机中,要将所有的软化剂掺混到口香糖基料中是很困难的,并且掺混的一个方面的改变将会损害其它的方面。
本发明概述
本专利揭示一种在连续混合加工方式中控制混合过程的方法,即在提供口香糖基料所需要的所有成份的同时,在多个供料口加入软化剂。
一方面,本发明为一种可连续地将包括硬弹胶物、添加剂、含有软化剂的一种或多种润滑剂口香糖基料成份加入到具有多个间隔分布供料口的连续搅拌机中的连续口香糖基料生产过程。一部分软化剂通过第一供料口供入到搅拌机中,另一部分软化剂通过位于第一供料口后部的第二供料口供入搅拌机中。口香糖基料成份在搅拌机中进行连续混合而生产出口香糖基料。在口香糖基料成份连续地供入到搅拌机中、并在搅拌机中混合时,口香糖基料连续地从搅拌机中输出。
另一方面,本发明为一种可连续地将包括硬弹胶物、添加剂、含有软化剂的一种或多种润滑剂的口香糖基料成份加入到具有多个间隔分布的供料口、高剪切混合部件和位于高剪切混合部件后部的低剪切混合部件的连续搅拌机中的连续口香糖基料生产过程。至少有一部分硬弹胶物、一部分添加剂和一部分润滑剂在高剪切混合部件处或高剪切混合部件之前通过一个或多个供料口供入到搅拌机中,并且一部分软化剂通过第一供料口供入到搅拌机中,一部分软化剂通过位于第一供料口后部的第二供料口供入到搅拌机中。口香糖基料成份在搅拌机中进行连续混合而生产出口香糖基料。在口香糖基料成份连续地供入到搅拌机中、并在搅拌机混合时,口香糖基料连续地从搅拌机中输出。
本发明具有很多优点。首先,口香糖基料以连续的过程生产。如果需要,口香糖基料输出可用作口香糖生产线的供给源。或者如果在第一部分搅拌机中可实现充分地混合,那么在一个搅拌机中就可进行全部的口香糖生产。第二,口香糖基料的平均滞留时间从几个小时缩短为几分钟。第三,所有必要的成份添加以及口香糖基料合成步骤都可在单一的连续混合设备中有序且很好地完成。第四,最佳实施例使通过依靠压力将低粘度口香糖基料成份以液态方式加入,而使已加工的半成品与所加入的低粘度口香糖基料成份的测定和掺混得到改进。第五,本发明对很多的口香糖成份都是可行的,包括不同的口香糖基料弹胶物和不同百分比的弹胶物,并且不需要对弹胶物进行预混合或其它预处理。第六,口香糖基料可以按需要进行生产,免除了成品口香糖基料的储存。这使得对于市场要求的反应以及改变配方都具有最大的灵活性。第七,可连续地生产高质量的口香糖基料,包括那些含有高剂量脂肪、油和/或低熔点蜡的口香糖基料。
本发明的上述以及其它特性和优点将在下文对目前最佳实施例的详细说明中得到进一步的体现。同时阅读附例和附图。
附图简述
图1为准备用于本发明的双螺旋挤压器的示意图。
图2对用在图1所示挤压器中的一套剪切盘进行了描述。
图3对图1所示挤压器中使用的一套齿型部件进行了描述。
图4对在图1所示挤压器中使用的一套搅拌盘进行了描述。
图5对以螺旋形设置形成搅抖组的多个搅抖盘进行了描述。
图6a~e为混合过程中口香糖基料成份的序列示意图。
图7为本发明另一实施例中所使用的单一平搅拌桨的透视图。
图8为图1(应为图7)所示搅拌桨的侧视图。
图9a为图7所示搅抖桨在零转动角(称为位置1)时的前视图。
图9b为图7所示搅拌桨逆时针转动45°角(称为位置2)时的前视图。
图9c为图7所示搅拌桨逆时针转动90°角(称为位置3)时的前视图。
图9d为图7所示搅拌桨逆时针转动135°(称为位置4)时的前视图。
图10a为桨搅拌机供料区所使用的供料部件(不是桨部件)的透视图。
图10b为图10a所示供料部件的前视图。
图11a为可在桨搅抖机中使用的正向螺旋搅拌桨透视图。
图11b为图11a所示正向螺旋搅拌桨前视图。
图11c为图11a所示正向螺旋搅拌桨的顶视图,仅对叠加在底部交叉线90上的顶部交叉线92和基准线91进行了显示。
图12a为可在桨搅拌机中使用的反向螺旋搅拌桨透视图。
图12b为图12a所示反向螺旋搅拌桨前视图。
图12c为图12a所示反向螺旋搅拌桨顶视图,仅对叠加在底部交叉线90上的顶部交叉线92和基准线91进行了显示。
图13为桨搅拌机整个桨搅拌机结构的透视图。
图14为可与图13所示桨搅拌机结构一起使用的筒体和供料器设置示意图。
图15为沿图14上线15~15处的横剖面图。示出了旋转桨与筒体壁之间的关系。
图16为两个串联布置的桨搅拌器示意图。
图17为本发明另一实施例所使用的一种高效、叶片-销搅拌机的局部剖视图,示出了搅拌筒和螺旋搅拌体的布置情况。
图18a为图17所示高效搅拌机中用在节流环组件前部的螺旋部件透视图。
图18b为图17所示高效搅拌机中用在节流环组件后部的螺旋部件透视图。
图19为图17所示高效搅拌机中所用的由图18a、18b、18c所示的部件的相对位置透视图。
图20为图17所示高效搅拌机中所用低剪切搅拌螺旋部件透视图。
图21为图17所示高效搅拌机中所用高剪切搅拌螺旋部件透视图。
图22为图17所示高效搅拌机中所用圆柱销透视图。
图23为图17所示高效搅拌机中所用搅拌圆柱销和成份供给口分布示意图。
图24为图17所示高效搅拌机所用的目前最佳搅拌螺旋件结构示意图。
本发明示图及最佳实施例说明
如以前所提及的,口香糖基料成份在口香糖基料的混合生产过程中,以及对由口香糖基料所生产出的成品口香糖的特性方面均起着性能调节作用。在高剪切、分散混合过程中,添加剂起增大剪切的作用。其它一些做润滑剂使用的口香糖基料成份则起减小剪切的作用。在口香糖基料连续生产方式中,大多数弹胶物溶液、软化弹胶物、塑性聚合物和软化剂基本上都起润滑剂作用。一些润滑剂,诸如聚异丁烯和弹胶物溶剂,使弹胶物软化,而其它一些润滑剂则与弹胶物不可混合,仅对混合和剪切起润滑作用。
在连续加工方式中,多数情况下所使用的脂肪和/或油在同一供料口加入。然而在很多情况中,在多处加入脂肪/油存在一些优点。在加工过程的最初阶段加入一部分,可使一些弹胶物在分散混合时更易处理。在分配混合的最初阶段加入,可有助于低粘度油与较高粘度胶质基的混合。多处添加脂肪/油也会影响口香糖基料最终的结构,进而影响口香糖基料的配方。一些口香糖基料配方中要求大量的脂肪/油,诸如一些非粘性基配方。这些配方也许会含有20~40的脂肪。在这些情况中,采用多处添加具有明显的好处。如果加入的脂肪量太多使其不能在一处全部加入,那么脂肪和油应在最初的分配混合阶段的开始和此阶段之后加入,以使脂肪和油全部混入口香糖基料中。试验表明,不可能生产出含有35%脂肪的口香糖基料,除非采用多处加入的方式。
采用本发明生产过程所生产出的口香糖基料与传统方法生产出的口香糖基料相同,因而可以制成采用传统方法所制成的口香糖,包括泡泡糖。口香糖生产方法众所周知,因而本文不再介绍。当然,特种口香糖,诸如非粘性口香糖和泡泡糖,要使用特定的口香糖基料成份。然而那些口香糖基料成份也可使用本文所述的加工方法结合在一起。
基本来讲,口香糖通常包括溶水整体部分,不溶水口香糖基料部分和不溶水香料剂。在咀嚼过程中的一段时间内,溶水部分使香料部分消散。胶质基部分在整个咀嚼过程中都保留在口中。
基本来讲,不溶水胶质基是由弹胶物、弹胶物溶液、软化剂和无机添加剂组成。塑性聚合物,诸如有时作为塑化剂使用的聚醋酸乙烯脂,也经常包括在内。其它可能会使用的塑性聚合物有:聚乙烯laurate、聚乙烯醇和聚乙烯phrrolidone。
按重量弹胶物全部在胶质基中约占5%~95%,较好的约占10%~70%,最好的约占15%~45%。弹胶物可含有:聚异丁烯、异丁橡胶(异丁烯-异戊二烯聚合物)、苯乙烯聚丁橡胶、聚乙戊二烯和聚丁橡胶,以及诸如烟片或液体胶乳和银菊胶等天然橡胶,以及诸如节路顿胶、荏油、或这些原料的混合物等天然胶质物。
口香糖基料中所使用的弹胶物基本上可分为硬弹胶物和软弹胶物两类。通常采用异丁橡胶和聚丁橡胶的硬弹胶物一般都具有高分子量,弗洛里分子量一般都高于200,000。口香糖基料中常用的异丁橡胶的弗洛里分子量约为400,000。硬弹胶物是指那些在口香糖基料中要求高剪切、分散混合的成分。一般来讲,硬弹胶物在室温下不流动,甚至在很长的时间内都不流动。并且在将硬弹胶物加热到基本上都软化的温度之前,硬弹胶物是不可泵吸的。
软弹胶物具有较低的分子量,一般弗洛里分子量不超过100,000。聚异丁异烯和聚丁二烯是常用的软弹胶物。口香糖基料中常用的聚异丁烯的弗洛里分子量约为53,000。通常软弹胶物在生产口香糖基料所使用的正常温度下是可泵吸的,并且常常可在室温下缓慢流动。
附弗洛里分子量外,有时也给定Stodinger分子量。通常Stodinger分子量为弗洛里分子量的1/3~1/5。例如,弗洛里分子量为53,000的聚异丁烯,其Stodinger分子量约为12,000。有时,公布数量平均或加权平均分子量,不公布测量方法。在此情况下,上述弹胶物的功能,以及其在生产口香糖基料时的混合方式,基本上可用来判定是硬弹胶物、还是软弹胶物。
按重量弹胶物溶剂可在胶质基中占0~75%,较好地是占5~45%,最好是占10~30%。弹胶物溶液包括诸如木松香的甘油酯、部分氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、部分二聚松香的甘油酯、松香甘油酯、部分氢化松香的季戊四醇酯、松香的甲基和部分氢化甲基酯、松香的季戊四醇酯、甘油松香的树脂酯、或它们的混合物等天然松香基树脂。弹胶物溶剂也包括诸如由α-蒎烯、β-蒎烯和/或-派生出的萜烯等的合成物。
软化剂包括油、脂肪、蜡和乳化剂。口香糖基料中所使用的脂肪和油不仅仅是象诸如豆油、棉籽油、氢化和部分氢化菜油等菜油,以及象°F油、牛油、可可奶奶油、椰子油、棕榈油和棕榈核油等动物脂肪物质,也包括那些含有诸如癸酸、辛酸、月桂酸、硬脂酸、油酸等脂肪酸,以及这些脂肪酸的甘油三酸脂、甘油二酸脂、甘油三酸脂的改进类脂物。一些脂肪和油为介质链甘油三酸酯(称为)。
通常所使用的蜡包括聚合蜡、石蜡、微晶和诸如小烛树蜡、蜂蜡和
等天然蜡。微晶蜡,尤其是那些具有高结晶度的蜡可看作是粘稠剂或结构调节剂。
乳化剂,有时也具有塑化特性,其包括:甘油单和双硬脂酸酯、卵磷脂、脂肪酸的单和双甘油脂、三醋精、乙酰基单甘油脂、甘油聚合酯、甘同三醋酸盐和碳氢聚酯。
通常口香糖也包括添加剂。添加剂可以是碳化钙、碳化镁、滑石、磷酸二钙或类似的化合物。按重量,添加剂在口香糖基料中约占5~60%。较好地是占5~50%。
另外,口香糖基料也会含有诸如:阻氧化剂、色素和香料等可选成份。
搅拌机中的温度常常沿搅拌机的长度而变化。高剪切搅拌部件所处的分散混合段的尖峰温度达175°F以上较好,超过250°F更好,最好是超过300°F,在一些口香糖基料生产过程中甚至达到350°F。
按重量,不溶水胶质基在口香糖中约占5~80%。更常见的是占10~50%,最常见的20~35%。
口香糖中的溶水部分包括:软化剂、块甜味剂高浓度甜味剂、调味剂,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。软化剂也称为塑化剂或增塑剂,按重量,通常在口香糖中约占0.5~15%。软化剂包括:甘油、卵磷脂和它们的混合物。诸如那些含有、氢化水淀粉、麦芽糖和它们的混合物的水成甜味剂溶剂也可用作口香糖中的软化剂和粘合剂。
按重量,块甜味剂在口香糖中占5~95%。通常是占20~80%,最常见的是占30~60%。块甜味剂包括:糖和无糖甜味剂以及化合物,糖甜味剂包括:含有但并不受限于此的蔗糖、葡萄糖、麦芽酶、糊精、干化糖、果糖、半乳糖、固态麦芽糖、上述类似物以及单独或它们的混合物等的糖化物。
无糖甜味剂包括具有甜味特性的物质,但不是通常所讲的糖。无糖甜味剂包括,但并不受限于此,诸如
高密度甜味剂也存在,并且通常采秀无糖甜味剂。使用高密度甜味剂时,按重量,通常高密度甜味剂在口香糖中含0.01~1%。一般来讲,高密度甜味剂至少比蔗糖甜20倍。高密度甜味剂包括,但并不局限于此,
糖和/或无糖甜味剂可在口香糖中混合使用。甜味剂也可全部或部分地在口香糖中作为水溶膨胀剂使用。另外,使用诸如水成糖或溶剂等的软化剂时,也可提供甜度。
按重量,口香糖中所使用的香料通常约占口香糖重量的0.1~15%。0.2~5%比较好,0.5~3%为最好。香味剂包括:香精油、合成香料,或者由下述材料,但并不局限于这些材料构成的混合物,这些材料包括从植物和水果中提取的诸如柑橘油、水果香精、薄荷油、、其它薄荷油、丁香油、冬青油、、及类似物等油。人工香味剂及原料也可在本发明中用作香料成份使用。天然和人工香味剂可以以任何可物的方式结合起来使用。
诸如色素、乳化剂、药剂和附加香味剂等可选成份也在口香糖中存在。
本发明最好的加工过程是使用各种连续混合设备进行加工的过程。在本发明的一些实施例中,两种以上的连续混合设备以串联方式布置。正如在权利要求中所使用的,“连续搅拌机”术语表示一个搅拌机或多个串列搅拌机。三种专用的连续混合设备在下文中进行了详述,并图示在有关的示图中:双螺旋挤压机、桨搅拌机和规定使用单螺旋挤压机的桨-销搅拌机。在本发明中最好是使用挤压机,尤其是桨-销搅拌机。A.双螺旋挤压机
在实施例中,本发明可用图1所示双螺旋挤压机进行。双螺旋挤压机用在本发明最佳实施例中,要设立几个不同的供料口,用于各种口香糖基料成份的加入。在挤压机筒体中的螺旋件上沿长度方向设置了各种不同的部件上。有时,不同的混合区称为加工区,并用该区所使用的部件类型进行说明。通常,筒体由几个不同的分段组成。这些分段可独立地进行加热和冷却。加热和冷却通常在基本上与分段相一致的挤压机筒体区域进行。这些加热和冷却区域可以、也可以不与加工区相一致,这取决于筒体分段的长度和加工区所使用的部件。
由于采用不同的设备生产厂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、反向输送部件、诸如剪切盘和齿形部件的均匀化部件、以及揉制备和组件。通常,输送部件上设有沿部件螺旋布置的阶梯,阶梯之间具有宽宽的间隙。这些输送部件处在供料口区,可以迅速地将材料送入到挤压机中,压缩部件也设有阶梯,随着材料在阶梯上的移动,阶梯间的间距变窄。这就产生了夺缩,并在向前的方向上产生使材料向下游移动并通过其它部件所需要的高压力。反向输送部件具有与输送部件旋角相反的阶梯。阶梯以使材料向上游走的方向旋转。这些部件提供高背压,并减慢材料通过挤压机的速度。然当,所挤压的材料还会以相反的方式向下游移动通过反向部件。反向螺旋布置的揉制组件也可完成同样的加工。
剪切盘,正如其名称所指,在挤压器中对材料施加高剪切力,产生高度的分散混合。在双螺旋挤压器中,相互反向地设置在两个不同的螺旋件上的剪切盘,盘和槽位置很贴近,如图2所示。如图3所示,齿形部件具有齿轮式的齿形,在另一螺旋件上与其相对的是柱形间隔轴。齿形部件产生高度的分配混合。齿形部件常常成对生产,具有柱形间隔轴部分和齿形部,如同一个整体。如图4所示,揉制盘为椭圆形,在材料通过挤压器时对材料产生揉压作用。通常多个揉制盘相互以螺旋方式布置,如图5所示,其称为揉制组件。使用反向输送部件也可以实现高度的分配混合。此反向输送部件具有阶梯所不具有的部分,允许材料以与压缩方向相反的方向流动。这些不具有的部分以沿部件长度平行地切出并穿过阶梯的槽设置出。另外,位于建立高背压的反向输送部件之前的揉制组件也产生高度的分配混合。
在不过分节流流出量的情况下,混合一节流部件产生高背压和一些混合作用。由于此原因,喷嘴或孔口不适合作为混合-节流部件。如上所述,反向输送部件提供背压,因而是混合-节流部件。如图2所示,剪切盘也产生高背压,因而是另一例混合-节流部件。
高背压非常重要,可使其它的诸如产生高分配或高分散混合的部件能够很好地工作。因此在本发明的最佳实施例中,在每个混合区的后部都使用了混合-节流部件。仅仅在口香糖基料由挤压机中输出之前使用混合-节流部件是最好的。
这些各种各样的部件和其它在双螺旋挤压机中有用的部件,在工艺上众所周知,并且在市场上也可以购买到。与通常可得到的双螺旋挤压机类型不同的挤压机部件通常要专门进行设计,这些部件包括同向转动、反向转动、互啮合和切向双螺旋挤压机。起相同作用的部件要根据其所要用于的挤压机的类型在设计上有所改变。对于Farrel-Rookstedt同向转动双螺旋挤压机,用于特定标牌挤压机的一种特型部件是由Farrel公司,25 Main Street,Ansonia,Conn.06401,销售的一种非互啮合多边部件。认为非互啮合多边部件可进行分散混合。
在本发明最佳实施例中,分散混合以使聚合物链最小裂解而使弹胶物分离。这样,由于分散混合不可避免地会降低聚合物的分子量,因此对分散混合进行控制以使此分子量降低最小是最佳的。更好地是,平均分子量将不会低于使用常规加工方法加入到口香糖基料中的相同聚合物的平均分子量。
充足的分散混合将产生光滑的橡胶形流体,没有可视的橡胶块存在。如果有少许橡胶块存在,那么可以将其筛出或在随后的混合步双中使其分散。然而,如果橡胶块的数量过多或尺寸过大,或加工的弹胶物和添加剂呈块状或粒状时,说明所采用的分散混合是不合适的。
分配混合足以生产出均匀的口香糖基料,而不是表现为“”的或者具有的或的物质。在本发明的最佳实施例中,高度的分配混合可使口香糖基料中含有的软化剂,尤其是脂肪、油和蜡,与常规口香糖基料生产方式中所含有的同样多。
如图1所示,作为本发明的一个实施例,双螺旋挤压机10上设有第一供料口12,与第一供料口相邻接的是装设有输送部件31、输送和压缩部件32和压缩部件35的第一加工区21。第二加工区23中装设有结合在一起的图3所示齿形部件33和几组如衅2所示的剪切盘34。在第二加工区23的后端部,挤压机10上设置一与真空源(未示出)相连接的开口16。第三加工区24中设有附加输送部件31、输送和压缩部件32,以及压缩部件35。挤压机上所设置的第二供料口13与第二组输送部件31相邻接,用于将附加的口香糖基料成份加入到第3加工区24中。供料口13允许供入粉状配料、以及由泵41输送的流体配料。第4加工区25装有揉制盘36。在第5加工区26的起始处,双螺旋挤压机10设有另外的供料口15和14。供料口15与泵43相连接,供料口14以开口的形式与侧进料器42相连接。侧进料器42可以是一个单、或双螺旋搅拌机、或者甚至是一可产生高压的齿轮泵。第5加工区装有输送部件31、输送和压缩部件32,以及使口香糖基料成份进入第6和最后加工区28的压缩部件35。加工区28具有2组齿形部件33、反向输送部件39和剪切盘34。反向输送部件39和剪切盘34位于齿形部件33的后部。通过剪切盘34后,口香糖基料成分就由挤压机10中输出。
对一些成份进行加热,使它们熔化或降低它们的粘度也许是比较好的。如图1所示,挤压机10上分别与泵41和43相连接的加热箱44和45,就是为这一目的而设置的。通常所使用的其它设备,诸如监测温度、加热或冷却挤压机所使用的设备在图1中均未示出,另外还包括连续添加颗粒或粉末状成份所使用的常规的称重和供给设备。所有加入到挤压机中的成份最好都使用可控制的设备供给,以保证稳定的运行状态。在起动过程中,最好在加入其它成分之前,首先加入一些成份,并且此时所加入成份的流量与稳定运行状态下所要求的流量也不相同。
根据图示说明可以了解图1所示的各种部件,它们以相应的次序由流动初始点依次布置在挤压机中。通常,螺旋件沿水平方向左右布置,供料口,尤其是象供料口12和13的那些与大气相通的开口,要垂直地设在螺旋件的上方。
尽管图1所示的布置适用于特殊的口香糖基料,但其它的布置则适用于其它的口香糖基料。图1对一种具有3个基本供料区和6个加工区的挤压机进行了描述。对一些口香糖基料,对于不同数目的加工区,会使用2个、3个或更多成份供给区。图1也对第1加工区中的长尺寸的输送部件31、输送和压缩部件32、压缩部件35,加工区24和26中的简短的输送和压缩部件32,加工区26中简短的输送部件31和压缩部件35各部件的使用进行了描述。实际上,在这些区域可使用一个、二个或更多的不同类型和长度的部件。图1也对一组齿形部件33和位于加工区23中的3组剪切盘34进行了描述,但也可使用不同数目的这些部件,或全部使用不罂部。同样在加工区25和28中,可以使用其它的产生分配混合的部件,这取决于在这些加工区中所要混合的口香糖基料成份,以及所使用的挤压机的类型。
图6a-e示出了各种口香糖基料成份在混合到口香糖基料中时的状态。如图6a所示,在开始阶段,高分子量(硬)弹胶物51和中分子量弹胶物52均以颗粒或微粒的形式存在,在这些颗粒中,弹胶物分子紧紧地粘在一起。添加剂53也以微粒形式存在,但它不能够与弹胶物51和52均匀地混合。弹胶物溶剂54以微滴的形式存在。如图6b所示,当混合开始时,弹胶物溶剂54开始与弹胶物51和52结合。由于添加剂53、弹胶物溶剂54的存在和加热,颗凿开始分离成为弹胶物分子。另外添加剂53也已分配得比较均匀,并且其颗粒的尺寸也减小。如图6c所示,随着加工过程的继续,弹胶剂51和52均得到分离。此分离是对弹胶物51和52进行高度分散混合的结果。
这一步加工完成后,如图6d所示,可加入诸如聚醋酸乙烯酯55的较低粘度的成份。最初,这种较低粘度的物质也是离散的微粒、或熔化的微滴。如图6e所示,进一步混合,并且对进一步加入的成份,诸如蜡56和乳化剂57,进行分配混合。连续地进行分配混合,生产出均匀的口香糖基料,用感觉器官不能发现其中有离散的微粒或微滴存在。
弹胶物可在第一供料口12,连同诸如树脂和添加剂的弹胶物溶液一起加入。然而,较低分子量的弹胶物至少可以部分地在第二供料口13进入。部分添加剂也可在第二供料口13加入。当熔化的脂肪、蜡和油从最后一个供料口15加入时,聚蜡到乙烯酯可通过末供料器、单螺旋挤压器42、双螺旋挤压器或齿轮泵由供料口14供入。这将导致添加剂、弹胶物和一些润滑剂在较低粘度的成份加入之前首先进行高度的分散混合。位于供料口15后部的齿形部件38、反向输送部件39和剪切盘40使所有的低粘度口香糖基料成份与其它口香糖基料成份进行高度的分配混合。
一种较佳的小尺寸挤压机是从德国Leistritz,Nurenberg得到的型号为LSM30.34的反向转动、互啮合和切向双螺旋挤压机。可得到的其它双螺旋挤压机包括:日本Steel Words的型号为TEX30HSS32。5PW-2V互啮合、同向转动和反向转动双螺旋挤压机,该挤压机也称为Davis标准D-Tex型,由Crompton & Knowes公司,#1 Extrusion Dr.,Pawcatuck,CT 06379供给;Werner & Pfleiderer公司,663E.CrescentAve.,Ramsey N.J.07446所提供的同向转动、反向转动、互啮合双螺旋挤压机。筒体长度长是比较好的。Wemer & Pfleiderer同向转动双螺旋挤压机的长度/直径比(L/D)高达48。日本Steel Works的型号为TEX30HSS32.PW-2V的挤压机,L/D为58。B.桨搅拌机
本发明可使用的另一类型连续搅拌机为桨搅拌机。如图7~9所示,搅拌桨85为平面结构(无螺旋)。引处术语“搅拌桨”定义为具有两个平面86、87和两个凹平面88、89的四面搅拌部件。两个平面相互平行,仅两个凹平面相交。两外凹平面相对布置且在线90和91处相交。沿与平面86和87相垂直的方向,在每一搅拌桨的中心处开一非圆形(最好是方形)穿通的开口94。开口94用于将许多个桨按照预定的顺序安装在旋转轴上。
参照图9a~9d,搅拌桨可以相互以相同的或不同的旋转角安装在轴上。为便于下文的描述,按图9a定义出“位置1”,即画在平面87上、与线90和92相交的一条线与基准线(例如,为一条竖直线)相重合时。按图9d定义出“位置2”,即画在平面87上、与线90和92相交的一条线与基准线成逆时针45°角时。按图9c定义出“位置3”,即画在平面87上、与线90和92相交的一条线与基准线成逆时针90°角时。按图9d定义出“位置4”,即画在平面87上、与线90和92相交的一条线与基准线成逆时针135°角时。由于在图9a~d中。搅拌桨85是对称的,因而没必要进一步对与参考线成180°、225°、270°和315°的搅拌桨相对转动位置进行定义。例如,转动角为180°的搅拌桨实际上与具有0°转动角的搅拌桨(图9a位置)相重合。同样,转动角为225°的搅拌桨与具有45°转动角的搅拌桨(图9b)位置相重合。转动角为270°的搅拌桨与具有90°转动角的搅拌桨(图9c)位置相重合。转动角为315°的搅拌桨与具有135°转动角的搅拌桨(图9d)位置相重合。
同时也认识到,由于支承搅拌桨的轴的转动(图13),每个搅拌桨85在桨搅拌机运行过程中都连续地转动。为了以如上所述的相对转动位置(也就是相对地相互位置)描述搅拌桨,应认为随着搅拌桨的转动,基准线也转动。例如,如果图9a~d所示搅拌桨依次布置在同一单轴上,并且如果轴转动了90°,那么所选择的最初为垂直的基准线将转动到水平位置。换言之,图9a~d中分别确定为1-2-3-4的搅拌桨的相对转动位置,在桨搅拌机的运行过程中保持不变。
参照图10a和10b,本发明的此方法也可使用少部分称为向前输送或供给部件50的非桨部件。每个供给部件50都具有一前平面48、与前平面平行的后平面49,和与前平面及后平面垂直并相交的开口46。然而,与上述搅拌桨不同,供给部件没有两个以两条直线相交的凹面。相反,每个供给部件50含有两个变化的螺旋通道47和59。螺旋通道在图13上有着更直观的显示,多个供给部件50顺序安装在转动轴110上,在搅拌机中形成供给区。供给部件50的主要目的是在进行桨搅拌时,将口香糖基料成份向前输送到搅拌区中。
参照图11a和11b,一种称为向前螺旋搅拌桨95的搅拌桨也可在本发明的此方法中使用。使用时,在搅抖口香糖基料成份时,向前螺旋搅抖桨95施加一轻微的向前输送作用。与平面搅抖桨85相同,每个向前螺旋搅拌桨95也具有两个平面和两个凹面88、89。两个平面相互平行,仅两个凹面相交。两个凹面相对面置,相交于两线90和92。同样,在每个搅拌桨95的中心都开有一个垂直于两平面、且与两平面相交的非圆形(最好为方形)的开口94。
向前螺旋搅抖桨95与平面搅抖桨的不同处是,在平搅抖桨85中,线90和92(定义为两个凹平面88和89相交线)是相互平行的,如图8所示。在向前螺旋搅抖机中,线90相对于线92成逆时针旋转,因此线90与线92不再是平行的,如图11b所示。同样,线92相对于线90顺时针旋转。这种旋转的结果是使凹面88和89弯折,因而使凹面88和89具有少许的螺旋。
参照图12a和12b,一种称为反向螺旋桨96的搅抖桨也可在本发明的此方法中使用。使用时,在混合口香糖基料成份时,反向螺旋桨96对向前输送口香糖基料成份产生轻微的阻力。这就在反向螺旋桨96处引起搅拌机较多的材料填入,并引起压力少许上升。
反向螺旋桨96与前面所讨论的向前螺旋桨96结构形式相同,但线90和92(定义为凹面88和89的相交线)以相反方向旋转。参照图12a,线90相对于线92顺时针旋转,而线92相对于线90逆时针旋转。这种旋转的结果是使凹面88和89弯折,因而使凹面88和89具有少许的反向螺旋。参照图11c和12c,可以对向前螺旋桨和反向螺旋桨的线90和92的旋转度进行说明。图11c和图12c为向前、反向螺旋桨的顶视图,图上仅示出了线90和92的旋转度进行说明。图11c和图12c为向前、反向螺旋桨的顶视图,图上仅示出了线90和92,一条线重迭在另一条之上。基准参考线91也在图上示出,如同在平搅抖桨85中一样,基准线91用于指示无转动时线90和92的位置。
参照图11c,角度“a”表示向前螺旋桨95中线90的逆时针转动量。角度“a”应约为5~30°,较好地是约为10°~18°,最好是约为13°,时间是53分50秒。角度“b”表示向前螺旋桨95中线92的顺时针转动量。角度“b”应约为5°~30°,较好地是约为10°~18°,最好是约为13°,时间是53分50秒。
参照图12c,角度“a”表示反向螺旋桨96中线90的顺时针转动量。角度“a”应约为5~30°,较好地是约为10~18°,最好是约为13°,时间是53分50秒。角度“b”表示反向螺旋桨96中线92的逆时针转动量。角度“b”应约为5°~30°,较好地是约为10°~18°,最好约是13°,时间为53分50秒。
参照图13,搅抖桨和供给部件按照预定的结构安装两个平行轴110上。在所示实施例中,对于5尺的桨搅拌机,每个轴110的有效工作长度都为36尺,横截面积为1.375尺×1.375尺(1.891平方尺。两平行轴110相距3.5尺(中心至中心)。轴110在搅抖筒中适合用作同向转动(以相同方向转动)。对每个轴110搅拌桨和供给部件的布置都相同。两邻轴上的搅抖桨和供给部件可以是相互啮合的,如图13所示,但在轴转动时,相互不接触。
每根轴110都要足够长,以适合搅抖机中总长达36尺的部件的要求,这些部件都为1尺长,最大直径为4.874尺,最小直径为2尺。在不影响运行的情况下,可以将2个或更多的1尺长的分段结合起来,制出较长的部件。例如,供给部件50通常具有2尺长。根据本发明的目的,每根轴至少约40%装设搅抖桨,较好地是每根轴至少约50%装设搅抖桨,最好是每根轴至少约60%装设搅抖桨。在搅抖桨中,大部分是平搅抖桨,而不是向前螺旋桨或反向螺旋桨。在图13所示实施例中,轴长度的67%装设的是搅抖桨(24个1尺长的部件),轴长度的33%装设的是供给部件(6个2尺长的部件)。
图13中的搅抖机包括125和135两个供给区、130和150两年桨搅抖区。下面表1列述了各种特殊结构的搅抖机。在表1和其它表中,使用了下列缩写:
FC:供给输送部件(每个部件占用2尺的位置)FP-平搅抖桨(每个部件占用1尺的位置)FH-向前螺旋搅抖桨(每个部件占用1尺的位置)RH-反向螺旋搅拌桨(每个部件占用1尺的位置)。
表1 图13搅拌机结构(每轴)
轴向位置 | 部件 | 转动位置 | 轴向位置 | 部件 | 转动位置 |
1 | FC | 4 | 19 | FP | 3 |
18 | FP | 2 | 36 | RH | 1 |
在搅抖机102中,使用两个或更多的供给区以及两个或更多的搅拌区可以使不同的口香糖基料成份相继加入和混合。例如,高粘度部分,包括弹胶物、添加剂、一些树脂和聚醋酸乙烯酯,可在图13所示第一供给区连续供入。然后这些成份可在其它成份加入之前在第一桨搅拌区完全混合。较低粘度部分,包括蜡(使用时)、脂肪、油、色素和附加树脂或降醋酸乙烯酯,可在第二供给区135中连续地加入。那么所有的口香糖基料成份可在第二桨搅拌区150完全混合。
实际上,驿于图13所示搅拌机102,在搅拌机102的整个长度上外包着一段或多段筒体。图14示意性地示出了搅拌机102所用的常规筒体105。电动机101驱动支承搅拌机部件的轴110转动。口香糖基料成份通过筒体105上的供给口103和102供入。口香糖基料在搅拌机中要滞留足够的时间以确保均匀性。例如,约20~30分钟的加工时间,然后通过出口喷管155输出。筒体105可进行加热或冷却。可使用环绕在筒体105外的热水或蒸汽夹套(图中未示出)进行加热。也可通过往环绕在筒体105外的夹套中注入冷水而进行冷却。也可使用其它的加热和冷却方法。一般来讲,加热在起动时使用,而冷却则在较后的阶段中为防止过热和口香糖基料质下降而使用。
为将口香糖基料产品的输出温度维持在约90℃~150℃,最好是约100~135℃,应根据需要,在口香糖基料产品的混合过程中对筒体进行加热和冷却。
图15为筒体105的剖面图。图中示出了与常规双螺旋挤压物相比,桨搅拌机是如何能够以较长的滞留时间运行的。如图15所示,筒体壁16的形状为两个相交的缸体,每个缸体的直径都比位于其内的搅拌桨85的最大直径要大。这种筒体结构与标准双螺旋挤压机的筒体结构相类似。然而,与双螺旋挤压机的螺旋件不同,桨85基本上不占满筒体壁116所限定的空间。
在靠近两个凹面相前的线90的92处,通常搅拌桨85与筒体壁116,以及搅拌桨之间都有一很小的间隙。对于具有4.874尺的长直径的搅拌桨85来讲,每一搅拌桨与筒体116之间的最小间隙按规定应约为0.048尺~0.078尺,两个搅拌桨之间的最小间隙按规定应约为0.060尺~0.090尺。然而,实开线90和线92,每个搅拌桨85与筒体壁116之间的距离就大多了。由于搅拌桨85的独特设计;由搅拌桨85所占据的筒体空间的百分比要比常规双螺旋挤压机的小的多。另外,当与其它部件相比,搅拌桨所占百分比较高时,桨搅拌机中的压力应保持约低50Psig,最好是约氏20Psig。如图15所示前旗帜鲜明地,每个桨85的宽度都比高度小。较好地是,每个搅拌桨的高度与宽度比高于1.5∶1。最好地是,每个搅拌桨的高度与宽度比高于2∶l。
筒体空间的大量变化使得本发明的此方法可以在桨搅拌机中有较高的滞留时间。高比例的搅拌桨的使用,尤其是平搅拌桨,也有助于提供较长的滞留时间和较低的压力。在桨搅拌机中,平均滞留时间应至少为约10分钟,较好地是15多分钟,最好是20多分钟。
运行参数,例如搅拌机转速、供料率、生产量等,根据搅拌机的尺寸以及规定的口香糖基料成份而改变。适用于本发明的、市场上可购买到的桨搅机为:Teledyne Readco连接加工机,可由位于纽约Pennsylvania的Teledyne Readco购到。可购到各种尺寸的这些桨搅拌机。对不同尺寸搅拌机,桨直径的范围为2~24尺,搅拌机长度与直径之比(L/D)的范围为4∶1~14∶1。根据本发明的目的,最大桨直径最好是20尺~50尺,L/D最好约是7∶1。应对桨搅拌机的结构和加工条件进行选择,以获得均匀的口香糖基料生产。
在非常有用的实施例中,如图16所示的方式,可使用两个或更多的桨搅拌机串列布置。使用两个串列搅拌机,使在不同的位置供入不同的口香糖基料成份具有更大的灵活性。弹胶物、添加剂和树脂可结合在一起通过第一搅拌机的供料口103连续地加入到筒体105中。在通过供料口123将附加的树脂加入到第一搅拌机中后,这些材料在第一搅拌机中进行混合。这些成份在第一搅拌机中进行混合后由输出口155处离开第一搅拌机,由此经供料口203直接供入到第二搅拌机208(由电动机201驱动)的筒体205中。通过输送带209和供料口203,聚醋酸乙烯酯可由给料器207连续地供入。
诸如蜡或油等需要进一步加入的成份,可通过泵213和233,由供料箱211和231洲主到第二搅拌机中。当所有的成份都混合后,口香糖基料由输出口255熟开第二搅拌机。为获得良好的成份分散加工和各种各样的口香糖基料产品,可以通过将两个或更多个桨搅拌机串列,构成各种不同的供料和搅拌布置形式来实现。
除上述搅拌桨外,也可使用由挤压机公司所购买到的其它各种搅拌桨。常常被称为搅拌部件的桨在挤压机中应具有搅拌的作用。桨可以为双面、三面或多面。
尽管使用相同的设备,但称为混合器的桨搅拌机与常规挤压机相比具有不同的特性。挤压机和混合器之间的不同在于桨或搅拌部件与输送部件之间的比值不同。输送部件和压缩部件在挤压机中产生压力。桨或搅拌部件所产生的压力在挤压机中较低,因而较多地是低压混合。如果挤压要中至少装有40%的搅拌部件,那么所产生的压力约为使用较多输送部件和压缩部件的常规挤压机的1/5~1/10。
几乎所有的挤压机都可作为混合器使用。然而,L/D比为3∶1~20:的低L/D比混合器基本上不能用作高压挤压机。另外,具有低L/D值混合器的有效轴长度较小,并且与输送部件相比需要更多的桨或混合部件。对于这种类型的混合器,转动轴上所布置的搅拌桨应至少占50%,最好是至少占60%。相反,对于L/D值约为20∶1~40∶1的挤压机,仅约40%的轴需要布置搅拌桨或搅拌部件。对于L/D值大于40∶1的高L/D挤压机,仅约30%的轴需要布置搅拌桨或搅拌部件。
上述桨搅拌机最佳实施例的主要优点之一是口香糖基料在桨搅拌机中的滞留时间比常规挤压机中的长得多。很多挤压栅所提供的滞留时间不足2分钟,或甚至不足1分钟。然而,在上述最佳桨搅拌机中,可提供的滞留时间至少为10分钟,较好地是至少15~20分钟。C.叶片-销搅抖机
本发明的此方法也可通过使用,搅拌螺旋件主要由仅精确安装小部分简单输送部件的搅拌部件所构成的连续搅拌机很便利地实施。目前较好的搅拌机是图叶片-销搅拌机。本搅拌机不仅可用于生产口香糖基料,而且可以生产出完整的口香糖。叶片-销搅拌机由分别成型的可转动搅拌机叶片与固定的筒体销组合而成,可在相当短的距离内,提供有效地混合。市场上可购买到的叶片-销搅拌机为Buss搅拌机,由位于瑞士的Buss AG制造,可由位于Blcomingdale,伊利诺斯州的美国Buss公司购买到。
参照图17,目前较好的叶片-销搅拌机100由装在筒体140中的单搅拌螺旋件120组成,在使用时,筒体140基本上是封闭的,完全包围着搅拌螺旋件120。搅拌螺旋件120由基本上为圆柱形的轴122和3列围绕螺旋轴122以均匀间隔布置的搅拌叶片124组成(在图17中仅可看到2列搅拌叶片)。搅拌叶片124由轴122上沿径向向外伸出,每个叶片就好象斧头的刀刃。
搅拌筒140具有一内筒壁壳体142,当在搅拌机100运行过程中筒体140围绕螺旋件120封闭时,壳体142基本上是圆柱形的。3列固定不动的销144环绕螺旋轴142以均匀间隔布置,并由筒壁壳体142上沿径向向内伸出。销144基本上为圆柱形,端部可为圆形或伞形。
装有叶片124的搅拌螺旋件120在筒体140内旋转,并且由变转速电动机驱动(图中未示出)。在转动过程中,搅拌螺旋件120还沿轴向前、后移动,产生高效地转动和轴向联合搅拌。在搅拌过程中,搅拌叶片124连续地在固定销144之间穿过,但叶片与销之间不接触。另外,叶片124的径向外边与筒体内表面142不接触,销144的端部146与搅拌螺旋轴122不接触。
图18~22示出了各种可用于构成最佳功能搅拌螺件120的各种8螺旋部件。图18a和图18b示出了与限制环组件一起使用的螺旋部件60和61。每个螺旋部件60和61都具有圆柱形外表面62、多个由表面62上向外伸出的叶片64,以及带有与搅拌螺旋轴(未示出)相啮合键槽68的内开口66。第二种螺旋部件61的长度约为第一种螺旋部件60长度的两倍。
图18c示出了沿搅拌螺旋件120在所选定的位置上为建立背压而使用的限制环组件70。限制环组件70由安装在筒壁壳体142上的两个对半限制环77和79组成。在使用时,两个对半限制环相嵌接合,形成一封闭的环。限制环组件70包括一环形外圈72,如图所示的斜角内环74、内环上用于容纳,但并不接触的安装在螺旋轴上的8螺旋部件60和61的开口76。位于限制环组件70个对半环表面72上的开口75,用于将两个对半限制环安装在筒壁壳体142上。
图19示出了运行过程中,限制环组件70与螺旋部件60、61的关系。当搅拌器旋件120在筒体40中转动、并且轴向来回移动时,螺旋部件60、61和内环74之间的间隙为材料提供了从限定环组件70的一侧到另一侧的主要通道。位于限定环组件前侧的螺旋件60包含一改进的叶片67,该叶片使内环74的间隙成为可能。其它的螺旋部件61基本上都位于限定环组件70的后部,并且有一端部叶片(图中看不到)靠近、并擦着与内环74相对的表面。
按规定可以改变、或最好是在1~5mm范围内变化的螺旋部件60、61的外表面与限定环组件70的内环74之间的间隙决定着搅拌机100工作过程中限定环组件70前部区域中所产生的压力。应当注意,在螺旋部件60的前部L/D约为1/3,在螺旋部件的后部L/D约为2/3,结果对于整个螺旋部件,总L/D约为1.0。限定环组件70具有较小的L/D,约为0.45。该值与和限定环组件相互啮合、但不接触的螺旋组件60、61的L/D相一致。
图20和21示出了完成主要混合工作的搅拌或“混合”部件。图20所示较低剪切搅拌部件80与图21所示较高剪切搅拌部件78之间的主要不同是由搅拌部件上向外伸出的搅拌叶片的尺寸不同。图21中,由表面81上向外伸出的较高剪切搅拌叶片83,比图20中所示的、由表面82向外伸出的、较低剪切搅拌叶片84更长且更厚。如上根据图17所述,搅拌部件80和78均按3列环形地布置在轴上。使用图21所示较厚的叶片意味着,当螺旋件120转动和沿轴向前、后移动时,叶片之间具有较小的轴向间隙以及叶片83与固定销144之间具有较小的间隙(图17所示)。这些间隙的降低必然在搅拌部件78附近引起较大地剪切。图22所示为从筒体140上拆下的单个固定销144。销144具有螺纹基145,用于将销144固定在沿内筒体142设定的位置上。将一些销采用中心开孔的空心柱,则也可以将其用作流体注入口。
图23所示为目前最佳筒体结构,其具有目前最佳布置的筒体销144。图24为目前最佳搅拌螺旋件结构的相应示图。示于图23和图24中的较佳结构搅拌机200,总有效搅拌L/D值约为19。
搅拌机200具有初始供料区210和5个搅拌区220、230、240、250和260。5个大的可能供料口212、232、242、252和262分别设在210、230、240、250和260区。这5个供料口用于主要成份(如固体的)向搅拌机200中的加入。240和260区还设有5个较小的液体注入口241、243、261、263和264,用于液体成份的加入。液体注入口241、243、261、263和264为如上所述的专用空心管筒体销144。
参照图23,筒体销144最好在大多数或所有可能的位置上、均以如图所示的3列方式布置。
参照图24,对大多数口香糖产品来讲,现有最佳结构的搅拌螺旋件120如下所述。作为初始供料区的210区设有L/D约为1~1/3的低剪切部件。如图4所示部件40。如上所述初始供料区的L/D不算作为约为19的总有效搅拌L/D的一部分,因为该区的目的仅仅是将成份输送到搅拌区中。
从左到右(图24),第一搅拌区220装有2组低剪切搅拌部件80(图20),随后是2组高剪切部件78(图21)。两组低剪切搅拌部件约占搅拌区L/D的1~1/3,两组高剪搅拌部件约占搅拌区L/D的1~1/3。包括与螺旋部件60、61配合工作的57mm长限定环组件70端部部件图24中未单独指出在内,200区的总搅拌L/D约为3.0。
与螺旋部件60、61配合工作的限定环组件70跨接在第一搅拌区220的末端和第二搅拌区230的起始端,其处在第二搅拌区230中的部分具有约为1.0的联合L/D。从左到右,230区由3组低剪切搅拌部件80和1.5组高剪切搅拌部件78组成。3组低剪切搅拌部件的搅拌L/D约为2.0,1.5组高剪切搅拌部件的搅拌L/D约为1.0,那么230区的总搅拌L/D约为4.0。
跨接在第二搅拌区230末端和第三搅拌区240起始端的是L/D约为1.0与螺旋部件60、61配合工作的、长60mm限定环。从左到右,240区由混合L/D约为3.0的4.5组高剪切搅拌部件78组成。240区总搅拌L/D约为4.0。
跨接在第三搅拌区240末端和第四搅拌区起始端的是另一个L/D约为1.0、与螺旋部件配合工作的、长60mm限定环。那么第四搅拌区250的其它部分与第五搅拌区一起由搅拌L/D约为71/3的、7组低剪切搅拌部件80组成。250区总搅拌L/D约为4.0,260区总搅拌L/D约为4.0。
实施例1
本实施例采用双搅拌机布置方式。一个为2英寸的Teledyne Readco搅拌机,其构造示于表2中。一个为5英寸的Teledune Readco搅拌机,其构造示于表1中。此外在位置19处还设置一反向螺旋件桨。供料口布置如下:
供料口1-在2英寸搅拌机纵向位置1-4上方。
供料口2-在5英寸搅拌机纵向位置1-4上方。
供料口3-在5英寸搅拌机纵向位置20-23上方。
表2:2英寸Teledyne Readco搅拌机构造(单轴)纵向位置 单元 旋转向位置 纵向位置 单元 旋转向位置1234
采用上述搅拌机布置,口香糖基料制造过程如下。
磨碎的异丁烯-二甲基丁二烯共聚物(2~7mm的颗粒尺寸)、碳化钙(颗粒尺寸小于12微米)以及萜烷树脂的混合物按8∶21∶17的比例在第一供料口以0.383磅/分的速率加入。在第二供料口,聚醋酸乙烯酯,单硬脂酸甘油脂以及氢化豆、植物油的粉状混合物按24∶5∶13的比例以0.35磅/分的速率加入。在第三供料口,6分之一的聚异丁烯在130℃以0.05磅/分速率以及6分之一的氢化棉籽油/卵磷脂各占百分之50的混合物在70℃以0.05磅/分的速率加入。
总体上,口香糖基料的生产率为每小时50磅。口香糖基料的生产工况如下:
2英寸搅拌机 5英寸搅拌机转速 转/分 310 387初始筒体温度,°F 275-280 235-240产品出口温度,℃ 162 120平均滞留时间 2-6min 30~40min
在这种工况下,大约生产40磅口糖。生产的口香糖基料除而有单独的未散开的颗粒外颜色正常、质地光滑,均匀一致。
实施例2
这二实施例采用两个5英寸的Teledyne Readco连续搅拌机的布置方式。第一个搅拌机的构造示于表3。第二个搅拌机的构造如前面表1所示。这一构造在图13中也有说明。
供料口布置如下:
供料口1-在第一个5英寸搅拌机位置1-4上面。
供料口2-在第二个5英寸搅拌机位置1-4上面。
供料口3-在第二个5英寸搅拌机位置20-23上面。
表3.5英寸Teledyne Reaco搅拌机构造(单轴)纵向位置 单元 旋转向位置 纵向位置 单元 旋转向位置123
磨碎的异丁烯-二甲基丁二烯共聚物(2~7mm的颗粒尺寸)、碳化钙(颗粒尺寸小于12微米)、以及萜烷树脂和颜料粉的混合物按11∶18∶17∶1的比例以1.435磅/分的速率从第一供料中加入。在第二供料口,聚醋酸乙烯酯,单硬脂酸甘油脂以及氢化豆植物油的粉状混合物安24∶5∶12的比例以1.264磅/分的速率加入。在第三供料口,6分之一的聚异丁烯在95℃以0.181磅/分的速率、6分之1的氢化棉籽油/卵磷脂各占50%的混合物在80℃,以0.203磅/分钟的速率加入。
总体上,口香糖基料的产出率是大约每小时185磅。口香糖的生产工况如下:
磨碎的异丁烯-二甲基丁二烯共聚物(2~7mm的颗粒尺寸)、碳化钙(颗粒尺寸小于12微米)、以及萜烷树脂和颜料粉的混合物按11∶18∶17∶1的比例以1.435磅/分的速率从第一供料口加入。在第二供料口,聚醋酸乙烯酯,单硬脂酸甘油脂以及氢化豆、植物油的粉状混合物按24∶5∶12的比例以1.2646磅/分的速率加入。在第三供料口,6份之一的聚异丁烯在95℃以0.181磅/分的速率、6分之1的氢化棉籽油/卵磷脂各占50%的混合物在80℃以0.203磅/分钟的速率加入。
总体上,口香糖基料的产出率是大约每小时185磅。口香糖的生产工况如下:
第一个5英寸搅拌机 第二个5英寸搅拌机转速 转/分 250 400初始简体温度℃ 135 115产品出口温度℃ 190 115平均滞留时间 20 10
生产大约200磅口香糖基料。口香糖颜色正常,无结块,无未混入的油,但是有一种加热过度的味道和气味。
实施例3
本实施例采用两个5英寸的Teledyne Readco连续搅拌机的布置方式,两个搅拌机都采用表1所表的相同构造的搅拌桨。四个供料口的布置方式如下:
供料口1-在第一个5英寸搅拌机纵向位置1~4上面。
供料口2-在第一个5英寸搅拌机纵向位置20~23上面。
供料口3-在第二个5英寸搅拌机纵向位置1~4上面。
供料口4-在第二个5英寸搅拌机纵向位置20~23上面。
采用上述搅拌机布置方式,口香糖生产过程如下:
磨碎的异丁烯-二甲基丁二烯共聚物(2~7mm的颗粒尺寸)、碳化钙(颗粒尺寸小于12微米)、以及萜烷树脂的混合物按13∶10∶7的比例,以0.75磅/分的速率从第一供料口加入。在第二供料口,15分之1的聚醋酸乙烯酯以0.375磅/分的速率加入。在第三供料口,氢化植物油,氢化豆油和单硬脂酸甘油按13∶13∶3的比例以0.725磅/分钏的速率加入。在第四供料口,10分之1的部分氢化植物油以0.25磅/分速率、16分之1的聚异丁烯,在130℃以0.40磅/分钟的速率加入。
总体上,口香糖基料的产出率是每小时150磅。口香糖基料生产工况如下:
第一个5英寸搅拌机 第二个5英寸搅拌机转/分钟 373 374初始简体温度℃ 150-180 110产品出口温度℃ 165-191 111平均滞留时间 20-30分钟 12-15分钟
大约生产400磅口香糖基料。口香糖基料颜色正常,无结块、无未混入的油,味道和气味纯正。
实施例4
本实施例采用两个5英寸的Teledyne Readco连续搅拌机的布置方式。两个搅拌机的构造均如表所示。除供料口2封闭外,其余供料口同实施例3。
表4搅拌机构造(单轴)
纵向 单元 旋转向 单元 旋转向
位置 位置 位置 位置
采用上述搅拌机布置方式,口香糖生产过程如下。
磨碎的异丁烯-二甲基丁二烯共聚物(粒尺寸为4 2-7mm),碳化钙、萜烷树脂、以及聚醋酸乙烯酯的混合物按11∶18∶17∶1的比例以1.75磅/分的速率供入到第一代料口。在第三供料口,聚醋酸乙烯酯,单硬脂酸甘油脂,氢化豆、植物油以及粉状颜料的粉状混合物按23∶5∶12∶1的比例以1.025磅/分钟的速率加入。在第四供料口,6分之1的聚醋酸乙烯酯在13℃以0.15磅/分的速率、6分之l的卵磷脂和氢化棉籽油的各占50%的混合物,在90℃以0.15磅/分钟的速率加入。
总体上,口香糖基料产率是每小蛙150磅。口香糖基料的生产2况如下:
第一个5英寸搅拌机 第二个5英寸搅拌机
转/分 250 376
初始筒体温度℃ 150-180 110
产品出口温度℃ 175 120
平均滞留时间 20-30分钟 12-15分钟
生产大约350磅口香糖基料。口香糖基料颜色正常,无结块、无未混入的油,味道和气味纯正。用GPC对口香糖基料的分析表明这种方式生产的口香糖基料非常粝似于用传统的批量方式生产的同样配比的口香糖基料。虽然,用这一实施倒生产的口香糖基料制造的口香糖性能很敏感,但实际上用传统的生产方式生产的口香糖基料制造的口香糖也是同样。
实施例5-10-连续的口香糖生产。
在实施例5-10中,口香糖基料是由一种叶片销搅抖机生产的,这种搅拌机也用于完成口香糖的生产。为完成口香糖的整个生产过程,采用较好的叶片-销搅拌机200(图17)。保持搅拌机螺旋件120的转速低于150转/分,最好是低于100转/分具有很大优点。并且,对搅拌机的温最好也进行优化,使得口香糖基料在初始遇到口香糖别的成份时的温度大约在130°F或更低,而口香糖产品在搅拌机出口处的温度大约为130°F或更低(最好为125°F或更低)。这种温度的优化可分段地通过有选择地加热和/或水冷搅拌区220),230,240,250和260(图23)周围的筒体段来完成。
为了生产出口香糖基料,可采取下列最佳的步骤。弹胶物,添加剂以及至少部分弹胶物溶剂从搅拌机200供料区210的第一个大供料口212加入,并在向箭头122所示方向输送过程中,在第一搅拌区220中进行高度地分散搅拌。其余的弹胶物溶剂(如果还有)以及聚醋酸乙烯脂从第二搅拌区230的第二大供料口232加入。各种成份在搅拌区230中得到更充的分散搅拌。
脂肪、油、醋(如果有),乳化剂以及可选的颜料和阻氧化剂从第三搅抖区的液体供料口241和243处加入。各成份在向箭头122方向传输过程中,在搅拌区240中得到分散搅拌。到此,口香糖基料的生产就完成了,口香嘶在第三搅拌区240出口处应是充分均匀、无结块、具有一致颜色的混合物。
在第四搅拌区250,虽然可加入少量成份但主要用于口香糖基料的冷却。然后,为制造出最终的口香糖产品,将甘油,麦芽糖浆,其它块糖甜味剂,高浓度甜味剂和调味剂加入到第五搅拌区260,使各成份得到分散混合。如果口香糖为无甜味的,可用氢化淀粉水解产物或Sorbitol溶剂来代替麦芽糖浆,用粉奖alditols代替糖。
最好是甘油由第五搅拌区260的第一个液体供料口261处加入。固体成份(块甜味剂,压缩的高浓度甜味剂等)由大的供料口262加入。糖浆(麦芽糖浆,氢化淀水解产物,Sorbitol溶剂等)由下一个液体供料口263加入,调味剂由最后一个液体供料口加入。
调味剂可有选择地从供料261和263加入,以便帮助口香糖基料的塑化,从而降低温度和螺旋的扭矩。这样可提高搅拌机的转速和产量。口香糖的各种成份混合成均匀的物质,如同连续的流体或“绳子”一样,由搅拌机输。这一连续的流体或“绳子”可放置到移动的传输机上,并输送到成形站,在那里将口香糖做成所希望的形状,如压成薄片,刻划和切割成长条。由于整个口香糖生产过程集成为一单个连续的搅拌机,因此产品的变化很小,并且由于其简化的机械和热过程,产品也更干净和稳定。
以下的实施例13-22是采用具有一个100mm直径搅拌螺旋件的Buss搅拌机而进行生产的。其均造(除非另外指明)是按上述最佳方式配置的,具有王个混合区,总混合L/D为19。初始输送区的L/D1~11/3。除非另外指明,搅拌机的尾部不设模,产品混合物象连续的绳子一样流出。每个实施例的供料率设计可为每小时生产口香糖300磅。除非另外指明,液体成份采用容积泵位于泵入上面所述位置的大供料口和/或液体供料口。泵大小合适,并可加入调节以取得所需要的供料率。
固体成份采用重力螺旋供料机从上述位置处的大供料口加入。同样,供料机大小合适,并可加以调节取得所需要的供料率。
温度控制是通过流经包围每个混合筒段的套管的以及搅拌螺旋件内部的循环流体来完成的。水冷用于温度不超过200°F的情况,油冷用于温度更高的情况水冷情况,采用自来水(一般大约为57°F),而不需要额外地制冷。流体和成份混合物的温度却记录下来。筒体每个混合(相应于图23,24中的220,230,240,250,260区)的温度都要设置,在下面分别记作Z1,Z2,Z3,Z4和Z5。搅拌机螺旋件120的流体温度也要设置,五面记作S1。
实际记录的混合物温度是混合区220,230,240和250的靠近下游的端部,搅拌区250的中部,以及混合区260端部的温度。这些混合物温度在下面分别记做T1,T2,T3,T4,T5和T6。混合物的实际温度受循环流体温度,混合物与周围筒体热交换特性以及混合过程的机械热的影响。由于这些附加因素,混合物温度常不同于所设置的温度。
除非另外注明,所有成份加入连续搅拌机中的温度均是环境温度(大约77°F)。
实施例5
本实施例说明了一种(spearmint)木薄荷味非粘性甜味口香糖的配制过程。24.2%的萜烷树脂,29.7%的丁研磨丁基橡胶(75%的橡胶25%的磨细的做为抗阻塞酸碳酸钙)和46.1%的磨细的碳酸钙的混合以25磅/小时的速率加入到第一个大供料口(图23笔24中的供料口212)。低分子量折聚异丁烯(分子量=12000),预加热到100℃以6.3磅/小时的速率也从此口加入。
磨细的低分子量的聚醋酸乙烯酯以13.3磅/小时的速率从第二大供料口(图23和24的232口)加入。
油脂混合物预加热到83℃,从第三混合区的液体供料口(图23中的241和243)以总18.4磅/小时的速率加入,每个口各占50%。油脂混合物由30.4%的氢化豆油,35.4%的氢化棉籽油,13.6%部分氢化豆油,18.6%单硬脂酸甘油脂,11.7%可可粉以及0.2%BHT组成。
甘油从第五混合区的第一个液体供料口(图23中的口261)以3.9磅/小时的速率加入。1.11%的Sorito和98.9%的糖的混合物从第五混合区的大供料口(图23折口262)以185.7磅/小时的速率加入。麦芽糖浆预热到44℃,从第五混合区的第二液体供料口(图23的口263)以44.4磅小时的速率加入。spearmint调味剂从第五混合区的第三液体供料口(调23中的口264)以3.0膀/小时折速率加入。
各区温度Z1-Z5分别设置为350,350,50,57和57°F)。搅拌机螺旋件温度S1设置为120°F。混合物温度T1-T6在稳定状状态测得为235,209,177,101和100(°F),并在试验期间有轻微波动。螺旋件转速为80rpm。
口香糖产品出口温度为120°F。生产出的口香糖传统的批生产方法试生产出的产品不相上下。口香糖稍有橡胶感但无基块可见。
实施例6
本实施例说明一种薄荷味非粘性甜味口香糖的配制过程。57%的研磨丁基橡胶(75%的橡胶,25%的碳酸钙)和43%的磨细的碳酸钙从第一大供料口212(图23)中以13.9磅/小时的速率加入。熔化的聚异丁烯(预热到100℃)也从供料口212以9.5磅/小时速率加入。
磨细的低分子量的聚醋酸乙烯酯从供料口232以13.0磅/小时速率加入。
油脂混合物(预热到82℃)从供料口241和243,各50%地以23.6磅/小时的总速率加入。油脂混合物由33.6%的氧化棉籽油,33.6%的氢化豆油,24.9%的部分氢入豆油,6.6%的单硬脂酸甘油脂,1.3%的可可粉和0.1%的BHT组成。
甘油从供料口261以2.1磅/小时的速率加入。98.6%的糖和1.4%的sorbitol从供料口262以196磅/小时的速率加入。麦芽糖浆(预热到40℃)从供料口263以39.9%磅/小时的速率加入。薄荷调味从供料口264以2.1磅/小时的速率加入。
各区温度(Z1-25,°F)分别设置为350,350,300,60和60。螺旋件温度(S1)设置为200°F。混合物温度(T1-T6,°F)分别测量为297,228,258,122,98和106°F。螺旋件转速为85rpm。
口香糖产品出口温度为119°F。最终产品无结块但有些干并且拉伸强度低。这些缺陷是由配方造成,而不是由制造方法造成。
实施例7
本实施例说明一种用于小球丸外衣的spearmint味口香糖的配制过程。27.4%的高分子量的萜品树脂,28.6%的研磨丁基橡胶(75%的橡胶,25%的碳酸钙)和17.1%的磨细的碳酸钙的混合物从第一个大供料口212(图23)以33.5磅/小时速率加入。熔化的聚异丁烯(100℃)以1.3磅/小时的速率泵入同一供料口。
低分子量的聚醋酸乙烯酯从供料口232以19.8磅/小时的速率加入。
油脂混合物(82°)从供料口241和243按各占50%的方式以17.4磅/小时的总速率加入。油脂混合物由22.6%的氢化棉籽油,21.0%的部分氢化豆油,21.0%的氢化豆油,19.9%的单硬脂酸甘油脂,15.4%的卵磷脂和0.2%BHT组成。
糖从供料口262以157.8磅/小时速率加入。麦芽糖浆(40℃)从供料口263以68.4磅/小时速率加入。spearmint调味剂从供料口264以1.8磅/小时速率加入。
各区温度(Z1-Z5,°F)分别设置为160,160,110,60和60°F。螺施件温度(S1)设置为68°F。混合物温度(T1-T6,°F)分别测量为230,215,166,105,109和1.1°F。螺旋件转速为80转/分钟。
实施例8
本实施例说明一种果味糖式口香糖的配置过程。39.3%的磨细丁基橡胶(75%的橡胶,25%的碳酸钙),39.1%的低分子量的萜吕树脂以及21.6%的磨细的碳酸钙的混合物从第一个大供料口212(图23)以20.6磅/小时的速率加入。
33.0%的低分子量的萜品树脂和67.0%的低分子量的聚醋酸乙烯脂的混合物从第二个大供料口232以24.4磅/小时速率加入。聚异乙烯(预热到100℃)也从供料口232以1.0磅/小时的速率加入。
油脂混合物(82℃)从液体供料口241和243按各占50%的方式,以14.0磅/小时的总速率加入。油脂混合物由29.7%的石腊、21.7%微晶腊(熔点=170°F),5.7%的微晶腊(熔点=180°F),8.0%的氢化棉籽油,11.4%的豆卵磷脂,2.1%的哥可粉和0.3%的BHT组成。甘油从液体供料口261以3.3磅/小时的速率加入。88.5%的砂糖和11.5%的葡萄糖水合物从大供料12262以201.0磅/小时速率加入。麦芽糖浆(40℃)从液体供料口263以3.0磅/小时速率注入。88.9%的果味剂和11。1%的大豆卵磷脂的混合物从液体供料口263,以2.7磅/小时的速率注入。
各区温度(Z1-Z5,°F)分别设置为425,425,200,61,61°F。螺旋件温度(S1)设置为66°F。混合物温度分别测量为359,278,185,105,100和109°F。螺旋件转速为70转/分钟。
口香糖产品出口温度为122℃。产品在温热时很柔软,咀嚼中会咬开。在放置两个月后,产品变得耐嚼,强度和味道极好。无橡胶结块可见。
实施例9
本实施例说明一种糖块式泡泡糖的配制过程。对于本实施例,搅拌机的构造与前面所述的用实施例5--8的搅拌机稍有变化。在搅拌机的出口端专门设置一个30mm圆孔的模。
高分子量的聚醋酸乙烯脂和31.%的磨细云母从第一个大进料口212(图23)以35.4磅/小时的速率加入。聚异丁烯(预热100℃)也从此口212吧3.95%磅/小时的速率加入。再往下游,在第一混从事中区220,从一个液体加注王(空心的圆柱销)将乙酰单甘油脂以2.6磅/小时的速率加入,该口在图23中未标出。
补充的聚慢丁烯(100℃)以3.95%磅/小时的速率,经及部分氢化木香甘油脂以13.4磅/小时的速率从第二个大从料口232加入。43.6%单硬脂酸甘油脂,55.9%的甘油三醋酸脂,以及0.5%的BHT的混合物从液体供料口241以6.7磅/小时速率加入。
甘油从液体供料口261吧2.1磅/小时的速率加入。98.4%砂糖1.6%柠檬酸从大供料口262吧170.4磅/小时的速率加入。麦芽糖浆(40℃)从液体供料口263以58.5磅/小时的速率加入。60%的柠檬酸钙调味剂与40%的大豆卵磷脂的混合物从液体口264以3.0%磅/小时的速率加入。
各区温度(Z1-Z5,°F)最后分别设置为440,440,160,61和61°F。螺旋件温度(S1)最终为80°F。混合物温度(T1-T6,°F)最终测量分别为189,176,161,97,108和112°F。螺旋件转速为55转/分钟。
在一开始,产品出口温度为140°F,显示出过热迹象。将Z1、Z2区温度分别减低10°F,螺旋件温度S1升高20°F,从而达到上述值。
通过咀嚼,发现该产品质感,味感和吹咆特性极佳。
实施例10
本实施例说明一种spearmint味无糖口香粮的配制。42.1%的磨细的碳酸钙,18.9%的木松香甘油脂,16.7%部分氢化的木松香甘油脂,17.0%的研磨异丁烯橡胶以及5.3%的磨细的苯乙烯聚丁烯橡胶(75%橡胶,25%碳酸钙)的混合物从供料口212(图23)处以38.4磅/小时速率加入。
低分子量的聚醋酸乙烯脂以12.7%磅/小时速率,聚乙丁烯(预热到100℃)以7.6%磅/小时的速率从供料口232加入。
油脂混合物(82℃)从供料口241和243,以各占5%,20.9磅/小时的总速率加入。
油脂混合物由35.7%的氢化卫油,30.7%氢化豆油,20.6%的部分氢化豆油,12.8%的单硬脂酸甘油脂和0.2%的BHT组成。
不同于前面的实施例的是,甘油是从第四混合区250(图23)的一个液体供料口(未表明)以25.5磅/小时的速率加入。氢化水解淀粉和甘油的共同浓缩混合物从第四混合区250后面的另一液体供料口(未标出)加入。共同浓缩混合物由67.5%的氢化水解淀粉固体25%的甘油和7.5%的水组成。
84.8%的Sorbitol,14.8%的mannitol和0.4%的压缩aspartame的混合物从第五混合区260的供料口262处以162.3磅/小时的速率加入。94.1%的Spearmint调味剂和5.9%的卵磷脂的混合物从位于再下游供料口264处以5.1磅/小时的速率加入。
各区温度(Z1-Z5,°F)分别设置为400,400,150,62和62°F。螺旋件温度(S1)设置为66°F。混合物温度(T1-T6,°F)分别测量为307,071,202,118,103和116°F搅拌机螺旋件转速为69转/分钟。
口香糖产品出口温度为117°F。口香糖外表美观无Sorbitol斑点或橡胶结块。口香糖微感有些湿,粘和疏松(低密度),但可接受。咀嚼时,口香糖开始感觉有些软但继续咀嚼后变硬。
实施例11-17
这些实施例说明在第一区与硬弹胶物一起供入油脂/油的薄荷味含糖口香糖的配制。对这些实施例,Buss搅拌机,如图23和24所示,具有五个筒休混合区(对应于区220,230,240,250和260)但区250被去除。口香糖基料在220,230和240区混合,口香糖在260区混合。
对于实施例11(可比较的),28.3%的异丁烯橡胶,12.9%的低分子量萜品树脂,13.1%的高分子量萜品树脂和45.7%的碳酸钙的混合物从第一个大供料口212(图23)以23.8%磅/小时速率加入。
8.6%的高分子量聚酯酸乙烯脂,16.8%的低分子量的聚醋酸乙烯脂,10.3%的低分子量萜品树脂,10.4%的高分子量的萜品树脂,以及1.9%的可可粉的混合物从第二个大供料口232以18.6%磅/小时的速率加入。
聚异丁烯(预热到100℃)也从供料口232以3.5磅/小时的速率加入。
油脂混合物(82℃)从液体供料口241和243按各占55的方式,以14.1磅/小时的总速率加入。浊合物由32.7%的氢化棉籽油,20.3%单硬脂酸甘油脂,19.2%的氢化豆油,74.1%犷磷脂,13.5%的部分氢化棉籽油和0.2%BHT组成。
甘油从供料口261以3.9磅/小时速率加入。85%的砂15%的葡萄糖单水合物的混合物从大供料262以203.1磅/小时的速率加入。麦芽糖浆(40℃)从液体供料口263以30.0磅/小时的速率加入,905的薄荷调味剂和10%的卵磷脂的混合物从液体供料口264以3.0磅/小时的速率加入。各区温度(Z1,Z2,Z3,Z5)分别设置为300,300,100和70°F.螺旋件温度(S1)设置为100°F。混合物温度为305,246,155和100°F。螺旋件转速设为61转/分钟。口香糖出口温度为122°F。
对于实施例12-14,采用同样的配方和方法,通过Buss搅拌机又生产了三种口香糖基料。其差别在于,异丁烯橡胶仅是在室温下与氢化豆油混合,异丁烯橡胶的配方量分别是1%(实施例12)2.5%(实施例13),和5%(实施例14)。这使得液体油较早地在区220中就已加入。其余的氢化豆油与其它油脂/油一起从液体供料口241和243,如实施例6-11所述那样加入。
橡胶/纤维/树脂的加入率大约为24.5~24.6磅/小时。PVAC/树脂的加入速率大约为17.9~18.2磅/小时。油脂/油的混合物的加入率为13.8~14.1磅/小时。聚异丁烯的加入率为3.5磅/小时。
对于实施例15-17,采用相同的配方和方法,利用BUSS搅拌机又生产了三种口香糖基料。这三种样品的差别在于,采用单硬脂酸甘油脂代替与异丁烯橡胶混合的氢化豆油采用的单硬脂酸甘油脂的量为异丁烯橡胶的1%(实施例15),2.5%(实施例16)和5%(实施例17)。剩余的单硬脂酸甘油脂与其它油脂/油一起从液体供料口241和243加入。
实施例12-14与15-17的灵敏的结果显示,较早地与橡胶一起加入1%和2.8%的软化剂对口香糖基料或口香糖没有什么差别。对于实施例14,加入5%的氢化豆油,口香糖基料和口香糖稍微有些软化。但是,对实施例17,加入5%的单硬脂酸甘油脂并没有产生同样的软化结果。
这些试验表明,软化剂可在早些时候加入基批料中,并能成功地完成口香糖的生产。
应当认识到;本发明的方法可包括各种形式的实施例,上面所述和说明的实施例仅是这些众多实施例中的几个。
本发明还可在不脱离精神实质的情况下有其这形式的具体表现。应该认识到加入一些其它没有专门包括的成份,方法步骤,材料或元件半给本发明带来有害影响。可能那些上面所到的,因此本发明的最好的模式可能是那些上面所述的在本发明中包括或使用的成人、方法步骤、材料或元件。但是,所描述的实施例应从各方面被看作仅是为了说明问题而不是限制,因此,本发明的范围范围由所附的权力要求未界定,而不是前面的描述。所有从权利要求书等效范围和方法派生的变化都将包括在这们的范围内。
Claims (33)
1.连续生产口香糖的过程由下步骤组成:
a)将包括硬弹胶物、添加剂、含有软化剂的一种或多种润滑剂的口香糖基料成份连续地供入到具有多个间隔分布供料口的搅拌机中。一部分所述软化剂经第一供料口供入到所述搅拌机中,一部分所述软化剂经位于所述第一供料口后部的第二供料口供入到所述搅拌机中;
b)在搅拌机中对口香糖基料成份进行连续地混合,从而生产出口香糖基料;
c)当口香糖基料成份连续地供入到搅拌机中,并在搅拌机中混合时,口香糖基料连续地从搅拌机中输出。
2.权利要求1中所述软化剂是从包括脂肪、油、蜡、乳化剂、以及它们的混合物的物类中选择的。
3.权利要求2中所述脂肪是从包括氢化蔬菜油、部分氢化蔬菜油、°F油、牛油、可可黄油、由脂肪酸的甘油酸脂制成的固态类脂物、以及这们的混合物的物类中选择的。
4.权利要求2中所述的油是从包括豆油、棉籽油、棕榈核油、椰子油、葵花油、谷物油、Captrin、固态类脂物、以及它们的混合物的物类中选择的。
5.权利要求2中所述的蜡是从包括石蜡、微晶蜡、聚合蜡、天然蜡、以及它们的混合物的物类中选择的。
6.权利要求2中所述的乳化剂是从包括脂肪酸的单和双甘油脂、甘油单和双硬脂酸酯、甘油三醋酸盐、乙酰基单甘油脂、甘油聚合酯、糖和多元醇树脂、卵磷脂、甘油三醋酸酯、碳氢聚酯、以及它们的混合物的物类中选择的。
7.权利要求1中所述的连续搅拌机至少具有一个分散混合区、至少具有一个处在所述散混合区后部的分配混合区。
8.权利要求7所述,权利要求1中所述的第1和第2供料口均邻近所述分配混合区设置。
9.权利要求7所述,权利要求1中所述的第1供料口设置所述分配混合区之前,所述第2供料口邻近所述分配混合区设置。
10.权利要求1所述,连续搅拌机由单件设备组成。
11.权利要求1所述,搅拌机包括叶片一销搅拌机。
12.权利要求1所述,在对硬弹胶物进行充分地捏和之前,使硬弹胶物与添加剂相混合。
13.权利要求1中所述的润滑剂包含弹胶物溶剂,并且弹胶溶剂由二个或多个所述间隔布置的供料口供入连续搅拌机中。
14.权利要求7所述,搅拌口香糖基料成份的高剪切搅拌部件的使用,搅拌机的工作温度和搅拌机中的浓度状况共同确定了分散搅拌区的功效。
15.权利要求1所述,作为口香糖部分组成部分的口香糖基料从搅拌机中输出。
16.权利要求1所述,硬弹胶物全部都从第一供料口加入。
17.权利要求1中所述的润滑剂由1种或多种,从包含弹胶物溶剂、软弹胶物、塑化聚合物、以及它们的混合物的物类中选择的成份组成。
18.权利要求17中所述的塑化聚合物包含聚醋酸乙烯酯。
19.权利要求17中所述的弹胶物溶剂是从包括萜烯树脂、天然松香树脂、以及它们的混合物的物类中选择的。
20.权利要求17中所述的硬弹胶物具有约高于200,000的Flary分子量,软弹胶物具有约低于100,000的Flary分子量。
21.权利要求20中所述的软弹胶物是从包括聚异丁烯、聚丁二烯、以及它们的混合物的物类中选择的。
22.权利要求20中所述的硬弹胶物是从包括异丁烯--异戊二烯双聚合物、苯乙烯--丁二烯橡胶、天然橡胶、天然胶质基、以及它们的混合物的物类中选择的。
23.连续的口香糖基料生产过程包括下述步骤:
a)将包括硬弹胶物、添加剂、由软化剂组成的一种或多种润滑剂的口香糖基料成份连续地加入到具有多个间隔布置供料口、高剪切搅拌部件和位于所述高剪切搅拌部件后部的低剪切搅拌部件的连续搅拌机中,至少一部分所述硬弹胶物、至少一部分所述添加剂和一部分所述润滑剂由位于高剪切混合部件处、或位于高剪切混合部件之前的一个或多个供料口供入到所述搅拌机中,一部分所述软化剂由第一供料口供入到所述搅拌机中,一部分所述软化剂由位于所述第一供料口后部的第二供料口供入到所述摘抄机;
b)在搅拌机中对口香糖基料成份连续地进行混合,从而生产出口香糖基料;
c)在口香糖基料成份连续地供入到搅拌机中,并在搅拌机中混合时,口香糖基料连续地从搅拌机中输出
24.权利要求23中所述搅拌机在高剪切搅拌部件处尖峰温度高于175°F的情况下运行。
25.权利要求23中所述搅拌机在高剪切搅拌部件处尖峰温度高于250°F的情况下运行。
26.权利要求23中所述搅拌机在高剪切搅拌部件处尖峰温度高于300°F的情况下运行。
27.权利要求1所述的包括脂肪、油、或它们的混合物的软化剂由一个或多个所述间隔分布的供料口供入到连续搅拌机中。
28.按照权利要求1所述过程生产口香糖基料。
29.按照权利要求23所述过程生产口香糖基料。
30.口香糖产品包含权利要求1所述过程生产的口香糖基料。
31.口香糖产品包含权利要求23所述过程生产的口香糖基料。
32.制造口香糖的过程包括,根据权利要求1所述的过程生产出口香糖基料,然后将口香糖基料与调味剂、块糖甜味剂混合,生产出所述口香糖。
33.制造口香糖的过程包括,根据权利要求23所述的过程生产出口香糖基料,然后将口香糖基料与调味剂、块糖、甜味剂混合,生产出所述口香糖。
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