JP4300242B2 - チューインガムの固体材料を処理する装置 - Google Patents

Description

本発明は、チューインガム及びチューインガムベースで使用されるポリビニルアセテートを処理する装置及び方法に関する。

チューインガム及び最終的なチューインガム製品を製造するためのいくつかの装置が知られている。通常、チューインガムベースは最終的なチューインガムとは別に製造されるが、１つの連続した工程で最終的なチューインガム製品を製造することができるいくつかの装置がある。

通常、チューインガムは、水溶性バルク部分と、非水溶性チューインガムベース部分と、通常非水溶性芳香剤とを有する。非水溶性ガムベースは、エラストマーと、エラストマー溶剤と、フィラーと、樹脂と、ポリビニールアセテート（PVA)と、脂肪と、可塑剤と、ワックスと、乳化剤、他の種々な成分を含む。ガムを噛んでいる間、ガム製品の水溶性部分は、時間の経過とともに芳香剤の一部とともに消失する。このガムベース部分は、製品を噛む時間を通して口に保持される。

多数のチューインガム及びチューインガムベースは、通常、バッチ法によってつくられる。シグマブレードバッチ混合機は、この従来の処理において使用される。ガムベース成分は別々にか、または同時にバッチミキサに入れられ、その材料は、溶融され、所定の時間にわたって混合される。ガムベースが処理された後、溶けたガムベースがコートされラインされたパンに入れられ、保持タンクまたは充填装置のような他の装置に送られる。次に、押し出され、種々の形状に鋳造され、チューインガムに使用するために準備される前に冷却し固化することができる。

また、最終的なチューインガムは、バッチ法を使用して処理することができる。ガムベースの一部は、柔軟剤とともに砂糖または砂糖アルコールのような増量剤とともにミキサに入れられる。その後、均一な材料が達成されるまで混合が連続されながら、芳香油及び／又はスプレイドライ芳香剤、甘味料、または酸が、加えられる。このタイプの供給装置は、米国特許第4,816,265号,米国特許第5,000,965号,及び米国特許第5,057,328号に示されている。チューインガム材料は、冷却されるか、後にロール加工され、切断され、最終的な製品として包装される。

チューインガムベースまたは最終的なチューインガム製品またはその双方をつくるために連続的な押出機械を使用することができる。最終的なチューインガム製品をつくるために使用される連続押出機は、例えば、Degadyらに付与された米国特許第5,135,762号及びLescoらに付与された米国特許第5,045,325号及びKramerに付与されている米国特許第4,555,407号に示されている。また、チューインガムベースを製造するために連続押出機械を使用してチューインガムベース使用する方法は、例えば、Songらに付与された米国特許第5,419,919号及び米国特許第5,486,366号に示されている。

これらの特許に示された連続ガムベース処理及び最終的なチューインガム製造方法は、ツインねじ押出機のような連続押出機械を使用している。これらの押出機は、成分が加えられるいくつかの異なる送り入口を有する。押出機のバレルの内側の細長いねじは、異なる型式の部品を備えている。チューインガムベースまたは最終的なチューインガム製品またはその双方を製造するために使用することができる連続押出機は、日本製鋼所、Leistritzt, Werner&Pfleiderer Corp., Buss Mfg社WLS, Togum及びBaker Perkins.から市販されている押出機を含む。

チューインガムを製造するためにバッチ型処理装置または連続押出型処理装置が使用されるが、この場合、これらの製品の種々の成分を最適な形態でまた最適な状態で提供することが重要である。これは、最終的な処理の速度及び効率を改善する。これは、また最終的な製品の均一性及び一貫性を改良する。この点に関して充填剤、エラストマー、可塑剤、樹脂、PVA、オイル、ワックス等のような成分は、しばしばバッチ処理または押出処理に含まれる前に特別な取り扱いまたは準備を必要とする。

成分の準備は、特に重要である。ここで連続押出処理が使用される。連続押出処理装置に送られる成分は、挿入及び押出機内のその他の成分との相互混合を容易にするために最適な寸法、形状、条件及び温度で提供されることが好ましい。

適当な弾性が一定であり、製品に塊や他の不規則な部分がない均質なガムベースまたはガム製品を達成するために、互いに互換性があり、処理すべき材料にできるだけ多く分散され、分配される成分を提供する必要がある。温度、湿度等のような処理及び環境状態は、使用可能なまたはガムベース製品を提供する際に考慮され、計算に入れられなければならない。

エラストマー、固体樹脂、可塑剤、及びエラストマー溶剤に使用する成分のいくつかは、取り扱い及び処理するのが困難である。チューインガム製品に使用される１つの材料は、ポリビニルアセテート（PVD) である。この材料は、ガム及びガムベース製品の樹脂、可塑剤またはエラストマー溶剤として使用することができる。また、可塑剤は、柔軟剤と称される。

PVA材料は、主に、個々のウエハ、パスチル、ペレットまたはバッグまたは他の容器に詰められた小さい部品で提供される。粘着性のある自動装置で処理することが困難な材料は、連続的な遠心機械に個々に小さい部分として挿入する必要がある。また、PVA及び同様な材料をサイドフィーダを通して主押出器に挿入する必要がある。このように、材料は、遠心処理の適当な点または段階で固体の小さい粒子で挿入することができる。この型式のサイドフィーダは、例えば、Buss
Mfg.Co.,Werner&Pfleiderer Corp.Baker Perkinsから市販されている。

さらに、サイドフィーダを使用するとき、装置全体を主押出器から離れるように物理的に移動することなくフィーダ装置をきれいにし維持することが困難である。

本発明の目的は、チューインガム製品及びガムベース製品の製造に対する改良された方法及び装置を提供することである。また、本発明の目的は、処理を改良し、最終的な製品を改良するために処理の前にあるチューインガム及びガムベース成分の準備する装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、一貫性があり、均一な成分を有するチューインガムベース及び製品を連続的に準備する方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、一貫性があり均一な最終的な製品を提供するために最適な条件及び形態で連続押出器にチューインガムベース及びチューインガム製品の成分を特に供給する改良された方法及び装置を提供することである。

本発明の目的は、サイドフィーダ押出装置を主押出装置に作動的に接続するための改良された機構を提供することである。
これら及び他の目的及び利点は、本発明の好ましい実施形態の次の説明と合致する。

本発明は、ガムベース及び最終的なチューインガム製品を製造する改良された装置及び方法を提供する。連続ガム製造装置の取り扱いが困難ないくつかの成分を取り扱い、処理するために、新しい方法及び装置及びシステムが使用される。例えば、これらの成分は、特に、ポリビニルアセテート（PVA)を含む、樹脂、可塑剤及びエラストマー溶剤を有する。

本発明によれば、PVAまたは同様に材料を破砕し小さく個々の部品に分割するために低速の塊状物破砕装置が使用される。塊状物破砕器は、それらの元の部分または水状の形態に分離する回転ブレードを有する。除去された材料は、主押出器へのサイドフィーダ用の送り装置に空気で搬送される。材料は、サイクロンレシーバレシーバによって搬送空気からはがされ、ホルダレシーバに重力で送られる。ホルダレシーバは、コンピュータ制御弁及び容積損失重量フィーダを介して材料を解放する保持ビンとして作用する。

材料から磁性金属不純物を除去するために磁気金属検出器が使用される。材料は、主押出器のバレルに挿入され、溶けた材料と相互に混合され、相互に溶け合い、最終的なガムベースまたはチューインガム製品を形成する。

材料は、本発明による処理を通して低温で維持され、できるだけ物理的にマニュアルで取り扱うことができる。PVAのような材料は、固体で溶けない状態で残り、最終的にその後の処理で所望の条件で主押出器に搬送される。

サイドフィーダと主押出器を一緒に接続するためにアダプタ機構が使用される。アダプタは、２つの押出器を分離することなくサイドフィーダで細長い軸を後退させ、維持することができるようにする。

本発明によれば、さらによい最終製品が提供される。この押出工程は、さらに一貫性を有する。なぜならば、速度、押出機の種々の段階の温度及び成分は、その後の処理のためにそれらの最適な水準に維持されるからである。

本発明のこれら及び他の特徴、利点及び長所は、添付図面及び請求の範囲及び詳細な説明から明らかになる。

発明の実施の形態

本発明は、チューインガムベース及びチューインガム製品に使用されているポリビニルアセテート（PVA)のような固体成分を処理するために特に適当である。通常、本発明は、チューインガムベースまたはチューインガム製品に最適な方法及び条件で導入することを容易にするために成分を処理する方法及び装置を提供する。この最適な条件は、チューインガムまたはガムベースによって更に一貫性を有し均一な最終製品を提供することを可能にする。

この側面において、本発明は、チューインガムベースまたは最終的なチューインガム製品のいずれかの固体成分を準備するために使用することができ、バッチ型の装置または連続押出型の装置のいずれかとともに使用することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては説明を簡単にするために、連続ガムベース製造装置について説明する。

本発明の装置及びシステムの概略図が図１及び図２に示されている。本発明の基本的な処理ステップを示すフローチャートが図３に示されており、本発明とともに使用する塊状物破砕装置が図４に示されている。最後に図５ないし図７は、本発明によって押出機にサイドフィーダを接続する際に使用する独得のアダプタ機構を示している。

今日、チューインガムベース及び最終的なチューインガム製品を製造するために連続押出型装置を使用することは知られている。図１にはこの型式の押出機１０が示されている。従来の型式の押出機は、モータ、制御機構１２及び細長いバレル部分１４を有する。連続押出機は、日本製鋼所、Leistriztz,Werner&Pfleiderer Corp. Togum,WLS,Baker Perkins及びBuss Mfg.Co.,のような現在知られている押出機のメーカーから入手可能な従来の型式のものである。

通常、連続押出機は、同方向回転、反回転、相互かみあい型または正接型のツインねじ押出機を使用する。これらの押出機は、バレル１４の１つまたは２つの細長いねじ部材を有し、このバレル１４は、ガムベース及び／又は最終的なガム製品用の成分及び材料を相互に混合し処理する。細長いねじ部材は、材料を処理するためにそれらの上に異なるタイプのねじを有する。ねじ部材の最も共通の型式は、搬送部材と、圧縮部材と、反転搬送部材と、剪断ディスク及び歯部材のような均一化部材と、こねまぜディスク及びこねまぜブロックとを有する。これらの種々の型式の部材、押出機機械に使用される他の部材、特に、ツイン押出機は、この技術分野でよく知られ、市販されている。この部材は、特に、使用される特定の型式の押出機及び最終的な製品に使用される粒子状の成分によって設計される。

通常、押出機は、成分が加えられるいくつかの異なる送り入口を有する。例えば、図１に示すように、押出機１０は、第１の送り入口１６と、バレルの下流に配置された２つの他の入口１８及び２０とを有する。通常、エラストマー、フィラー、エラストマー溶剤、及び可塑剤のような固体成分が、入口ポート１６を通ってバレルに導入される。通常、液体状の他の成分は、下流のポート１８及び２０で加えられる。これらの他の成分は、ワックス、オイル等を含む。

ある樹脂を導入するために、PVA、可塑剤、及び／又はエラストマー溶剤を固体の状態で押出機に導入するために、図１に示すサイドフィーダ２２のようなサイドフィーダを使用することが望ましい。この側面において、サイドフィーダは、 Buss Mfg.Co.,Baker Perkins.Werner&Pfleiderer Corp.から市販されているような従来の押出機である。サイドフィーダは、モータ制御機構２４と細長いバレル２６とを有する。入口シュート２８が材料をサイドフィーダに送るために使用される。

サイドフィーダ２２は、アダプタ機構３０によって主押出機に接続される。アダプタ機構３０の詳細は、図５ないし図７を参照して後述する。また、サイドフィーダのバレルは、それぞれ残照符号２６Ａ及び２６Ｂによって示された上方及び下方部分を有する。単一またはツインねじ機構（図示せず）がサイドフィーダ２２のバレル２６に配置される。バレルハウジングの上方部分２６Ａが細長いねじに接近することができるように回転されるか、取り除かれるようになっている。

サイドフィーダ２２の入口ポートに入力するためにそれらを準備するためにPVA等の好ましい方法及び装置が図２に示されている。サイクロンレシーバ４２と保持レシーバ４４に搬送するための材料を分離し準備するために塊状物破砕装置または機構４０が使用される。この側面において、空気搬送装置４６によって塊状物破砕装置４０からサイクロンレシーバ４２に材料が搬送される。サイクロンレシーバは材料から搬送用空気を受け、弁部材４８を通って保持レシーバ４４を通って重力によって材料を送る。レシーバ４４はコンピュータ制御弁４９によって損失重量フィーダ（ＬＩＷ）フィーダ５０に解放する保持ビンとして作用する。ＬＩＷフィーダ５０は、サイドフィーダ２２及び押出機１２に必要とされるまで、ホッパ４４に材料を保持する。フィーダ５０からサイドフィーダの入口Ｓシュート２８に通過するとき材料の流れから金属の不純物を分離するために磁性金属検出器５２が使用される。

空気をサイクロンレシーバ（a/k/a遠心力分離器）４２から空気を排出するためにブロア４３が使用される。ブロア４３の空気は大気に換気される。
塊状物破砕機構４０の詳細は、図２及び図４に示されている。機構４０は、入口シュートまたはハウジング６０、本体６２、下方搬送部分６４を含む。入口ハウジング６０の開放端６６は、格子６８によってカバーされている。回転セパレータ/塊状物破砕部材７０が本体部分６２に配置されている。回転破砕部材７０は、低速で作動し、モータ及び制御機構７２によって制御される。破砕部材７０の下に格子７４が配置され、本体ハウジング６２を搬送部分６４から本体ハウジング６２を分離する。

固体の特別の材料８０のバッグは、格子６８上に解放され、内容物８２は、格子を通して落下する。材料がポリビニルアセテート（PVA）である場合には、小さいウエハ状の小片で提供される。しかしながら、PVA材料のちょう度及び溶融温度によって、ウエハがかたまり一緒に張り付き、したがって、大部分において、種々の寸法の塊状物でバッグ８０から除去される。

材料の塊状物８２は、格子６９を通って手で物理的に入口シュート６０に押し込まれる。塊状物は、回転破砕部材７０に落下され、これは、ウエハ状材料を撹拌して個々の小片に分離する。個々の小片は、格子７４を通って搬送部分６４に送られる。この点において、ウエハ部材は、空気搬送装置４６によって搬送部分から搬送される。

本発明の基本的な処理ステップを示すフローチャートが図３に示されている。PVA材料は、塊状物破砕機４０に導入され、この塊状物破砕機４０は、個々の小片に分割され、分離される。ここから、個々の小片は、空気搬送装置４６を通ってサイクロンレシーバ４２に搬送される。ここから、材料は、重力によってホッパまたは保持ビン４４に送られる。

損失重量（フィーダ）５０は、サイドフィーダ２２へのPVA材料の流れを調整する。この点でPVA材料から不純物を分離するために磁性金属検出器５２が使用される。また、タルク、アトマイト、ジカルシウムフォスフェート等のような潤滑剤またはダスト剤をPVA部品を含むことができる。潤滑剤は、本発明の方法でいずれの点でも加えることができ、図２の装置５５のような従来のフィーダ装置を使用することによって達成することができる。

材料がサイドフィーダにあるとき、バレル２６の細長いねじによって押出機１０に搬送される。この点において、最終的なチューインガムベースまたはチューインガム製品の他の成分及び部品８８が押出機に加えられる。最終的な製品９０が押出機１０から押し出される。

本発明によれば、サイドフィーダユニット２２は、１時間当たり９０８ｋｇ（２０００ポンド）の樹脂材料をフィーダに送ることができる。同時に、フィーダを含む本発明の装置は、連続した処理中に一貫性のある均一な搬送を維持するために十分な冷却条件で材料を維持する。

本発明によれば、できるだけ少ない材料を取り扱い、熱が装置に発生することを防止することが重要である。この目的のために、空気搬送装置４６とともに使用される空気は、例えば、１０℃ないし２３．９℃（５０°ないし７５°Ｆ）の低い低温に維持される。また、図２に示すコーナ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃのような搬送装置４６のコーナは、大きな半径で維持される。さらに迅速に承諾しがたい熱を発生する大きな抵抗がなく材料が搬送導管を通過することができるようにするために大きな半径が使用される。

本発明によれば、PVA材料は、た固体部材（ウエハ、パスチル、ペレット等）に分離され、装置を通して分離した状態で維持され、同じ条件で主押出機に導入される。この方法を通して温度を制御することによって、材料を分離した状態で提供し、材料の送り速度、主押出機に加えられる材料の量を正確に制御する。これにより、さらによい品質及びさらに均一で一貫性のある製品を製造することができる。

好ましくは、装置の主な部品は、ステンレススチール材料から製造される。これは、少なくとも塊状物破砕機構４０と、搬送装置４６に使用される導管と、サイクロンレシーバ４２と、レシーバ４４と、損失重量フィーダ５０を有する。また、温度制御装置の部分として、サイクロンレシーバ４２及び保持レシーバ４４が外部水ジェケット４３及び４５によってそれぞれ冷却される。

本発明により使用する独得のアダプタ３０の詳細は、図５ないし図７に示されている。アダプタ３０は、主ブロックまたは本体部材９２及び突出相互接続部材９４を有する。相互コネクタ部材９４は、サイドフィーダ２２のツインねじから主押出器に材料が通過することを容易にする全体として８の字形の開口９６を有する。相互接続部材９４の前方湾曲表面９８は、主押出器１０のバレル１４の主開口または通路の側面と合致する形状になっている。アダプタ３０をサイドフィーダ２２及び押出機１０に接続するために複数の開口１００が本体９２に設けられている。ボルトまたはファスナが開口１００に配置されており、２つの押出機及びアダプタに接続するために使用される。

アダプタ３０を使用することによって、サイドフィーダ２２のバレル２６のねじ及び他の部材を主押出機に対してサイドフィーダ２２を移動することなく除去し作動することができる。この方法において、サイドフィーダのいかなる部品も主押出機から移動することなく、または冷却ライン、コネクタ及び他の電気導管及びラインをサイドフィーダ、モータ及び制御機構２４及びバレル２６を改造し修理することができる。特に、このアダプタ３０は、主押出機からサイドフィーダを分離することなくサイドフィーダのバレルでねじ部材及び軸を後退除去することができるようにする。これは、製造設備のスペースを小さくし、サイドフィーダの修理及び改造をさらによういに低いコストで行うことができるようにする。

本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく改造及び変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。これらの変形は特許請求の範囲で定義される内容でカバーされる。

本発明によるチューインガムまたはガムベース工程を示す斜視図である。 本発明によるPVA処理装置の構成図である。 本発明のPVA処理装置のフローチャートである。 本発明による塊状物破砕器装置の斜視図である。 本発明によって使用される独得のアダプタ機構を示す図である。 本発明によって使用される独得のアダプタ機構を示す図である。 本発明によって使用される独得のアダプタ機構を示す図である。

Claims (3)

1. 固体材料を個々の小片に分離し、後の処理のために前記小片を搬送する装置であって、
   本体部分と、
   前記本体部分に接続された入口部分と、
   前記本体部分に接続された搬送部分と、
   前記本体部分に配置された回転塊状物破砕部材と、を有する装置において、
   前記入口部分に第１の格子部材を有し、前記本体部分と前記搬送部分との間に第２の格子部材を有することを特徴とする装置。
2. 前記搬送部分に取り付けられるとともに、作動的に関連する空気搬送装置を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記固体材料は、ポリビニルアセテートである請求項１に記載の装置。

Images