NO317046B1 - Fremgangsmate for kontinuerlig fremstilling av tyggegummi - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedrede fremgangsmåter for kontinuerlig fremstilling av tyggegummier som har forbedret tekstur og smaksfrigivelse.

Det finnes i dag flere kjente systemer for fremstilling av gummibasiser og endelige gummiprodukter, så som tyggegummier og bobletyggegummier. Foreliggende oppfinnelse kan anvendes med alle typer sukrete tyggegummier og bobletyggegummier. For enkelthets skyld vil alle slike gummier i det følgende bli referert til med enkeltbetegnelsen "tygge~ gummi". Typisk fremstilles tyggegummibasisen separat fra det endelige tyggegummi produktet, selv om det finnes flere systemer som er i stand til å fremstille et endelig tyggegummiprodukt i en kontinuerlig prosess.

Generelt omfatter en tyggegummisammensetning typisk en vannoppløselig bulkdel, en vann-uoppløselig tyggegummibasisdel, og typisk vann og oppløselige smaksgivende midler. Den uoppløselige gummibasisen omfatter generelt elastomerer, elastomer-oppløsningsmiddel, fyllstoffer, harpikser, polyvinylacetat (PV A), fett, myknere, vokser, emulgeringsmidler og andre forskjellige bestanddeler. Smaksstoffet kan tilsettes i forskjellige former, og kan enten være sukkerbaserte for søthet eller syrebasert for surhet eller syrlighet. Den vannoppløselige delen av guirimisammensetningen tynnes ut med en del av de smaksgivende midlene over ett tidsrom under tygging. Gummibasisdelen bevares i munnen gjennom tidsrommet produktet tygges.

Tallrike tyggegummier og tyggegummibasiser har tidligere vært fremstilt ved anvendelse av en satsvis fremgangsmåte. Enkeltblad-satsblandere anvendes typisk for disse prosessene. Gummibasisbestanddelene tilsettes enten separat eller samtidig i satsblanderen og materialene smeltes og blandes over tid. Etter at gummibasisen er bearbeidet tømmes den smeltede gummibasissatsen i belagte eller forede beholdere, eller overføres til annet utstyr så som holdetanker eller fyllinnretninger, blir deretter ekstrudert eller støpt til form, og tillates så å avkjøles og størkne før den er klar for anvendelse i en tyggegummi.

Når de ferdige tyggegummiproduktene bearbeides ved anvendelse av en satsvis fremgangsmåte tilsettes porsjoner av gummibasisen, sammen med mykningsmidler og bulkdannende midler, til blanderen. Senere tilsettes smaksstoffer så som smaksgivende oljer og/eller spraytørkede smaksstoffer (søtningsmidler eller syrer) mens blandingen fortsettes inntil en homogen masse er oppnådd. Systemer av denne typen er vist for eksempel i US patenter nr. 4 816 265, 5 000 965 og 5 057 328. Tyggeg^raunimassen avkjøles deretter og blir senere valset, oppskåret og innpakket til det endelige produktet.

Kontinuerlige ekstruderingsmaskiner har også vært anvendt for å fremstille tyggegummibasiser og de endelige tyggegummiproduktene, eller begge deler. Anvendelsen av kontinuerlige ekstrudere for å fremstille et endelig tyggegummi produkt er vist for eksempel i US patent nr. 5 135 762, Degady et al., US patent nr. 5 045 325, Lesko et al., og US patent nr. 4 555 407, Kramer et al. Fremgangsmåter som er kjente innen teknikken for kontinuerlig fremstilling av en tyggegummibasis ved anvendelse av en kontinuerlig ekstruderingsmaskin er vist for eksempel i US patent nr. 5 419 919 og 5 486 366, begge tilhørende Song et al.

Tyggegummibasis- og tyggegumrniproduktprosessene beskrevet i disse patentene anvender typisk en kontinuerlig ekstruderingsmaskin, så som en dobbeltskrueekstruder. Disse ekstruderne har typisk flere forskjellige mateinnløp hvor bestanddelene tilsettes. De langstrakte skruene inne i beholderen av ekstruderne er utstyrt med forskjellige typer elementer. Kontinuerlige ekstruderingsmaskiner som kan anvendes for fremstilling av tyggegummibasiser og endelige tyggegummiprodukter omfatter ekstrudere fra Togum, Baker Perkins, Werner & Pfleiderer Corp., Japan Steel Works, Leisriztz, WLS og Buss Manufacturing Company.

Omfattende bestrebelser har tidligere vært nedlagt for å drøye smaken av tyggegummien over lengre tidsrom. Disse bestrebelsene omfatter for eksempel en kontrollert frigivelse av smaksstoff, mikroinnkapsling av smaksstoff eller andre materialer, og lignende. Slike systemer er for eksempel vist i US patent nr. 5 057 328, Cherukuri et al., og 5 166 627, Rutherford et al. Andre fremgangsmåter omfatter granulering eller agglo-merering av bestanddeler i en granulær matriks for å tilveiebringe en mer kontrollert frigivelse av bestanddeler. Dette er vist for eksempel i US patent nr. 5 124 160, Zibell et al. Bestrebelser har også vært gjort for å endre teksturen av det endelige tyggegummiproduktet.

Det er et generelt formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av tyggegummiproduktet. Det er også et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret prosess for å øke lengden av smaksprofilen for tyggegummiproduktet.

Det er et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et system for kontinuerlig fremstilling av tyggegummiprodukter som har en kontrollert teksturprofil så vel som en kontrollert smaksprofil. Det er et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av tyggegummiprodukter hvori smaksstoffet frigis langsommere og jevnere enn i kjente tyggegummiprodukter.

Disse og andre formål oppnås ved foreliggende oppfinnelse som er beskrevet nedenfor i en foretrukket form av oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forbedret system for kontinuerlig fremstilling av et tyggegummiprodukt. Spesielt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av et endelig tyggegummiprodukt som har en forbedret tekstur og som kan få sin smaksprofil endret etter ønske, for å ha et innledende "utbrudd" av smak og/eller en langsommere og mer langvarig frigivelse av smaken.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av tyggegummi med et innledende utbrudd av smak og en lengre avgivelse av smak og som er glatt og mindre granulær i konsistens, idet tyggegummien blir fremstilt i en kontinuerlig ekstrusjonsblander, idet nevnte konstruksjonsblander har første, andre og tredje blandingsseksjoner langs lengden derav, og nevnte tyggegummi omfatter minst en gummibasebestanddel, en sukkerbestanddel, en smaksstoffbestanddel, og en bløtgjørende ingrediens, kjennetegnet ved at den omfatter følgende trinn: oppdeling av nevnte sukkerbestanddel i to porsjoner;

oppdeling av nevnte smaksstoffbestanddel i to porsjoner;

kontinuerlig innføring av nevnte gummibasebestanddel og en første porsjon av nevnte sukkerbestanddel i nevnte første blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander;

kontinuerlig innføring av en første porsjon av nevnte smaksstoffbestanddel inn i nevnte andre blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander;

kontinuerlig innføring av nevnte andre porsjon av nevnte sukkerbestanddel og nevnte andre porsjon av nevnte smaksstoffbestanddel inn i nevnte tredje blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander; og

kontinuerlig blanding av alle nevnte bestanddeler inn i nevnte ekstrusjonsblander for å danne en tyggegummi og kontinuerlig avgivelse av nevnte tyggegummiprodukt fra nevnte ekstrusjonsblander.

Ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes følgelig en kontinuerlig ekstrusjons-prosessor for å fremstille tyggegummiproduktet. Forskjellige bestanddeler tilsettes til ekstruderen, omfattende en gummibasis, sukker, bløtgjørende midler, mykningsmidler, oljer og smaksstoff. Sukkeret deles i to porsjoner hvorav en porsjon tilsettes ved begynnelsen av ekstrusjonsprosessen og den andre porsjonen tilsettes som en av de siste bestanddelene. Oppdeling av sukkeret i to porsjoner påvirker teksturen av det endelige tyggegummiproduktet og gjør det glattere og mer tyggbart. Tilsetning av'smaksstoffet nedstrøm for de andre bestanddelene fremkaller et innledende "utbrudd" av smak når gummien tygges. Oppdeling av smaksstoffet og tilsetning av en del av det oppstrøm endrer smaksprofilen av gummien og skaper en langsommere og mer jevn frigivelse av smaksstoffet gjennom tyggingen.

Hvilket som helst konvensjonelt smaksstoff kan anvendes med foreliggende oppfinnelse, innbefattende søte smaksstoffer og sure eller syrlige smaksstoffer.

Oppdeling av sukkermateriale i ekstruderen, sammen med kontroll av andre ekstrusjonsparametere, så som hastigheten av ekstruderen og temperaturene av de forskjellige ekstruderingsbeholderne, tillater kontroll av smaken og teksturprofilene og tillater fremstilling av forskjellige typer tyggegummiprodukter.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å fremstille et slikt produkt av bedre kvalitet, så vel som et produkt hvor smaksstoffet kan frigis i forskjellige mengder og ved forskjellige tider i tyggegummien.

Disse og andre trekk, gevinster og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil avgjøres ved en lesning av den følgende beskrivelsen, i forbindelse med de vedlagte tegningene og etterfølgende kravene. Figur 1 er et skjematisk diagram av et kontinuerlig tyggegummisystem ifølge foreliggende oppfinnelse; og

Figur 2 angir systemet i figur 1 hvori en sidemater anvendes.

Under henvisning til figur 1 er det vist en skjematisk tyggegummifremstillings-prosess som anvender en ekstrusjonsblander 10. Ekstruderen 10 kan være av en hvilken som helst konvensjonell type og har en motor og kontrollmekanisme 12 og et langt beholderelement 14. Den kontinuerlige ekstruderen 10 kan være av en hvilken som helst konvensjonell type tilgjengelig fra mange ekstruderfabrikanter som i dag er kjente, så som Japan Steel Works, Leistriztz, Wemer & Pfleiderer Corp., Togum, WLS, Baker Perkins og/eller Buss Manufacturing Company. Fortrinnsvis er imidlertid den kontinuerlige ekstruderen 10 en samroterende dobbeltskrue ekstruder.

Typisk anvender de kontinuerlige ekstrusjonsmaskinene dobbeltskrue mekanisme som enten er samroterende, motroterende, inngripende eller tangensielle. Disse ekstruderne har ett eller to lange skrueelementer i beholderen 14 som sammenblander og bearbeider bestanddeler og materialer for det endelige gummiproduktet 16. De lange skruedelene omfatter forskjellige skrueelementer for bearbeidelse av materialene som mates inn i beholderen 14.

De lange skruedelene omfatter forskjellige skrueelementer for bearbeidelse av materialene som mates inn i beholderen 14.

De lange skruedelene anvender forskjellige skrueelementer for bearbeidelse av materialene i ekstruderen. De vanligste typene av skrueelementer omfatter transportelementer, kompressjonselementer, revers transportelementer, homogeniseringselementer så som skjærpåvirkningsskiver og tannelementer, og knaskiver og knablokker. Disse elementene, og andre elementer som typisk anvendes i ekstruderingsmaskiner, spesielt dobbeltskrue ekstrudere, er velkjente innen teknikken og er kommersielt tilgjengelige. Elementene er ofte spesifikt utformet for den spesielle typen ekstruder som anvendes og den spesielle typen bestanddeler som anvendes i det endelige ønskede produktet.

Ekstruderne har typisk et antall separate trinn langs lengden av beholderen 14.1 den foretrukne Werner & Pfleiderer utførelsesformen vist i figur 1 er det tilveiebrakt 9 separate beholderseksjoner eller elementer (nummer 1-9). Hver av beholderseksjonene 14a t.o.m. 14i oppvarmes og avkjøles separat for å holde materiale inne i beholderen ved en egnet bearbeidelsestemperatur og konsistens.

Ekstruderne har typisk flere forskjellige mateinnløp hvor bestanddelene tilsettes. Som for eksempel vist i figur 1 har ekstruderen 10 et første mateinnløp 18 så vel som andre innløp 20,22, 24,26, 27,28,30 og 32 anbrakt nedstrøm på beholderen 14. Typisk innføres faste bestanddeler, så som sukker 34 og skrap (salvage) 36 i beholderen gjennom opp-strøms innledende innløpsåpning 18. Andre bestanddeler, vanligvis i en flytende tilstand, innføres i en eller flere av nedstrømsåpningene. Disse andre bestanddelene omfatter for eksempel gummibasis 38, myk gjørere eller myknere, så som maissirup 40, lecitin 42 og olje 44, smaksstoffer 46 og fargestoffer 48.

Tyggegummibestanddelene tilsettes til beholderen av ekstruderen ved en eller flere konvensjonelle mekanismer eller systemer. For eksempel kan sukker 34 og skrap (salvage) materialene 36 tilsettes ved konvensjonelle tap-i-vekt (LIW) matere. LlW-materne måler og regulerer strømmen av materiale inn i beholderen 14. Gummibasisen 38 innføres typisk i ekstruderen i smeltet tilstand ved hjelp av et konvensjonelt utmålende og pumpende system. Bløtgjørende, myknende, oljende og fargestoff og flytende materialer tilsettes typisk i beholderen ved konvensjonelle væskeutmålende og pumpende systemer. De smaksgivende materialene eller bestanddelene 46 injiseres typisk i beholderen 14 ved hjelp av et konvensjonelt væskeinnjeksjonssystem.

Den andre delen 52 (sukker #2) av sukkerbestanddelen kan også tilsettes til hovedekstruderen 10' ved anvendelse av en konvensjonell sidemåler apparatur 60, som vist i figur 2.

I beholderen innføres materialet og bestanddelene i skruekaviteten i beholderseksjoner eller elementer 14a-14f (nr. 1-6) hvor de blandes sammen idet det dannes en homogen masse. Det blandede materialet komprimeres deretter i beholderseksjoner 14g-14i (nr. 7-9) hvor den indre kaviteten fylles og trykk bygges opp. En lufteinnretning 50 er typisk tilveiebrakt mellom blander- og kompresjonsseksjonene av beholderen for å eliminere uønsket oppbygning av gasser før materialmassen trer inn i kompressjonsdelen av beholderen.

For å innføre visse materialer i ekstrusjonsprosessen er det også mulig å anvende en sidemater. Sidemateren kan være enhver konvensjonell ekstrusjonsapparatur, så som de som er tilgjengelige fra Buss Manufacturing Company, Baker Perkins og Werner & Pfleiderer Corp. Sidemateren har en motor og kontrollmekanisme og en lang beholder. En innløpskanal anvendes for å tilføre materialer til sidemateren. Sidemateren er forbundet med hovedekstruderen, fortrinnsvis med en adaptermekanisme.

Gummibasisen 32 blandes typisk med et fyllstoff av en viss type, så som dikalsium-fosfat. Dikalsiumfosfatet virker som et smøremiddel eller støvemiddel, og andre konvensjonelle materialer kan anvendes for det samme formålet, så som talk eller atomit.

Når gummimaterialene er innført i ekstruderen 10 transporteres de av de lange skruene langs lengden av beholderen 14. Det endelige gummiproduktet 16 ekstruderes fra ekstruderen 10 ved nedstrømsenden.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir eller kan visse valgte bestanddeler av tyggegummiproduktet bli delt i to porsjoner slik at de kan tilsettes ved forskjellige trinn i ekstrusjonsprosessen for å sikre forskjellige profiler av tekstur og smaksstoff. Spesielt kan sukker og smaksgivende bestanddeler deles i to porsjoner i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Som vist i figur 1 tilsettes sukkerbestanddelen ved to separate lokaliteter i det gummifremstillende systemet. Sukret deles i to porsjoner (sukker nr. 1-34 og sukker nr. 2-52) idet hver del har i det vesentlige samme størrelse og volum. Den første delen eller mengden av sukker 34 tilsettes ved oppstrøms- eller den innledende delen av ekstrusjonsprosessen, fortrinnsvis ved innløpskanalen 18 i beholderdelen 14a (nr. 1). Den andre delen eller mengden av sukker 52 tilsettes ved en posisjon nedstrøm for alle de andre bestanddelene, så som ved beholderseksjon 14f (nr. 6).

Oppdeling av sukkermateriale i to porsjoner og tilsetning av disse ved separate posisjoner i gummiekstrusjonsprosessen påvirker kornetheten og teksturen av sluttproduktet. Det resulterer i et mer uniformt og mindre granulært gummiprodukt enn om alt sukkeret tilsettes samtidig og ved en posisjon (tilsetning av alt det påkrevde sukkeret ved posisjon 14f (nr. 6) resulterer i et mindre uniformt og mer komet endelig gummiprodukt). Tilsetning av sukkeret ved to separate posisjoner gjør det også mulig for sukkeret å innblandes og blandes mer jevnt i materialmassen, hvilket tilveiebringer en bedre søthets-profil over tid for det endelige gummiproduktet når det tygges.

Selv om den foretrukne fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse deler sukkermaterialet i to porsjoner som har i det vesentlige samme vekt og mengde er det også mulig å dele sukkeret i to porsjoner som er signifikant forskjellige med hensyn til vekt og mengde. For eksempel tilsetning av 60-75% av sukkermaterialet ved nedstrømsposisjonen (beholderdel 14f) og tilsetning av de gjenværende 25-40% av sukkermaterialet ved den innledende tilsetningstrakten (beholderseksjon 14a) er mulig, selv om det kan resultere i et endelig gummimateriale som ikke er like mykt som det fremstilt ved den foretrukne fremgangsmåten.

Smaksbestanddelen kan også deles og tilsettes i to porsjoner og posisjoner i ekstrusjonsprosessen. For eksempel kan smaksstoffet deles i to porsjoner med den første delen 46 (smaksstoff nr. 1) tilsatt ved åpning 26 og den andre delen 54 (smaksstoff nr. 2) tilsatt ved skjæringsåpningen 33 mellom beholdere 14g og 14h. Ved å tilsette en del av smaksstoffet ved oppstrøms-posisjonen av ekstruderen inkorporeres smaksstoffet mer jevnt og grundig i gummimaterialet i ekstruderen, og resulterer i en mer jevn og lenger varig smaksfrigivelse i det endelige produktet. Ved tilsetning av en del av smaksstoffet ved en nedstrømsåpning, så som ved 32 mellom beholderseksjoner 14g og 14h kan et innledende "utbrudd" av smak tilveiebringes i det endelige gummiproduktet 16. . Som angitt ovenfor kan smaksstoffet som kan anvendes i gummiproduktet enten være et søtt smaksstoff eller et surt eller syrlig smaksstoff, hvorav begge er konvensjonelt kjente innen tyggegummifeltet. I dette henseende tilveiebringes sure eller syrlige smaksstoffer typisk ved tilsetning av en sitronsyre.

Hjelpesystemer (ikke vist) som understøtter tilsetning og injeksjon av de faste eller flytende bestanddelene i ekstruderen 10 er posisjonert langs lengden av ekstruderen. Slike matesystemer som kan omfatte pumpe- og transportelementer, sidematere, tyngdekrafts-matere og lignende, er alle konvensjonelt kjente og må ikke vises i detalj her.

Dersom et syremateriale tilsettes til ekstruderen 10 for å få et surt ferdig gummiprodukt bør mengden av syre tilsatt reguleres relativt til mengden av sukker for å forhindre kornethet i sluttproduktet. Syremateialene tilsettes typisk i en granulær tilstand eller, dersom mer enn 2-3% av syrematerialer tilsettes til sammensetningen, så er oppsplitting av sukkermateiale i to porsjoner nødvendig for å forhindre eller minimalisere kornethet av det endelige ferdige gummiproduktet.

Videre kan hastigheten av ekstruderen endres for å kontrollere teksturen og "hard-heten" av det ferdige gummiproduktet 16. Jo høyere ekstruderhastigheten er jo mykere er det endelige gummiproduktet fordi gummibasis-elastomeren brytes ned mer effektivt. På den annen side, jo langsommere hastigheten av ekstruderen er, jo hardere er gummien ettersom mindre elastomer brytes ned. Den optimale ekstruderskruehastigheten kan velges ved prøving og feiling for den spesielle ekstruderen og det anvendte gummimaterialet.

Det er også mulig å tilsette fast skrap i den endelige ferdige gurnmiekstrusjons-prosessen ved hjelp av en sidemater (ikke vist).

Fortrinnsvis holdes temperaturen av ekstrusjonsprosessen i ekstruderen 10 ved et minimum. Transportelementene bør tilveiebringe en minimal oppbygging av temperatur i beholderen 14 og tilveiebringe en blande-prosess med lav skjærpåvirkning. For dette formålet er hver av beholderseksjonene 14a-14i separat avkjølt med en glykolvann-blanding og holdes ved ca. -17,8°C (0°F). En lav temperatur er viktig siden det eliminerer eller minimerer forflyktigelsen av smaksstoffet i materialet i ekstruderen. Dette er spesielt foretrukket siden smaksgivende bestanddeler ofte er de dyreste bestanddelene i gumrni-sammensetningen. I dette henseende er det foretrukket å kjøre dobbeltskrue ekstrusjons-maskinen med av størrelsesorden 50-100 omdreininger per minutt (OPM) og holde temperaturen av gummimaterialet i området 43,3-51,7°C (110-125°F).

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av tyggegummi med et innledende utbrudd av smak og en lengre avgivelse av smak og som er glatt og mindre granulær i konsistens, idet tyggegummien blir fremstilt i en kontinuerlig ekstrusjonsblander, idet nevnte konstruksjonsblander har første, andre og tredje blandingsseksjoner langs lengden derav, og nevnte tyggegummi omfatter minst en gummibasebestanddel, en sukkerbestanddel, en smaksstoffbestanddel, og en bløtgjørende ingrediens, karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: oppdeling av nevnte sukkerbestanddel i to porsjoner; oppdeling av nevnte smaksstoffbestanddel i to porsjoner; kontinuerlig innføring av nevnte gummibasebestanddel og en første porsjon av nevnte sukkerbestanddel i nevnte første blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander; kontinuerlig innføring av en første porsjon av nevnte smaksstoffbestanddel inn i nevnte andre blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander; kontinuerlig innføring av nevnte andre porsjon av nevnte sukkerbestanddel og nevnte andre porsjon av nevnte smaksstoffbestanddel inn i nevnte tredje blandingsseksjon til nevnte ekstrusjonsblander; og kontinuerlig blanding av alle nevnte bestanddeler inn i nevnte ekstrusjonsblander for å danne en tyggegummi og kontinuerlig avgivelse av nevnte tyggegummiprodukt fra nevnte ekstrusjonsblander.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første porsjonen av sukkerbestanddelen utgjør 40% av den totale sukkerbestanddelen, mens den andre porsjonen omfatter 60% av den totale sukkerbestanddelen.

3. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de ovennevnte krav, karakterisert ved at den andre porsjonen av sukkerbestanddelen blir tilført til ekstrusjonsblanderen ved hjelp av en sidemater apparatur.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de ovennevnte kravene, karakterisert ved at ingrediensene blir blandet i ekstrusjonsblanderen ved en hastighet på 50-100 rpm og ingrediensene i ekstrusjonsblanderen blir opprettholdt i området 43,3 - 51,7°C (110-125°F).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de ovennevnte kravene, karakterisert ved at den kontinuerlige ekstrusjonsblanderen er en samroterende, dobbeltskrue ekstrusjonsblander som blander ingrediensene i blanderen og fører ingrediensene gjennom den.