口香糖的彈體製備裝置的製作方法
2023-07-01 05:28:21 2
專利名稱：口香糖的彈體製備裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及製備用於口香糖和口香糖基料的彈體的裝置和方法。
典型的口香糖基料包括至少一種彈體、至少一種添加劑、至少一種彈體溶劑、增塑劑和可選的聚合物、蠟、乳化劑和雜色劑、香料、甜味料、酸和抗氧化劑。主要由於彈體很難均勻地熔化分散在其它口香糖基料成分中，所以口香糖基料的製備一般是冗長耗時的批量生產。∑形間歇式葉片混料器通常被用於傳統的製備過程。
通常，口香糖成分一般包括水溶性疏鬆部、水不溶口香糖基料部和非水溶香味料。非水溶口香糖基料通常包括彈體、彈體溶劑、增塑劑、蠟、乳化劑、樹脂、脂肪和無機添加劑。水溶料在咀嚼一段時間後與部分香料一起消耗了。口香糖基料部在整個咀嚼過程中一直留在口中。
從商業規模的角度出發，批量製備口香糖的方法長期以來被認為是製備口香糖以及口香糖基料的標準方式。批量製備過程勞動強度大並且生產出密度不一致的口香糖。一旦製成口香糖基料，馬上給熔融物料中加入乳化劑如卵鱗脂、軟化劑如甘油或韋宋油(wesson oil)、玉米糖漿和疏鬆劑如糖或糖醇。隨後，在持續混合而直到獲得均勻物質的同時，加入香料如食用油質香精和/或噴幹香料、甜味料(和/或酸)。隨後，冷卻口香糖物質並隨後進行碾壓、刻痕並包裝成終產品。
在單獨製備口香糖基料的情況下，通常熔融口香糖基料批料在混合後被倒入塗覆或帶襯的平底盤中，或者被泵送到其它設置如容槽或填充器中，接著被擠壓或注塑成型，隨後使其冷卻固化，隨後就可用於口香糖了。
人們已經做了各種嘗試來簡化並縮短口香糖基料和口香糖製備所需的時間以及嘗試著製備出其商業許可性能得到提高的口香糖基料和口香糖製品。例如，授予迪加帝等人的專利US5135760、授予賴司科等人的專利US5045325、授予克拉瑪等人的專利US4555407中披露了用連續式擠壓機製備口香糖終產品。
另外，現有技術中還有一些用連續式擠壓機連續製備口香糖的方法。例如，在授予宋等人的專利US5419919、US5486366中披露了這樣的方法。
這些專利所述的口香糖基料連續生產工藝和口香糖終產品連續生產工藝採用了連續式擠壓機如雙螺杆式擠壓機。這些擠壓機可以是共同轉動的、反向轉動的、相互嚙合的或切向的雙螺杆式擠壓機，這取決於要求和所涉及裝置的用途。那些擠壓機一般具有幾個分別加入成分的供料入口。可被用於製備口香糖基料和/或口香糖終產品的連續式擠壓機包括日本鋼鐵廠、萊斯特裡茨、瓦納＆富萊德公司、Buss Mfg.公司、WLS、Togum和貝克帕金斯生產的擠壓機。
在擠壓機筒內的細長螺杆裝有不同類型的部件。雖然不同設備廠商製造不同類型的螺紋件時，但最常見的類型包括輸送件、壓縮件、反向運輸件、勻和件如剪切盤和齒件、捏合盤和捏合段。這些不同類型的部件和其它常用於擠壓機且尤其是雙螺杆式擠壓機的部件在現有技術中是眾所周知的並且可以在市場上買到。這些部件通常被專門設計用於所用的特定類型的擠壓機。被指定用於相似功能的部件在設計方面是不同的，這取決於其所要用的擠壓機的類型。
無論是用批量生產設備或連續擠壓機型生產設備來生產口香糖或口香糖基料，以最佳的形式和狀態供應這些製品的各種成分都是很重要的。這提高了最終生產的速度和效率。就此而言，象添加劑、彈體、增塑劑、油、蠟等這樣的成分通常在被加入批料前或在擠壓工序前需要特殊的處理或準備。
在採用連續擠壓生產的情況下，準備這些成分尤其重要。被送往連續式擠壓機的成分最好是以最佳的尺寸、形狀和溫度進行輸送的，以便易於進行處理、填入和與擠壓機內的其它成分的混合。另外，由於各種成分中的某些成分的性能，需要提前準備或預混合它們以便讓它們以儘可能最佳的狀態被填入擠壓機中。
如上所述，口香糖基料的一個重要成分就是彈體部，它包括天然彈體、合成彈體或其組合物。口香糖基料的這個成分之所以重要是因為它賦予不溶體以彈性以便使之能從咀嚼變形中恢復過來。在製備口香糖基料的過程中，被加入基料中以便產生口香糖製品的各種特性的其它成分完全與彈體混合是很重要的，從而整個口香糖基料產品將以均勻狀態的形式保持適當彈性。
適用於口香糖基料和口香糖製品的固體彈體包括合成橡膠或彈體如是丁二烯-苯乙烯共聚物、聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯共聚物、天然膠或彈體如糖膠樹膠、天然橡膠、節路頓膠、巴拉塔樹膠、古塔波膠、萊齊膠、卡斯皮膠、索爾瓦膠或其混合物。
為了獲得在制品的整個範圍內的適當彈性是不變的且製品沒有小塊和其它不規則體的狀態均勻的口香糖基料，需要形成與彼此互容的且儘可能能分散到被加工的材料中的成分。在製備可用的口香糖基料時，必須考慮象水溶成分、熱、溼度等這樣的因素。
本發明的總目的是提供一種用於生產口香糖製品和口香糖基料產品的改進方法和裝置。本發明的一個目的是提供用於在混合前製備口香糖和口香糖基料的某些成分以便改善改進了的最終處理。
本發明的再一個目的是提供一種用於改進口香糖基料的彈體成分性能的方法和裝置。本發明的又一個目的是提供一種用於粉碎、製備和填加口香糖基料的彈體成分到尤其是用於連續擠壓生產過程的裝置中的改進型方法和裝置。
根據本發明的以下說明，人們將認識到本發明的這些和其它目的、優點和有益之處。
發明概述本發明提供了一種用於生產口香糖基料和口香糖終產品的改進型裝置和方法。採用一種新穎的裝置和方法來磨碎口香糖基料產品的彈體成分並用可塗覆的粉末或添加劑來塗覆各碎片並把彈體碎片填入一個口香糖基料加工裝置中。就此而言，在採用連續式擠壓機的情況下，彈體材料可以在連續穩定的口香糖基料擠壓過程中直接被填入擠壓機的筒內。
根據本發明，彈體材料或橡膠材料的固體厚片被送入一個切削磨碎機中，它在那裡被切碎或粉碎成小顆粒或碎片並略微塗覆上粉末或添加劑。用粉末潤滑彈體材料以防止它聚集或粘結成團。橡膠塊通過輸送裝置被堆放在磨碎機的進料斜道中。在進料斜道中使用一個供料輪(一個星型餵料機構)來調整把彈體材料添加到磨碎機中的情況。在磨碎機中，用一把旋轉刀具來切碎彈體材料。環繞旋轉刀具部地設置一個水冷套來調節溫度。橡膠材料的小顆粒或碎片略微塗覆上粉末並被真空送入一個旋風受料器中。橡膠材料被送入一個受到冷卻的摻混機中，所述摻混機容放並冷卻所述材料。彈體材料隨後根據要求從摻混機出來地經過一個篩子，在篩子處，回收多餘粉末並使回收粉末返回以便隨後用於彈體材料。
至少一個金屬探測器和磁性探測器被用於從彈體材料中分離出金屬雜質。
材料從篩子中被真空送往供料裝置以便進入主擠壓機。材料經過另一個旋風受料器並進入失重式供料器。又編程控制供料器地把適量的塗覆彈體碎片送入擠壓機的進料口。
圖面簡介
圖1是本發明彈體製備裝置的示意圖。
圖2是本發明彈體製備裝置的流程圖。
圖3、3A表示本發明優選的磨碎切割裝置。
本發明的最佳實施方式本發明特別適用於製備彈體產品，尤其是被用於口香糖基料和口香糖終產品的橡膠產品。
總體而言，本發明提供一種切削或粉碎橡膠成分以便它被用於口香糖基料或口香糖製品中的裝置和方法。與之有關地，人們應該理解的是，本發明可以被用於製備口香糖基料或口香糖終產品的彈體/橡膠成分並且可以與批量生產設備或連續擠壓機型生產設備聯合使用。
在本發明的優選實施例中並且為了便於描述本發明起見，在此參照其被用於連續式口香糖基料生產設備中的情況來描述本發明。尤其是，對於與連續式口香糖生產設備聯合使用的情況來說，本發明有助於和其它成分以及設備的其它組成部分一起使用並填入口香糖基料的彈體成分。
在圖1中畫出了本發明設備和裝置的示意圖並且用標記10表示該設備。在圖2中畫出了表示本發明的基本加工步驟的流程圖。在圖3、3A中畫出了優選的切割磨碎裝置。
通常，固態彈體(橡膠)塊或厚片12被輸送裝置14送入磨碎機16中，它們在這裡被磨碎成小碎片或顆粒。一個最好是失重(LIW)式的供料機18被用於給磨碎作業添加粉末或添加劑以便略微塗覆並潤滑顆粒。
帶塗層的小橡膠顆粒或橡膠碎片19通過真空輸送裝置20被送入旋風受料器22中，小顆粒在這裡又被送入受冷卻的條帶式摻混機24中。一個由計算機控制的電動機操作的旋轉閥23被用於調節從受料器22到摻混機24的材料流量。受料器22例如也接受水冷套的冷卻以控制彈性顆粒的溫度。
小顆粒因重力而從摻混機中落入並穿過一個篩子28和一個金屬探測器30。閥26調節進入輸送導管27的材料流量。在篩子28中從顆粒中篩分出來的粉末或添加劑被收集在儲槽32中。回收粉末隨後返回到粉末供料器18的料鬥34中以便隨後在加工中重新利用。
通過篩子28和金屬探測器30的小顆粒隨後由真空輸送裝置36被送入第二旋風受料器38中。在受料器38中的塗覆彈體材料碎片被送入連續式口香糖基料加工用供料裝置中。與此有關地，材料被送入一個受控制而允許把體積適當的材料填入主擠壓機44的供料道42中的失重式供料器40。一個受電動機/致動器控制的標準閥門46被用於把來自受料器38的批料倒入LIW式供料器40中。
最好用至少一個金屬探測和磁探測器30來從彈體材料流中去除雜質。與此有關地，儘管圖1隻畫出了一個金屬探測器30，但應該理解的是，在該設備中可以使用幾個金屬探測器。其它探測器例如也可以被設置成真空輸送裝置20或閥門46的一部分。
來自輸送裝置/旋風式受料器20/22和36/38的廢氣分別通過過濾受料器50、52淨化並從系統16中排除出去。經過過濾受料器50、52的空氣分別通過鼓風機54、56被排入大氣。
根據本發明，固態彈體接受高強度和高剪切力磨碎以將之捏碎並將其粉碎成小碎片或顆粒以便用於製造口香糖。這使得口香糖基料產品具有更一致的密度並且沒有小塊和其它不規則體。彈性顆粒或橡膠顆粒在其被加入擠壓機之前越均勻，終產品越均勻一致。
彈體最好被破裂切碎成直徑為0.30英寸-0.50英寸且最好為0.125英寸-0.25英寸的小顆粒。就此而言，彈體材料最好不以細粉末或大團的形式被送入擠壓機。
適用於本發明加工中的固態彈體是那些常用於口香糖基料中的材料，其包括合成膠或彈體如丁二烯-苯乙烯共聚物、聚異丁烯、異丁烯-已戊二烯共聚物、天然膠或彈體如糖膠樹膠、天然橡膠、節路頓膠、巴拉塔樹膠、古塔波膠、萊齊膠、卡斯皮膠、索爾瓦膠或其混合物。其中，丁二烯-苯乙烯共聚物、聚異丁烯、異丁烯-橡膠基質共聚物或其混合物被優選為固態彈體。
本發明所用的添加劑或粉末成分可以是碳酸鈣、碳酸錳、滑石粉、磷酸二鈣等。粉末/添加劑最好是烈性炸藥(atomite)、滑石粉或磷酸二鈣。
磨碎機16的細節最好參見圖3、3A。磨碎機16包括一個入口斜道60、至少一個供料機械62如星型餵料機構和一個磨碎器械64。星型餵料機構62被用於減緩並調整把彈性塊12送入磨碎器械64。一個電動機和控制裝置66控制並驅動星型餵料機構。就此而言，儘管在這個優選實施例中只畫出了一個星型餵料機構62，但應該理解的是，可以使用至少兩個星型餵料機構並且可以採用其它傳統的材料供給調節機構。
磨碎器械64包括一把旋轉刀70，它在轉筒上具有至少一個切削刀刃72並在外殼上具有至少一個固定刀刃74。與此有關地，優選的旋轉刀是由位於阿拉巴馬州的利茲的Reduction技術公司生產的MittsMerrill「knife-hog」。當然，也可以採用其它旋轉切碎機構，如可從Fitzpatrick買到的這類機械，只要它們符合本發明的目地和用途就行。一個電動機和控制裝置76控制著旋轉切削機構64，它把彈體材料塊或包切片、分割和切削成小碎片或小顆粒。
一個篩選或柵部件80設置在磨碎切碎機64附近，柵條就設置在旋轉刀70下半部的正下方並且其形狀能夠摩擦和/或使大顆粒保持不動，從而可以讓切削刀刃72繼續分割或把大顆粒切成片。在柵條上碾壓顆粒有助於把顆粒磨碎。柵條孔計量顆粒尺寸，從而只有具有預定尺寸的顆粒和碎片才能漏過它。在磨碎機16中的氣流以及冷卻環境防止了柵條80的堵塞。
漏過柵條80的橡膠碎片或顆粒穿過真空輸送裝置20的導管21。作為一個替換實施例，也可以採用螺旋供料機構或輸送機構來幫助從磨碎機16中取出篩下物和彈體材料碎片。
一個水冷套90定位在磨碎機16的磨碎切削部周圍。用傳統水冷系統92(未示出)來冷卻水冷套90。利用該冷卻系統92，冷卻水循環流過水冷套90並返回原處以便隨後排出。
輸送裝置14可以是任何傳統裝置。一般，彈體或橡膠塊12至少有40磅-90磅重並且需要以某種方式被送往磨碎機16輸入斜道60的頂口上。如圖1所示的輸送機械14是一種用於把橡膠厚片或橡膠塊從工廠地面送往磨碎機填料位置的方便的優選機構。當然，根據本發明，其它輸送或運輸裝置顯然可以被用於幫助把橡膠厚片或橡膠塊填入磨碎機中。
粉末供料器18也可以是任何傳統類型的，但它最好是單螺杆體積測定式L1W供料器。細粉末或添加劑如烈性炸藥、滑石粉或磷酸二鈣通過測定體積的供料器18受控制地與彈體或橡膠塊或厚片12一起被送入磨碎機16中。
當彈體材料被磨碎器械64粉碎時，粉末被用於塗覆彈體材料，從而各單片碎料沒有聚集或粘結成團。粉末也吸收多餘的熱累積並由此防止了彈體變得太軟和不可加工。環繞磨碎器械切削部的水冷套90也將切削部溫度保持在某個有助於防止橡膠顆粒粘結或結合成團的範圍內。與此有關地，切削刀具70的速度、切削部的低溫、定量向切削部中送料、用添加劑塗覆橡膠以及用真空輸送裝置快速取走材料的組合形式允許彈體材料以最佳的狀態被送入批量或連續式口香糖基料生產過程中。
利用傳統的磨碎器械的控制裝置，可以以預定且可調節的速度把彈體材料送入旋轉刀具並且可以把材料切碎成預定大小，這取決於切削刀具的速度和供料速度。高速旋轉刀具最好能夠具有每小時生產約300磅-350磅彈體材料的生產能力。另外，接觸彈體材料的磨碎機16部分最好是由不鏽鋼製成的。
如上所述，漏過柵條80的塗覆彈性顆粒通過真空輸送裝置20被送往旋風受料器22。旋風受料器22最好是由不鏽鋼製成的並且按照傳統方式地配有水套以便冷卻。
受料器22中的材料通過旋轉供料機構23受控制地被送入摻混機24中。摻混機24具有螺旋形條帶混料件或螺旋件94，後者受一個電動機和控制器96的控制和操作。摻混機24也通過適當的水循環系統和水冷套(未示出)而接受水冷。摻混機24位於測量混料器中材料重量的測壓元件上。當要求把一定數量或批量的彈體材料送往擠壓機44(即當料鬥38和LIW供料器40中的材料量降到預定程度時)時，給摻混機24上的閥26發出信號並且把摻混機中的一定數量的材料倒入篩子28中以便通過輸送裝置36將其送入料鬥38並隨後送入擠壓機。
篩子28可以是任何傳統形式的。在篩子中，多餘粉末/填充材料被從橡膠顆粒和碎片中篩除出去。通過回收機械32回收多餘材料以便隨後在粉末供料器18中重新使用。彈性顆粒通過輸送裝置36被送入受料鬥38中。
如上所述，本發明的裝置包括一個用於從彈性顆粒中去除金屬雜質的金屬探測器。金屬探測器30最好位於篩子出口28附近以便除去任何可能存在於彈體材料中的金屬的或磁性的顆粒。
在口香糖加工領域中，測定體積的供料器如失重式供料器40是眾所周知的。這些供料器計量出適當的乾料或粉末數量，將其送入口香糖或口香糖基料生產裝置(如擠壓機44或西格瑪批量生產鍋)中以和被計量送入裝置中的其它成分混合。
圖1畫出了連續式擠壓機44。擠壓機包括一個筒100和一個電動機及其控制裝置102。螺杆式供料機構104設置在筒中並且由電動機操作。口香糖基料的終產品在擠壓機端部被排出。
如圖1所示，彈性顆粒和碎片被填入進料斜道42中並又被送入筒100的空心內部。可以是液體或固體的口香糖基料的其它成分在彈體材料的下遊通過入口108、110被送入。
擠壓機44可以是許多過去可被用於連續生產口香糖基料或口香糖終產品的擠壓機中的任何一種。這樣的擠壓機例如可以從日本鋼鐵廠、萊斯特裡茨、瓦納＆富萊德公司、Buss Mfg.公司、WLS、Togum和貝克帕金斯那裡買到。可用於本發明的擠壓機最好是共轉雙螺杆式擠壓機。但根據本發明，也可以使用帶有其它類型螺旋機械的其它類型的擠壓機。
受料鬥、摻混機和篩子最好是不鏽鋼製成的以便清潔整理。接觸彈性材料的裝置的其它部件也最好是不鏽鋼製的。
根據本發明，可快速有效地加工並運送生產口香糖基料或口香糖製品所用的彈體材料。彈體材料被磨碎成有某個尺寸的小顆粒和碎片以便更有效地被用於口香糖基料或口香糖終產品的生產過程。
整個彈體加工過程的溫度也被控制在預定範圍內。這有助於防止彈體材料被加熱並因而變得粘稠並聚集成團。這允許顆粒被更高效地送入擠壓機中以便進行加工，從而防止彈性材料被加熱進而變得粘稠並聚集成團。而且這最終形成了更一致、均勻且沒有小塊和其它不規則體的口香糖基料產品或口香糖製品。
儘管描述了目前據信是本發明優選實施例的技術內容，但本領域的技術人員將意識到，可以在不偏離本發明精神的前提下對本發明進行修改和變動，本申請人要求保護所有那些落入由後續權利要求書所覆蓋和限定的本發明的真正保護範圍內的改動和修改方案。
權利要求
1．一種製備用於口香糖基料生產過程的彈體材料的方法，它包括以下步驟以塊狀形式將彈體材料送入一個磨碎機中；將潤滑劑粉末送入磨碎機中；將彈體材料粉碎成小碎片並把這樣的小碎片送入一個用於把這樣的小碎片送入所述口香糖基料生產過程的供料器中。
2．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述把彈體材料送入磨碎切碎機中的步驟還包括計量所述材料以便控制要送入的材料量的步驟。
3．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述小碎片通過一個真空輸送裝置被送入供料器中。
4．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，它還包括以下步驟在一個摻混機中混合所述小碎片的步驟；在把所述小碎片送入口香糖基料生產設備之前從所述小碎片中篩除多餘潤滑劑粉末的步驟。
5．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述口香糖基料生產過程包括一個連續式擠壓機。
6．如權利要求4所述的方法，其特徵在於，它還包括回收所述多餘潤滑劑粉末以便重新使用的步驟。
7．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，它還包括在所述磨碎機中篩選所述小顆粒並只把具有預定尺寸的顆粒送往供料器的步驟。
8．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，它還包括在粉碎所述彈體材料時冷卻所述磨碎機的步驟。
9．如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述冷卻有一部分是通過一個冷卻裝置進行的。
10．一種用於粉碎口香糖基料和口香糖製品製造所用的彈體材料的磨碎切碎裝置，所述裝置包括一個外殼；一個位於該外殼中的旋轉磨碎件；一個與該外殼相連以便把彈體材料送入旋轉磨碎件中的入料斜道；一個控制把彈體材料送往旋轉磨碎件的計量器。
11．如權利要求10所述的方法，其特徵在於，它還包括一個冷卻所述外殼並保持外殼中溫度在預定範圍內的裝置。
12．如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述冷卻裝置包括一個水冷套機構。
13．如權利要求10所述的方法，其特徵在於，它還包括一個把彈體材料送入該入料斜道的輸送件。
14．如權利要求10所述的方法，其特徵在於，它還包括一個用於防止磨碎彈體材料中的大顆粒離開所述外殼並只允許具有預定尺寸的顆粒離開外殼的篩選件。
15．如權利要求10所述的方法，其特徵在於，它還包括一個與該外殼相連以便從所述外殼中取出所述被粉碎的彈體材料的真空輸送裝置。
全文摘要
本發明披露了一種製備口香糖基料或口香糖製品的彈體成分的裝置和方法。厚片狀彈體材料(12)經過計量地與潤滑劑粉末一起被送入旋轉切削刀具(64)中,彈體被磨碎成塗覆有所述粉末的小碎片和顆粒。一個真空輸送裝置(20)使彈體顆粒經過一個旋風受料器(22)、摻混機和在此除去多餘粉末的篩子。隨後,通過一個計量供料機構使彈體顆粒經過另一個受料器並被送入一個擠壓機(44)中。
文檔編號A23G4/00GK1303236SQ98814171
公開日2001年7月11日 申請日期1998年7月22日 優先權日1998年7月22日
發明者馬奇·德格迪, 詹姆斯·A·達甘, 凱文·理察·特布林克, 約瑟夫·布克斯, 阿瑟·威廉·阿普曼 申請人:沃尼爾·朗伯公司