專利名稱：用于口香糖的聚醋酸乙烯酯加工設備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)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設備和系統(tǒng)。
目前，生產(chǎn)口香糖基料和口香糖最后產(chǎn)品的系統(tǒng)已知有幾種。一般來說，口香糖基料是另外由最后的口香糖制造的，盡管有幾種系統(tǒng)能夠以一種連續(xù)方法生產(chǎn)口香糖最后的產(chǎn)品。
總之，口香糖組合物一般包括水溶性本體部分、不溶于水的口香糖基料部分以及一般為不溶于水的增香劑。不溶于水的樹膠基料一般包括彈性體、彈性體溶劑、填料、樹脂、聚醋酸乙烯酯(PVA)、脂肪、增塑劑、蠟、乳化劑以及其它的成分。水溶性部分在咀嚼時分散增香劑部分，樹膠基料部分在產(chǎn)品咀嚼時一直留在口中。
許多口香糖和口香糖基料用間歇法生產(chǎn)。這種傳統(tǒng)方法一般使用∑葉片間歇混合器。樹膠基料成分另外或同時加到間歇混合器中，然后將材料熔化并隨時間混合在一起。在樹膠基料加工后，一批溶化的樹膠基料倒入涂布的或帶襯的盤中或泵入其它的設備如存儲槽或裝填機裝置中，然后擠壓或澆鑄成形，在準備用于口香糖之前使之冷卻和固化。
最后的口香糖產(chǎn)品也可以用間歇法加工。樹膠基料部分連同軟化劑和填充劑，如糖或糖醇加到混合器中。稍后，加入增香劑食用油脂香精和/或噴霧干燥的香料、甜味劑或酸，同時混合直到達到均勻。這種分送系統(tǒng)示于，例如美國專利4,816,265、5,000,965和5,057,328中。然后口香糖塊冷卻，稍后碾滾、計數(shù)和包裝成最后產(chǎn)品。
也可以使用連續(xù)擠出機制造口香糖基料或口香糖的最后產(chǎn)品或兩者都可以制造。使用連續(xù)擠壓機制造最后口香糖產(chǎn)品示于例如美國專利5,1 35,760(Degady等人)、美國專利5,045,325(Lesko等人)以及美國專利4,555,407(Kramer等人)中。在該技術(shù)領域中使用連續(xù)擠出機生產(chǎn)口香糖基料的已知方法有，例如Song等人的美國專利5,4119,919和5,486,366中的方法。
公開在這些專利中的連續(xù)樹膠基料和口香糖產(chǎn)品方法一般利用連續(xù)擠出機，如雙螺桿擠出機。這些擠出機一般有幾個不同的加入各成分的進料口。在這種擠出機機筒內(nèi)的長螺桿裝有不同類型的零件。可以用于制造口香糖基料和口香糖最后產(chǎn)品的連續(xù)擠出機包括Togum、Baker Perkins、Werner & Pfleiderer Corp、Japan Steel Works、Leistrizetz、WLS and Buss Mfg，Co.等制造的擠出機。
不管使用連續(xù)擠出機類型或是間歇擠出機類型的方法生產(chǎn)口香糖和樹膠基料產(chǎn)品，重要的是以最好的形式和狀況提供這些產(chǎn)品的各種成分。這可以改進最后加工的速度和效率，并且還改進了最后產(chǎn)品的均勻性和稠度。關(guān)于這些，在加入間歇或擠出過程之前，成分如填料、彈性體、增塑劑、樹脂、PVA、油、蠟等常需要特殊處理或制備。
在使用連續(xù)擠出加工中，各成分的制備是特別重要的。用于連續(xù)擠出設備中的各成分優(yōu)選以最適宜的大小、形狀、狀況(液體、固體等)、容易加入和在擠出機中同其它成分容易混合的溫度下提供。
為了達到均相的樹膠基料或口香糖產(chǎn)品，其中一直具有恒定的彈性并且產(chǎn)品無塊或其它的不規(guī)則性，提供的成分必須與其它成分相容，并盡可能分散在和分布在要加工的材料中。在制備有用的樹膠或樹膠基料產(chǎn)品時必須考慮加工和環(huán)境條件如溫度、濕度等。
一般用在口香糖和樹膠基料產(chǎn)品中的幾種成分，如彈性體、固體樹脂、增塑劑和彈性體溶劑常常難于處理和加工。常用于口香糖的一種材料是聚醋酸乙烯酯(PVA)。這種材料常用作樹膠和樹膠基料的樹脂、增塑劑或彈性體。增塑劑也常稱為軟化劑。
PVA材料一般以固體形式提供，即包裝在袋或其它容器中的圓片、菱形片、小球或小碎片。這種材料很粘，難以用自動設備處理，一般需要以獨特的小碎片加入到連續(xù)擠出機中。另外，常常需要將PVA和相似的材料經(jīng)側(cè)面進料器加到主擠出機中。用這一方法，材料可以以固體小顆粒形式在擠出過程適當?shù)牡攸c或適當?shù)牟襟E加入。這種類型的側(cè)面進料器可以由例如Bues Mfg Co.、Werner & Pfliderer Corp.andBaker Perkins等公司得到。
另外，當使用側(cè)面進料器時，如果不從主擠出機中將整個設備確實移出，常常難以清洗和維修。
本發(fā)明的一般目的是提供制造口香糖產(chǎn)品和樹膠基料的改進的方法和設備。本發(fā)明還有一個目的是提供在加工前制造某種口香糖產(chǎn)品和樹膠基料成分的改進的方法以改進加工和改進最后產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一目的是提供連續(xù)制造口香糖基料和口香糖產(chǎn)品的方法和設備，這些口香糖基料和產(chǎn)品具有一致和均勻的組成。本發(fā)明還有一目的是提供用于將口香糖基料和口香糖產(chǎn)品成分，特別是PVA以最佳的狀況和形式提供給連續(xù)擠出機的方法和設備，以得到一致和均勻的最后產(chǎn)品。
本發(fā)明還有一個目的是提供用于將側(cè)面進料器擠出設備連接于主擠出設備的改進的承接器構(gòu)件。
這些和其它的目的、效益和優(yōu)點可以由本發(fā)明的優(yōu)選形式的下面的敘述達到。
本發(fā)明提供了用于生產(chǎn)口香糖基料和口香糖最后產(chǎn)品的改進的設備和方法。新的方法和設備和系統(tǒng)用于處理和加工連續(xù)的口香糖制造系統(tǒng)中幾種難以處理的成分。這些成分包括，例如樹脂、增塑劑和彈性體溶劑，特別包括聚醋酸乙烯酯(PVA)。
本發(fā)明使用低速碎塊設備以將PVA等粉碎成獨特的小碎片。碎塊機有轉(zhuǎn)動的葉片，可將顆粒分割成其原來的獨特小碎片或象圓片的形式。將取出的材料用氣流輸送到側(cè)面進料器的進料系統(tǒng)然后到主擠出機中。通過旋風接受器從氣流輸送空氣中分離出材料，并使材料通過重力進入存儲接受器。存儲接受器起儲料筒的作用，通過計算機控制的閥和體積失重進料器釋出材料。
磁金屬檢測器用來從材料中除去任何金屬雜質(zhì)。將材料加入主擠出機的的機筒中混合并同熔化的物質(zhì)相互熔化生成最后的口香糖基料或口香糖最后產(chǎn)品。
在本發(fā)明的整個過程中，材料保持在低溫并盡可能少進行物理和手工處理。這樣，材料如PVA保持在固態(tài)未熔化狀態(tài)，并在進一步加工所要求的條件下最終輸送到主擠出機中。
一種承接器構(gòu)件用于將側(cè)面進料器和主擠出機連接并接合在一起。承接器構(gòu)件可使側(cè)面進料器的長軸收回和維修而不需將兩個擠出機拆開。
本發(fā)明可確保得到更高質(zhì)量的最后產(chǎn)品。由于擠出機的各個階段的速率和溫度以及各成分保持其用于進一步加工的最適宜的水平，所以擠出過程較一致。
當考慮到附圖和所附的權(quán)利要求時，本發(fā)明的這些和其它的特征、優(yōu)點和效益從下面的敘述總結(jié)中清楚可見。


圖1是本發(fā)明的制造口香糖或樹膠基料方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明的PVA加工系統(tǒng)的示意圖。
圖3是本發(fā)明PVA加工系統(tǒng)的流程圖。
圖4是本發(fā)明的破塊機的示意圖。
圖5-7說明用于本發(fā)明的獨特的承接器構(gòu)件。
本發(fā)明特別適用于加工用于口香糖基料和口香糖產(chǎn)品的固體成分，如聚醋酸乙烯酯(PVC)?？傊景l(fā)明提供了加工各成分的方法、設備和系統(tǒng)，以使其方便地以最佳的方法和狀況加到口香糖基料或口香糖產(chǎn)品中。這種最佳的狀況使這種口香糖或樹膠基料制造方法提供更一致和均勻的最后產(chǎn)品。
關(guān)于這方面，應該理解，本發(fā)明可以用于制備口香糖基料或最后的口香糖產(chǎn)品的固體成分并能用于間歇型系統(tǒng)或連續(xù)的擠出機系統(tǒng)。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，為便于說明本專利，這里的討論將只參考用于連續(xù)口香糖基料的制造系統(tǒng)。
本發(fā)明的設備和系統(tǒng)的示意圖見圖1和2。說明本發(fā)明的基本加工步驟的流程圖見圖3。本發(fā)明用的碎塊機設備示意于圖4。最后，圖5-7說明用于將側(cè)面進料器連接于本發(fā)明的主擠出機的獨特承接器構(gòu)件。
現(xiàn)在都知道，使用連續(xù)擠出設備制造口香糖基料和口香糖最后的產(chǎn)品。在圖1中列舉的是這類擠出機10。這種擠出機，可以是任何傳統(tǒng)的擠出機，有馬達和控制構(gòu)件12和長筒部件14。這種連續(xù)擠出機可以是今天所知的任何擠出機制造商中的傳統(tǒng)形式，如Japan SteelWorks，Leistriztz，Werner & Pfleiderer Corp.，Togum、WLS，BakerPerkine and Buss Mfg.Co.。
一般來說，連續(xù)擠出機使用雙螺桿擠出機，雙螺桿是共轉(zhuǎn)動的或是相反轉(zhuǎn)動的，相互嗤合的或呈切線的。這些擠出機的機筒14有一個或兩個長螺桿部件，這些部件混合和加工樹膠基料和/或樹膠最后的產(chǎn)品的各成分和材料。在長螺桿上有不同類型的螺桿元件，用于加工材料。最常用的螺桿元件類型包括輸送元件、壓縮元件、反向輸送元件、均化元件如剪切圓盤和咬合元件以及捏合盤和捏合組件。用在擠出機，特別是雙螺桿擠出機中的這些元件以及其它元件在該領域都是熟知的，并且可以在市場購得。這些元件常常專門設計用于具體類型的擠出機以及用于最后所要求產(chǎn)品所用的特別類型的成分。
這些擠出機一般有幾個不同的加入各成分的進料口。例如在圖1所示，擠出機10有第一個進料口16，在機筒的下游有兩個其它進料口18和20。一般來說，固體成分如彈性體、填料以及彈性體溶劑和增塑劑經(jīng)進料口16加入機筒中，其它成分一般呈液體狀態(tài)，在下游的進料口l8和20加入。這些其它成分包括蠟、油等。
為了在擠出過程加入某些樹脂，PVA，(也呈固體狀態(tài))的增塑劑和或彈性體溶劑，常常需要利用側(cè)面進料器，如在圖1中所示的側(cè)面進料器22。關(guān)于這方面，側(cè)面進料器可以是任何傳統(tǒng)的擠出設備，如由Buss Mfg.Co.、BakerPerkine和Werner & Pfleiderer Corp.購得的。側(cè)面進料器有馬達和控制構(gòu)件24以及長機筒26。進料口斜槽28用于向側(cè)面進料器提供材料。
側(cè)面進料器22通過承接器構(gòu)件30連接于主擠出機。(承接器構(gòu)件30的更詳細的介紹可參考圖5-7，在下面討論)。另外，側(cè)面進料器的機筒有上下兩部分，分別由26A和26B表示。單或雙螺桿構(gòu)件(未示出)位于側(cè)面進料器22的機筒26中。機筒殼上部26A適應于轉(zhuǎn)動和取下以便容易進入長螺桿。
為了使進入側(cè)面進料器22的進料口28的用于PVA等材料的優(yōu)選的方法和系統(tǒng)示于圖2。碎塊設備或構(gòu)件40用來將材料分開并制備材料使輸送到旋風接受器42和存儲接受器44。關(guān)于這方面，通過空氣輸送系統(tǒng)46將材料從碎塊構(gòu)件40輸送到旋風接受器42。旋風接受器將材料的氣流輸送空氣分離出并將材料通過重力經(jīng)閥48進入存儲接受器44。接受器44起儲料筒的作用，接受器將材料通過計算機控制的閥49釋放到失重(LIW)進料器50中。LIW進料器50將材料保持在漏斗44中直到在側(cè)面進料器22和主擠出機需要時。磁金屬檢測器52用來在材料由進料器50進入側(cè)面進料器的進口斜槽28時從材料流動中分離金屬雜質(zhì)。
鼓風機43用來從旋風接受器(a/k/a離心分離器)42中排除空氣，鼓風機中的空氣放空到大氣中。
碎塊機構(gòu)件的細節(jié)示于圖2和圖4。構(gòu)件40包括進口斜槽或機殼60、主體62和下面的輸送部分64。進口機殼60的開口端66由爐條68覆蓋。轉(zhuǎn)動分離器/碎塊機70位于主體62。轉(zhuǎn)動分離器以低速操作并由馬達和控制構(gòu)件72控制。爐條74位于分離器70之下，將主體62與輸送部分64分開。
在碎塊機40操作中，固體顆粒材料的袋80在爐條68之上打開，將材料落下并經(jīng)過爐條。如果材料是聚醋酸乙烯酯(PVA)，一般以象圓片的小碎片提供。然而，由于稠度和PVA的熔點，圓片一般聚集在一起并粘在一起，因此，大部分情況下，由袋80取出的材料呈各種大小的塊。
材料塊82經(jīng)手工并確實地經(jīng)爐條68并推入進料斜槽60中。然后塊落入轉(zhuǎn)動分離器70中，此分離器70攪拌并將象圓片的材料分成獨特的小碎片。獨特的小碎片然后將經(jīng)爐條74進入輸送部分64。在此處，圓片從輸送部分64通過空氣輸送系統(tǒng)46輸送。
圖3示出的是本發(fā)明的基本加工步驟的流程圖。首先將PVA材料進入碎塊機40，在此，被粉碎成和分離成獨特的粒子或小碎片。由此，獨特的小碎片經(jīng)氣流輸送系統(tǒng)46輸送到旋風接受器42。由此，通過重力將材料送到漏斗或儲料筒。
失重(LIW)進料器50調(diào)節(jié)PVA材料的流動進入側(cè)面進料器22。在此，磁或金屬檢測器52用來從PVA材料中分離雜質(zhì)。也可以在PVA塊中包括潤滑劑和隔離劑，如滑石、霧化劑(atomite)、磷酸二鈣等。在本發(fā)明的任何處都可以加入潤滑劑并可以使用傳統(tǒng)的進料器設備實現(xiàn)，如圖2中的設備55。
一旦材料在側(cè)面進料器中，通過筒26中的長螺桿將材料輸送到主擠出機中。這時，用于口香糖基料或口香糖最后產(chǎn)品的其它成分88可以加到主擠出機中。最后的產(chǎn)品90從擠出機10中擠出。
本發(fā)明的側(cè)面進料器裝置22優(yōu)選能夠每小時將2000磅樹脂材料送到主進料器中。同時，本發(fā)明系統(tǒng)包括的側(cè)面進料器，將材料保持在冷卻的條件下，足以使材料一致并均勻地進到連續(xù)處理器中。
按照本發(fā)明，重要的是盡可能少地處理這些材料，防止在系統(tǒng)中產(chǎn)生熱。為此，將氣流輸送系統(tǒng)的空氣保持冷卻或低溫，例如，50-75°F。另外，在輸送系統(tǒng)中的拐角或彎曲處，如圖2中的角47A、47B、和47C保持大半徑，使用大半徑是為了使材料更快地通過輸送導管而不會遇到大的阻力(這會產(chǎn)生不可接受的熱量)。
在本發(fā)明中，PVA材料分成固體(圓片、菱形片、小球等)將整個系統(tǒng)保持在這種分離的狀況下，然后加到也是同樣條件的主擠出機中。通過控制整個過程的溫度，以及以分離的狀態(tài)提供材料，材料的進料速度和加到主擠出機中的材料量可以精確地控制。這造成更好的質(zhì)量以及更均勻和一致的最后產(chǎn)品。
系統(tǒng)的主要部件優(yōu)選由不銹鋼材料制成。這包括至少碎塊機40、用在輸送系統(tǒng)46的導管、旋風接受器42、接受器44、以及失重進料器50。另外，作為溫度控制系統(tǒng)的一部分，旋風接受器42和存儲接受器44分別用外部水夾套43、45冷卻。
用在本發(fā)明的獨特的承接器30示于圖5-7。承接器30有主要部分或主體部件和露出的互連器部件94?；ミB器部件94一般有“8”形孔96，此孔有利于材料從側(cè)面進料器22的雙螺桿進入主擠出機?；ミB器的部件94的前彎曲表面98形狀同主擠出機的機筒14中的主孔側(cè)面或通道相協(xié)調(diào)。在主體92有許多孔100，用以將承接器30連接到側(cè)面進料器22和主擠出機10，位于孔100的螺栓或其它持著器用于將兩個擠出機和承接器連接在一起。
借助承接器10，側(cè)面進料器22的機筒26中的螺栓和其它元件可以在不需相對于主擠出機移動側(cè)面進料器下取出和繼續(xù)工作。用這種方法，可以對側(cè)面進料器、馬達和控制構(gòu)件24和機筒26在不需從主擠出機移走側(cè)面進料器的任何部件或不需要干擾冷卻管線、連接器和其它電器導管和管線下進行改換和修理。具體地說，這種承接器30可以使在側(cè)面進料器中的機筒中的螺桿部件和軸收回和取出，而不用將側(cè)面進料器和主擠出機拆開。這就節(jié)省了制造設備的空間，也使側(cè)面進料器的修理和改進更容易，并可節(jié)約費用。
盡管已經(jīng)討論了目前認為是本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，但是，那些熟悉本領域的人員將會理解，迄今進行的變換和修改沒有偏離本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍，并打算將所有的屬于本發(fā)明的真正范圍的變化和改進包括在下面的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.將聚醋酸乙烯酯分割成單獨的小碎片并將小碎片輸送用于進一步加工的設備，該設備包括機殼部件；進料口部件，該進料口部件與所述機殼部件相連并具有第一進料端和第二端；位于所述第一進料端的第一爐條部件，將所述聚醋酸乙烯酯材料分割成塊狀小碎片，該小碎片可以通過所述爐條部件；位于所述機殼部件的轉(zhuǎn)動分離器，將所述塊狀小碎片破碎成單獨的聚醋酸乙烯酯材料的更小碎片，所述轉(zhuǎn)動分離器具有其上帶有多個斷續(xù)刀片部件的轉(zhuǎn)筒部件；位于所述機殼部件的緊鄰所述轉(zhuǎn)動分離器并具有規(guī)定的只允許所述聚醋酸乙烯酯材料的更小碎片通過的孔的第二爐條部件；用于維持所述機殼內(nèi)溫度在規(guī)定范圍內(nèi)以防止聚醋酸乙烯酯材料的單個小碎片粘接的冷卻裝置；和輸送來自所述機殼的已通過所述第二爐條部件的所述聚醋酸乙烯酯材料的單個小碎片的氣流輸送裝置。
2.使用主連續(xù)擠出機和側(cè)面進料器連續(xù)擠出機連續(xù)生產(chǎn)口香糖產(chǎn)品的系統(tǒng)，所述口香糖產(chǎn)品含有聚醋酸乙烯酯(PVA)材料和數(shù)種其它成分，所述系統(tǒng)包括PVC碎塊機設備，包括第一爐條部件，轉(zhuǎn)動分離器部件，第二爐條部件和輸送機構(gòu)，其中通過所述第一爐條部件將所述PVA材料引入所述碎塊機設備，分割成材料的更小碎片，通過所述轉(zhuǎn)動分離器部件分割成單個小碎片，并通過所述第二爐條部件；冷卻機構(gòu)，用于冷卻所述經(jīng)分割的PVA材料的單個小碎片并維持它們于特定的溫度范圍；輸送機構(gòu)，用于將所述經(jīng)分割的PVA材料的單個小碎片輸送至儲存容器中；測量機構(gòu)，用于精確測量從所述儲存容器至側(cè)面進料器連續(xù)擠出機的所述PVA材料的量；其中將側(cè)面進料器中的PVA材料引入主連續(xù)擠出機中的其它成分中，以形成并生產(chǎn)最終的口香糖產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，進一步包括將潤滑劑加入在儲存容器中的PVA材料的單個小碎片的機構(gòu)。
全文摘要
公開了用于加工樹膠基料或口香糖產(chǎn)品的聚醋酸乙烯酯和其它的相似成分的設備和系統(tǒng)，用碎塊機(40)將成分材料分成單獨的小碎片，并經(jīng)氣流輸送系統(tǒng)(46)輸送到旋風接受器(42)和儲料筒中。體積進料器(22)將材料送入側(cè)面進料器，側(cè)面進料器又將材料輸進和加入用于制造最后樹膠基料或口香糖產(chǎn)品所用的連續(xù)主擠出機中。獨特的承接器(30)將側(cè)面進料器連接到主擠出機，從而可以在不需將其與主擠出機分開的情況下對側(cè)面進料器進行修理和/或改進。
文檔編號B29C47/10GK1426692SQ0214311
公開日2003年7月2日 申請日期1998年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月5日
發(fā)明者M·德加迪, K·R·特布林克, J·A·達根, S·B·菲拉多, T·R·普里, A·W·厄普曼 申請人:沃尼爾·朗伯公司