專利名稱：用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的過程控制系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的過程控制系統(tǒng)和方法。
背景技術：
通常，口香糖膠基和口香糖產(chǎn)品采用分開的混合機、不同的混合技術、而且通常在不同的工廠生產(chǎn)。這樣做的原因之一是生產(chǎn)膠基的最佳條件和由膠基和其它組分，例如糖、香料，生產(chǎn)口香糖的最佳條件是如此的不同，以致于將這兩項工作合在一起是非常不切合實際的。一方面，口香糖膠基生產(chǎn)包括很難混溶的組分，例如高彈體、填充物、彈性柔韌劑、膠基軟化劑/乳化劑以及有時還有蠟，的分散(通常是高剪切)混合，通常需要很長的混合時間。另一方面，口香糖產(chǎn)品生產(chǎn)包括采用分配(通常是低剪切)混合把膠基和其它組分，例如產(chǎn)品軟化劑、松密度增甜劑、高密度增甜劑和食用香料劑，融合在一起，需要的時間較短。
為了提高生產(chǎn)膠基和口香糖產(chǎn)品的效率，傾向于連續(xù)生產(chǎn)口香糖膠基和產(chǎn)品。授予Ehrgott等的美國專利No.3,995,064公開了采用一系列的混合器或單個可變混合器連續(xù)生產(chǎn)口香糖。授予DeTora等的美國專利No.4,459,311也公開了采用一系列的混合器連續(xù)生產(chǎn)口香糖。歐洲公開號No.0,273,809(General Foods France)和法國公開號No.2,635,441(General Foods France)公開了其它膠基連續(xù)生產(chǎn)工藝。
授予Lesko等的美國專利No.5,045,325和授予Kramer等的美國專利No.4,555,407公開了口香糖產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)工藝。然而，在上述各種情況下，都是最初獨立準備膠基，然后在工藝中僅是簡單地加入已準備好的膠基。授予D′Amelia等的美國專利No.4,968,511公開了一種通過直接的一步工藝制得而不需分開生產(chǎn)膠基的包含一定乙烯基聚合物的口香糖產(chǎn)品。然而，D′Amelia等僅關心一次生產(chǎn)量的混合工藝，但是，該工藝沒有效率，而且沒有連續(xù)混合所獲得的產(chǎn)品的一致性。而且，單步工藝限于包含非常規(guī)膠基的口香糖，這些非常規(guī)的膠基缺乏高彈體和其它關鍵組分。
為了簡化口香糖的生產(chǎn)，并降低生產(chǎn)成本，口香糖工業(yè)需要或希望能在單個混合器中融合口香糖膠基組分和其它口香糖組分并能生產(chǎn)很寬范圍的口香糖的一體連續(xù)生產(chǎn)工藝。更進一步，需要不僅以連續(xù)的方式生產(chǎn)口香糖和/或口香糖膠基而且實現(xiàn)自動化，需要很少的或不需要人的介入。
發(fā)明概述本發(fā)明是自動化連續(xù)生產(chǎn)很寬范圍的口香糖產(chǎn)品的過程控制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明可以使用單個高效率的混合器，不需要分開生產(chǎn)口香糖膠基。
為此，在一個實施例中，提供一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有輸入工作參數(shù)的裝置；自動供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需的組分的裝置；控制自動供給裝置的裝置；以及通過向控制裝置輸入工作參數(shù)而自動連續(xù)混合裝置。
在一個實施例中，提供一個監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測組分溫度并將指示信號提供給控制裝置。
在一個實施例中，提供一個監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測自動供給裝置供應組分的供料速度并將指示的信號提供給控制裝置。
在一個實施例中，提供一個自動成形裝置，用于將收集和自動連續(xù)混合裝置排出的混合后的組分自動形成一預定形狀。
在一個實施例中，提供一個自動撒粉裝置，用于為在自動成形裝置中形成的預定形狀涂粉。
在一個實施例中，提供一個用于自動劃刻預定形狀的裝置。
在一個實施例中，提供一個用于在將預定形狀分成若干指定單元后進行自動包裝的裝置。
在另一實施例中，提供一種自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖膠基的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于輸入工作參數(shù)的裝置；自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖膠基所需的組分的裝置；用于收集和自動連續(xù)混合組分的裝置；控制自動連續(xù)供給裝置的裝置；以及通過向控制裝置輸入工作參數(shù)而自動連續(xù)混合的裝置。
在另一實施例中，提供一種自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的方法。該方法包括下列步驟輸入工作參數(shù)；向一混合器自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需的組分；在混合器中自動連續(xù)混合組分；根據(jù)工作參數(shù)控制自動連續(xù)的供料和混合。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟監(jiān)測組分的性能；以及提供指示性能的信號。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟提供警報，以警告在生產(chǎn)口香糖過程中出現(xiàn)錯誤條件。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟監(jiān)測生產(chǎn)過程中組分的供料速度；以及提供指示供料速度的信號。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟在生產(chǎn)過程中連續(xù)實時顯示工作參數(shù)。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟連續(xù)排出混合后的組分；以及將混合后的組分自動形成一預定形狀。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟將預定形狀分成若干指定單元后自動包裝。
在本發(fā)明的又一實施例中，提供一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需組分的裝置；連續(xù)混合組分以形成混合物的裝置；從混合裝置自動連續(xù)排出混合物的裝置；將混合物自動形成預定形狀的裝置；自動劃刻預定形狀的裝置；將預定形狀分成若干指定單元后自動包裝的裝置。
在一實施例中，系統(tǒng)進一步包括用于輸入工作參數(shù)的裝置；以及接受工作參數(shù)并根據(jù)工作參數(shù)控制系統(tǒng)的裝置。
在一實施例中，系統(tǒng)進一步包括用于在供給和混合期間監(jiān)測組分和混合物的裝置。
在一實施例中，系統(tǒng)進一步包括用于在成形、劃刻和包裝期間監(jiān)測混合物的裝置。
在一實施例中，系統(tǒng)進一步包括用于提供生產(chǎn)中檢測到的條件指示信號的警報裝置。
在本發(fā)明的又一實施例中，提供一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的方法。該方法具有下列步驟將組分供入連續(xù)混合器中；在連續(xù)混合器中混合組分以形成混合物；從容器中排出混合物；將混合物自動形成預定形狀；劃刻預定形狀以形成若干單元；分成若干指定單元后自動連續(xù)包裝預定形狀。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟用一物質(zhì)為所述預定形狀涂粉。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟輸入生產(chǎn)口香糖所需要的工作參數(shù)。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟在生產(chǎn)中檢測組分和混合物的性能。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟根據(jù)檢測到的性能控制產(chǎn)品。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟在生產(chǎn)中檢測組分和混合物的性能并將檢測到的性能與工作參數(shù)相對比。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟根據(jù)對比結果控制口香糖的生產(chǎn)。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟提供指示生產(chǎn)中檢測到的預定條件的警報。
在一實施例中，該方法進一步包括下述步驟連續(xù)顯示生產(chǎn)中的實時狀態(tài)和其他工作參數(shù)。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點在于提供一種生產(chǎn)口香糖的自動化連續(xù)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點還在于提供一種比現(xiàn)有技術中生產(chǎn)口香糖的方法所需要的人力少的生產(chǎn)口香糖的自動化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點還在于提供一種與采用現(xiàn)有技術中的一次生產(chǎn)量的混合方法所制得的口香糖相比，產(chǎn)品一致性提高、熱損失小、熱過程短、污染少的生產(chǎn)口香糖的自動化連續(xù)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于提供一種基本減少廢料的生產(chǎn)口香糖的自動化連續(xù)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于提供一種基本減少生產(chǎn)中的錯誤和易變性的自動化連續(xù)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點通過下面結合附圖描述優(yōu)選實施例會變得更加清楚。然而，詳細的描述和例子僅是用來說明本發(fā)明，不是用來限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附的權利要求及其等同物限定。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點通過下面結合附圖描述優(yōu)選實施例會被描述并顯得更加清楚。


圖1是實施本發(fā)明方法的優(yōu)選的Buss高效率混合器的局部分解立體圖，表示混合筒和混合螺旋結構；圖2A是在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中，用在限制環(huán)組件的上游側(cè)的旋擰件的立體圖；圖2B是在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中，用在限制環(huán)組件的下游側(cè)的旋擰件的立體圖；圖2C是用在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中的限制環(huán)組件的立體圖；圖3是圖2A、2B、2C中的構件在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中的定位；圖4是用在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中的低剪切混合螺旋件的立體圖；圖5是用在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中的高剪切混合螺旋件的立體圖；圖6是用在本發(fā)明優(yōu)選的高效率混合器結構中的筒銷件的立體圖；圖7是用于實施本發(fā)明方法的混合筒銷和組分供給口的示意圖；圖8是用于實施本發(fā)明方法的本發(fā)明優(yōu)選的混合螺旋結構的示意圖；圖9是本發(fā)明用來完成自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)組件的方框圖；圖10是本發(fā)明用來完成自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)組件和混合后自動化下游生產(chǎn)口香糖所需要的組件的方框圖。
優(yōu)選實施例本發(fā)明提供能用來處理在一擠壓機中混合膠基、膠或膠基和膠的復合物的連續(xù)擠壓機的自動控制方法。進一步地，也公開控制擠壓之后的下游操作，例如，壓片，涂粉，劃刻，和包裝。
本發(fā)明是一種采用單個連續(xù)高效率混合器不需要分開生產(chǎn)口香糖膠基的總體生產(chǎn)口香糖的方法。該方法優(yōu)選采用一連續(xù)混合器實現(xiàn)，該混合器的混合螺旋基本由精確布置的混合件組成，只有極小部分的簡單輸送件。本發(fā)明優(yōu)選的混合器是圖1中所示的刀-銷混合器100。刀-銷混合器采用結構可選擇性旋轉(zhuǎn)的混合刀和固定的筒銷，以保證在相對短的距離上的有效混合。商業(yè)上可獲得的刀-銷混合器是由瑞士Buss公司制造的可從位于伊利諾斯州的Bloomingdale的Buss美國公司獲得的Buss捏合機。
參照圖1，本發(fā)明優(yōu)選的刀-銷混合器100包括在筒140內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)的單個混合螺旋120，在使用中，筒140基本閉合并完全圍繞混合螺旋120。混合螺旋120包括一圓柱軸122和三排圍繞螺旋軸122均勻間隔開布置的混合刀片124(在圖1中僅看見兩排)?；旌系镀?22從軸122徑向向外伸出，每一個刀片122類似斧子的刀身。
混合筒140包括內(nèi)筒殼體142，在混合器100運行期間，筒140圍繞螺旋120閉合時，內(nèi)殼體142大體呈圓柱形。三排靜止銷144圍繞螺旋軸142均勻間隔開布置，并從筒殼體142徑向向內(nèi)突出。銷144大體呈圓柱形，并可具有圓端或削平端146。
帶有刀片124的混合螺旋120在筒140內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，并由變速馬達(未示出)驅(qū)動。在旋轉(zhuǎn)期間，混合螺旋120也沿軸向前后運動，產(chǎn)生高效率的旋轉(zhuǎn)和軸向混合的組合。在混合期間，混合刀片124連續(xù)經(jīng)過靜止銷之間，然而，刀片和銷從不互相接觸。而且，刀片124的徑向邊緣126從不接觸筒的內(nèi)表面142，銷144的端部146從不接觸混合螺旋軸122。
圖2-6表示能用來構成最佳用途的混合螺旋120的各種螺旋件。圖2A和2B表示和限制環(huán)組件結合使用的旋擰件20和21。旋擰件20和21分別包括一圓柱形外表面22，若干從表面22向外突出的刀片24，以及帶有用來接納和配合混合螺旋軸(未示出)的鍵槽28的內(nèi)孔26。第二旋擰件21是第一旋擰件20的大約兩倍長。
圖2C表示用來沿混合螺旋120在選定位置建立背壓的限制環(huán)組件30。限制環(huán)組件30包括兩個安裝到筒殼體142上的半件37和39，在使用中，兩個半件37和39接合形成一閉合環(huán)。限制環(huán)組件30包括一圓形外輪緣32，如圖中所示的有角度的內(nèi)環(huán)34，以及在內(nèi)環(huán)中的孔36，所述孔用來接納但不接觸安裝在螺旋軸上的旋擰件20和21。限制環(huán)組件的兩個半件的表面有安裝孔35，用來將所述半件安裝到筒殼體142上。
圖3表示限制環(huán)組件30和旋擰件20、21在運行期間的關系。當混合螺旋120在筒140內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)并軸向往復運動時，旋擰件20、21和內(nèi)環(huán)34之間的間隙提供了材料從限制環(huán)一側(cè)到另一側(cè)的主要通道。在限制環(huán)組件上游側(cè)的旋擰件20包括改形的刀片27，以允許內(nèi)環(huán)34的間隙。另一個旋擰件21大體設置在限制環(huán)組件30的下游，該旋擰件21有一運動靠近并擦內(nèi)環(huán)34的相對表面的端刀片(圖中看不見)。
旋擰件20、21的外表面22和限制環(huán)組件30的內(nèi)環(huán)34之間的間隙很大程度上決定了在混合器100的運行期間限制環(huán)組件30的上游區(qū)會出現(xiàn)多大的壓力增加，所述的間隙優(yōu)選在1-5mm范圍。應該注意到，上游旋擰件20的長度和直徑比(L/D)大約是1/3，下游旋擰件21的長度和直徑比(L/D)大約是2/3，因此旋擰件的總的長度和直徑比(L/D)大約是1.0。
圖4和5表示完成大部分混合工作的混合件或“揉捏”件。圖4中的低剪切混合件40和圖5中的高剪切混合件50主要的不同在于從混合件向外突出的混合刀片的尺寸。圖5中，從表面52向外突出的高剪切混合刀片54比圖4中所示的從表面42向外突出的低剪切混合刀片44大而且厚。對于每個混合件40和50，混合刀片布置成上面參照圖1所述的沿圓周間隔開的三排。使用圖5中較厚的混合刀片54意指當螺旋120旋轉(zhuǎn)和軸向往復運動時(如圖1所示)，刀片間的軸向距離更短，而且刀片54和靜止銷之144間的間隙更小。間隙的減小引起混合件50附近的更高的固有的剪切。
圖6表示從筒140卸下的單個靜止銷144。銷144包括帶螺紋的底座145，以便附著在沿內(nèi)筒軸142上選定位置處。也可以通過使一些銷144帶有空心孔而作為液體注入口。
圖7表示本發(fā)明優(yōu)選的筒結構示意圖，包括本發(fā)明優(yōu)選的筒銷144的布置。圖8是表示本發(fā)明優(yōu)選的混合螺旋結構的相應示意圖。其優(yōu)選結構表示在圖7和8中的混合器200的總的有效混合L/D大約為19。
混合器200包括開始供料區(qū)210和五個混合區(qū)220、230、240、250和260。區(qū)210、230、240、250和260分別包括五個盡可能大的供料口212、232、242、252和262，這些供料口能用來向混合器200中添加主(固態(tài))組分。區(qū)240、260也帶有五個小一些的液體注入口241、243、261、263和264，用來添加液體組分。液體注入口241、243、261、263和264包括特殊的筒銷，如上所述的，筒銷144形成有空心中心。
參見圖7，筒銷144優(yōu)選位于大部分或全部可能獲得的位置，如圖中所示位于三排中。
參見圖8，對于大多數(shù)口香糖產(chǎn)品，本發(fā)明混合器優(yōu)選的結構形狀概括描述如下。初始供料區(qū)210的結構具有大約1-1/3 L/D的低剪切元件，如圖4中所示的元件40。如上所討論的，由于初始供料區(qū)210的目的僅僅是將組分輸送到混合區(qū)，所以初始供料區(qū)的L/D不計算作為總有效混合L/D為19的一部分。
第一混合區(qū)220的結構作成從左到右(圖8)具有兩個低剪切混合元件40(圖4)，隨后是兩個高剪切元件50(圖5)。兩個低剪切元件貢獻大約混合的1-1/3 L/D。區(qū)220具有大約3.0的總混合L/D，包括被一帶有配合旋擰件20和21(在圖8中沒有分開指出)的57mm限制環(huán)組件30覆蓋的端部。
帶有配合旋擰件20和21限制環(huán)組件30跨在第一混合區(qū)220的結束端和第二混合區(qū)230開始端之間，其復合L/D是大約1.0，其部分在第二混合區(qū)230內(nèi)。區(qū)230的結構作成從左到右具有三排低剪切混合元件40和1.5高剪切混合元件50。三排低剪切混合元件貢獻大約2.0混合L/D，1.5高剪切混合元件貢獻大約1.0混合L/D。區(qū)230的總混合L/D大約為4.0。
跨接第二混合區(qū)230的結束端和第三混合區(qū)240的開始端是一帶有配合旋擰件20和21的60mm限制環(huán)組件30，其具有大約1.0的L/D。區(qū)240的結構作成從左到右具有4.5高剪切混合元件50，其貢獻的混合L/D大約為3.0。區(qū)240具有大約4.0的總混合L/D。
跨接第三混合區(qū)240的結束端和第四混合區(qū)250的開始端是另一帶有配合旋擰件的60mm限制環(huán)組件30，其具有大約1.0的L/D。第四混合區(qū)250的其余部分和第五混合區(qū)260的結構作成具有11個低剪切混合元件40，貢獻大約

的混合L/D。區(qū)250的總混合L/D大約為4.0，區(qū)260的總混合L/D大約為4.0。
在解釋各種口香糖組分在哪兒加入到連續(xù)混合器200以及它們?nèi)绾伪换旌锨埃懻摬捎帽景l(fā)明方法制得的典型口香糖的組分是有幫助的。口香糖通常包括水溶性的松密度部分、不溶解于水的口香糖膠基部分、以及一種或多種食用香料劑。水溶性部分在咀嚼期間的一段時間內(nèi)消耗掉。膠基部分在咀嚼的整個過程中一直保留在嘴里。
不溶解于水的膠基基本上包括高彈體、彈性增韌劑(樹脂)、脂肪、油、蠟、軟化劑和無機填料。高彈體可包括聚異丁烯、異丁橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、以及天然膠乳如糖膠樹膠。樹脂可包括聚乙酸乙烯酯和萜烯樹脂。低分子量的聚乙酸乙烯酯是優(yōu)選樹脂。脂肪和油可包括動物脂肪如豬脂和牛脂，植物油如豆油和棉子油、氫化和部分氫化植物油、以及可可油。通常使用的蠟包括石油蠟如石蠟和微晶蠟，天然蠟如蜂蠟，小燭樹蠟，巴西棕櫚蠟，以及聚乙烯蠟。
膠基通常也包括填料組分，如碳酸鈣、碳酸鎂、滑石、磷酸二鈣、及其類似物；軟化劑，包括甘油—硬脂酸酯和甘油三乙酸酯；以及一些可選擇的成分如抗氧化劑、色料和乳化劑。膠基構成口香糖組分重量百分比的5-95％，更多的是占口香糖重量的10-50％，最普遍的是占口香糖的重量的20-30％。
口香糖的水溶性部分可包括軟化劑、松密度增甜劑、高密度增甜劑、食用香料劑以及它們的結合物。向口香糖中添加軟化劑是為了實現(xiàn)最佳的口香糖的咀嚼性和口感。軟化劑，公知的也稱做增韌劑或增塑劑，通常構成口香糖重量的0.5-15％。軟化劑可包括甘油、卵磷脂以及它們的結合物。增甜劑水溶液，如山梨醇、氫化淀粉水解液、玉米糖漿、以及它們的結合物，可用在口香糖中作為軟化劑和粘合劑。
松密度增甜劑構成口香糖重量的5-95％，更多的是占口香糖重量的20-80％，最普遍的是占口香糖重量的30-60％。松密度增甜劑可包括糖和無糖增甜劑的組分。糖類增甜劑可包括含糖化物組分，其包括但不僅僅限于蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、糊精、干轉(zhuǎn)化糖、果糖、左旋糖、半乳糖、玉米糖漿中的一種或多種結合。無糖增甜劑包括具有增甜特性的組分，但不含有公知的糖。無糖增甜劑包括但不僅僅限于糖醇，如三梨醇、甘露糖醇、木糖醇、氫化淀粉水解液、maltitol以及其類似物中的一種或多種結合。
高密度增甜劑也可與無糖增甜劑一同存在并使用。使用時，高密度增甜劑通常構成口香糖重量的0.001-5％，優(yōu)選占口香糖重量的0.01-1％。通常地，高密度增甜劑至少比蔗糖甜20倍。這些包括但不僅僅限于sucralose，aspartame，acesulfame的鹽類，alitame，糖精和它的鹽類，環(huán)己烷氨基磺酸和它的鹽類，甘草甜，二氫查耳酮，thaumatin，monellin，以及類似物，中的一種或多種結合。
含糖和/或無糖增甜劑的復合物可用在口香糖中。增甜劑在口香糖中可以整個或部分作為水溶填充劑起作用。此外，軟化劑可以提供附加的甜度，如用水溶糖或alditol溶液。
食用香料劑通常在口香糖中的量為占口香糖重量的約0.1-15％，優(yōu)選在約0.2-5％之間，最好在0.5-3％之間。食用香料劑可以包括精油、合成香料、或它們的混合物，包括但不僅僅限于從植物和水果中提煉出的油，如柑桔油、水果香精、薄荷油、綠薄荷油、其它薄荷油、丁子香油、冬青油、茴香油、以及類似物。人工食用香料劑和組分也可用在本發(fā)明的食用香料劑配料中。天然和人工食用香料劑可以感覺上可接受的方式結合在一起。
可選擇的組分如色料、乳化劑、藥劑和其它的食用香料劑也可用在口香糖中。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，膠基和最終的口香糖產(chǎn)品在同一個混合器中連續(xù)制造。通常膠基是用約25或更少的混合L/D制造，優(yōu)選20或更少，最好是大約15或更少。隨后，口香糖的其它組分和膠基結合以制造口香糖產(chǎn)品，采用約15或更少的混合L/D，優(yōu)選約10或更少，最好是大約5或更少。膠基組分和其它口香糖組分的混合可以在同一混合器的不同部分發(fā)生，或者重疊，只要總的混合達到使用大約40或更少的L/D，優(yōu)選大約30或更少，最好是大約20或更少。
當使用優(yōu)選的刀銷混合器時，具有上述優(yōu)選的結構，總的口香糖制造可使用大約為19的混合L/D。膠基可使用大約為15或更少的混合L/D制造，其余的口香糖組分與膠基結合可使用大約5或更少的L/D。
為了使用優(yōu)選的刀銷混合器200完成整個口香糖制備，保持混合螺旋120的rpm小于約150是有利的，優(yōu)選小于100。而且混合器的溫度優(yōu)選最佳化，以便在膠基最初遇到口香糖的其它組分時，其在大約130°F或更低；當口香糖產(chǎn)品離開混合器時，其溫度在大約130°F或更低(優(yōu)選125°F或更低)。溫度優(yōu)化部分可通過選擇加熱或水冷環(huán)繞混合區(qū)220、230、240、250和260的筒部分來實現(xiàn)。
為了制備膠基，可接著進行下面的優(yōu)選程序。高彈體、填充劑、和至少一些高彈體溶劑被加入到混合器200的供料區(qū)210的第一大進料口212，其一邊沿箭頭方向被輸送，一邊在第一混合區(qū)220進行高度分散混合。其余的高彈體溶劑(如果有)和聚乙酸乙烯酯被添加到第二混合區(qū)230的第二大進料口232中，配料在混合區(qū)230的其余部分進行更分散的混合。
脂肪、油、蠟(如果用的話)、乳化劑、和選擇性的色料和抗氧化劑被添加到第三混合區(qū)240的液體注入口241、243，組分在混合區(qū)240進行分散混合，同時沿箭頭122方向被輸送。至此，已完成膠基的制備，膠基應基本呈單色、均勻、無凝塊的混合物離開第三混合區(qū)240。
第四混合區(qū)250主要被用來冷卻膠基，但是還可以完成小組分的添加。隨后，為了制備最終的口香糖產(chǎn)品，甘油、玉米糖漿、其它的松密度糖增甜劑、高密度增甜劑、和食用香料劑可加到第五混合區(qū)260，這些組分進行分配混合。如果口香糖產(chǎn)品是無糖的，氫化淀粉水解液、或三梨醇溶液可以替換玉米糖漿，粉狀alditols可以替換糖。
優(yōu)選地，在第五混合器260的第一液體注入口261加入甘油。固態(tài)組分(松密度增甜劑、密封高密度增甜劑等)被加入到大進料口262。糖漿(玉米糖漿、氫化淀粉水解液、三梨醇溶液等)被加入下一個液體注入口263，食用香料劑被加入到最后一個液體注入口264。食用香料劑也可變換地加入到口261和263，以便增塑膠基，從而降低螺旋上的溫度和扭矩。這也允許混合器以更高的rpm運行，有更高的通過量。
口香糖組分被調(diào)和成均勻的物質(zhì)，從混合器中排出連續(xù)流或“繩”。連續(xù)流或“繩”被放置在移動輸送帶上，運到成型臺，在此口香糖被作成預定形狀，如將它壓成片、劃刻、并切成若干條。因為整個口香糖制備過程合并在單個連續(xù)混合器中進行，因此產(chǎn)品幾乎沒有變化，由于機械和熱關系曲線簡化，產(chǎn)品更干凈，更穩(wěn)定。
對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行大范圍的變化或修改對本領域的技術人員是顯然的。上述的優(yōu)選實施例和下面將要描述的例子僅是用來說明本發(fā)明，不是用來限制本發(fā)明。例如，可采用不同的連續(xù)混合裝置和不同的混合器構造，但是只要口香糖膠基和口香糖產(chǎn)品是在單個連續(xù)混合器中使用不大于40的混合L/D制備出，就不脫離本發(fā)明。例1測試連續(xù)混合器的適配性可以采用下述初步測試來確定帶有特定構造的具體連續(xù)混合器是否符合用來實施本發(fā)明方法的高效混合器的要求。
35.7％的丁基橡膠(98.5％的異丁烯-1.5％的異戊二烯的共聚物，分子量為120,000-150,000，由位于加拿大安大略省SARNIA的Polysar公司生產(chǎn)的POLYSAR丁基101-3)、35.7％的碳酸鈣(紐約Pfizer公司生產(chǎn)的VICRON15-15)、14.3％的多萜樹脂(Florida，Panama城的Arizona化學公司生產(chǎn)的ZONAREZ 90)，以及14.3％的第二多萜樹脂(Arizona化學公司生產(chǎn)的ZONAREZ 7125)的干摻和物被送入所討論的具有要被測試的混合器外形的連續(xù)混合器。選擇適合最佳混合的溫度分布，限制混合物的出口溫度不超過170℃，以防止熱降。為了取得作為合適的高效率混合器的資格，該混合器應該產(chǎn)出具有均一乳白色的均勻無凝塊的混合物，其L/D不大于10，優(yōu)選不大于7，最好不大于5。
為了徹底檢查凝塊，最終的橡膠復合物可以被拉伸用肉眼觀察，或者在液壓下壓縮觀察，或者在熱板上熔化，或者制成最終的膠基，隨后再用現(xiàn)有技術中的方法檢測凝塊。
而且，混合器必須具有足夠的長度以便在一單個混合器中完成膠基和口香糖產(chǎn)品的制造，采用總的混合L/D不超過40。符合這些要求的任何混合器均落入適合實施本發(fā)明方法的高效率混合器的定義范圍內(nèi)。例2-6連續(xù)生產(chǎn)口香糖使用100mm的混合螺旋直徑的Buss捏合機以上述優(yōu)選的方式(除非相反指出)進行下面的例子，所述攪拌機具有五個混合區(qū)，總的混合L/D為19，最初的輸送L/D為1-1/3。在混合器的端部不使用模子，除非相反指出；排出的產(chǎn)品混合物如同一根連續(xù)的繩子。每個例子設計成具有供料速度以便獲得口香糖產(chǎn)品的輸出速度是300磅/小時。
用容量泵將液體組分喂入大的進料口和/或更小的液體注入口，所述口的位置大體如上所述，除非相反指出。泵的尺寸合適并調(diào)整成達到所希望的供料速度。
用重力螺旋供料器將干組分添加到如上所述的大的附加口中。供料器的尺寸合適并調(diào)整成達到所希望的供料速度。
通過環(huán)繞在每個混合筒區(qū)并在混合螺旋內(nèi)側(cè)的筒套中的循環(huán)流體實現(xiàn)溫度控制。在溫度不超過200°F的情況下，采用水冷卻，在較高溫度下采用油冷卻。在需要水冷的情況下，使用自來水(通常溫度在57°F左右)即可，不需再冷卻。
流體和組分的混合溫度均被記錄。流體溫度被設定為每個筒混合區(qū)(與圖7和8中的220、230、240、250和20對應)的溫度，分別被記錄為Z1、Z2、Z3、Z4和Z5。流體溫度也被設定為混合螺旋120的溫度，并被記錄為S1。
在混合區(qū)220、230、240、250的下游端，混合區(qū)260的中部附近，和混合區(qū)260的端部附近的實際溫度被記錄。這些溫度分別被記錄為T1，T2，T3，T4，T5，和T6。實際混合溫度受循環(huán)流體的溫度、混合物和環(huán)繞筒的熱交換性能和混合過程中的機械加熱影響，因而往往由于附加因素的影響而不同于設定溫度。
所有組分在室溫(大約77°F)加入到連續(xù)混合器中，除非相反指出。例2該例說明糖塊泡泡糖(sugar chunk bubble gum)的制備。對于該例，混合器的形狀與上述的優(yōu)選形狀稍稍不同，并用在例2-6中。具體地說，圓孔30mm的模安裝在混合器的出口端。
68.9％的高分子量聚乙酸乙烯酯和31.1％的磨碎的滑石的摻和物以35.4lb/h(磅/小時)的速度被添加到第一大送料口212(見圖7)。聚異丁烯(預熱到100℃)也以3.95lb/h的速度加入到口212中。在第一混合區(qū)220的下游，乙?；说膯嗡岣视王ヒ?.6lb/h的速度利用液體注射(空心筒銷)口(圖7中未示出)注入。
附加的聚異丁烯(100℃)以3.95lb/h的速度，部分氫化了的木松香的甘油酯以13.4lb/h的速度被添加到第二大口232。43.6％的甘油一硬脂酸酯、55.9％的甘油三乙酸酯和0.5％BHT的混合物以6.7lb/h的速度被添加到液體注入口241。
甘油以2.1lb/h的速度被注入液體注入口261。98.4％的榨糖和1.6％的檸檬酸的混合物以170.4lb/h的速度加入到大口262中。玉米糖漿(40℃)以58.5lb/h的速度被注入液體注入口263，并且60％的白檸檬食用香料和40％的大豆卵磷脂的混合物以3.0lb/h的速度被加入液體注入口264。
區(qū)溫度(Z1-Z5，°F)最終分別設定在440、440、160、61、和61。螺旋溫度(S1)最終設定在80°F。混合溫度(T1-T6，°F)最終分別設定在189、176、161、97、108、和112。螺旋以55rpm旋轉(zhuǎn)。
首先，產(chǎn)品從擠壓機中在140°F出來，并表現(xiàn)出熱應力跡象。然后，區(qū)溫度Z1和Z2每個均降低10°F，螺旋溫度S1升高20°F，至以上所示值。這使得口香糖的出口溫度下降到122°F，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高。
在咀嚼時，產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的質(zhì)地、味道、和吹泡泡特性。也看不見橡膠凝塊。例3該例說明薄荷味無糖口香糖的制備。42.1％的磨碎的細碳酸鈣，16.7％的部分氫化了的木松香的甘油酯，17.0％的磨碎的丁基橡膠，和5.3％磨成粉狀(25∶75)的丁苯橡膠(75％橡膠，25％碳酸鈣)，的混合物以38.4lb/h被加入到口212(參見圖7)中。
低分子量的聚乙酸乙烯酯以12.7lb/h的速度和聚異丁烯(預熱到100℃)以7.6lb/h的速度加入到口232。
脂肪混合物(82℃)被50/50注射到注入口241和243中，總體速度為20.9lb/h。脂肪混合物包括35.7％的氫化棉子油、30.7％的豆油、20.6％的部分氫化了的豆油、12.8％的甘油一硬脂酸酯、和0.2％BHT。
與以前的例子不同，甘油通過一液體注入口(未示出)以25.5lb/h的速度注射到第四混合區(qū)250(圖7)中。氫化淀粉水解液和甘油(在40℃)的脫水混合物通過另一液體注入口(未示出)注入第四混合區(qū)250的下游。脫水混合物包括67.5％的氫化淀粉水解液固體，25％甘油，和7.5％的水。
84.8％的三梨醇、14.8％的甘露糖醇、和0.4％的密封aspartame的混合物以162.3lb/h的速度被加入到第五混合區(qū)260中的口262。94.1％的薄荷香料和5.9％的卵磷脂的混合物以5.1lb/h的速度注射入位于再下游的口264。
區(qū)溫度(Z1-Z5，°F)被分別設定在400、400、150、62、和62。螺旋溫度(SI)被設定在66°F?；旌蠝囟?T1-T6，°F)被測定為307、271、202、118、103和116?；旌下菪?9rpm的速度旋轉(zhuǎn)。
口香糖產(chǎn)品在117°F離開混合器?？谙闾蔷哂辛己玫耐庑危瑳]有三梨醇點或橡膠凝塊。口香糖觸摸起來稍稍有點濕、粘連、和松密度(密度低)，但是是合格的。在咀嚼過程中，開始軟，隨著不斷地咀嚼變得結實起來。例4該例描述用在涂覆丸中的無糖薄荷膠。28.6％的磨成粉狀的丁基橡膠(75％橡膠，25％碳酸鈣)、27.4％高分子量萜烯樹脂、26.9％低分子量萜烯樹脂和17.1％的碳酸鈣，的混合物以41.9lb/h的速度被加入到口212(圖7)。
低分子量的聚乙酸乙烯酯以24.7lb/h的速度和聚異丁烯(預熱到100℃)以1.7lb/h的速度加入到口232。
脂肪復合物(82℃)被50/50注射到注入口241和243中，總體速度為21.7lb/h。脂肪復合物包括22.6％的氫化棉子油、21.0％的氫化豆油、21.0％的部分氫化了的豆油、19.9％的甘油一硬脂酸酯、15.4％的甘油和0.2％BHT。
70％的三梨醇溶液用空心筒銷液體注入口(未示出)以17.4lb/h的速度注射到第四混合區(qū)250(圖7)中。
65.8％的三梨醇、17.9％的沉淀碳酸鈣，和16.3％的甘露糖醇，的混合物以184.2lb/h的速度被加入到最后的大口262內(nèi)。71.4％的薄荷香料和28.6％的大豆卵磷脂的混合物以8.4lb/h的速度注射入最后的液體注入口264。
區(qū)溫度(Z1-Z5，°F)被分別設定在400、400、150、61和61。螺旋溫度(SI)被設定在65°F?；旌蠝囟?T1-T6，°F)被測定為315、280、183、104、109和116?；旌下菪?1rpm的速度旋轉(zhuǎn)。
口香糖產(chǎn)品在127°F離開混合器。口香糖具有良好的外形，沒有三梨醇點或橡膠凝塊。然而初始口香糖粗而且有顆粒。例5該例說明薄荷味含糖口香糖的制備。27.4％的磨成粉狀的丁基橡膠(75％丁基橡膠粉，25％碳酸鈣)，14.1％的低軟化的萜烯樹脂(軟化點＝85℃)，14.4％的高軟化萜烯樹脂(軟化點＝125℃)，和44.1％的碳酸鈣的混合物以24.6lb/h被加入到第一大進料口(在圖7和8中的口212)中。
73.5％的低分子量的聚乙酸乙烯酯、9.2％的高分子量的聚乙酸乙烯酯、8.6％低軟化的萜烯樹脂、和8.7％的高軟化萜烯樹脂的混合物，以17.4lb/h的速度送入第二大進料口232。聚異丁烯也以3.5lb/h的速度加入到這個口中。
脂肪混合物(預熱到83℃)被注射到第三混合區(qū)的液體注入口(圖7中所示的口241和243)中，總體速度為14.5lb/h，喂入每個口的混合物分別是50％。脂肪混合物包括0.2％的BHT、2.5％的可可粉、31.9％的氫化棉子油、19.8％的甘油一硬脂酸酯、18.7％的氫化豆油、13.7％的卵磷脂、和13.2％的部分氫化了的棉子油。
84.6％的糖和15.4％的葡萄糖一水合物的混合物以203.1lb/h的速度注射到第五混合區(qū)的大進料口262中。甘油以3.9lb/h的速度加入到第五混合區(qū)的第一液體注入口261中。預熱到44℃的玉米糖漿以30.0lb/h的速度加入到第五混合區(qū)的第二液體注入口263。90.0％的薄荷香料和10.0％的卵磷脂的混合物以3.0lb/h的速度被注入第五混合區(qū)的第三液體注入口264中。
區(qū)溫度Z1-Z5被分別設定在350、350、110、25和25(單位°F)?；旌下菪郎囟?SI)被設定在101°F?；旌蠝囟萒1-T6被測定為恒定狀態(tài)，分別為320、280、164、122、105和103(單位°F)。螺旋以63rpm的速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)品在52-53℃離開混合器。
薄荷含糖口香糖產(chǎn)品比較柔軟，質(zhì)量合格。例6該例描述無糖片形泡泡糖的制備。對于該例，圖8中所示的用在以前的例子中的螺旋結構變化如下。輸送部分210和混合部分220、250和260的構造大體如前所述。在第二混合區(qū)230，三個低剪切元件40也沒有變化。
區(qū)230中的1-1/2高剪切元件50、跨接區(qū)230和240的限制元件30、區(qū)240的全部、跨接區(qū)240和250的限制元件30被去掉。三個高剪切元件50(復合L/D＝2.0)被安置在區(qū)230中，并延伸入?yún)^(qū)240。兩個半低剪切元件40(復合L/D＝1-2/3)接著在區(qū)240中。隨后，三個半高剪切元件50(復合L/D＝2-1/3)接著在區(qū)240中并延伸入?yún)^(qū)250。區(qū)250和260中的11個低剪切元件40沒有變化。
為了制造產(chǎn)品，53.1％的高分子量的聚乙酸乙烯酯、31.0％的滑石、12.2％的木松香的甘油酯，和3.5％的磨成粉狀(25∶75)的丁苯橡膠(75％橡膠，25％碳酸鈣)，的混合物以54.9lb/h被加入到大口212(圖7)中。聚異丁烯(預熱到100℃)也以9.0lb/h的速度泵入同一口中。
部分氫化了的木松香的甘油酯以15.3lb/h的速度，和三醋精以4.4lb/h的速度，被加入到第二混合區(qū)230的大口232中。
脂肪/蠟混合物(在82℃)以50/50喂入第三混合區(qū)240的液體注入口241和243中，總的速度為13.9lb/h?；旌衔锇?0.3％的甘油一硬脂酸酯、49.4％的石蠟(m.p.＝135°F)，和0.3％的BHT。
稀釋的甘油用液體注入口(未示出)以28.2lb/h的速度注入第四混合區(qū)250。稀釋度是87％的甘油和13％的水。
84.0％的三梨醇、12.7％的甘露糖醇、1.1％的富馬酸、0.2％的aspartame、0.4％的密封aspartame、0.7％的己二酸、和0.9％的檸檬酸、的混合物以165.0lb/h的速度注入到第五混合區(qū)260的口262中。51.6％的泡泡膠香料和48.4％的大豆卵磷脂的混合物以9.3lb/h的速度注入?yún)^(qū)260的口264中。
區(qū)溫度(Z1-Z5，°F)被分別設定在350、350、100、64和64。螺旋溫度(SI)被設定在100°F。混合溫度(T1-T6，°F)被分別記錄為286、260、163、107、104和112?；旌下菪?5rpm的速度旋轉(zhuǎn)。
口香糖產(chǎn)品在118°F離開混合器。最終獲得的產(chǎn)品具有良好的外形，沒有凝塊。在咀嚼中味道和質(zhì)地均非常好，吹泡泡的特性也很好。
下面參照圖9和10，以自動化過程控制系統(tǒng)301的形式描述本發(fā)明的系統(tǒng)301。過程控制系統(tǒng)301包括若干組件，有操作界面計算機310，其可由例如操作人員312或記憶存儲器314控制。為此，操作界面計算機310接受來自操作員312和/或記憶存儲器314的過程控制參數(shù)。過程控制參數(shù)被送到可編程控制器316。作為過程控制參數(shù)的一個示例，組分的百分數(shù)可被輸入操作界面計算機310，并轉(zhuǎn)換成，例如，供料速度設定值?；蛘撸┝纤俣仍O定值可直接輸入計算機310。操作界面計算機310還接受來自可編程控制器316的實時運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過一圖形界面(未示出)提供給操作員312。操作界面計算機310還可將數(shù)據(jù)和過程參數(shù)存儲在記憶存儲器314內(nèi)。給操作員的當前或檔案運行信息的打印的或在線報告還可顯示在顯示器315和/或送給打印機。這些可由本領域的熟練技術人員完成實施。
如上所述的，可編程控制器316接受來自操作界面計算機310的計算式和過程參數(shù)。可編程控制器316能進行控制運算和邏輯運算，并將實時指令傳遞給隨后將要描述的裝置控制器。可編程控制器316可接受來自裝置控制器的實時數(shù)據(jù)，并將實時數(shù)據(jù)傳達給操作界面計算機310。或者，裝置直接由可編程控制器316控制。這樣的裝置包括，但不僅僅限于，組分供料攪拌器、加熱器、漏斗注入裝置、以及類似物。在一實施例中，專用控制器所負責的控制功能，如組分供料速度控制，也可由可編程控制器316負責。進一步，可編程控制器316可提供庫存量和指令數(shù)據(jù)，以保持最佳程度的供應組分。
上面所提及的一個這樣的裝置控制器包括一擠壓機加熱和冷卻控制器318。擠壓機加熱/冷卻控制器318接受來自可編程控制器316的開始和停止指令和擠壓機區(qū)溫度參數(shù)。進一步，利用傳感器321接受來自擠壓機加熱和冷卻裝置320的實時溫度數(shù)據(jù)。擠壓機加熱/冷卻控制器318啟動和關閉擠壓機加熱/冷卻裝置320，和/或調(diào)節(jié)它們以將實際溫度保持在規(guī)定的和通過過程控制參數(shù)輸入的范圍內(nèi)。進一步，擠壓機加熱/冷卻控制器318將實際溫度數(shù)據(jù)傳遞到可編程控制器316。
本發(fā)明系統(tǒng)中使用的另一裝置控制器是一擠壓機控制器322。該擠壓機控制器322接受來自可編程控制器316的開始和停止指令和參數(shù)，如每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。進一步，擠壓機控制器322還接受來自擠壓機324的至少實時材料溫度、rpm、扭矩、和電力數(shù)據(jù)。擠壓機324的擠壓機馬達(未示出)由擠壓機控制器322控制，以將速度保持在過程參數(shù)所規(guī)定的rpm。擠壓機控制器322還可包括將包括溫度的運行數(shù)據(jù)從擠壓機324傳送到可編程控制器316。
本發(fā)明系統(tǒng)中使用的另一裝置控制器是一組分供料控制器326。組分供料控制器326接受來自可編程控制器316的開始和停止指令以及組分供料速度。組分供料控制器326還接受來自組分供料器328的實時重量和rpm數(shù)據(jù)。結果，組分供料控制器326計算實際供料速度并控制供料速度在規(guī)定的范圍內(nèi)。在漏斗裝填期間對反常重量變化的校正可由組分供料控制器326控制。組分供料控制器326允許將數(shù)據(jù)從供料器傳送到可編程控制器316?？杀患尤氲慕M分類型包括那些制備最終口香糖、最終膠基、僅僅膠和/或膠基組分所需要的東西。
本發(fā)明的過程控制系統(tǒng)301也包括若干被控制的裝置。第一這樣的裝置是記憶存儲器314，用來不易丟失地存儲數(shù)字化信息，例如存儲在光盤或磁帶上。
其它被控制的裝置包括擠壓機加熱/冷卻裝置320，其用來加熱或冷卻擠壓機324上的大量的區(qū)。通常，冷卻可由流過圍繞擠壓機324筒的套的循環(huán)流體來完成。另一方面，加熱可由設置在擠壓機324壁上的電加熱器完成。然而，優(yōu)選的是，循環(huán)流過圍繞擠壓機324筒的套的加熱流體來實施對擠壓機324的加熱。
擠壓機324也包括一個或多個可旋轉(zhuǎn)的螺旋軸?；蛘撸瑪D壓機324可以進行往復軸向運動和旋轉(zhuǎn)，如參照圖1-8所描述的那樣。軸可以由馬達以及與之相連的驅(qū)動輪系帶動進行旋轉(zhuǎn)?？梢栽O置溫度傳感器，使之從筒壁向內(nèi)突出，以便測量沿擠壓機324的長度方向的所選定點的產(chǎn)品的溫度。
本發(fā)明系統(tǒng)的組分供料器328可包括通過重量供料器喂入液體材料和干料，供料器再把組分傳送到擠壓機324。供料通過變速馬達驅(qū)動一泵或螺旋鉆完成。但是，其它組分供料器是可以考慮的并是本領域所公知的，例如，振動盤或托架、旋轉(zhuǎn)閥、質(zhì)量測定儀或變孔排放閥。這樣的供料器可以由本領域的熟練技術人員實施完成。劃刻系統(tǒng)或傳感器340可用來衡量組分供料器和其內(nèi)容物；該信息隨后被組分供料控制器326所使用，以便保持預定供料速度。漏斗料面監(jiān)測器可用來向可編程控制器316傳遞信息，用來指示向漏斗再裝填料。然而優(yōu)選地，漏斗再裝填通過與重力供料器相連的重量傳感器來提醒。一旦檢測到總重量已下降到預定值以下，表示低的漏斗料面，此時再裝填裝置被自動啟動以再裝填特定的漏斗。
其它控制裝置包括供料溫度控制裝置330、組分供料攪拌裝置332、和組分漏斗再裝填系統(tǒng)334。組分供料溫度控制裝置330可包括各種類型的加熱器和激冷器，用來維持漏斗、供料線、槽和其它供料器組件的溫度在合格的范圍內(nèi)，并將實際溫度傳遞給可編程控制器316。這些變量可用合適的傳感器331檢測到，傳感器331與供料溫度控制裝置330、可編程控制器316相連通。組分供料攪拌器332可包括攪拌件和振動件，以防供料器跨接或阻塞。這樣的情況可用與攪拌器334有效相連的合適傳感器335檢測到，并給可編程控制器316提供一信號。優(yōu)選地，以一定的時間間隔或在預定的漏斗料面進行攪拌和振動，或者，根據(jù)其他檢測到的情況而不是直接檢測阻塞情況，啟動攪拌。最后，組分漏斗再充填系統(tǒng)334包括能在可編程控制器316的引導下再裝填組分供料漏斗。因此，再裝填的確認和當前庫存或組分使用狀態(tài)被傳遞到可編程控制器316。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的系統(tǒng)中設置多級警報。警報336包括第一級警報，其能提供故障信息和在非臨界性能的技術規(guī)格讀數(shù)范圍之外的信息。例如，產(chǎn)品溫度傳感器的失效可通過信息警報表示出來。該信息可以顯示在監(jiān)視器上，可編程控制器316不必采取進一步的措施。除了信息外，也可提供聽得見的警報。
警報336的第二級警報是警告將影響系統(tǒng)301繼續(xù)運行的故障或在技術規(guī)定的性能外的臨界狀態(tài)。如果問題不在規(guī)定的時間間隔內(nèi)消除，該警告性警報可顯示一阻止危急警報。該時間間隔的大小取決于對特定系統(tǒng)的影響和/或離開規(guī)定的允許誤差的程度。警告信息可以顯示在監(jiān)視器上，和/或發(fā)出可聽得到的警告。
警報336的第三級警報是危急警報狀態(tài)，表示有要立即關閉系統(tǒng)301的故障。沒有在規(guī)定的預定時間間隔內(nèi)改正的警告狀態(tài)也可能會觸發(fā)危急警報。開始可能最先自動切斷擠壓機324，伴隨著在監(jiān)視器上顯示信息和/或發(fā)出聽得到的警報。也可越過該規(guī)定以允許操作員312在其行為恰當?shù)那闆r下阻止自動切斷。
上面描述了基本形式下的過程控制系統(tǒng)301。然而，兩個或多個裝置控制器可以結合成一單個單元。例如，單個控制器可用來處理擠壓機馬達控制和擠壓機加熱/冷卻控制功能。類似地，攪拌器和供料器溫度控制功能可由一獨立的控制器處理，而不是由上面所述的可編程控制器316直接控制。
此外，操作界面計算機310可用作可編程控制器316和一個或多個裝置控制器，如擠壓機加熱/冷卻控制器318、擠壓機控制器322和/或組分供料控制器326，之間的界面。
運行數(shù)據(jù)的一部分或全部，如實際溫度、實際供料速度及其類似數(shù)據(jù)，可被存儲在一永久媒體上，供日后查看。在最終獲得的產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)有缺陷的情況下，這樣做是有益的，查看運行數(shù)據(jù)有助于弄清缺陷產(chǎn)生的原因。這樣的數(shù)據(jù)存儲可提供在由操作界面計算機310或可編程控制器316控制的記憶存儲器中。
此外，警報狀態(tài)可由裝置控制器監(jiān)測，并傳遞給可編程控制器316?；蛘?，裝置控制器可僅簡單地將數(shù)據(jù)傳送給可編程控制器316，后者再確定是否存在警報狀態(tài)。類似地，可在各結構中使用獨立的不同的子系統(tǒng)。
上面已描述了漏斗再裝填優(yōu)選地由自動裝置來完成。然而，在一些例子中，漏斗再裝填通過操作界面計算機310指示操作員漏斗再裝填的要求，從而人工完成比較理想。與之相連的監(jiān)視器和/或可聽得見的信號可用來提醒操作員漏斗再裝填的需要。
組分供料控制器326也可控制除了或替代上述的重力供料器的測定體積的裝置。進一步，除了需要用來為了控制目的的數(shù)據(jù)外，控制目的不需要的數(shù)據(jù)，可通過一個或多個裝置控制器傳送給可編程控制器316，或者直接送給可編程控制器316。一個例子是組分溫度測量。
混合之后，完成其它的自動化過程，包括壓片、包裝口香糖產(chǎn)品。更具體地說，擠壓機帶有一模，以將口香糖成形為厚片、薄片、繩或其它想要的起始形狀?；蛘?，從混合擠壓機中出來的未成形的輸出物被輸送到第二成型擠壓機348，在此，被制成起始形狀。自動化操作可利用輸入數(shù)據(jù)如口香糖輸出壓力和尺寸，以控制擠壓機溫度和速度，并取走例如輸送機的輸出速度，以控制成形后口香糖細流的尺寸?？刹捎煤线m的傳感器344檢測具體的參數(shù)以控制成形擠壓機348。
在離開成形擠壓機348后，口香糖可由運輸裝置如輸送機移動到或喂入滾子。在進入滾子之前，口香糖最好通過一播撒機被撒上合適的卷繞復合物如糖或甘露糖醇。自動化的控制系統(tǒng)還可包括使用合適的傳感器352的光學檢測或重量測定輸出，以控制卷繞復合物的運用和/或口香糖通過敷料器的速度。
如果口香糖被成形為例如條狀或片狀，成形的和被撒粉的產(chǎn)品被喂入一組或多組滾子354，其減少口香糖的厚度直至理想的最終值。隨后，產(chǎn)品可同時或分別劃刻成最終片的尺寸。自動化過程控制系統(tǒng)301可用合適的傳感器358監(jiān)測諸如產(chǎn)品的尺寸和溫度值，并使用這些測量值來控制滾子速度、間距等、滾子的分離和溫度。
最后，一旦口香糖被成形并劃刻為最終的形狀，隨后由包裝機進行包裝操作，用來覆蓋產(chǎn)品并將產(chǎn)品結合成適合消費者使用、消費者購買、零售商出售和運輸?shù)娜舾蓡卧?。在包裝之前，被劃刻的產(chǎn)品按照希望分成若干單元。因此，如圖10所示的在包裝過程中進行劃刻后產(chǎn)品的切或斷。包裝操作可通過多種方式自動化連續(xù)控制。例如，供料和包裝速度被隨著產(chǎn)品速度和包裝的變化而最有效的控制變化。獲得的口香糖片的溫度可通過控制上游操作進行最優(yōu)化。包裝機360的各種操作可允許通過各種傳感器362檢測到的口香糖產(chǎn)品和包裝材料的變化。
上面所述的自動化控制過程的結果是節(jié)省了勞動力成本，制造的波動性和錯誤也明顯減少。此外，制造的適應性也增強了，減少材料浪費。而且有效地獲得質(zhì)量更加穩(wěn)定的最終產(chǎn)品。
應理解，本發(fā)明實施例的各種變化、修改對本領域的技術人員而言是顯然的。這樣的變化和修改不脫離本發(fā)明的精神和范圍，而且不減少本發(fā)明所帶來的優(yōu)點。因此，所有這樣的修改和變化均被本發(fā)明所附的權利要求所覆蓋。
權利要求
1.一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于輸入工作參數(shù)的裝置；用于自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需的組分的裝置；用于收集和自動化連續(xù)混合組分的裝置；控制裝置，通過向控制裝置輸入工作參數(shù)而控制自動連續(xù)供給裝置和自動連續(xù)混合裝置。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)包括組分百分率或供料速率。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測組分溫度并將其指示信號提供給控制裝置。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一裝置，用于監(jiān)測自動連續(xù)供給裝置供給組分的供料速度并將指示的信號提供給控制裝置。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個自動成形裝置，用于將從收集和自動連續(xù)混合的裝置排出的混合組分自動連續(xù)形成一預定形狀。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述收集和自動連續(xù)混合組分的裝置在排出過程中，將組分成形為預定形狀。
7.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個自動撒粉裝置，用于為在自動成形裝置中形成的預定形狀涂粉。
8.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個用于自動為預定形狀撒粉的裝置。
9.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個用于自動輥壓從自動連續(xù)成形裝置中出來的預定形狀的裝置。
10.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于自動輥壓預定形狀的裝置。
11.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于自動劃刻預定形狀的裝置。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在將劃刻后的預定形狀分成若干指定單元后自動包裝預定形狀的裝置。
13.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于自動劃刻預定形狀的裝置。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在將劃刻后的預定形狀分成若干指定單元后自動包裝預定形狀的裝置。
15.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述組分是制造最終膠基所需要的那些配料。
16.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述組分是膠基的組分。
17.一種自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖膠基的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于輸入工作參數(shù)的裝置；自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖膠基所需的組分的裝置；用于收集和自動連續(xù)混合組分的裝置；控制裝置，通過向控制裝置輸入工作參數(shù)而控制自動連續(xù)供給裝置和自動連續(xù)混合裝置。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一裝置，用于監(jiān)測自動連續(xù)供給裝置供給組分的供料速度并將指示的信號提供給控制裝置。
19.一種自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的方法，該方法包括下列步驟輸入工作參數(shù)；向一混合器中自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需的組分；在混合器中自動連續(xù)混合組分；根據(jù)工作參數(shù)控制自動連續(xù)的供給和混合。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟監(jiān)測組分的性能；以及提供指示性能的信號。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟提供警報，以警告在生產(chǎn)口香糖過程中出現(xiàn)錯誤條件。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟監(jiān)測生產(chǎn)過程中組分的供料速度；以及提供指示供料速度的信號。
23.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在生產(chǎn)過程中連續(xù)實時地顯示工作參數(shù)。
24.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟連續(xù)排出混合后的組分；以及將混合后的組分自動形成一預定形狀。
25.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟將混合后的組分自動形成一預定形狀；以及自動為預定形狀撒粉。
26.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟將混合后的組分自動形成一預定形狀；以及在成形過程中自動為預定形狀撒粉。
27.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟將混合后的組分自動形成一預定形狀；以及撒粉、劃刻、輥壓、切斷、包裝預定形狀或從成形后的預定形狀分成的限定單元。
28.如權利要求24所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟自動輥壓預定形狀。
29.如權利要求24所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟自動劃刻預定形狀。
30.如權利要求24所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在將預定形狀分成若干限定單元后自動包裝。
31.一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括自動連續(xù)供給連續(xù)生產(chǎn)口香糖所需組分的裝置；連續(xù)混合組分以形成混合物的裝置；從混合裝置自動連續(xù)排出混合物的裝置；將混合物自動形成預定形狀的裝置；自動劃刻預定形狀的裝置；將預定形狀分成若干指定單元后自動包裝的裝置。
32.如權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于輸入工作參數(shù)的裝置；以及接受工作參數(shù)并根據(jù)工作參數(shù)控制系統(tǒng)的裝置。
33.如權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于在供給和混合期間監(jiān)測組分和混合物的裝置。
34.如權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于在成形、劃刻和包裝期間監(jiān)測混合物的裝置。
35.如權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于提供生產(chǎn)期間檢測到的條件指示信號的警報裝置。
36.一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖的方法，該方法包括下列步驟將組分供入連續(xù)混合器中；在連續(xù)混合器中混合組分以形成混合物；從連續(xù)混合器中排出混合物；將混合物自動形成預定形狀；劃刻預定形狀以形成若干單元；分成若干指定單元后自動連續(xù)包裝預定形狀。
37.如權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟用一物質(zhì)噴撒所述預定形狀。
38.如權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟輸入生產(chǎn)口香糖所需要的工作參數(shù)。
39.如權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在生產(chǎn)中檢測組分和混合物的性能。
40.如權利要求39所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟根據(jù)檢測到的性能控制產(chǎn)品。
41.如權利要求38所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在生產(chǎn)中檢測組分和混合物的性能；以及將檢測到的性能與工作參數(shù)相對比。
42.如權利要求41所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟根據(jù)對比結果控制口香糖的生產(chǎn)。
43.如權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟提供表示生產(chǎn)中檢測到的預定條件的警報。
44.如權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟連續(xù)實時地顯示生產(chǎn)狀態(tài)和其它工作參數(shù)。
全文摘要
一種用于自動化連續(xù)生產(chǎn)口香糖和/或口香糖膠基的系統(tǒng)(301)和方法。系統(tǒng)控制器(316)接受輸入的生產(chǎn)所需的參數(shù)。組分被自動連續(xù)地供入并混合形成預定的最終產(chǎn)品。在生產(chǎn)口香糖的過程中,口香糖被自動連續(xù)地從混合器(324)中排出,并能被自動地撒粉、軋制、劃刻、和包裝。用合適的傳感裝置(344、352、358、362、342、331、335)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。指示被檢測情況的信號被送到控制器(316),并且系統(tǒng)(301)自動調(diào)整以生產(chǎn)出一致的最終產(chǎn)品。一旦檢測到預定情況,警報(336)啟動。
文檔編號B29C47/92GK1242690SQ97181157
公開日2000年1月26日 申請日期1997年9月23日 優(yōu)先權日1997年9月23日
發(fā)明者約瑟夫·D·蘭西齊, 羅納德·A·布里克斯, 羅納德·F·奧努賽蒂斯, 卡爾·B·布霍爾茲, 卡爾·S·彼得森, 喬治·W·洛倫茨, 丹尼斯·K·莫里亞蒂, 安東尼·R·巴納西亞克 申請人:Wm·雷格利Jr·公司