BR9815907B1 - mÉtodo de processamento de um material ingrediente para um produto de goma de mascar. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DEPROCESSAMENTO DE UM MATERIAL INGREDIENTE PARA UM PRODUTO DE GOMA DE MASCAR".

Campo da Técnica

A invenção refere-se a um aparelho e um método para o pro-cessamento de certos ingredientes, tais como ácidos e adoçantes encapsu-lados para uso em goma de mascar.

Fundamentos da Invenção

De modo geral, uma goma de mascar compreende uma partevolumosa solúvel em água, uma parte de base de goma de mascar insolúvelem água e tipicamente, agentes aromatizantes insolúveis em água. A basede goma insolúvel compreende geralmente elastômeros, solventes de elas-tômero, resinas, acetato de polivinila, plastificantes, ceras e cargas inorgâni-cas. Uma vez que a goma tenha sido formada, emulsificantes, tais comolecitina, amaciantes, tais como glicerina e óleo Wesson, xarope de milho eagentes de volume, tais como açúcares ou álcoois de açúcar, são adiciona-dos à massa fundida. Mais tarde, aromatizantes, tais como óleos aromáticose/ou aromatizantes secos por jato, e adoçantes ou ácidos, são adicionadosenquanto se continua a misturar até que seja conseguida uma massa ho-mogênea. A massa da goma de mascar, então, é resfriada e mais tarde,laminada, cortada e embrulhada na forma do produto final.

Durante a mastigação, a parte solúvel em água do produto degoma se dissipa com uma parte do agente aromatizante em um período detempo. A parte de base de goma é retida na boca em todo o tempo em queo produto é mastigado.

Diversos esforços têm sido realizados para tentar simplificar ereduzir o tempo necessário para a fabricação da base de goma e da gomade mascar, assim como para preparar base de goma e produtos de gomaque tenham propriedades melhoradas aceitáveis comercialmente. Também,diversos esforços têm sido utilizados para melhorar a uniformidade e a con-sistência dos ingredientes que são adicionados à base de goma e produtosde goma de mascar, assim como melhorar a taxa e os métodos de alimen-tação dos ingredientes na base de goma e produtos de goma de tal modoque produtos mais consistentes e uniformes são assegurados lote após loteou rodada de produção após rodada de produção.

Os produtos de base de goma e os produtos de goma de mas-car são feitos tipicamente pelo método de lote, embora máquinas de extru-são contínua também estejam disponíveis para uso. Os métodos de lotedemandam muito trabalho e produzem gomas de mascar de consistênciavariada. Os misturadores de lote de lamina sigma são usados tipicamentepara este processo convencional. Os extrusores contínuos usados para fa-zer um produto de goma de mascar final são mostrados, por exemplo, napatente U.S. N0 5.135.762, concedida a Degady et al., patente U.S. N05.045.325, concedida a Lesko et al., e patente U.S. N0 4.555.407, concedidaa Kramer et al. Os processos que utilizam máquinas de extrusão contínuapara a produção de uma goma de mascar são descritas, por exemplo, napatente U.S. N0 5.419.919, concedida a Song et al., e patente U.S. N05.486.366, concedida a Song et al. As máquinas de extrusão contínua quepodem ser usadas para a produção de uma base de goma de mascar ouproduto de goma de mascar final ou ambos, incluem extrusoras da JapanSteel Works, Leistriztz, Werner and Pfleiderer Corp., Buss Mfg. Co., WLS,Togum and Baker Perkins.

Quer um processador do tipo lote ou um processador do tipoextrusora contínua seja usado para a produção da goma de mascar, é im-portante proporcionar os diversos ingredientes para o produto na forma óti-ma e com propriedades físicas ótimas. Isso aumenta a velocidade e a efici-ência do processamento final. Com freqüência, alguns dos ingredientes re-querem manuseio ou preparação especial antes de serem incluídos no pro-cesso de lote ou de extrusão.

A preparação dos ingredientes é especialmente importantequando o processamento por extrusão contínua é utilizado. Os ingredientesfornecidos ao aparelho de extrusão contínua são fornecidos, de preferência,no tamanho, formato, condição (líquida, sólida, etc.), forma e temperaturaótimos, para facilidade de inserção, medição e intermistura com os outrosingredientes no extrusor. Além disso, devido às propriedades de alguns dosdiversos ingredientes, é necessário pré-preparar ou pré-misturá-los homo-geneamente de alguma maneira de modo a permitir que eles sejam inseri-dos ou medidos no extrusor da melhor maneira possível.

Existem diversos métodos e processos para a preparação desistemas de entrega de adoçantes e de ácido para produtos de goma demascar. Estes são mostrados, por exemplo, nas patentes U.S. N—4.816.265, 5.000.965, 5.057.328.

Os documentos US 5,154,939 e EP 0 502 750 revelam o uso deequipamentos e sistemas convencionais para fabricar, resfriar e moer mate-riais e então introduzi-los em uma formulação de goma de mascar.

No entanto, US 5,154,939 meramente revela o uso de equipa-mentos e sistemas convencionais para resfriar material extrudado e entãoformá-lo em um pó. Significativamente, US 5,154,939 não revela a etapa desimultaneamente reduzir a temperatura e solidificar o material no dispositivode resfriamento por meio da circulação de ar de resfriamento através do dis-positivo de resfriamento. Ao invés disso, US 5,154,939 revela que a misturade encapsulamento usada ali é tipicamente resfriada usando água (coluna5, linhas 22-23). Além disso, US 5,154,939 não revela a etapa de dividir omaterial em pequenos pedaços dentro do dispositivo de resfriamento.

EP 0 502 750 não soluciona as deficiências de US 5,154,939 enão revela um método para processar um material para um produto de go-ma de mascar que inclui as etapas específicas de:

- simultaneamente reduzir a temperatura e solidificar o materialno dispositivo de resfriamento pela circulação de ar de resfriamento atravésdo dispositivo de resfriamento; e

- dividir o material em pequenas peças.

Nesse aspecto, EP 0 502 750 especificamente define o resfria-mento dos granulados ("pellets") descritos ali por meio de nitrogênio líquido(página 11, linhas 16-17).

É o objetivo geral da presente invenção proporcionar um métodoe um aparelho aperfeiçoado para a produção de produtos de goma de mas-car. Também é um objetivo da presente invenção proporcionar um aparelhoe métodos aperfeiçoados para a preparação dos ingredientes adoçantes eácidos para produtos de goma de mascar.

É ainda um outro objetivo da presente invenção proporcionar ummétodo e um aparelho para a fabricação, resfriamento e empacotamento demateriais adoçantes e ácidos usados para produtos de goma de mascar.

Estes e outros objetivos, benefícios e vantagens da presenteinvenção são atendidos pela descrição a seguir da invenção.

Sumário da Invenção

A presente invenção proporciona um sistema aperfeiçoado parao processamento de adoçantes e ácidos usados como ingredientes paraprodutos de goma de mascar. Um processo e um aparelho novos são usa-dos para a fabricação, resfriamento, moagem e empacotamento de tais in-gredientes. Quando for utilizada uma máquina de extrusão contínua para aprodução dos ingredientes adoçantes ou ácidos, os ingredientes podem serextrudados diretamente no aparelho de resfriamento da presente invençãopara a produção de um sistema de resfriamento e de empacotamento contí-nuo em estado estacionário.

De acordo com a presente invenção, os materiais adoçante eácido encapsulados são extrudados nos fios alongados diretamente em ummecanismo transportador. O mecanismo transportador transporta os materi-ais através de uma câmara de resfriamento alongada onde a temperatura éreduzida até um nível desejado e eles são solidificados. Depois do resfria-mento, o material solidificado é quebrado por um mecanismo de corte rotati-vo e transportado por um sistema de vácuo até um moedor. O moedor reduzo material a uma forma de pó e o pó, então, é depositado em um tanque outremonha de retenção. Por sua vez, a tremonha é usada para preencherrecipientes ou caixas para armazenamento. Os materiais adoçantes ou áci-dos são usados então para diversos produtos de goma de mascar, conformedesejado.

Outras características, benefícios e vantagens da presente in-venção se tornarão aparentes a partir da descrição a seguir da invenção,quando visualizados de acordo com os desenhos em anexo e reivindicaçõesanexas.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma diagrama esquemático do sistema de proces-samento de adoçante/ácido de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 ilustra um mecanismo de resfriamento preferido deacordo com a presente invenção;

A Figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada esquemática deuma parte de um aparelho e processo de corte de acordo com a presenteinvenção;

A Figura 4 é uma vista em elevação de topo do mecanismo deresfriamento mostrado na Figura 2; e

A Figura 5 é uma vista em corte transversal do mecanismo deresfriamento da Figura 4, sendo que o corte transversal é tomado ao longodas linhas 5-5 na Figura 4 e na direção das setas.

Melhores Modos de Prática da Invenção

A presente invenção é particularmente adequada para o proces-samento de materiais adoçantes intensos ou de núcleo de elastômero ácido,particularmente para uso em produtos de goma de mascar. Os materiaisadoçante e ácido são encapsulados em um sistema de entrega, tal comoacetato de polivinil. Em geral, a presente invenção proporciona um aparelhoe um método para resfriamento, corte ou quebra dos materiais e então mo-agem e empacotamento deles. Quanto a este aspecto, deve-se entenderque a presente invenção pode ser usada para a preparação de ingredientese de materiais outros que não adoçantes e ácidos para uso nos produtosoutros que não os produtos de goma de mascar.

Deve-se entender também que a forma preferida da presenteinvenção é usada com um mecanismo de extrusão contínuo para a produ-ção dos intermediários adoçante/ácido. No entanto, a presente invençãotambém pode ser usada com sistemas do tipo lote para a produção dos ma-teriais adoçante ou ácido. Quanto a este aspecto, se um sistema do tipo lotefor utilizado, o material fundido deve ser colocado em um mecanismo dealimentação de algum tipo de modo a transportar de maneira apropriada osingredientes até o aparelho de resfriamento, conforme descrito abaixo.

Uma ilustração esquemática do sistema, de acordo com a pre-sente invenção, está ilustrada na Figura 1. Os mecanismos de resfriamentoe de corte preferidos de acordo com a presente invenção estão ilustradosnas Figuras 2 a 5.

Conforme mostrado na Figura 1, um sistema 10 inclui uma má-quina de extrusão 12, um mecanismo de transporte 14, uma câmara ou apa-relho de resfriamento 16, um mecanismo cortador rotativo 18, um sistemade transporte a vácuo ou pneumático 20, um mecanismo moedor 22, umatremonha ou um recipiente de armazenamento 24 e um segundo mecanis-mo de transporte 26. O material adoçante ou ácido encapsulado é referidopelo numerai 30 e é extrudado a partir da extrusora 12 para o mecanismo detransporte 14.

Os ingredientes ou materiais adoçante ou ácido 30 podem serde qualquer tipo convencional para uso com um produto de goma de mas-car. Por exemplo, o adoçante pode ser um material de alta intensidade natu-ral ou artificial, tal como adoçantes à base de aminoácidos, adoçantes dedipeptídeo, glicirrizina, sacarina e seus sais, sais de acesulfame, ciclamatos,esteriosídeos, talina, compostos de dihidrocalcona e suas misturas. De ma-neira similar, o ácido pode ser qualquer ingrediente ácido comumente usadoem produtos alimentícios, tais como ácido cítrico, ácido málico, ácido ascór-bico, glucono delta-lactona, ácido tartárico, ácido fumárico, ácido succínico,ácido lático e suas misturas.

De preferência, o adoçante ou o ácido também contém um ten-soativo e é revestido ou encapsulado com acetato de polivinil ou similar pararetardar ou prolongar a entrega do adoçante ou do ácido, assim como paraestabilizar os materiais sensíveis. Os sistemas de entrega de adoçante e deácido são descritos, por exemplo, nas patentes U.S. N— 4.816.265,5.000.965 e 5.057.328, cujos relatórios são incorporados aqui à guisa dereferência.

A máquina de extrusão 12 pode ser de qualquer tipo convencio-nal que tenha um motor e um mecanismo de controle 32, um elemento decorpo alongado 34 e uma pluralidade de portas ou entradas de alimentação36, 37 e 38. Um mecanismo de parafuso alongado (não mostrado) com pro-jeto convencional é posicionado no corpo 34. Os ingredientes sólidos e Ii-quidos que constituem o adoçante ou o ácido são introduzidos na extrusoraatravés das portas de entrada. Quanto a este aspecto, componentes ou in-gredientes tipicamente sólidos são alimentados na entrada 36, enquanto osingredientes ou os componentes líquidos do material são introduzidos atra-vés das portas de entrada 37 e 38. (Entende-se, obviamente, que um núme-ro maior ou menor de portas de entrada pode ser proporcionado ou utilizado).

O material revestido ou encapsulado 30 é extrudado, de prefe-rência, em cordões alongados de material diretamente sobre a superfíciesuperior ou correia 15 do mecanismo de transporte 14. Então, o transporta-dor transporta o material 30 através da câmara de resfriamento alongada16. A câmara de resfriamento circula ar fresco por todo o seu comprimento eo direciona contra o material quente 30 no transportador. A câmara de res-friamento 16 reduz a temperatura do material e permite que ele se solidifi-que rapidamente. Por exemplo, o material 30 no ponto "A" onde ele entra nacâmara de resfriamento, está tipicamente a uma temperatura da ordem de87,7°C a 93,3°C (190 a 200°F). Quando o material sai da câmara de resfri-amento no ponto "B", a temperatura, de preferência, foi diminuída até cercade 21,1 a 26,6°C (70 a 80°F).

O mecanismo de corte rotativo 18 é posicionado de tal modoque ele faz contato com os cordões solidificados de material adoçante ouácido 30 à medida em que eles saem da câmara de resfriamento 16. O cor-tador 18 quebra o material 30 em pequenos pedaços 30'. Os pedaços dematerial 30' são então transportados em um conduto transportador a vácuo21 e transportados pneumaticamente através do sistema de transporte 20até um aparelho de moagem 22.

O moedor 22, que pode ser de qualquer tipo convencional, pul-veriza os pequenos pedaços de material adoçante e reduz o material a umpó fino. Então, o pó é transportado pelo conduto 40 para dentro da tremo-nha ou recipiente de armazenamento 24.

Neste ponto, o pó pode ser liberado e colocado em recipientesou caixas 42, conforme desejado. As caixas são posicionadas em um me-canismo de transporte 26 tal que o processo pode ser feito automaticamen-te. Depois das caixas 42 receberem a quantidade requisitada de material empó, elas são rotuladas e enviadas para armazenamento para uso posterior.

A câmara de resfriamento preferida 16, de acordo com a pre-sente invenção, está ilustrada nas Figuras 2 a 5. O mecanismo de transpor-te 14 começa em um ponto externo à entrada 50 da câmara de resfriamentoe termina dentro da extremidade de saída 52 da câmara de resfriamento. Oar de resfriamento é direcionado para dentro da entrada 54 da câmara deresfriamento e direcionado por passagens apropriadas 56 para a superfíciesuperior 15 do transportador 14. Quanto a este aspecto, conforme estabele-cido acima, o material adoçante ou ácido 30 é posicionado na correia 15 emuma pluralidade de cordões alongados de material. O ar sai através da saí-da 58 da câmara de resfriamento.

De preferência, o mecanismo de transporte tem um controle develocidade infinitamente variável tal que a velocidade do transportador podeser ajustada de modo a corresponder à velocidade de extrusão de material apartir da extrusora 12. Quanto a este aspecto, a velocidade da correia trans-portadora 14 regula a espessura dos cordões de material extrudado da ex-trusora. A espessura do material é ajustada de tal modo que o material te-nha solidificado e endurecido o suficiente no momento em que o materialpassar através do mecanismo de corte 18.

Na extremidade do mecanismo transportador 14, o material soli-dificado 30 é transportado por um par de rolos de alimentação 60 para den-tro do mecanismo cortador rotativo 18. O cortador corta e quebra o materialem pequenos pedaços, da ordem de 0,3175 cm a 1,27 cm (1/8 de polegadaa Vz polegada). Os pequenos pedaços de material 30' são então passadosatravés de uma calha de saída 62 onde eles são introduzidos no sistema detransporte 20.O aparelho 16, conforme mostrado na Figura 2, compreendeessencialmente uma máquina de resfriamento/corte que tem uma estruturaunificada. A estrutura tem um comprimento total de mais de 9,12 cm (30pés) e tem uma largura de aproximadamente 0,912 a 1,216 cm (3 a 4 pés).

A estrutura é coberta com painéis de isolamento revestidos com metal demodo a manter uma temperatura fresca na câmara, de maneira tão eficientequanto possível. O ar de resfriamento é fornecido à entrada 54 a partir deuma unidade remota (não mostrada) e a câmara 16 tem um padrão de fluxode laço fechado tal que o ar de resfriamento é difundido de maneira unifor-me sobre o material 30 no transportador 14.

Quando o processo inventivo está em operação, a temperaturada câmara de resfriamento é pré-preparada até a temperatura de processodesejada ser atingida. A velocidade da máquina de extrusão e do mecanis-mo transportador 14 são então ajustadas para a taxa do produto e então, omaterial 30 é alimentado na correia do transportador. De preferência, umúnico motor 70 é utilizado para acionar a correia transportadora, os rolos e oaparelho de corte (veja a Figura 3). Isso sincroniza estes elementos e siste-mas e resulta em pedaços de material mais consistentes e uniformes (30').

A medida em que o produto flui através da câmara de resfria-mento 16, o ar fresco é difundido de maneira uniforme em torno do produtoe consegue-se a solidificação. Quanto a este aspecto, parâmetros de produ-to acabado específicos são desejados. Estes parâmetros são uma combina-ção do volume do produto, taxa de alimentação (em quilos por hora) atravésdesta câmara, temperatura de resfriamento e velocidade do ar.

O ar resfriado também flui pela calha 62 que auxilia a manter omaterial a uma temperatura reduzida em todo o processo. O mecanismo decorte 18 também é resfriado da mesma maneira.

O produto é alimentado em um par de rolos de alimentação 60que alimenta de maneira consistente e uniforme o produto na faca rotativaou cortador 18. O cortador é ajustado ou proporcionado para cortar pedaçosde tamanho particular 30' conforme desejado para os requisitos do proces-samento a jusante.Conforme mostrado na Figura 3, o cortador 18 é um cilindro comuma pluralidade de arestas de facas alongadas (são mostradas quatro) po-sicionadas axialmente ao longo de seu comprimento. As arestas das facascorrespondem a uma aresta fixa 72 posicionada na extremidade da plata-forma 74. A plataforma suporta os cordões de material 30 depois que elespassam através dos rolos de acionamento 60.

Os pedaços cortados de material 30' caem por gravidade pelacalha 62 e passam sob um detector de metal 76, que detecta qualquer impu-reza metálica no material. Se qualquer partícula de metal for detectada, aporta de aprisionamento 78 na extremidade da calha abre e as impurezascaem no recipiente de resíduo 80. Se não for detectada qualquer impureza,o material 30' passa para o alojamento 82 onde ele é transportado atravésdo conduto 21 pelo sistema transportador 20.

O fluxo de ar através do alojamento é controlado de modo a as-segurar resfriamento eficiência dos cordões de material 30 na correia trans-portadora 15. Conforme mostrado nas Figuras 3 a 5, o ar resfriado entra noalojamento 16 na entrada 54, flui ao longo da câmara 55, através das aber-turas 56 e é direcionado para cobrir todo o comprimento da correia transpor-tadora 15 no alojamento. Quanto a este aspecto, a parede 90 está posicio-nada entre as duas aberturas 56 de modo a assegurar resfriamento ade-quado em ambas as extremidades do alojamento. A parede 92 no alojamen-to compreende uma grade ou painel com uma pluralidade de orifícios ouaberturas e permite o fluxo do ar resfriado através dali. De maneira similar, acorreia transportadora 15 compreende uma malha trançada ou superfíciecom aberturas e permite que o ar resfriado passe pelos cordões e atravésda correia até a câmara inferior 94. Conforme mostrado nas Figuras 4 e 5, oar que é passado através da correia 15 é direcionado para um dos eixos deventilação lateral 96 e sai do alojamento através da câmara 98 e saída 58.

Com a presente invenção, o ingrediente adoçante ou ácido 30pode prosseguir através da câmara de resfriamento em menos de um minu-to e pode ser resfriado mais de 37°C (100°F) durante aquele período. Atemperatura do adoçante líquido extrudado é da ordem de 87,7°C a 93,3°C(190 a 200°F), enquanto a temperatura do material solidificado quando elesai da câmara de resfriamento é da ordem de 21,1 a 26,6°C (70 a 80°F).

Para facilidade de manutenção do alojamento, faca rotativa, ex-trusora, etc., o alojamento 16 é adaptado para ser movido de sua posiçãooperacional. Para esta finalidade, o alojamento 16 é pivotado em uma ex-tremidade no ponto "p" com a superfície de suporte, e ajustes de rodas 100são proporcionados adjacentes à outra extremidade. Conforme indicado pe-las setas 102 nas Figuras 4 e 5, o alojamento pode ser girado em torno doponto "p" em uma direção ou outra.

Embora a descrição acima descreva as modalidades preferidasda invenção, aqueles versados na técnica irão notar que mudanças e modi-ficações podem ser feitas a ela sem que se afaste do espírito e do escopoda invenção. A invenção destina-se a reivindicar todas tais mudanças e mo-dificações que caem dentro do verdadeiro escopo da invenção, conformedefinido e coberto pelas reivindicações a seguir.

Claims (11)

1. Método de processamento de um material ingrediente paraum produto de goma de mascar, sendo o dito método caracterizado pelofato de que compreende as etapas de:extrudar o material ingrediente (30) em cordões alongados dematerial;fornecer os cordões alongados de material (30) a um dispositivode resfriamento (16);transportar os cordões alongados de material (30) através dodispositivo de resfriamento por um transportador (14) e simultaneamentereduzir a temperatura e solidificar o dito material (30) no dito dispositivo deresfriamento pela circulação de ar de resfriamento através do dito dispositivode resfriamento;dividir o dito material em pequenos pedaços; emoer os ditos pequenos pedaços em um pó.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito material ingrediente (30) é fornecido ao dito dispositivo deresfriamento a partir de um mecanismo de extrusão (12).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda a etapa de transportar os ditos pequenospedaços até um moedor (22) por um sistema de transporte a vácuo (20).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda a etapa de transportar o dito pó até uma tre-monha (24).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda a etapa de empacotar o dito pó em recipien-tes (42) para uso subseqüente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito material (30) é tirado do grupo que compreende um mate-rial adoçante ou um material ácido.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que um motor (70) é utilizado para acionar a correia transportadora.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda a etapa de sincronização das velocidades dotransportador (14) e do dispositivo de corte rotativo (18) mediante a utiliza-ção de um único motor (70) para acionar ambos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que dito transportador (14) inclui uma pluralidade de aberturas parapermitir a circulação de ar de resfriamento através de si.

10. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelofato de que é utilizado um motor com velocidade infinitamente variável.

11. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelofato de compreender a etapa de ajustar a velocidade do transportador (14).