DE69533062T2

DE69533062T2 - Herstellung von Kaugummi mittels hochwirksamer kontinuierlicher Mischung

Info

Publication number: DE69533062T2
Application number: DE1995633062
Authority: DE
Inventors: John T. Steamwood Wolfe; Joo H. North Brook Song; Christafor E. Glen Ellyn Sundstrom; David W. River Forest Record; Donald J. Chicago Townsend; Kevin B. Berwyn Broderick; Philip G. Downers Grove Schnell
Original assignee: WM Wrigley Jr Co
Current assignee: WM Wrigley Jr Co
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: EP0763327A1; ES2221927T3; DE69533062D1; DK0763327T3; EP0763327B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollständigen Herstellung einer Kaugummibase und eines Kaugummis unter Einsatz eines kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischers, der Flüssigkeitseinspritzanschlüsse enthält, die wenigstens einen Einspritzstift umfassen.
Bislang wurden die Kaugummibase und das Kaugummierzeugnis mittels separater Mischer, verschiedener Mischtechnologien und oftmals auch an verschiedenen Standorten hergestellt. Ein Grund hierfür besteht darin, dass sich die optimalen Bedingungen zur Herstellung der Kaugummibase und zur Herstellung von Kaugummi aus der Gummibase und aus anderen Bestandteilen, so beispielsweise aus Süßungsmitteln und Geschmacksstoffen, derart unterscheiden, dass eine Kombination beider Vorgänge unpraktikabel gewesen wäre. Die Herstellung der Kaugummibase einerseits umfasst das dispersive (oftmals stark scherende) Mischen schwierig zu vermischender Bestandteile, so beispielsweise von Elastomeren, Füllstoffen, Elastomerweichmachern, Weichmachern, Emulgatoren und bisweilen von Wachs, und nimmt üblicherweise einige Zeit in Anspruch. Die Herstellung des Kaugummierzeugnisses andererseits umfasst die Zusammenführung der Gummibase mit empfindlicheren Bestandteilen, so beispielsweise Erzeugnisweichmachern, Hauptsüßungsmitteln, hochintensiven Süßungsmitteln und Geschmacksstoffen, mittels distributiven (im Allgemeinen schwach scherenden) Mischens innerhalb kürzerer Zeitspannen.
Zur Verbesserung der Herstellungseffizienz der Gummibase und des Kaugummierzeugnisses wird mehr und mehr die kontinuierliche Herstellung der Kaugummibase und der Erzeugnisse eingesetzt. So offenbart das an Ehrgott et al. erteilte US-Patent 3,995,064 die kontinuierliche Herstellung einer Gummibase unter Einsatz einer Abfolge von Mischern oder unter Einsatz eines einzelnen variablen Mischers. Das an DeTora et al. erteilte US-Patent 4,459,311 offenbart ebenfalls die kontinuierliche Herstellung einer Gummibase unter Einsatz einer Abfolge von Mischern. Weitere kontinuierliche Verfahren zur Herstellung einer Gummibase sind in der europäischen Veröffentlichung 0,273,809 (General Foods France), in dem Aufsatz mit dem Titel „Extrusion: Does che wing gum pass the taste test?", letzterer veröffentlicht bei Food Manufacture, Band 62 (1987), Sept. Nr. 9, Seiten 47 bis 50, sowie in der französischen Veröffentlichung 2,635,441 (General Foods France) offenbart.
Das an Lesko et al. erteilte US-Patent 5,045,325 und das an Kramer et al. erteilte US-Patent 4,555,407 offenbaren jeweils Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kaugummierzeugnissen. In beiden Fällen wird die Gummibase allerdings vorab separat hergestellt und anschließend einfach ins Verfahren eingebracht. Das an d'Amelia et al. erteilte US-Patent 4,968,511 offenbart ein Kaugummierzeugnis, das bestimmte Vinylpolymere enthält, die in einem einstufigen Direktverfahren hergestellt werden können, wobei keine separate Herstellung der Gummibase erforderlich ist. Die Offenbarung stellt allerdings auf ein chargenweise vor sich gehendes Mischverfahren ab, das nicht die Wirksamkeit und Beständigkeit eines durch kontinuierliches Mischen hergestellten Erzeugnisses erreicht. Darüber hinaus sind einstufige Verfahren auf Kaugummis beschränkt, die weniger gängige Basen enthalten, denen beispielsweise Elastomere und andere kritische Bestandteile fehlen.
Zur Vereinfachung und Kostenminimierung der Herstellung von Kaugummi besteht in der Kaugummiindustrie (starker) Bedarf an einem integrierten kontinuierlichen Herstellungsprozess, bei dem man in der Lage ist, die Bestandteile der Kaugummibase und andere Kaugummibestandteile in einem einzigen Mischer zu kombinieren, der zudem zur Herstellung einer großen Vielfalt von Kaugummis eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung von Kaugummi unter Einsatz eines kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischers vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen eines kontinuierlich arbeitenden Hochleistungs-Flügel-und-Stift-Mischers, der Flüssigkeitseinspritzanschlüsse enthält, die wenigstens einen Einspritzstift mit einer Öffnung in den Mischer hinein umfassen, über den ein oder mehrere Bestandteile mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Mischer strömen können, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des einen Bestandteils oder der mehreren Bestandteile durch den wenigstens einen Stift vor dem Herstellen von Gummi optimiert wird, indem jeglicher Bearbeitungsmechanismus aus dem Inneren des wenigstens einen Stiftes entfernt wird, und/oder die Öffnung des wenigstens einen Stiftes so vergrößert wird, dass es zu einer Vergrößerung der Querschnittsfläche der Öffnung kommt;
Einleiten von Gummibasebestandteilen in den Mischer; und
Einleiten wenigstens eines Geschmacksstoffs und wenigstens eines Süßungsmittels in den Mischer; wobei wenigstens einer der Bestandteile über den wenigstens einen Stift eingeleitet wird, der die vergrößerte Querschnittsfläche aufweist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind wenigstens bestimmte Öffnungen der Einspritzstifte zum Zuführen von Bestandteilen des Hochleistungsmischers optimiert. Demgemäß sind wenigstens bestimmte Öffnungen der Einspritzstifte zum Zuführen von Bestandteilen derart optimiert, dass die Verwendung kleinerer Pumpen, die Einleitung von Fluiden höherer Viskosität, das Zuführen von Bestandteilen niedrigerer Temperatur in den Mischer und/oder ein höherer Durchsatz der Bestandteile möglich werden.
Zu diesem Zweck ist bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kaugummi unter Einsatz eines kontinuierlich arbeitenden Flügel-und-Stift-Hochleistungsmischers vorgesehen, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines kontinuierlich arbeitenden Flügel-und-Stift-Hochleistungsmischers, der Flüssigkeitseinspritzanschlüsse enthält, die Öffnungen an jedem Ende des Stiftes aufweisen; Vergrößern wenigstens einer der Öffnungen eines der Bestandteileinspritzstifte; Einleiten von Gummibasebestandteilen in den Mischer; Einleiten von Geschmacksstoffen und Süßungsmitteln in den Mischer, wobei wenigstens einer der Bestandteile durch die vergrößerte Öffnung eingeleitet wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Gummibase als fertige Gummibase in den Mischer eingeleitet.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Öffnung derart ausreichend vergrößert, dass das Einleiten des Bestandteils möglich wird, ohne dass der Bestandteil erhitzt werden müsste.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Kaugummi hergestellt, ohne dass eine separate Herstellung der Kaugummibase erfolgen müsste, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Einleiten wenigstens eines Elastomers und Füllstoffes in einen kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischer; und b) Einleiten wenigstens eines Süßungsmittels und wenigstens eines Geschmacksstoffes in das Elastomer und den Füllstoff in dem kontinuierlich arbeitenden Mischer.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein kontinuierlich arbeitender Flügel-und-Stift-Hochleistungsmischer verwendet. Ein kontinuierlich arbeitender Hochleistungsmischer ist in der Lage, eine gründliche Durchmischung über eine vergleichsweise kurze Entfernung oder Länge des Mischers vorzunehmen. Diese Entfernung wird als Verhältnis zwischen der Länge eines bestimmten aktiven Bereiches der Mischelemente umfassenden Mischerschraube und dem maximalen Durchmesser der Mischertrommel in diesem aktiven Bereich ausgedrückt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Verfahren die Durchführung der nachfolgenden Mischschritte in einem einzelnen kontinuierlich arbeitenden Mischer umfassen:

a) Einleiten und gründliches Mischen wenigstens eines Anteils der Kaugummibasebestandteile (Elastomere, Elastomerweichmacher, Füllstoffe und so weiter) in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer, wobei der Wert L/D nicht mehr als ungefähr 25 beträgt;
b) Einleiten wenigstens eines Anteils der übrigen (nicht zur Base gehörenden) Kaugummibestandteile (Süßungsmittel, Geschmacksstoffe, Weichmacher und so weiter) und gründliches Mischen dieser Bestandteile mit der Gummibase in dem genannten Mischer, wobei der Wert L/D nicht mehr als ungefähr 15 beträgt; und
c) in ausreichendem Umfang erfolgende Fertigstellung des gesamten Einleit- und Mischvorganges in dem genannten Mischer derart, dass die Bestandteile als im Wesentlichen homogene Kaugummimasse zurückbleiben, wobei der Gesamtwert L/D nicht mehr als ungefähr 40 beträgt.

Bevorzugt wird, wenn die Gummibasebestandteile stromaufwärts der übrigen Kaugummibestandteile vollständig eingeleitet und vermischt werden, und wenn die übrigen Bestandteile vollständig stromabwärts der Mischung mit der bereits gemischten Gummibase eingeleitet werden. Die Erfindung schließt allerdings auch Abwandlungen mit ein, bei denen ein Teil der Gummibasebestandteile stromabwärts der übrigen Bestandteile beziehungsweise nach diesen eingeleitet wird, und/oder bei denen ein Anteil der übrigen (nicht zur Base gehörenden) Bestandteile stromaufwärts der Basebestandteile beziehungsweise vor diesen eingeleitet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine im Wesentlichen homogene Masse eines Kaugummierzeugnisses in einem einzelnen kontinuierlich arbeitenden Mischer ausgebildet, wobei der Wert L/D nicht mehr als ungefähr 40 beträgt, ohne dass ein separater Mischer zur Herstellung der Kaugummibase von Nöten wäre.
Eingedenk der vorstehenden Ausführungen ist es bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von Vorteil, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kaugummi bereitzustellen, bei dem keine separate Herstellung der Kaugummibase von Nöten ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Kaugummi unter Einsatz eines Extruders von Vorteil, das maximierte Einspritzöffnungen aufweist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Kaugummi unter Einsatz eines Extruders von Vorteil, das die Verwendung kleinerer Pumpen zum Zuführen von Bestandteilen in den Extruder ermöglicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Kaugummi von Vorteil, bei dem das Einleiten von Fluiden hoher Viskosität durch die Anschlüsse in den Mischer ermöglicht wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens von Vorteil, das das Einleiten der Bestandteile bei niedrigeren Temperaturen in den Mischer ermöglicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist von Vorteil, dass höhere Durchsätze von Bestandteilen erreicht werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bereitstellung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von Kaugummi von Vorteil, bei dem sämtliche wesentlichen Mischschritte in einem einzigen Mischer ausgeführt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kaugummi bereitgestellt, bei dem weniger Maschinen, ein geringerer Kapitaleinsatz sowie ein geringerer Arbeitsaufwand von Nöten sind, als dies bei herkömmlichen Herstellungsverfahren der Fall ist.
Darüber hinaus ist ein Vorteil eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung bei einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren gegeben, bei dem Kaugummi mit größerer Beständigkeit des Enderzeugnisses, geringerem wärmebedingtem Qualitätsverlust, geringerem wärmebedingtem Zeitabhängigkeitsverhalten und geringerer Verunreinigung hergestellt wird, als ist bei der Herstellung von Kaugummi unter Einsatz herkömmlicher Verfahren der Fall ist, bei denen längere Herstellungszeiten und mehr Herstellungsschritte erforderlich sind.
Die vorstehenden Merkmale wie auch andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich, die in Verbindung mit den begleitenden Beispielen und der Zeichnung zu betrachten ist. Die detaillierte Beschreibung, die Beispiele und die Zeichnung sollen lediglich der Darstellung dienen und sind nicht beschränkend gedacht, da der Schutzumfang einzig durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt ist.
1 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht eines Hochleistungsmischers von der Firma Buss, wobei eine Anordnung aus Mischtrommel und Mischschraube dargestellt ist.
2A ist eine perspektivische Ansicht eines an einer Schraube befindlichen Elementes, das auf der stromaufwärts liegenden Seite einer Drosselringbaugruppe bei dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet wird.
2B ist eine perspektivische Ansicht eines an einer Schraube befindlichen Elementes, das auf der stromabwärts liegenden Seite einer Drosselringbaugruppe bei dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet wird.
2C ist eine perspektivische Ansicht einer Drosselringbaugruppe, die bei dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die gegenseitige Anordnung der Elemente von 2A, 2B und 2C bei dem Hochleistungsmischeraufbau darstellt.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines schwach scherenden Mischschraubenelementes, das bei dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines stark scherenden Mischschraubenelementes, das bei dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Trommelstiftelementes, das bei dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
7 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung aus Mischtrommelstiften und Bestandteilzuführanschlüssen.
8 ist ein schematisches Diagramm einer Mischschraubenanordnung.
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Herstellung von Kaugummi bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die gesamte Herstellung des Kaugummis bei Verwendung eines einzigen kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischers möglich, ohne dass die separate Herstellung der Kaugummibase von Nöten wäre. Die Verfahren der vorliegenden Erfindung werden vorteilhafterweise unter Verwendung eines kontinuierlich arbeitenden Mischers durchgeführt, dessen Mischschraube sich im Wesentlichen aus exakt angeordneten Mischelementen und einem lediglich geringen Anteil einfacher Förderelemente zusammensetzt. Der Mischer ist ein Flügel-und-Stift-Mischer gemäß der Darstellung in 1A. Bei einem Flügel-und-Stift-Mischer kommt eine Kombination aus selektiv ausgestalteten und sich drehenden Mischflügeln und stationären Trommelstiften zum Einsatz, um ein wirkungsvolles Mischen über eine vergleichsweise kurze Entfernung zu ermöglichen. Ein im Handel erhältlicher Flügel-und-Stift-Mischer ist die Knetmaschine der Firma Buss, die bei der Buss AG in der Schweiz hergestellt und von Buss America in Bloomingdale, Illinois vertrieben wird.
Bei kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischern können die flüssigen Bestandteile unter Verwendung gravimetrischer oder volumetrischer Pumpen in die großen Zuführanschlüsse und/oder die kleineren Flüssigkeitseinspritzanschlüsse eingeleitet werden. Die Einspritzanschlüsse und Zuführanschlüsse ermöglichen, dass Bestandteile in den Mischer eingeleitet und zu einem Enderzeugnis, nämlich Kaugummi, vermischt werden. Man hat herausgefunden, dass bei der Herstellung von Kaugummi bedingt durch die Größe der Einspritzstiftöffnungen beziehungsweise Düsenöffnungen die Bestandteile nicht wirkungsvoll in den Extruder eingeleitet werden können.
Für den Fall, dass die Zuführöffnungen zu klein sind, baut sich ein übermäßiger Druck in dem System auf. In diesem Fall werden die Bestandteile mit nicht ausreichender Geschwindigkeit zugeführt. Darüber hinaus wird eine Überlastung der Pumpe bewirkt. Dem steht gegenüber, dass für den Fall zu kleiner Öffnungen die Zuführzeit zu gering ist. Zudem können Verstopfungen auftreten.
Man hat entdeckt, dass durch die Maximierung der Öffnungen der Einspritzstifte der Flüssigkeitseinspritzanschlüsse beziehungsweise Düsen kleinere Pumpen zum Einspritzen der Bestandteile verwendet werden können. Darüber hinaus können entsprechend der vorliegenden Erfindung durch Verändern der Öffnungen der Einspritzstiftdüsen Fluide hoher Viskosität und Bestandteile niedrigerer Temperaturen verwendet werden, und/oder es können höhere Durchsätze erreicht werden. Entsprechend ermöglichen die vergrößerten Öffnungen das Einleiten dieser Bestandteile.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Stiftöffnungen optimiert. Die Öffnungen sind im Vergleich zu Standardöffnungen vergrößert. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung bezeichnet der Begriff „Standardöffnung" die Größe der Anschlussöffnung in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer, der zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Schrift bei Buss America erhältlich war. Vorzugsweise ist die Öffnung im Vergleich zu einer gleichwertig angeordneten „Standardöffnung" um wenigstens 5% vergrößert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung im Vergleich zur Standardöffnung um wenigstens 10% vergrößert. Besonders bevorzugt wird, wenn die Öffnung im Vergleich zur Standardöffnung um 20% vergrößert ist.
Ein Verfahren zur größenmäßigen Festlegung der Öffnungen des Einspritzstiftes beruht auf der Verwendung eines elektrischen Hochgeschwindigkeitsbohrers. Zu diesem Zweck wird der Einspritzstift von dem Extruder entfernt, woraufhin die Bohrung allmählich in die Öffnung eingebracht wird, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Die genaue größenmäßige Festlegung des Stiftes ist wichtig, da ein übermäßiges Entfernen von Metall an dem Stift zu einem Ausfall des Stiftes führen kann. Man beachte, dass bei einigen Extrudern die Einspritzstifte üblicherweise einen Bearbeitungsmechanismus enthalten, durch den eine Verstopfung des Stiftes verhindert wird. Dieser Mechanismus sollte von dem Stift entfernt werden, um gewünschte Zuführgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
Bei Einsatz von Zuführdüsen, die verwendet werden können, um größere Flüssigkeitsvolumina in größere Bestandteileinleitanschlüsse einzuleiten, werden die Düsenöffnungen größenmäßig festgelegt, indem die bestehende Einspritzdüse entfernt und eine größere Düse angebracht wird.
Um die optimale Größe der Öffnungen festzulegen, werden die Bestandteileinleitanschlussöffnungen vergrößert, bis das Pumpen, das heißt das Einpumpen der Bestandteile, bei normalem Betriebsdruck oder gewünschter Geschwindigkeit erfolgt. Alternativ werden die Öffnungen vergrößert, bis die gewünschte Geschwindigkeit des Erzeugnisses erreicht ist.
Es ist mit Blick auf das Einleiten von Bestandteilen in einen Mischer bekannt, die Bestandteile zu erhitzen. Das Erhitzen der Bestandteile kann einen Ausgleich bei kleineren Düsenöffnungen schaffen. Die Wärme kann allerdings auch empfindliche Bestandteile beschädigen und zu einem nicht gewünschten Enderzeugnis führen.
Es kann daher wünschenswert sein, wenigstens bestimmte Bestandteile nicht zu erhitzen. Darüber hinaus kann die Minimierung der Temperatur der einzelnen Bestandteile oder Bestandteilsgemische die interne Mischtemperatur senken. Dies kann eingesetzt werden, um zu vermeiden, dass empfindliche Bestandteile einen Qualitätsverlust erleiden. Ferner wird die Temperatur des den Extruder verlassenden Kaugummienderzeugnisses gesenkt, was zudem einen Qualitätsverlust der Bestandteile verhindert. Durch Maximieren der Bestandteilzuführöffnungen können kühlere Bestandteile in den Mischer eingeleitet werden.
Erfindungsgemäß kann eine Vielzahl flüssiger Bestandteile durch die optimierten Einspritzstiftöffnungen eingeleitet werden. Zu diesen Bestandteilen zählen Getreidesirup, hydrierte Siruphydrolysate, Geschmacksstoffe, Glycerin, Flüssigsuspensionen von Süßungsmitteln oder hochintensiven Süßungsmitteln, Säuren, Polyisobutylen niedrigen Molekulargewichtes, Sorbitol-Lösungen oder Flüssigkeiten aus Flüssigalditolen, Fette, Öle, Lipide, Wachse und beliebige andere Flüssigbestandteile oder Kombinationen aus diesen.
Darüber hinaus lässt die vorliegende Erfindung die Verwendung kleinerer Pumpen zum Zuführen der Bestandteile durch die Öffnungen in den Extruder zu. Zu diesem Zweck können die Bestandteile unter Verwendung einer Kolbenpumpe, Zahnradpumpe oder Membranpumpe in den Extruder eingepumpt werden.
Eine Kolbenpumpe arbeitet derart, dass der Kolben im Inneren des Zylinders zurückgezogen wird, wodurch flüssige Bestandteile in den Zylinder eingesogen werden. Der Kolben wird sodann in dem Zylinder nach vorne geschoben, wodurch die Bestandteile vorwärts durch den Stift in den Extruder geschoben werden. Man hat herausgefunden, dass Geschmacksstoffe vorzugsweise bei Raumtemperatur oder darunter mit einer Kolbenpumpe gepumpt werden sollten. Man hat zudem herausgefunden, dass Kautschuk niedrigen Molekulargewichtes, so beispielsweise Polyisobutylen und Sirupe, vorzugsweise bei 121°C (250°F) beziehungsweise 38°C (100°F) mittels einer Zahnradpumpe gepumpt werden sollte.
Eine Zahnradpumpe arbeitet derart, dass der jeweilige Bestandteil von den Zähnen des Zahnrades mitgenommen wird. Die Pumpe schiebt sodann mittels einer Drehung des Zahnrades den Bestandteil weiter. Ein Beispiel für eine Zahnradpumpe stellt die Zahnradpumpe MAAG Thermoinox^® dar. Man hat herausgefunden, dass Kautschuk niedrigen Molekulargewichtes, so beispielsweise Polyisobutylen und Sirupe, vorzugsweise bei 121°C (250°F) beziehungsweise 38°C (100°F) mittels einer Zahnradpumpe gepumpt werden sollte.
Membranpumpen arbeiten im Prinzip wie Kolbenpumpen. Im Unterschied zur Kolbenpumpe ist jedoch bei der Membranpumpe ein flaches Kunststoffhäutchen gegeben, das sich anstelle eines Kolbens vor und zurück bewegt, wodurch der Bestandteil in den Extruder geschoben wird. Man hat herausgefunden, dass Fette vorzugsweise bei einer Temperatur von 107°C (225°F) unter Verwendung einer Membranpumpe gepumpt werden sollten.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Flügel-und-Stift-Mischer 100 eine einzelne Mischschraube 120, die sich im Inneren einer Trommel 140 dreht, die im Einsatz im Allgemeinen geschlossen ist und die Mischschraube 120 vollständig umgibt. Die Mischschraube 120 umfasst einen im Allgemeinen zylindrischen Schaft 122 und drei Reihen von Mischflügeln 124, die gleichmäßig beabstandet am Umfang des Schraubenschaftes 122 angeordnet sind (wobei nur zwei der drei Reihen in 1 zu sehen sind). Die Mischflügel 124 stehen von dem Schaft 122 radial nach außen vor, wobei die Mischflügel der Schneide eines Beils ähneln.
Die Mischtrommel 140 umfasst ein inneres Trommelgehäuse 140, das im Allgemeinen zylinderförmig ist, wenn im Betrieb des Mischers 100 die Trommel 140 um die Schraube herum geschlossen ist. Drei Reihen aus stationären Stiften 144 sind an gleichmäßig beabstandeten Stellen um den Schraubenschaft 142 herum angeordnet und stehen von dem Trommelgehäuse 140 radial nach innen vor. Die Stifte 144 sind im Allgemeinen von zylindrischer Form und können abgerundete oder abgeschrägte Enden 146 aufweisen.
Die Mischschraube 120 mit den Flügeln 124 dreht sich im Inneren der Trommel 140 und wird von einem (nicht gezeigten) Motor mit variabler Geschwindigkeit angetrieben. Während der Drehung bewegt sich die Mischschraube 120 zudem in axialer Richtung vorwärts und rückwärts, wodurch eine Kombination aus rotationsmäßigem und axialem Mischen entsteht, die äußerst wirkungsvoll ist. Während des Mischens laufen die Mischflügel 124 kontinuierlich zwischen den stationären Stiften 144 hindurch, wobei die Flügel und die Stifte einander nicht berühren. Darüber hinaus erfolgt auch keine Berührung zwischen den radialen Kanten 126 der Flügel 124 und der inneren Fläche 142 der Trommel, wobei auch die Enden 146 der Stifte 144 niemals mit dem Schaft 122 der Mischschraube in Berührung kommen.
2 bis 6 zeigen verschiedene Schraubenelemente, die zur Verwirklichung der Mischschraube 120 bei optimalem Gebrauch eingesetzt werden können. 2A und 2B zeigen an der Schraube befindliche Elemente 20 und 21, die in Verbindung mit einer Drosselringbaugruppe verwendet werden. Die an der Schraube befindlichen Elemente 20 und 21 umfassen jeweils eine zylindrische äußere Fläche 22, eine Mehrzahl von Flügeln 24, die von der Fläche 22 nach außen vorstehen, sowie eine innere Öffnung 26 mit einer Keilnut 28 zur Aufnahme und Ineingriffnahme eines (nicht gezeigten) Schaftes der Mischschraube. Das zweite an der Schraube befindliche Element 21 ist in etwa doppelt so lang wie das erste an der Schraube befindliche Element 20.
2C zeigt eine Drosselringbaugruppe 30, die zur Druckverminderung an ausgewählten Stellen entlang der Mischschraube 120 eingesetzt wird. Die Drosselringbaugruppe 30 umfasst zwei Hälften 37 und 39, die an dem Trommelgehäuse 140 angebracht sind, wobei die beiden Hälften im Betriebsfall miteinander in Eingriff treten und einen geschlossenen Ring bilden. Die Drosselbaugruppe 130 umfasst eine kreisförmige äußere Randzone 32, einen inneren Ring 34, der wie gezeigt gewinkelt ist, sowie eine Öffnung 36 in dem inneren Ring, die die an der Schraube befindlichen und an dieser angebrachten Elemente 20 und 21 aufnimmt, diese jedoch nicht berührt. Anbringöffnungen 35 in der Fläche 32 beider Hälften der Drosselringbaugruppe 30 werden verwendet, um die Hälften an dem Trommelgehäuse 142 anzubringen.
3 zeigt die räumliche Beziehung zwischen der Drosselringbaugruppe 30 und den an der Schraube befindlichen Elementen 20 und 21 während des Betriebes. Bei einer Drehung der Mischschraube 120 im Inneren der Trommel 140 und einer gleichzeitig erfolgenden axialen Hin- und Herbewegung stellen die Freiräume zwischen den an der Schraube befindlichen Elementen 20 und 21 und dem inneren Ring 34 die primären Mittel des Materialdurchlaufes von der einen Seite der Drosselringbaugruppe 30 zu der anderen Seite derselben dar. Das an der Schraube befindliche Element 20 auf der stromaufwärts liegenden Seite der Drosselringbaugruppe umfasst einen modifizierten Flügel 27, der einen Zwischenräum des inneren Rings 34 bereitstellt. Das andere an der Schraube befindliche Element 21 ist im Allgemeinen stromabwärts von der Drosselringbaugruppe 30 angeordnet und weist einen (in der Zeichnung nicht sichtbaren) Endflügel auf, der sich nahe an die gegenüberliegende Fläche des inneren Ringes 34 heranbewegt und an dieser entlang gleitet.
Die Zwischenräume zwischen den äußeren Flächen 32 der an der Schraube befindlichen Elemente 20 und 21 und dem inneren Ring 34 der Drosselringbaugruppe 30, die variieren können und vorzugsweise in der Größenordnung von 1 bis 5 mm liegen, legen weitgehend fest, welcher Druckaufbau in dem stromaufwärts liegenden Bereich der Drosselringbaugruppe 30 während des Betriebs des Mischers 100 auftritt. Man beachte, dass das stromaufwärts liegende an der Schraube befindliche Element 200 einen Wert für L/D von ungefähr 1/3 aufweist, während das stromabwärts liegende an der Schraube befindliche Element 21 einen Wert für L/D von ungefähr 2/3 aufweist, was einem Gesamtwert für L/D von ungefähr 1,0 für die an der Schraube befindlichen Elemente entspricht. Die Drosselringbaugruppe 30 weist einen kleineren Wert für L/D von ungefähr 0,45 auf, was mit dem Wert für L/D der an der Schraube befindlichen Elemente 20 und 21 zusammenfällt, die miteinander in Eingriff stehen, die Drosselringbaugruppe jedoch nicht berühren.
4 und 5 zeigen die Misch- oder „Knet"-Elemente, die den Großteil der Mischarbeit vornehmen. Der wesentliche Unterschied zwischen einem schwach scherenden Mischelement 40 gemäß 4 und dem stark scherenden Mischelement 50 von 5 ist die Größe des Mischflügels, der an dem Mischelement jeweils nach außen vorsteht. Gemäß 5 sind die stark scherenden Mischflügel 54, die von der Fläche 52 nach außen vorstehen, größer und dicker als die schwach scherenden Mischflügel 44, die von der Fläche 42 gemäß 4 vorstehen. Für jedes der Mischelemente 40 und 50 sind die Mischflügel in drei in Umfangsrichtung beabstandeten Reihen, wie vorstehend anhand 1 erläutert, angeordnet. Die Verwendung dickerer Mischflügel 54 gemäß 5 zieht nach sich, dass die axiale Entfernung zwischen den Flügeln geringer ist, und dass auch der Zwischenraum zwischen den Flügeln 54 und den stationären Stiften 144 geringer ist, wenn eine Drehung und axiale Hin- und Herbewegung der Schraube 120 (1) erfolgt. Diese Verringerung des Zwischenraumes bewirkt eine inhärent stärkere Scherung in der Umgebung der Mischelemente 50.
6 zeigt einen einzelnen stationären Stift 144, der von der Trommel 140 abgenommen ist. Der Stift 144 umfasst einen Gewindesockel 145, der die Anbringung an ausgewählten Stellen entlang des inneren Trommelschaftes 142 ermöglicht. Es ist darüber hinaus möglich, einige der Stifte 144 als Flüssigkeitseinspritzanschlüsse auszugestalten, indem sie mit einer hohlen Mittenöffnung versehen werden.
7 ist eine schematische Ansicht, die eine gegenwärtig bevorzugte Ausgestaltung der Trommel und auch die gegenwärtig bevorzugte Ausgestaltung der Trommelstifte 144 darstellt.
8 ist eine entsprechende schematische Ansicht, die einen gegenwärtig bevorzugten Aufbau einer Mischschraube zeigt. Der Mischer 200, dessen bevorzugte Ausgestaltung in 7 und 8 dargestellt ist, weist einen gesamten aktiven Mischwert L/D von ungefähr 19 auf.
Der Mischer 200 umfasst eine Anfangszuführzone 210 und fünf Mischzonen 220, 230, 240, 250 und 260. Die Zonen 210, 230, 240, 250 und 260 umfassen jeweils fünf mögliche große Zuführanschlüsse 212, 232, 242, 252 und 262, die dazu verwendet werden können, größere (beispielsweise feste) Bestandteile in den Mischer 200 einzuleiten. Die Zonen 240 und 260 sind darüber hinaus mit fünf kleineren Flüssigkeitseinspritzanschlüssen 241, 243, 261, 263 und 264 versehen, die verwendet werden, um flüssige Bestandteile einzuleiten. Die Flüssigkeitseinspritzanschlüsse 241, 243, 261, 263 und 264 umfassen besondere Trommelstifte 144, die mit hohlen Mitten, wie vorstehend erläutert, versehen sind. Wie ebenfalls vorstehend dargelegt, kann jede der Öffnungen der großen Zuführanschlüsse 212, 232, 242, 252 und 262 sowie der kleinen Flüssigkeitseinspritzanschlüsse 241, 243, 261, 263 und 244 optimiert werden.
Wie 7 dargestellt ist, sind die Trommelstifte 144 vorzugsweise an mehreren oder an sämtlichen möglichen Stellen vorhanden, und zwar, wie gezeigt, in allen drei Reihen.
Wie in 8 gezeigt ist, sieht eine gegenwärtig bevorzugte Ausgestaltung der Mischschraube 120 für die meisten Kaugummierzeugnisse schematisch folgendermaßen aus. Die Zone 210, die die Anfangszuführzone darstellt, ist mit einem L/D von ungefähr 1–1/3 der schwach scherenden Elemente, so beispielsweise dem in 4 gezeigten Element 40, versehen. Der L/D-Wert der Anfangszuführzone 210 zählt, wie vorstehend erläutert, nicht als Teil des gesamten L/D-Aktivmischwertes von 19, da dessen Zweck mehr in einer Verbringung der Bestandteile in die Mischzonen liegt.
Die erste Mischzone 220 ist, von links nach rechts betrachtet (siehe 8), mit zwei schwach scherenden Mischelementen 40 (4) versehen, an die sich zwei stark scherende Elemente 50 (5) anschließen. Die beiden schwach scherenden Mischelemente tragen mit ungefähr 1–1/3 zum L/D-Mischwert bei, und die beiden stark scherenden Mischelemente tragen mit etwa 1–1/3 zum L/D-Mischwert bei. Die Zone 220 weist einen Gesamtmischwert L/D von ungefähr 3,0 auf, einschließlich des Endabschnittes, der von einer 57-mm-Drosselringbaugruppe 30 mit damit zusammenwirkenden an der Schraube befindlichen Elementen 20 und 21 (die in 8 nicht separat ausgestaltet sind) bedeckt ist.
Die Drosselringbaugruppe 30 mit den damit zusammenwirkenden an der Schraube befindlichen Elementen 20 und 21, die das Ende der ersten Mischzone 220 und den Anfang der zweiten Mischzone 230 überspannt, weist einen kombinierten L/D-Wert von ungefähr 1,0 auf, wobei ein Teil hiervon auf die zweite Mischzone 230 entfällt. Ferner ist die Zone 230, von links nach rechts betrachtet, mit drei schwach scherenden Mischelementen 40 und 1,5 stark scherenden Mischelementen 50 versehen. Die drei schwach scherenden Mischelemente tragen mit ungefähr 2,0 zum L/D-Mischwert bei, während die 1,5 stark scherenden Mischelemente mit ungefähr 1,0 zum L/D-Mischwert beitragen. Die Zone 230 weist einen gesamten L/D-Mischwert von ungefähr 4,0 auf.
Das Ende der zweiten Mischzone 230 und den Anfang der dritten Mischzone 240 überspannt eine 60-mm-Drosselringbaugruppe 30 mit damit zusammenwirkenden an der Schraube befindlichen Elementen 20 und 21 mit einem L/D-Wert von ungefähr 1,0. Die Zone 240 ist, von links nach rechts betrachtet, mit 4,5 stark scherenden Mischelementen 50 versehen, die einen L/D-Mischwert von ungefähr 3,0 ausmachen. Die Zone 240 weist einen gesamten L/D-Mischwert von ungefähr 4,0 auf.
Das Ende der dritten Mischzone 240 und den Anfang der vierten Mischzone 250 überspannt eine weitere 60-mm-Drosselringbaugruppe 30 mit damit zusammenwirkenden an der Schraube befindlichen Elementen mit einem L/D-Mischwert von ungefähr 1,0. Der Rest der vierte Mischzone 250 und der fünften Mischzone 260 ist mit elf schwach scherenden Mischelementen 40 versehen, die mit einem L/D-Mischwert von ungefähr 7 1/3 beitragen. Die Zone 250 weist einen gesamten L/D-Mischwert von ungefähr 4,0 auf, während die Zone 260 einen gesamten L/D-Mischwert von ungefähr 4,0 aufweist.
Vor der Erklärung, an welcher Stelle die verschiedenen Kaugummibestandteile in den kontinuierlich arbeitenden Mischer 200 eingeleitet werden, und wie die Mischung an sich erfolgt, ist eine Diskussion der Zusammensetzung typischer Kaugummis, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden können, sinnvoll. Ein Kaugummi enthält üblicherweise eine wasserlösliche Füllmasse, einen wasserunlöslichen Kaugummibaseanteil und einen oder mehrere Geschmacksstoffe. Der wasserlösliche Anteil verschwindet mit der Zeit während des Kauens. Der Gummibaseanteil bleibt während des Kauvorganges im Mund erhalten.
Die unlösliche Gummibase umfasst im Allgemeinen Elastomere, Elastomerweichmacher (Harze), Fette, Öle, Wachse, Weichmacher und anorganische Füllstoffe. Zu den Elastomeren zählen Polyisobutylen, Isobutylen-Isopren-Kopolymere, Styrol-Butadien-Kopolymere und Naturlatexstoffe, wie beispielsweise Chicle. Zu den Harzen zählen Polyvinylacetat und Terpenharze. Ein bevorzugtes Harz ist Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes. Zu den Fetten und Ölen zählen tierische Fette, so beispielsweise Schweinefett und Talg, pflanzliche Fette, so beispielsweise Sojabohnenöle und Baumwollsamenöle, hydrierte und teilhydrierte Pflanzenöle und Kakaobutter. Typischerweise eingesetzte Wachse umfassen Petroleumwachse, so beispielsweise Paraffin, und mikrokristalline Wachse, Naturwachse, so beispielsweise Bienenwachs, Canellia, Carnauba und Polyethylenwachs.
Die Kaugummibase enthält üblicherweise auch Füllstoffanteile, so beispielsweise Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat, Talg, Dikalziumphosphat und dergleichen, Weichmacher, darunter Glycerolmonostereat und Glyceroltriacetat, sowie wahlweise eingebrachte Bestandteile wie beispielsweise Antioxidantien, Farbstoffe und Emulgatoren. Die Kaugummibase macht zwischen 5 und 95 Gew.-% des Kaugummis, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gew.-% des Kaugummis und ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 Gew.-% des Kaugummis aus.
Der wasserlösliche Anteil des Kaugummis kann Weichmacher, Hauptsüßungsmittel, hochintensive Süßungsmittel, Geschmacksstoffe und Kombinationen hieraus enthalten.
Weichmacher werden dem Kaugummi zugesetzt, um die Kaubarkeit und das Mundgefühl des Kaugummis zu optimieren. Weichmacher, die auch als Plastizierer oder Plastiziermittel bekannt sind, machen im Allgemeinen zwischen 0,5 und 15 Gew.-% des Kaugummis aus. Zu den Weichmachern zählen Glycerin, Lecithin und Kombinationen hieraus. Wässrige Süßungsmittellösungen, so beispielsweise diejenigen mit Sorbitol, hydrierten Stärkehydrolysaten, Getreidesirup und Kombinationen hieraus, können ebenfalls als Weichmacher und Bindemittel bei dem Kaugummi zum Einsatz kommen.
Die Hauptsüßungsmittel machen ungefähr 5 bis 95 Gew.-% des Kaugummis, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Gew.-% des Kaugummis und ganz besonders bevorzugt zwischen 30 und 60 Gew.-% des Kaugummis aus. Zu den Hauptsüßungsmitteln zählen sowohl zuckerhaltige wie auch zuckerfreie Süßungsmittel und Bestandteile. Zu den zuckerhaltigen Süßungsmitteln zählen Saccharide mit Bestandteilen wie Saccharose, Dextrose, Maltose, Dextrin, Trockeninvertzucker, Fruchtzucker, Levulose, Galaktose, Getreidesirupfeststoffe und dergleichen, jeweils allein oder in Kombination, wobei keine Beschränkung auf die genannten Stoffe erfolgen soll. Zu den zuckerfreien Süßungsmitteln zählen Bestandteile mit Süßmitteleigenschaften, die keinen Zucker als solchen enthalten. Zu den zuckerfreien Süßungsmitteln zählen unter anderem Alkohole, wie beispielsweise Sorbitol, Mannitol, Xylitol, hydrierte Stärkehydrolysate, Maltitol und dergleichen, jeweils allein oder in Kombination.
Hochintensive Süßungsmittel können darüber hinaus enthalten sein, und werden üblicherweise bei zuckerfreien Süßungsmitteln eingesetzt. Bei Benutzung machen hochintensive Süßungsmittel typischerweise 0,001 bis 5 Gew.-% des Kaugummis, vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-% des Kaugummis aus. Typischerweise sind hochintensive Süßungsmittel wenigstens 20 Mal süßer als Saccharose. Zu diesen Substanzen zählen unter anderem Sucralose, Aspartam, Saccharin und dessen Salze, Zyklamsäure und deren Salze, Glycirrhizin, Dihydrochalkon, Thaumatin, Monellin und dergleichen, jeweils allein und in Kombination.
Kombinationen aus zuckerhaltigen und/oder zuckerfreien Süßungsmitteln können bei dem Kaugummi ebenfalls zum Einsatz kommen. Das Süßungsmittel kann darüber hinaus gänzlich oder teilweise als wasserlösliches Dickmittel (bulking agent) im Kaugummi wirken. Darüber hinaus kann der Weichmacher zu zusätzlicher Süße beitragen, was beispielsweise bei wässrigem Zucker oder Alditollösungen der Fall ist.
Geschmacksstoffe sollten in dem Kaugummi im Allgemeinen in einer Menge in einem Bereich zwischen 0,1 bis 15 Gew.-% des Kaugummis, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 5 Gew.-% des Kaugummis und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5 bis 3 Gew.-% des Kaugummis enthalten sein. Zu den Geschmacksmitteln zählen im Wesentlichen Öle, synthetische Geschmacksstoffe oder Gemische hieraus, darunter Öle aus Pflanzen und Früchten, so beispielsweise Zitrusöle, Fruchtessenzen, Pfefferminzöle, Öle aus grüner Minze, Öle aus anderen Arten von Minze, Nelkenöl, Wintergrünöl, Anisöl und dergleichen. Es können jedoch auch künstliche Geschmacksstoffe und Bestandteile bei den Geschmacksstoffbestandteilen der Erfindung zum Einsatz kommen. Natürliche und künstliche Geschmacksstoffbestandteile können in jeder geschmacksmäßig annehmbaren Weise miteinander kombiniert werden.
Weitere optionale Bestandteile, so beispielsweise Farbstoffe, Emulgatoren, medizinisch wirksame Substanzen und zusätzliche Geschmacksstoffe können darüber hinaus in dem Kaugummi enthalten sein.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Gummibase und das fertige Kaugummierzeugnis kontinuierlich in demselben Mischer hergestellt. Im Allgemeinen wird der Gummibaseanteil hergestellt, wobei der Mischer einen L/D-Mischwert von ungefähr 25 oder weniger, vorzugsweise von ungefähr 20 oder weniger und besonders bevorzugt von ungefähr 15 oder weniger aufweist. Anschließend werden die übrigen Kaugummibestandteile mit der Gummibase kombiniert, um das Kaugummierzeugnis herzustellen, wobei der L/D-Mischwert bei ungefähr 15 oder weniger, vorzugsweise bei ungefähr 10 oder weniger und ganz besonders bevorzugt bei ungefähr 5 oder weniger liegt. Das Mischen der Gummibasebestandteile und der übrigen Kaugummibestandteile kann in verschiedenen Teilen desselben Mischers erfolgen, oder es kann auch eine Überlappung hierbei vor sich gehen, solange nur die gesamte Mischung bei einem L/D-Wert von ungefähr 40 oder weniger, vorzugsweise von ungefähr 30 oder weniger und ganz besonders bevorzugt von ungefähr 20 oder weniger erfolgt.
Bei der bevorzugten Verwendung eines Flügel-und-Stift-Mischers mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann der gesamte Kaugummi hergestellt werden, wobei der L/D-Mischwert bei ungefähr 19 liegt. Die Gummibase kann hergestellt werden, wenn der L/D-Wert bei ungefähr 15 oder weniger liegt, während die übrigen Gummibestandteile mit der Gummibase bei einem L/D-Mischwert von ungefähr 5 oder weniger hergestellt werden können.
Bei der Fertigstellung des Kaugummis unter Verwendung des bevorzugten Flügel-und-Stift-Mischers 200 ist vorteilhaft, die Umdrehungsgeschwindigkeit (UpM) der Mischschraube 120 bei weniger als ungefähr 150, vorzugsweise bei weniger als ungefähr 100 zu halten. Darüber hinaus ist die Mischtemperatur vorzugsweise derart optimiert, dass die Gummibase bei ungefähr 54°C (130°F) oder weniger ist, wenn sie erstmalig mit den anderen Kaugummibestandteilen in Berührung kommt, wobei das Kaugummierzeugnis bei ungefähr 54°C (130°F) oder weniger (vorzugsweise 52°C (125°F) oder weniger) liegt, wenn es den Mischer verlässt. Diese Temperaturoptimierung kann teilweise durch selektives Erhitzen und/oder Wasserkühlung von Abschnitten der Trommel erfolgen, die die Mischzonen 220, 230, 240, 250 und 260 umgeben. Erfindungsgemäß kann die Temperaturoptimierung auch durch Zugabe von kühleren Bestandteilen zum Zwecke der Kühlung des Mischers erfolgen.
Zum Zwecke der Herstellung der Gummibase kann das folgende bevorzugte Verfahren zum Einsatz kommen. Elastomere, Füllstoffe und wenigstens ein wenig Elastomerlösungsmittel werden in den ersten großen Zuführanschluss 212 in der Zuführzone 210 des Mischers 200 eingeleitet und einem hochgradig dispersiven Mischen in der ersten Mischzone 220 unterworfen, während eine Förderung in Richtung des Pfeiles 122 erfolgt. Das übrige Elastomerlösungsmittel (falls vorhanden) und das Polyvinylacetat werden in den zweiten großen Zuführanschluss 232 in der zweite Mischzone 32 eingeleitet, wo die Bestandteile einem distributiven Mischen in der restlichen Mischzone 230 unterworfen werden.
Fette, Öle, Wachse (falls vorhanden), Emulgatoren und gegebenenfalls Farbstoffe und Antioxidantien werden in die Flüssigkeitseinspritzanschlüsse 241 und 243 in der dritten Mischzone 240 eingeleitet, wo die Bestandteile einem distributiven Mischen in der Mischzone 240 unterzogen werden, während eine Förderung in Richtung des Pfeiles 122 erfolgt. Wie vorstehend erwähnt, können die Fette entsprechend der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Membranpumpe gepumpt werden. An diesem Punkt sollte die Herstellung der Gummibase eigentlich beendet sein, und die Gummibase sollte die dritte Mischzone 240 als im Wesentlichen homogenes und klümpchenfreies Gemisch einheitlicher Farbe verlassen.
Die vierte Mischzone 250 wird primär zum Abkühlen der Gummibase verwendet, wobei jedoch auch die Einleitung kleinerer Bestandteile dort vorgenommen werden kann. Anschließend werden gegebenenfalls zum Zwecke der Herstellung des fertigen Kaugummierzeugnisses Glycerin, Getreidesirup, andere zuckerhaltige Hauptsüßungsmittel, hochintensive Süßungsmittel und Geschmacksstoffe in die fünfte Mischzone 260 eingeleitet, woraufhin ein distributives Mischen der Bestandteile erfolgt. Für den Fall eines zuckerfreien Kaugummierzeugnisses können anstelle des Getreidesirups auch hydrierte Stärkehydrolysate oder Sorbitollösung verwendet werden. Anstelle der Zucker können auch pulverförmige Alditole eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird Glycerin in den ersten Flüssigkeitseinspritzanschluss 261 der fünften Mischzone 260 eingeleitet. Feste Bestandteile (Hauptsüßungsmittel, eingekapselte hochintensive Süßungsmittel und so weiter) werden in den großen Zuführanschluss 262 eingeleitet. Sirupe (Getreidesirup, hydrierte Stärkehydrolysate, Sorbitollösung und so weiter) werden dem nächsten Flüssigkeitseinspritzanschluss 263 zugeführt, wobei Geschmacksstoffe in den letzten Flüssigkeitseinspritzanschluss 264 eingeleitet werden können. Die Geschmacksstoffe können alternativ auch in die Anschlüsse 261 und 263 eingeleitet werden, um das Erweichen in der Gummibase zu fördern, wodurch die Temperatur der Schraube sowie das Drehmoment an derselben sinken. Dies kann den Betrieb des Mischers bei einer höheren Umdrehungszahl und einem höheren Materialdurchsatz ermöglichen. Wie vorstehend erwähnt, können entsprechend der vorliegenden Erfindung der Geschmacksstoff unter Verwendung einer Kolbenpumpe und die Sirupe unter Verwendung einer Zahnradpumpe eingeführt werden.
Die Gummibestandteile werden zu einer homogenen Masse gemischt, die von dem Mischer als kontinuierliche Strömung oder als „Fadenstrang" ausgegeben wird. Die kontinuierliche Strömung oder der entsprechende Fadenstrang können auf einen sich bewegenden Förderer abgelegt und zu einer Weiterbearbeitungsstation verbracht werden, wo der Kaugummi in die gewünschte Form gebracht wird, so beispielsweise durch Pressung desselben mittels Platten, durch Riffelung desselben und durch Schneiden desselben in Stücke. Da das gesamte Kaugummiherstellungsverfahren in einem einzelnen kontinuierlich arbeitenden Mischer stattfindet, weist das Enderzeugnis weniger Schwankungen auf, wobei das Enderzeugnis aufgrund der vereinfachten mechanischen und wärmetechnischen Zeitabhängigkeit sauberer und stabiler ist.
Eine große Anzahl von Veränderungen und Abwandlungen am bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erschließt sich Fachleuten auf diesem Gebiet. Die vorstehend aufgeführten bevorzugten Ausführungsbeispiele wie auch die nachfolgenden Beispiele sind für die Erfindung rein illustrativ und sollen mit Blick auf die vorliegende Erfindung nicht als einschränkend verstanden werden. So können beispielsweise andere kontinuierlich arbeitende Mischmaschinen und andere Mischeraufbauten verwendet werden, ohne dass von der Erfindung abgewichen würde, wenn nur die Herstellung der Kaugummibase und des Kaugummierzeugnisses in einem einzelnen kontinuierlich arbeitenden Mischer bei einem Gemisch mit einem L/D-Mischwert von nicht mehr als ungefähr 40 erfolgt.
Beispiel 1
Nachweis der Verwendbarkeit eines kontinuierlich arbeitenden Mischers
Der nachfolgende vorbereitende Test kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein bestimmter kontinuierlich arbeitender Mischer mit einem bestimmten Aufbau den Anforderungen eines Hochleistungsmischers genügt, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Eine Trockenmischung aus 35,7% Butylkautschuk (98,5% Isobutylen – 1,5% Isopren-Kopolymer, mit einem Molekulargewicht von 120.000 bis 150.000, hergestellt von Polysar, Ltd. aus Sarnia, Ontario, Kanada mit dem Handelsnamen „Polysar Butyl 101-3"), 35,7% Kalziumkarbonat („Vicron 15-15" von Pfizer, Inc., New York, New York), 14,3% Polyterpenharz („Zonarez 90" von Arizona Chemical Company aus Panama City, Florida) und 14,3% eines zweiten Polyterpenharzes („Zonarez 7125" von Arizona Chemical Company) werden dem jeweiligen kontinuierlich arbeitenden Mischer zugeführt, dessen Aufbau untersucht wird. Das Temperaturprofil wird mit Blick auf die bestmögliche Mi schung unter der Einschränkung optimiert, dass die Ausgangstemperatur der Mischung 170°C nicht übersteigt (und vorzugsweise unter 160°C bleibt), um einen wärmebedingten Qualitätsverlust zu verhindern. Um festzustellen, ob der Hochleistungsmischer geeignet ist, sollte der Mischer ein im Wesentlichen homogenes und klümpchenfreies Gemisch einheitlicher milchiger Farbe bei nicht mehr als ungefähr 10 L/D, vorzugsweise bei nicht mehr als ungefähr 7 L/D und ganz besonders bevorzugt bei nicht mehr als ungefähr 5 L/D herstellen.
Um eine gründliche Überprüfung auf Klümpchen vorzunehmen, kann das fertige Kautschukgemisch ausgewalgt und optisch inspiziert werden, oder es wird in einer hydraulischen Presse zusammengepresst und inspiziert, oder es wird auf einer Heizplatte geschmolzen, oder es wird zur fertigen Gummibase verarbeitet, die anschließend unter Verwendung herkömmlicher Verfahren auf Klümpchen untersucht wird.
Darüber hinaus muss der Mischer eine ausreichende Länge aufweisen, um die Gummibase wie auch das Kaugummierzeugnis in einem einzelnen Mischer fertig herstellen zu können, wobei der gesamte Mischwert L/D bei nicht mehr als ungefähr 40 liegt. Jeder Mischer, der diesen Anforderungen genügt, erfüllt die Kriterien eines Hochleistungsmischers, der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Beispiele 2 bis 11
Kontinuierliche Kaugummiherstellung
Die nachfolgenden Beispiele wurden unter Verwendung einer Knetmaschine der Firma Busse mit einem Durchmesser der Mischschraube von 100 mm durchgeführt, wobei die Knetmaschine die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausgestaltung (es sei denn, anderes wird explizit gesagt) sowie fünf Mischzonen, einen gesamten Mischwert L/D von 19 und einen Anfangsförderwert L/D von 1–1/3 aufwies. Am Ende des Mischers kam keine Düse zum Einsatz, es sei denn, anderes wird explizit gesagt, wobei die Erzeugnismischung als kontinuierlicher Fadenstrang austrat. Für jedes Beispiel waren bestimmte Zuführgeschwindigkeiten gegeben, wodurch ein Kaugummierzeugnis bei einer Geschwindigkeit von 300 lb/h entstand.
Flüssigbestandteile wurden unter Verwendung volumetrischer Pumpen in die großen Zuführanschlüsse und/oder die kleineren Flüssigkeitseinspritzanschlüsse eingeleitet, die im Allgemeinen entsprechend der vorstehenden Beschreibung angeordnet waren, es sei denn, anderes wird explizit gesagt. Die Pumpen wiesen eine geeignete Größe auf und waren derart ausgelegt, dass die gewünschten Zuführgeschwindigkeiten erreicht wurden.
Trockenbestandteile wurden unter Verwendung gravimetrischer Schraubenförderer in die großen Einleitanschlüsse eingeleitet, die entsprechend vorstehender Beschreibung angeordnet waren. Die Größe der Zuführer war geeignet gewählt und derart angepasst, dass die gewünschten Zuführgeschwindigkeiten erreicht wurden.
Die Einflussnahme auf die Temperatur erfolgte über umlaufende Fluide in den jede Mischtrommelzone umgebenden Ummantelungen sowie im Inneren der Mischschraube. Es kam eine Wasserkühlung zum Einsatz, wobei die Temperatur nicht höher als 93°C (200°F) war, und bei höheren Temperaturen eine Ölkühlung verwendet wurde. Was die Wasserkühlung betrifft, so wurde Leitungswasser (typischerweise bei ungefähr 14°C (57°F)) verwendet, ohne dass eine zusätzliche Abkühlung erfolgt wäre.
Die Temperaturen wurden sowohl für das Fluid als auch für die Bestandteilmischung aufgezeichnet. Die Fluidtemperaturen wurden für jede Trommel und Mischzone (entsprechend den Zonen 220, 230, 240, 250 und 260 in 7 und 8) bestimmt, wobei diese nachstehend mit Z1, Z2, Z3, Z4 beziehungsweise Z5 bezeichnet werden. Die Fluidtemperaturen wurden darüber hinaus für die Mischschraube 120 festgelegt, wobei diese nachstehend mit S1 bezeichnet werden.
Die tatsächlichen Mischungstemperaturen wurden in der Nähe des stromabwärts liegenden Endes der Mischzonen 220, 230, 240 und 250, in der Nähe der Mitte der Mischzone 260 sowie in der Nähe des Endes der Mischzone 260 aufgezeichnet. Diese Mischungstemperaturen werden nachstehend mit T1, T2, T3, T4, T5 beziehungsweise T6 bezeichnet. Die tatsächlichen Mischungstemperaturen werden von den Temperaturen des umlaufenden Fluids, den Wärmeaustauscheigenschaften der Mischung und der umgebenden Trommel wie auch von der mischverfahrensbedingten mechanischen Er hitzung beeinflusst und unterscheiden sich oftmals aufgrund zusätzlicher Faktoren von den festgesetzten Temperaturen.
Alle Bestandteile wurden in den kontinuierlich arbeitenden Mischer bei Umgebungstemperaturen (ungefähr 25°C (77°F)) eingeleitet, es sei denn, anderes wird explizit gesagt.
Beispiel 2
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines nicht klebrigen zuckerhaltigen Kaugummis der Geschmacksrichtung „grüne Minze" („Spearmint"). Eine Mischung aus 24,2% Terpenharz, 29,7% pulverförmiger gemahlener Butylkautschuk (75% Kautschuk mit 25% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat als Antiblockiermittel) und 46,1% feines gemahlenes Kalziumkarbonat wurden mit 11,34 kg/h (25 lb/h) in den ersten großen Zuführanschluss (Anschluss 212 in 7 und 8) eingeleitet. Polyisobutylen niedrigen Molekulargewichtes (Molekulargewicht 12.000), das auf 100°C vorerhitzt wurde, wurde darüber hinaus mit 2,9 kg/h (6,3 lb/h) diesem Anschluss zugeführt.
Gemahlenes Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 6,03 kg/h (13,3 lb/h) in den zweiten großen Zuführanschluss (Anschluss 232 in 7 und 8) eingeleitet.
Eine auf 83°C vorerhitzte Fettmischung wurde in den Flüssigkeitseinspritzanschluss der dritten Mischzone (Anschlüsse 241 und 243 in 7) mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 8,35 kg/h (18,4 lb/h) eingeleitet, wobei 50% der Mischung durch jeden Anschluss geführt wurden. Die Fettmischung enthielt 30,4% hydriertes Sojabohnenöl, 35,4% hydriertes Baumwollsamenöl, 13,6% teilhydriertes Sojabohnenöl, 18,6% Glycerolmonostereat, 1,7% Kakaopulver und 0,2% BHT.
Glycerin wurde in den ersten Flüssigkeitseinspritzanschluss der fünften Mischzone (Anschluss 261 in 7) mit 1,77 kg/h (3,9 lb/h) eingeleitet. Eine Mischung aus 1,1% Sorbitol und 98,9% Zucker wurde in den großen Zuführanschluss der fünften Mischzone (Anschluss 262 in 7) mit 84,26 kg/h (185,7 lb/h) eingeleitet. Auf 44°C vorerhitzter Getreidesirup wurde in den zweiten Flüssigkeitseinspritzanschluss der fünften Mischzone (Anschluss 263 in 7) mit 20,1 kg/h (44,4 lb/h) eingeleitet. Geschmacksstoffe grüner Minze wurden in den dritten Flüssigkeitseinspritzanschluss der fünften Mischzone (Anschluss 264 in 7) mit 1,36 kg/h (3,0 lb/h) eingeleitet.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 177°C (350°F), 66°C (150°F), 14°C (57°F) beziehungsweise 14°C (57°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 49°C (120°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden im stabilen Zustand als 113°C (235°F), 98°C (209°F), 81°C (177°F), 38,5°C (101°F) beziehungsweise 38°C (100°F) gemessen und schwankten geringfügig während des Versuches. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 80 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 49°C (120°F). Das Erzeugnis war mit denjenigen vergleichbar, die in einem herkömmlichen chargenweisen Pilot-Scale-Verfahren hergestellt wurden. Der Kaugummi war leicht kautschukartig, wobei keine Baseklümpchen sichtbar wurden.
Beispiel 3
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines nicht klebrigen zuckerhaltigen Kaugummis der Geschmacksrichtung „Pfefferminz". Eine Trockenmischung aus 57% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat) und 43% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat wurde mit 6,3 kg/h (13,9 lb/h) in den ersten großen Zuführanschluss 212 (7) eingeleitet. Geschmolzenes Polyisobutylen (das auf 100°C vorerhitzt wurde) wurde darüber hinaus mit 4,3 kg/h (9,5 lb/h) dem Anschluss 212 zugeführt.
Gemahlenes Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 5,9 kg/h (13,0 lb/h) in den zweiten großen Zuführanschluss 232 eingeleitet.
Eine auf 82°C vorerhitzte Fettmischung wurde jeweils zur Hälfte mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 10,7 kg/h (23,6 lb/h) in die Anschlüsse 241 und 243 eingeleitet. Die Fettmischung enthielt 33,6% hydriertes Baumwollsamenöl, 33,6% hydriertes Sojabohnenöl, 24,9% teilhydriertes Sojabohnenöl, 6,6% Glycerolmonostereat, 1,3% Kakaopulver und 0,1% BHT. Glycerin wurde mit 0,95 kg/h (2,1 lb/h) in den Anschluss 261 eingeleitet. Eine Mischung aus 98,6% Zucker und 1,4% Sorbitol wurde mit 88,9 kg/h (196 lb/h) in den Anschluss 262 eingeleitet. Auf 40°C vorerhitzter Getreidesirup wurde in den Anschluss 263 mit 18,1 kg/h (39,9 lb/h) eingeleitet. Geschmacksstoffe von Pfefferminz wurden mit 0,95 kg/h (2,1 lb/h) in den Anschluss 264 eingeleitet.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 177°C (350°F), 149°C (300°F), 16°C (60°F) beziehungsweise 16°C (60°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 93°C (200°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 147°C (297°F), 109°C (228°F), 126°C (258°F), 50°C (122°F), 37°C (98°F) beziehungsweise 41°C (106°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 85 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 48°C (119°F). Das fertige Erzeugnis war klümpchenfrei, jedoch trocken und wies keine Zugfestigkeit auf. Diese Mängel sind jedoch mehr auf die chemische Zusammensetzung und weniger auf das Verfahren der Herstellung zurückzuführen.
Beispiel 4
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Kaugummis der Geschmacksrichtung „grüne Minze" zur Pelletbeschichtung. Eine Mischung aus 27,4% Terpenharz hohen Molekulargewichtes, 26,9% Terpenharz niedrigen Molekulargewichtes, 28,6% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat) und 17,1% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat wurde in den ersten großen Anschluss 212 (7) mit 15,2 kg/h (33,5 lb/h) eingeleitet. Geschmolzenes Polyisobutylen (100°C) wurde in denselben Anschluss bei 0,59 kg/h (1,3 lb/h) eingeleitet.
Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 9 kg/h (19,8 lb/h) in den Anschluss 232 eingeleitet.
Eine Fettmischung (82°C) wurde jeweils zur Hälfte in die Anschlüsse 241 und 243 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 7,9 kg/h (17,4 lb/h) eingeleitet. Die Fettmischung enthielt 22,6% hydriertes Baumwollsamenöl, 21,0% teilhydriertes Sojabohnenöl, 21,0% hydriertes Sojabohnenöl, 19,9% Glycerolmonostereat, 15,4 Lecithin und 0,2% BHT.
Zucker wurde mit 71,6 kg/h (157,8 lb/h) in den Anschluss 262 eingeleitet. Getreidesirup (40°C) wurde in den Anschluss 263 mit 31 kg/h (68,4 lb/h) eingeleitet. Geschmacksstoffe grüner Minze wurden mit 0,82 kg/h (1,8 lb/h) in den Anschluss 264 eingeleitet.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 71°C (160°F), 71°C (160°F), 43°C (110°F), 16°C (60°F) beziehungsweise 16°C (60°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 20°C (68°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 110°C (230°F), 102°C (215°F), 74°C (166°F), 41°C (105°F), 43°C (109°F) beziehungsweise 44°C (11°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 80 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 49°C (121°F). Der Kaugummi war hart und beim Kauen fest zusammenhängend (für ein Pelletzentrum normal). Keine Baseklümpchen waren sichtbar.
Beispiel 5
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zuckerhaltigen Kaugummis der Geschmacksrichtung „Pfefferminze". Eine Mischung aus 24,4% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat), 18,0% Terpenharz niedrigen Molekulargewichtes, 18,3% Terpenharz hohen Molekulargewichtes und 39,4% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat wurde in den ersten großen Anschluss 212 (7) mit 12,5 kg/h (27,6 lb/h) eingeleitet.
Eine Mischung aus 11,1% Polyvinylacetat hohen Molekulargewichtes und 88,9% Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde in den zweiten großen Zuführanschluss 232 mit 6,53 kg/h (14,4 lb/h) eingeleitet. (Auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde darüber hinaus diesem Anschluss mit 1,6 kg/h (3,5 lb/h) zugeführt.
Eine Fettmischung (83°C) wurde jeweils zur Hälfte den Anschlüssen 241 und 243 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 6,58 kg/h (14,5 lb/h) zugeführt. Diese Fettmischung enthielt 31,9% hydriertes Baumwollsamenöl, 18,7% hydriertes Sojabohnenöl, 13,2% teilhydriertes Baumwollsamenöl, 19,8% Glycerolmonostereat, 13,7% Sojalecithin, 2,5% Kakaopulver und 0,2% BHT.
Glycerin wurde mit 1,77 kg/h (3,9 lb/h) in den Anschluss 261 eingeleitet. Eine Mischung aus 84,6% Saccharose und 15,4% Dextrosemonohydrat wurde mit 92,2 kg/h (203,1 lb/h) dem Anschluss 262 zugeführt. Getreidesirup (40°C) wurde in den Anschluss 263 mit 13,6 kg/h (30,0 lb/h) eingespritzt. Eine Mischung aus 90% Pfefferminzgeschmacksstoff und 10% Sojalecithin wurde in den Anschluss 264 mit 1,36 kg/h (3,0 lb/h) eingespritzt.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 177°C (350°F), 38°C (100°F), 16°C (60°F) beziehungsweise 16°C (60°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 38°C (100°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 153°C (308°F), 127°C (261°F), 68°C (154°F), 35°C (95°F), 34°C (94°F) beziehungsweise 41°C (105°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 55 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 53°C (127°F). Das Enderzeugnis wies gute Kaueigenschaften auf, und es konnten keine Kautschukklümpchen nachgewiesen werden.
Beispiel 6
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zuckerhaltigen Kaugummis mit Fruchtgeschmack. Eine Mischung aus 39,3% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat), 39,1% Terpenharz niedrigen Molekulargewichtes und 21,6% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat wurde mit 9,35 kg/h (20,6 lb/h) in den ersten großen Zuführanschluss 212 (7) eingeleitet.
Eine Mischung aus 33,0% Terpenharz niedrigen Molekulargewichtes und 67,0% Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 11 kg/h (24,4 lb/h) in den zweiten großen Zuführanschluss 232 eingeleitet. (Auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde darüber hinaus in den Anschluss 232 mit 0,45 kg/h (1,0 lb/h) eingeleitet.
Eine Fett-Wachs-Zusammensetzung (82°C) wurde jeweils zur Hälfte in die Flüssigkeitseinspritzanschlüsse 261 und 263 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 6,35 kg/h (14,0 lb/h) eingespritzt. Die Zusammensetzung enthält 29,7% Paraffinwachs, 21,7% mikrokristallines Wachs (SP = 79°C (170°F)), 5,7% mikrokristallines Wachs (SP = 82°C (180°F)), 20,5% Glycerolmonostereat, 8,6% hydriertes Baumwollsamenöl, 11,4% Sojalecithin, 2,1% Kakaopulver und 0,3% BHT.
Glycerin wurde in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 261 mit 1,5 kg/h (3,3 lb/h) eingespritzt. Eine Mischung aus 88,5% Saccharose und 11,5% Dextrosemonohydrat wurde mit 91,2 kg/h (201,0 lb/h) in den großen Anschluss 262 eingeleitet. Getreidesirup (40°C) wurde mit 1,4 kg/h (3,0 lb/h) in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 263 eingeleitet, und eine Mischung aus 88,9% Fruchtgeschmacksstoffen und 11,1% Sojalecithin wurde mit 1,2 kg/h (2,7 lb/h) in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 264 eingespritzt.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 218°C (425°F), 218°C (425°F), 93°C (200°F), 16°C (61°F) beziehungsweise 16°C (61°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 19°C (66°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 182°C (359°F), 137°C (278°F), 85°C (185°F), 41°C (105°F), 38°C (100°F) beziehungsweise 43°C (109°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 70 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 50°C (122°F). Das Erzeugnis war bei Wärme sehr weich und fiel beim Kauen auseinander. Dies ist allerdings nicht untypisch für diese Art von Erzeugnis. Nach einem Alterungsprozess von zwei Monaten wurde das Erzeugnis erneut gekaut. Man hat herausgefunden, dass es nunmehr eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit und einen hervorragenden Geschmack aufweist. Es waren keine Kautschukklümpchen sichtbar.
Beispiel 7
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Ballonkaugummiklumpens. Für dieses Beispiel wurde der Aufbau des Mischers im Vergleich zu dem bevorzugten und vorstehend beschriebenen Aufbau der Beispiele 2 bis 6 geringfügig variiert. Insbesondere wurde eine 30-mm-Rundlochdüse am Ausgangsende des Mischers angebracht.
Eine Mischung aus 68,9% Polyvinylacetat hohen Molekulargewichtes und 31,1% gemahlenem Talk wurde in den ersten großen Zuführanschluss 212 (7) mit 16,1 kg/h (35,4 lb/h) eingeleitet. (Auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde zudem mit 1,8 kg/h (3,95 lb/h) in den Anschluss 212 eingeleitet. Weiter stromabwärts wurde in der ersten Mischzone 220 acetyliertes Monoglycerid mit 1,2 kg/h (2,6 lb/h) unter Verwendung eines in 7 nicht gezeigten Flüssigkeitseinspritzanschlusses (hohler Trommelstift) eingeleitet.
Zusätzliches Polyisobutylen (100°C) mit 1,79 kg/h (3,95 lb/h) und Glycerolester aus teilhydriertem Holzharz mit 7,1 kg/h (13,4 lb/h) wurden in den zweiten großen Anschluss 232 eingeleitet. Eine Mischung aus 43,6% Glycerolmonostereat, 55,9% Triacetin und 0,5% BHT wurde mit 3 kg/h (6,7 lb/h) in den ersten Flüssigkeitseinspritzanschluss 261 eingeleitet.
Glycerin wurde in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 261 mit 0,95 kg/h (2,1 lb/h) eingespritzt. Eine Mischung aus 98,4% Saccharose und 1,6% Zitronensäure wurde mit 77,3 kg/h (170,0 lb/h) in den großen Anschluss 262 eingeleitet. Getreidesirup (40°C) wurde mit 26,5 kg/h (58,5 lb/h) in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 263 eingeleitet, und eine Mischung aus 60% Limonengeschmacksstoffen und 40% Sojalecithin wurde mit 1,4 kg/h (3,0 lb/h) in den Flüssigkeitseinspritzanschluss 264 eingespritzt.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 227°C (440°F), 227°C (440°F), 71°C (160°F), 16°C (61°F) beziehungsweise 16°C (61°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 27°C (80°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 88°C (189°F), 80°C (176°F), 72°C (161°F), 36°C (97°F), 42°C (108°F) beziehungsweise 44°C (112°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 55 UpM.
Zunächst verließ das Erzeugnis den Extruder bei 60°C (140°F) und wies Anzeichen von Hitzebeanspruchung auf. Die Zonentemperaturen Z1 und Z2 wurden anschließend jeweils um 3,5°C (10°F) verringert, und die Schraubentemperatur S1 wurde um 7°C (20°F) auf die vorstehend aufgeführten Werte erhöht. Dies bewirkte, dass die Austrittstemperatur des Kaugummis auf 50°C (122°F) fiel, was die Qualität des Erzeugnisses erheblich verbesserte.
Während des Kauens zeigte das Erzeugnis eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit, hervorragenden Geschmack sowie hervorragende Ballonblaseigenschaften. Es waren keine Kautschukklümpchen sichtbar.
Beispiel 8
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zuckerfreien Kaugummis der Geschmacksrichtung „grüne Minze". Eine Mischung aus 42,1% feinem gemahlenem Kalziumkarbonat, 18,9% Glycerolester aus Holzharz, 16,7% Glycerolester aus teilhydriertem Holzharz, 17,0% gemahlenem Butylkautschuk und 5,3% pulverförmigem gemahlenem (25 : 75) Styrolbutadienkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat) wurde mit 17,4 kg/h (38,4 lb/h) in den Anschluss 212 (7) eingeleitet.
Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 5,7 kg/h (12,7 lb/h) und (auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde mit 3,4 kg/h (7,6 lb/h) in den Anschluss 232 eingeleitet.
Eine Fettmischung (82°C) wurde jeweils zur Hälfte in die Anschlüsse 241 und 243 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 9,5 kg/h (20,9 lb/h) eingeleitet. Die Fettmischung enthielt 35,7% hydriertes Baumwollsamenöl, 30,7% hydriertes Sojabohnenöl, 20,6% teilhydriertes Sojabohnenöl, 12,8% Glycerolmonostereat und 0,2% BHT.
Im Gegensatz zu den vorhergehenden Beispielen wurde das Glycerin mit 11,6 kg/h (25,5 lb/h) in die vierte Mischzone 250 (7) durch einen (nicht gezeigten) Flüssigkeitseinspritzanschluss eingeleitet. Eine gemeinsam eingedickte Mischung aus hydriertem Stärkehydrolysat und Glycerin (40°C) wurde weiter stromabwärts in die vierte Mischzone 250 durch einen weiteren (nicht gezeigten) Flüssigkeitseinspritzanschluss eingespritzt. Die gemeinsam eingedickte Mischung enthielt 67,5% Feststoffe hydrierten Stärkehydrolysates, 25% Glycerin und 7,5% Wasser.
Eine Mischung aus 84,8% Sorbitol, 14,8% Mannitol und 0,4% eingekapseltem Aspartam wurde in den Anschluss 262 der fünften Mischzone 260 mit 73,6 kg/h (162,3 lb/h) eingeleitet, und eine Mischung aus 94,1% Geschmacksstoff „grüne Minze" und 5,9% Lecithin wurde mit 2,3 kg/h (5,1 lb/h) in den Anschluss 264 eingeleitet, der weiter stromabwärts lag.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 204°C (400°F), 204°C (400°F), 66°C (150°F), 17°C (62°F) beziehungsweise 17°C (62°F). Die Temperatur S1 der Misch schraube lag bei 16°C (66°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 153°C (307°F), 133°C (271°F), 94°C (202°F), 48°C (118°F), 39°C (103°F) beziehungsweise 47°C (116°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 69 UpM.
Das Kaugummierzeugnis verließ den Mischer mit 47°C (117°F). Der Kaugummi wies ein gutes Erscheinungsbild auf, wobei keine Sorbitolflecken oder Kautschukklümpchen sichtbar waren. Der Kaugummi war bei Berührung leicht nass, klebrig und flaumartig (geringe Dichte), was jedoch hinnehmbar war. Während des Kauens war der Kaugummi anfangs weich, wurde jedoch mit fortwährendem Kauen fester.
Beispiel 9
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zuckerfreien Kaugummis der Geschmacksrichtung „grüne Minze" zur Verwendung bei beschichteten Pellets. Eine Mischung aus 28,6% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat), 27,4% Terpenharz hohen Molekulargewichtes, 26,9% Terpenharz niedrigen Molekulargewichtes und 17,1% Kalziumkarbonat wurde mit 19 kg/h (41,9 lb/h) in den Anschluss 212 (7) eingeleitet.
Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 11,2 kg/h (24,7 lb/h) und (auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde mit 0,8 kg/h (1,7 lb/h) in den Anschluss 232 eingeleitet.
Eine Fettmischung (82°C) wurde jeweils zur Hälfte in die Anschlüsse 241 und 243 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 9,8 kg/h (21,7 lb/h) eingeleitet. Die Fettmischung enthielt 22,6% hydriertes Baumwollsamenöl, 21,0% hydriertes Sojabohnenöl, 21,0% teilhydriertes Sojabohnenöl, 19,9% Glycerolmonostereat, 15,4% Glycerin und 0,2% BHT.
Eine 17%-ige Sorbitollösung wurde in die vierte Mischzone 250 (7) mit 7,9 kg/h (17,4 lb/h) unter Verwendung eines nicht gezeigten Flüssigkeitseinspritzanschlusses (hohler Trommelstift) eingespritzt.
Eine Mischung aus 65,8% Sorbitol, 17,9% ausgefälltem Kalziumkarbonat und 16,3% Mannitol wurde mit 83,6 kg/h (184,2 lb/h) in den letzten großen Anschluss 262 eingelei tet. Eine Mischung aus 71,4% Geschmacksstoff grüner Minze und 28,6% Sojalecithin wurde mit 3,8 kg/h (8,4 lb/h) in den letzten Flüssigkeitseinspritzanschluss 264 eingeleitet.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 204°C (400°F), 204°C (400°F), 66°C (150°F), 16°C (61°F) beziehungsweise 16°C (61°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 18°C (65°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 157°C (315°F), 138°C (280°F), 84°C (183°F), 40°C (104°F), 43°C (109°F) beziehungsweise 47°C (116°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 61 UpM.
Der Kaugummi verließ den Mischer bei 127°F. Das äußere Erscheinungsbild des Erzeugnisses war gut, wobei keine Sorbitolflecken oder Baseklümpchen zu sehen waren. Der Kaugummi war anfangs, so das Urteil der Versuchspersonen, jedoch ein wenig grob und körnig.
Beispiel 10
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines zuckerhaltigen Kaugummis der Geschmacksrichtung „Pfefferminz". Eine Mischung aus 27,4% pulverförmigem gemahlenem Butylkautschuk (75% Butylkautschuk versetzt mit 25% Kalziumkarbonat), 14,1% Terpenharz mit niedrigerem Erweichungspunkt (Erweichungspunkt 85°C), 14,4% Terpenharz mit höherem Erweichungspunkt (Erweichungspunkt 125°C) und 44,1% Kalziumkarbonat wurden mit 11,16 kg/h (24,6 lb/h) in den ersten großen Zuführanschluss (Anschluss 212 in 7 und 8) eingeleitet.
Eine Mischung aus 73,5% Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes, 9,2% Polyvinylacetat hohen Molekulargewichtes, 8,6% Terpenharz mit niedrigerem Erweichungspunkt und 8,7% Terpenharz mit höherem Erweichungspunkt wurden mit 7,9 kg/h (17,4 lb/h) in den zweiten großen Zuführanschluss 232 eingeleitet. Polyisobutylen wurde darüber hinaus mit 1,6 kg/h (3,5 lb/h) in diesen Anschluss eingeleitet.
Eine Fettmischung, vorerhitzt auf 83°C, wurde in die Flüssigkeitseinspritzanschlüsse der dritten Mischzone (Anschlüsse 241 und 243 in 7) mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 6,6 kg/h (14,5 lb/h) eingespritzt, wobei 50% der Mischung durch jeden An schluss geleitet wurden. Die Fettmischung enthielt 0,2% BHT, 2,5% Kakaopulver, 31,9% hydriertes Baumwollsamenöl, 19,8% Glycerolmonostereat, 18,7% hydriertes Sojabohnenöl, 13,7% Lecithin und 13,2% teilhydriertes Baumwollsamenöl.
Eine Mischung aus 84,6% Zucker und 15,4% Dextrosemonohydrat wurde mit 92,26 kg/h (203,1 lb/h) in den großen Zuführanschluss 262 der fünften Mischzone eingespritzt. Glycerin wurde mit 1,8 kg/h (3,9 lb/h) in den ersten Flüssigkeitseinspritzanschluss 261 der fünften Mischzone eingespritzt. Auf 44°C vorerhitzter Getreidesirup wurde mit 13,6 kg/h (30,0 lb/h) in den zweiten Flüssigkeitseinspritzanschluss 263 der fünften Mischzone eingespritzt. Eine Mischung aus 90% Pfefferminzgeschmacksstoffen und 10% Lecithin wurde in den dritten Flüssigkeitseinspritzanschluss 264 der fünften Mischzone mit 1,4 kg/h (3,0 lb/h) eingespritzt.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 177°C (350°F), 43°C (110°F), –4°C (25°F) beziehungsweise –4°C (25°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 38°C (101°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 160°C (320°F), 138°C (280°F), 73°C (164°F), 50°C (122°F), 41°C (105°F) beziehungsweise 40°C (103°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 63 UpM, das Erzeugnis trat mit 52 bis 53°C aus dem Mischer aus.
Das zuckerhaltige Kaugummierzeugnis wies die gewünschte Weichheit sowie annehmbare Qualität auf.
Beispiel 11
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines zuckerfreien Ballonkaugummis. Bei diesem Beispiel wurde der in 8 gezeigte und bei den vorhergehenden Beispielen benutzte Schraubenaufbau wie folgt variiert. Der Förderabschnitt 210 und die Mischabschnitte 220, 250 und 260 wurden im Wesentlichen wie vorher beschrieben ausgestaltet. In der zweiten Mischzone 230 wurden die drei schwach scherenden Elemente 40 ebenfalls nicht verändert.
Schließlich wurden die 1–1/2 stark scherenden Elemente 50 in der Zone 230, das Drosselelement 30, das die Zonen 230 und 240 überspannt, die gesamte Zone 240 und das Drosselelement 30, das die Zonen 240 und 250 überspannt, entfernt. Drei stark scherende Elemente 50 (kombinierter L/D-Wert gleich 2,0) wurden in die Zone 230 eingebracht und erstreckten sich in die Zone 240 hinein. Zwei und ein halbes schwach scherendes Element 40 (kombinierter L/D-Wert gleich 1–2/3) folgten in der Zone 240. Anschließend folgten drei und ein halbes stark scherendes Element 50 (kombinierter L/D-Wert gleich 2–1/3) in der Zone 240 und erstreckten sich in die Zone 250. Die elf schwach scherenden Elemente 40 in den Zonen 250 und 260 wurden nicht verändert.
Zur Herstellung des Erzeugnisses wurde eine Mischung aus 53,3% Polyvinylacetat hohen Molekulargewichtes, 31,0% Talk, 12,2% Glycerolester aus Holzharz und 3,5% pulverförmigem gemahlenem (25 : 75) Styrol-Butadien-Kautschuk (75% Kautschuk, 25% Kalziumkarbonat) in den großen Anschluss 212 (7) mit 24,9 kg/h (54,9 lb/h) eingeleitet. (Auf 100°C vorerhitztes) Polyisobutylen wurde in denselben Anschluss mit 4,1 kg/h (9,0 kg/h) eingeleitet.
Glycerolester aus teilhydriertem Holzharz wurde mit 6,9 kg/h (15,3 lb/h) und Triacethin mit 2 kg/h (4,4 lb/h) in den großen Anschluss 232 der zweiten Mischzone 230 eingeführt.
Eine Fett-Wachs-Mischung (82°C) wurde jeweils hälftig in die Flüssigkeitseinspritzanschlüsse 241 und 243 der dritten Mischzone 240 mit der Gesamtgeschwindigkeit 6,3 kg/h (13,9 lb/h) eingeleitet. Die Mischung enthielt 50,3% Glycerolmonostereat, 49,4% Paraffin (SP = 57°C (135°F)) und 0,3% BHT.
Verdünntes Glycerin wurde in die vierte Mischzone 250 mit 12,8 kg/h (28,2 lb/h) unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Einspritzanschlusses eingeleitet. Die Verdünnung betrug 87% Glycerin zu 13% Wasser.
Eine Mischung aus 84,0% Sorbitol, 12,7% Mannitol, 1,1% Fumarsäure, 0,2% Aspartam, 0,4% eingekapseltes Aspartam, 0,7% Adipinsäure und 0,9% Zitronensäure wurde in den Anschluss 262 der fünften Mischzone 260 mit 165,0 lb/h eingeführt. Eine Mischung aus 51,6% Ballonkaugummigeschmacksstoffen und 48,4% Sojalecithin wurde in den Anschluss 264 der Zone 260 mit 4,2 kg/h (9,3 lb/h) eingeleitet.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 177°C (350°F), 38°C (100°F), 18°C (64°F) beziehungsweise 18°C (64°F). Die Temperatur S1 der Mischschraube lag bei 38°C (100°F). Die Mischungstemperaturen T1 bis T6 wurden als 141°C (286°F), 127°C (260°F), 73°C (163°F), 42°C (107°F), 40°C (104°F) beziehungsweise 44°C (112°F) gemessen. Die Drehung der Schraube erfolgte mit 75 UpM.
Der Kaugummi verließ den Mischer bei 118°F. Das fertige Erzeugnis wies ein gutes Erscheinungsbild auf und enthielt keine Baseklümpchen. Der Geschmack und die Oberflächenbeschaffenheit waren beim Kauen sehr gut, und der Kaugummi zeigte auch hervorragende Ballonblaseigenschaften.
Beispiele 12 und 13 beziehen sich auf Verfahren zur Optimierung der Bestandteileinleitöffnungen des Extruders. Sie dienen lediglich der Erläuterung und nicht der Beschränkung.
Beispiel 12
Verschiedene vorab gemischte Zusammensetzungen wurden hergestellt, um das Mischverfahren zu vereinfachen.
Kautschukmischung
Drei Anteile Butylkautschuk wurden mit einem Anteil Kalziumkarbonat zermahlen. 35,611% der gemahlenen Mischung wurden mit 55,756% Kalziumkarbonat und 8,643% Glycerolester aus hydriertem Harz trockenversetzt.
Polyvinylacetatmischung
43,618% Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde geschmolzen und mit 10,673% Glycerolester aus polymerisiertem Harz und 45,709% Glycerolester aus hydriertem Harz vermischt.
Fettmischung
Folgende Bestandteile wurden geschmolzen und miteinander versetzt:
7,992% hydriertes Sojabohnenöl
13,712% hydriertes Baumwollsamenöl
12,199% Glycerolmonostereat
37,070% Paraffinwachs
28,851% mikrokristallines Wachs
0,176% BHT
Getreidesirup-Glycerin-Mischung
93,713% 45,5-Baume-Getreidesirup wurden erhitzt und mit 6,287% Glycerin versetzt.
Zucker-Farbstoff-Mischung
10% einer Glycerinaufschlämmung aus rotem Farbstoff (red lake) wurden mit 90% Zucker in einem Mischer nach Hobart gemischt. Das sich ergebende Erzeugnis war ein Feuchtpulver, das in den Extruder mit einem volumetrischen Zuführer vom Zwillingsschraubentyp eingeleitet wurde.
In den ersten Anschluss wurden die Kautschukmischung mit 15,7 kg/h (34,67 lb/h) und das geschmolzene Polyisobutylen mit 2,6 kg/h (5,80 lb/h) eingeleitet. Die Öffnung in dem Einspritzstift, durch die das Polyisobutylen eingespritzt wird, wies einen Durchmesser von 9,53 mm (3/8 inch) auf.
In den zweiten Anschluss wurde die Polyvinylacetatmischung mit 11,3 kg/h (24,98 lb/h) eingeleitet.
Die geschmolzene Fettmischung wurde zu gleichen Anteilen durch die beiden Einspritzstifte mit Öffnungen von 2 mm im Durchmesser in dem Abschnitt 3 mit einer Gesamtgeschwindigkeit von 12,2 kg/h (26,98 lb/h) eingeleitet.
Die erhitzte Getreidesirup-Glycerin-Mischung wurde durch einen Stift eingeleitet, dessen Öffnung einen Durchmesser von 4,76 mm (3/16 inch) aufwies, und die am Anfang des Abschnittes 5 angeordnet war, wobei das Einspritzen mit der Geschwindigkeit 35,8 kg/h (78,92 lb/h) erfolgte.
Der Zucker wurde in den Anschluss 5 mit der Geschwindigkeit 128,5 kg/h (283,15 lb/h) gemeinsam mit der Zucker-Farbstoff-Mischung mit 6,3 kg/h (13,87 lb/h) eingeleitet.
Schließlich wurde Zimtgeschmacksstoff durch eine Öffnung mit einem Durchmesser von 2 mm in der Nähe des Endes des Abschnittes 5 und mit der Geschwindigkeit 3 kg/h (6,62 lb/h) eingeleitet.
Dies ergibt einen Gesamtausstoß von ungefähr 215,5 kg/h (475 lb/h) aus dem Extruder.
Die Zonentemperaturen Z1 bis Z5 lagen bei 177°C (350°F), 121°C (250°F), 66°C (150°F), 13°C (55°F) beziehungsweise 13°C (55°F). Die Temperatur der Mischschraube lag bei 66°C (150°F), und die Drehgeschwindigkeit lag bei 115 UpM.
Die Schraube war wie folgt aufgebaut.
In dem ersten Trommelabschnitt wurden vier schwach scherende und zwei stark scherende Elemente mit einem L/D-Gesamtwert von 4 an den Schraubenschaft angepasst. Ein 57-mm-Drosselring, der das Ende des ersten Abschnittes mit dem Anfang des zweiten Abschnittes verbindet, war gemeinsam mit an der Schraube befindlichen Bauteilen vorhanden, wobei der L/D-Wert gleich 1 war.
In den zweiten Abschnitt wurden drei schwach scherende Elemente und 1½ stark scherende Elemente mit einem L/D-Gesamtwert von 3 eingepasst. Das Ende des zweiten Abschnittes und den Anfang des dritten Abschnittes überspannte ein 60-mm-Drosselring (1 L/D).
In den dritten Abschnitt wurden 4½ stark scherende Elemente (3 L/D) eingepasst. Ein 60-mm-Drosselring (1 L/D) überspannte den dritten und vierten Abschnitt.
Der vierte Abschnitt wurde mit fünf schwach scherenden Elementen (3½ L/D) und einem Förderelement (1 L/D) versehen, das sich in den fünften Abschnitt hinein erstreckt.
Der fünfte Abschnitt war mit einem zweiten Förderelement (L/D gleich 1) versehen. Darauf folgten drei schwach scherende Elemente mit einem L/D-Gesamtwert von 2. Die gesamte Schraubenlänge betrug 20,33 L/D.
Bei diesem Aufbau war es notwendig, die Schraube bei 125 UpM zu betreiben, um zu verhindern, dass Zucker zurück in den fünften Einlassanschluss gedrückt wurde.
Beispiel 13
Obwohl der in Beispiel 5 beschriebene Verlauf im Allgemeinen annehmbar war, trat ein geringfügiges Problem hinsichtlich des an dem Verfahren beteiligten Zuckers auf, das sich in einem gelegentlichen Zuckerausstoß aus dem Extruder bemerkbar machte. Dem konnte durch die folgende Abwandlung abgeholfen werden.
Ein schwach scherendes Halbelement in dem Abschnitt 4 wurde entfernt. Die beiden Förderelemente wurden stromaufwärts verlegt, um die Lücke zu füllen, die durch die Entfernung des Halbelementes entstanden war. Ein zusätzliches schwach scherendes Halbelement wurde nach dem Förderelement eingefügt, um das Mischen zu verbessern. Der Einspritzpunkt für die Getreidesirup-Glycerin-Mischung wurde zu einem Stift nach dem Anschluss 5 verlegt.
Die Schraubengeschwindigkeit wurde auf 109 UpM verringert. Das fertige Erzeugnis trat bei 50°C (122°F) aus.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die vorstehend aufgeführten Beispiele deutlich machen, dass das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Kaugummierzeugnissen guter Qualität in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer herzustellen. Es steht zu erwarten, dass bei dem Verfahren Zeit und Geld eingespart werden können, und dass die Beständigkeit und Qualität des Erzeugnisses verbessert wird. Es sollte einsichtig sein, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen realisiert werden kann, von denen lediglich einige wenige vorstehend erläutert und beschrieben wurden. Die Erfindung kann auch durch andere Ausführungsbeispiele verkörpert sein, ohne dass von ihrem Erfindungsgedanken oder wesentlichen Eigenschaften abgewichen würde. Es ist einsichtig, dass durch die Einleitung bestimmter anderer Bestandteile, die Einführung anderer Verfahrensschritte, Materialien oder Bauelemente kein nachteiliger Einfluss auf die vorliegende Erfindung auftritt. Die bestmögliche Ausführungsart der Erfindung kann deshalb Bestandteile, Verfahrensschritte, Materialien oder Bauelemente ausschließen, die nicht diejenigen sind, die vorstehend zur Einbeziehung in die Erfindung oder zur Verwendung mit der Erfindung aufgeführt wurden. Dennoch sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele in jeder Hinsicht erläuternd und nicht beschränkend anzusehen, da der Gegenstand der Erfindung einzig durch die nachstehenden Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung festgelegt ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Kaugummi unter Einsatz eines kontinuierlich arbeiteten Hochleistungsmischers, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines kontinuierlich arbeitenden Hochleistungs-Flügel-und-Stift-Mischers, der Flüssigkeits-Einspritzanschlüsse enthält, die wenigstens einen Einspritzstift mit einer Öffnung in den Mischer hinein umfassen, über den ein oder mehrere Bestandteile mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Mischer strömen können, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des einen oder der mehreren Bestandteile/s durch den wenigstens einen Stift vor dem Herstellen von Gummi optimiert wird, indem: jeglicher Bearbeitungsmechanismus aus dem Inneren des wenigstens einen Stiftes entfernt wird und/oder die Öffnung des wenigstens einen Stiftes so vergrößert wird, dass es zu einer Vergrößerung der Querschnittsfläche der Öffnung kommt; Einleiten von Gummibase-Bestandteilen in den Mischer; Einleiten wenigstens eines Geschmacksstoffs und wenigstens eines Süßungsmittels in den Mischer; und wobei wenigstens einer der Bestandteile über den wenigstens einen Stift eingeleitet wird, der die vergrößerte Querschnittsfläche hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsfläche ausreichend vergrößert wird, um den Bestandteil einleiten zu können, ohne dass der Bestandteil erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei wenigstens ein Bestandteil unter Verwendung einer Kolbenpumpe in den Mischer eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Bestandteil unter Verwendung einer Zahnradpumpe in den Mischer eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens ein Bestandteil unter Verwendung einer Membranpumpe in den Mischer eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Gummibase als fertige Gummibase in den Mischer eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Kaugummi kontinuierlich hergestellt wird, ohne dass separate Herstellung von Kaugummibase erforderlich ist, und das umfasst: a) Einleiten von wenigstens einem Elastomer und Füllstoff in einen kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsmischer; und b) Einleiten wenigstens eines Süßungsmittels und wenigstens eines Geschmackstoffs in das Elastomer und den Füllstoff in dem kontinuierlich arbeitenden Mischer.