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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Verfahrens wird die Gummibase als fertige Gummibase in den Mischer
eingeleitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung
von Kaugummi unter Einsatz eines Extruders von Vorteil, das maximierte
Einspritzöffnungen aufweist.
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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.
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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.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens von Vorteil,
das das Einleiten der Bestandteile bei niedrigeren Temperaturen
in den Mischer ermöglicht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist von Vorteil, dass höhere Durchsätze von
Bestandteilen erreicht werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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1 ist
eine perspektivische Teilexplosionsansicht eines Hochleistungsmischers
von der Firma Buss, wobei eine Anordnung aus Mischtrommel und Mischschraube
dargestellt ist.
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2A ist
eine perspektivische Ansicht eines an einer Schraube befindlichen
Elementes, das auf der stromaufwärts
liegenden Seite einer Drosselringbaugruppe bei dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet
wird.
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2B ist
eine perspektivische Ansicht eines an einer Schraube befindlichen
Elementes, das auf der stromabwärts
liegenden Seite einer Drosselringbaugruppe bei dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet
wird.
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2C ist
eine perspektivische Ansicht einer Drosselringbaugruppe, die bei
dem Hochleistungsmischeraufbau verwendet wird.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die die gegenseitige Anordnung der
Elemente von 2A, 2B und 2C bei
dem Hochleistungsmischeraufbau darstellt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines schwach scherenden Mischschraubenelementes, das
bei dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines stark scherenden Mischschraubenelementes,
das bei dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Trommelstiftelementes, das bei
dem Hochleistungsmischeraufbau zum Einsatz kommt.
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7 ist
ein schematisches Diagramm einer Anordnung aus Mischtrommelstiften
und Bestandteilzuführanschlüssen.
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8 ist
ein schematisches Diagramm einer Mischschraubenanordnung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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7 ist
eine schematische Ansicht, die eine gegenwärtig bevorzugte Ausgestaltung
der Trommel und auch die gegenwärtig
bevorzugte Ausgestaltung der Trommelstifte 144 darstellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
wasserlösliche
Anteil des Kaugummis kann Weichmacher, Hauptsüßungsmittel, hochintensive
Süßungsmittel,
Geschmacksstoffe und Kombinationen hieraus enthalten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
optionale Bestandteile, so beispielsweise Farbstoffe, Emulgatoren,
medizinisch wirksame Substanzen und zusätzliche Geschmacksstoffe können darüber hinaus
in dem Kaugummi enthalten sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 1
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Nachweis der
Verwendbarkeit eines kontinuierlich arbeitenden Mischers
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiele 2 bis 11
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Kontinuierliche
Kaugummiherstellung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Alle
Bestandteile wurden in den kontinuierlich arbeitenden Mischer bei
Umgebungstemperaturen (ungefähr
25°C (77°F)) eingeleitet,
es sei denn, anderes wird explizit gesagt.
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Beispiel 2
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 3
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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.
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Gemahlenes
Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 5,9 kg/h
(13,0 lb/h) in den zweiten großen
Zuführanschluss 232 eingeleitet.
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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.
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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.
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Beispiel 4
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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.
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Polyvinylacetat
niedrigen Molekulargewichtes wurde mit 9 kg/h (19,8 lb/h) in den
Anschluss 232 eingeleitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 5
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Kaugummierzeugnis verließ den Mischer
mit 53°C
(127°F).
Das Enderzeugnis wies gute Kaueigenschaften auf, und es konnten
keine Kautschukklümpchen
nachgewiesen werden.
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Beispiel 6
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 7
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 8
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 9
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 10
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
zuckerhaltige Kaugummierzeugnis wies die gewünschte Weichheit sowie annehmbare
Qualität
auf.
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Beispiel 11
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiele
12 und 13 beziehen sich auf Verfahren zur Optimierung der Bestandteileinleitöffnungen
des Extruders. Sie dienen lediglich der Erläuterung und nicht der Beschränkung.
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Beispiel 12
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Verschiedene
vorab gemischte Zusammensetzungen wurden hergestellt, um das Mischverfahren
zu vereinfachen.
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Kautschukmischung
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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.
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Polyvinylacetatmischung
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43,618%
Polyvinylacetat niedrigen Molekulargewichtes wurde geschmolzen und
mit 10,673% Glycerolester aus polymerisiertem Harz und 45,709% Glycerolester
aus hydriertem Harz vermischt.
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Fettmischung
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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
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Getreidesirup-Glycerin-Mischung
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93,713%
45,5-Baume-Getreidesirup wurden erhitzt und mit 6,287% Glycerin
versetzt.
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Zucker-Farbstoff-Mischung
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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.
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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.
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In
den zweiten Anschluss wurde die Polyvinylacetatmischung mit 11,3
kg/h (24,98 lb/h) eingeleitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dies
ergibt einen Gesamtausstoß von
ungefähr
215,5 kg/h (475 lb/h) aus dem Extruder.
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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.
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Die
Schraube war wie folgt aufgebaut.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 13
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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.
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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.
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Die
Schraubengeschwindigkeit wurde auf 109 UpM verringert. Das fertige
Erzeugnis trat bei 50°C
(122°F)
aus.
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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.