从基料浓缩物连续制造口香糖的方法

通常，口香糖基料和口香糖产品使用单独的混合器、不同的混合技术 并且经常由不同的厂家来制造。其原因之一是，制造口香糖基料的最佳条 件和由口香糖基料与其它的象甜味剂和香味剂这样的组分制造口香糖的 最佳条件是如此的不同，以致难于把这两种工作结合在一起。再一方面， 口香糖基料制造包括分散(通常是高剪切)混合难于混合的组分，例如，弹 性体、填充剂、弹性体塑化剂、基料软化剂/乳化剂，并且有时还有蜡，而 且一般需要长的混合时间。再另一方面，口香糖产品制造包括在较短时间 内使用分布(一般是低剪切)混合把口香糖基料与更精细的组分，例如产品 软化剂、疏松的甜味剂、高甜度甜味剂和香味剂结合在一起。

随着口香糖种类的日益繁多，制造各种各样口香糖的口香糖基料的种 类也增加了。例如，目前口香糖产品分为含糖与无糖的口香糖、标准粘性 与无粘性或低粘性的口香糖、泡泡糖与常规(无泡)口香糖、条状口香糖与 薄片或小丸口香糖，并且对每种口香糖随各种香味或香味组合而变。口香 糖基料的制造和将基料加工成特定口香糖已经变得相当复杂，这是因为不 同的口香糖基料配方最好用于不同档次和香味的口香糖。由于目前必须制 造大量的各种口香糖基料，所以口香糖基料的制造变得复杂起来。

为了简化口香糖基料的制造，已经开发了口香糖基料浓缩物，这种浓 缩物并不含某特定口香糖基料的全部组分，而是含有大量口香糖基料可以 共有的组分。Synosky等人的法定发明注册号H1241揭示了一种口香糖基 料浓缩物，它包含有大约15-25％的弹性体、大约40-70％的含有萜烯树脂 的弹性体塑化剂、大约10-25％的蜡、大约1-12％的软化剂和大约0-3％的 填充剂。法国专利申请No.2,635,441揭示了一种口香糖基料浓缩物，它最 多含有85％的聚合物，此外还含有矿物填充剂和塑化剂。该聚合物是一种 高分子量弹性体，具有至少220000的“以数量计的”分子量和至少450000 的“比重量计的”分子量。

Del Angel的美国专利4,305,962揭示了一种弹性体/树脂原批，它通过 把精磨酯胶树脂与弹性体乳混合成一种乳胶，使用氯化钠和硫酸使这种乳 胶凝固，从液相中分离出已凝固的固体粹屑，冲洗固体粹屑，并清除掉多 余的水，从而加工而成。

Koch等人的美国专利4,187,320揭示了一种配制口香糖基料的两阶段 方法。在第一阶段，一固体弹性体、一弹性体溶剂和一油质塑化剂使用高 剪切被结合并混合在一起。在第二阶段，一疏水性塑化剂、一无毒乙烯聚 合物和一乳化剂被添加到该混合物中并使用高剪切混合。

欧洲公开号0,273,809揭示了一种含有至少一种弹性体和至少一 种填充剂的口香糖基料预混合物。然后，这种在一个粉粹机上制造的预混 合物被分割成碎片，并且与其它的口香糖基料和/或口香糖组分结合在一 起。

本发明是一种由通过两阶段方法由口香糖基料浓缩制造口香糖的方 法，它不需中间基料完成阶段，并且不需要改变现用或典型的口香糖配 方。通过把一种高分子量弹性体与润滑剂和填充剂中的至少一种结合起 来，最好是同时与这两种结合在一起，配制一种口香糖基料浓缩物。使用 任何常规口香糖基料混合方法，能完成这些口香糖基料浓缩物组分的混 合。其它的口香糖基料组分也可以包含在这种浓缩物中，但在此阶段不需 要。为了具有尽可能广泛的用途，口香糖基料浓缩物的混合物的配方应含 有多种口香糖产品共有的组分，最好应含有大量口香糖产品共有的组分。

然后，在一个独立的口香糖混合过程中，把这种口香糖基料浓缩物与 其它的口香糖基料组分和其它的口香糖组分混合在一起。但是，不象以前 所用的工作，本口香糖混合方法是一种有效连续的方法。

这种连续口香糖混合方法被设计成具有双重能力，a)把口香糖基料 浓缩物与剩余口香糖基料组分结合在一起，然后b)把口香糖基料与剩余的 口香糖组分，例如甜味剂、香味剂和口香糖软化剂等结合在一起。各种连 续混合挤出机和其它连续混合方法完全能设计并改装来执行这双重功 能。    

考虑到前文所述，本发明的一个特点和优点就是提供一种能用于各种 不同口香糖产品的口香糖基料浓缩物，从而只要最终口香糖产品的制造遵 循适当的连续方法，就能简化口香糖基料的制造。

本发明还有一个特点和优点是提供一种用于制造口香糖的改进的两 阶段方法，其中第一阶段是制造适用于各种不同口香糖产品的口香糖基料 浓缩物。

本发明还有一个特点和优点是提供一种用于制造口香糖的改进的两 阶段方法，其中第二阶段为把口香糖基料浓缩物与剩余的口香糖基料组分 和剩余的口香糖组分结合在一起提供了连续混合。

本发明还有一个特点和优点是提供一种用于制造口香糖的改进连续 方法，它利用了一种适合于各种口香糖产品的口香糖基料浓缩物，并且把 完成口香糖基料的制造与最终口香糖产品的制造结合在一起。

根据以下对目前较佳实施例的详细描述，并结合所附的例子，本发明 的上述和其它的特点与优点将变得更明显。这些详细描述和例子仅仅是用 来说明而不是限制，本发明的范围由所附的权利要求及其等同物确定。

图1是一幅用于实现本发明方法的较佳Buss连续高效混合器的局部 剖开透视图，示出了混合筒体和混合螺杆的布置。

图2A是一幅在目前较佳高效混合器构造中用在节流环组件上游侧处 的螺旋部件的透视图。

图2B是一幅在目前较佳高效混合器构造中用在节流环组件下游侧处 的螺旋部的透视图。

图2C是一幅用在目前本较佳高效混合器构造中节流环组件的透视 图。

图3是一幅透视图，示出了在目前较佳高效混合器构造中图2A、2B 和2C所示部件的相对位置。

图4是一幅用在目前较佳高效混合器构造中的低剪切混合螺旋部件 的透视图。    

图5是一幅用在目前较佳高效混合器构造中的高剪切混合螺旋部件 的透视图。

图6是一幅用在目前较佳高效混合器构造中的筒体销构件的透视 图。

图7是一幅用于实现本发明方法的目前较佳的混合筒体销与组分供 料口布置的示意图。

图8是一幅用于实现本发明方法的目前较佳的混合螺杆构造的示意 图。

为了本发明，“口香糖基料浓缩物”这个词组被定义为任何这样一种 混合物，它的组分比用于一特定口香糖的全部口香糖基料组分要少，并且 /或定义为任何这样一种口香糖基料组分的混合物，它其中的某些组分比 最终用于特定口香糖的该组分量要少，并附有一个条件，即口香糖基料浓 缩物包含有多数或全部用在口香糖基料中的高分量弹性体，并且含有至少 一些口香糖基料润滑剂或填充剂或这两者。“高分子量弹性体”这个词指 的是提供口香糖所希望咀嚼特性的橡胶，它太硬了以至于不用强分散混合 就无法结合到口香糖基料(或口香糖基料浓缩物)中。这些聚合物包含异丁 橡胶、丁苯橡胶、聚异戊二烯和丁二烯橡胶，它们具有的重量平均分子量 为50000到1000000，并且更一般的是100000到200000。

当同样的这些聚合物的重量平均分子量小于50000时(一般是8000到 20000)，它们可以用作“软弹性体”。这种软聚合物可以但不必包含在口 香糖基料浓缩物中，它们或者可以在连续口香糖混合阶段中与口香糖基料 浓缩物和其它口香糖基料组分混合在一起，如下解释的那样。

口香糖基料浓缩物应按配方配成一种提供了可用于种种口香糖基料 和口香糖的浓缩物的混合物。完整的口香糖基料可以包含弹性体、弹性体 塑化剂、蜡、脂肪、油、软化剂、乳化剂、填充剂、质地形成剂和多种其 它的组分，例如：抗氧化剂、防腐剂、色素和增白剂。典型已完成的口香 糖基料占口香糖混合物重量的5-95％，较常见是占口香糖重量的10-50％， 并且最常见是占口香糖重量的20-30％。

弹性体占基料重量大约5-95％，较好是占重量10-70％，并且最好占 重量15-45％。弹性体可以包含以下各种合成弹性体，如聚异丁烯、聚丁二 烯、异丁橡胶、丁苯橡胶、聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯-月桂酸乙烯酯共聚 物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯醇或它们的混合物。弹性体也可以 包括天然弹性体，比如烟薰或液态胶乳和银菊胶之类，以及包括天然胶树 胶，例如节路顿胶、lechi caspi，perillo、massaranduba balata、 massaranduba巧克力、尼斯佩罗、rosindinha、糖胶树胶、gutta hang kang 或它们的混合物。弹性体为口香糖提供了似橡胶的、有粘性的特性，它根 据弹性体的化学和物理特性以及弹性体如何与其它组分混合而变化。合成 弹性体最好与本发明一起使用。

弹性体塑化剂当用在口香糖基料中时改进了已完成口香糖的坚固 性。弹性体塑化剂一般占口香糖基料重量大约0-75％，较好地占重量的 5-45％，并且最好是占重量的10-30％。弹性体塑化剂包括天然松香脂，例 如部分氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、部分二聚松香的甘油酯、 松香的甘油酯，高油松香的甘油酯、部分氢化松香的季戊四醇酯、松香的 甲基酯和部分氢化甲基酯、松香的季戊四醇酯或它们的混合物。弹性体塑 化剂也包括有象萜烯树脂这样的合成物，其中萜烯树脂由α-蒎烯、β-蒎 烯、苎烯或d-苎烯和它们的混合物得出。

蜡包含合成的(例如聚乙烯和Fischer-Tropsch蜡)和天然的(小烛树 蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、谷糠或它们的混合物)和石油的(例如，微晶蜡和 石蜡)。蜡在使用时，一般占口香糖基料重量的30％。当使用时，蜡有助于 固化由口香糖基料制成的已完成的口香糖，并且还有助于改进香味的释 放、增加搁置寿命并改进咀嚼质地。

填充剂改进了口香糖基料的质地并且有助于加工。填充剂/质地形成 剂包括碳化镁和碳化钙、磨粹的石灰石和硅酸盐类，例如，硅酸镁和硅酸 铝、粘土、矾土、滑石，以及氧化钛、单、二和三磷酸钙、诸如乙基纤维 素和甲基纤维素这样的纤维素聚合物、木头或它们的混合物。填充剂一般 占口香糖基料重量的1-60％。采用了酸性组分的口香糖基料最好含有对酸 呈惰性的填充剂，最好用滑石。

软化剂和乳化剂改进了质地，并使口香糖基料和口香糖的疏水性和亲 水性成分变得更易混合。软化剂/乳化剂包含牛脂、氢化牛脂、猪油、氢 化和部分氢化植物油、可可油、单硬脂酸甘油酯、三乙酸甘油酯、卵磷脂、 单、双和三甘油酯，乙酰化单、双和三甘油酯，蒸馏的单、双和三甘油酯， 脂肪酸(例如，硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸)或它们的混合物。 软化剂/乳化剂一般占口香糖基料重量的0.5-40％。

抗氧化剂延长了口香糖基料、已完成的口香糖和/或它们相应的含有 脂肪与香味油的成分的搁置时间和存贮寿命。抗氧化剂可以包含丁基化的 羟苯甲醚(BHA)、丁基化的羟甲苯(BHT)、β-罗卜素、生育酚、如维它命 C之类的酸性物、棓酸丙酯或它们的混合物。

色素和增白剂给予所希望的颜色特性或通过漂白基料和/或口香糖 清除掉不希望的颜色。色素和增白剂包含FD&C型沉淀色料、植物提取 物、水果和疏菜提取物、二氧化钛或它们的混合物。

配制口香糖基料浓缩物所用的配方少于全部的口香糖基料组分，并且 /或某些口香糖基料组分的用量少于最终在口香糖基料和口香糖中所出 现的量。口香糖基料浓缩物由高分子量弹性体成分组成，它可以含有以上 所列的一种或多种弹性体。

口香糖基料浓缩物也含有润滑剂或填充剂，或同时含有这两种。润滑 剂是混合过程中任何一种降低磨擦的组分。润滑剂可以是：a)上述任何一 种软化剂/乳化剂，b)上述任何一种弹性体塑化剂，c)低分子量(“软”) 弹性体，或(d)上述组分的任意组合。填充剂可以是上述任何填充剂的一种 或它们的组合。

基料浓缩物的混合物根据它将用于其中的所想要的口香糖产品的混 合物，根据加工中所用的设备和其它为实际制造工作规定的因素，可在大 范围内变化。但是，这最好含有用于已完成口香糖混合物的硬(高分子量) 弹性体的全部，并且含有足够的能进行有效分散混合的附加基料组分(润滑 剂和/或填充剂)。

润滑剂和/或填充剂的级别将被认真选择，以便简化混合。润滑剂降 低了磨擦和剪切力，防止了混合器马达和其它部件过载。填充剂增加了磨 擦和剪切，保证了硬弹性体能进行足够的分散混合。这些功能相互抵销， 因此重要的是认真选择它们的级别和比例，优化混合工作。

通常，浓缩将含有5-60％的弹性体(最好为8-40％)、0-90％的润滑剂 (最好为40-80％)、0-60％的填充剂(最好为5-40％)和0-20％其它基料组分 (最好为0-10％)。在口香糖基料浓缩物中全部弹性体中，至少有20％(最好 至少30％)是硬(高分子量)弹性体。

最好是，口香糖基料浓缩物含有至少一些弹性体、润滑剂和填充剂。 口香糖基料浓缩物也可以含有一种或多种上述的额外口香糖基料组分，只 要引入这种组分不消除口香糖基料浓缩物的优点就可，其中所述优点是该 浓缩物拥有可用于各种不同口香糖基料和口香糖的混合物。换句话说，口 香糖基料浓缩物应由不同口香糖基料共用的组分组成。最好是，口香糖基 料浓缩物将含有一些或全部的所希望有的脂肪和油，这是因为以后这些组 分更难于添加和混合。

口香糖基料浓缩物能使用任何一种一般用于制造完整口香糖基料的 常规高剪切/高分散间歇混合器来制备。连续混合器或混合机也可以使 用，只要这种混合器提供足够分散混合来混合这些组分就可。一种适用的 常规混合器是西格马叶片混合器，根据Synosky等人的法定发明注册号 H1241所述，它具有大约2∶1的前与后叶片速度比。根据1993年10月 22日提出的美国专利申请08/141,281、授予美国专利No.____所述，一 种适用于口香糖浓缩物的连续混合器是桨式混合器。其它的连续混合器包 括：叶片-销混合器，同向转动双螺旋挤出机，反转双螺旋挤出机，或单螺 旋挤出机，只要这种混合器的构造及运行能以产生均匀口香糖基料浓缩物 即可。

初始部分的弹性体、润滑剂和/或填充剂能加到已加热的西格马叶片 混合器中并均匀混合。然后，这些组分的剩余部分和其它的口香糖基料组 分(如果有的话)可以在随合添加，并被混合直到得到均匀的物质。根据口 香糖基料浓缩物的确切组成，这种工作一般能在大约一到四小时内完成。 最终物质温度大约能为60-150℃，最好约80-120℃。这种完全混合的熔 化物质能从混合器中排空到有涂层或加衬的容器中，挤出或铸造成任意想 要的形状，并且可使其冷却或固化。或者，如果口香糖基料浓缩物混合设 备和连续口香糖混合设备被布置在同一设备中，熔化的口香糖基料浓缩物 能直接供到连续口香糖混合工作中。

口香糖基料浓缩物被加到一个用于添加和混合剩余的口香糖基料组 分和剩余口香糖组分的连续混合设备中。连续混合器可以是一个有适当构 造的双螺旋挤出机(带有同向转动或反向转动螺杆)、桨式混合器、叶片-销 混合器、单螺旋挤出机、或另一种连续混合设备。一种特别适用的连续混 合器是美国专利申请08/305.363中所描述的高效叶片-销混合器，其揭示的 内容已结合在本文中作为参考。另一种很适合的连续混合器是同向转动双 螺旋挤出混合器，例如可从新泽西州Ransey的Wemer-Pfleiderer得到 Wemer-Pfleiderer ZSK-58。

连续混合器一般含有多个混合区，位置是a)位于或接近混合器的上游 端，b)位于或接近混合器的中心，c)位于或接近混合器的下游端(出 口)。例如，以上提出的专利申请中所述的叶片-销混合区包含有五个混合 区。不同组分连续地供入到连续混合器的不同区中。一但在混合器中，这 些组分便与其它组分同时混合，并且同时往下游向混合器出口方向供给。

根据本发明，口香糖基料浓缩物最好加入到连续混合器的上游区，例 如五区叶片-销混合器的第一区。为了实现连续供给口香糖基料浓缩物，这 些浓缩物可以呈熔化或液化的形式从一个加热箱供应。或者，口香糖基料 浓缩可以被磨粹并以固态小丸的形式添加。

混合器的上游区，例如五区叶片-销混合器的开始的二个或三个区， 可以构成用于高效分散混合。但是这对于本发明不是绝对必要的，并且也 可以采取不怎么强烈的分布混合。还未包含在或仅部分被包含在口香糖基 料浓缩物中的剩余口香糖基料组分在添加浓缩物的下游处加到第一混合 区中。这些剩余的口香糖基料组分可以包含软化剂、弹性体溶剂、树脂、 另外的填充剂、色素、抗氧化剂和低分子量弹性体。当浓缩物和其它口香 糖基料组分向下游输送时，这些组分进行混合，在混合区长度大约前50- 70％的范围内或者到大约五区叶片-销混合器的第三混合区的端部处形成 一种完全均匀的熔化口香糖基料。

位于或接近连续混合器下游端处的混合区，例如五区叶片-销混合器 的第四和第五混合区，被用于分布混合。分布混合比分散混合柔和，剪切 较少，产生热较少，并且在正混合的组分中较容易进行。剩余的(非基料) 口香糖组分在这个或这些分布混合区中与熔化的口香糖基料混合。

通常是非水溶性的口香糖基料占口香糖产品的重量大约5-95％，更常 见的是占口香糖重量大约10-50％，最常见是占口香糖重量大约20-30％。 除了口香糖基料以外，口香糖还包含有通常是水溶性的部分，这些水溶性 部分可以包括软化剂、疏松的甜味剂、高甜度甜味剂、香味剂和它们的混 合物。软化剂被加到口香糖中以便优化口香糖的咀嚼性和口感。软化剂也 称作塑化剂或增塑剂，一般占口香糖重量约0.5-15％。软化剂可以包括甘 油、卵磷脂和它们的混合物。甜味剂水溶液，例如那些含有山梨糖醇、氢 化淀粉水解物、玉米糖浆和它们混合物的溶液，也可以用作口香糖中的软 化剂和粘结剂。

疏松的甜味剂占口香糖重量的5-95％，更常见是占口香糖重量20- 80％，并且最常见是占口香糖重量的30-60％。疏松的甜味剂可以包含含糖 和不含糖这两种甜味剂。含糖甜味剂可以包含有以下单独组分或它们的组 合组分、但却不局限于以下组分的糖化物，这些组分有蔗糖、葡萄糖、麦 芽糖、糊精、干转化糖、果糖、左旋糖、半乳糖、谷物糖浆固体和类似的 东西。无糖甜味剂含有具有甜味特性的组分，但却没有通常所熟悉的糖。 无糖甜味剂中含有以下单独组分或它们的组合组分的糖醇组成，但又不仅 限于以下这些组分，例如：山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇、氢化淀粉水解 物、麦芽醇和类似的东西。

高甜度甜味剂也可以使用，并且通常与无糖甜味剂一起使用。当使用 时，高甜度甜味剂一般占口香糖重量的0.001-5％，最好是占口香糖重量的 0.01-1％。高甜度甜味剂一般至少比蔗糖甜20倍。这些高甜度甜味剂可以 由以下单独组分或它们的混合物组成，但这些组分又不仅限于以下这些， 包括：氯化蔗糖衍生物、天冬甜素、双氧噁噻嗪的盐、天胺甜精、糖精及 其盐、环己烷氨基磺酸及其盐、甘草甜、二氢查耳酮、非洲竹芋甜素、蒙 那灵和类似的东西。

糖和/或无糖甜味剂的组合物可以用在口香糖中。甜味剂也可以在口 香糖中全部或部分充当水溶性膨松剂的作用。另外，软化剂可以提供额外 的甜味，例如糖或醛醇水溶液。

香料一般应存在于口香糖中，其数量占口香糖重量的约0.1-15％，较 好是占口香糖重量的约0.2-5％，最好是占口香糖重量的0.5-3％。香味剂可 以由香精油、合成香料或它们的混合物组成，这些东西包括以下(但又不限 于以下)从植物和水果中得出的油，例如柑桔油、水果香精、薄荷(peppermint) 油、薄荷(spearmint)油，其它的薄荷油、丁香油、冬青油、茴香和类似的 东西。人造香味剂和组分也可以用在本发明的香料组分中。天然和人造香 味剂可以以任意在感觉上可接受的方式结合在一起。

在口香糖中还可以包含可选组分，例如色素、乳化剂、药剂和另外的 香味剂。

已结合在本文中作为参考文献的美国申请No.08/305,363揭示了使用 高效连续混合器(例如叶片-销混合器)制造口香糖，无需单独地制造口香糖 基料。除了按本文中所教的单独制造口香糖基料浓缩物外，根据本发明， 与上面提到的专利申请中所述的那些方法相同的方法也能用于制造口香 糖。按本专利申请的解释，混合距离或L/D能被表达为混合器螺杆特定有 效区的长度与这个有效区内混合器筒体的最大直径的比，其中混合螺杆由 混合部件组成。本发明的方法包含在一个单个连续混合器中执行以下混合 步骤：

a)在一个连续混合器中添加至少一部分口香糖基料浓缩物和其它口 香糖基料组分并把它们完全混合，所用的L/D不大于大约25；

b)添加至少一部分剩余(非基料)口香糖组分，并且在同一混合器中把 这些组分与口香糖基料组分完全混合在一起，所用的L/D不大于约25；

c)在同一混合器中充分地完成全部的添加和混合工作，以便这些组分 以完全均匀的口香糖物质排出，所用的L/D大约不大于40。

口香糖基料浓缩物和其它口香糖基料组分最好在剩余口香糖组分添 加处的上游被完全添加并混合，并且剩余的组分为了与已经混合好的口香 糖基料混合，最好在下游添加。但是，本发明还包含这种方法的各种变化， 其中一部分口香糖基料可以在下游处与一些剩余口香糖组分一起或在这 些组分之后被添加，并且/或其中一部分剩余(非基料)组分可以在上游处与 某些基料组分一起或在这些组分之前被添加。其重要特点是，在一个单个 连续混合器中可以加工完全均匀的口香糖产品，所用的L/D不大于约40， 除口香糖基料浓缩物外无需单独制造口香糖基料。

根据专利申请No.08/305,363中所作的进一步解释，口香糖基料的制 造能使用大约25或更小的混合L/D就能完成，L/D较好为20或更小，最 好大约15或更小。然后，根据本发明，把剩余的口香糖组分与口香糖基 料混合在一起，制造出最终的口香糖产品，使用的混合L/D约25或更小， 较好是大约为15或更小，最好是10或更小。口香糖基料组分和剩余口香 糖组分的混合最好发生在混合器的不同部分中，但是只要使用大约为40 或更小的L/D完成总混合，它们的混合也可重叠，L/D较好约30或更小， L/D最好是约20或更小。

当一种较佳的叶片-销混合器被用作连续混合器时，口香糖制造能使 用大约19的总混合L/D来完成。口香糖基料浓缩物能使用大约15或更小 的L/D被添加并与剩余口香糖基料组分混合，并且使用再一个大约5或更 小的L/D能把剩余的口香糖组分与口香糖基料组分混合起来。

图1中示出了一个叶片-销混合器。叶片-销混合器使用了有选择构造 的旋转混合器叶片与固定筒体销的组合体，以便在比较短的距离上提供有 效的混合。一种商业上可得到的叶片-销混合器是Buss捏和器，由瑞士的 Buss公司制造，并且可从Buss美国公司得到，位于Bloomingdale， Illinois。

参照图1，一个目前较佳的叶片-销混合器100包含有一个在筒体140 内转动的单混合螺杆120，当使用时筒体140被合拢并且完全围绕混合螺 杆120。混合螺杆120包含有一个通常为圆柱形的轴122和三列绕螺杆轴 122以均匀间距位置布置的混合叶片124(图1中仅能见到二列)。混合叶片 124从轴122上沿径向向外凸出，每个叶片都类似斧子的刀刃。

混合圆筒体140包含有一个内筒体轴142，当混合器100工作期间。 筒体140绕螺杆120合拢时它一般是圆柱形的。三列固定销144绕螺杆轴 142布置在均匀间距的位置上，并且从筒体轴142上沿径向向内凸出。销 144的形状一般呈圆柱形，并且可以具有圆形或倾斜的端部146。

混合螺杆120与叶片124一起在筒体140内旋转，并且由一个变速马 达(未示出)来驱动。当旋转期间，混合螺杆120也沿轴向前后移动，产生 了一种高效的旋转和轴向混合的组合运动。混合期间，混合叶片124连续 在各固定销124之间穿行，但叶片决不会和销相互接触。此外，叶片124 的径向边缘126不会接触筒体内表面142，并且销144的端部146决不会 接触混合螺杆轴122。

图2-6示出了能用于构成最佳混合螺杆120的各种螺杆部件。图2A 和2B示出了同节流环组件结合在一起使用的螺旋部件20和21。螺旋部 件20和21的每个都包含有一个圆柱形外表面22、多个从表面22向外凸 出的叶片和一个内孔26，其中内孔26带有一个键槽28，用于收容并啮合 混合螺杆轴(未示出)。第二个螺旋部件21大约是第一个螺旋部件20的2 倍长。

图2C示出了一个节流环组件30，用于在沿混合器螺杆120的选定 位置上建立背压。节流环组件30包含有安装到筒体外壳142上的两个半 爿37和39，使用时这两个半爿配合在一起构成一个封闭的环。节流环组 件30包含有一个环形外凸缘32、一个呈如图所示的内环34及一个在内环 上的开孔36，它收容但不接触安装到螺杆轴上的螺旋部件20和21。节流 环组件30的两个半爿的表面32上的安装孔35用来把这两个半爿安装到筒 体外壳142上。

图3示出了使用期间节流环组件30与螺旋部件20和21之间的相互 关系。当混合螺杆120在筒体140内旋转并沿轴向往复移动时，螺旋部件 20和21与内环34之间的间隙提供了材料从节流环组件30一侧向另一侧 移动的主要手段。在节流环组件上游一侧上的螺旋部件20包含有一个允 许内环34存在间隙的改进的叶片27。另一个螺旋部件21一般布置在约束 部件30的下游并且具有一个端部叶片(看不见)，这个端部叶片移近并擦着 内环34的另一个表面。

螺旋部件20和21的外表面22与节流环组件30的内环34之间的间 隙能变化并且最好在1-5mm的大小上，该间隙在很大程度上决定了在混合 器100工作期间有多大的压力将发生在节流环组件30的上游区内。应注 意，上游螺旋部件20具有大约1/3的L/D，并且下游螺旋部件21具有大 约2/3的L/D，由此得出螺旋部件的总L/D大约为1.0。节流环组件30具 有与螺旋部件20和21的L/D一致的大约0.45的较小L/D，这两个螺旋部 件20和21相互配合，但不接触节流环组件。

图4和5示出了执行大部分混合工作的混合或“捏和”部件。图4的 低剪切混合部件40和图5高剪切混合部件50之间的基本差别在于混合部 件上向外凸出的混合叶片的大小。在图5中，从表面52向外凸出的较高 剪切混合叶片54大于并且厚于从图4表面42向外凸出的较低剪切的混合 叶片44。如上参照图1的解释，对于每个混合部件40和50，混合叶片被 布置在环形间距的三列上。使用图5较厚混合叶片54，意味着当螺杆120 旋转并沿轴向往复运动时(图1)，叶片之间没有什么轴向距离并且叶片54 与固定销144间也没有什么间隙。这种间隙的减少在混合部件50的附近 固有地导致了较高的剪切。

图6示出了从筒体140上拆下的单个固定销144。销144有一个螺纹 底座145，使它能连接到沿内桶轴142选定的位置上。也有可能使一些销 144带有空心孔，把它们构成为液体注入口。

图7是一幅示出了目前较佳筒体构型的示意图，包括目前较佳的筒体 销144的布置。图8是一幅相应的示意图，示出了目前较佳的混合螺杆构 造。其较佳构造被示在图7和8中的混合器200具有大约19的总有效混合 L/D。

混合器200包括一个初始供料区210和五个混合区220、230、 240、250和260。区210、230、240、250和260分别包含有五个可 能的大的供料口212、232、242、252和262，它们能用于向混合器200 添加主要的(例如固体)组分。区260还具有三个较小的液体注入口261、 263和264，它们能用于添加液体组分。如上解释，液体注入口261、263 和269包含有被加工成空心的特殊筒体销144。

参照图7，在所示的所有三列中，筒体销144最好布置在大多数或全 部的适用位置上。

参照图8，用于大多数口香糖产品的目前较佳的混合螺杆120的构造 按如下被示意出。作为初始供料区的区210用大约1-1/3L/D的低剪切部件 构成，包含两个图4所示的部件40。初始供料区210的L/D不算在上述 总有效混合L/D19之内，因为它的用途仅仅是向混合区内输送组分。

第一混合区220从左向右(图8)由两个低剪切混合部件40(图4)和随后 两个高剪切部件50(图5)构成。两个低剪切混合部件占大约1-1/3的混合 L/D，并且两个高剪切混合部件占大约1-1/3的混合L/D。区220有大约 3.0的总混合L/D，包括与螺旋部件20和21结合在一起的57mm节流环 组件30所覆盖的端部(在图8中未单独指出)。

横跨在第一混合区220的端部和第二混合区230的起始部上的与螺旋 部件20和21结合在一起的节流环组件组件30具有大约1.0的组合L/D， 其一部分在第二混合区230中。然后，区230从左向右构成，带有三个低 剪切混合部件40和1.5个高剪切混合部件50。这三个低剪切混合部件占 大约2.0的混合L/D，并且1.5个高剪切混合部件占大约1.0混合L/D。区 230具有大约4.0的总混合L/D。

跨在第二混合区230的端部和第三混合区240起始部之上的是一个与 螺旋部件结合在一起的60mm的节流环组件30，它具有大约1.0的组合 L/D。然后，区240从左向右构成，带有两个低剪切混合部件40，占大约 的混合L/D，随后是1.5个占大约1.0混合L/D的高剪切混合部件50， 随后是一个占大约2/3混合L/D的低剪切混合部件40。区240也大约为 4.0的总混合L/D。

跨在第三混合区240的端部和第四混合区250起始部之上的是1.5个 高剪切混合部件50，占大约1.0的混合L/D。然后，第四混合区250的剩 余部分和第五混合区260用11个低剪切混合部件构成，占约 的混合 L/D。区250具有大约4.0的总混合L/D，区260具有大约4.0的总混合 L/D。

为了使用该较佳的叶片-销混合器完成口香糖的制造，把混合螺杆120 的转速保持在小于约150rpm是有益的，好小于约100。此外，混合器温 度最好被优化，以便当口香糖基料初始遇到其它口香糖组分时它的温度大 约为130°F或更小，并且口香糖产品在排出混合器时温度大约为130° F或更小(最好125°F或更小)。通过有选择地加热和/或水冷围绕着混合 区220、230、240、250和260的筒体分段，能部分地完成这个温度优 化。

为了制造口香糖基料，可遵循以下较佳的步骤。口香糖基料浓缩物和 剩余口香糖基料组分被添加到位于混合器200的供料区210上的第一个大 供料口212，并在第一混合区220和第二混合区230内经受分散混合，同 时沿箭头122的方向输送。然后，口香糖基料组分在第三混合区240内经 受更大的分布混合，同时沿箭头122的方向被输送。到这些组分离开区240 时，口香糖基料的制造应已完成。口香糖基料离开第三混合区240时应是 具有均匀颜色的完全均匀无结块的混合物。当然，口香糖基料只有通过停 止混合器运行并打开混合器筒体时才能观察得到。

第四混合区250主要用于冷却口香糖基料，尽管少量口香糖组分也可 以在此处添加。然后，为了制造最终的口香糖产品，甘油、谷物糖浆、其 它的疏松的含糖甜味剂、高甜度甜味剂和香料能添加到第五混合区260， 并且这些组分经受分布混合。如果口香糖产品将是不含糖的，那么能用氢 化淀粉水解物或山梨糖醇溶液替代谷物糖浆，并且能用粉末醛醇替代糖。

甘油最好被添加到第五混合区260上的第一液体注入口261。固体组 分(疏松的甜味剂、囊装的高甜度甜味剂等)被加到大供料口262。糖浆(谷 物糖浆、氢化淀粉水解物、山梨糖醇溶液等)被添加到下一个液体注入口 263，并且香料被添加到最后一个液体注入口264。或者，香料能添加到 注入口261和263中以便帮助塑化口香糖基料，从而降低螺杆上的温度和 扭矩。这可以使混合器能在较高转速和产量下运行。

口香糖组分被混合成一个均匀的物质，它从混合器中以连续的流束或 “绳”状被排出。这连续的流束或绳能放于一个移动输送机上运送到一个 成形站，在此处口香糖被加工成所希望的形状，例如把它轧成片，刻痕并 切割成条。

本发明较佳实施例的各种变化和改进对于熟知本技术人来说将是显 而易见的。以上较佳实施例和以下例子仅仅是用来说明本发明，不应作为 本发明的限制。例如，只要使用小于大约40的混合L/D完成口香糖基料 和口香糖产品，就能使用不同连续混合设备和不同混合器构造，而不背离 本发明。

例1

使用与制造口香糖基料常规技术相同的技术，配制以下口香糖基料浓 缩物。特别是，它使用了一个高剪切W&P双叶片西格马混合器，前叶片 速度是252rpm，用45psi蒸汽加热，并且具有750磅的批量生产规模。使 用2小时的混合循环，并且每批以95-120℃排出。 口香糖基料浓缩物的组分          占口香糖基料浓缩物重量的百分比 异丁橡胶(分子量＝135000)         16.78 碳酸钙                           8.22 单硬脂酸甘油酯                   9.59 氢化豆油                         9.07 部分氢化植物油                   6.39 氢化棉籽油                       15.45 聚异丁烯(分子量＝10000)          11.72 可可粉                           1.20 萜烯树脂                         21.53 BHT                        0.05 总计                       100.0

以上口香糖基料浓缩物具有均匀的一致性并且有适用于各种口香糖 产品的混合物。

例2

使用一个Buss叶片-销混合器制造一种口香糖产品，该混合器有五个 混合筒体区，大约19的混合L/D和在第一混合区之前的大约 的另外的 供料输送L/D。混合器具有最大为100mm的筒体直径和2080mm的螺杆 长度。混合螺杆使用以上参照图7和8所述的较佳结构来设计。供料速度 被设计成能产生300磅/小时的口香糖产品。在混合器下游端部未使用 任何模片，并且产品以连续绳的形式排出。

液体组分用容积泵加入到通常位于如上所述的大供料口和/或较小 的液体注入口中，除非另有说明。这个泵被适当确定尺寸并调整到实现所 希望的供料速度。

干性组分用重力螺旋供料机添加到位置如上所述的大供料口中。供料 机还是被适当地确定尺寸并调整到实现所希望的供料速度。

温度控制根据需要通过循环水来完成，循环水流过环绕着每个混合筒 体区的外套并且在混合螺杆内流动。在希望水冷的地方，使用自来水(一般 为大约55°F)，无需额外的冷却。

流体和组分混合物的温度都被记录下来。每个筒体混合区(对应于图7 和8中的区220、230、240、250和260)的流体(水)温度都被设定，并 且如下分别报道为Z1、Z2、Z3、Z4和Z5。混合螺杆120的流体温度 也被设定，并且在下面被报道为S1。

实际混合物温度在靠近混合区220、230、240和250的下游端、在 混合区260的中部附近和在混合区260的端点附近被记录下来。这些混合 物温度如下分别报告为T1、T2、T3、T4、T5和T6。实际混合物温 度受循环水的温度、混合物和环绕筒体的热交换特性以及混合过程产生的 机械加热的影响，并且由于这些额外的因素而常常不同于设定温度。

所有的组分在大气温度(大约77°F)下加到连续混合器中，除非另有 说明。

参见图7和8，例1的口香糖基料浓缩物以31.1磅/小时的连续速率 呈小丸形式被加到初始供料区210的人料口212中。被加到口212中的还 有10.4磅/小时的碳酸钙、3.65磅/小时的萜烯树脂、1.65磅/小时的高分 子量聚乙酸乙烯酯(平均分子量＝65000)、和13.2磅/小时的低分子量聚乙酸 乙烯酯(平均分子量＝25000)。这些组分被混合在一起并沿箭头122的方向 (图8)输送。

不再有其它组分通过250被加入混合区220。甘油以4.50磅/小时的 速度被注入第五混合区260的第一液体注入口261。糖以193.5磅/小时加 入混合区260的大供料口262。谷物糖浆(40℃)以39.0磅/小时注入混合区 260的第二液体注入口263。最后，薄荷(peppermint)油以3.00磅/小时注入 混合区260的第三液体注入口264。

使用60rpm的混合螺杆转速把这些组分混合在一起并向下游输送。各 区温度(Z1-Z5，°F)分别设定在150、150、100、55和55。螺杆温度 (S1)被设定为55°F。所测的混合物温度(T1-T6，°F)分别为150、153、 128、87、95和103。

口香糖产品以117°F排出混合器，并且被断定具有可接受的质量。

例3

以下是使用与例1同样的口香糖基料浓缩物所能制造的不同口香糖 产品的例子。这种水果味口香糖配方也将包含有一种与例2口香糖不同的 最终口香糖基料混合物。

除了使用以下组分和供料速度外，能按例2安装并运行叶片-销混合 器： 组分                添加口(图7)         供料速度(磅/小时) 基料浓缩物           212                  35.0 (例1) 碳酸钙                    212               3.43 聚乙酸乙烯酯(分子量       212               11.7 ＝25000) 萜烯树脂                  212               7.77 甘油                      261               3.45 糖                        262               172.7 一水化葡萄糖              262               21.8 谷物糖浆(40℃)            263               41.7 水果香料                  264               2.45

比较例2和例3表明，当采用本发明的方法时，使用相同的口香糖基 料浓缩物和非常类似的技术，能制造出具有显著不同口香糖基料的显著不 同的口香糖混合物。

例4

本例说明了使用一个桨式混合器连续配制口香糖基料浓缩物，该混合 器见美国申请No.08/141,281、并授权的美国专利____。

特别是，桨式混合器能用一个5英寸桨叶直径的Teledyne Readco连 续双螺杆混合器，可从York，Pennsylvania的Teledyne Readco公司获取。 桨式混合器能被加热到175℃并且以250rpm转动。

根据美国申请08/141,281中的进一步的解释，Teledyne Readco桨式 混合器可以包含一个位置接近第一组分添加口的初始双供料螺杆，随后在 每个螺杆轴上有28个用户可配置的部段。桨部件可以以四个编号1-4向 位置中任一个位置布置在每个部段上(以0°、90°、180°和270°的 相对角度分开)，以便在一系列部段上产生向前、中性或反向压力。对于本 例，双螺杆轴的每个都能按如下构成：

a)部段1-11按如下相应的轴向位置用平板桨构成(初始双螺杆供料分 段的下游)：4、4、4、2、2、2、3、4、1、2、3；

b)部段12-15用第二双供料螺杆分段构成，靠近第二组分添加口；

c)部段16-17(第二双螺杆供料分段的下游)按如下相应的轴向位置用 平板桨构成：3、3、3、1、1、1、3、3、3、4、1、2；和

d)部段28用一个位于轴向位置1上的反向螺旋部件构成。

往每供料口中能添加14.12磅/小时的异丁橡胶、35.12磅/小时的碳酸 钙和27.88磅/小时的萜烯树脂。

往第二供料口中能添加42.88磅/小时的聚乙酸乙烯酯。

该产品将是以120磅/小时输出的均匀口香糖基料浓缩物，它能以熔 化的形式连续供入如例5中所述的一个连续口香糖混合器。

例5

本例说明了用例4的基料浓缩物连续配制冬青香味的含糖口香糖。

两个相同的Werner-Pfleiderer ZSK 58双螺杆连续混合挤出机能相互 平行地布置在一起，并且与制造例4口香糖基料浓缩物所用的Teledyre Readco混合器串联在一起。每个ZSK 58配备有六个240mm长、58mm直 径的筒体段或区。如此，每个筒体段具有4的标称L/D，并且每个ZSK 58 具有24的遥总额定混合器L/D。

排出桨式混合器的已熔化的连续口香糖基料浓缩物流束被分割成60 磅/小时的两个相同流束，分别加到每个ZSK 58连续混合器中。每个连续 混合器用螺旋外形构成，它被选择用来在第一个3-4筒体分段(12-16L/D) 中提供足够的分布混合，以便把油和聚异丁烯结合到口香糖基料浓缩物 中，从而提供已完成的口香糖基料。其后，每个ZSK 58混合器的剩余部 分(2-3筒体分段，或8-12L/D)用于分布混合，以简化剩余(非基料)口香糖 组分的混合。

特别是，在每个ZSK 58混合器中，双混合螺杆的每一个都能按如下 构成。第一(上游)区靠近第一供料口，能用180mm的向前输送部件和随后 的60mm前齿形混合部件构成。第二和第三区(可能还有第四区)每个都能 按如下构成：先是90mm的向前输送部件、随后是120mm的向前螺旋部 件，随后是30mm的反向输送部件。在口香糖基料混合分段的下游端部 (即，在第三或第四区的端部)，能采用一个圆盘部件来限制口香糖基料组 分的流动，使混合器局部充满并更好地混合口香糖基料组分。

口香糖基料混合分段下游的开始处(即，第四或第五区的开头附近)， 并且继续贯穿每个ZSK 58混合器的剩余部件，向前输送部件可专门使用 或能结合有必要的捏和块组，以保证产品的均匀性。这种输送和轻微捏和 结构提供了较柔和的分布混合，在每个ZSK 58混合器的最后区中把剩余 的(非基料)口香糖组分与口香糖基料组分混合在一起。另一个用于添加疏 松的甜味剂和基它非基料组分的主要供料口在第一口香糖混合区的开始 处，刚好在最后口香糖基料混合区的下游。

为了保证适当的混合，六个区的温度(℃)分别能设定为120、110、 80、49、49和49。对于每个ZSK 58连续混合器，能按如下添加特定的 组分。

往第一区的第一主供料口中添加来自例4的60磅/小时的熔化口香糖 基料浓缩物和4.95磅/小时的聚异丁烯。往位于第二和第三区的液体注入 口中(在每组蜗轮部件的开始处)，能以19.5磅/小时的总速度添加一种14％ 卵磷脂和86％脂肪的混合物。

往第二主供料口(在第四区，假定在区3中完成口香糖基料的制造)中 能添加206磅/小时的糖、40磅/小时的一水化葡萄糖、5.20磅/小时的囊 装的天冬甜素、和4.80磅/小时的囊装的双氧噁噻嗪K。此外还使用刚好 位于主供料口下游的液体注入口，能往第四区中以53.2磅/小时添加一种 10％甘油和90％谷物糖浆的混合物。

最后，使用第六区中的液体注入口以6.80磅/小时能添加一种6％卵磷 脂和94％冬青香料的混合物。结果是，两个ZSK 58连续混合器中的每一 个都将以400磅/小时的速度生产冬青味口香糖。

为了优化，可以对以上方法作些改变。以上所揭示的螺杆构型、加工 条件和添加步骤反映目前对这种方法所了解的最佳信息。

应知道，本发明的方法能结合成各种实施例，以上只论述并举例说明 了几个。本发明可以用其它的未背离其精神或本质特性的形式来实现。要 知道，添加某些其它的未专门涉及的组分、加工步骤、材料或组成部分将 对本发明具有不利影响。因此本发明的最佳方式可以排除组分、加工步 骤、材料或组成部分，除了以上列出的包含在或用于本发明的那些。但是， 所述的实施例在各个方面都将被认为是仅作为举例说明并且没有任何约 束，因此本发明的范围由所附的实施例而不是上文所述来说明。来自权利 要求等效意义和范围内的所有改变都将包含在权利要求的范围内。

本申请是1994年9月13日提出的美国申请No.08/305.363的部分继 续，该申请所揭示的全部内容在本文中作为参考。