Многослойная рукавная оболочка для пищевых продуктов с неоднородным по толщине внешним слоем, имеющим рельефную волокнисто-сетчатую структуру - RU2340195C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к многослойной соэкструдированной рукавной оболочке для пищевых продуктов, в частности колбасных изделий и плавленых сыров, с внешним неоднородным по толщине слоем, имеющим рельефную волокнисто-сетчатую структуру, которая придает оболочке привлекательный внешний вид.

В последние десятилетия получили большое распространение искусственные колбасные оболочки на основе синтетических полимеров, главным образом полиамида. Такие оболочки обладают рядом преимуществ по сравнению с применявшимися прежде натуральными, искусственными белковыми и целлюлозными оболочками. Синтетические колбасные оболочки отличаются большей механической прочностью, лучшими барьерными свойствами в отношении влаги и кислорода, что увеличивает возможные сроки хранения колбасных изделий, непроницаемостью по отношению к патогенным микроорганизмам. Кроме того, они производятся при помощи простых и высокопроизводительных экструзионных технологий, не предполагающих образование токсичных стоков, как, например, производство целлюлозной оболочки.

Однако оболочки на основе синтетических полимеров по своему внешнему виду сильно отличаются от привычных для потребителя натуральных или искусственных белковых оболочек. Для них характерна гладкая глянцевая поверхность с неестественным блеском, в то время как натуральные оболочки, как правило, отличаются матовой поверхностью, а искусственные белковые - волокнистой структурой. Обычно дополнительную привлекательность синтетическим оболочкам придают с помощью печатного изображения, наносимого на их поверхность. Однако такое печатное изображение обычно покрывает лишь часть поверхности оболочки, так как ее сплошное запечатывание представляет серьезную техническую проблему, связанную с трудностью или невозможностью нанесения декоративного слоя на кромки сложенной оболочки, с постоянным загрязнением печатного барабана и т.п.

Другим способом изменения внешнего вида синтетических оболочек является введение наполнителей в полимерный материал пленки.

В патенте ГДР №247830, опубл. 22.07.1987 г., заявлена колбасная оболочка, пригодная как для сыро- и твердокопченых, так и для вареных колбасных изделий. Колбасная оболочка согласно изобретению выполнена из полиуретана с крахмалом в качестве наполнителя. Термопластичная композиция состоит из 60-90 вес.%, предпочтительно 70-95 вес.% полиуретана и 2-40 вес.%, предпочтительно 5-30 вес.%, крахмала. Заявленную колбасную оболочку можно изготавливать и из полиуретано-целлюлозной композиции с введением крахмала. Крахмал хорошо диспергируется в полиуретановых компонентах или полиуретановом расплаве, поэтому смесь не имеет включений. Газо-паро-проницаемость оболочки зависит от содержания крахмала. Согласно изобретению получают экструди-руемую, неслипающуюся пленку, имеющую натуральный вид и высокую газо- и паро-проницаемость. К недостаткам заявленных пленок относится их большая толщина - 0,1 мм, что приводит к увеличению стоимости колбасных оболочек.

Колбасная оболочка из полиуретанового эластомера, свойства которой сходны со свойствами натуральной кишки, заявлена в патенте ГДР №257384, опубл. 15. 06. 1988 г. Полиуретановая композиция содержит 70-98 вес.%, предпочтительно 80-95 вес.% полиуретана, 2-30 вес.%, предпочтительно 5-20 вес.%, микрокристаллической целлюлозы. Заявляемая оболочка при наполнении не образует складок и хорошо пропускает воздух, дым и водяной пар, имеет хорошую способность к усадке и внешний вид, сходный со свойствами натуральной кишки, физиологически безвредна. Колбасная оболочка пригодна для сыро- и твердокопченых, а также для вареных колбас. Однако в приведенных примерах толщина пленки достаточно велика и составляет 70-150 мкм, кроме того, требуется предварительное компаундирование термопластичной смеси, что также увеличивает стоимость конечной продукции.

В заявке WO 03/073861 А1, опубл. 12.09.2003 г., описывается проницаемая для водяного пара и дыма пищевая оболочка, особенно пригодная для сырокопченых колбас типа салями. Она выполнена из термопластичной смеси, которая содержит, по меньшей мере, один алифатический полиамид и/или сополиамид, один неорганический и/или органический наполнитель и один алифатический и/или ароматический сополиамид, имеющий гликолевые и/или полигликолевые единицы. В качестве наполнителя используются углеводы, которые могут состоять из натурального полисахарида и/или его производного, а также разветвленные и сшитые полисахариды и их производные. Можно использовать синтетические термостабильные волокна или порошки на основе полимеров. Подходят также неорганические наполнители или упрочняющие материалы, такие как стекловолокно, стеклонити, волокна минеральной ваты, тальк, глина и т.д. Органические наполнители обуславливают повышенную проницаемость оболочки для газа и водяного пара. Варьируя размер зерен наполнителя, его тип и массовую долю, можно регулировать шероховатость поверхности оболочки, в результате чего оболочка приобретает шелковистый матовый вид, напоминающий пергамент и делающий ее похожей на натуральную кишечную оболочку.

Аналогичное решение приведено в заявке на изобретение WO 03/073862 А1, опубл. 12.09.2003 г., для одно- и многослойной оболочки с матовой, шероховатой поверхностью, производящей впечатление натуральной. Эта оболочка является наиболее близкой к заявляемой. Для ее изготовления используется состав термопластичной смеси, такой же, как и в заявке WO 03/073861. В предпочтительном варианте термопластичная смесь состоит из, по меньшей мере, одного (со)полиамида и, по меньшей мере, одного органического и/или неорганического наполнителя. Доля (со)полиамида в этом случае составляет 50-99 вес.%, предпочтительно 65-98 вес.%, а суммарная доля органического и/или неорганического наполнителя составляет 1-50 вес.%, особенно предпочтительно 2-35 вес.% от общего веса термопластичной смеси. В качестве органического наполнителя авторы заявляют растительные порошки и волокна, синтетические термостабильные волокна или порошки на основе фторполимеров, полисульфонов, полиэфирсульфонов, полиэфиркетонов, полифениленсульфидов, полиарамидов, полиимидов, ароматических полиэфиров, полихиноксалинов, полихинолинов, полибензимидазолов, а также углеродные волокна. Подходящими неорганическими наполнителями являются волокна или сферические частицы из стеклообразных материалов. В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения длина органических волокон или размер зерен таких веществ составляет 15-500 мкм, длина неорганических волокон составляет 1-250 мкм. Введенные наполнители создают шероховатый микрорельеф поверхности оболочки. Способ производства таких пленок предусматривает две стадии. Сначала готовят гранулят из смеси органического материала и наполнителя, затем гранулят перерабатывают в рукавную пленку методом экструзии с раздувом или способом двухосной ориентационной вытяжки. Многослойные оболочки изготавливают методом соэкструзии с помощью головки для соэкструзии многослойных пленок, причем слой, содержащий наполнитель, образует наружный слой. Такая оболочка используется в качестве колбасной оболочки, особенно для вареных колбас, однако ее поверхность имеет лишь легкую шершавость. Кроме того, такие пленки не обладают достаточно хорошей прочностью на разрыв вдоль/поперек, и с увеличением количества наполнителей оболочка приобретает способность рваться как бумага.

Вместе с тем, такие полиамидные оболочки, как и другие известные оболочки с наружным слоем из полиамида, склонны к разрывам в процессе набивки, термообработки и охлаждения.

Целью настоящего изобретения является создание оболочки, которая отличается своим внешним видом от известных полимерных оболочек и не обладает характерным для них глянцем, а также приятна на ощупь.

Кроме того, она должна иметь пониженную тенденцию к разрывам при нарушении ее поверхности.

Полимерные колбасные оболочки традиционно выполняют из полиамида. В многослойных колбасных оболочках внешний слой чаще всего представляет собой двухосно-ориентированный полиамид, который является хрупким материалом и, в случае даже незначительного травмирования, легко рвется в направлении осей ориентации. Кроме того, этот слой должен быть достаточно тонким, иначе оболочка не будет обладать требуемой степенью эластичности. Травмирование оболочек может происходить на различных стадиях ее производства и использования при недостаточно точной настройке оборудования, например, при печати, гофрации, наполнении фаршем, клипсовании. При этом, если явные сбои в работе оборудования, приводящие к травмированию всех слоев оболочки, как правило, очевидны и легко устраняются, то незначительное травмирование, повреждающее только внешний слой, выявляется не всегда, что приводит к разрывам оболочки при термообработке колбасы, и, соответственно, к потерям мясного сырья на мясокомбинатах. Кроме того, если батон колбасы во время продажи нарезается на отдельные куски, также нередко происходят повреждения его поверхности, которые приводят к продольному растрескиванию оболочки и потере товарного вида.

Одним из известных методов, применяемых для защиты внешнего полиамидного слоя от повреждений, является нанесение (ламинирование, соэкструдирование) на его поверхность полиолефинового слоя. При этом действительно достигается улучшение сопротивления проколу и раздиру. Однако и в этом случае оболочка обладает гладкой глянцевой поверхностью, к тому же полиолефиновый слой имеет пониженное сцепление с клипсой, вследствие чего возникают технологические проблемы при выполнении операций клип-сования, осадки и варки колбас. Клипса может смещаться при набивке оболочки, а также в процессе обжарки или охлаждения, приводя к отклонению формы колбасного батона от цилиндрической («грушение») или травмированию оболочки, или может вовсе соскользнуть с батона.

Поэтому еще одной целью изобретения является улучшение закрепления клипсы при клипсовании на поверхности оболочки, которая особенно подходит для изготовления вареных колбасных изделий.

В результате проведенных авторами настоящего изобретения исследований было обнаружено, что поставленные задачи могут быть решены путем создания синтетической рукавной оболочки для пищевых продуктов, содержащей, по меньшей мере, два слоя, при этом соэкструдированный внешний слой обладает рельефной волокнисто-сетчатой структурой.

Рельефная волокнисто-сетчатая структура внешнего слоя образована чередующимися областями утолщений и утончений,

области утолщений имеют линейные размеры от 0,1 мм до 250 мм в продольном направлении и от 0,1 мм до 15,0 мм в поперечном направлении, более предпочтительно от 0,1 мм до 100,0 мм в продольном направлении и от 0,1 мм до 3,0 мм в поперечном;

области утончений имеют линейные размеры от 0,1 мм до 100,0 мм в продольном направлении и от 0,1 мм до 30,0 мм в поперечном направлении, более предпочтительно от 0,1 мм до 40,0 мм в продольном направлении и от 0,1 мм до 15 мм в поперечном;

максимальная толщина слоя в области утолщения составляет 80 мкм;

при этом соэкструдированный внешний слой может быть выполнен сплошным или же с нарушениями целостности (сплошности) слоя, то есть несплошным;

внешний слой оболочки может быть выполнен из полимера или смеси полимеров, каждый из которых имеет индекс текучести расплава от 0,2 до 15 г/10 мин, измеренный по ASTMD1238A.

Оболочка может быть выполнена прямой, изогнутой или спиралеобразной;

одноосно- или двухосноориентированной;

кроме того, ее можно разрезать вдоль по одной или двум кромкам с образованием одной или двух полос полимерной пленки соответственно или поперек оболочки и изготовить известными методами пакеты для упаковки пищевых продуктов.

При этом любой слой или слои оболочки могут дополнительно содержать пигмент и/или краситель, и/или матирующие добавки;

кроме того, внешний слой может содержать антиблокирующие добавки и/или скользящие добавки, и/или матирующие добавки; он может быть окрашен в цвет, контрастный цвету предыдущего окрашенного слоя.

Кроме того, синтетическая рукавная оболочка по изобретению может быть получена методом экструзии с раздувом или способом двухосной ориентационной вытяжки.

Таким образом, результатом настоящего исследования явилось создание рукавной оболочки для пищевых продуктов, у которой отсутствует глянец, присущий синтетическим оболочкам, и имеется рельефная волокнисто-сетчатая структура. Рельефная волокнисто-сетчатая структура оболочки зрительно воспринимается как сетка, нанесенная на поверхность оболочки, при этом протяженность ячеек сетки может варьироваться в различных пределах: от мелко-ячеистой до крупно-ячеистой и даже напоминать волокна, расположенные параллельно продольному направлению оболочки. Отсутствие глянца на поверхности оболочки и наличие рельефной волокнисто-сетчатой структуры сразу выделяют ее из числа известных ранее синтетических оболочек и делают привлекательной для потребителя. Кроме того, оболочка приятна на ощупь.

Создание внешнего слоя, имеющего рельефную волокнисто-сетчатую структуру, возможно на всех полимерных колбасных оболочках, имеющих различную структуру, от одного и более слоев до их разумного количества и сочетания.

Количество полимерных слоев, их последовательность и выбор материалов для изготовления слоев целиком определяются функциональным предназначением оболочки. Оболочки, предназначенные для длительного хранения пищевых продуктов, выполняются в виде многослойной структуры, в которой чередуются слои, обеспечивающие барьерные свойства по отношению к парам воды, например полиолефиновые, и слои полимеров, обеспечивающих барьерные свойства оболочки по отношению к кислороду, в частности полиамиды, сополимеры этилена и винилового спирта, полиуретаны и т.д. Для изготовления одно - и многослойных оболочек для пищевых продуктов, которые в процессе выработки проходят стадии копчения или микробиологического созревания, выбираются термопластичные материалы, которые обеспечивают достаточно высокую газо- и паро-проницаемость оболочки, а также проницаемость по отношению к коптильным компонентам дыма.

Термопластичные материалы, применяемые в рамках настоящего изобретения для изготовления внешнего слоя и последующих слоев, должны быть технологически совместимы в процессе соэкструзии, то есть должны иметь пересекающиеся температурные диапазоны переработки, при этом для регулировки (подгонки) температурных диапазонов предусмотрено использование технологических добавок, пластификаторов и т.д.

Термопластичные материалы, применяемые для изготовления внутренних слоев, должны иметь значения индекса текучести расплава (далее - ИГР) слоя в пределах от 1 до 4 г/10 мин при температуре экструзии; для корректировки значения индекса текучести расплава могут использоваться пластификаторы, скользящие добавки, нуклеирующие агенты и т.д.

Нижняя граница вязкости расплава связана со стабильностью технологического процесса вытяжки полимерного материала в виде пленки. Использование термопластичных материалов, ИТР слоя которых менее 1 г/10 мин, приводит к локальным нарушениям сплошности слоя и, как следствие, частым обрывам рукава. Верхняя граница вязкости обуславливается неравномерностью толщины пленочного слоя. Применение термопластичных материалов, ИТР слоя которых выше 4 г/10 мин, приводит к неравномерности толщины рукава более 15%. В случае применения в качестве термопластичного материала смеси полимеров необходимая вязкость расплава достигается использованием полимеров с ИТР в интервале от 0,2 до 15 г/10 мин, измеренным по ASTM D 1238 А.

В то же время для внешнего неоднородного по толщине слоя не существует таких жестких ограничений по сплошности и неравномерности толщины, поэтому для его изготовления может быть использована не только смесь полимеров, но и любой полимер, имеющий индекс текучести расплава от 0,2 до 15 г/10 мин, измеренный по ASTM D 1238 А.

К таким термопластичным материалам относятся все традиционно используемые полимерные материалы для изготовления синтетических колбасных оболочек.

Термопластичный материал может быть выбран из группы, включающей полиамиды, термопластичные полиуретаны, блок-сополимеры, содержащие блоки полиэфиров и блоки полиамидов, олефиновые полимерные материалы, (со)полиэфиры, термопластичные эластомеры на базе сополимеров стирола, термопластичные эфиры целлюлозы.

Под полиамидом следует понимать алифатический полиамид и/или алифатический сополиамид, и/или частично ароматический сополиамид, и/или полимерную смесь, в состав которой входит, как минимум, одно из этих соединений. Алифатический полиамид и/или сополиамид выбирается из группы, включающей полиамид 6, полиамид 66, полиамид 610, полиамид 12, сополиамид 6,66, соподиамид 6,12. Производители и торговые марки указанных полиамидов хорошо известны специалистам.

Под частично ароматическим сополиамидом следует понимать сополиамиды, содержащие в полимерной цепи не менее 25% ароматических звеньев, например полиамид 6I,6Т, полиамид MXD6. К ним также относятся полиамид 61,6, полиамид 6I,6Т,66, полиамид 6I,66 и другие.

Под олефиновым полимерным материалом следует понимать гомополимеры этилена и/или пропилена, сополимеры этилена и/или пропилена, иономеры. К ним также относятся сополимеры этилена и/или пропилена, дополнительно содержащие мономерные остатки α-олефинов с числом атомов углерода от 4 до 10, и/или непредельные карбоновые кислоты, и/или циклические ангидриды непредельных дикарбоновых кислот, и/или сложные эфиры винилового спирта.

Термопластичные эфиры целлюлозы, используемые в качестве термопластичного материала, содержат эфирные остатки, по меньшей мере, одной из кислот, выбранных из группы, включающей уксусную, пропионовую, масляную кислоты.

Внешний слой, имеющий рельефную волокнисто-сетчатую структуру, может быть экструдирован совместно с полиамидным слоем, дополнительно содержащим по меньшей мере, один водорастворимый полимер, выбранный из гомополимеров и/или сополимеров винилпирролидона, N-винилалкиламида, алкилоксазолина, алкилгликоля, винилового спирта, акриламида, алкиленоксида, (мет-)акриловой кислоты, малеиновой кислоты и/или простого эфира целлюлозы, причем его доля составляет 5-40% по массе. Внешний слой также может быть соэкструдирован с полиамидным слоем, дополнительно содержащим крахмалы и/или декстрины, и/или эфиры крахмалов. Изготовленная таким образом оболочка, приобретая преимущества в соответствии с целями изобретения, не утрачивает способности пропускать коптильные компоненты дыма.

Синтетическая рукавная оболочка для пищевых продуктов с неоднородным по толщине внешним слоем может содержать дополнительный адгезивный слой, расположенный между внешним и нижележащим полимерным слоем, если эти слои не обладают взаимной адгезией. В качестве адгезивного материала для полиамида и олефинового полимерного материала выбирается олефиновый полимерный материал, модифицированный, по меньшей мере, одним привитым соединением, выбранным из группы, включающей непредельную карбоновую кислоту, глицидиловый эфир непредельной карбоновой кислоты, циклический ангидрид дикарбоновой кислоты. Адгезивные слои также могут быть и между другими слоями оболочками при условии отсутствия взаимной адгезии между ними. В тоже время адгезивы могут входить непосредственно в состав одного из смежных (соприкасающихся) слоев. Для специалиста в данной области совершенно очевидно, какие адгезивы надо применять при сочетании тех ли иных слоев для достижения между ними адгезии.

В соответствии с целями и задачами изобретения совершенно очевидно, что заявленная оболочка может содержать два и более слоев, главное, чтобы внешний слой имел рельефную волокнисто-сетчатую структуру. В зависимости от предназначения оболочки для изготовления тех или иных видов колбас (вареные колбасы различных диаметров, включая сосиски и сардельки, а также варено-копченые и сырокопченые колбасы), плавленых сыров выбирается конструкция синтетической оболочки. Как правило, разумно использовать оболочку, состоящую из 2 до 7 слоев, но их количество может быть и большим. Дополнительными слоями могут быть слои, например, на базе полиолефинов и/или сополимеров этилена и винилового спирта (омыленные сополимеры этилена и винилацетата), и/или (со)полиамидов, и/или полиэфиров, и/или полиуретанов с различной последовательностью расположения. При этом слои также могут содержать и смеси полимеров, относящихся как к любому из вышеперечисленных классов, так и к различным классам. Между слоями могут находиться тонкие адгезивные слои, толщина которых преимущественно составляет 1-5 мкм.

Приведенный перечень материалов лишь подтверждает возможность их применения в рамках настоящего изобретения, но не ограничивает использование других термопластичных материалов, удовлетворяющих вышеперечисленным критериям, и не является исчерпывающимся.

В соответствии с целями изобретения одним из способов создания заявляемой синтетической оболочки для пищевых продуктов является соэкструзионный метод изготовления оболочки с последующей ориентацией. Однако от известных способов изготовления многослойных оболочек он отличается тем, что предусматривает введение в термопластичный материал внешнего слоя, по меньшей мере, одного вспенивающего агента с последующим соэкструдированием, по меньшей мере, двух слоев термопластичных материалов через экструзионную головку с кольцевой фильерой в многослойный первичный рукав, охлаждение первичного рукава с последующим нагреванием, раздувом и ориентационной вытяжкой во вторичный рукав, термофиксацию вторичного рукава и сматывание. Затем оболочка может подвергаться печати, гофрации, кольцеванию, изгибанию в спираль и т.д.

Под вспенивающим агентом в настоящем изобретении понимается вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре расплава на выходе из головки (дюзы) и атмосферном давлении или разлагающееся в экструдере с выделением вещества, находящегося в газообразном состоянии, при тех же условиях. В последнем случае вспенивающий агент и условия экструзии должны быть подобраны таким образом, чтобы разложение начиналось в любой зоне экструдера, кроме первой, поскольку в противном случае возможны потери газообразного вещества. В качестве вспенивающих агентов могут быть использованы органические и неорганические вещества, разлагающиеся при нагревании, в частности гидрокарбонат натрия, гидрокарбонат калия, карбонат цинка, карбамат аммония, мочевина, азодикарбонамид, лимонная кислота, 5-фенилтетразол, а также вещества, содержащие остаточное количество влаги или содержащие воду в виде кристаллогидратов. Для создания оболочки с внешним слоем, имеющим рельефную волокнисто-сетчатую структуру, целесообразно введение в термопластичный материал этого слоя вспенивающего агента в количестве 0,1-5,0% по массе, более предпочтительно 0,3-2,0% по массе. При выходе из головки происходит резкое расширение газа, приводящее к вспениванию термопластичного материала с образованием раскрытых ячеек, разделенных перегородками полимерного материала. Для целей настоящего изобретения предпочтительно использовать вспенивающие агенты в виде концентрата в полимерном носителе. Полимерный носитель может быть полиолефиновым, полиамидным или другим термопластичным материалом, используемым для изготовления указанного внешнего слоя, при этом полимерный носитель может как совпадать, так и отличаться от конкретного используемого термопластичного материала внешнего слоя. На характер распределения неоднородностей внешнего слоя оказывают влияние как конкретно применяемый концентрат вспенивающего агента, так и его концентрация в термопластичном материале, а также ориентация оболочки (одноосная или двухосная) и коэффициенты вытяжки. Слой может быть выполнен как сплошным, при этом максимальная толщина слоя в области утолщений составляет 80 мкм, так и не сплошным, то есть слой в отдельных местах утончений исчезает совсем. В отличие от прототипа, выполнение и использование такого неоднородного по толщине слоя в качестве однослойной оболочки невозможно.

Использование такого метода проиллюстрировано примерами 3, 5-7.

Другим способом создания заявляемой синтетической рукавной оболочки является также метод соэкструзии слоев полимерной пленки с использованием многослойной головки. Отличием метода в данном случае является использование для создания внешнего слоя фильер, вращающихся в противоположных направлениях. Выходящие из отверстий фильер волокна термопластичного материала перекрещиваются и свариваются, образуя различную структуру (различные текстуры) внешнего слоя, от сетчатой до волокноподобной.

Материалы внешнего и нижележащего слоев могут иметь одинаковую природу, например полиамид/полиамид или полиэтилен/полиэтилен, что обеспечивает хорошую межслойную адгезию. Реализация данного способа приведена в примере 1. В случае применения материалов различной природы, например пары полиолефин/полиамид, для обеспечения межслойной адгезии в полиолефиновый слой дополнительно следует ввести до 50% по массе адгезивного материала. Соэкструдированный внешний слой, выполненный согласно данному методу, имеет вид сетки, толщина волокон и размеры ячеек которой определяются технологическими параметрами процесса экструзии, такими как производительность экструдера, угловая скорость вращения фильеры, соотношение продольной и поперечной вытяжки. Толщина волокон сетчатого покрытия не превышает 80 мкм.

Еще одним способом создания оболочки с рельефной волокнисто-сетчатой структурой внешнего слоя является соэкструзионный метод изготовления оболочки, отличие которого состоит в проведении горячего тиснения первичного рукава в процессе соэкструзионной переработки термопластичных материалов в многослойную оболочку с последующей ориентационной вытяжкой. Первичный рукав нагревается до температуры 70°С и пропускается через пару нагретых металлических валов, имеющих на поверхности гравированный рисунок, соответствующий рисунку неоднородного по толщине внешнего слоя, после чего раздувается во вторичный рукав. Способ нагрева первичного рукава определяется материалом внешнего слоя. Например, для полиамидов и полиэфиров применяется нагрев ИК излучением, горячая ванна или разогрев горячим паром до температуры стеклования; для олефиновых полимеров применяется нагрев ИК излучением или разогрев горячим паром до температуры Вика. Температура валов, осуществляющих тиснение, также устанавливается в зависимости от материала внешнего слоя.

Кроме того, заявляемую оболочку можно получить и введением в термопластичный материал внешнего слоя до 25% по массе дополнительного полимера, неограниченно смешивающегося в расплаве с исходным термопластичным материалом, но ограниченно совместимого с ним в твердом состоянии, и образующего волокна (нити) с преимущественным содержанием дополнительного полимера во внешнем слое. Вследствие фильерной вытяжки области неоднородного состава ориентируются вдоль рукава. При выборе материала дополнительного полимера существенной характеристикой является температура плавления. Для образования протяженных волокнообразных областей необходимо, чтобы температуры плавления термопластичного материала и дополнительного полимера различались не менее чем на 40°С.

Поскольку ориентационная вытяжка осуществляется при нагреве первичного рукава до температуры размягчения (полиолефины) или температуры стеклования (полиамиды) основного материала, это определяет еще один критерий выбора дополнительного полимера. Необходимо, чтобы температура размягчения или температура стеклования дополнительного полимера отличалась от температуры ориентационной вытяжки, как минимум, на 10°С. При соблюдении этого условия в процессе ориентационной вытяжки области с преимущественным содержанием основного материала вытягиваются в пленку, а с преимущественным содержанием дополнительного материала образуют в ней рельефные волокна. Для внешнего слоя на основе полиамида РА 66 удобным дополнительным материалом является полиамид РА 12; для внешнего слоя на основе полиэтилена удобным дополнительным материалом является полипропилен.

Использование такого метода проиллюстрировано примером №9.

Специалистами могут быть предложены и иные способы формирования неоднородного по толщине слоя, что никак не отражается на сущности технического эффекта, достигаемого при использовании настоящего изобретения, поскольку он обусловлен наличием у внешнего слоя рельефной волокнисто-сетчатой структуры.

Оболочки, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, имеют улучшенные механические свойства. Такие нарушения полимерного слоя как царапины, проколы, задиры самопроизвольно не распространяются и не выходят из ячейки сетки неоднородного по толщине внешнего слоя. Искусственные оболочки из натурального сырья (например, Белкозин, Кутизин) имеют, в отличие от синтетических колбасных оболочек на основе полиамида, меньшую прочность при растягивающих нагрузках. В некоторых случаях для придания прочности при растягивающих нагрузках таким искусственным оболочкам их склеивают или сплавляют с тканой сеткой. Очевидно, аналогичный эффект наблюдается и в данном случае.

Физической величиной, характеризующей механическую устойчивость пленки к разрывам при повреждении поверхности, является сопротивление раздиру, определяемое, например, по ГОСТ 26128-84. Соответствующие данные приведены в примерах и в таблице.

Кроме того, при выполнении внешнего слоя из термопластичного полиолефина, имеющего структуру внешнего слоя в соответствии с изобретением, реже наблюдается соскальзывание клипсы с батона по сравнению с такой же оболочкой, но имеющей сплошной полиолефиновый слой.

Для оценки прочности сцепления клипсы с оболочкой использовалась следующая методика:

- Предварительно подготовленные отрезки оболочки клипсуют вместе с петлей.

- На оболочке ниже клипсы наносят маркером контрольную отметку ее начального положения.

- Петлю заклипсованного отрезка оболочки надевают на крючок устройства для испытания образцов, которое представляет собой платформу, в центре которой перпендикулярно к ее плоскости закреплен штырь с крючком на конце. В зависимости от калибра испытуемой оболочки выбирают вес устройства: 3 кг при калибре оболочки в 35-65 мм и 5 кг - при калибре от 66 и больше.

- Медленно приподнимают оболочку за незаклипсованный конец таким образом, чтобы платформа находилась на высоте примерно 10 см от пола, и удерживают на весу 5 секунд. Устройство опускают, снимают образец, осматривают его и измеряют смещение клипсы.

Результаты испытаний считаются положительными, если форма клипсы не изменяется и не происходит смещения или соскальзывания клипсы с образца.

При испытании по этой методике 100 образцов оболочки, изготовленной согласно примеру 3, клипса смещается и соскакивает с 4 отрезков, а при испытании такого же количества образцов оболочки со сплошным внешним слоем (пример 4, сравнительный) клипса соскальзывает с 17 отрезков.

Калибр оболочки согласно изобретению может варьироваться в широких пределах: от 19 до 290 калибра.

Для специалиста в данной области техники очевидно, что известными методами оболочку можно легко выполнить изогнутой, кольцевой или спиральной.

Оболочка согласно изобретению в зависимости от количества входящих в нее слоев подходит для изготовления вареных колбас любого калибра, в том числе для сосисок и сарделек, имеющих как ограниченные сроки годности, так и длительные сроки хранения, а также для колбас и плавленых сыров, имеющих вкус и запах копчения.

Краткое описание перечня фигур, поясняющих сущность изобретения.

На фиг.1-3, 5 приведены фотографии внешнего вида оболочек, полученных в соответствии с примерами 5-7, 9.

На фиг.4 показана оптическая микрофотография поперечного среза оболочки, полученной в соответствии с примером 6 (негативное изображение).

Возможные воплощения настоящего изобретения приведены в нижеследующих примерах, которые иллюстрируют, но не исчерпывают настоящего изобретения.

В примерах осуществления настоящего изобретения использованы следующие условные обозначения материалов (в скобках приведены марки материалов и фирмы - изготовители):

- ПЭ₁ - металлоценовый полиэтилен высокой плотности (Finacene ER 2278, Atofina),

- ПЭ₂ - полиэтилен высокого давления (ПЭВД марка 15813-020, ООО Казаньоргсинтез),

- СМ - суперконцентрат мела (Aksoy 106123, Aksoy plastik),

- СП₁ - концентрат вспенивающего агента (Баско Т0027, ООО ПНФ «Барс-2»),

- СП₂ - концентрат вспенивающего агента (Corducell ET 9520, NEMETZ Additive Plastic GmbH),

- Адг - ПЭВД, привитый малеиновым ангидридом (Bynel 623, Du Pont),

- ПА₁ - полиамид 6 (Ultramid B4, BASF),

- ПА₂ - полиамид 6,66 (Ultramid C35, BASF),

- ПА₃ - частично ароматический полиамид 6I,6T (Selar 3426, Du Pont),

- ПА₄- полиамид MXD 6 (MX-Nylon 6007, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.),

- ПА₅ - полиамид 12 (Grilamid L 25, EMS),

- СБ - суперконцентрат белого пигмента (Schulman 8160, A. Schulman),

- CK - суперконцентрат красного пигмента в ПЭВД (Schulman 5330, A. Schulman),

- С3 - суперконцентрат золотистого пигмента в ПА 6 (Sicopas 30-1305, BASF).

Пример 1

В экструдер для изготовления внешнего слоя загружают смесь, включающую 80% ПА₁, 14% ПА₂, 4% ПА₃ и 2% СЗ. В экструдер для изготовления прилегающего к нему полимерного слоя загружают смесь, включающую 80% ПА₁, 14% ПА₂, 4% ПА₃ и 2% СК. Расплавы подают в многослойную головку, через кольцевую фильеру которой формируют сплошной рукав из материала полимерного слоя, а через вращающиеся фильеры - неоднородный по толщине внешний слой. Полученный таким образом первичный рукав охлаждают до температуры 40°С, складывают в плоскую ленту, затем нагревают до температуры 70°С и подвергают двухосной ориентации за счет одновременного раздува и продольной вытяжки. В результате ориентации получают вторичный рукав, который подвергают термофиксации в течение 15 секунд при температуре 150-165°С с одновременной усадкой рукава на 20% вдоль и 10% поперек. В итоге получают готовый рукав, который сматывают в рулон.

Оболочка имеет сопротивление раздиру 0,39 кгс/мм

Пример 2 (сравнительный)

Однослойную полиамидную оболочку изготавливают из смеси 80% ПА₁, 14% ПА₂, 4% ПА₃ и 2% СК с использованием однослойной головки с кольцевой фильерой в соответствии с примером 1.

Сопротивление раздиру оболочки 0,19 кгс/мм.

Пример 3

Для изготовления трехслойной оболочки используют: смесь 59,3% ПЭ₁, 30% СБ, 10% СМ и 0,7% СП₁ для внешнего слоя; смесь 80% ПА₁, 14% ПА₂, 4% ПА₃ и 2% СК для другого полимерного слоя и адгезив Bynel 623 (Du Pont) между ними в качестве третьего слоя. Составы загружают в экструдеры и экструдируют через многослойную головку с кольцевой фильерой. Первичный рукав охлаждают, складывают в плоскую ленту, затем нагревают до температуры 70°С и подвергают двухосной ориентации за счет одновременного раздува и продольной вытяжки. Вторичный рукав подвергают термофиксации в течение 15 секунд при температуре 145-150°С с одновременной усадкой рукава на 20% вдоль и 10% поперек. В итоге получают готовый рукав и сматывают в рулон. Сопротивление раздиру оболочки 0,62 кг/мм.

Пример 4 (сравнительный)

Трехслойную оболочку с однородным по толщине, гладким, сплошным внешним слоем изготавливают методом соэкструзии в соответствии с примером 3, используя для изготовления внешнего слоя смесь 60% ПЭ₁, 30% СБ и 10% CM, смесь 80% ПА₁, 14% ПА₂, 4% ПА₃ и 2% СК для другого полимерного слоя и адгезив Bynel 623 (Du Pont) между ними.

При испытании 100 образцов оболочки, изготовленной согласно примеру 3, клипса смещалась или соскальзывала на 4 отрезках, а при испытании такого же количества образцов оболочки, изготовленной согласно примеру 4, клипса смещается или соскальзывает с 17 отрезков.

Пример 5-7.

В семь экструдеров, присоединенных к семислойной головке, загружают составы, приведенные в таблице. Через экструзионную головку формируют многослойный первичный рукав диаметром 26 мм. Первичный рукав складывают в плоскую ленту, затем нагревают до температуры 70°С и подвергают двухосной ориентации за счет одновременного раздува и продольной вытяжки. В результате ориентации получают вторичный рукав, который подвергают термофиксации в течение 15 секунд при температуре 145-150°С с одновременной релаксацией (усадкой) рукава на 20% вдоль и 10% поперек. В итоге получают третичный (готовый) рукав диаметром 80 мм, который сматывают в рулон.

Фотографии внешнего вида оболочек, полученных в соответствии с примерами 5-7, приведены соответственно на фиг.1-3. На фотографиях отчетливо видна рельефная волокнисто-сетчатая структура внешнего слоя, полученная в результате использования описанной технологии.

Оптическая микрофотография (негативное изображение) поперечного среза оболочки, имеющей рельефную волокнисто-сетчатую структуру и полученной в соответствии с примером 6, показана на фиг.4. На этой фотографии отчетливо виден рельефный характер наружного слоя оболочки, возникший из-за разрыва пузырьков.

Пример 8 (сравнительный).

В пять экструдеров, присоединенных к пятислойной головке, загружают состав, приведенный в таблице, и получают пятислойную оболочку в соответствии с технологией, описанной в примере 5-7, с однородным по толщине, гладким сплошным внешним слоем.

Пример 9.

Пятислойную оболочку с неоднородным по толщине внешним слоем, имеющим рельефную волокнисто-сетчатую структуру, получают в соответствии с примером 8. Составы для изготовления слоев приведены в таблице.

Фотография внешнего вида оболочки приведена на фиг.5. На фотографии четко видна рельефная структура внешнего слоя, образованная протяженными волокнами полимерного материала.

Из таблицы следует, что оболочки, полученные в соответствии с настоящим изобретением, характеризуются значительно лучшими значениями сопротивления раздиру.

Оболочка с рельефной волокнисто-сетчатой структурой по внешнему виду четко выделяется из числа известных полимерных оболочек. Она не имеет свойственного традиционным синтетическим оболочкам блеска; чередующиеся области утончений и утолщений делают ее приятной на ощупь, а необычный рисунок текстуры делает ее узнаваемой и привлекательной для потребителя.

Реферат

Изобретение относится к многослойной соэкструдированной рукавной оболочке для пищевых продуктов, в частности колбасных изделий и плавленых сыров. Оболочка содержит, по меньшей мере, два слоя, при этом внешний слой имеет рельефную волокнисто-сетчатую структуру, которая образована чередующимися областями утолщений и утончений с максимальной толщиной слоя в области утолщения 80 мкм. В некоторых местах оболочки внешний слой может прерываться, т.е он не является сплошным. Он может быть выполнен из полимера или смеси полимеров, каждый из которых имеет индекс текучести расплава от 0,2 до 15 г/10 мин, измеренного по ASTM D 1238 А. Такая оболочка имеет низкую тенденцию к разрыву при нарушении ее поверхности, имеет приятный внешний вид и позволяет лучше закрепить клипсы, особенно при клипсовании вареных колбасных изделий. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Формула