Съедобное формовочное изделие в виде плоской или рукавной пленки - RU2223653C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к съедобным формовочным изделиям (телам) на основе пластифицируемых биополимеров, продуктов их расщепления или производных и/или синтетических полимеров из натуральных мономеров. Их используют в основном в качестве упаковочных пленок и оболочек для колбасных изделий.

В качестве съедобных оболочек для колбасных изделий до сегодняшнего дня хорошо зарекомендовали себя наряду с натуральными кишками для сосисок (прежде всего, овечьи кишки) лишь пленки и трубки из коллагена (патент ФРГ В1792627 и заявка США А3535125). Съедобные оболочки на основе альгината кальция (патент ФРГ В1213211) не смогли добиться признания.

Съедобные пленки и трубки из коллагена производят с использованием очень дорогостоящего и экологически вредного способа из шкур крупного рогатого скота. Шкуры крупного рогатого скота с помощью кислот (например, молочной кислоты) переводят в растворимое (удобное для переработки) состояние; обладающую высокой вязкостью массу экструдируют и с помощью газообразного NН₃ или с помощью NH₄OH медленно и компактно выделяют в осадок и упрочняют. Затем при сушке происходит "сшивание" (отверждение), которое упрочняет продукты настолько сильно, что они переносят варочный процесс без существенных потерь в части механической стабильности.

В противовес этому оболочкам для сосисок, изготовленным на основе альгината, не удалось придать необходимую стабильность. У этих оболочек вследствие воздействия сырого сосисочного фарша и рассола труднорастворимая соль кальция постепенно превращается в легкорастворимую соль натрия альгиновой кислоты. В результате этого оболочки теряют свою прочность.

Из выложенного описания изобретения к неакцептованной европейской заявке А709030 известны трубчатые оболочки для колбасных изделий на основе термопластичного крахмала. Для их изготовления прежде всего с помощью пластификатора, такого как, например, вода, бутан-1,3-диол, глицерин, диглицерин, N, N-диметилмочевина, сорбит или цитрат, пластифицируют натуральный крахмал, в частности картофельный, кукурузный, или крахмал, полученный из зерновых, после чего экструдируют и измельчают до получения гранулята. После пластификации практически полностью сохраняется α-геликсструктура крахмала. Также и при более длительном хранении гранулята аморфное состояние крахмала сохраняется. Термопластичный крахмал (TPS) смешивают затем на следующем этапе обработки с армирующими волокнами, протеином, а также со средствами сшивки, смесь нагревают, экструдируют через кольцевое сопло, а затем подвергают формованию с применением дутья.

В выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке ФРГ А4309528 описаны пленки и пленочные трубки из казеина. Для их изготовления порошок казеина смешивают с раствором, который содержит воду, частично летучую карбоновую кислоту и пластификатор. После набухания в течение 30-90 минут водную смесь подвергают формованию при температуре от 60 до 100^oС до образования пленки или пленочной трубки. Упрочнение пленки или пленочной трубки происходит после этого путем обработки водным отверждающим раствором и при необходимости путем холодного копчения. После чего из продукта путем сушки должна быть удалена вода.

Задача изобретения состояла в создании съедобных формовочных тел, в частности плоских и трубчатых пленок, которые более не обладают описанными выше недостатками. К тому же они должны изготавливаться простым, дешевым и экологически безопасным способом из натурального сырья. Кроме того, для использования в качестве колбасных оболочек пленочные трубки должны обладать необходимыми полезными свойствами. Кроме механических свойств, свойств набухания и усадочных свойств, сюда относится, прежде всего, достаточная термическая стойкость, стойкость при отваривании и гидролизная стойкость. Это означает, что пленки согласно изобретению должны быть в достаточной степени устойчивыми по отношению к горячей воде или горячему пару, используемому для отваривания.

Задача решается путем приготовления съедобного формовочного тела в виде плоской или рукавной пленки на основе пластифицируемых биополимеров или продуктов его расщепления или производных и/или синтетических полимеров из натуральных мономеров, которое характеризуется тем, что тело изготавливают согласно способу, имеющему следующие стадии:
а) Смешивание биополимеров, их продуктов расщепления или производных и/или синтетических полимеров по меньшей мере с одним съедобным пластификатором по меньшей мере с одним мягчителем и по меньшей мере с одним средством сшивки.

б) Расплавление полученной таким образом смеси в термопластичную массу.

в) Экструдирование этой массы.

г) Каландрирование и/или вытягивание или пневматическое формование с раздувом получаемого во время процесса экструдирования продукта с получением съедобного формовочного тела.

В предпочтительной форме выполнения биополимеры, продукты их расщепления и/или синтетические полимеры прежде всего смешивают с пластификатором и с мягчителем и перерабатывают в термопластичную массу. И только после этого эту массу смешивают со средством сшивки и экструдируют.

Съедобное формовочное тело может иметь также другую форму, чем форма плоской или трубчатой пленки. На место стадии г) или дополнительно к ней могут использоваться при необходимости другие способы формообразования, такие как формование литьем под давлением или способ глубокой вытяжки. Примером изготовленного таким образом формовочного тела является пригодная для еды посуда.

Стадии способа в) и г) должны непосредственно следовать друг за другом. Имеется также возможность промежуточного складирования экструдированной массы, например, в форме гранулята. Если это желательно или необходимо для соответствующей цели использования, то плоские или рукавные пленки согласно изобретению могут частично или полностью термостабилизироваться.

В зависимости от формы сопла (кольцеобразное или щелевидное) во время процесса экструдирования из термопластичной смеси образуются пластины или трубки, которые затем путем каландрирования и/или вытягивания в продольном или поперечном направлении или путем пневматического формования с раздувом могут быть превращены в плоские пленки или бесшовные трубчатые пленки. При необходимости во время пневматического формования с раздувом, каландрирования или вытягивания материал нагревается. Съедобные плоские или рукавные пленки согласно изобретению имеют в общем и целом толщину стенки от 20 до 120 мкм, предпочтительным образом от 30 до 60 мкм. В случае рукавных пленок толщина стенки в основном увеличивается с увеличением внутреннего диаметра. Посредством вытягивания или пневматического формования формовочное тело приобретает еще и механическую прочность.

Формовочное тело согласно изобретению обладает особым преимуществом, состоящим в том, что его можно изготавливать, в частности, без загрязнения окружающей среды без использования особых осадительных и промывочных либо каких-либо других ванн. В способе изготовления могут использоваться традиционные приспособления для смешивания и экструдирования, в частности смесители и одно- или двухшнековый экструдеры.

Предпочтительными примерами пластифицируемых биополимеров, их также пластифицируемых продуктов расщепления или производных и пластифицируемых синтетических полимеров являются термопластичный крахмал, производные крахмала (в частности, сложные эфиры крахмала, специальные ацетаты и пропионаты крахмала; наряду с ними простые эфиры крахмала, специальные простые алкиловые эфиры крахмала), экструдируемые желатины и другие натуральные белки, такие как белки кукурузы, пшеницы и рапса, казеин и их производные, хитин и хитозаны, альгиновые кислоты и альгинаты, каррагинан (один из полученных из морских водорослей полисахаридов из галактозы), декстран, галактоманнаны (из муки, сделанной из сладкого рожка рожкового дерева, гуаровой резины), пектины (полигалактуроновые кислоты и их сложные метиловые эфиры) и полимолочная кислота (=полилактиды). Таким образом, для формовочных тел согласно изобретению в распоряжении находится широкий выбор исходных материалов растительного и животного происхождения. Коллаген не подходит. Со стабильным качеством он отсутствует в распоряжении. Доля биополимеров или же их продуктов расщепления или производных и/или синтетических полимеров составляет в общем и целом от 10 до 90 вес.%, предпочтительным образом от 15 до 80 вес.%, соответственно в пересчете на общий вес формовочного тела.

Предпочтительным образом вместе используют два или более исходных материала. Они целесообразным образом равномерно смешиваются и пластифицируются в спаренном шнековом экструдере с мягчителем, пластифицирующим средством (вещество, придающее скользкость), отвердителем (средством сшивки) и при необходимости наполнителем при более высоких температурах посредством более длительного замешивания.

В качестве пластификатора речь может идти о глицерине, диглицерине, сорбите, сложном эфире сорбита, тригликоле, карбоксиметилцеллюлозе и других используемых в пищевых продуктах приемлемых, предпочтительным образом уже имеющих допуск соответствующих ведомств соединений. Доля пластификатора составляет в общем и целом от 0,5 до 50 вес.%, предпочтительным образом от 2 до 25 вес.%, соответственно по отношению к общему весу пластичного тела.

В качестве мягчителя или вещества, придающего скользкость, пригодными являются прежде всего растительные масла, в частности подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло и маковое масло. Кроме того, могут применяться используемые в пищевых продуктах приемлемые, предпочтительным образом уже имеющие допуск соответствующих ведомств соединения, такие как лецитины, сложный триэтиловый эфир ацетиллимонной кислоты, сложный эфир сукрозы, лактоны (как, например, лактон 12-гидроксистеариновой кислоты), лактамы и синтетические триглицериды. Доля мягчителя составляет в общем и целом от 2 до 30 вес.%, предпочтительным образом от 5 до 20 вес.%, соответственно в пересчете на общий вес формовочного тела.

В качестве отвердителя или средства сшивки могут быть использованы карамель (карамелизированный сахар, майлоза), конденсат древесного дыма, сахарные альдегиды, диальдегиды (в частности, глиоксаль и глутардиальдегид), дикарбоновые кислоты (в частности, алифатические дикарбоновые кислоты, такие как щавелевая кислота, малоновая кислота, адипиновая кислота и янтарная кислота), ангидриды дикарбоновой кислоты (в частности, ангидриды адипиновой кислоты - уксусной кислоты = диацетиладипат), ди- или триизоцианаты (в частности, гексаметилендиизоцианат) и ди- или триэпоксиды, альдегиды полисахаридов (в частности, диальдегидкрахмал, диальдегидальгиновая кислота, диальдегидпектиновая кислота, диальдегидтрагантрезина и диальдегидрезина арабика). В общем и целом в качестве средств сшивки являются пригодными такие соединения, которые содержат по меньшей мере две реакционноспособные группы. Доля средств сшивки составляет в общем и целом от 0,2 до 30 вес.%, предпочтительным образом от 0,5 до 25 вес.%, особенно предпочтительным образом от 1 до 10 вес.%, соответственно в пересчете на общий вес формовочного тела.

Для съедобных пленок, которые, например, должны применяться для заворачивания вареной ветчины и таким образом не подвергаются сильной механической нагрузке, достаточны относительно слабо действующие средства сшивки, такие как дикарбоновые кислоты, сахарные альдегиды (моно- и дисахариды) или карамель. Оболочки для сарделек, которые подвержены, в частности, при заворачивании сильной механической нагрузке и должны выдержать процесс варки, оставаясь неповрежденными, должны быть наоборот "сшиты" существенно сильнее, чего можно особенно хорошо достичь путем добавления нескольких сшивающих средств. Для этого следует привлечь дополнительно диальдегиды, такие как глюоксаль или глутардиальдегид, ди- или триизоцианаты или ди- или триэпоксиды.

Для усиления формовочных тел согласно изобретению смесь может содержать при необходимости еще и волокна, предпочтительным образом волокна древесной целлюлозы или хлопковый пух, и/или пигменты, в частности неорганические пигменты, такие как карбонат кальция.

Волокна древесной целлюлозы с длиной от 0,2 до 5 мм, предпочтительным образом от 0,5 до 2 мм, являются особенно пригодными. Доля волокон составляет целесообразным образом от 2 до 30 вес.%, предпочтительным образом 5 и 20 вес.%, соответственно в пересчете на общий вес формовочного тела.

Короткие волокна целлюлозы, служащие для усиления, правда, не перевариваются, однако, являясь балластными веществами, способствуют перевариванию. Они размещаются предпочтительным образом путем использования специальных сопел в компактном среднем слое, т.е. в двух слоях, не содержащих волокна, экструдируется слой из волокна, содержащего полимерный состав. Однако есть возможность распределить волокна по всему поперечному сечению, т.е. экструдировать только полимерную смесь, содержащую волокна. Зачастую предпочтительным является введение наряду с волокнами еще и наполнителей, таких как обрезки кожи.

В качестве исходного полимерного материала особенно предпочтительными являются смеси термопластичного крахмала с экструдируемым белком, особенно предпочтительными являются желатины. Количественное соотношение крахмала к белку составляет при этом в общем и целом 95:5-5:95. Для улучшения влаго- и термостабильности может дополнительно использоваться хитозан или пектин в количестве от 3 до 30 вес.%, предпочтительным образом от 5 до 20 вес.%, однако в пересчете на общий вес полимерной смеси. Более высокой механической стабильности можно достичь, если термопластичный крахмал замещать полностью или частично ацетатом крахмала. Путем добавления с одновременным замешиванием от 5 до 25 вес.%, предпочтительным образом от 8 до 22 вес.%, глицерина (соответственно в пересчете на общий вес) и от 2 до 20 вес.%, предпочтительным образом от 5 до 15 вес.%, натурального растительного масла, например подсолнечного масла, смесь становится мягкой и не слипается, что упрощает процесс экструдирования.

Для отверждения в предпочтительной форме выполнения в смесь вводят от 0,8 до 5 вес. %, предпочтительным образом от 1 до 3 вес.%, карамели и дополнительно от 0,5 до 10 вес.%, предпочтительным образом от 1 до 5 вес.%, дикарбоновой кислоты, такой как щавелевая кислота, малоновая кислота или янтарная кислота.

Для съедобных оболочек, используемых для колбасных изделий, добавление от 1 до 10 вес.%, предпочтительным образом от 2 до 6 вес.% (в пересчете на общий вес всех компонентов), диальдегида, как, например, глюоксаля или глутардиальдегида, диизоцианата, как например, гексаметилендиизоцианата, дикетена, диэпоксида, лактама или лактона (например, δ-лактона глюконовой кислоты) является благоприятным. Смесь при длительном замешивании при температуре от 90 до 170^oС, предпочтительным образом при температуре от 95 до 150^oС, расплавляется и равномерно перемешивается. Расплав может затем либо сразу экструдироваться, либо гранулироваться для осуществления более поздней переработки.

Съедобные бесшовные рукавные пленки в зоне калибра от 16 до 50, предпочтительным образом от 18 до 30, целесообразно изготавливать путем экструдирования через кольцевое сопло, осуществляемого перед пневматическим формованием. Соотношение удлинения поверхности при пневматическом формовании находится в общем и целом в диапазоне от 1:5 до 1:20, предпочтительным образом в диапазоне от 1: 6 до 1:10, особенно предпочтительным является соотношение приблизительно 1:8.

Рукавные пленки могут затем препарироваться на последующем этапе осуществления способа изнутри или изнутри и снаружи и таким образом модифицироваться в своих свойствах. В частности, здесь может происходить повторное отверждение, которое обеспечивается как с помощью ионизирующего излучения, например с помощью рентгеновского излучения, так и с помощью названных выше отверждающих средств или же средств "сшивки". Их можно наносить в форме растворов или дисперсий. Рукавные пленки могут сушиться (как обычно) между двумя парами плющильных валков в надутом состоянии. За этим процессом следует общеизвестная технологическая операция клейки. Как правило, участки рукавной пленки располагаются ярусами, а образующиеся при этом наплавленные валики обрабатываются на обычных машинах. Бесшовные рукавные пленки особенно пригодны в качестве оболочек для колбасных изделий, в частности для сосисок. Формовочные тела согласно изобретению пригодны также для упаковки других продуктов питания, например сыра.

Широкая база натуральных исходных полимеров, добавок и веществ сшивки, кроме того, делает возможным очень широкий спектр вариантов ожидаемых свойств, которыми могут обладать оболочки для пищевых продуктов, так что формовочные тела можно приспособить совершенно точно к специфическим требованиям, как это демонстрируют приводимые ниже примеры. Проценты следует считать весовыми процентами, если не указано ничего другого.

ПРИМЕР 1
а) Получение термопластичного крахмала:
100 кг картофельного крахмала были высушены в вакууме до содержания воды менее 0,3% и с помощью 50 кг глицерина (99%-ного) расплавлены и хорошо перемешаны при температуре от 160 до 190^oС в месильной машине; для устранения геликс-структуры крахмала расплав 2 часа выдерживался при температуре 170^oС; после этого масса была экструдирована и гранулирована. Во время заключительного складирования гранулята крахмал оставался в аморфном состоянии.

б) Замешивание и изготовление пленки:
50 кг гранулята, полученного в подпункте а) (33,3 кг крахмала + 16,7 кг глицерина), были смешаны с:
25 кг экструдируемого желатина,
10 кг волокон древесной целлюлозы,
2 кг сорбита,
4 кг малоновой кислоты,
8 кг подсолнечного масла и
1 кг карамели.

Смесь расплавили в экструдере при 160^oС, равномерно распределили и экструдировали через щелевую головку, имеющую размер 40 см, подвергли вытяжке (растягивающее соотношение в направлении машины составляет 1:4, в поперечном направлении - 1:10), охладили, скондиционировали до содержания влаги, равного 8%, и намотали в рулон. Свойства полученной таким образом пленки можно извлечь из приводимой далее таблицы 1.

Мясные продукты, в частности отварная ветчина, были завернуты в эту пленку и обтянуты сеткой. После отваривания сетка удалялась без всяких проблем. Отварная ветчина нарезалась после этого вместе с пленочной оболочкой. Пленка была доступна для проникновения кислорода и дыма, но мало доступна для жидкости и жира.

ПРИМЕР 2
40 кг частично ацетилированного крахмала со степенью замещения, равной 2,2,
25 кг экструдируемого желатина,
5 кг хитозана,
20 кг глицерина,
3 кг карамели,
2 кг гексаметилендиизоцианата и
5 кг подсолнечного масла
были хорошо перемешаны. Смесь была расплавлена при температуре между 170 и 180^oС, после чего выдержана при температуре 175^oС в течение 30 мин, затем зкструдирована как пленка через щелевую головку, имеющую размер 80 см, и произведена вытяжка (вдоль 1:6, поперек 1;8) и термостабилизация, после чего она была скондиционирована (до содержания влаги, равного 10%) и намотана в рулон. Свойства полученной таким образом пленки можно извлечь из приводимой далее таблицы 2.

Пленка является пригодной для обертывания самых различных мясных продуктов и может потребляться вместе с ними.

ПРИМЕР 3
а) Получение термопластичного крахмала:
75 кг картофельного крахмала были высушены в вакууме до содержания воды менее 0,3%, смешаны с 25 кг глицерина (99%-ного) и расплавлены, а также хорошо перемешаны при температуре от 160 до 190^oС в двухвалковой месильной машине. Расплав после этого выдерживали в течение 2 часов при температуре 175^oС, экструдировали и гранулировали.

б) Замешивание и изготовление рукавной пленки:
51 кг гранулята, полученного в подпункте а), были смешаны с:
20 кг экструдируемого желатина,
10 кг хитозана,
10 кг подсолнечного масла,
5 кг малоновой кислоты,
2 кг глюоксаля и
2 кг карамели.

Эту смесь расплавляли в экструдере при температуре 175^oС, промешивали и экструдировали через кольцевое сопло, имеющее диаметр 20 мм, между соплом и первым отклоняющим валиком путем надувания вдоль и поперек в соотношении 1:8 (применительно к площади) вытягивали рукавную фольгу, охлаждали, плоско укладывали и наматывали в рулон.

В вымоченном состоянии рукав имел разрывное давление, равное 32 кПа, и статическое удлинение при 21 кПа, равное 23 мм. Толщина стенки составляла 30 мкм, вес - 40 г/м². На автоматической заполняющей машине гофрированные рукава заполняли фаршем для сосисок, варили, коптили и упаковывали.

ПРИМЕР 4
Смесь из
30 кг экструдируемого желатина,
20 кг гранулята крахмала из подпункта 3б),
20 кг частично ацетилированного крахмала (^®Sconacell S),
10 кг глицерина,
10 кг подсолнечного масла,
5 кг глюоксаля и
5 кг карамели
была расплавлена. Одна треть этого расплава была затем смешана в отдельном экструдере с волокнами из древесной целлюлозы длиной от 0,5 до 1,5 мм. С помощью специального сопла диаметром 18 мм посредством коэкструзии был изготовлен трехслойный рукав, наружный и внутренний слой которого не имел волокон, в то время как центральный слой имел волокна. Рукавообразная оболочка содержала 12% волокон, применительно к ее общему весу.

Между соплом и рукавным валиком путем надувания рукав вытягивали, охлаждали, кондиционировали (10 вес.% содержания влаги), наматывали в рулон и укладывали. В вымоченного состоянии рукав имел разрывное давление, равное 36 кПа, статическое удлинение при 21 кПа, равное 22 мм, толщину стенки, равную 32 мкм и вес - 38 г/м².

На автоматических заполняющих машинах гофрированные рукава заполняли фаршем для сосисок, варили и коптили.

ПРИМЕР 5
Расплав изготавливали из
30 кг экструдируемого желатина,
20 кг частично ацетилированного крахмала,
10 кг пектина,
20 кг глицерина,
10 кг оливкового масла,
5 кг глютардиальдегида и
5 кг СаСО₃
и экструдировали до получения рукава калибра 20, как было описано в примере 3. Он имел те же качества, что и рукав согласно примеру 3.

ПРИМЕР 6
50 кг картофельного крахмала (не высушенного) месили с 10 кг воды и 10 кг глицерина в течение 2 часов при температуре от 100 до 120^oС. При этом испарялась большая часть воды. Полученная масса смешивалась с 10 кг глицерина и 1 кг глюоксаля и экструдировалась при температуре 140^oС, как описано выше, через кольцевое сопло диаметром 20 мм, после чего подвергалась пневматической формовке (соотношение плоскостного вытягивания - 1:6). Свойства полученной таким образом пленки можно извлечь из приводимой далее таблицы 3.

Пример 7
Получали расплав из
50 кг экструдируемого желатина,
21 кг каррагинана,
10 кг хитозана,
10 кг подсолнечного масла,
5 кг малоновой кислоты,
2 кг глиоксаля и
2 кг карамели
и экструдировали в виде рукава диаметром 20 мм, как описано в примере 3. Свойства полученного изделия были аналогичны свойствам рукава из примера 3.

Пример 8
Получали расплав из
50 кг экструдируемого желатина,
10 кг пектина,
20 кг глицерина,
10 кг оливкового масла,
5 кг глутарового диальдегида и
5 кг СаСО₃
и экструдировали в виде рукава диаметром 20 мм, как описано в примере 3. Свойства полученного изделия были аналогичны свойствам рукава из примера 3.

Реферат

Изобретение относится к съедобному формовочному изделию в виде плоской или рукавной пленки на основе пластифицируемых биополимеров, продуктов их расщепления или производных и/или синтетических полимеров из натуральных мономеров, т.е. из термопластичного крахмала. Последние характеризуются тем, что их изготавливают смешиванием биополимеров, их продуктов расщепления или производных и/или синтетических полимеров по меньшей мере с одним съедобным пластификатором, по меньшей мере с одним мягчителем и по меньшей мере одним средством сшивки. Далее расплавляют полученную таким образом смесь в термопластичную массу, экструдируют эту массу и каландрируют и/или вытягивают или пневматически формуют получаемый во время процесса экструдирования продукт с получением съедобного формовочного тела. Съедобные формовочные тела согласно изобретению являются пригодными для упаковки продуктов питания, таких как колбаса и вареная ветчина. В частности, они пригодны в качестве бесшовной оболочки для колбасных изделий, которая обладает экологической безопасностью и изготавливается просто и дешево. 14 з.п.ф-лы, 3 табл.

Формула