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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in einer schlauchförmigen Hülle aus Cellulose eingeschlossenen Nahrungsmittelprodukts mit einem Durchmesser von 40 bis 200 mm, wobei in der schlauchförmigen Hülle gegebenenfalls ein Faserstoff eingeschlossen ist.
Nahrungsmittelhüllen werden überall in der Welt zur Verarbeitung einer grossen Vielzahl von Fleisch- und andern Nahrungsmittelprodukten, wie Würsten der verschiedensten Arten, Käse, Truthahnrollen u. dgl. verwendet. Die am meisten verwendeten Hüllen sind synthetische schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen aus regenerierter Cellulose oder anderem Cellulosematerial. Schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen werden verstärkt oder unverstärkt hergestellt, wobei verstärkte Hüllen gewöhnlich als Faserstoffhüllen bezeichnet werden, da sie in ihrer Wandung ein aus Fasern bestehendes Trägergewebe eingebettet enthalten.
Ein gemeinsames Merkmal bei der Verarbeitung vieler Nahrungsmittelprodukte, insbesondere Fleischprodukte, besteht darin, dass die Bestandteile des Nahrungsmittelprodukts unter Druck in eine Hülle gestopft werden, während die weitere Verarbeitung des Nahrungsmittelprodukts wie Räuchern, Trocknen od. dgl. mit dem umhüllten Produkt vorgenommen wird. Das Nahrungsmittelprodukt kann ferner in seiner Hülle eingeschlossen aufbewahrt und transportiert werden, wobei dies häufig bis zu dem oder über den Einzelhandel hinaus geht.
Die Bezeichnung "kleine Nahrungsmittelhüllen" bezieht sich auf solche Hüllen, die zur Herstellung von Wurstprodukten kleiner Grösse, wie Frankfurter Würstchen, verwendet werden. Diese Bezeichnung zeigt an, dass solche Nahrungsmittelhüllen einen kleinen gestopften Durchmesser aufweisen, der im allgemeinen im Bereich von 15 mm bis zu weniger als 40 mm liegt, wobei die Hüllen meistens als dünnwandige Celluloseschläuche grosser einheitlicher Längen geliefert werden. Zur zweckmässigen Handhabung werden diese Hüllen, die Längen von 20 bis 50 m und mehr aufweisen können, gerafft und komprimiert. Im gerafftem Zustand haben die Hüllen dann nur etwa 20 bis 60 cm Länge. Raffvorrichtungen und darin hergestellte Produkte sind beispielsweise in den US-PS Nr. 2,983, 949 und Nr. 2,984, 574 beschrieben.
Kleine Nahrungsmittelhüllen werden häufig aufgeschlitzt und von dem endgültigen Produkt, beispielsweise hautlosen Frankfurter Würstchen, entfernt, bevor das Produkt für den Einzelhandel verpackt wird. Grosse Nahrungsmittelhüllen werden im Gegensatz dazu zur Herstellung von kategoriemässig grösseren Nahrungsmittelprodukten wie Salami oder Bologneser Wurst, Hackbraten, gekochten oder geräucherten Schinkenenden od. dgl. verwendet und mit Durchmessern zwischen etwa 40 und 160 mm und darüber hergestellt. Im allgemeinen besitzen derartige Hüllen eine grössere Wandstärke als Hüllen kleiner Grösse, und häufig sind sie mit einer Faserstoffverstärkung versehen, die in ihren Wandungen eingebettet ist, obwohl sie auch ohne einen derartigen Träger hergestellt werden können.
Bis vor kurzem wurden grosse Nahrungsmittelhüllen den Nahrungsmittelverarbeitern meistens in flachem Zustand und in vorbestimmten Längen von etwa 0, 6 bis 2, 2 m geliefert, jedoch führen die Verbesserungen der Raff- und Verpackungstechniken und die steigende Verwendung automatischer Stopfeinrichtungen zu einer steigenden Nachfrage nach unverstärkten grossen Nahrungsmittelhüllen in Form geraffter Stöcke von 30 m Länge und mehr an zusammenhängender Hülle.
Bei der Herstellung und Verwendung von künstlichen Nahrungsmittelhüllen, insbesondere von kleinen Hüllen, aus regenerierter Cellulose ist der Feuchtigkeitsgehalt der Hüllen von besonderer Bedeutung. Zur Erleichterung des Raffens dieser Hüllen ohne Beschädigung ist es im allgemeinen notwendig, sie bis zu einem relativ niedrigen Wassergehalt, der gewöhnlich im Bereich von etwa 11 bis 17 Gew.-%, bezogen auf den Gehalt an trockener Cellulose, liegt, zu trocknen. Um das Entraffen komprimierter geraffter Hüllen ohne weiteres zu ermöglichen und ein Reissen oder Brechen der Hüllen während des Stopfens zu verhindern, ist jedoch ein Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 21 und 33% für die gerafften Hüllen erforderlich.
Dieser relativ enge Bereich für den Feuchtigkeitsgehalt ist wichtig, da gefunden wurde, dass ein übermässiges Brechen der Hülle während des Stopfens bei niedrigeren Feuchtigkeitsgehalten und eine übermässige Weichheit des Hüllenmaterials und folglich ein Überstopfen bei grösseren Feuchtigkeitsgehalten auftritt.
Der Ausdruck "Feuchtigkeitsgehalt" soll hier unter Bezugnahme auf die Cellulosehüllen der Erfindung, falls nicht anders ausgeführt, Gew.-% an Wasser oder Feuchtigkeit in der Hülle, bezogen auf die Gesamtmasse der trockenen Cellulose in der Hülle, bedeuten. Mit trockener Cellulose ist dabei die Cellulose einschliesslich Cellulosefasern, falls solche vorhanden sind, gemeint,
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die in der Hülle mit nicht mehr als Spuren von Feuchtigkeit enthalten sind.
Eine Anzahl von Patentschriften beschäftigt sich mit dem Problem des Feuchtigkeitsgehaltes in gerafften schlauchförmigen Nahrungsmittelhüllen kleiner Grösse und schlägt verschiedene Massnahmen vor, um die gewünschten Feuchtigkeitsgehalte zu erzielen und diese während der Lagerung und während des Transportes aufrecht zu erhalten, so dass die Hüllen ohne weiteres zum Stopfen mit einer Stopfmaschine verwendet werden können. Beispielsweise sind in den US-PS Nr. 2, 181, 329, Nr. 3, 250, 629 und Nr. 3, 471, 305 Verpackungsmittel beschrieben, die es ermöglichen, eine Vielzahl von gerafften schlauchförmigen Hüllen kleiner Grösse zu befeuchten, während sie verpackt sind.
In den US-PS Nr. 3, 222, 182, Nr. 3, 616, 489, Nr. 3, 657, 769, Nr. 3, 809, 576 und Nr. 3, 981, 046 sind verschiedene Mittel zum Befeuchten von Nahrungsmittelhüllen kleiner Grösse vor oder während des Raffens beschrieben.
Bekanntlich werden grosse Hüllen, die als kurze abgeflachte Schläuche geliefert werden und in trockenem Zustand ganz steif sind, zum Stopfen durch Eintauchen in Wasser, meist für etwa 1 h, geweicht, wodurch sich eine vollständige Sättigung der Hülle mit Feuchtigkeit ergibt. Auf Grund dieses Eintauchens unmittelbar vor Verwendung der Hülle zum Stopfen mit dem Ergebnis vollständiger Sättigung war es nicht nötig oder vorteilhaft, derartige Hüllen mit einem vorbestimmten einstellbaren Feuchtigkeitsgehalt zum Stopfen zu liefern.
Die neuerdings umfassendere Verwendung automatischer Stopfeinrichtungen, die mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck arbeiten, um Produkte in schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen grosser Grösse zu stopfen, und die folglich vergrösserte Nachfrage nach gerafften Hüllen im Gegensatz zu kurzen abgeflachten Stücken, die bisher verwendet wurden, hat den Blickpunkt auf die Probleme der Befeuchtung solcher Hüllen durch Eintauchen unmittelbar vor der Verwendung gerichtet. Ferner wird eine verstärkte Kontrolle in allen Stadien der Herstellung und Verwendung von grossen Nahrungsmittelhüllen notwendig. Beispielsweise wird die Gleichmässigkeit der Abmessungen von gestopften Nahrungsmittelhüllen und darin behandelten Nahrungsmittelprodukten immer wichtiger. Es wurde gefunden, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Hülle die Flexibilität der Hüllen beeinflusst.
Ist eine Hülle nicht flexibel genug, so wird sie nicht auf ihren vollen Umfang gestopft werden können ; ist sie zu flexibel, so kann sie überfüllt werden und brechen. Ein gleichmässiger Durchmesser über die gesamte Länge ist jedoch erwünscht. Die Bedeutung des Stopfens von Hüllen auf die vollständige Grösse wird nachstehend im einzelnen aufgeführt.
Das Herstellen von gerafften Nahrungsmittelhüllen aus Hüllen kleiner Grösse, die gleichmässig über ihre gesamte Länge den relativ engen Bereich des Feuchtigkeitsgehaltes aufweisen, der zum Stopfen erforderlich ist, liess sich während der Herstellung und/oder der Verpackung der Hüllen ökonomischer erreichen. In jüngster Zeit zeigte sich, dass ähnliche Vorteile erzielt werden könnten, wenn man auch grosse Hüllen sowohl in abgeflachtem als auch in gerafftem Zustand derart vorbehandeln könnte, dass sie ohne weiteres zum Stopfen, insbesondere auf neueren automatischen mechanischen Stopfmaschinen, ohne Notwendigkeit eines Eintauchens vor dem Stopfen oder einer andern manuellen Handhabung durch den Nahrungsmittelverarbeiter verwendet werden können.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, war es bisher weder notwendig noch vorteilhaft, in irgendeiner Weise den Feuchtigkeitsgehalt in grossen Nahrungsmittelhüllen vor dem Stopfen zu steuern, weil derartige Hüllen gewöhnlich ohnehin in leicht handhabbaren, abgeflachten Längen geliefert wurden, die vor dem Stopfen durch Eintauchen vollständig mit Feuchtigkeit gesättigt wurden.
Daher bestand kein Anreiz und keine Notwendigkeit, grosse Hüllen vor dem Stopfen mit einem Feuchtigkeitsgehalt zu versehen.
Die Fähigkeit einer grossen Nahrungsmittelhülle, auf die vorgesehene Grösse gestopft zu werden, ist von grosser Bedeutung. Das Stopfen der Hüllen auf die vorbestimmte Grösse vermeidet im wesentlichen ein Zusammenbrechen der Nahrungsmittelemulsion, ermöglicht eine bessere Steuerung der Grösse und Gleichmässigkeit des Produkts, verbessert die Grössenstabilität des Produkts unter Erleichterung anderer Behandlungsstufen, verbessert die Steuerung der Grösse auf Grund der Durchführung des Stopfens in flacheren Bereichen der Kurve der Druck-Dehnungs-Charakteristik der Hülle, reduziert das Auftreten von Falten und von unebenem Aussehen des Produkts und führt insgesamt zu einer wirksameren Verwendung der Hülle.
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Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass eine Hülle, welche vor ihrer Verwendung einen Feuchtigkeitsgehalt von 25 bis 71% auf Basis der Masse der trockenen Cellulose aufweist, mit einem Nahrungsmittelprodukt gefüllt wird, wobei eine Zugabe weiterer Feuchtigkeit unterbleibt und dass das Füllen bei einem Anstieg der Kurve, die den Hüllendruck gegen die Dehnung beim für eine vollgestopfte Hülle empfohlenen Durchmesser wiedergibt, von vorzugsweise höchstens dem 0, 7fachen des Anstiegs der Kurve, die den Hüllendruck gegen die Dehnung beim für eine vollgestopfte Hülle empfohlenen Durchmesser für dieselbe Hülle, die voll mit Feuchtigkeit gesättigt ist, wiedergibt, stattfindet.
Eine grosse Hülle mit grösserer verfügbarer Länge in geraffter und komprimierter Form vermindert wesentlich die Häufigkeit, mit der die geraffte Hülle auf einem Stopfhorn mit entsprechendem Verlust an Stopfzeit aufgezogen werden muss, so dass sehr viel längere kontinuierliche Produktionszeiten erreicht werden.
Ein weiterer und wichtiger Vorteil besteht darin, dass der Industrie erstmalig ein Verfahren zur Verfügung gestellt wird, das für die Verwendung grosser Hüllen auf neu entwickelten automatischen Stopfeinrichtungen, die mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck arbeiten, geeignet und vorgesehen ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren bringt neben den schon genannten die folgenden Vorteile :
1. Die Stopfvorgänge können im Bereich einer flacheren Steigung der Druck-Dehnungs-Kurve vorgenommen werden. Dies bedeutet, dass zufällig auftretende Druckschwankungen um einen vorbestimmten Drucksollwert geringeren Einfluss auf die endgültige Produktgrösse haben als bei einer ähnlichen, vollständig eingetauchten Hülle, die eine relativ steilere Steigung in der Druck-Deh- nungs-Kurve aufweist.
2. Das erfindungsgemässe Verfahren wird viel weniger durch Änderungen und Abweichungen der Herstellungsparameter (abgesehen von der Feuchtigkeit) beeinträchtigt.
3. Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet das Problem des Abbaus durch zu starkes Durchtränken.
4. Verluste an Hüllenmaterial werden vermieden. Solche Verluste treten beispielsweise auf, wenn eingeweichte Hüllen nicht rechtzeitig aus dem Einweichtank genommen werden und dort zu viel Feuchtigkeit aufnehmen, so dass sie zu flexibel werden.
5. Die Schaffung längerer geraffter Hüllen führt zu zusätzlichen Vorteilen hinsichtlich der Effektivität und der Wirtschaftlichkeit bei Verpacken, Handhaben, Aufbewahren, Transport und Verwendung der Hüllen.
6. Die Erfindung schaltet Kosten und Kontrollprobleme, beispielsweise hinsichtlich der Temperatur, aus, die mit dem Einweichen der Hüllen an der Stopfmaschine vor ihrer Verwendung verbunden sind.
7. Einweichbehälter werden überflüssig, was bereits ein grosser Vorteil ist. Glycerin, das häufig in den Hüllen verwendet wird, tritt im Verlauf des langen Einweichens aus, wodurch Bakterien und Schimmel auftreten können. Andere Verunreinigungsrisiken sind ebenfalls mit der Verwendung von Einweichbehältern an der Stopfmaschine verbunden.
Kommen Bakterien oder Schimmelpilze auf die Hülle, so kann dies ein Verderben des gestopften Produkts bewirken.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren und Beispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt Druck-Dehnungs-Kurven in kartesischen Koordinaten für Faserstoffhüllen von Beispiel 1. Fig. 2 zeigt eine entsprechende Darstellung von Druck-Dehnungs-Kurven für Cellulosehüllen von Beispiel 2.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Hülle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 29 bis 42, insbesondere etwa 35%, auf Basis der in der Hülle enthaltenen Cellulose verwendet, wobei die Innendruckreaktionsfähigkeit zum Erreichen der vollständig gestopften Grösse das 2-bis 3fache der Innendruckreaktionsfähigkeit zum Erreichen der vollständig gestopften Grösse mit einer vollständig mit Feuchtigkeit gesättigten Hülle ist.
Es wurde gefunden, dass grosse schlauchförmige Cellulosehüllen, einschliesslich Faserstoffhüllen, die den genannten Feuchtigkeitsgehalt besitzen, besonders zum Stopfen auf automatischen mechanischen Stopfmaschinen neuer Art, die mit grosser Geschwindigkeit und hohem Druck arbeiten, ohne weitere Befeuchtung durch den Nahrungsmittelhersteller vor dem Stopfen gestopft werden kön-
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nen, und dass derartige Hüllen ohne weiteres transportiert und ohne Schwierigkeiten und mit beträchtlichen Vorteilen in der Fleischverarbeitung gehandhabt werden können.
Grosse schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen aus Cellulose, die erfindungsgemäss verwendet werden können, können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Hüllen sind allgemein flexible Schläuche aus regenerierter Cellulose, Celluloseestern od. dgl. und können nach bekannten Verfahren, wie dem Kupferammoniumverfahren, durch Deacetylieren von Celluloseacetat, Denitrieren von Cellulosenitrat oder vorzugsweise nach dem Viskoseverfahren hergestellt werden.
Schlauchförmige Hüllen, die mit Fasern, wie z. B. aus Reispapier, Hanf, Rayon, Flachs, Sisal, Nylon, Polyäthylenterephthalat u. dgl. verstärkt sind, werden mit Vorteil angewendet, wenn ein grosser Hüllendurchmesser gefordert ist und die Festigkeit wichtig ist. Die Herstellung von faserverstärkten Hüllen ist beispielsweise in den US-PS Nr. 2, 105, 273, Nr. 2, 144, 899, Nr. 2, 910, 380, Nr. 3, 135, 613 und Nr. 3,433, 663 beschrieben.
Cellulosehüllen, die nach einem der oben erwähnten Verfahren hergestellt wurden, werden gewöhnlich mit Glycerin als Befeuchter und Weichmacher behandelt, um den Hüllen Widerstandsfähigkeit gegen Austrocknen oder Reissen vor dem Stopfen zu verleihen. Die Glycerinbehandlung wird meist durch Hindurchführen der Hülle durch eine wässerige Glycerinlösung vorgenommen, während sich die Hülle noch in ihrem Gelzustand befindet, wonach die weichgemachte Hülle auf einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt vor der weiteren Verarbeitung und dem Aufwickeln auf Spulen zum Lagern getrocknet wird. Im allgemeinen enthalten grosse schlauchförmige Hüllen etwa 25 bis 40% Glycerin, bezogen auf die Masse an trockener Cellulose in der Hülle, und einen Restfeuchtigkeitsgehalt von etwa 7 bis 15%.
Grosse schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen aus Cellulose erfordern einen mittleren Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 25, vorzugsweise etwa 35%, um die gewünschte Flexibilität beim Stopfen zu erreichen.
Die obere Grenze des Feuchtigkeitsgehaltes sollte 71% auf Basis der trockenen Cellulose in der Hülle nicht überschreiten. Anfänglich wurde davon ausgegangen, dass die obere Grenze des Feuchtigkeitsgehaltes nur in bezug auf ökonomische Betrachtungen der Handhabung, Verpackung, des Transportes und der Aufbewahrung auf Grund des überschüssigen Wassers nachteilig und daher nicht kritisch ist. Die Annahme, dass überschüssiges Wasser, abgesehen von der Wirtschaftlichkeit, keinen Nachteil bringt, stammte aus den Erfahrungen beim Stopfen von Hüllen, die vor dem Stopfen bis zur vollständigen Sättigung eingeweicht worden waren.
Es wurde jedoch gefunden, dass zu viel Feuchtigkeit in den grossen Hüllen nachteilige Wirkungen beim Stopfen, insbesondere in neueren, automatischen Stopfmaschinen, die mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck arbeiten, verursacht. Überschüssige Feuchtigkeit etwa über 35%, erniedrigt die Widerstandsfähigkeit der Hülle gegen Innendruck. Während dies keinen erkennbaren Nachteil bei der Verwendung von Hüllen in älteren Stopfmaschinen, die relativ langsam und bei niedrigem Druck arbeiten, verursacht, bewirkt die Verwendung derartiger überfeuchteter Hüllen in neueren Stopfmaschinen bei höherem Druck eine schlechtere Grössenkontrolle des Produkts und in einigen Fällen Unregelmässigkeiten im Produktdurchmesser, sowie Zerstörungen und/oder ein Reissen der Hüllen.
Ferner zeigte sich, dass zusätzliche Dehnungsfaktoren in grossen Hüllen bei bekannten konventionellen Verfahren zum Stopfen zwar nicht von grosser Bedeutung sind, sie jedoch kritisch beim automatischen Stopfen mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck sind. Beim Stopfen der üblichen abgetrennten Längen von grossen Hüllen wird die Hülle vollständig bis zur Sättigung eingeweicht, auf einem Stopfhorn angeordnet, gehalten, gefüllt, abgeschnürt und von der Stopfvorrichtung entfernt. Das Halten der Hülle am Austritt des Stopfhorns ruft eine Rückhaltekraft hervor und ermöglicht es, die Hüllenlänge bis zu ihrem vorbestimmten Durchmesser zu stopfen.
Bei relativ niedrigen Stopfdrücken kann die Rückhaltekraft leicht aufgebracht werden, jedoch müssen in moderneren Stopfmaschinen mit vorbefeuchteten Hüllen die Rückhaltekräfte stark vergrössert werden, um die genaue Produktgrösse zu erzielen. Als Folge hievon müssen die Hüllen stärker sein und insbesondere hohen Innendrücken widerstehen. Es wurde gefunden, dass durch Kontrolle der oberen Grenze des Feuchtigkeitsgehaltes in der Hülle auf 71, insbesondere 35%, die Fähigkeit der Hülle, Innendrücken zu widerstehen, bis auf das 4fache in bezug auf die Fähigkeit der gleichen, vollständig mit Feuchtigkeit gesättigten Hülle zum Erzielen des vollständig gestopften Durchmessers gesteigert ist.
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Die Steigung der Kurve von Fig. 2 für die gesteuert befeuchteten Cellulosehüllen war wesentlich flacher als für die vollständig eingeweichte Hülle, wobei die letztere Kurve steiler als in Fig. l verlief, so dass das Beibehalten des geforderten Stopfdurchmessers bei Druckschwankungen bei den erfindungsgemäss eingesetzten Hüllen ebenso gut, wenn nicht noch besser, erreichbar war, als bei den Hüllen gemäss Beispiel 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines in einer schlauchförmigen Hülle aus Cellulose eingeschlossenen Nahrungsmittelprodukts mit einem Durchmesser von 40 bis 200 mm, wobei in der schlauchförmigen Hülle ein Faserstoff eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülle, welche vor ihrer Verwendung einen Feuchtigkeitsgehalt von 25 bis 71% auf Basis der Masse der trockenen Cellulose aufweist, mit einem Nahrungsmittelprodukt gefüllt wird, wobei eine Zugabe weiterer Feuchtigkeit unterbleibt und dass das Füllen bei einem Anstieg der Kurve, die den Hüllendruck gegen die Dehnung beim für eine vollgestopfte Hülle empfohlenen Durchmesser wiedergibt, von vorzugsweise höchstens dem 0, 7fachen des Anstiegs der Kurve, die den Hüllendruck gegen die Dehnung beim für eine vollgestopfte Hülle empfohlenen Durchmesser für dieselbe Hülle,
die voll mit Feuchtigkeit gesättigt ist, wiedergibt, stattfindet.