DE1960935C3

DE1960935C3 - Eßbarer heißsiegelbarer Film aus Kollagen

Info

Publication number: DE1960935C3
Application number: DE19691960935
Authority: DE
Inventors: Toshio Somerville N.J. Tsuzuki
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1968-05-29
Filing date: 1969-12-04
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE1960935A1; DE1960935B2

Description

Die Erfindung betrifft einen eßbaren, heißsiegelbaren Film, der .n Wasser bei 70' C" zu wenigstens °0% löslich ist, eine Zugfesf-gkeit >n wenigstens 702 kg/ cnr hat und in an sich brkannter Weise aus Kollagen unter Zusatz eines Weichmach.'.. hergestellt ist, wobei das Gewichtsverhältnis von freiem Tyrosin zu gebundenem Hydroxyprolin in dem Kollagen durch Behandlung mit eine: verdünnten sauren Lösung eines proteolytischen Enzyms auf wenigstens 0,062 eingestellt wurde, nach Patent 1 767613, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Mannit, gegebenenfalls im Gemisch mit Sorbit oder im Gemisch mit Sorbit und Glycerin oder Propylenglykol verwendet wird.

Die Kollagenfilme gemäß der Erfindung haben u. a. den Vorteil, daß sie ausgezeichnete Gasdurchlässigkeitseigenschaften haben, wodurch die Verwendung dieser Filme für Zwecke möglich ist. bei denen die Verhinderung des Zutritts von Sauerstoff wichtig ist. Diese Kollagenfilme sind ferner beständig gegen Fette und Öle und werden, wenn sie in der nachstehend beschriebenen Weise weichgemacht werden, bei Temperaturen bis hinab /u -34 C flexibel. Diese weichgemachten Filme lassen sich hei Temperaturen im Bereich von 93 bis 121'¹C leicht heißsiegeln.

Die Gewinnung des enzymmodifizierten Kollagcns Ist in der Stammanmeldung beschrieben.

Erfindungsgemäß werden dem modifizierten Kollagen als Weichmacher Mannit, gegebenenfalls im Ciemisch mit Sorbit oder im Gemisch mit Sorbit und Glycerin oder Propylenglykol in Mengen von etwa 2<! bis 50% der Kollagcnfeststoffc zugesetzt. Bei der Herstellung einer gegossenen Kollagcnfolie kann eine Blockierung stattfinden, wenn die Wcichmachermengc über etwa 50 Gew.% liegt. Kollagcnfilme und -folien, die weniger als etwa 20 Gcw.% Weichmacher enthalten, sind etwas spröde und lassen sich mit üblichen Hcißsigelapparaten nicht zuverlässig heißsiegeln. Vorzugsweise beträgt die Weichmachermenge in der Kollagenfolie etwa 30% der Kollagenfeststoffe (trocken). Es ist festgestellt worden, daß bei Verwendung von Mannit als Weichmacher die Heißsiegelbarkeit des Produkts verbessert und der Temperaturbereich, in dem eine gute Heißsiegelnaht erhalten werden kann, erweitert wird. Besonders bevorzugt vom Standpunkt der Heißsiegelbarkeit wird ein Film, der 10% Sorbit, 10% Glycerin oder Propjlenglykol und 10% Mannit, bezogen auf Kollagenfeststoffe, enthält.

Außer dem Weichmacher können auch andere Filmbestandteüe, z. B. Stärke, Pflanzenharze, pflanzliches Backöl, eßbare Cellulosederivate, Gelatine, Geschmacks- und Aromastoffe, färbende Stoffe, Antioxydantien, Emulgatoren usw., dem enzymmodifizierten Kollagen zugesetzt werden. Die Verwendung von Stärkeprodukten hat den Vorteil der Wirtschaftlichkeit und ermöglicht die Erhöhung des Feststoffgehaltes der Kollagenmasse. Drei verschiedene Stärketypen erwiesen sich als geeignet für die Folienmasse auf Basis von modifiziertem Kollagen, nämlich dünnkochende (durch Säure hydrolysierte, niedrigviskose) Amylopectinstärke aus den wachsigen Getreidesorten, ζ. B. wachsigem Mais, wachsigem Reis, wachsigem Sorghum usw., dünnkochende gewöhnliche Stärke (20 bis 25% Amylose und 7 j bis 80% Amylopectin) aus Mais, Reis, Sorghum, Weizen, Kartoffeln, süßen Kartoffeln, Tapioka usw. und amylosereiche Stärke der fraktionierten Art oder von amylosereichem Hybridmais abgeleitete Stärke. Es ist erwünscht, daß das Stärkeprodukt, das mit dem enzymmodifizierten Kollagen verwendet wird, eine Paste bildet, die bei Abkühlung auf Raumtemperatur kein starres Gel bildet, und daß die Stärke einen Film zu bilden vermag. Es ist ferner erwünscht, daß das Stärkeprodukt ausreichend in Wasser löslich ist, damit eine Starkelösung mit verhältnismäßig hohem Feststoffgehalt hergestellt werden kann. Die bekannte Neigung, sowohl von düi>nkoch<- ider gewöhnlicher Stärke als auch amylosereicher Stärke, ein starres Gel zu bilden, wenn eine gekochte Stärkepaste gekühlt wird, kann durch chemische Modifizierung der Stärken, z. B. durch Veresterung oder Verätherung. abgeschwächt werden. Eine bevorzugte Stärke für die Verwendung mit ticm modifizierten Kollagen ist eine dünnkochende Amylopectinstärke, die den filmbildenden Massen in den gleichen Mengen, in denen das modifizierte Kollagen verwendet wird, zugesetzt werden kann. Die Amylopectinstärke wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 30%. bezogen auf das Trokkcngcwicht des enzymmodifizierten Kollagens, verwendet.

Die Erfindung wird aus der folgenden ausfuhrlichen Beschreibung in Verbindung mit der Abbildung, die als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform des Erfitidungsgedankens darstellt, besser verstandlich.

Die Figur ist eine graphische Darstellung, die die Geschwindigkeit veranschaulicht, mit der ein gemäß der Erfindung hergestellter Kollagcnfilm sich in heißem Wiisscr löM_:

In den folgenden Beispielen sind alle Mengen in Gcwichtstcilcn ausgedrückt, falls nicht anders angegeben. Das Gewicht des Kollagens ist als Trockengcwicht (wasserfrei) angegeben. Die Prozentangaben sind auf die in der Masse vorhandene Menge an trokkcncn Kollagcnfeststoffcn bezogen. Ein Kollagcnfilm. der aus einer Masse gegossen wird, die 30% Weich-

vnacher enthält, würde somit 30 g Weichmacher und 100 g trockene Kollagenfeststoffe enthalten.

Die gemäß Beispiel 6 und 7 des Stammpatents hergestellten Filme haben die folgenden physikalischen Eigenschaften.

Trocken- Glycerin

feststoffe Gew.-

der Haut Teile
Gew.-Teile

Zugfestigkeit/bei
relat. Feuchtigkeit in
kg/cirr %

Dehnung

1300
1300

325
396

944
998

35
30

16,6
19,5

Wird in der obigen Tabelle an Stelle von 396 Teilen Glycerin eine gleiche Propyleoglykolmenge verwendet und die Masse durch einen Schlitz auf ein laufendes Band stranggepreßt, so erhält man bei den aus dieser Masse erhaltenen fertigen Folien die physikalischen Eigenschaften, die in der folgenden Tabelle genannt sind. Es handelt sich um die Eigenschaften einer Folie von 25,4 μ Dicke, die bei einer relath-en Feuchtigkeit von 50% konditioniert worden sind.

Zugfestigkeit	830 kg/cm^:
In Strangpreßrichtung
Senkrecht zur Strangpreß	401 kg/cm'
richtung
Dehnung	13,2%
In Strangpreßrichtung
Senkrecht zur Strangpreß	16.7%
richtung	148 g/25,4 μ
Schlagzähigkeit, 50% Ausfall	ausgezeichnet
Falzfestigkeit
Beständigkeit gegenüber Fett	undurchlässig
und ölen
Gasdurchlässigkeit	0,217 ml/100 cm
Stickstoff	in 24 Stunden
	0.403 ml/100 <-_m
Sauerstoff	in 24 Stunden
	1.02 ml/100 cm-'
CO,	in 24 Stunden
	98.8% in60Sek
Löslichkeit	bei K)(IC

Beispiel 1

9900 Teile des gemäß Beispiel 7 des Stammpatents hergestellten Hautkoriums (32,3% Feststoffe oder 3200 Teile trockene Hautfeststoffe) werden unter Bildung einer Aufschlämmung gemahlen. In einer geringen Wassermenge werden 9,6 Teile Ficin und 0,64 Teile Cystein dispergiert. Diese Dispersion wird mit der Hautaufschlämmung gemischt, wobei mit Wasser auf ein Gesamtgewicht von 17500 Teilen aufgefüllt wird. Dieses Gemisch wird durch eine hochtourige Mühle gegeben, in der die Mautteilchen mit schnell rotierenden Messern zerfasert werden, wobei eine hydratisierte faserige Masse erhalten wird.

Line 7()%ige Sorbitlösung (457 Teile), Citronensäure (l'J2 Teile), Mannit (320Teile) und Glycerin (320 Teile) werden in Wasser bis zu einem Gesamtgewicht von 2500 Teilen gelöst. Das Gemisch wird durch eine Fleischmühle gegeben, die 3,2 mm-öffnungen in den Platten aufweist. Das so erhaltene Gemisch enthält 16 Gew.% Hnutfeststoffe und hat die folgende Zusammensetzung, bezogen auf vorhandene Hautfeststoffe:

Ficin 0,30%

Cystein 0,02%

Citronensäure 6%

Mannit 10%

■ Sorbit 10%

Glycerin 10%

Das Gemisch wird 24 Stunden bei 30° C gehalten, homogenisiert und entlüftet. Die homogenisierte Masse wird so auf ein laufendes Band gegossen, daß eine Folie gebildet wird, die im nassen Zustand eine Dicke von 0,18 mm hat. Die Folie wird in umgewälzter Luft bei einer Temperatur von 66 ° C auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% getrocknet. Die endgültige Dicke dieser Folie beträgt etwa 25,4 μ. ' Die auf diese Weise hergestellte Folie hat ausgezeichnete Heißsiegeleigenschafteii und zeigt starke Schweißnähte, wenn sie mit einem Heißsiegelapparat »Sentinel Heat Sealer«, Modell 12 AS (Hersteller Packaging Industries, Ltd., Inc., Hyannis. Massachusetts) geschweißt wird. Die Heiß\.geldauer beträgt 0,2 Sekunden, der SchwcißbackcnJniok 27,2 kg, die Temperatur IiO⁰C.

Beispiel 2

Der in Beispiel i beschriebene Versuch wird wiederholt, jedoch unter Verwendung von 1120 Teilen Mannit (35%. bezogen auf Kollagenfeststoffe) an Stelle von Mannit, Sorbit und Glycerin. Das erhaltene Gemisch hat folgende Zusammensetzung:

Ficin 0,300J

Cystein 0,02%

Citronensäure 6%

Mannit 35%

Eine aus dieser Masse gegossene Folie von 25,4 μ Dicke hat eine Zugfestigkeit von 1792 kg/cm' und eine Dehnung von 19,3% in Längsrichtung, gemessen mit einer Instron-Zugprüfmaschine bei 60% relativer Feuchtigkeit. Die Folie löst sich in Wasser von 100° C in 60 Sekunden vollständig und kann im Temperaturbereich von 104 bis 119° C heißgesiegelt werden.

Beispiel 3

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuc!. wird wiederholt, jedoch unter Verwendung von Mannit an Stelle des Glycerins und eines Teils des als Weichmacher dienenden Sorbits. Das Strangpreßgemisch hat ■ lic folgende Zusammensetzung, bezogen auf vorhandene Hautfeststoffe:

Ficin 0.30%

Cystein 0.02%

Citronensäure (V ι

Mannt· 24^r(
.Virbit (V₁

Das Gemisch vwrd 24 Stunden bei 30 C gehalten, homogenisiert und entlüftet. Line aus dieser Masse gegossene Folie von 25,4 μ Dicke ist leicht undurchsichtig und hat eine Zugfestigkeit von 1902 kg/cm bei 31.5% relativer Feuchtigkeit (Dehnung 22,8%). Im Temperaturbereich von 104 bis I If)" C bildet die Folie eine starke Heißsiegelnaht. In 4 Sekunden ist die Folie in siedendem Wasser vollständig dispcrgicrt.

Beispiel 4

Die Strangpreßniasse wird auf die in Heispiel I beschriebene Weise hergestellt. Das Gemisch enthält

14,5% Hautfeststoffe und hat die folgende Zusammensetzung, bezogen auf vorhandene Hautfeststoffe:

Ficin	0,30%
Cystein	0,02%
Citronensäure	6%
Mannit	20%
Sorbit	10%
Propylenglykol	10%

Eine aus dieser Masse gegossene Folie von 30.5 μ Dicke hat eine Zugfestigkeit von 12H0kg/cnv bei 32% relativer Feuchtigkeit (Dehnung 18,4%). Die Folie ist in siedendem Wasser in 10 Sekunden vollständig dispergiert.

Ii ei spie I 5

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt, jedoch unter Verwendung von zusätzlichem Sorbit an Stelle des Mannits und Glycerins. Das erhaltene Gemisch hat folgende Zusammensetzung, bezogen auf vorhandene Hautfeststoffe:
Ficin 0,30%

Cystein 0,02%

Citronensäure 6%

Sorbit 30%

Eine hieraus hergestellte Folie von etwa 25.4 μ Dicke hat eine Zugfestigkeit von 157Okg/cm^; bei 21% relativer Feuchtigkeit (Dehnung 26%). Die Folie löst sich in kochendem Wasser in einer Minute vollständig.

Hier/u I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Eßbarer, heißsiegelbarer Film, der in Wasser bei 70^c C zu wenigstens 90% löslich ist, eine Zugfestigkeit von wenigstens 702 kg/cnr hat und in an sich bekannter Weise aus Kollagen unter Zusatz eines Weichmachers hergestellt ist, wobei das Gewichtsverhältnis von freiem Tyrosin zu gebundenem Hydroxyprolin in dem Kollagen durch Behandlung mit einer verdünnten sauren Lösung eines proteolytischen Enzyms auf wenigstens 0,062 eingestellt wurde, nach Patent 1767613, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Mannit, gegebenenfalls im Gemisch mit Sorbit oder im Gemisch mit Sorbit und Glycerin oder Propylenglykol verwendet wird.

2. Eßbarer Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Weichmacher 10% Sorbit, 10^ Glycerin oder Propylenglykol und 10% Mannit, bezogen auf Kollagenfeststoffe, enthält.

3. Eßbarer Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Weichmacher 20% Mannit, 10% Sorbit und 10% Propylenglykol, bezogen auf Kollagenfeststoffe, enthält.