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"Schlauchfolie zur Verpackung und Umhüllung von pastösen
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Lebensmitteln, insbesondere Wurst rund Käse." (I) Die Erfindung betrifft
eine Schlauchfolie aus schrumpf fähig verstrecktem, thermoplastischem Kunststoff
zur Verpackung und Umhüllung von Lebensmitteln, die im Abfüllzustand pastöse oder
schmclzflüssige Konsistenz aufweisen und die entweder nach dem Verpacken und Umhüllen
bei Raumtemperatur einer Erhitzungsbehandlung wie Kochen oder Brühen auf Temperaturen
im Bereich von etwa 70-950C unterworfen werden oder die im heißen, schmelzflüssigen
Zustand abgepackt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Hülle für Koch-
und Brühwürste sowie Käsewürste, d.h. wurstförmig abgepackten Schmelzkäse, der in
der Regel im erweichten bzw. schmelzflüssigen Zustand in die Umhüllung gefüllt wird.
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Umhüllungen für solche Lebensmittel, wie Koch- und Brühwurst oder
nach Art von Wurst abgepacktem Käse müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen,
um für die Praxis geeignet zu sein. Die wichtigsten dieser Anforderungen sind: 1)
Die Hülle muß sich auch nach der Abkühlung des verpackten Gutes (Wurstbrät oder
Schmelzkäse) faltenfrei an das während der Abkühlung geschrumpfte Gut anlegen, d.h.,
die Hülle darf nicht faltig sein, da ein faltiges oder runzeliges Aussehen von dem
Endverbraucher
mit alter, nicht mehr frischer Ware gleichgesetzt wird.
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2) Die Hülle darf sich beim Füllen und durch den Druck des sich beim
Erhitzen ausdehnenden Inhalts nicht bleibend verformen, d.h. sie muß ihre exakte
zylindrische Form beibehalten und darf sich nicht krümmen oder ausbeulen.
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3) Die Hülle muß bei den Temperaturen, denen sie beim Kochen und Brühen
oder beim Einfüllen von schmelzflüssigem Gut ausgesetzt wird, noch eine ausreichende
Festigkeit haben, damit die Hülle nicht bei diesen erhöhten Temperaturen platzt
oder reißt. In die der Praxis muß Temperaturbeständigkeit so sein, daß das Hülle
material bis zu 125"C noch mindestens 50% der Festigkeit bei Raumtemperatur besitzt.
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4) Die Hülle muß sich ohne Beschädigung raffen und clippen lassen.
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5) Die Hülle soll eine hohe Flexibilität und einen weichen Griff aufweisen,
damit bei der manuellen Abfüllung an der Handfläche des Bedienungspersonals keine
Hautabschürfungen auftreten.
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6) Speziell an eine Hülle für Koch- und Brühwürste wird vom Fadhmann
die Anforderung gestellt, daß sich möglichst wenig Wurstgelee zwischen Wurstgut
und Hülle absetzt, da dies sowohl vom Fleischverarbeiter als auch vom Endverbraucher
als gravierender Fehler empfunden wird.
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Bisher sind keine Wursthüllen aus einem billigen Kunststoff bekannt,
die sich auf einfache Weise herstellen lassen und die alle vorstehenden Anforderungen
erfüllen.
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Zur Verpackung von Koch- und Brühwürsten und auch von Käsemassen wurden
bisher hauptsächlich mit Viskose beschichtete Papiere und Kollagenhüllen verwendet.
Diese handelsüblichen Hüllen besitzen zwar gute bis hervorragende Eigenschaften,
sie sind jedoch sehr 1 kostspielig, weil sie nur 1) über zeitraubende Produktionsschritte
2) mit Hilfe von teuren Spezialanlagen 3) unter Einsatz von starken Säuren und Alkalien
als Rohstoff erzeugt werden können, die spezielle Werkstoffe erfordern.
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Ihre Herstellung verläuft außerdem über umweltbelastende Reaktionsprodukte,
wie Schwefelkohlenstoff im Fall der viskosebeschichteten Hüllen. Außerdem sind solche
Hüllen fäulnisanfällig,so daß sie nicht umbegrenzt lange lagerfähig sind.
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Bekannt sind auch schon einschichtige,ungereckte Kunststoff-Hüllen
aus höheren Homopolyamiden (Polyamid 11 und Polyamid 12)! sowie zweischichtig koextrudierte
Kunststoff-Hüllen aus den gleichen Polyamiden mit Polyamid 6 als Außenschicht.
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Diese Hüllen lassen sich zwar einfach und umweltfreundlich fertigen,
weisen jedoch noch erhebliche Mängel auf. Einmal deformieren sie sich beim Füllen
mit dem Wurstbrät bei Fülldrucken von 0,3 bis 6,6 bar derart, daß sie nicht mehr
exakt zylindrisch bleiben, zum anderen weisen Koch- und Brühwürste mit einer solchen
Hülle nach dem Durchkühlen auf Temperaturen von 3 bis 5"C, wie sie im Kühlhaus üblich
sind, ein runzeliges bzw. faltiges Aussehen auf.
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Der erste Fehler, die Verformung unter Fülldruck, ist dem Fachmann
unter dem Begriff "mangelhafte Kalibertreue" bekannt und macht die in solche Hüllen
gepackten Waren für die automatische Weiterverarbeitung bzw. Für Aufschnittware
unbrauchbar. Der zweitE Fehler, nämlich das faltige Aussehen der durchgekühlten
Wurst wird in erster Linie vom Endverbraucher beanstandet, der eine solche faltige
Ware für alt und unter Umständen verdorben hält.
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Weiter bildet sich bei diesen Wursthüllen während die Würste im Brühschrank
hängend gegart werden, ein langgezogener "Zipfel" aus, in dem sich das Wurstgelee
bevorzugt absetzt. Auch dies wird vom Fachmann als unerwünscht angesehen.
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Neben diesen ungereckten ein- oder zweischichtigen Polyamid-Wursthüllen
gehören auch bereits biaxialgereckte Wursthüllen aus Polyethylenterephthalat (PETP)
, Polyvinylidenchlorid-Copoly- 1 merisaten (PVDC) sowie nur monoaxial in Längsrichtung
gereckte Schlauchfolien aus höheren Homopolyamiden zum Stand der Technik.
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Die biaxial gereckten Wursthüllen aus PETP bzw. PVDC weisen zwar gegenüber
den ungereckten Kunststoff-Wursthüllen aus Polyamiden sehr stark verbesserte Zugfestigkeit
und Kalibertreue beim Fülletl auf, jedoch vermögen auch sie faltenfreie Würste nur
dann zu liefern, wenn man sie nach dem Durchkühlen einer zusätzlichen Wärmebehandlung
unterwirft, die dem Fachmann unter dem Begriff "IJachschrumLfen" bekannt ist. "Nachschrumpfe"
bedeutet, daß man die durchgekühlte Wurst von ca. 3°C einige Sekunden lang im Heißwasserbad
oder durch Heißluftbehandlung auf über 80°C erwärmt.
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Hierbei schrumpft die Hülle und legt sich dem Wurstbrät, dessen Volumen
sich durch die Abkühlung verringert hat, enger und faltenfrei an. Dieses zusätzliche
Nachschrumpfen ist jedoch in dem bekannten Prozess der Koch-und Brühwurstfabrikation
üblicherweise nicht enthalten. Daher wird dieser nachträgliche Verfahrensschritt,
der zusätzliche Einrichtungen und Energie erfordert/vom Fachmann nicht oder nur
I ungern akzeptiert. Abgesehen von der Faltenbildung weisen biaxial gereckte Wursthüllen
aus PETP und PVDC auch ein ungünsti
ges Absetzverhalten auf, d.h.,
es sammelt sich Wurstgelee nach dem Garen in erheblicher Menge zwischen Wurstgut
und Wursthülle an, was vom Endverbraucher als negativ empfunden.
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Ein weiterer Nachteil der biaxial gereckten Wursthüllen aus PVDC-Copolymerisaten
ist ihre schwierige Fertigungstechnik, bedingt durch den sehr engen Schmelzbereich
dieser lMenmoplaste, weshalb Spezialmaschinen erforderlich sind, sowie bedingt durch
die Abspaltung von aggressiver Salzsäure, wodurch sowohl Umweltals auch Werkstoffprobleme
entstehen.
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Die monoaxial nur in Längsrichtung gereckten Wursthüllen aus höheren
Homopolyamiden weisen keine ausreichende Querfestigkeit auf und besitzen hinsichtlich
Kalibertreue und Faltenfreiheit die gleichen Mängel wie die ungereckten Wursthüllen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer mit üblichen Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen
nach bekannten Verfahren der Schlauchfolienherstellung leicht und billig sowie umweltfreundlich
herstellbaren Kunststoffhülle für pastöses Lebensmittelgut,insbesondere für Koch-
und Brühwürste sowie für Käsewurst, welche die eingangs geschilderten Erfordernisse
in sich vereinigt und damit die Nachteile der bekannten faserhaltigen und nichtfaserhaltigen
Kunststoffhüllen nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hülle gelöst, die aus
wenigstens einem schrumpffähig verstreckten aliphatischen Polyamid besteht, dessen
Glasumwandlungspunkt im trockenen Zustand -321 "1 K (-48°C) ist und sich in Abhängigkeit
von der Feuchtigkeitsaufnahme bis auf mindestens 276 K (30C), vorzugsweise bis auf
268 K (-50C) und insbesondere bis auf -253 K (-200C) erniedrigen läßt.
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Als Polyamide sind zum Zwecke der Erfindung alle diejenigen geeignet,
deren Glasumwandlungspunkt (auch Glasübergangstemperatur oder Glastemperatur T genannt,
oberhalb der der Kunststoff weich g und elastisch und unterhalb der er glasartig
spröde ist) sich in Abhängigkeit von der Feuchtigkeitsaufnahme nach tieferen Temperaturen
und zwar bis auf etwa 0°C verschiebt.
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Beispiele für geeignete Polyamide sind: Polyamid 6 (Poly- £ -Amino-Caprolactam
oder auch Poly-£=Capronsäureamid), Polyamid 7 (Polyamino-bnanthsäureamid), Polyamid
6,6 (Poly-Hexamethylen-Adipinsäureamid) und Polyamid 6,10 (Poly-11exametfiylen-Sebacin-säureamid).
Die Polyamide können allein oder in Mischungen miteinander verwendet werden, wobei
auch Copolymere der vorstehend genannten Polyamide untereinander und mit Polyamid
11 (Polyaminoundecansäureamid) und Polyamid 12 (Polylaurinlactam) geeignet sind,
sofern nur die Anforderungen an die Verschiebung der- Glastemperatur erfüllt werden.
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Von den vorstehend genannten Polyamiden ist Polyamid 6 besonders bevorzugt.
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Für die Extrusion zu den erfindungsgemäßen Wursthüllen werden Polyamide
mit einer relativen Viskosität im Bereich von etwa 2,5 bis 4,5, vorzugsweise von
etwa 2,8 bis 4,2 gemessen in 96%iger H2SO4 Lösung bei 200C bevorzugt.
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Nach dem Extrudieren werden die Schlauchfolien in Längs- und Querrichtung
um das 1,5- bis 4-fache gereckt und abschließend thermdfixiert.
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Eine erfindungsgemäße Hülle weist die folgenden Vorteile auf: 1) Da
sie aus einem lebensmittelrechtlich zugelassenen, thermoplastisch verarbeitbaren
und in Schlauchform biaxial gerecktem Kunststoff besteht, dessen Glasumwandlungstemperatur
sich in Abhängigkeit von Feuchtigkeitsaufnahme auf mindestens bis 0°C nach unten
verschieben läßt, liegt die Hülle am Inhalt affch nach dem völligen Durchkühlen
an und übt sogar noch eine elastische Spannung auf den Inhalt aus.
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2) Aufgrund des biaxialen Reckens der Hülle, das so vorgenommen wird,
daß im ausgereckten Zustand die Bruchspannung mindestens dem 2,5-fachen Wert der
Bruchspannung im nichtorientierten, d.h. ungereckten Zustand entspricht, wobei die
Spannungsdehnungskurve bis 10% unterhalb der Bruchspannung Hooke-elastisch verläuft,
wird eine irreversible Deformation der Hülle während des Füllens und Brühens der
Würste, die im Kochschrank hängen vermieden. Eine solche Hülle kann den bei der
Füllung von Würsten üblichen Fülldrücken von 0,3 bis 0,6 bar standhalten, ohne dabei
bleibend deformiert zu werden.
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3) Die erfindungsgemäße Hülle ist auch bei hohen Temperaturen bis
etwa 1250C ausreichend fest.
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4) Die erfindungsgemäße Hülle läßt sich ohne Beschadigung auch waffen
und clippen, da ihre Kerbschlagzähigkeit einen Wert von 40 bis 60 Ncm/cm2 bis OOC
ohne nennenswerte Einbuße beibehält.
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5) Die erfindungsgemäße Hülle weist hohe Flexibilität und weichen
Griff auf.
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6) Die erfindungsgemäße Hülle weist praktisch kein Absetzen von Celee
und Fett zwischen Wurstgut und Hülle aufrwenn das Wurst brät nach gutem Handwerksbrauch
hergestellt wurde.Auch unter dieser Voraussetzung gab es bisher immer Schwierigkeiten
bei
Wursthüll-en aus thermoplastischen Kunststoffen, denen man
dadurch abzuhelfen versuchte, daß die Konzentration besonders eiweißfreundlicher
funktioneller Gruppen, wie Carboxyl- und Carbonamid-Gruppen, in der dem Brät zugewandten
Schicht erhöht wurde.
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Dieser Konzentrationserhöhung der brätfreundlichen Gruppen- sind jedoch
bei den bekannten Wursthüllen aus PVDC Grenzen gesetzt.
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Eine Konzentration von mehr als 10 Gew.% solcher eiweißfreundlicher
funktioneller Gruppen schwächt die Festigkeitseigenschaften bei PVDC-Copolymerisaten
derart, daß Füllfestigkeit und Kalibertreue der in solchen Hüllen hergestellten
Würste nicht mehr gewährleistet werden kann. Die erfindungsgemäßen Hüllen besitzen
dagegen von vornherein eine Konzentration an Carbonamid-Gruppen, die um ein mehrfaches
höher als bei den bekannten PVDC-Copolymerisathüllen ist.
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Es muß überraschen, daß biaxial gereckte Polyamidfolien, obwohl Polyamide
und ihre physikalischen und anwendungstechnischen Eigenschaften seit Jahrzehnten
bekannt sind, bisher noch nicht als Hüllen für pastöse Lebensmittel verwendet worden
sindi die, wie Koch- und Brüwürste nach dem Füllen einer Erhitzungsbehandlung unterworfen
werden, oder die - wie Käsewürste - heiß abgefüllt werden. Dies ist um so überraschender,
als es sich bei diesen Kunststoffen um einfach herstellbare und umweltfreundliche-Produkte
handelt und andererseits auch ein Bedürfnis für eine erfindungsgemäße Umhüllung
seit langem bestand. Dies kann nur damit erklärt werden, daß die Fachwelt die Bedeutung
der an sich bekannten physikalischen und anwendungstechnischen Eigenschaften im
Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung als Hülle, insbesondere für Koch- und
Brühwürste, nicht erkannt hat.
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Die erfindungsgemäße Hülle wird hergestellt, indem das Polyamid auf
bekannte Weise, vorzugsweise nach dem Blasfolienverfahren, zu einer Schlauchfolie
verformt wird.
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Der Folienherstellung schließt sich das ebenfalls nach bekannten.
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Methoden durchgeführte biaxiale Verstrecken mit Reckverhältnissen
längs und quer im Bereich von etwa 1:1,5 bis 1:4 an, wobei die Folie so gereckt
wird, daß im ausgereckten Zustand die Bruchspannung das 2,5-fache der Bruchspannung
im nicht Zustand ausmacht und die Spannungsdehnungskurve bis etwa 10% unterhalb
der Bruchspannung Hooke-elastisch verläuft.
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Bcvorzugt wird für das Recken die sogenannte "Inflated bubble-Technik",
also das Recken mittels einer mit Luft gefüllten Blase, angewandt. Es ist auch möglich,
nach dem biaxialen Recken dem Polyamidschlauch zunächst nach bekanntem Verfahren
eine helicale Form zu verleihen und danach das Thermofixieren vorzunehmen.
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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert: 13Beispiel
1 Reines Polycaprolactam mit einer relativen Viskosität von 4, ge-; messen an 1
g Granulat in 100 ml 96%iger Schwefelsäure bei 200C und einem Schmelzpunkt von 220"C,
wird in einem Doppelschneckenextruder bei einer Temperatur von 2600C plastifiziert
und über eine Ringdüse zu einem Schlauch von 20 mm Durchmesser und 0,450 mm Wandstäre
extrudiert. Nach der Verfestigung des Schlauches durch Kühlung mit vorgekühlter
Luft wird der Schlauch anschließend in einer Reckblase zu einem biaxial verstreckten
Schlauch von einer Wandstärke von 0,050 mm und einem Durchmesser von 60 mm gereckt,
anschließend durch Anblasen mit Warmluft thermofixiert und aufgewickelt. Das Flächenreckverhältnis
beträgt 1:9. Beim Reckprozess treten allerdings von Zeit zu Zeit wegen Instabilität
der Reckblase Störungen auf-.
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Die Eigenschaften dieser Hülle, die für die Verwendung als Wursthülle
wesentlich sind, werden in der Tabelle 1 dargestellt.
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Die Flexibilität (s.Spalte 12 von Tabelle 1) der erfindungsgemaßen
Hüllen ist bereits ohne zulässiges Einweichen sehr gut, so daß ein solches Einweichen,
das bei zahlreichen Hüllen nach
dem Stand der Technik als'erforderlich
angesehen wird, aus gienischen .Gründen jedoch wegen der hohen Keimzahl im Einwdichbad
bedenklich ist, entfallen kann. Im Einzelfall kann jedoch hier die Flexibilität
und damit das elastische Verhalten der Hülle durch kurzes Einweichen vor dem Füllen
noch weiter vet bessert werden. Die Tabelle zeigt deutlich die guten Eigen schaften
(Faltenfreiheit, extreme Flexibilität, gute Bräthaft,.ung sowie gute Clipp- und
Raffbarkeit), während die Reckbarkeit durch Instabilität der Reckblase etwas beeinträchtigt
wird.
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Beispiel 2 Ein Polyamid«Mischkondensat bestehend aus 16 Gew.-Teilefl
Polycaprolactam, 55 Gewichtsteilen Poly-Hexamethylen-Adipinsäureamid und 29 Gew.-Teilen
Poly-Hexamethylen-Sebacinsäureamid mit einem Schmelzpunkt von 160 °C und einer relativen
Viskosität von 2,7 (gemessen an 1 g Granulat in 100 ml 96 %iger Schwefelsäure bei
20 OC) wird in einem Doppelschneckenextruder bei einer Temperatur von 210 °C plastifiziert
und über eine Ringdüse zu einem Schlauch von 20 mm Durchmesser und 0,450 mm Wandstärke
extrudiert.
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Nach der Verfestigung des Schlauches durch Kühlung mit vorgekühlter
Luft wird dieser anschließend mit Hilfe einer Reckblase zu einem biaxial verstreckten
Schlauch mit einer Wandstärke ton 0,045 mm und einem Durchmesser von 66 mm gereckt
und schließlich mit Heißluft von ca. 120 °C während 5 min thermofixiert und aufgewickelt.
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Das Flächenreckverhältnis beträgt 1:10.
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Die Eigenschaften dieser Hülle, die für die Verwendung'als Wurst hülle
wesentlich sind, werden in der Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 3 Ein Polyamidblend (Polyamidmischung) von 19 Gew.-Teilen
Polycaprolactam und 81 Gew.-Teilen Poly-Hexamethylen-Adipinsäureamid mit einem Schmelzpunkt
von 240 °C und einer relativen Viscosität von 4,2 (gemessen an 1 g Granulat in 100
ml 96 %iger Schwefelsäure bei 20 OC) wird in einem Doppelschneckenextruder bei 275
Cc plastifiziert und durch eine Ringdüse zu einem Schlauch von 20 mm Durchmesser
und 0,450 mm Wandstärke extrudiert.
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Nach der Verfestigung des Schlauches durch Kühlung mit vorgekühlter
Luft wird dieser anschließend mit Hilfe einer Reckblase zu einem biaxial verstreckten
Schlauch mit einer Wandstärke von 0,050 mm und einem Durchmesser von 60 mm gereckt
und schließlich durch Anblasen mit Heißluft von 120 OC 3 min thermofixiert und aufgewickelt.
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Das Flächenreckverhältnis beträgt 1:9.
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Die Eigenschaften dieser Hülle, die für die Verwendung als Wursthülle
wesentlich sind, werden in der Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Vergleich der wursttechnologischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wursthüllen
mit Wursthüllen des Standes der Technik.
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
| Wursttechn. Bruch- Weiterreiß- Folien- Folien- Wasser- Op-Durch-
Reck- Raff- Clip- Flexibilität Falten- Fleisch- |
| Ligenschaften spannung festigkeit dicke schlauch- dampfdurch-
lässigkeit bar- bar- festig- durch Griff bildung anhaftung |
| (X mm²) (X mm²) (mm) durchm. lässigkeit (cm³ keit keit keit
der Hülle optisch (m@/cm²) |
| Wursthulle |
| lungs quer (DIN 53363) (mm) (g/m².Tag) (g) (3) heurteilt heurteilt
(3) |
| aus m².Tag.bar) |
| (i) (DIN 53122) (4) |
| PV@C-Copo- |
| lymer 47 81 35 0,030 60 2,1 7,0 - 27 21 weich faltig 3 |
| St. d. Techn. |
| PETP stark |
| 261 290 30 0,025 60 20,0 80,0 - 0 2 steif 20 |
| St. d. Techn. falting |
| be- ohne |
| Beispiel 1 130 190 20 0,050 60 50,0 10,0 grenzt 0 2 extrem
weich Falten 125 |
| be- ohne |
| Beispiel 2 135 129 30 0,045 63 45,0 16,0 grenzt 0 2 sehr weich
Falten 103 |
| be- ohne |
| Beispiel 3 160 190 21 0,050 60 48 9,0 grenzt 1 2 sehr weich
Falten 115 |
Außerkung: Die in () gesetzten Ziffern bedeuten: (1) Bruchspannung gemessen nach
DIN 53455 (2) Auf einer üblichen Raffmaschine wurde 200 m Folienschlauch zu 10 Raupen
à 20 m gerafft.
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Jede Raupse wurde einseitig verschlossen, mit Luft von 0,3 bar zu
der ursprünglichen Läuge aufgeblasen. Die aufgeblasene Schlauchfolie wurde unter
Wasser getaucht und die Anzahl der durch Raffen entstandenen Löcher gezählt und
in der Tabelle angegeben.
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(3) 100 Würste wurden mit dem Füll- und Clipgerät "FCA Super" der
Fa. Niedecker, BRD hergestellt. Die bei den 200 gesetzten Clips verursachte Anzahl
von Wursthüllenverletzungen wurde gezählt und in der Tabelle angegeben.
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(4) Beurteilt nach 20 Minuten Lagerung in Wasser von 283 K (20°C)
(5) gemessen nach der in DT-OS 23 03 175 (Seite 9 und 10) angegebenen Methode.
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Spalte 5 - 10 = verarbeitungstechnische Daten Spalte 11 - 14 = anwendungstechnische
Daten.