DE69320318T2 - Verfahren und Material zum Verbinden von röhrenförmigen Nahrungsmittelhüllen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Materialien zum Verbinden von Abschnitten flexibler Röhren miteinander unter Bildung kontinuierlicher Längen für verschiedene Anwendungen, insbesondere und beispielhalber als Hüllen für das Abpacken von Nahrungsmittelprodukten, wie Würsten, Fleisch, Käse und so weiter.
• Schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen und speziell Wursthüllen, wie jene aus regenerierter Cellulose und Collagen, wurden weitgehend zur Verarbeitung von Frankfurtern, Bolognas, Salami, Schinken usw. verwendet. Schlauchförmige Hüllen verschiedener Längen werden beispielsweise hergestellt, indem man Viskose zu einer Faserbahn extrudiert, die dann in einem Koagulierbad regeneriert wird. Das regenerierte schlauchförmige Material wird gewaschen, um Nebenprodukt zu entfernen, weiterbehandelt und auf großen Rollen flach aufgerollt. In einigen Fällen wird die Hülle getrocknet und zu schlauchförmigen Strängen gerafft oder stattdessen ungerafft mit genügend Wasser, Weichmacher usw. belassen, so daß vor dem Füllen mit Nahrungsmittelvorläufern keine weitere Tränkung durchgeführt werden muß. In jedem Fall kann die Hüllenrolle mehrere Längen von flachem Rollenmaterial enthalten, das insgesamt mehrere hundert Fuß ausmacht.
• Die optimale Länge von kontinuierlichem Hüllenmaterial wird je nach der speziellen Apparatur, z. B. zum Raffen, Füllen, die verwendet wird, variieren. Im allgemeinen werden jedoch kurze Hüllenlängen ineffizient sein, da sie häufiges Anhalten der automatisierten Anlage erfordern, um Zeit zu geben, um einen neuen Hüllenabschnitt durch die Apparatur zu fädeln. Aus diesem Grund erwies es sich als äußerst erwünscht, das Ende einer schlauchförmigen Hülle mit dem Anfang eines neuen Abschnittes einer schlauchförmigen Hülle zu verbinden oder zu vereinigen, bevor das Ende des ersten Abschnittes beginnt, durch die Apparatur zu gehen. Der Endbereich des ersten Abschnittes wird dann dazu dienen, den ersten Abschnitt des neu verbundenen Abschnittes durch die Apparatur zu ziehen. Auf diese Weise kann die Notwendigkeit für häufiges erneutes Einfädeln in die Apparatur und Wiederherstellung des Arbeitszyklus, nachdem jede kurze Länge von Hüllenmaterial durchgelaufen ist, vermieden werden.
• Verschiedene Methoden und Materialien wurden für das Verbinden von schlauchförmigen Hüllen vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift Nr. 4 032 176 mehrere Methoden zur Vereinigung von Längen von schlauchförmigen Hüllen Ende an Ende unter Verwendung druckempfindlicher Klebstreifen. Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn die Verbindungen nicht mit Streifen verbunden werden, die mit geeigneter Wärme und Druck aufgesiegelt werden, die Häufigkeit einer Verbindungstrennung signifikant zunehmen kann, besonders mit Hüllen mit hohen Feuchtigkeitsgehalten. Druckempfindliche Klebstoffe bilden keine vollständig gehärteten Bindungen, sondern bleiben stattdessen klebrig. Folglich sind solche Verbindungen nicht vollständig zuverlässig, besonders da sie maschinell herstellbar sein, in feuchtem Zustand intakt bleiben und in der Lage sein müssen, den durch die Fülleinrichtung erzeugten Drücken zu widerstehen.
• Die US-Patentschrift Nr. 2 631 509 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von schlauchförmigen Gegenständen aus einem kontinuierlichen Bogen, der durch eine schlauchbildende Führung gezogen wird. Wenn der Schlauch gebildet wird, wird eine verdeckende Kante erzeugt, und eine Perle von thermoplastischem Material wird gleichzeitig dazwischen abgelagert. Die Kante wird unter Hitze und Druck besiegelt. Die US-Patentschriften Nr. 3 560 223 und 3 669 692 beschreiben die Herstellung von schlauchförmigen Gegenständen aus flachem Wickelmaterial. Die letzteren Patentschriften betreffen speziell Hüllen für Leberwurst und haben daher mit Saranpolymer überzogene Oberflächen. In jeder der unmittelbar vorausgehenden Patentschriften werden die Kanten der Schläuche ohne Verbindungsstreifen gesiegelt. Das heißt, die heißgesiegelten Verbindungen der bekannten Hüllen werden nur mit einem Klebstoff verbunden, welcher nicht tragend ist. Das Nichtvorhandensein eines Trägers für den Klebstoff vermindert die Maschinenverarbeitbarkeit der Verbindung, besonders in feuchtem Zustand, und damit wird auch die Gesamtzuverlässigkeit vermindert.
• Die US-Patentschrift Nr. 4 610 742 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden schlauchförmiger Nahrungsmittelhüllen, besonders feuchter Wursthüllen, durch Verwendung eines Verbindungsstreifens, der mit Saranpolymer (Polyvinylidenchlorid und Copolymere) beschichteten Celluloseträger umfaßt. Der Verbindungsstreifen könnte mit Perforationen versehen sein, die ein Austreten von entwickeltem Wasserdampf erlauben würden, wenn der Streifen auf die feuchte Hülle aufgesiegelt wird. Solche Perforationen wurden nur in ausreichender Menge vorgesehen, um ein Austreten von Wasserdampf zu gestatten, und aus keinem anderen Grund.
• Die Menge an erforderlichen Perforationen, um ein Entweichen von Wasserdampf zu gestatten, erforderte eine Entfernung eines sehr kleinen Prozentsatzes an Folienmaterial, und in der Tat wurde tatsächlich kein Material von dem Verbindungsstreifen weggenommen, wenn de Film "festsaß". Eine solche festsitzende Hülle hatte einen anderen Nachteil, da unbearbeitete oder scharfe Kanten oft um das in der Hülle gebildete Loch herum gelassen wurden, die als Stellen für den Beginn von Einrissen in der Hülle wirken konnten.
• Wie in den Fig. 1, 2 und 5 zu sehen, die tatsächlich übermäßige Materialentfernung zeigen, um Wasserdampf entweichen zu lassen (siehe die Beschreibung der Figuren), tragen die Löcher in dem Verbindungsmaterial Rechnung für nicht mehr als 3% der Oberfläche des Verbindungsstreifens.
• Obwohl die Verbindungen der US-4 610 742 eine Verbesserung bezüglich der Abschälfestigkeit der Verbindung und der Fähigkeit, maschinell bearbeitet und gefüllt zu werden, bilden, blieb doch ein ernsthafter Nachteil. Insbesondere hatte die Verbindung keine genügende Streckung bei geeigneter Streckkraft, z. B. unter 8612,5 kPa (1250 psi), um zu erlauben, daß sie über den Stutzenring eines Füllstützens geht, während ihre Unversehrtheit beibehalten wird, besonders wenn handelsübliche mit Saran überzogene Cellulosefolien verwendet wurden.
• Dieser Nachteil war besonders ernsthaft, da er ein sehr wichtiger Grund für das Verbinden von Nahrungsmittelhüllen während des Befüllens ist, um kostspielige Abschaltzeit und kostspieligen Nahrungsmittel- und Hüllenverlust zu vermeiden, die durch Widerauffädeln der Hülle auf den Füllstutzen jeweils, wenn die verwendete Hülle zu ihrem hinteren oder Abschlußende kommt, erforderlich sind.
• Demnach besteht ein Bedarf an einer Cellulosenahrungsmittelhüllenverbindung, die fest genug ist und gleichzeitig genügend Dehnung, z. B. 10 bis 20%, bei einer genügend geringen Streckkraft, wie unterhalb 8612,5 kPa (1250 psi) hat, um zu erlauben, daß die Verbindung über den Stutzenring des Füllstutzens läuft. Die Zugkraft in der Richtung der Streckung, d. h. quer zur Längsachse der Hülle, sollte wenigstens 689 kPa (100 psi) größer als die Streckkraft sein, die erforderlich ist, um eine ausreichende Dehnung zu erhalten, damit die Hüllenverbindung über den Stutzenring geht. Ein weiterer Nachteil bekannter Verbindungen war die Schwierigkeit beim automatischen Entfernen derselben, nachdem sie ihre Funktion eines Ziehens oder Führens der nächsten Hülle durch die fragliche Maschinerie erfüllt hatten. Es besteht daher ein Bedarf an einer Verbindung, die leicht automatisch festgestellt und entfernt werden kann.
• Die Erfindung betrifft eine Verbindung für schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen aus regenerierter Cellulose. Die Verbindung enthält einen Verbindungsstreifen, der eine regenerierte Cellulosefolie umfaßt, die auf wenigstens einer Oberfläche mit einem Polyvinylidenchloridpolymer (Saran) beschichtet ist und der eine Foliendicke von 0,0508 bis 0,254 mm (0,002 bis 0,01 in) hat.
• Der Verbindungsstreifen ist perforiert, um 10 bis 30% der Fläche der Folie zu entfernen. Die Materialentfernung von dem Verbindungsstreifen ergibt eine Dehnung von 10 bis 20% bei einer streckenden Zugkraft zwichen 3445 und 8612,5 kPa (500 bis 1250 psi) in einer Richtung quer zu der der Längsachse der Hülle. Die Zugkraft beim Bruch in jeder Richtung sollte wenigstens 689 kPa (100 psi) größer als die streckende Zugkraft sein, die erforderlich ist, um die erwünschte Dehnung von 10 bis 20, vorzugsweise von 15 bis 20% zu erhalten. Die Perforationen werden vorzugsweise durch Ausstanzen unter Bildung von Löchern mit glatten Kanten erzeugt, um rohe Kanten zu vermeiden, die bei der Ausbildung von Löchern unter Verwendung anderer Methoden belassen werden. Solche rohen Kanten neigen dazu, Stellen zu sein, an denen Einrisse eingeleitet werden.
• Um die Verbindung zu bilden, wird der Verbindungsstreifen um die beschichtete Oberfläche an einem Vorderende einer ersten schlauchförmigen Nahrungsmittelhülle aus regenerierter Cellulose und einem Hinterende einer zweiten schlauchförmigen Nahrungsmittelhülle aus regenerierter Cellulose, wobei die Enden in unmittelbarer Nähe zueinander liegen, gewickelt und dort aufgesiegelt. In unmittelbarer Nähe zueinander, wie hier verwendet, bedeutet, daß die Ende durch weniger als 1 cm voneinander getrennt sind und gewöhnlich aneinanderstoßen oder die Hüllen sogar einander in dem Sinne übelappen, daß eine der Hüllen in die andere teleskopartig eingeschoben ist. Um ein Einfangen einer Kante einer Hülle zu vermeiden, ist gewöhnlich das Hinterende der Hülle, welche in die fragliche Maschine eingetreten ist, teleskopartig in das Vorderende der Hülle eingeschoben, welche noch nicht in die fragliche Maschine eingetreten ist.
• Die Verbindung gemäß der Erfindung hat beispielsweise eine 20%ige Dehnung bei 3445 bis 8612,5 kPa (500 bis 1250 psi) Zugkraft, vorzugsweise 6201 bis 7923,5 kPa (900 bis 11 50 psi) Zugkraft und hat eine Bruchfestigkeit in der Richtung der Dehnung von wenigstens 689 kPa (100 psi) größer als die Zugkraft, die zum Erreichen einer 20%igen Dehnung erforderlich ist. Die Verbindung nach der Erfindung behält ihre Unversehrtheit, während sie über einen Stutzenring an einem Füllstutzen geht, welcher im Umfang bis zu 20% größer als der nominale unaufgeblasene Umfang der Hülle ist.
• Die Verbindung nach der Erfindung ist besonders für die Verwendung mit einer vorbefeuchteten Hülle, die wenigstens etwa 20% Wasser, bezogen auf das gesamte Hüllengewicht, enthält, geeignet. Eine solche vorbefeuchtete Hülle enthält gewöhnlich 20 bis 40% Wasser, bezogen auf das gesamte Hüllengewicht.
• Die Verbindung nach der Erfindung verwendet erwünschtermaßen einen Verbindungsstreifen, der eine Markierung enthält, welche eine automatische Identifizierung und Entfernung der Verbindung erlaubt, nachdem sie über einen Stutzenring an einem Füllstutzen gelaufen ist. Beispiele geeigneter Markierungen können ein Pigment einschließen, welches mit Hilfe einer Photozelle festgestellt wird, oder können eine Substanz einschließen, die magnetisch festgestellt werden kann.
• Verbinden nach der vorliegenden Erfindung erfolgt durch die Stufen einer Montage des Hinterendes einer ersten Hülle und des Vorderendes einer zweiten Hülle unter Bildung einer Verbindung. Die Verbindung wird dann mit dem Verbindungsstreifen in Berührung gebracht, wie ein solcher Streifen oben beschrieben wurde, und durch Zusammenpressen und Erhitzen auf eine ausreichende Temperatur gebunden, um das Saranpolymer zu erweichen oder zu schmelzen, ohne dessen Abbau zu bewirken. Der Druck preßt das erweichte Polymer in innigen Kontakt mit den Oberflächen der zu verbindenden Hüllen. Somit liefert der mit Saranpolymer überzogene Celluloseverbindungsstreifen Verbindungen mit niedrigem Volumen, hoher Scherfestigkeit und hoher Stoßfestigkeit für Nahrungsmittelhüllen. Wenn vollständig gebunden, zeigen die Verbindungen überlegene Abschälfestigkeit und können verwendet werden, um nahezu alle Hüllen einschließlich getrockneter Hüllen zu verbinden. Da die Bindungen auch wasserundurchlässig sind, sind der Verbindungsstreifen und die Verfahren einer Verwendung besonders gut geeignet zum Verbinden feuchter oder vorbefeuchteter Hüllen von dem Typ, der fertig für das Befüllen ist. Die Verbindungen sind raffbar und füllbar und, da sei ein niedriges Volumen haben, auch maschinell verarbeitbar. Die so gebildete Verbindung ist besonders gut für die Verwendung beim Befüllen, da sie genügend Dehnung und Festigkeit hat, um über den Stutzenring eines Füllstutzens zu gehen.
• Für ein weiteres Verständnis der Erfindung sowie ihrer kennzeichnenden Merkmale sollte nun auf die folgende detaillierte Beschreibung derselben, die in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung herangezogen wird, Bezug genommen werden, worin
• Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Verbindungsstreifen nach der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von Hüllenschnitten ist, die aneinanderstoßend angeordnet sind und teilweise mit dem Verbindungsstreifen von Fig. 1 umwickelt sind,
• Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung einer fertigen Verbindung von Fig. 2 ist,
• Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung der Verbindung entlang der Linie 4-4 von Fig. 3 ist,
• Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer teilweise umwickelten Verbindung ist, worin das Ende eines Abschnittes teleskopartig in das andere eingeschoben ist,
• Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung der fertigen Verbindung nach Fig. 5 ist,
• Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung von verbundenen Hüllen ist, die mit einem Heißsiegelgerät verbunden sind,
• Fig. 8 eine Längsschnittdarstellung einer teleskopartig ineinandergeschobenen Verbindung ist, die im Inneren mit dem Verbindungsstreifen verbunden ist, und
• Fig. 9 eine perspektivische Darstellung der vollständig gebundenen Hülle von Fig. 8 ist.
• Kehrt man nun zu Fig. 1 zurück, so ist dort ein Verbindungsstreifen 14 mit einem äußeren Saranpolymerüberzug 16 auf wenigstens einer seiner Oberflächen vorgesehen. Der Streifen besitzt einen Träger 18, der aus einer Cellulosefolie gebildet ist und beispielsweise regenerierte Cellulose, Cellophan, Kunstseide und andere derartig hergestellte Polymere einschließen würde. Regenerierte Cellulose soll sowohl klare, regenerierte Cellulosefolien als auch Folien von faserverstärkter regenerierter Cellulose einschließen. Das Hauptkriterium bei der Auswahl eines speziellen Celluloseträgermaterials ist jenes, daß es eine höhere Schmelz- und Zersetzungstemperatur als der Schmelzpunkt des äußeren Saranpolymerüberzuges hat.
• Der Celluloseträger kann nach irgendeiner der bekannten Methoden hergestellt werden, wie nach dem Viskoseverfahren, Cuprammoniumverfahren, durch Denitrierung von Cellulosenitrat und dergleichen. Beispielsweise können klare regenerierte Cellulosefolien durch Ex trudieren von Viskose in ein Koagulierbad hergestellt werden, das Ammoniumsulfat, Natriumsulfat und Schwefelsäure enthält. Die regenerierte Cellulose wird aus dem Koagulierbad entfernt und gewaschen, um Reaktionspartner und Nebenprodukte zu entfernen. Im Falle der festeren faserverstärkten regenerierten Folien wird das Herstellungsverfahren so modifiziert, daß ein Bahnmaterial, vorzugsweise und beispielsweise ein langfaseriges Hanfpapier, in die Folie eingeführt wird. Ein Faserbogen wird durch ein Beschichtungsmundstück geführt, wo Viskose in den Bogen extrudiert wird, wonach eine Behandlung in einem Koagulierbad erfolgt, wo die Cellulose regeneriert wird, um eine papierverstärkte Folie zu erzeugen, die typischerweise etwa 35 bis 40% Papier und etwa 60 bis 65% regenerierte Cellulose sowie weichmachende Bestandteile, z. B Glycerin und Wasser, enthält.
• Bei der Herstellung des Verbindungsstreifens wird ein dünner, vorzugsweise kontinuierlicher Überzug eines Saranpolymers auf wenigstens einer Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht. Die Begriffe "Saranpolymer" und "Saranklebstoff", wie sie hier verwendet werden, sollen eine Familie bekannter thermoplastischer Harze einschließen, wie Vinylidenchloridhomopolymer und Copolymere von Vinylidenchlorid mit wenigstens einem anderen Monomer, wie Vinylchlorid, Acrylnitril, Acrylaten, Methacrylaten und ihren niedermolekularen Alkylester, z. B. Methyl- und Ethylester, Vinalyacetat usw. Copolymere von Vinylidenchlorid mit anderen Monomeren werden allgemein mit ihrem Gewichtsverhältnis der Monomereinheiten in dem Copolymer beschrieben. Saran hat vorzugsweise wenigstens etwa 50% Vinylidenchlorid. Copolymere, die so wenig wie 10% Vinylidenchlorid enthalten, sind jedoch auch in diesem Begriff gemäß der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
• "Verbindungsstreifen", wie hier verwendet, erfordert einen Saranüberzug mit genügend Vinylidenchlorid, um die Bildung einer festen Bindung mit dem Celluloseträger zu erlauben. Der Saranklebstoffüberzug kann nach herkömmlichen Methoden nach dem Stand der Technik aufgebracht werden. Das Ziel in jedem Fall ist es, einen flexiblen Verbindungsstreifen mit einem dünnen, zusammenhängenden, anhaftenden Überzug des Klebstoffes auf dem Celluloseträger für optimale Abschäl- und Schlagfestigkeitseigenschaften herzustellen, besonders wenn die verbundenen Hüllenabschnitte angefeuchtet oder feucht sind. Beispielsweise können Saranpolymere direkt auf dem Streifenträger nach der in der US-Patentschrift Nr. 2 961 323 beschriebenen Verfahrenstechnik aufgebracht werden. Dort wird ein Saranpolymer entweder in einem wäßrigen oder einem nichtwäßrigen System auf unbeschichteter Cellulose nach verschiedenen Technik aufgebracht, wie durch Eintauchen oder mit Hilfe eines Rakels, durch Sprühen oder Extrudieren. Gute Haftung des Sarans erreicht man durch Trocknen und anschließendes Erhitzen auf Temperaturen, die ausreichen, um den Überzug zu sintern, aber auf Temperaturen unterhalb jener, die die Cellulosegrundlage nachteilig beeinflussen.
• Alternativ kann das Saranpolymer mit Hilfe einer selbstgrundierenden Überzugszusammensetzung aufgebracht werden, wie in der US-Patentschrift Nr. 3 794 515 beschrieben ist, wo ein Saranharz, ein Weichmacher, ein polymeres Polyisocyanat und ein Aktivator aus einem Lösungsmittelsystem aufgebracht werden. Dort wird schlauchförmige Cellulose mit einschichtigem Lack überzogen und dann durch Erhitzen gehärtet. Als eine weitere Alternative kann das Cellulosesubstrat vor dem Aufbringen des Saranklebstoffes als eine getrennte Stufe grundiert werden. Beispielsweise kann sie nach der Regenerierung, dem Waschen, dem Weichmachen usw. der Cellulose und, während sie sich noch in dem Gelzustand und vor dem Trocknen befindet, mit einer für Nahrungsmittel zulässigen Haftgrundierung für noch festeres Anhaften des Saranpolymers an dem Streifenträger behandelt werden. Eine besonders bevorzugte Grundierung ist ein epoxysubstituiertes Harz, das aus einem wasserlöslichen hitzehärtbaren Reaktionsprodukt eines polysekundären Amins besteht. Spezieller sind sie Polymere von Epichlorhydrin mit mehreren NH-Gruppen und mit einem Epoxyequivalentgewicht von wenigstens etwa 100 und vorzugsweise weniger als 2000, bestimmt durch Umsetzung mit Mercaptoethanol in dem Verfahren, das in Bates TAPPI, 52, Nr. 6, 1969, Seite 1163 beschrieben ist. Die besonders für die Verwendung nach Überziehen des Streifenträgers bevorzugten epoxysubstituierten Grundierungen sind unter dem Namen Kymene erhältlich, der als Marke der Hercules Powder Company, Wilmington, Delaware registriert ist.
• Gute Haftungseigenschaften erhält man, wenn die obige Grundierung auf dem Streifenträger in kleineren Mengen aufgebracht wird. Allgemein bedeutet dies, daß die Konzentration des verwendeten Grundierungsharzes wenigstens 0,5% ist und im Bereich bis zu 5% oder mehr liegt. Das Grundierungsharz wird durch Hitzetrocknung gehärtet. Der Saranüberzug kann dann auf der grundierten Hülle beispielsweise gemäß Methoden aufgebracht werden, die in den US-Patentschriften Nr. 3 794 515, 2 961 323 usw. beschrieben sind.
• Es ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung auch laminierte Verbindungsstreifen in Betracht zieht, die durch Laminierung von Saranfolien auf Celluloseträgern hergestellt sind, welche aus 1 bis 4 in breiten, flachen, zusammenhängenden Bahnen regenerierter Cellulose bestehen. Am meisten bevorzugt werden jedoch die Streifen aus Nahrungsmittelhüllenmaterialien mit Saranpolymerüberzügen hergestellt, wo bei der normalen Verwendung das Hüllenmaterial die benötigten Barriereeigenschaften gegen Wasserverlust und durch sauerstoffinduzierte Verfärbung eisenreicher Fleischprodukte, wie Leberwurst, Hamburger usw., liefert, die darin eingeschlossen sind. Leberwurst und Braunschweiger werden gewöhnlich in Faserhüllen mit Saranüberzug und gesteuerter Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit abgepackt. Solche Hüllen werden häufig als flache Wickelmaterialien entweder mit einem äußeren oder inneren Überzug eines Saranpolymers geliefert. Verbindungsstreifen können durch Abtrennen von schlauchförmigen Hüllen quer zu ihren Längsachsen oder durch Spalten der Hüllen längs an einer oder beiden Kanten flachliegender Wickelmaterialien hergestellt werden. Durch Schlitzen eines Abschnittes des flachliegenden, mit Saran überzogenen schlauchförmigen Materials an einer Kante kann ein geeigneter Verbindungsstreifen hergestellt werden, indem man das Material offenlegt und ihn nach der Größe der zu verbindenden Hüllen auf geeignete Längen schneidet.
• Solche mit Saran überzogenen regenerierten Cellulosematerialien, wie sie im Handel erhältlich sind, haben gewöhnlich eine Dicke von 0,005 bis 0,0065 in und eine unzureichende Dehnung, um über den Stutzenring eines Füllstutzens zu gehen, d. h. ein Dehnungserfordernis von etwa 11 bis 20%, ohne durch Reibung an dem Stutzenring anzuhaften oder von der Hülle zu delaminieren, einzureißen oder anderweitig Verbindungsunversehrtheit zu verlieren.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung muß der in der Verbindung verwendete Verbindungsstreifen, um die erforderliche Dehnung zu erhalten, ungeachtet der Methode der Herstellung der Verbindung der Verbindungsstreifen mit mehreren Löchern versehen werden, so daß 10 bis 30% der Fläche des Verbindungsstreifens entfernt werden. Um dieses Ergebnis zu erhalten, werden gewöhnlich 10 bis 30 Löcher je Quadratinch Oberflächenbereich des Verbindungsstreifens gemacht. Der Lochdurchmesser variiert gewöhnlich zwischen 1/16 und 3/16 in (1,6 bis 4,8 mm), und die Löcher werden vorzugsweise in einem sich regelmäßig wiederholenden Muster ausgebildet, so daß auf der gleichen Geraden liegende Löcher wenigstens ungefähr gleichen Abstand haben.
• Bei der Verwendung des Streifens zum Verbinden wird gewöhnlich das Hinterende einer Hülle beispielsweise neben der Vorderkante der nächsten Hülle gebracht und zu einer geeigneten Verbindung vereingt. Beispielsweise wird ein 3 in breiter Streifen von mit Saran beschichtetem Verbindungsstreifen um den vereinigten Stoß gewickelt, wobei der Saranüberzug in Kontakt mit den Hüllen die Verbindung herstellt. Vorzugsweise wird der Verbindungsstreifen vollständig um den Stoß gebracht und werden die Enden überdeckt. Der umwickelte Stoß wird dann "programmmierter" Wärme und "programmiertem" Druck während einer Zeitdauer ausgesetzt, bei der das Saranpolymer wenigstens erweicht, stärker bevorzugt aber in innige Berührung mit den Oberflächen der zu verbindenden Hüllen erweicht und schmilzt. Wenn die Verbindung abkühlt und der Saranklebstoff aushärtet, bekommt man eine extrem feste, wasserundurchlässige Bindung.
• Beim Verbinden von Hüllenabschnitten können die Oberflächen der Hüllen in Berührung mit dem Verbindungsstreifen mit einem Haftungspromotor in der Form eines Grundierüberzuges behandelt werden. Solche Überzüge werden häufig auf der Außenoberfläche von Cellulosegehäusen verwendet, um beispielsweise die Haftung von Druckfarben zu verbessern. Ähnlich werden sie oftmals auf den Innenflächen von schlauchförmigen Hüllen verwendet, die für Leberwurst, Braunschweiger usw. benutzt werden, um die Haftung des Fleisches an der Hülle zu verbessern, unappetitliche Fettabscheidungen an der Bildung zwischen der Innen wand der Hülle und der Außenoberfläche des Fleischproduktes zu verhindern. Solche Überzüge schließen beispielsweise Kymene-Harze, wie Kymene 557, das oben beschrieben wurde, ein. Andere geeignete Grundierungen würden polymere Polyisocyanate von Lebensmittelqualität, wie in der US-Patentschrift Nr. 3 912 839 beschrieben, einschließen. Obwohl die Oberflächen der verbundenen Hüllenabschnitte in Berührung mit dem Verbindungsstreifen nicht in jedem Fall einen Haftungspromotor haben müssen, ist die Verwendung eines Haftungspromotors besonders erwünscht, wenn sich die zu verbindenden Hüllenabschnitte in einem angefeuchteten oder feuchten Zustand befinden.
• Die Fig. 2 und 3 beschreiben das Hinterende eines Hüllenabschnittes 22 und das Vorderende des Hüllenabschnitte 24, wobei sich deren jeweilige Querendkanten in aneinanderliegender Beziehung 26 befinden. Die Außenoberflächen der Bereiche 22 und 24 haben einen Grundierungsüberzug 28, wie beispielsweise aus Kymene-Harz, das vor dem Verbinden für stärkere Bindungen nach dem Siegeln aufgebracht wurde. Der Verbindungsstreifen 14 mit einer Breite allgemein im Bereich von etwa 2,54 bis 10,16 cm (1 bis etwa 4 in) wird zunächst auf der Rückseite der Abschnitte als Umhüllung aufgebracht, dann übergefaltet und als Abdeckung aufgebracht, wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist.
• Die Fig. 5 und 6 beschreiben eine alternative Methode zur Verbindung schlauchförmiger Hüllen, bei der die Vorderkante des Hüllenabschnittes 32 teleskopartig in das Innere der Hinterkante des Hüllenabschnittes 30 unter Bildung einer Verbindung 34 eingeführt wird. Der Verbindungsstreifen 36 von geeigneter Breite und Länge, der gemäß den obenbeschriebenen Methoden hergestellt wurde, wird um den Stoß gewickelt und durch die Anwendung von Hitze und Druck aufgesiegelt.
• Ein Verbinden des Streifens mit dem vereinigten Stoß erfolgt am besten durch Anwendung von ausreichend Hitze und Druck während einer Zeitdauer, die ausreicht, das Saranpolymer in dem Streifen ohne dessen Zersetzung zu erweichen und stärker bevorzugt zu schmelzen. Es wurde festgestellt, daß, wenn der Erhitzungszyklus zu lange ist und das Saran ausreichenden Temperaturen und Drücken ausgesetzt wird, um das Polymer zu zersetzen, Chlorwasserstoffsäure freigesetzt wird. Unter solchen Umständen greift die Säure rasch die Verbindung und das verbundene Material an, schwächt sie und macht die schlauchförmige Hülle unbrauchbar für alle praktischen Zwecke einer Nahrungsmittelumhüllung. Wenn das Material während der Lagerung altert, kann es langsam durch die Säure aufgelöst werden. Wenn zu wenig Hitze und/oder Druck angewendet wird oder der Erhitzungszyklus zu kurz ist, um das Saran zum Schmelzen zu bringen, wird das Polymer entsprechend keinen ausreichenden Kontakt mit dem Schlauchmaterial erzeugen, um die Hüllen fest zu verbinden. Somit werden Verbindungen dieses letzteren Typs auch schwach und ohne die erforderliche Abschältfestigkeit und können unbrauchbar sein.
• Die Dauer des Erhitzungszyklus und die angewendeten Temperaturen können durch Erfahrung des Fachmannes bestimmt werden. Sie hängen beispielsweise von dem speziell verwendeten Saranpolymer in dem Verbindungsstreifen, der Zusammensetzung der zu verbindenden Hüllenmaterialien sowie der Dicke der Hüllenmaterialien ab. Es wird verständlich sein, daß die Heißsiegelzyklen durch Verwendung erhöhter Heißsiegeltemperaturen und - drücke verkürzt werden können, ohne den Verbindungsstreifen notwendigerweise zu verschmoren oder zu zersetzen. Ähnlich können die Zyklen verlängert werden, vorausgesetzt daß mildere Temperaturen und Drücke benutzt werden. Höhere Temperaturen können mit Vorteil angewendet werden, wenn sich die zu verbindenden Hüllen feucht oder in einem angefeuchteten, zum Füllen fertigen Zustand befinden. Die Zielsetzung ist in jedem Fall, "gute Abschälfestigkeiten" zu erreichen, die zum Zwecke der vorliegenden Erfindung eher eine Delaminierung der Hülle als des Verbindungsstreifens bedeuten, wenn der Streifen und die Hülle in einem 90º-Winkel auseinandergezogen werden.
• Fig. 7 erläutert schematisch die obere Heißsiegelbacke 38 und die untere Heißsiegelbacke 40 einer elektrischen Heißsiegelvorrichtung 39 bekannter Konstruktion, die unter Druck gleichzeitig auf die obere und untere Oberfläche des Stoßes 34 aufgebracht wird. Die Temperatur der Siegelbacken wird durch den Kontrollrheostat 42 reguliert. Solche Einheiten sind über übliche Handelsquellen erhältlich, wie jene, die bei der Vertrod Corporatioin, Brooklyn, New York erhältlich sind.
• Die vorliegende Erfindung betrachtet auch Ausführungsformen, bei denen die zu verbindenden Hüllen eine äußere oder innere Oberfläche mit einem Saranpolymer überzogen haben. Schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen mit einem äußeren Saranüberzug für gesteuerte Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit, die beispielsweise beim Verpacken von Leberwurst und Braunschweiger verwendet werden, können miteinander verbunden werden, indem man beispielsweise das Ende eines Abschnittes in das Ende eines anderen teleskopartig einschiebt, wir durch die Fig. 5 und 6 erläutert ist. Der äußere Saranpolymerüberzug und die innere Haftungsgrundierung solcher Hüllen erlauben sogar ein Verbinden der Hüllenabschnitte miteinander ohne Verbindungsstreifen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich jedoch mit der Verwendung von Verbindungsstreifen, wie oben beschrieben, mit einem Träger für eine Verstärkung und für maximale Abschälfestigkeit, besonders in feuchtem Zustand.
• Hüllen mit inneren Saranüberzügen, wie jene, die unter der Bezeichnung "Faserin", einer eingetragenen Marke der Teepak, Inc., Danville, Illinois, erhältlich sind, können durch Heißsiegeln ohne einen Celluloseträger mit oder ohne einen Saranklebstoff, der im Inneren des Stoßes angeordnet ist, verbunden werden. Demnach erläutern die Fig. 8 und 9 eine weitere Ausführungsform, bei der eine Nahrungsmittelhülle 46 mit einem inneren Saranüberzug teleskopartig in die Hülle 44 eingeschoben wird, die auch einen inneren Saranüberzug hat, um eine Verbindung 48 zu bilden, nachdem eine Verbindungsstreifenhülse 50 in ein Ende eingesetzt wurde. Das Saranpolymer des Verbindungsstreifens blickt zu der Innenwand der Hülle hin, so daß beim Heißsiegeln keine Blockierung an der Verbindungsstelle auftritt.
Beispiel
• Um die Unterschiede zwischen dem Verbindungsstreifen nach der Erfindung und bekannten Verbindungsstreifen zu demonstrieren, wurde jeder der verschiedenen Verbindungsstreifen hinsichtlich der Dehnung bei Bruch und der Zugfestigkeit in einer Querrichtung zu der Längsachse der Hülle, auf welche der Streifen aufzubringen ist, getestet. Die getesteten Streifen sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die ersten vier A bis D sind nach dem Stand der Technik verwendete saranbeschichtete Verbindungsstreiten. Beispiel D ist ein Streifen nach der vorliegenden Erfindung. Tabelle 1
• Die Dehnung und die Zugfestigkeit beim Bruch sind in Tabelle 2 für die Streifen A bis E angegeben. Tabelle 2
• Die obigen Verbindungsstreifen wurden weiterhin auf derselben Maschine getestet, um die Dehnungskraft zur Erzielung einer Dehnung von 20% zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3
• Wie leicht ersichtlich ist, hat von den getesteten Streifen nur der Streifen nach der Erfindung eine Dehnung in psi unter 1250 psi, um eine Dehnung von 20% zu erhalten, während er gleichzeitig einen Bruch in psi über 100 psi größer die als 20%-Dehnungs-psi hat. Als ein weiterer Test werden Hüllenverbindungen mit dem Verbindungsstreifen nach der Erfindung durch Füllen mit Bologna getestet. Die Hülle hat einen nullaufgeblasenen Durchmesser von 4,86 in und muß sich über einen Stutzenring mit einem Durchmesser von 5,77 in ausdehnen. Nur die Probe E dehnte sich so aus, daß sie über den Stutzenring ging, während die restlichen Proben entweder auf dem Stutzenring festfraßen oder brachen.

Claims (11)

1. Verbindung für eine Nahrungsmittelhülle mit einem perforierten Verbindungsstreifen, der um eine beschichtete Oberfläche derselben an einem Vorderende einer ersten schlauchförmigen Nahrungsmittelhülle aus regenerierter Zellulose und einem Hinterende einer zweiten schlauchförmigen Nahrungsmittelhülle aus regenerierter Zellulose gewickelt und auf sie aufgesiegelt ist, wobei die Enden unmittelbar aneinanderliegen, und mit einer Folie aus regenerierter Zellulose, der auf wenigstens einer Oberfläche mit einem Saranpolymer überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Dicke von 0,0508 bis 0,254 mm (0,002 bis 0,01 in) hat und so perforiert ist, daß 10 bis 30 % der Fläche der Folie entfernt sind und er eine Dehnung von 10 bis 20% bei einer streckenden Zugkraft zwischen 3445 und 8612,5 kPa (500 und 1250 psi) in einer Richtung quer zur Richtung der Längsachse der Hülle liefert, wobei der Streifen eine Zugfestigkeit beim Bruch von wenigstens 689 kPa (100 psi) größer als die streckende Zugkraft hat, welche erforderlich ist, um diese Dehnung von 10 bis 20% zu bekommen.

2. Verbindung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung ihre Unversehrtheit behält, während sie leicht über einen Füllstutzenring auf einem Füllstutzen geht, welcher einen 15 bis 20% größeren Umfang als der nominale unaufgeblasene Umfang der Hülle hat.

3. Verbindung nach Anspruch 1, bei der die Hüllen vorbefeuchtete Hüllen sind, die wenigstens etwa 20% Wasser, bezogen auf das Gesamthüllengewicht, enthalten.

4. Verbindung nach Anspruch 1, bei der die Hülle 20 bis 40% Wasser, bezogen auf das Gesamthüllengewicht, enthält.

5. Verbindung nach Anspruch 1, bei der die Enden aneinanderstoßen.

6. Verbindung nach Anspruch 1, bei der das Hinterende teleskopartig in das Vorderende geschoben ist.

7. Verbindung nach Anspruch 1, bei der der Verbindungsstreifen eine Markierung enthält, die eine automatische Identifizierung und Entfernung der Verbindung, nachdem sie über einen Füllstutzenring auf einem Füllstutzen gegangen ist, gestattet.

8. Verbindung nach Anspruch 7, bei der die Markierung ein Pigment umfaßt, welches mit Hilfe einer Photozeile festgestellt werden kann.

9. Verbindung nach Anspruch 7, bei der die Markierung eine Substanz umfaßt, die magnetisch ermittelt werden kann.

10. Verbindungsstreifen für eine Nahrungsmittelhülle, der perforiert ist und eine Folie aus regenerierter Zellulose umfaßt, die auf wenigstens einer Oberfläche mit einem Saranpolymer beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Dicke von 0,0508 bis 0,254 mm (0,002 bis 0,01 in) hat und so perforiert ist, daß 10 bis 30% der Fläche der Folie entfernt sind und sie eine Dehnung von 10 bis 20% bei einer streckenden Zugkraft zwischen 3445 und 8612,5 kPa (500 bis 1250 psi) in einer Richtung quer zur Richtung der Längsachse der Hülle ergibt, wobei der Streifen eine Zugfestigkeit beim Bruch von wenigstens 689 kPa (100 psi) größer als die streckende Zugkraft hat, die erforderlich ist, um diese Dehnung von 10 bis 20% zu erhalten.

11. Verfahren zum Verbinden schlauchförmiger Nahrungsmittelhüllen mit den Stufen, in denen man

a) das Hinterende eines ersten Hüllensegmentes in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Vorderende eines zweiten Hüllensegmentes unter Bildung einer Verbindung anordnet,

b) die Segmente über der Verbindung mit einem Verbindungsstreifen in Berührung bringt,

dadurch gekennzeichnet, daß als der Verbindungsstreifen ein Streifen nach Anspruch 10 verwendet wird und die Verbindung durch Zusammenpressen und Erhitzen des Streifens auf eine Temperatur und einen Druck erzeugt wird, die ausreichen, um das Saranpolymer an den Hüllensegmenten zu befestigen.