ES2296808T3 - Pelicula de colageno multiperforada. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación continua de una película de colágeno multiperforada adecuada para envolver que comprende: desplazamiento de la película en la dirección de la máquina; perforación de la película de colágeno; caracterizada por la simultánea: (i) aplicación de un láser provisto de una unidad optomecánica programada para desviar el haz de láser sobre la película de colágeno en movimiento; (ii) desplazamiento del haz de láser en un movimiento calibrado en dirección longitudinal y transversal con respecto al desplazamiento de la película; y (iii) aplicación pulsada del haz de láser durante el desplazamiento de la película.
Description
Película de colágeno multiperforada.
El objeto de esta invención es un procedimiento
para la fabricación continua de una película de colágeno perforada
en forma de rollos o láminas, adecuada para envolver comida y,
debido a la existencia de distancias lo suficientemente pequeñas
entre las perforaciones individuales, permitir el escape del aire o
vapor atrapado entre la película y la comida envuelta en dicha
película, y que tiene propiedades mecánicas apropiadas para usar en
la fabricación de jamón cocido o en operaciones comparables en
condiciones industriales.
Para responder a la gran demanda de jamón cocido
se ha vuelto práctica común usar otros cortes musculares grandes
del cerdo en la fabricación de jamón, por ejemplo, hombro y cuello
deshuesado. Estos cortes de carne se envasan en una red elástica
antes de cocinar. Durante la cocción, los anteriores cortes de carne
se convierten en un jamón compacto enmallado con una estructura
superficial apetecible debido a la impresión de la malla. Para no
dañar la superficie del jamón al retirar la malla elástica, se ha
convertido en práctica habitual la introducción de una película de
colágeno comestible entre la malla y los cortes de carne. En el
transcurso del procedimiento de cocción, la película de colágeno se
transforma en componente integral del jamón y la malla elástica
puede retirarse fácilmente del producto terminado sin dañar la
superficie de carne.
La preparación de películas de colágeno
comestible se ha descrito, por ejemplo, en el documento DE 642 922.
Su aplicación como envoltorios comestibles para la comida se ha
referido, por ejemplo, en el documento DE 19 45 527 y su uso para
envolver productos cárnicos se conoce a partir del documento US
3.014.024.
El documento USP 5.885.634 enseña que la
capacidad de extensión y la resistencia a la rotura
("resistencia") de una película de colágeno son factores clave
con respecto a la maquinabilidad de las películas de colágeno.
También enseña como mejorar su capacidad de extensión sin
comprometer su resistencia.
Las películas de colágeno con ingredientes
funcionales incorporados en la película se conocen a partir del
documento DE-PS 970 263 (películas que contienen
componentes colorantes solubles y/o aromas solubles) y el documento
WO 95/17100 (película de colágeno con especias finamente molidas
embebidas como ingredientes integrales).
También se ha descrito una película de colágeno
comestible adecuada para simplificar el procedimiento de fabricación
para "Jamón de la selva negra" u otros productos alimentarios
con un recubrimiento externo negro (USP 6.224.919).
Así, las películas de colágeno comestibles han
encontrado una amplia aplicación en la industria cárnica y aviar
permitiendo procedimientos de fabricación más eficaces y
proporcionando productos con mejor sabor y más apetitosos.
Actualmente, las películas de colágeno se
proporcionan o bien en "rollos" (película continua enrollada en
un núcleo cilíndrico; longitudes habituales de las películas: 50 m
o 100 m; anchuras habituales de las películas entre 380 mm y 620
mm) o en forma de "láminas" cortadas con las dimensiones que
necesita el cliente. El grosor habitual de la pared de las
películas disponibles varía en el intervalo entre 15 \mum y 30
\mum (cuando la película tiene un contenido en humedad de 10%
-15%). Preferiblemente, el grosor de estas películas no se expresa
en términos de "\mum" sino en términos de peso (g/m^{2}).
Para las películas de colágeno disponibles actualmente, los pesos
base varían en el intervalo entre 22 g/m^{2} y 40 g/m^{2} (con
una humedad absoluta de 10% - 15%).
La aplicación de películas de colágeno
industrial más habitual es la fabricación de jamones cocidos en
malla que se refiere anteriormente. En general, los rollos de
película de colágeno comestibles se usan en aplicadores similares a
las que se refieren en la patente de Estados Unidos n.º 4.910.034.
En dichos dispositivos, se tira de la película enrollada, se guía
sobre un soporte y se le da forma de película tubular superponiendo
laxamente los bordes de la película plana. El tubo así obtenido se
guía a través del canal anular entre dos tubos concéntricos al
final de los cuales se junta con una malla tubular elástica que
proporciona el tubo exterior. En general, el tubo con estructura en
sándwich formado por la malla elástica (exterior) y la película de
colágeno (interior) se cierra mediante un clip para amortiguar los
cortes de carne que se llevan a través del interior de los tubos
concéntricos que sirve de tubo de embutido. Cuando la carne que se
fuerza a través del tubo de embutido se amortigua al final del
mismo, ejerce un empuje tanto sobre la película de colágeno como
sobre la malla elástica que la recubre que, así, envuelven
automáticamente el corte de carne. Después de cerrar el envoltorio
con estructura en sándwich en el otro extremo mediante un segundo
clip, se obtiene un producto enmallado ovoide. Esta descripción
simplificada del procedimiento de envasado se aclara con mayor
precisión en la patente de Estados Unidos n.º 4.910.034.
Sin embargo, a pesar de las ventajas
relacionadas con el uso de películas de colágeno comestibles que se
han descrito de forma exhaustiva, por ejemplo, en las patentes que
se citan anteriormente, siempre ha quedado un problema sin
resolver: puede quedar aire atrapado entre la película de colágeno y
la carne durante el procedimiento de envolver y/o puede pasar lo
mismo con el vapor generado durante la cocción posterior. En
consecuencia, pueden formarse bolsas de aire, dejando
"cráteres" poco apetecibles sobre la superficie del producto
terminado. Dichos productos después deben depreciarse, provocando
una pérdida sustancial de los beneficios.
Con la introducción de maquinaria de envasado
específica (por ejemplo Handtmann-Piereder
PX-94 NC) que permite una mayor productividad y un
fraccionamiento más preciso que la maquinaria que se empleaba
anteriormente en la técnica, recientemente se ha observado que el
problema de la inclusión de aire se ha vuelto incluso más
pronunciado y debía encontrarse una solución al problema de forma
urgente.
En el pasado se han intentado diversas
estrategias para solventar el tema de las bolsas de aire. Una
estrategia que todavía se aplica en la práctica actual es perforar
manualmente el producto enmallado después del procedimiento de
envasado. En un diseño ligeramente diferente de la misma estrategia,
el producto envasado se hace rodar por un tablero con púas o, de
una forma más "semiautomática", el producto embutido en la
malla rueda por un plano inclinado que tiene púas. Los orificios
que se producen en la membrana de colágeno permiten que escape el
aire o vapor atrapado durante el procedimiento de cocinado
posterior. Sin embargo, en el transcurso del la perforación, se
observa que la delicada película de colágeno tiende a rasgarse y con
frecuencia las bolsas de aire siguen sin perforarse.
Por la industria de elaboración de salchichas,
se sabe desde hace muchos años que el uso de envolturas previamente
agujereadas representa una solución más fiable que la posterior
punción después de embutir (G. Effenberger, Wursthüllen -
Kunstdarm, Herstellung - Eigenschaften - Anwendung, Hans Holzmann
Verlag, Bad Wörishofen, 1991). La publicación de Effenberger se
refería a envolturas de salchichas tubulares no comestibles y
robustas que se sabe que son significativamente más resistentes que
las frágiles películas planas de colágeno. Por ese motivo, el
agujereado de esas envolturas no requería tecnologías de perforación
sofisticadas como, por ejemplo, tratamiento con láser o corona.
El documento EP 845 336 describe un
procedimiento para perforar de forma continua una envoltura
alimentaria tubular adecuada para envolver comida, que comprende el
desplazamiento de la envoltura tubular plana en la dirección de la
máquina entre unos rodillos primero y segundo, el primero de los
cuales tiene aberturas de moldes hembra que corresponden a
troqueles macho del segundo rollo, y que perforan dicha envoltura
alimentaria tubular cortando trozos de ambas hojas de la envoltura
por la entrada de los troqueles en las aberturas de molde asociadas
formando agujeros definidos.
La estrategia de usar un producto perforado para
resolver el problema de la formación de bolsas de aire en la
fabricación de jamón se abordó hace algunos años en el documento EP
0 711 321 que sugiere el uso de una película de colágeno perforada.
La patente enseña que cuanto mayores son las perforaciones, más
tienden a reducir la resistencia de la película de colágeno hasta
un nivel inaceptable. Para evitar la reducción de la resistencia
mecánica más allá de un nivel aceptable, la perforación debería
realizarse con un patrón que maximice la distancia entre las
perforaciones adyacentes. Por lo tanto, la película de colágeno
perforada que se describe en el documento EP 0 711 321 se perfora
de tal forma que "cada perforación está separada de 20 a 100 mm
de la más cercana". En una realización de esa patente "los
agujeros están separados de 30 a 90 mm en el sentido longitudinal y
de 16 a 60 mm en la dirección transversal". Sin embargo, ahora se
ha observado que dicho producto no cumplía los requisitos
industriales dado que, en la práctica, dicha distancia entre las
perforaciones adyacentes no es lo suficientemente cercana para
permitir que el aire atrapado se escape de forma eficaz. Esta puede
ser la razón por la que un producto de acuerdo con el documento EP 0
711 321 nunca ha resuelto el problema.
La idea de usar un producto perforado en la
fabricación de jamón se revivió recientemente al promover una
película plana no comestible basada en fibras de celulosa, que
portaban un recubrimiento de pelado fácil en un lado (nombre del
producto SUN F, comercializado por Unipac Packaging Products Ltd.).
La característica más importante de la película era su perforación
y su maquinabilidad. Al microscopio, las perforaciones eran de
formas irregulares, lo que apunta a una tecnología de perforación
mecánica. Los agujeros estaban aproximadamente a 10 mm de distancia
de las más cercanas. Este producto resolvió el problema de la
inclusión de aire entre la carne y la película, porque el aire
atrapado inicialmente podía escapar por los agujeros perforados. Sin
embargo, debido a su naturaleza de tipo papel, la película mostraba
otras características que en la práctica hicieron que no tuviera
éxito. Dado que la película no era comestible, tenía que quitarse
del jamón junto con la malla. Cuando el recubrimiento de pelado
fácil no estaba perfecto, la película se pegaba a la carne y
alteraba la superficie del producto. Incluso si la película se
comportaba perfectamente en cuanto a evitar la formación de bolsas
de aire y era razonablemente pelable, la superficie del jamón
todavía presentaba un aspecto poco apetecible debido a la falta de
brillo en la superficie y debido a la débil impresión de la malla.
Esta insatisfactoria impresión de la malla era consecuencia de la
capacidad de extensión limitada de la película ("falta de
elasticidad") que no permitía que la película se ajustara
perfectamente a las protuberancias de la superficie con forma de
cúpula generadas por la malla que se ajustaba con firmeza. Además de
esto, la superficie de la carne estaba salpicada de macro y
microarrugas provocadas por la rigidez del producto de tipo papel.
Esto provocó que los jamones resultantes tuvieran un aspecto poco
atractivo. Finalmente, el color de la superficie de los jamones
ahumados no correspondía al color tradicional de los jamones
preparados con películas de colágeno al que está acostumbrado el
usuario final.
Ahora se ha observado que las distancias entre
las perforaciones de 16 mm y superiores son demasiado grandes para
permitir que el aire o el vapor atrapados entre la película y el
trozo de carne o pollo envueltos en dicha película se escapen de
forma eficaz, dado que aparentemente dichas burbujas de aire no se
mueven de una forma tan libre bajo la película como para
"encontrar" fácilmente una perforación a través de la que
puedan escaparse. Por lo tanto, un objetivo de esta invención es
proporcionar un procedimiento para la fabricación continua de una
película de colágeno perforada mecánicamente resistente en la que
las perforaciones estén separadas entre sí, tanto en dirección
longitudinal como transversal, por significativamente menos de 16
mm, de forma más específica de 3 mm a 12 mm.
Otro objetivo de esta invención es introducir
perforaciones que no adolezcan de microfisuras o daños similares en
sus bordes que podrían representar puntos iniciales de la
propagación del rasgado. Por lo tanto, la perforación se realizó
mediante tecnología láser.
Sin embargo, de forma sorprendente se ha
encontrado que el mero uso de la tecnología láser no produce
automáticamente películas de colágeno perforadas con propiedades
mecánicas que permitirían el uso con éxito del producto en
aplicaciones industriales. Resultó que los agujeros circulares
proporcionaron la película perforada mejores propiedades mecánicas
que las perforaciones con forma de óvalo. Por lo tanto, otro
objetivo de esta invención es proporcionar una película de colágeno
perforada con agujeros, cuya elipticidad sea inferior a 0,17,
definiéndose la elipticidad como "la diferencia entre los
semidiámetros ecuatorial y polar, dividida entre el ecuatorial"
(Webster's Third New International Dictionary of the English
Language, Volumen I; Encyclopedia Britannica, Inc., Chicago,
Copyright © 1976 de G. & C. Merriam Co.).
Dado que el tamaño de las perforaciones debería
ser tal que se eviten los efectos secundarios negativos tales como
que se taponen fácilmente con el líquido cargado de proteínas de la
superficie de la carne, o, por otra parte que permita que demasiado
de ese líquido se escape a través de la película, otro objetivo de
esta invención es proporcionar una película de colágeno perforada
con perforaciones que tienen diámetros medios (en el caso de una
forma de agujero puramente circular) o longitudes medias de su eje
mayor (en el caso de los agujeros con forma ovalada) de 300 \mum
como mínimo y 800 \mum como máximo.
Dado que, en teoría debería evitarse la
generación de filas de perforaciones que actúen como líneas de
perforación, que como ya se sabe son fáciles de rasgar, que se usan
para separar las etiquetas entre sí, otro objetivo de esta
invención es proporcionar una película de colágeno perforada con una
disposición bidimensional de las perforaciones de tal forma que
esta disposición no represente un patrón geométrico definido sino
que evite una descripción matemática estricta.
Dado que son necesarias unas características
mecánicas mínimas para que una película de colágeno perforada
cumpla las necesidades del procesamiento industrial, otro objetivo
de esta invención es proporcionar un producto que sobrepase, tanto
en dirección longitudinal como transversal, una resistencia a la
tracción mínima y una capacidad de extensión mínima. Dado que la
resistencia a la tracción mínima de todas las muestras que se
analizaron con éxito en el transcurso del presente estudio se
encontró que era de 21 N/mm^{2}, se decidió fijar ese valor para
la resistencia a la tracción. Dado que la capacidad de extensión
mínima de todas las muestras que se analizaron con éxito en el
transcurso del presente estudio se encontró que era de 22%, se
decidió fijar ese valor para la capacidad de extensión. La
importancia particular de la capacidad de extensión de una película
de colágeno se ha descrito en el pasado en el documento USP
5.885.534.
Finalmente, es un objetivo de la invención
proporcionar una película de colágeno perforada con un peso básico
de 20 g/m^{2} a 40 g/m^{2} y una humedad absoluta de 11% a 15%
(peso/peso).
Para proporcionar una descripción completa de la
presente invención y para una comprensión completa de las
características de la invención, se hace referencia a las figuras
anexas, en las que:
Figura 1: La Figura 1 presenta una tabla que
enumera los parámetros de control que se usan para generar algunas
muestras específicas de película de colágeno perforada con
características de perforación específicas.
Figura 2: La Figura 2 presenta una tabla que
muestra los resultados de una prueba de películas de colágeno
perforadas en la fabricación industrial de jamón cocido. Las
muestras difieren en el tamaño de los agujeros y en el espacio
entre las perforaciones.
Figura 3: La Figura 3 presenta la fotografía
microscópica de un agujero producido por la perforación mecánica,
que muestra los daños de las "esquinas" de los agujeros
cuasiovalados de forma irregular, que pueden actuar como puntos
iniciales para la propagación del rasgado.
Figura 4: La Figura 4 presenta una fotografía
microscópica de un agujero producido por la perforación mediante
láser, que muestra el carácter reforzado del borde del agujero como
consecuencia de la defensa que forma el colágeno fundido.
Figura 5: La Figura 5 presenta el "bucle de
perforación" que ilustra el movimiento del haz de láser durante
la perforación de la película de colágeno en una operación
continua.
Figura 6: La Figura 6 muestra la irregularidad
de la disposición de las perforaciones.
Figura 7: La Figura 7 es una presentación
gráfica de la distribución de la frecuencia de las elipticidades de
las perforaciones que se encuentran en la muestra de tipo
"6/10/10" - preparada de acuerdo con el ejemplo 1.
Figura 8: La Figura 8 es una presentación
gráfica de la resistencia a la tracción en dirección longitudinal y
transversal del control sin perforar y de la muestra perforada de
tipo "6/10/10" - preparada de acuerdo con el ejemplo 1.
Figura 9: La Figura 9 es una presentación
gráfica de la capacidad de extensión en dirección longitudinal y
transversal del control sin perforar y de la muestra perforada de
tipo "6/10/10" - preparada de acuerdo con el ejemplo 1.
Figura 10: La Figura 10 es una presentación
gráfica de la resistencia a la tracción en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño de los agujeros y el
espaciamiento entre las perforaciones.
Figura 11: La Figura 11 es una presentación
gráfica de la capacidad de extensión en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño de los agujeros y el
espaciamiento entre las perforaciones.
Figura 12: La Figura 12 es una presentación
gráfica de la resistencia a la tracción en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño y el espaciamiento entre las
perforaciones así como en la forma de los agujeros.
Figura 13: La Figura 13 es una presentación
gráfica de la capacidad de extensión en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño y el espaciamiento entre las
perforaciones así como de la forma de los agujeros.
Figura 14: La Figura 14 es una presentación
gráfica de la resistencia a la tracción en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño y el espaciamiento entre las
perforaciones, basándose todas las muestras en una película con un
peso base menor.
Figura 15: La Figura 15 es una presentación
gráfica de la capacidad de extensión en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el tamaño y el espaciamiento entre las
perforaciones, basándose todas las muestras en una película con un
peso base menor.
Figura 16: La Figura 16 es una presentación
gráfica de la resistencia a la tracción en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el espaciamiento entre las
perforaciones.
Figura 17: La Figura 17 es una presentación
gráfica de la capacidad de extensión en dirección longitudinal y
transversal de un control sin perforar y de algunas muestras
perforadas que difieren en el espaciamiento entre las
perforaciones.
El procedimiento de la presente invención, para
perforar de forma continua una envoltura alimentaria tubular
adecuada para envolver comida, comprende:
desplazamiento de la película en la dirección de
la máquina;
perforación de la película de colágeno;
y se caracteriza por la simultánea:
(i) aplicación de un láser provisto de una
unidad optomecánica programada para desviar el haz de láser sobre
la película de colágeno en movimiento;
(ii) desplazamiento del haz de láser en un
movimiento calibrado en dirección longitudinal y transversal con
respecto al desplazamiento de la película; y
(iii) aplicación pulsada del haz de láser
durante el desplazamiento de la película.
En la preparación de este estudio se analizaron
dos tipos de equipos de láser. Uno era un láser de estado sólido de
Nd:YAG coherente AVIA Modelo 355-1500 y el otro era
un láser de gas CO_{2} coherente Diamond G-100
OEM.
\newpage
Aunque se encontró que la "calidad" de las
perforaciones (expresada en términos de la resistencia a la tracción
y la capacidad de extensión del espécimen con forma de pesa
cortadas de la película perforada, véase el ejemplo 2) realizadas
con el láser de Nd:YAG era comparable a la que se lograba con el
láser de CO_{2}, se seleccionó el láser de CO_{2} para este
trabajo debido principalmente a dos razones: con el láser de Nd:YAG
se tardaba significativamente más en introducir un número dado de
perforaciones en la película de colágeno, lo que representaría una
desventaja para una operación de perforación continua a escala
industrial, y
\hbox{el sistema de láser de Nd:YAG que se
analizó era más caro.}
La perforación de una película en un
procedimiento continuo puede lograrse, en principio, usando un láser
equipado con una unidad optomecánica que esté programada para
desviar el haz de láser de una forma definida, o moviendo la fuente
de luz, por ejemplo de forma perpendicular a la dirección de
alimentación de la película, actuando así de forma similar a un
plotter tradicional. Se decidió trabajar con un láser de CO_{2}
pulsado equipado con una lente aplanática y un dispositivo
optomecánico ("cabezal Galvo") para la desviación del haz de
láser. A continuación se enumeran algunas otras características de
este láser:
Potencia de salida 100 W
Longitud de onda 10,2 - 10,7 \mum
Frecuencia del pulso 0-100
kHz
Potencia efectiva máxima 250 W
Intervalo de energía pulsada
5-200 mJ
Tiempo de aumento y descenso del pulso < 70
\musec
Elipticidad del haz <1,3:1 (sin corrección
del haz, en la salida del láser)
Diámetro del haz 1,8 mm \pm 0,4 mm
Básicamente, las películas de colágeno pueden
perforarse o bien en línea en el transcurso de la fabricación de la
película, por ejemplo inmediatamente antes de enrollar, o fuera de
línea. Para los estudios que se describen más adelante, se escogió
la variante de fuera de línea para no interferir con la fabricación
estándar de la película.
Se introdujo un rollo de Naturin Collagen Food
Film (Coffi®) estándar en una estación de reenrollado. La fuente de
láser se instaló con el haz de láser esencialmente perpendicular a
la superficie de la película y la distancia entre la superficie de
la película y la salida del láser es tal que el foco del haz de
láser y el plano generado por la película coincidían.
La unidad optomecánica ("cabezal Galvo") se
programó para generar tamaños de agujero definidos y distancias
entre las perforaciones mientras la película de colágeno se volvía a
enrollar a una velocidad de 5 m/min. Las características de
perforación se describieron en términos del diámetro medio de las
perforaciones formadas d y por su espaciamiento relativo aproximado
m y t en dirección longitudinal y transversal. Así, todas las
disposiciones de perforación podían expresarse mediante un código
del tipo "d/m/t". Las disposiciones habituales generadas iban
desde "2/10/10" (que corresponde a "200 \mum/10 mm/10
mm") a "6/3/3" (que corresponde a "600 \mum/3 mm/3
mm") a "8/20/20" (que corresponde a "800 \mum/20 mm/20
mm"). Otra forma de expresar dichas disposiciones podría ser su
presentación en términos de "densidad de perforación" (número
de perforaciones por metro cuadrado en el área perforada) que, sin
embargo omite información sobre el tamaño de los agujeros.
Se encontró que la formación de perforaciones
circulares y el evitar los agujeros ovales es de importancia vital
(véase el ejemplo 8) para las características mecánicas de la
película de colágeno perforada. Para lograr ese objetivo, la
velocidad de la unidad optomecánica que desvía el haz de láser, la
potencia del láser y la frecuencia del pulso tenían que ajustarse
cuidadosamente entre sí. Los ajustes habituales para algunas
disposiciones de perforación pueden encontrarse en la figura 1.
Se instaló un extractor eficaz para extraer la
nube de aerosol formada por la acción del haz de láser sobre la
película de colágeno.
Habitualmente, no se perforaba toda la anchura
completa de la película en el transcurso del presente estudio, sino
que las películas de colágeno resultantes estaban perforadas de tal
forma que quedaba un margen sin perforar en cada uno de los
extremos de la película. La anchura de los márgenes no perforados de
las muestras de película perforada preparadas variaba entre 2 cm y
8 cm. No fue posible detectar ninguna influencia significativa de
la anchura de los márgenes no perforados sobre las propiedades de
aplicación de las películas individuales.
En los ejemplos se describen los detalles de la
fabricación de los tipos de películas de colágeno perforadas
individuales.
Siempre que la humedad de la película y el peso
básico de la película estén en el nivel correcto de una película de
colágeno habitual no perforada, se encontró que el factor más
importante que rige las propiedades mecánicas de la película de
colágeno perforada era la calidad de las perforaciones. Por ejemplo,
los agujeros producidos por la perforación mecánica (por ejemplo
introducidos al guiar la película de colágeno bajo un tambor
provisto de aguas que rota a la misma velocidad de la película),
tienden a mostrar daños en las "esquinas" de los agujeros
cuasiovalados de forma irregular (figura 3) que, a su vez,
representan puntos iniciales de propagación de rasgado. Por el
contrario, las perforaciones introducidas mediante láser se
refuerzan mediante una defensa de colágeno fundido (figura 4). Este
hallazgo está en línea con el documento EP 0 711 321 que enuncia que
"el uso de un haz de láser para producir una perforación
proporciona resultados particularmente buenos". Sin embargo, los
estudios que se presentan a continuación han revelado que el mero
uso de la tecnología láser no producirá automáticamente un producto
que resuelva el problema de la formación de bolsas de aire que se
explica en "2. Antecedentes de la invención". Por ejemplo, en
la descripción de la invención de acuerdo con EP 0 711 321, el
espacio menor en dirección transversal entre las perforaciones
adyacentes es de 16 mm, en dirección longitudinal, el espacio menor
mencionado es incluso mayor (20 mm). En teoría, esto corresponde a
una densidad de perforación de 3.125 perforaciones/m^{2}. En las
reivindicaciones de EP 0 711 321, la densidad de perforación es
incluso menor, ya que la distancia menor que se refiere es de 20 mm,
independientemente de la dirección, lo que corresponde a 2.500
perforaciones/m^{2}. Inesperadamente, se ha encontrado ahora que,
por ejemplo, en las condiciones de fabricación industrial que se
describen en el ejemplo 7, dicha densidad de perforación no es
suficiente para liberar de forma eficaz el aire atrapado entre la
carne y la película, como puede verse en la figura 2.
Además de este hallazgo, fue sorprendente
averiguar la importancia clave de la forma de las perforaciones
(circulares u ovales) que se introducen en la película de colágeno.
Fue particularmente sorprendente averiguar que la transición de las
perforaciones circulares a ovales debilitará mecánicamente la
película de colágeno mucho más que aumentar el diámetro medio de
los agujeros circulares. Los detalles relacionados con este hallazgo
pueden encontrarse en el ejemplo 8.
Todavía otro hallazgo inesperado fue el hecho de
que, al evitar los agujeros con una forma oval pronunciada mediante
una programación apropiada de los parámetros del láser y, de ese
modo, generar perforaciones aproximadamente circulares, el
espaciamiento entre las perforaciones individuales más próximas
puede reducirse a 3 mm (que corresponde a una densidad de
perforación teórica en el área perforada de 98.898
perforaciones/m^{2}) y la película perforada resultante todavía
tiene una resistencia mecánica y una capacidad de extensión
suficientes para soportar la prueba de simulacro de aplicación
industrial estándar (véase el ejemplo 2). Hasta ahora el estado de
la técnica ha sido evitar densidades de perforación superiores a
3.125 perforaciones/m^{2} en películas de colágeno perforadas
(documento EP 0 711 321), lo que corresponde a un espaciamiento de
16 mm en la dirección transversal y 20 mm en la dirección
longitudinal entre una perforación y la siguiente más cercana.
Finalmente, se encontró inesperadamente que,
usando el planteamiento experimental que se presenta en este
estudio y ajustando los parámetros de láser del modo adecuado,
incluso cuando la distancia entre las perforaciones más cercanas a
una individual se reduce a sólo 3 mm (que corresponde a 98.898
perforaciones/m^{2} en la zona perforada) es posible fabricar una
película con un nivel de resistencia mecánica y capacidad de
extensión que hace que sea adecuada para la aplicación industrial,
aunque la disposición de las perforaciones no obedezca a un patrón
bidimensional bien definido tal como que recomienda en el documento
EP 0711 321 ("Preferiblemente, se emplea un patrón en diamante,
en el que los agujeros de filas adyacentes estén escalonados entre
sí").
El procedimiento de envolver un trozo de carne
(o pollo) con una película de colágeno, usando la maquinaria de
envasado industrial habitual, requiere un nivel mínimo de
resistencia mecánica y de capacidad de extensión de la película
tanto en dirección longitudinal (ya que durante la operación de
embutido la película se desenrolla dando tirones al rollo) y en
dirección transversal (ya que la película tiene que aguantar la
entrada de la carne o pollo a través del tubo de embutido y la
posterior dilatación realizada para mejorar la forma del producto
enmallado antes de cocinar). Por lo tanto, independientemente de la
dirección que se considere, habrá unos límites inferiores con
respecto a la resistencia a la tracción y a la capacidad de
extensión de la película que deberán superarse para proporcionar
una película adecuada para la aplicación industrial. A partir de los
datos experimentales acumulados en el presente estudio, se concluyó
que la resistencia a la tracción de la película de colágeno debería
ser igual o superior a 21 N/mm^{2} en cualquier dirección y, al
mismo tiempo, la capacidad de extensión debería ser superior a 22%
en cualquier dirección (estos datos se refieren a una película con
un contenido en agua de 11% a 15%).
La invención se ilustra adicionalmente en más
detalle mediante ejemplos que se refieren a la fabricación de
diferentes películas de colágeno perforadas con láser, la
caracterización de dichas películas, su aplicación en la industria
cárnica y los productos producidos en dichas películas de colágeno.
Aunque, para simplificar, los ejemplos referidos a la aplicación
industrial se refieren exclusivamente a la fabricación de jamón
cocido, la aplicación de las películas de colágeno perforadas de
acuerdo con esta invención no se limita a esa aplicación.
En el primer ejemplo se describe la perforación
de una película de colágeno mediante láser. El ejemplo también
proporciona una mejor comprensión de la disposición geométrica de
las perforaciones en la película de colágeno perforada resultante.
Se encuentra que el "patrón" de perforación es completamente
irregular con respecto a la distribución bidimensional de los
agujeros.
El ejemplo 2 presenta descripciones de las
pruebas realizadas con películas de colágeno perforadas
(microscopio; máquina de pruebas de tensión; aplicador que imita la
aplicación industrial de películas de colágeno), así como los
resultados obtenidos con una película fabricada de acuerdo con el
ejemplo 1.
Los ejemplos 3, 4 y 5 se refieren a la
perforación con láser de películas de colágeno específicas (película
de color negro, película de color caramelo y una variante ácida de
la película de colágeno estándar), así como los resultados
obtenidos en la prueba del aplicador.
El ejemplo 6 describe la fabricación de
películas de colágeno perforadas que difieren en el tamaño medio de
las perforaciones así como en el espaciamiento medio entre los
agujeros individuales. Además, se describen los resultados sobre la
resistencia a la tracción y la capacidad de extensión de las
diferentes muestras.
El ejemplo 7 se refiere a una prueba de
diferentes películas de colágeno perforadas en la fabricación
industrial de jamón usando maquinaria de relleno particularmente
exigente. Las muestras de película difieren con respecto al tamaño
medio de las perforaciones así como en el espaciamiento entre los
agujeros individuales. A partir de los resultados obtenidos y que
se resumen en la figura 2 se extraen conclusiones con respecto a los
diámetros adecuados de los agujeros y a la distancia entre las
perforaciones necesaria para que el aire o vapor atrapado entre la
película y la carne escape de forma eficaz.
El ejemplo 8 presenta una comparación de
películas con perforaciones de forma ovalada y películas que tienen
básicamente agujeros circulares. Se muestra que el impacto de la
forma de las perforaciones sobre las características mecánicas de
una película de colágeno perforada es mucho más pronunciado que el
del tamaño de los agujeros.
El ejemplo 9 se refiere a películas de colágeno
perforadas derivadas de una película con peso básico bajo. A partir
de los resultados obtenidos analizando estas muestras se concluye
que, en principio, será posible fabricar películas de colágeno
perforadas con un peso básico desde a partir de 20 g/m^{2}.
El ejemplo 10 presenta resultados obtenidos a
partir de las pruebas de películas de colágeno perforadas que
tienen distancias muy cortas entre las perforaciones individuales.
Los resultados muestran que una película con perforaciones con 3 mm
de distancia a las más cercanas todavía es capaz de pasar una prueba
de calidad estándar.
El ejemplo 11 describe la aplicación de láminas
de colágeno en la fabricación de jamón cocido. Se comparan los
resultados obtenidos usando láminas no perforadas con los resultados
obtenidos cuando se usan láminas de película de colágeno
perforadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se perforó un rollo de 100 m y 38 cm de ancho de
Naturin collagen food film (Coffi®) tal y como la fabrica Naturin
GmbH & Co., Weinheim, Alemania, que tenía un pH de 4,7 y un peso
básico de 29 g/m^{2}, mediante un láser de CO_{2} (Coherent
Diamond G-100 OEM).
Una composición habitual de la película es la
siguiente (% se refiere a peso/peso):
- - colágeno:
- 67%
- - agua:
- 13%
- - humectantes (glicerol + sorbitol):
- 15%
- - acetoglicéridos:
- 4%
- - cenizas (600ºC/5 h):
- 1%
Se perforó un pasillo central de 32 cm de ancho
en la película, dejando márgenes no perforados con una anchura de 3
cm cada uno. Las características de la perforación, descritas en
términos del diámetro medio d de las perforaciones formadas y de su
distancia relativa aproximada m y t en la dirección longitudinal y
transversal ("d/m/t"), seguía el código "6/10/10" (que
corresponde a ``600 \mum/10 mm de distancia entre los agujeros en
dirección longitudinal/10 mm de distancia entre los agujeros en
dirección transversal). Así, la densidad de perforación teórica que
se logró en el área perforada era de 10.000 perforaciones/m^{2}.
La perforación se realizó con una velocidad de alimentación de la
película de 5 m/min.
\newpage
Los parámetros relevantes del láser se
seleccionaron del siguiente modo:
- - potencia:
- 5%
- - frecuencia del pulso (gpf):
- 0,55 kHz
- - velocidad de Galvo:
- 400 mm/s
- - posición de inicio:
- "x-4"; "y-160"
- - bucle de perforación:
- wpa (dibujar la línea a): "x=4; y=160"
- \quad
- gpa (ir inactivo a): "x=-4; y=160"
- \quad
- retardo (ms): 1
- \quad
- wpa (dibujar la línea en): "x=4; y=-160"
- \quad
- gpa (ir inactivo a): "x=-4; y=-160"
- \quad
- retardo (ms): 1
Se proporciona una presentación esquemática del
bucle de perforación realizado por el láser en la figura 5.
El aerosol que se formó como resultado de la
interacción entre el haz de láser y la película de colágeno se
extrajo mediante un extractor eficaz.
En el transcurso de la etapa de perforación, la
humedad de la película descendió de 13,5% a 12,9%. La película se
envasó en una bolsa de plástico que se selló para evitar la pérdida
de humedad.
Una observación más detallada de la distribución
geométrica de las perforaciones generadas mediante el planteamiento
experimental que se usó reveló que el "patrón" no puede
describirse matemáticamente de forma estricta. Aunque las
perforaciones en dirección transversal están equidistantes, la
distancia entre dos filas esencialmente paralelas con orientación
transversal varía, y en la dirección longitudinal la posición de las
perforaciones individuales fluctúa en torno a líneas rectas (figura
6). Así, en una consideración bidimensional, la distribución
geométrica de las perforaciones es completamente irregular siendo el
único principio de orden estricto en una dimensión: la
equidistancia entre las perforaciones en una línea transversal de
perforaciones.
La generación de esta disposición irregular de
las perforaciones es consecuencia del diseño del hardware de
control electrónico del láser. La frecuencia del pulso del láser la
proporciona un oscilador que oscila "libremente" (es decir sin
sincronización) con la frecuencia que proporciona el comando gpf del
programa (véase más arriba). El tiempo entre la ejecución de dos
líneas de comandos del programa, sin embargo, no es constante. Dado
que no hay sincronización entre la frecuencia del pulso del
oscilador (que genera los pulsos de láser) y el movimiento del
cabezal Galvo, no hay una posición definida del primer agujero en
una fila definida de perforaciones.
Por lo tanto, hay que admitir que siempre hay un
punto de inicio definido para la línea de perforación activa (un
punto en el espacio, dado por el comando wpa, en nuestro caso
x=160; y=4), pero debido a la falta de sincronización con el
oscilador no existe ningún punto definido en el tiempo
(tiempo de inicio) y, por lo tanto, no existe una posición definida
de la primera perforación en una fila de perforaciones transversales
dada.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Al microscopio se evaluaron 50 perforaciones con
respecto a su tamaño y su forma. Se encontró que las perforaciones
eran esencialmente circulares, lo que muestra una elipticidad media
de 0,042 (véase la figura 7). El valor medio de los diámetros era
de 620 \mum con una desviación típica de 50 \mum.
Se troquelaron trozos de las películas en forma
de pesa (longitud total de 11,6 cm, anchura de la porción paralela
estrecha de 15 mm, anchura en los extremos 25 mm) de la película
fabricada de acuerdo con el ejemplo 1 y su versión no perforada
tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. Se
midió la resistencia a la tracción y la capacidad de extensión de
los especímenes con forma de pesa a 21ºC/60% de h.r. en una máquina
de pruebas de tensión UTS 3/205 (UTS Testsysteme GmbH,
0-89079 UlmEinsingen, Alemania). La velocidad de la
prueba es de 100 mm/min. El número de perforaciones medio en la
porción paralela estrecha del espécimen de muestra de la película
perforada era de 6. Los especímenes de prueba se acondicionaron
durante 2 horas a 21ºC/60% de h. r. antes de la prueba. Se
midieron 10 especímenes de cada muestra de película individual. La
resistencia a la tracción se definió como la fuerza necesaria para
romper el espécimen de prueba, entre la unidad de área de la
sección transversal original del espécimen de prueba en su porción
paralela y estrecha. La capacidad de extensión se definió como la
extensión en el punto de ruptura de la película. Los resultados
obtenidos se muestran en las figuras 8 y 9.
Un rollo de 100 m de una película fabricada de
acuerdo con el ejemplo 1 se cargó en el aplicador de Naturin
Coffi-A para imitar la aplicación industrial. La
prueba se realizó conforme a la instrucción de trabajo de Naturin
PAKO0031, de acuerdo con la que la película de colágeno se
desenrolla a tirones del tubo de cartón del rollo. Como
consecuencia de la excelente correlación entre esta prueba y el
rendimiento de la película en un entorno industrial real, esta
prueba es una prueba estándar interna de Naturin que se realiza para
controlar la calidad de la producción de Coffi®, siguiendo un plan
de muestreo definido. Sólo el material que no demuestra rotura en
esta prueba cumple los requisitos para ser puesto a la venta.
La película de colágeno perforada fabricada de
acuerdo con el ejemplo 1 pasó la prueba sin rasgarse.
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Ejemplo
3
Se perforó un rollo de 100 m y 47 cm de ancho de
Naturin collagen food film negro tal y como la fabrica Naturin GmbH
& Co., Weinheim, Alemania, que tenía un pH de 4,5 y un peso
básico de 31 g/m^{2}, tal como se describe en el ejemplo 1. Se
perforó un pasillo central de 32 cm de ancho en la película, dejando
márgenes no perforados con una anchura de 7,5 cm en cada lado. La
disposición de las perforaciones seguía el esquema
"6/10/10".
La película de colágeno negra perforada
resultante se cargó en el aplicador Naturin Coffi-A
para imitar la aplicación industrial. La película de colágeno negra
perforada pasó la prueba sin rasgarse.
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Ejemplo
4
Se perforó un rollo de 100 m y 57 cm de ancho de
Naturin collagen food film de color caramelo tal y como la fabrica
Naturin GmbH & Co., Weinheim, Alemania, que tenía un pH de 4,8 y
un peso básico de 32 g/m^{2}, de forma similar a la que se
explica en el ejemplo 1. En una primera fase, se perforó un pasillo
central de 26 cm de ancho en la película, estando el borde
izquierdo del pasillo a 2,5 cm de distancia del borde izquierdo de
la película. En una segunda fase, se perforó otro pasillo central de
26 cm de ancho en la película, estando el borde derecho del pasillo
a 2,5 cm de distancia del borde derecho de la película. Así, la
película resultante tenía márgenes no perforados con una anchura de
2,5 cm en cada lado. La disposición de las perforaciones seguía el
esquema "6/10/10".
La película de colágeno de color caramelo
perforada resultante se cargó en el aplicador Naturin
Coffi-A para imitar la aplicación industrial. El
producto perforado pasó la prueba sin rasgarse.
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Ejemplo
5
Se perforó un rollo de película de colágeno no
neutralizada que tenía un pH de 2,8 pero, con respecto a su
composición química, correspondía a la película del ejemplo 1, de
100 m y 47 cm de anchura, tal como se describe en el ejemplo 1. El
peso básico de la película era de 29,5 g/m^{2}. Se perforó un
pasillo central de 32 cm de ancho en la película, dejando márgenes
no perforados con una anchura de 7,5 cm en cada lado. La película
de colágeno no neutralizada perforada resultante se cargó en el
aplicador Naturin Coffi-A para imitar la aplicación
industrial. La película de colágeno ácida perforada pasó la prueba
sin rasgarse.
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Ejemplo
6
Se perforaron rollos de 100 m y 47 cm de ancho
de Naturin collagen film negro tal y como la fabrica Naturin GmbH
& Co., Weinheim, Alemania, que tenía un pH de 4,5 y un peso
básico de 31 g/m^{2}, esencialmente tal como se describe en el
ejemplo 1, sin embargo con diferentes disposiciones de las
perforaciones. El número de lote, la línea de producción y la fecha
de fabricación de todos los rollos eran idénticos. Se perforó un
pasillo central de 32 cm de ancho en las películas, dejando márgenes
no perforados con una anchura de 7,5 cm en cada lado. La tabla 1
proporciona un resumen de las muestras preparadas y los parámetros
del láser ajustados para obtener las muestras que se
pretende.
pretende.
Se estudió la resistencia a la tracción de las
muestras con forma de pesa cortadas de los productos individuales y
de una muestra de control sin perforar en una máquina de pruebas de
tensión tal como se explica en el ejemplo 2. Los resultados pueden
encontrarse en las figuras 10 y 11.
Tal como se había observado anteriormente y como
era de esperar, la resistencia a la tracción y la capacidad de
extensión de las muestras perforadas están a un nivel inferior que
los parámetros correspondientes de las no perforadas. Claramente,
con una mayor densidad de perforación disminuye la resistencia
mecánica y la capacidad de extensión de la película. Las mediciones
también muestran que el impacto de la distancia entre las
perforaciones más próximas es más pronunciado que el diámetro de
las perforaciones. Así, por ejemplo, la resistencia a la tracción
de la muestra con código "8/10/10" no es espectacularmente
menor que la de la muestra con el código "4/10/10", pero la
resistencia a la tracción de las muestras de tipo "x/10/10"
siempre es claramente inferior que las muestras correspondientes de
tipo "x/20/20" (x=4 y x=8).
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Ejemplo
7
Se analizó Coffi® estándar no perforado así como
muestras seleccionadas de películas de colágeno perforadas
producidas tal como se describe en el ejemplo 6 en la fabricación
industrial de jamón. El material perforado analizado se
caracterizaba por los siguientes códigos: "8/20/20";
"6/10/10"; "4/10/10"; "2/10/10". La muestra del tipo
"2/10/10" no se basaba en el mismo lote de película que las
otras muestras.
La maquinaria de embutido que se usó era una
máquina de envasar en porciones Handtmann-Piereder
PX-94 NC junto con la embutidora
Handtmann-Piereder HVF 90, ya que esta combinación
es más exigente que otra maquinaria de embutido con respecto a la
inclusión de aire o vapor entre la carne y la película. La carne
preparada para rellenar se trató con 60% de salmuera (basado en el
peso de la carne). El peso de los jamones después de embutir
correspondía a una masa de 2,1 kg. La velocidad de embutido era de
aproximadamente 8 porciones/min. Ninguno de los productos envasados
en el transcurso de la prueba se perforó manualmente después de
envasar. Con la película no perforada se envasaron sólo
aproximadamente 30 jamones de muestra para limitar el número de
productos terminados depreciados. Con cada uno de los tipos de
película perforada se embutieron al menos 250 jamones para su
evaluación. Los productos obtenidos se evaluaron inmediatamente
después de embutir y una segunda vez después de cocer. Los
resultados se resumen en la figura 2.
La prueba muestra que cuando se usa película de
colágeno no perforada estándar, la perforación manual posterior es
obligatoria para evitar una depreciación debido a los cráteres
superficiales esencialmente en todos los jamones fabricados. En la
fabricación de jamones estándar, incluso a pesar de la perforación
manual después de rellenar, el nivel medio de depreciación de los
productos está en torno al 6% cuando se usa película de colágeno no
perforada junto con la máquina de envasar en porciones
Handtmann-Piereder PX-94 NC.
A partir de los resultados que se recopilan en
la figura 2, pueden extraerse las tres conclusiones siguientes:
1. El diámetro de las perforaciones no debe ser
demasiado pequeño para permitir que el aire atrapado se escape.
Obviamente, las perforaciones con un diámetro de 200 \mum se ven
parcialmente obturadas por el líquido que contiene proteína
presente en la superficie de la carne en el momento del
embutido.
2. El diámetro de las perforaciones no debe ser
demasiado ancho para evitar una pérdida de peso no deseada y la
formación de bultos de proteína sobre la superficie del jamón
terminado debido al escape del líquido que contiene proteína a
través de las perforaciones. Este efecto negativo será más y más
pronunciado si la consistencia de la carne a envasar es "más
caldosa" debido a un mayor grado de inclusión de salmuera. Los
diámetros de 800 \mum representan el límite superior.
3. La densidad de perforación no debe ser
demasiado baja. Una distancia de 20 mm entre las perforaciones más
cercanas (que corresponde a 2.500 perforaciones/m^{2}) es
demasiado grande para evitar cráteres superficiales con dimensiones
que provocan la depreciación de cantidades sustanciales de producto
terminado.
A partir de los resultados que se recopilan en
la figura 2 se concluye que el material con el código "6/10/10"
(10.000 perforaciones/m^{2} en las áreas perforadas) es la
variante preferida de todas las muestras analizadas.
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Ejemplo
8
Se determinó el rendimiento de una película de
colágeno en el aplicador Coffi-A (véase el ejemplo
2), su resistencia mecánica y la capacidad de extensión en función
del tamaño y forma de las perforaciones. Se fabricaron muestras con
perforaciones esencialmente circulares tal como se describe en los
ejemplos anteriores. Las muestras "ov1" y "ov2" con
agujeros ovales se fabricaron programando los parámetros de láser
relevantes del siguiente modo:
| Muestra "ov1" | Muestra "ov2" | |
| potencia: | 10% | 35% |
| frecuencia del pulso: | 0,6 kHz | 1,0 kHz |
| velocidad de Galvo: | 4800 mm/s | 6000 mm/s |
| wpa (dibujar línea a): | "x = 4; y = 160" | "x = 4; y = 160" |
| gpa (ir inactivo a): | "x = -4; y = 160" | "x = -4; y = 160" |
| retardo 1 (ms): | 1 | 90 |
| wpa (dibujar línea a): | "x = 4; y = -160" | "x = 4; y = -160" |
| gpa (ir inactivo a): | "x = -4; y = -160" | "x = -4; y = -160" |
| retardo 2 (ms): | 1 | 90 |
El eje largo de las perforaciones ovales así
obtenidas se muestra en la dirección transversal. La distancia
entre las perforaciones individuales obedecía al esquema
"10/10".
La elipticidad de las perforaciones con forma
oval se definió en términos de la diferencia entre la longitud del
los semidiámetros ecuatorial y polar, entre la longitud del diámetro
ecuatorial de la perforación aproximadamente elíptica. Se encontró
que la elipticidad de las perforaciones ovales preparada era de 0,17
para la muestra "ov1" y de 0,31 para la muestra "ov2". La
longitud media del eje largo (ecuatorial) de las perforaciones
ovales que se encontró en la muestra "ov1", era de 970 \mum,
la que se encontró en la muestra "ov2" era de 1600 \mum. La
longitud de su eje corto (polar) era de 645 \mum (muestra
"ov1") y 600 \mum (muestra "ov2").
Los rollos de 100 m de las películas de colágeno
resultantes se cargaron en el aplicador Naturin
Coffi-A para imitar la aplicación industrial. Todas
las películas con perforaciones esencialmente circulares pasaron la
prueba sin rasgarse. El rollo de muestra de 100 m "ov1" se
rasgó 3 veces, el de la muestra "ov2" se rasgó con frecuencia.
En la prueba del aplicador sólo se considera aceptable el material
que no muestra ninguna rotura.
Se cortaron trozos con forma de pesa de las
muestras individuales de las películas tanto en dirección
longitudinal como en dirección transversal. La resistencia a la
tracción y la capacidad de extensión se midieron tal como se
describe en el ejemplo 2. Los resultados obtenidos se presentan en
las figuras 12 y 13.
La resistencia a la tracción en dirección
longitudinal de las muestras se reduce ligeramente con respecto a
la resistencia a la tracción en dirección transversal por dos
razones: por una parte, la película de control ya muestra esta
característica y, por otra parte, las perforaciones no son
perfectamente circulares: muestran una elipticidad de entre 0,02 y
0,05 (la muestra con el código "8/10/10" muestra una
elipticidad incluso más pronunciada de 0,10), siendo el eje
ecuatorial de la elipse paralelo a la dirección transversal.
Es manifiesto que la resistencia a la tracción
en dirección transversal de las muestras con las perforaciones
ovales ("ov1" y "ov2") es mayor que la resistencia
correspondiente de las muestras con los códigos "4/10/10" a
"8/10/10" (figura 12). Es particularmente sorprendente observar
que la resistencia a la tracción en dirección transversal de la
muestra "ov2" (tamaño medio de las perforaciones ovales
individuales: 753.600 \mum^{2}) es significativamente mayor que
la de la muestra con el código "4/10/10" con sus perforaciones
esencialmente circulares (tamaño medio de las perforaciones
individuales: 125.600 \mum^{2}). Esta observación es otra
indicación de que el mero tamaño de las perforaciones individuales
no determina de forma predominante las propiedades mecánicas de una
película de colágeno perforada.
Resultó impresionante comprobar que sin embargo,
no es el tamaño de las perforaciones lo que tiene el impacto más
profundo, sino que es la forma de las perforaciones lo que determina
de forma predominante las propiedades mecánicas de una película
perforada. La figura 13, por ejemplo, muestra la capacidad de
extensión de las películas tanto en la dirección longitudinal como
transversal. La capacidad de extensión en la dirección transversal
de todas muestras está básicamente al mismo nivel, con alguna
fluctuación, independientemente del tamaño de las perforaciones.
Los valores de la capacidad de extensión en dirección longitudinal
de las muestras con los códigos "4/10/10", "5/10/10",
"6/10/10" y "8/10/10", muestran algo más de fluctuación,
pero todavía puede considerarse que están al mismo nivel. Esta
observación de nuevo apoya el hallazgo de que, en una primera
aproximación, el tamaño de las perforaciones no es crítico con
respecto al rendimiento mecánico de una película de colágeno
perforada, al menos en el intervalo de diámetro que se está
considerando. Sin embargo, se observa un claro descenso de la
capacidad de extensión en la dirección longitudinal cuando se pasa
de las muestras con perforaciones básicamente circulares a las
muestras con perforaciones que tienen elipticidades pronunciadas.
Aunque el tamaño medio de las perforaciones de la muestra ov1 (valor
determinado al microscopio: 491.000 \mum^{2}) es casi idéntico
al de la muestra "8/10/10" (502.400 \mum^{2}), la capacidad
de extensión en dirección longitudinal de la muestra ov1 se reduce
por debajo del 20%, lo que en el pasado se ha encontrado que es
insuficiente (documento USP 5.885.634), y los resultados de la
prueba con el aplicador Coffi-A que imitan la
aplicación industrial confirman este hallazgo (véase más
arriba).
Así, los hallazgos del laboratorio también se
reflejan en el rendimiento de la película en las pruebas
relacionadas con la práctica. Por lo tanto, se concluye que,
sorprendentemente, la utilidad de una película de colágeno
perforada está dominada mucho más por la forma de las perforaciones
individuales, (expresada en términos de "elipticidad"), que
por el tamaño de las perforaciones individuales.
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Ejemplo
9
Se perforó una muestra de una película de
colágeno con peso básico bajo de forma similar a como se describe
en el ejemplo 1. La muestra tenía la misma composición que la que se
describe en el ejemplo 1, pero su peso básico era sólo de 23,9
g/m^{2}. Las disposiciones de perforación seguían los esquemas
"4/10/10", "4/20/20", "6/10/10", y "6/20/20".
Se midió la resistencia a la tracción y la capacidad de extensión de
los productos resultantes siguiendo el procedimiento que se
describe en el ejemplo 2. Los resultados se presentan en las
figuras 14 y 15.
Los datos para la resistencia a la tracción y la
capacidad de extensión de las muestras finas individuales no son
extraordinariamente inferiores a los obtenidos con la muestra
perforada correspondiente basándose en un peso básico estándar de
aproximadamente 30 g/m^{2}. Esto apunta al hecho de que, si el
mercado lo requiere, sería posible proporcionar películas de
colágeno perforadas con pesos básicos desde 20 g/m^{2}
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Ejemplo
10
Se perforaron dos muestras de una película
Naturin collagen food film (Coffi®) estándar de 47 cm de ancho de
forma similar a como se describe en el ejemplo 1, sin embargo, se
aumentó drásticamente la densidad de perforación. Las disposiciones
de perforación seguían los esquemas "6/05/05" (que corresponden
a 40.000 perforaciones/m^{2} en el área perforada), y
"6/03/03" (98.898 perforaciones/m^{2}). Se midió la
resistencia a la tracción y la capacidad de extensión de los
productos resultantes así como las de la película de control y de
una muestra perforada de tipo "6/10/10" (10.000
perforaciones/m^{2}) siguiendo el procedimiento que se describe en
el ejemplo 2. Los resultados se presentan en las figuras 16 y
17.
Se muestra claramente la influencia de la
densidad de perforación sobre los parámetros mecánicos de la
película de colágeno.
Las marcadas diferencias entre la resistencia a
la tracción en dirección longitudinal y transversal medidas para
las muestras con altas densidades de perforación sugieren que, en el
caso de una alta densidad de perforación, la presencia de
"microelipticidad" de las perforaciones se vuelve más eficaz
con respecto a las propiedades mecánicas de la película que en el
caso de una menor densidad de perforación.
El material resultante con alta densidad de
perforación se cargó después en el aplicador para imitar la
aplicación industrial. Inesperadamente, tanto los rollos de muestra
con códigos "6/05/05" como "6/03/03" pasaron la prueba
sin rasgarse. Este hallazgo fue particularmente sorprendente a la
vista de las enseñanzas del documento EP 0 711 321 que evita
distancias entre perforaciones individuales inferiores a 16 mm en
dirección transversal e inferiores a 20 mm en dirección
longitudinal.
La resistencia a la tracción en dirección
longitudinal medida para la muestra con el código "6/03/03" (21
N/mm^{2}) fue la menor medida en el transcurso de este estudio.
Aun así, la muestra de película correspondiente pasó la prueba del
aplicador. A partir de este hecho, se concluyó que la resistencia
mecánica que corresponde a una resistencia a la tracción de 21
N/mm^{2} generalmente será suficiente para cumplir los requisitos
de la práctica.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
Se obtuvieron láminas (57 cm x 50 cm) de
película de colágeno perforada cortando tiras con una longitud de
50 cm a partir de un rollo de película de colágeno perforada de 100
m y 57 cm de ancho (código de perforación "6/10/10"; muestra
perforada de acuerdo con el ejemplo 4), usando equipo de corte
específico. Se fabricaron jamones cocidos procediendo del siguiente
modo:
La lámina se extendió en la tabla de
operaciones. Se colocaron dos trozos de carne de porcino (parte de
pata y babilla), tratados con 30% de salmuera (basado en el peso de
la carne) en el centro del área formada por la película y la carne
se envolvió en la película. La carne envuelta se pasó manualmente
por la abertura ancha del aplicador de malla (THP 100, Schaub
Maschinenfabrik, Hamburgo) equipado con la malla (Avo 28 reforzada
3 veces). La carne envuelta se empujó después al interior de la
malla expandida por el aplicador de malla. Una vez la carne
envuelta se había metido completamente en la malla, se cortó la
malla y los dos extremos abiertos del producto enmallado se
cerraron mediante una grapadora manual. Al producto enmallado
embutido se le dio forma ovoide. No se realizaron punciones
manuales. Sin desgasificado previo, el producto intermedio así
preparado finalmente se coció y se ahumó proporcionando un jamón
enmallado con un peso que corresponde a una masa de aproximadamente
3,5 kg. Después de quitar la red, se inspeccionó la superficie del
jamón para determinar los cráteres superficiales producidos por el
aire y/o el vapor atrapado entre la película y la carne.
Se fabricaron 10 jamones usando láminas no
perforadas ("productos N") y se produjeron 50 jamones usando
láminas de la película de colágeno perforada ("productos P").
Siete de los 10 "productos N" mostraron cráteres superficiales
inaceptables con diámetros de hasta 4 cm. Tres de los 50
"productos P" mostraron cráteres superficiales menores con
diámetros < 5 mm, que no provocarían la depreciación.
Claims (13)
1. Procedimiento para la fabricación continua
de una película de colágeno multiperforada adecuada para envolver
que comprende:
desplazamiento de la película en la dirección de
la máquina;
perforación de la película de colágeno;
caracterizada por la simultánea:
(i) aplicación de un láser provisto de una
unidad optomecánica programada para desviar el haz de láser sobre
la película de colágeno en movimiento;
(ii) desplazamiento del haz de láser en un
movimiento calibrado en dirección longitudinal y transversal con
respecto al desplazamiento de la película; y
(iii) aplicación pulsada del haz de láser
durante el desplazamiento de la película.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque el desplazamiento de la
película en la dirección de la máquina se realiza a una velocidad
de alimentación de la película de 5 m/min.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque el láser es un láser de
CO_{2} pulsado.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la energía aplicada del haz de láser
está comprendida entre 10 vatios y 35 vatios.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el tiempo de interacción entre la
película y el haz de láser está comprendido entre 1 ms y 90 ms.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la película tiene un peso básico de
entre 20 g/m^{2} y 40 g/m^{2} a un contenido en agua de 11% a
15% en base al peso.
7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6 que comprende ajustar el planteamiento
experimental de tal forma que las perforaciones resultantes tengan
una excentricidad media inferior a 0,17.
8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7 que comprende ajustar el planteamiento
experimental de tal forma que el procedimiento de perforación
proporcione o perforaciones perfectamente circulares que tengan
diámetros medios superiores a 300 \mum e iguales o inferiores a
800 \mum y/o perforaciones que se desvíen de la forma
perfectamente circular que tengan, de media, los diámetros más
largos entre más de 300 \mum y menos de 800 \mum.
9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, que comprende ajustar el planteamiento
experimental de tal forma que el procedimiento de perforación
proporcione perforaciones con disposición irregular.
10. Película de colágeno plana multiperforada
obtenida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a
9.
11. Un procedimiento de envolver y enmallar un
producto alimentario que comprende las siguientes etapas:
\bullet cargar un rollo de una película de
colágeno plana multiperforada obtenida de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9 en un dispositivo aplicador, equipado con
una malla elástica,
\bullet introducir el producto alimentario en
la película de colágeno multiperforada y, al mismo tiempo, enmallar
el producto alimentario envuelto resultante con una malla elástica,
mientras, al mismo tiempo sustancialmente todo el aire que
inicialmente estaba atrapado entre la película y el producto
alimentario escapa a través de las perforaciones,
\bullet cerrar uno o ambos extremos de la
malla elástica con un clip o atando.
12. Un procedimiento de envolver y enmallar un
producto alimentario que comprende las siguientes etapas:
\bullet extender una lámina de película de
colágeno plana multiperforada obtenida de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9
\bullet colocar el producto alimentario sobre
la película así preparada
\bullet colocar la película de colágeno
perforada alrededor del producto alimentario
\bullet pasar el producto intermedio así
preparado a través de un aplicador de malla para introducirlo en
una malla elástica
\bullet cerrar uno o ambos extremos de la
malla elástica con un clip o atando.
13. Un producto enmallado cocido o no cocido
recubierto con una película de colágeno multiperforada obtenida de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
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