HU219123B

HU219123B - Szállal erősített cellulózbázisú élelmiszer csomagolás

Info

Publication number: HU219123B
Application number: HU9402348A
Authority: HU
Inventors: Klaus-Dieter Hammer; Theo Krams; Manfred Siebrecht
Original assignee: Hoechst Ag.
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 2001-02-28
Also published as: FI943699A; DE4327020A1; EP0638241A1; US5662971A; FI943699A0; BR9403228A; JPH0775483A; HU9402348D0; FI116824B; DE59410222D1; HUT72369A; ES2188598T3; EP0638241B1

Abstract

A találmány javított érlelési tulajdonságú, cellulózbázisú élelmiszer-csomagoló eszközre, különösen kolbászhéjra (műbélre) vonatkozik. Acsomagolóeszközre jellemző, hogy a cellulózmátrixba beépülve 3–25tömeg% alginsavat vagy alginátot, valamint 1–20 tömeg% zsíramint,zsíralkoholt vagy azok etoxilátjait, zsírt vagy zsírsavsót, valamintadott esetben járulékosan még növényi eredetű olajat vagy olyankopolimert tartalmaz, amely (I), (II) és (III) általános képletűegységekből áll, ahol R1, R2, R3 és R4 jelentése azonos vagy eltérő,és hidrogénatom vagy (C1–C6)-alkil-csoport lehet. ŕ

Description

A találmány tárgya sík vagy tömlő alakú, cellulóz-hidrát-bázisú fólia, amely élelmiszer csomagolására, különösen töltelékhúsáru csomagolására alkalmazható.

Cellulóz-hidrát-alapú, sík, azaz lapszerű vagy tömlő alakú fóliák régóta ismertek; többnyire a viszkózaeljárással állítják elő. Ennek során a cellulóz-xantogenát általában viszkózaoldatnak nevezett lúgos oldatát gyűrű vagy rés alakú fúvókán át préselik, savas folyadékkal cellulóz-hidrát-géllé koaguláltatják, majd cellulózhidráttá regenerálják. A viszkóza összetételével, valamint adalékanyagok bedolgozásával a regenerált cellulózból álló tömlő vagy lap alakú test tulajdonságai erősen variálhatók. Az erősítés nélküli cellulóz-hidrát-fóliákat cellulózüveg fóliának is nevezik, például általános ismert a cellofán nevű fólia, amelyet például virágok csomagolására alkalmaznak. Szálerősítésű testek előállításakor tömlő vagy sík alakú rostanyagot az egyik vagy mind a két oldalán viszkózaoldattal bevonnak vagy impregnálnak, utána megfelelő módon koaguláltató, majd regenerálóoldattal kezelik. Az így nyert rosterősítésű műbelet főleg természetes módon vagy penésszel érlelt tartós töltelékhúsáru előállítására alkalmazzák.

A cellulózbázisú mesterséges kolbászhéj a töltelékhúsáruk előállítása, érlelése és tárolása során fontos feladatot lát el. A műbél legyen hajlékony és kielégítő mértékben nyújtható, és hosszabb időn át tárolhatónak is kell lennie.

Ismert, hogy a fenti tulajdonságok szekunder lágyítóval, például glicerinnel, glikollal vagy poliglikollal javíthatók. Ezek a lágyítók nem kémiailag, hanem csak molekula közti erőkkel kapcsolódnak a cellulóz-hidráthoz, ezért a műbél előáztatása, valamint a töltelékhúsáru főzésekor, forralásakor kioldódnak. Ennek az a következménye, hogy a kolbászhéj zsugorodik, rideggé válik. A zsugorodás odáig vezethet, hogy a megnövekedett belső nyomás miatt a tömlő felreped. Ezek a jelenségek a cellulózanyagban lezajló kristályosodásra vezethetők vissza.

A kristályosodási hajlam csökkentése érdekében a viszkózaoldathoz úgynevezett primer lágyítót is adnak, ezek maradandó lágyítást biztosítanak. Primer lágyítóként olyan vegyületeket alkalmaznak, amelyek a cellulózmolekulákkal reagálnak. Ilyen például az N(C₉-C₂₄) -alkil-N,N’,N’-trisz-hidroxi-metil-karbamid vagy hasonló, hosszú alifás szénlánccal rendelkező vegyületek (US-A 4 002 712). Alkalmazhatók azonban nem reakcióképes, de hosszú szénláncú alifás monokarbonsavval észterezett vegyületek, például di- és polihidroxivegyületek (DE-A 26 54 427=US-A 4 253 879), vagy legalább egy N-hidroxi-metil-karbamát-csoportot tartalmazó, alkilén-oxid-bázisú polimerek (DE-A 26 54 417=US-A 4 198 325) is.

A kolbászhéj vízáteresztő képességét azonban lágyítóval alig lehet befolyásolni. Az áteresztőképesség a természetes úton és a penésszel érlelt tartós kolbászok érlelési tulajdonságait és a penész növekedését erősen befolyásolja. A tartós kolbászok, szalámik egyenletes érlelésének feltétele, hogy a töltelékből a víz az első napokon csak nagyon lassan távozzék. A szálerősítésű cellulóz műbél vízáteresztő képessége igen nagy: mintegy 90-110 1 víz/m² 24 óra alatt, 40 χ 10⁵ Pa nyomás mellett. Az ezzel gyártott szalámikat, kolbászokat érlelési kamrákban érlelik, nagy és állandó relatív páratartalom mellett. Ha a környezet relatív páratartalma alacsony vagy változó, a töltelékhúsáru külső kerületén az úgynevezett szárazgyűrű alakul ki. A töltelékmassza az első napokban túl sok folyadékot veszít, és a kolbász kiszáradt külső kerülete, az úgynevezett szárazgyűrű már nem képes arra, hogy a kolbász belsejéből további folyadékot eresszen át. A termék belseje a szokásos érlelési idő után még nedves.

A vízáteresztő képesség csökkentése érdekében kísérletek folytak a cellulóz-hidrát-tömlő sűrítésére, pél15 dául a tömlőt többszörösen szárították vagy térhálósítót, például ciklusos karbamid-metilolt építettek bele (DE-A 22 46 829=US-A 3 937 672).

A kollagén műbél, azaz keményített fehérjéből álló műbél duzzadása és alacsony vízáteresztő képessége (csak mintegy 10 1 víz/m² 24 óra alatt 40 χ 10⁵ Pa nyomás mellett) megfelel ugyan, mechanikai szilárdsága, szívóssága és a méretállandósága - a műbéllel szemben támasztott fontos követelmények ezek - azonban kívánnivalót hagy maga után.

A cellulóz-hidrát-műbél további minőségi ismérve a nedvességi mérleg. Egyrészt a nagy duzzadóképesség kívánatos, azaz a termék lehetőleg sok vizet tudjon felvenni. A duzzadásértéket úgy határozzák meg, hogy a műbelet vízbe áztatják, majd a rátapadó vizet megha30 tározott fordulatszám mellett lerázatják. A tömeg megmérése után a tömlőt teljesen szárítják, és újból mérik. A száraz tömlő tömegének százalékában kifejezett tömegkülönbség a duzzadásérték. 120% duzzadás tehát azt jelenti, hogy a száraz tömlő 100 g-ja képes 120 g vi35 zet felvenni. A tömlő a vizet lehetőleg lassan adja le. Itt jegyezzük meg, hogy a vízfelvételi és -leadási képessége nem azonos az áteresztőképességgel, és nem is korrelál vele. Az áteresztőképesség a műbélen keresztül áteresztett vízre vonatkozik, míg a nedvességi mérleg a műbél falában visszatartott vízzel kapcsolatos. Jó nedvességi mérleg biztosítja a problémamentes száradást, a műbél nem válik rideggé, nem szárad túl. Ha a viszkózaoldathoz alginátot vagy alginsavat adagolnak, maradandóan lágyított, jobb duzzadásértékkel rendelkező műbelet kapnak (DE-A 40 02 083). Az alginátadalék feleslegessé teszi a szekunder lágyítóként alkalmazott glicerint. Az alginsav, illetve alginát lazítja a cellulóz szerkezetét, ezért a glicerinmentes cellulóz-hidrát tömörsége alacsony alginát-, illetve algin50 savtartalom mellett a legnagyobb. A legkisebb lehetséges koncentráció - a cellulóz tömegére vonatkoztatva - 5 tömeg%. Egy ilyen műbél azonban papírszerű, szárazon vagy kis nedvességtartalom mellett gyúródik. Ez a hátrány az alginsav/alginát koncentráció nö55 velősével ellensúlyozható, de ezzel az áteresztőképesség növekszik, ami a szalámi, kolbász érlelését hátrányosan befolyásolja.

A találmány feladata tehát olyan tömlő alakú élelmiszer-csomagoló eszköz létrehozása volt, amely a cellu60 lóz-hidrát és a kollagén műbél pozitív tulajdonságait

HU 219 123 Β egyesíti magában. A tömlő minél kevesebb vizet eresszen át, és alacsony nedvességtartalom mellett is jól feldolgozható, azaz szívós és hajlékony legyen, és száraz állapotban ne legyen papírszerűen gyűrött.

A fenti feladatot olyan szálerősítésű, cellulózbázisú élelmiszer-csomagoló eszközzel oldottuk meg, amelyre jellemző, hogy a cellulóz tömegére vonatkoztatva, a cellulózmátrixba beépülve 3-25 tömeg% alginsavat vagy alginátot, valamint 1-20 tömeg% zsíramint, zsíralkoholt vagy azok etoxilátjait, vagy zsírsavsót és adott esetben zsírt vagy olajat tartalmaz.

A szálerősítésű, cellulózbázisú élelmiszer-csomagoló eszköz egy előnyös kiviteli alakjára jellemző, hogy a cellulózmátrixba beépülve járulékosan olajat, előnyösen növényi eredetű olajat, így olívaolajat vagy repceolaját tartalmaz, és a zsíramin, zsíralkohol, zsíralkoholetoxilát, zsírsavsó, zsír és olaj összmennyisége 1-20 tömeg% a cellulóz tömegére vonatkoztatva.

A zsírsavsókra, így kalcium-sztearátra és kalciumoleátra, zsíraminokra, zsíralkoholokra, a két utóbbinak az etoxilezett származékaira az alábbiakban a „zsírszerű anyag” kifejezést is használjuk. Ezek az anyagok a cellulóz-hidrát-mátrixba beépülnek, nyilván a cellulózhidrát-tömlő felületének tömörödése irányában hatnak, mert a kicsapófürdőben késleltetik a regenerálódást. Ezzel a vízáteresztőség (permeáció) csökken. Emellett a felsorolt anyagoknak lágyítóhatásuk is van. Koncentrációjuk általában - a cellulóz tömegére vonatkoztatva előnyösen 2-12 tömeg%.

Különösen hajlékony és szívós műbélt akkor kaptunk, ha a tömlő járulékosan még 0,5-15 tömeg% - a cellulóz tömegére vonatkoztatva - kopolimert tartalmaz, amely 80-20 mol% mennyiségben (I) általános képletű egységekből és 20-80 mol% mennyiségben (II) vagy (III) egységekből áll, mely képletekben R¹, R², R³ és R⁴ jelentése azonos vagy eltérő, és hidrogénatom vagy (C,-C₆)-alkil-csoport lehet,

Z jelentése oxigénatom vagy -NR⁵ képletű csoport, amelyben

R⁵ lehet hidrogénatom vagy (Cj-C₆)-alkil-csoport és X® jelentése Cl®, Br®, J®, (C,-C₆)-alkil-SO₂-O®,

HSO₄® vagy f SO₄ ²®, ahol n értéke 1, 2 vagy 3 és m értéke 2, 3,4, 5 vagy 6.

Előnyben részesítjük a kvatemer ammóniumcsoportot tartalmazó kopolimereket, azaz az (I) és a (II) képletű egységekből felépülő polimereket. Ezen belül előnyben részesítjük azokat a polimereket, amelyekben n=l, m=2, Z=O, R¹, R² és R³ jelentése metilcsoport, R⁴ jelentése etilcsoport és X® jelentése C₂H₅-SO₂-O® képletű csoport, azaz N-vinil-pirrolidon és etil-(2-metakriloil-oxi-etil)-dimetil-ammónium-etánszulfonát kopolimetjei. A kopolimer a műbélben előnyösen 1-5 tömeg% mennyiségben van jelen, a cellulóz tömegére vonatkoztatva.

Általában minél több adalék épül a tömlő mátrixába, annál hajlékonyabbá, szívósabbá, kevésbé áteresztővé válik a műbél. Ez meglepő, tekintettel arra, hogy a csupán alginsavval/algináttal módosított cellulóz-hidrát-tömlők minél több alginsavat, iletve alginátot tartalmaznak, annál inkább nő az áteresztőképességük.

A találmány szerinti, szállal erősített élelmiszer-csomagoló eszköz, amely főleg töltelékhúsáru csomagolására, azaz műbélként kerül felhasználásra, szekunder lágyító nélkül is nagyon jól konfekcionálható és feldolgozható. Ha a kopolimer részaránya azonban nagyon alacsony (0,5-1,5 tömeg%), mintegy 10-11 tömeg% glicerin adagolása javasolt (a cellulóz tömegére vonatkoztatva). Az eddig szokásos 20-22 tömeg% glicerinhez viszonyítva ez fél mennyiséget jelent.

Cellulózbázisú, szállal erősített, a cellulóz tömegére számítva 5 tömeg% algináttal és 6 tömeg% kalcium-sztearáttal módosított műbél permeációja 55-60 1/m² xnap, 40xl0⁵ Pa mellett. Ha a cellulózt

7,5 tömeg% algináttal és 8 tömeg% kalcium-sztearáttal módosítjuk, az érték még 50-55 1/m² xnap. Ha ezen túlmenően még 2 tömeg% kopolimert adagolunk [N-vinil-pirrolidon és etil-(2-metakriloil-oxi-etil)-dimetilammónium-etánszulfonát kopolimerje], a permeáció 40-501/m² xnap értékre csökken. Ezzel a kollagén műbél érlelési tulajdonságaihoz már nagyon közelítünk. A penész olyan lassan és sűrűn nő, mint a kollagén műbélen. Szárazgyűrű nem alakul ki, tehát a műbél tapadása és hámozhatósága biztosított. A szalámi érlelése után is „kollagénszerű” a műbél.

A találmány szerinti élelmiszer-csomagoló eszköz előállítása során az adalékanyagokat egyszerűen a viszkózaoldatba adalékoljuk, majd az oldatot gyűrű vagy rés alakú fuvókán keresztül a kicsapófürdőbe extrudáljuk. Szállal erősített műbél úgy készíthető, hogy szálasanyagból készült burkolatot az egyik vagy mind a két oldalán a viszkózaoldattal impregnáljuk.

1. példa g/m² felülettömegű kenderrost papírt 55 mm átmérőjű tömlővé alakítunk, és folyamatos üzemű berendezéseken az alábbi összetételű eleggyel kívül-belül bevonunk:

197 1/h viszkóza és

28,8 1/h oldat, amely

14 tömeg%-os vizes alginátoldatból és

2150 tömeg%-os vizes kalcium-sztearát-diszperzióból ®Lubranil CA (gyártja: Süddeutsche Emulsionschemie GmbH, Mannheim, DE) áll.

A cellulóz tömegére vonatkoztatva az alginát részaránya 7,5 tömeg% és a kalcium-sztearát részaránya 6,0 tömeg%. A tömlőt a szokásos fonó-, kicsapó- és mosófürdőkön keresztül vezetjük. A szárítóba való belépés előtt a géltömlőt a szokásos impregnálóoldattal kezeljük, támasztólevegővel a kívánt átmérőre felfújjuk, majd 12-14 tömeg% maradék nevességre szárítjuk.

A kész kolbászhéj felülettömege 80,6 g/m², duzzadást értéke 137%, permeációja 55 1/m² xnap.

A szálerősítésű cellulóztömlőt redőzzük (harmonikaszerűen összenyomjuk), majd töltőautomatán szárazkolbászmasszával töltjük. Az érlelés, valamint a penész növekedése normállefolyású volt, szárazgyűrű nem alakult ki. A hámozhatóság jó volt.

HU 219 123 Β

2. példa g/m² felülettömegű kenderrost papírt 55 mm átmérőjű tömlővé alakítunk, és folyamatos üzemű berendezésen az alábbi összetételű eleggyel kívül-belül bevonunk: 197 1/h viszkóza és

191/h oldat, mely

23,2 14 tömeg%-os vizes alginátoldatból és

2,6 1 50 tömeg%-os vizes kalcium-sztearát-oldat és

4,26 1 10 tömeg%-os vizes kopolimeroldat [kopolimer: N-vinil-pirrolidonés etil-(2-/metakriloil-oxi/-etil)-dimetil-ammónium-etánszulfonát,® Grafquat 755N] (gyártja: GAF Corporation, Wayne, N. J./USA) áll.

A cellulóz tömegére vonatkoztatva az alginát mennyisége 5 tömeg%, a kalcium-sztearát mennyisége 6 tömeg% és a kopolimer mennyisége 2 tömeg%. A további feldolgozás az 1. példa szerint történik.

A kész kolbászhéj felülettömege 78 g/m², duzzadást értéke 142%, permeációja 401/m² χ nap.

Az érlelés és a penész fejlődése során nem volt különbség tapasztalható a kollagén műbélhez képest. Kedvezőtlen feltételek mellett sem alakult ki szárazgyűrű. A hámozhatóság megfelelő volt.

3. példa g/m² felülettömegű kenderrost papírt 55 mm átmérőjű tömlővé alakítunk, és folyamatos üzemű berendezésen az alábbi összetételű eleggyel kívül-belül bevonunk:

1971/h oldat, amely 19 1/h oldat, amely

41,114 tömeg%-os vizes alginátoldatból és 3,9 1 50 tömeg%-os vizes kalcium-sztearát-oldatból áll.

A cellulóz tömegére vonatkoztatva az alginát részaránya 5 tömeg%, a kalcium-sztearát részaránya 8 tömeg%. A feldolgozás az 1. példa szerint történik.

A kész anyag felülettömege 82 g/m², duzzadást értéke 136% és permeációja 48 1/m² χ nap.

Érlelés és a penész fejlődése szempontjából nem volt különbség a kollagén műbélhez képest. Kedvezőtlen körülmények között sem képződött szárazgyűrű. A hámozhatóság jó volt.

4. példa g/m² felülettömegű kenderrost papírt 60 mm átmérőjű tömlővé alakítunk, és folyamatos üzemű berendezéseken az alábbi összetételű eleggyel kívül-belül bevonunk:

2111/h viszkóza és 211/h oldat, amely

20,014 tömeg%-os vizes alginátoldatból,

1,12 1 50 tömeg%-os vizes kalcium-sztearát-diszperzióból és 0,28 1 olívaolajból áll.

A cellulóz tömegére vonatkoztatva az alginát mennyisége 5 tömeg%, a kalcium-sztearát mennyisége 3 tömeg% és az olívaolaj mennyisége 1,3 tömeg%. A további feldolgozás az 1. példa szerint történik.

A kész kolbászhéj felülettömege 80 g/m², duzzadási értéke 128%, permeációja 58 1/m² χ nap.

A tömlők problémamentesen tölthetők voltak, az érlelés és a hámozhatóság normális volt.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, amely alginátot vagy alginsavat tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a cellulózmátrixban beépülve 3-25 tömeg% alginsavat vagy alginátot, valamint 1-20 tömeg% zsíramint, zsíralkoholt vagy azok etoxilátjait, vagy zsírsavsót és adott esetben zsírt vagy olajat tartalmaz, a cellulóz tömegére vonatkoztatva.
2. Az 1. igénypont szerinti, szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, azzal jellemezve, hogy a cellulózmátrixba beépülve járulékosan olajat, előnyösen növényi eredetű olajat, így olívaolajat vagy repceolaját tartalmaz, és a zsíramin, zsíralkohol, zsíralkoholetoxilát, zsírsavsó, zsír és olaj össztömege 1-20 tömeg%, a cellulóz tömegére vonatkoztatva.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, azzal jellemezve, hogy a zsíramin, zsíralkohol, zsíralkohol-etoxilát, zsírsavsó, zsír és olaj mennyisége a cellulóz tömegére vonatkoztatva 1-12 tömeg%.
4. Az 1 -3. igénypontok bármelye szerinti, szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, azzal jellemezve, hogy beépítve a cellulózmátrixba 3-25 tömeg% alginsavat vagy alginátot, valamint 1-20 tömeg% zsíramint, zsíralkoholt, zsíralkohol-etoxilátot, zsírsavsót, zsírt és/vagy olajat és járulékosan még 0,5-15 tömeg%, előnyösen 1-5 tömeg% - a cellulóz tömegére vonatkoztatva - kopolimert tartalmaz, amely 80-20 mol% mennyiségben (I) általános képletű egységekből és 20-80 mol% mennyiségben (II) vagy (III) általános képletű egységekből áll, mely képletekben

R¹, R², R³ és R⁴ jelentése azonos vagy eltérő, és hidrogénatom vagy (Cj-Cöj-alkil-csoport,

Z jelentése oxigénatom vagy -NR⁵ képletű csoport, amelyben

R⁵ hidrogénatom vagy (C,-C₆)-alkil-csoport és X^ejelentése Cl®, Br®, J®, (Q-CJ-alkil-SC^-Oö,

HSO₄® vagy^SO,²⁰, ahol n értéke 1, 2 vagy 3 és m értéke 2, 3,4, 5 vagy 6.
5. A 4. igénypont szerinti, szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer kvatemer kopolimer és (I) és (II) képletű egységeket tartalmaz.
6. Az 5. igénypont szerinti, szállal erősített, cellulózbázisú élelmiszer-csomagolás, azzal jellemezve, hogy n=l, m=2, Z = 0, R¹, R², R³=CH3, R⁴=C2H₅ és X=C₂H₅-SO₂-O®.