PL212675B1 - Sposób ciągłego wytwarzania wielokrotnie perforowanej folii kolagenowej, wielokrotnie perforowana folia kolagenowa, sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego oraz gotowany lub niegotowany siatkowany produkt powleczony wielokrotnie perforowaną folią kolagenową - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób ciągłego wytwarzania wielokrotnie perforowanej folii kolagenowej i wielokrotnie perforowana folia kolagenowa, otrzymana tym sposobem. Przedmiotem niniejszego wynalazku jest również sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego, w którym stosuje się wielokrotnie perforowaną folię kolagenową, wytworzoną sposobem według wynalazku, oraz gotowany lub niegotowany siatkowany produkt powleczony tą folią.

Aby sprostać dużemu zapotrzebowaniu na gotowaną szynkę powszechne stało się stosowanie do jej wytwarzania innych dużych mięśniowych części świni, np. łopatki bez kości oraz karkówki. Te kawałki mięsa przed gotowaniem pakowane są w elastyczną siatkę. Podczas gotowania, te kawałki mięsa przemieniają się w zwartą siatkowaną szynkę z ładną strukturą powierzchniową wskutek odcisku siatki. Aby nie uszkodzić powierzchni szynki podczas usuwania elastycznej siatki powszechne stało się wprowadzanie jadalnej folii kolagenowej między siatkę a kawałki mięsa. W trakcie procesu gotowania folia kolagenowa staje się integralnym składnikiem szynki, a elastyczna siatka może być łatwo usuwana z produktu końcowego bez uszkodzenia powierzchni mięsa.

Wytwarzanie jadalnych folii kolagenowych opisano np. w opisach patentowych DE 642 922 lub DE 19970403. Stosowanie tych folii jako jadalnych opakowań dla żywności rozpatrywano np. w opisie patentowym DE 19 45 527, a ich stosowanie do pakowania produktów mięsnych jest znane z opisu patentowego US 3,014,024.

W opisie patentowym US 5,885,634 wskazano, ż e rozciągliwość i wytrzymałość na zrywanie („odporność”) folii kolagenowej są kluczowymi czynnikami pod względem podatności na obróbkę automatyczną folii kolagenowych. Podano w nim również informacje jak poprawić rozciągliwość folii bez pogarszania ich odporności.

Folie kolagenowe posiadające włączone do nich składniki funkcjonalne są znane z opisu patentowego DE-PS 970 263 (folia zawierająca rozpuszczalne barwniki i/lub rozpuszczalne składniki zapachowe) i z publikacji WO 95/17100 (folia kolagenowa z drobno mielonymi przyprawami wprowadzonymi jako składniki integralne).

Opisano także jadalną folię kolagenową odpowiednią do uproszczenia procesu wytwarzania „Black Forest Ham” lub innych artykułów spożywczych przy użyciu czarnej powłoki zewnętrznej (opis patentu amerykańskiego nr US 6,224,919).

Tak więc jadalne folie kolagenowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle mięsnym i drobiowym, jak również pozwalają na bardziej skuteczne procesy wytwarzania i dostarczają produkty smaczniejsze i bardziej atrakcyjne.

Obecnie folie kolagenowe są dostarczane na „zwojach” (ciągła folia nawinięta na rdzeniu cylindrycznym; typowe długości folii: 50 m lub 100 m; typowe szerokości folii mieszczą się w przedziale między 380 mm a 620 mm) lub w postaci „arkuszy” ciętych do wymiarów wymaganych przez klienta.

Typowa grubość ścianki dostępnych folii mieści się w przedziale między 15 μm a 30 μm (gdy folia ma zawartość wilgoci 10%-15%). Korzystnie, grubość tych folii nie jest wyrażana w „μπ” lecz raczej za pomocą gramatury (g/m²). W przypadku dostępnych obecnie folii kolagenowych gramatury wynoszą między 22 g/m² a 40 g/m² (przy wilgotności bezwzględnej 10%-15%).

Najbardziej typowe zastosowanie przemysłowe folii kolagenowych to rozpatrywane powyżej wytwarzanie gotowanych szynek siatkowanych. Zazwyczaj zwoje jadalnej folii kolagenowej są stosowane w aplikatorach podobnych do tych rozpatrywanych w opisie patentu amerykańskiego nr US 4,910,034. W takich urządzeniach folia jest ciągnięta ze zwoju, przesuwana przez występ formujący i kształtowana do folii rurowej przez luźne nakładanie się krawędzi płaskiej folii. Tak otrzymana „rura” jest przesuwana przez pierścieniowy kanał między dwoma współśrodkowymi rurami, przy końcu którego napotyka elastyczne siatkowanie rurowe dostarczone przez rurę zewnętrzną. Zazwyczaj „rura” o strukturze przekładanej, utworzona przez elastyczne siatkowanie (na zewnątrz) i folię kolagenową (wewnątrz) jest zamykana za pomocą zacisku, aby zabezpieczyć kawałki mięsa, które są dostarczane przez rurę wewnętrzną rur współśrodkowych, która ma zastosowanie jako rura nadziewająca. Gdy mięso wtłaczane przez rurę nadziewającą jest zabezpieczane przy jej końcu, powoduje ono „popychanie” folii kolagenowej jak i nałożonego na nią siatkowania elastycznego, które automatycznie otaczają porcję mięsa. Po zamknięciu opakowania o strukturze warstwowej na drugim końcu za pomocą drugiego zacisku, otrzymuje się siatkowany produkt w kształcie jajowatym. Ten uproszczony opis procesu nadziewania jest dokładniej wyjaśniony w opisie patentu amerykańskiego nr US 4,910,034.

PL 212 675 B1

Jednak, pomimo korzyści związanych z użyciem jadalnych folii kolagenowych, opisanych wyczerpująco np. w uprzednio cytowanych opisach patentowych, pozostaje zawsze jeden nierozwiązany problem: w trakcie procedury pakowania między folią kolagenową a mięsem może zostać uwięzione powietrze i/lub para utworzona podczas następującego po tym gotowania. W konsekwencji, na powierzchni produktu końcowego mogą się tworzyć puste przestrzenie powietrzne pozostawiając mało atrakcyjne „kratery”. Gatunek takich produktów musi być zatem obniżony, co prowadzi do zasadniczej straty zysków.

Wraz z wprowadzeniem szczególnego sprzętu do nadziewania (np. Handtmann-Piereder ΡΧ-94 NC), który umożliwia większą wydajność i dokładniejsze porcjowanie niż sprzęt uprzednio stosowany według stanu techniki, ostatnio zaobserwowano, że problem inkluzji powietrza stał się jeszcze bardziej wyraźny i pilnie należy znaleźć rozwiązanie tego problemu.

W przeszł o ś ci stosowano róż ne podejś cia, aby pokonać problem pustych przestrzeni powietrznych. Jedną strategią, która jest wciąż stosowana w dzisiejszej praktyce jest ręczne nakłuwanie siatkowanego produktu po procesie nadziewania. W przypadku nieco innego wariantu tej samej strategii, nadziewany produkt jest bądź rolowany na pewnego rodzaju płycie z kolcami lub, w sposób bardziej „półautomatyczny”, wypełniony siatkowany produkt toczy się w dół nachylonej powierzchni, która ma kolce. Nakłuwania wprowadzone do błony kolagenowej umożliwiają uchodzenie uwięzionego powietrza lub pary podczas następującego po tym procesu gotowania. Jednak obserwuje się, że w trakcie nakłuwania delikatna folia kolagenowa ma tendencję do rozrywania i często puste przestrzenie powietrzne pozostają nie nakłute.

W technologii wytwarzania osłonek do kiełbas od wielu lat stosuje się uprzednio nakłuwane osłonki, co stanowi pewniejsze rozwiązanie, niż nakłuwanie po nadziewaniu (G. Effenberger, Wursthϋllen-Kunstdarm, Herstellung-Eigen-schaften-Anwendung, Hans Holzmann Verlag, Bad Worishofen, 1991). Publikacja Effenbergera dotyczyła odpornych, niejadalnych rurowych osłonek kiełbas, o których wiadomo, że są znacznie bardziej odporne niż delikatne folie kolagenowe. Z tego powodu nakłuwanie tych osłonek nie wymagało wyrafinowanych technik perforacji jak np. działania laserem lub koronowe.

Strategię stosowania perforowanego produktu, w celu rozwiązania problemu tworzenia pustych przestrzeni powietrza przy wytwarzaniu szynki rozpatrywano szereg lat temu w opisie patentowym EP 0 711 321, gdzie sugerowano stosowanie perforowanej folii kolagenowej. Ten opis patentowy podaje, że im większe są perforacje, tym większą wykazują one tendencję do zmniejszania wytrzymałości folii kolagenowej do poziomu niedopuszczalnego. Aby uniknąć obniżenia wytrzymałości mechanicznej poniżej dopuszczalnego poziomu, perforacja powinna być rozmieszczona w formie wzoru, który maksymalizuje odległość między przyległymi perforacjami. Tak więc perforowana folia kolagenowa ujawniona w opisie patentowym EP 0 711 321 jest perforowana tak, że „każda perforacja jest umieszczona w odstępie 20 do 100 mm od jej najbliższego sąsiada”. W korzystnym wykonaniu tego patentu „otwory są rozmieszczone w odstępie 30 do 90 mm od siebie w kierunku wzdłużnym i 16 do 60 mm od siebie w kierunku poprzecznym”. Jednak obecnie zaobserwowano, że taki produkt nie spełniałby wymagań przemysłowych, ponieważ w praktyce taka odległość między sąsiednimi perforacjami nie jest dość bliska, aby umożliwić skuteczne uchodzenie uwięzionego powietrza. Mogło to być powodem, że produkt według opisu patentowego EP 0 711 321 nie stanowił rozwiązania wyżej opisanego problemu.

Koncepcja stosowania perforowanego produktu przy wytwarzaniu szynki ostatnio odżyła przez promowanie niejadalnej płaskiej folii opartej na włóknach celulozowych, z nałożoną po jednej stronie łatwo zdzieraną powłoką (nazwa produktu SUN F, sprzedawany przez Unipac Packaging Products Ltd.). Najważniejszą cechą folii była jej perforacja i podatność na obróbkę automatyczną. Pod mikroskopem perforacje miały kształt nieregularny, co wskazuje na technikę perforacji mechanicznej. Otwory były rozmieszczone w odstępach około 10 mm od innych najbliższych otworów. W tym produkcie rozwiązano problem inkluzji powietrza między mięsem a folią, ponieważ powietrze uwięzione początkowo mogło uchodzić przez otwory perforacji. Jednak folia wskutek jej papieropodobnego charakteru wykazywała w praktyce pewne inne cechy, które sprawiły, że jest stosowanie zakończyło się niepowodzeniem. Ponieważ folia była niejadalna, to musiała być usuwana z szynki wraz z siatkowaniem. Gdy łatwo zdzierana powłoka nie była idealna, folia przylegała do mięsa i powierzchnia produktu była rozrywana. Nawet jeśli folia zachowywała się doskonale pod względem unikania tworzenia się pustych przestrzeni powietrza i była akceptowalnie zdzieralna, to powierzchnia szynki miała nieatrakcyjny widok wskutek braku błyszczącej powierzchni oraz bardzo słabego odcisku siatki. Ten niezadowalający

PL 212 675 B1 odcisk siatki był konsekwencją ograniczonej rozciągliwości folii („nieelastyczność”), która nie pozwalała folii na łatwe dopasowanie się do wypukłych powierzchni wybrzuszeń utworzonych przez siatkę z mocno wciskanym dopasowaniem. Poza tym powierzchnia mięsa była poprzetykana makro- i mikrofałdami spowodowanymi sztywnością papieropodobnego produktu. Spowodowało to, że uzyskane szynki wyglądały nieatrakcyjnie. Na koniec, barwa powierzchni wędzonych szynek nie pasowała do tradycyjnego koloru szynek wytworzonych w foliach kolagenowych, do których są przyzwyczajeni końcowi odbiorcy.

Niniejszy wynalazek dostarcza sposób ciągłego wytwarzania wielokrotnie perforowanej folii kolagenowej stosowanej do owijania, w którym folię przesuwa się w kierunku maszynowym i perforuje się ją, przy czym charakteryzuje się tym, że jednocześnie stosuje się laser wyposażony w układ optomechaniczny, zaprogramowany do odchylania wiązki laserowej na przesuwającej się folii kolagenowej, zaś wiązkę laserową przesuwa się ruchem skalibrowanym w kierunku wzdłuż i w poprzek przesuwanej folii, stosując impulsowo wiązkę laserową podczas przesuwania folii.

Korzystnie, przesuwanie folii w kierunku maszynowym prowadzi się z prędkością 5 m/min.

Laser może stanowić laser impulsowy CO2.

Energia stosowanej wiązki laserowej korzystnie mieści się w zakresie między 10 watów a 35 watów.

Czas interakcji folii z wiązką laserową korzystnie mieści się w zakresie między 1 ms a 90 ms.

Folia może mieć gramaturę między 20 g/m² a 40 g/m², przy zawartości wody 11% do 15% wagowych.

Układ doświadczalny korzystnie dostosowuje się tak, że uzyskane perforacje mają przeciętną eliptyczność mniejszą niż 0,17, ewentualnie wytwarzane perforacje mogą być doskonale okrągłe o przeciętnych średnicach powyżej 300 μm i równych lub poniżej 800 μm i/lub są to perforacje niedoskonale okrągłe, mające najdłuższe średnice średnio między powyżej 300 μm i poniżej 800 μm.

Układ doświadczalny można również dostosować tak, że wytwarza się perforacje rozmieszczone nieregularnie.

Niniejszy wynalazek dostarcza również wielokrotnie perforowaną folię kolagenową otrzymana sposobem określonym powyżej.

W kolejnym aspekcie, niniejszy wynalazek dostarcza sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego, w którym ładuje się zwój perforowanej płaskiej folii kolagenowej, nadziewa się artykuł spożywczy w perforowaną folię kolagenową i jednocześnie siatkuje się siatką elastyczną uzyskany owinięty artykuł spożywczy, podczas gdy jednocześnie zasadniczo całe powietrze początkowo uwięzione między folią a artykułem spożywczym uchodzi perforacjami, przy czym jeden lub obydwa końce elastycznej siatki zamyka się przy użyciu zacisku lub za pomocą wiązania. Sposób charakteryzuje się tym, że stosuje się wielokrotnie perforowaną folię kolagenową, otrzymaną sposobem jak opisano powyżej.

W jeszcze innym aspekcie, niniejszy wynalazek dostarcza sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego, w którym rozciąga się arkusz perforowanej płaskiej folii kolagenowej, następnie w folii umieszcza się artykuł spożywczy, perforowaną folię kolagenową owija się wokół artykułu spożywczego z wytworzeniem produktu pośredniego, po czym produkt pośredni przepuszcza się przez aplikator siatki i wprowadza się go do elastycznej siatki, zaś jeden lub obydwa końce elastycznej siatki zamyka się przy użyciu zacisku lub za pomocą wiązania. Sposób charakteryzuje się tym, że stosuje się wielokrotnie perforowaną folię kolagenową, otrzymaną sposobem opisanym powyżej.

Niniejszy wynalazek dostarcza ponadto gotowany lub niegotowany siatkowany produkt powleczony wielokrotnie perforowaną folią kolagenową, otrzymaną opisanym powyżej sposobem jej wytwarzania.

W celu pełnego opisu niniejszego wynalazku i w celu pełnego zrozumienia charakterystyki wynalazku, odwołano się do załączonych figur na których:

Fig. 1 przedstawia tabelę podającą parametry kontrolne stosowane do wytwarzania pewnych określonych próbek perforowanej folii kolagenowej o szczególnej charakterystyce perforacji.

Fig. 2 przedstawia tabelę podającą wyniki badania perforowanych folii kolagenowych w przemysłowym wytwarzaniu gotowanej szynki. Próbki różnią się co do wielkości otworów i rozmieszczenia między perforacjami.

Fig. 3 przedstawia obraz mikroskopowy otworu uzyskany za pomocą perforacji mechanicznej, pokazujący uszkodzenia w „narożnikach” nieregularnie ukształtowanych pseudo-owalnych otworów, które mogą działać jako punkty początkowe rozprzestrzeniania się rozdarcia.

PL 212 675 B1

Fig. 4 przedstawia mikroskopowy obraz otworu uzyskanego przy użyciu z perforacji laserem, pokazujący wzmocniony charakter krawędzi otworu wynikający z obecności osłony utworzonej przez stopiony kolagen.

Fig. 5 przedstawia „pętlę perforacji”, która ilustruje ruch wiązki lasera podczas perforacji folii kolagenowej w procesie ciągłym.

Fig. 6 przedstawia nieregularność układu perforacji.

Fig. 7 przedstawia graficznie rozkład częstości eliptyczności perforacji stwierdzonej w próbce typu „6/10/10”, wytworzonej według przykładu 1.

Fig. 8 przedstawia graficznie wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i perforowanej próbki typu „6/10/10” wytworzonej według przykładu 1.

Fig. 9 przedstawia graficznie rozciągliwość w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i perforowanej próbki typu „6/10/10” wytworzonej według przykładu 1.

Fig. 10 przedstawia graficznie wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących wielkościami otworów i odstępami między perforacjami.

Fig. 11 przedstawia graficznie rozciągliwość w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się wielkościami otworów i odstę pami mię dzy perforacjami.

Fig. 12 przedstawia graficznie wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się wielkościami i odstępami między perforacjami jak również kształtem otworów.

Fig. 13 przedstawia graficznie rozciągliwość w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się wielkościami i ostępami między perforacjami jak również kształtem otworów.

Fig. 14 przedstawia graficznie wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących wielkościami i odstępami między perforacjami, przy czym wszystkie próbki są oparte na folii o niższej gramaturze.

Fig. 15 przedstawia graficznie rozciągliwość w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się wielkościami i odstępami między perforacjami, przy czym wszystkie próbki są oparte na folii o niższej gramaturze.

Fig. 16 przedstawia graficznie wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się rozmieszczeniem między perforacjami.

Fig. 17 przedstawia graficznie rozciągliwość w kierunku maszynowym i poprzecznym nieperforowanej próbki kontrolnej i pewnych próbek perforowanych różniących się odstępami między perforacjami.

Urządzenia laserowe

Przygotowując niniejsze badanie sprawdzono dwa rodzaje urządzeń laserowych. Jedno z nich to laser ciała stałego Nd:YAG Coherent AVIA Model 355-1500, a drugim jest laser gazowy CO2 Coherent Diamond G-100 OEM.

Chociaż stwierdzono, że „jakość” perforacji (wyrażona jako wytrzymałość na rozciąganie i rozciągliwość próbki w kształcie wiosełka wyciętego z folii perforowanej, patrz przykład 2) wykonanych laserem Nd:YAG była porównywalna z jakością osiągniętą laserem CO2, to do tego badania wybrano laser CO2 głównie z dwóch powodów: w przypadku lasera Nd:YAG, znacznie dłuższe było wytwarzanie danej liczby perforacji w folii kolagenowej, co byłoby niekorzystne dla ciągłego procesu perforacji na skalę przemysłową oraz badany układ lasera Nd:YAG był droższy.

Perforowanie folii w procesie ciągłym można osiągnąć stosując zasadniczo laser wyposażony w ukł ad opto-mechaniczny, który jest programowany tak, aby odchylał wią zkę laserową w okreś lony sposób, lub przez przesunięcie źródła światła, np. prostopadle do kierunku podawania folii, tak że działa on podobnie do tradycyjnego plotera. Postanowiono pracować z laserem impulsowym CO2 wyposażonym w soczewki aplanatyczne i mechanizm opto-mechaniczny („głowica Galvo”) dla odchylania wiązki lasera. Pewne inne cechy tego lasera podano poniżej:

- Moc wyjś ciowa 100 W

- Dł ugość fali 10,2-10,7 μ m

- Czę stotliwość impulsów 0-100 kHz

- Maks. moc skuteczna 250 W

PL 212 675 B1

- Zakres energii impulsu 5-200 mJ

- Czas narastania i spadku impulsu < 70 μ sek

- Eliptyczność wią zki <1,3:1 (bez korekcji wią zki przy wyjś ciu lasera)

- Ś rednica wią zki 1,8 mm ± 0,4 mm

Perforacja folii kolagenowej

Zasadniczo, folie kolagenowe mogą być perforowane bądź „Online” w trakcie wytwarzania folii, np. bezpośrednio przed zwijaniem, lub „off-line”. Co się tyczy badań ujawnionych poniżej, wybrano odmianę „off-line”, aby nie kolidowało to z wytwarzaniem folii standardowej.

Zwój standardowej spożywczej folii kolagenowej (Coffi®) wprowadzono do stacji ponownego zwijania. Zainstalowano źródło laserowe o wiązce laserowej zasadniczo prostopadłej do powierzchni folii, a odległość między powierzchnią folii a wyjściem lasera była taka, że ognisko wiązki lasera i pł aszczyzna utworzona przez folię ś ciś le sobie odpowiadał y.

Układ opto-mechaniczny („głowica Galvo”) zaprogramowano tak, aby wytworzyć określone wielkości otworów i odległości między perforacjami, podczas gdy folia kolagenowa była ponownie zwijana z prędkością 5 m/min. Charakterystykę perforacji opisano przez przeciętną średnicę d utworzonych perforacji i przez ich przybliżone względne rozmieszczenie m i t w kierunku maszynowym i poprzecznym. Zatem, każ dy ukł ad perforacji moż na wyrazić za pomocą symbolu typu „d/m/t”. Typowe wytworzone układy osiągały od „2/10/10” (odpowiadając „200 μm/10 mm/10 mm”) przez „6/3/3” (odpowiadając „600 μm/3 mm/3 mm”) do „8/20/20” (odpowiadając 800 μm /20 mm/20 /mm). Innym sposobem wyrażania takich układów mogłoby być ich przedstawienie za pomocą „gęstości perforacji” (liczba perforacji na metr kwadratowy w obszarze perforowanym), co jednak pomija informację o wielkości otworów.

Stwierdzono, że tworzenie okrągłych perforacji i unikanie tworzenia otworów owalnych jest nader ważne (patrz przykład 8) dla sprawności mechanicznej perforowanej folii kolagenowej. Aby osiągnąć ten cel, szybkość układu opto-mechanicznego odchylania wiązki laserowej, moc lasera i częstotliwość impulsów muszą być starannie dostosowane względem siebie. Typowe ustawienia dla pewnych układów perforacji podano na fig. 1.

Zainstalowano skuteczną dmuchawę, aby odsysać chmurę aerozolu utworzonego przez działanie wiązki lasera na folię kolagenową.

W typowym przypadku, w trakcie niniejszego badania perforowano niepełną szerokość folii, lecz uzyskane folie kolagenowe były perforowane tak, że na każdej z krawędzi folii pozostał nieperforowany margines. Szerokość nieperforowanego marginesu na próbkach wytworzonej folii perforowanej zmieniała się między 2 cm a 8 cm. Nie można było wykryć znaczącego wpływu szerokości nieperforowanych marginesów na właściwości użytkowe poszczególnych folii.

Szczegóły wytwarzania poszczególnych rodzajów perforowanych folii kolagenowych opisano w przykładach.

Przy założeniu, że wilgotność folii i gramatura folii są na prawidłowym poziomie standardowej nieperforowanej folii kolagenowej, najważniejszym czynnikiem określającym mechaniczne osiągi perforowanej folii kolagenowej okazała się jakość perforacji. Np. otwory powstałe w wyniku perforacji mechanicznej (np. wprowadzone przez przesuwanie folii kolagenowej pod bębnem wyposażonym w igły, który obraca się z tą samą prędkością co folia) mają tendencję do wykazywania uszkodzeń w „narożnikach” nieregularnie ukształtowanych pseudo-otworów (fig. 3), co z kolei stanowi początkowe punkty rozprzestrzeniania się rozdarcia. Natomiast perforacje wykonane laserem są wzmocnione przez osłonę stopionego kolagenu (fig. 4). Wynik ten jest zgodny z opisem patentowym EP 0 711 321, który podaje, że „stosowanie wiązki laserowej do wytwarzania perforacji daje szczególnie dobre wyniki”. Jednak badania przedstawione poniżej ujawniły, że samo użycie techniki laserowej automatycznie nie prowadzi do produktu rozwiązującego rozpatrywany powyżej problem tworzenia pustych przestrzeni powietrza. Np. w opisie wynalazku według opisu patentowego EP 0 711 321, najmniejszy odstęp w kierunku poprzecznym między sąsiednimi perforacjami wynosi 16 mm, a w kierunku maszynowym najmniejszy wspomniany odstęp jest nawet większy (20 mm). Teoretycznie odpowiada to gęstości perforacji wynoszącej 3125 perforacji/m². W zastrzeżeniach opisu patentowego EP 0 711 321 gęstość perforacji jest nawet niższa, ponieważ najbliższy rozpatrywany odstęp wynosi 20 mm, niezależnie od kierunku, co odpowiada gęstości perforacji 2500 perforacji/m². Nieoczekiwanie ustalono że np. w warunkach wytwarzania przemysłowego opisanych w przykładzie 7, taka gęstość perforacji jest niewystarczająca, aby skutecznie uwalniać powietrze uwięzione między mięsem a folią, jak to widać na fig. 2.

PL 212 675 B1

Oprócz powyższego wyniku, nieoczekiwanie stwierdzono kluczowe znaczenie kształtu perforacji (okrągłe lub owalne) wprowadzonej do folii kolagenowej. Szczególnie zaskakujące było stwierdzenie, że przejście z perforacji okrągłych do owalnych mechanicznie znacznie bardziej osłabi folię kolagenową niż zwiększenie przeciętnej średnicy otworów okrągłych. Szczegóły związane z tym stwierdzeniem można znaleźć w przykładzie 8.

Jeszcze innym nieoczekiwanym stwierdzeniem jest to, że przez uniknięcie tworzenia otworów o wyraź nym owalnym kształ cie przez odpowiednie programowanie parametrów lasera, a zatem tworzenie w przybliżeniu okrągłych perforacji, odstępy między najbliższymi sąsiadami poszczególnych perforacji mogą być obniżone do 3 mm (co odpowiada teoretycznej gęstości perforacji w obszarze perforowanym 98898 perforacji/m²), a uzyskana folia perforowana nadal ma wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i rozciągliwość, aby przejść standardową próbę naśladując zastosowanie przemysłowe (patrz przykład 2). Dotychczas według stanu techniki należało unikać gęstości perforacji większych niż 3125 perforacji/m² na perforowanych foliach kolagenowych (opis patentowy EP 0 711 321), co odpowiada odstępom 16 mm w kierunku poprzecznym i 20 mm w kierunku maszynowym między sąsiednimi perforacjami.

Na koniec, nieoczekiwanie stwierdzono, że stosując układ doświadczalny przedstawiony w tym badaniu i odpowiednio dostosowując parametry lasera, nawet gdy odległość między najbliższymi sąsiadami poszczególnych perforacji była obniżona do jedynie 3 mm (odpowiadając 98898 perforacjom/m² w strefie perforowanej), możliwe jest wytwarzanie folii o poziomie odporności mechanicznej i rozciągliwości, który czyni ją odpowiednią do zastosowania przemysłowego, chociaż układ perforacji nie ma dobrze określonego wzoru dwuwymiarowego jak zalecono w opisie patentowym EP 0 711 321 („Korzystnie, stosuje się wzór rombowy, w którym otwory w przyległych rzędach są przesunięte względem siebie”).

Procedura pakowania kawałka mięsa (lub drobiu) w folię kolagenową, przy użyciu typowego przemysłowego sprzętu do nadziewania, wymaga folii o minimalnym poziomie odporności mechanicznej i rozciągliwości zarówno w kierunku maszynowym (gdyż podczas nadziewania folia jest rozwijana z rolki z szarpnięciami) jak i w kierunku poprzecznym (gdyż folia musi wytrzymywać dostarczanie mięsa lub drobiu przez rurę do nadziewania i następujące po tym wyokrąglanie wykonane, aby poprawić kształt produktu w siatce przed gotowaniem). Zatem, wymagania dotyczące wytrzymałości na rozciąganie i rozciągliwości folii w przypadku folii odpowiedniej do zastosowania przemysłowego niezależnie od kierunku, będą niższe. Z danych doświadczalnych zgromadzonych w obecnych badaniach, wywnioskowano że wytrzymałość na rozciąganie folii kolagenowej powinna być równa lub przekraczać 21 N/mm² w dowolnym kierunku i, równocześnie, rozciągliwość powinna przekraczać 22% w dowolnym kierunku (dane te odnoszą się do folii o zawartoś ci wody 11% do 15%).

PRZYKŁADY

Wynalazek jest zilustrowany bardziej szczegółowo za pomocą przykładów, które dotyczą wytwarzania różnych laserowo perforowanych folii kolagenowych, charakterystyki wspomnianych folii, ich zastosowania w przemyśle mięsnym i produktów wytworzonych we wspomnianych foliach kolagenowych. Chociaż, dla uproszczenia, przykłady dotyczące zastosowania przemysłowego dotyczą wyłącznie wytwarzania gotowanej szynki, to zastosowanie perforowanych folii kolagenowych według niniejszego wynalazku nie ogranicza się do tego zastosowania.

W przykładzie pierwszym opisano perforację folii kolagenowej przy użyciu lasera. Przykład daje wgląd także w geometryczny układ perforacji w uzyskanej perforowanej folii kolagenowej. „Wzór” perforacji okazał się całkowicie nieregularny względem dwuwymiarowego rozkładu otworów.

Przykład 2 przedstawia opisy prób wykonanych z perforowanymi foliami kolagenowymi (mikroskop; maszyna do badania rozciągania; aplikator naśladujący zastosowanie przemysłowe folii kolagenowych), jak również wyniki otrzymane przy użyciu folii wytworzonych według przykładu 1.

Przykłady 3, 4 i 5 dotyczą perforacji laserem określonych folii kolagenowych (folia w kolorze czarnym, folia w kolorze karmelu i odmiana kwasowa standardowej folii kolagenowej), jak również wyników otrzymanych w próbie z aplikatorem.

Przykład 6 opisuje wytwarzanie perforowanych folii kolagenowych różniących się przeciętną wielkością perforacji jak również przeciętnym odstępem między poszczególnymi otworami. Ponadto omawia się wyniki wytrzymałości na rozciąganie i rozciągliwości różnych próbek.

Przykład 7 dotyczy próby różnych perforowanych folii kolagenowych przy przemysłowym wytwarzaniu szynki przy użyciu szczególnie wymagającego sprzętu do nadziewania. Próbki folii różniły się pod względem przeciętnej wielkości perforacji jak również przeciętnego odstępu między poszcze8

PL 212 675 B1 gólnymi otworami. Z wyników otrzymanych i zestawionych na fig. 2 wyciągnięto wnioski odnośnie odpowiednich średnic otworów i odstępów między perforacjami, wymaganych dla skutecznego uchodzenia powietrza lub pary uwięzionej między folią a mięsem.

Przykład 8 przedstawia porównanie folii o owalnym kształcie perforacji i folii o zasadniczo okrągłych otworach. Wpływ kształtu perforacji na charakterystykę mechaniczną perforowanej folii kolagenowej okazał się znacznie bardziej wyraźny niż wpływ wielkości otworów.

Przykład 9 dotyczy perforowanych folii kolagenowych uzyskanych z folii o niskiej gramaturze. Z wyników otrzymanych przez badanie tych próbek wywnioskowano, że w zasadzie możliwe będzie wytwarzanie perforowanych folii kolagenowych o gramaturze tak niskiej jak 20 g/m².

Przykład 10 przedstawia wyniki otrzymane z badania perforowanych folii kolagenowych o bardzo małych odległościach między poszczególnymi perforacjami. Wyniki pokazują, że folia o perforacjach w odstępach jedynie 3 mm również pozytywnie przechodzi standardową próbę jakości.

Przykład 11 opisuje zastosowanie arkuszy kolagenowych do wytwarzania gotowanej szynki. Wyniki otrzymane przy zastosowaniu nieperforowanych arkuszy zostały porównane z wynikami otrzymanymi w przypadku użycia perforowanych arkuszy folii kolagenowej.

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZYKŁADÓW

P r z y k ł a d 1:

Wytwarzanie laserowo perforowanej folii kolagenowej za pomocą lasera CO2.

Zwój 100 m o 38 cm szerokości standardowej kolagenowej folii do żywności Naturin (Coffi®) wytworzony przez Naturin GmbH & Co., Weinheim, Niemcy, o pH 4,7 i gramaturze 29 g/m², perforowano za pomocą lasera CO2 (Coherent Diamond G-100 OEM).

Typowy skład folii jest następujący (% dotyczy % wag./wag.):

- Kolagen: 67%

- Woda: 13%

- Ś rodki utrzymują ce wilgoć (gliceryna + sorbitol): 15%

- Acetoglicerydy: 4%

- Popiół (600°C/5 h): 1%

Perforowano środkowy pas folii o szerokości 32 cm, pozostawiając nieperforowane marginesy o szerokości 3 cm każdy. Charakterystyka perforacji, opisana przez przeciętną średnicę d utworzonych perforacji i przez ich przybliżone względne odstępy m i t w kierunku maszynowym i poprzecznym („d/m/t”) była zgodna z symbolem „6/10/10” (odpowiadając „600 μm/10 mm odstępy między otworami w kierunku maszynowym /10 mm odstępy między otworami w kierunku poprzecznym). Zatem, teoretyczna gęstość perforacji osiągnięta w obszarze perforowanym wyniosła 10000 perforacji/m². Perforację wykonano przy prędkości podawania folii 5 m/min.

Związane z tym parametry lasera wybrano następująco: moc : 5% częstotliwość impulsów (gpf): 0,55 kHz szybkość Galvo: 4000 mm/s umiejscowienie startu: „x-4”; „y-160” pętla perforacji: wpa (ciągnąć linię do): „x=4; y=160” gpa (przesunąć nieaktywnie do): „x=-4; y=160” opóźnienie (ms): 1 wpa (ciągnąć linię do): „x=4; y=-160” gpa (przesunąć nieaktywnie do): „x=-4; y=-160” opóźnienie (ms): 1

Schematyczne przedstawienie pętli perforacji wykonywanej przez wiązkę laserową przedstawiono na fig. 5.

Aerozol utworzony w wyniku oddziaływania między wiązką laserową a folią kolagenową odsysano za pomocą skutecznej dmuchawy.

W trakcie etapu perforacji, wilgotność folii spadła z 13,5% do 12,9%. Folię pakowano w plastykowy worek, który szczelnie zamknięto, aby unikać utraty wilgoci.

Bliższa analiza geometrycznego rozkładu perforacji utworzonego za pomocą stosowanego układu doświadczalnego ujawniła, że „wzór” omija ścisły opis matematyczny; podczas gdy w kierunku poprzecznym perforacje są równoodległe, odległość między dwoma zasadniczo równoległymi rzędami o orientacji poprzecznej zmienia się, a w kierunku maszynowym położenie poszczególnych perforacji

PL 212 675 B1 fluktuuje wokół linii prostych (fig. 6). Zatem, przy rozpatrywaniu dwuwymiarowym geometryczny rozkład perforacji jest całkowicie nieregularny z tylko jedną regułą ścisłego porządku występującego w jednym wymiarze: równoodległych odstępów między perforacjami wzdłuż poprzecznego rzędu perforacji.

Tworzenie tego nieregularnego układu perforacji jest konsekwencją sprzętowej konstrukcji elektronicznego sterowania lasera. Częstotliwość impulsów lasera jest dostarczana przez oscylator, który oscyluje „swobodnie”, (tj. bez synchronizacji) z częstością podaną przez komendę programową gpf (patrz wyżej). Czas między wykonaniem dwóch linii komend programowych nie jest jednak stały. Ponieważ nie ma synchronizacji częstotliwości impulsów oscylatora (tworzenie impulsów lasera) z ruchem głowicy Galvo, to nie ma określonego położenia pierwszego otworu w określonym rzędzie perforacji.

Zatem, zawsze określony jest punkt startowy aktywnej linii perforacji (punkt w przestrzeni, podany przez komendę wpa, w naszym przypadku x=160; y=4), lecz wskutek braku synchronizacji z oscylatorem nie jest określony punkt w czasie (czas startowy), a zatem nie ma określonego położenia pierwszej perforacji w danym poprzecznym rzędzie perforacji.

P r z y k ł a d 2:

Próba folii kolagenowej perforowanej laserem wytworzonej według przykładu 1.

Pod mikroskopem poddano ocenie 50 perforacji pod względem ich wielkości i kształtu. Stwierdzono, że perforacje były zasadniczo okrągłe i wykazywały przeciętną eliptyczność 0,042 (patrz fig. 7).

Średnia wartość średnicy wyniosła 620 μm przy odchyleniu standardowym 50 μm.

Fragmenty w kształcie wiosełka (całkowita długość 11,6 cm, szerokość wąskiej części równoległej 15 mm, szerokość przy końcach 25 mm) folii wytworzonej według przykładu 1 i jej odmiany nieperforowanej nakłuto na folii zarówno w kierunku maszynowym jak i w kierunku poprzecznym. Wytrzymałość na rozciąganie i rozciągliwość próbki w kształcie wiosełka zmierzono w 21°C i przy 60% wilgotności względnej na maszynie do badania rozciągania UTS 3/205 (UTS Testsysteme GmbH, D-89079 Ulm-Einsingen, Niemcy). Szybkość badania wyniosła 100 mm/min. Przeciętna liczba perforacji w wąskiej części równoległej badanej próbki perforowanej folii wyniosła 6. Próbki do badania kondycjonowano przed badaniem przez 2 godz. w 21°C i przy 60% wilgotności względnej. Zmierzono 10 próbek każdej poszczególnej próbki folii. Wytrzymałość na rozciąganie określono jako siłę wymaganą do zerwania badanej próbki, podzieloną przez pole jednostkowe pierwotnego przekroju badanej próbki w jej wąskiej części równoległej. Rozciągliwość określono jako wydłużenie w punkcie zerwania folii. Otrzymane wyniki podano na fig. 8 i 9.

Zwój 100 m folii wytworzonej według przykładu 1 załadowano na aplikator Naturin Coffi-A, w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Próbę wykonano według instrukcji roboczej Naturin PAKOO031, według której folia kolagenowa jest z szarpnięciami rozwijana z kartonowej piasty zwoju. W konsekwencji tej znakomitej korelacji między tą próbą i sprawnością folii w rzeczywistości przemysłowej, próba ta jest próbą wewnętrznego standardu Naturin wykonaną, w celu kontroli jakości produkcji Coffi®, według określonego planu badania próbek. Jedynie materiał, który nie wykazuje zerwania w tej próbie spełnia wymagania zezwolenia do sprzedaży.

Perforowana folia kolagenowa wytworzona według przykładu 1 przeszła próbę bez rozerwania.

P r z y k ł a d 3:

Wytwarzanie i próba zastosowania laserowo perforowanej czarnej folii kolagenowej.

Zwój 100 m standardowej czarnej folii kolagenowej (47 cm szerokości) Naturin wytworzonej przez Naturin GmbH & Co., Weinheim, Niemcy, o pH 4,5 i gramaturze 31 g/m², perforowano jak opisano w przykładzie 1. Perforowano środkowy pas folii o szerokości 32 cm, pozostawiając po każdej stronie nieperforowane marginesy o szerokości 7,5 cm. Układ perforacji był zgodny ze schematem „6/10/10”.

Uzyskaną perforowaną czarną folię kolagenową załadowano na aplikator Naturin Coffi-A, w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Perforowana czarna folia kolagenowa przeszła próbę bez rozerwania.

P r z y k ł a d 4:

Wytwarzanie i próba zastosowania laserowo perforowanej folii kolagenowej w kolorze karmelu.

100 m zwoju o szerokości 57 cm standardowej folii kolagenowej Naturin w kolorze karmelu wytworzonej przez Naturin GmbH & Co., Weinheim, Niemcy, o pH 4,8 i gramaturze 32 g/m², perforowano w sposób podobny do wyjaśnionego w przykładzie 1. W pierwszym przebiegu perforowano pas folii o szerokości 26 cm, przy czym lewa krawędź pasa znajdowała się w odstępie 2,5 cm od lewej krawędzi

PL 212 675 B1 folii. W drugim przebiegu, perforowano inny pas folii o szerokości 26 cm, przy czym prawa krawędź tego pasa znajdowała się w odstępie 2,5 cm od prawej krawędzi folii. Tak więc uzyskana folia miała nieperforowane marginesy o szerokości 2,5 cm po każdej stronie. Układ perforacji był zgodny ze schematem „6/10/10”.

Uzyskaną perforowaną folię kolagenową w kolorze karmelu załadowano na aplikator Naturin Coffi-A, w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Perforowany produkt przeszedł próbę bez rozerwania.

P r z y k ł a d 5:

Wytwarzanie i próba zastosowania laserowo perforowanej kwasowej folii kolagenowej.

Zwój 100 m o szerokości 47 cm niezobojętnionej folii kolagenowej o pH 2,8, lecz pod względem jej składu chemicznego odpowiadającej folii z przykładu 1, perforowano jak opisano w przykładzie 1. Gramatura folii wyniosła 29,5 g/m². Perforowano środkowy pas folii o szerokości 32 cm, pozostawiając po każdej stronie nieperforowane marginesy o szerokości 7,5 cm.

Uzyskaną perforowaną niezobojętnioną folię kolagenową załadowano na aplikator Naturin Coffi-A, w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Perforowana kwasowa folia kolagenowa przeszła próbę bez rozerwania.

P r z y k ł a d 6:

Wytwarzanie i próba perforowanych folii kolagenowych różniących się pod względem przeciętnych wielkości perforacji jak również przeciętnych odstępów między poszczególnymi otworami.

Zwoje 100 m standardowej czarnej folii kolagenowej Naturin o szerokości 47 cm wytworzonej przez Naturin GmbH & Co./Weinheim, Niemcy o pH 4,5 i gramaturze 31 g/m² perforowano zasadniczo tak, jak opisano w przykładzie 1, jednak stosując się do różnych układów perforacji. Numer serii, linia produkcyjna i data wytworzenia wszystkich zwojów były identyczne. Perforowano środkowy pas folii o szerokości 32 cm, pozostawiając nieperforowane marginesy o szerokości 7,5 cm po każdej stronie. Tabela 1 podaje przegląd dotyczący próbki wytworzonej i parametry lasera dostosowane tak, aby otrzymać zamierzone próbki:

Wytrzymałość na rozciąganie próbek w kształcie wiosełka, wyciętych z poszczególnych produktów i nieperforowanych próbek kontrolnych zbadano na maszynie do badania rozciągliwości, jak wyjaśniono w przykładzie 2. Wyniki można znaleźć na fig. 10 i 11.

Jak było widać uprzednio i jak się spodziewano, wytrzymałość na rozciąganie i rozciągliwość perforowanych próbek są na niższym poziomie niż odpowiadające temu parametry w przypadku próbek nieperforowanych. Wyraźnie, wraz ze zwiększeniem gęstości perforacji wytrzymałość mechaniczna i rozciągliwość folii obniża się. Pomiary pokazują także, że wpływ odległości między sąsiednimi perforacjami jest bardziej wyraźny niż wpływ średnicy perforacji. Zatem np. wytrzymałość na rozciąganie próbek o symbolu „8/10/10” nie jest drastycznie niższa niż próbek o symbolu „4/10/10” lecz wytrzymałość na rozciąganie próbek typu „x/10/10” jest zawsze wyraźnie niższa niż odpowiadających temu próbek typu „x/20/20” (x=4 i x=8).

P r z y k ł a d 7:

Próba perforowanych folii kolagenowych w przemysłowym wytwarzaniu szynek.

Nieperforowane standardowe Coffi® jak również wybrane próbki perforowanych folii kolagenowych wytworzonych jak opisano w przykładzie 6 zbadano w przemysłowym wytwarzaniu szynki. Perforowany materiał badany charakteryzował się następującymi symbolami: „8/20/20”; „6/10/10”; „4/10/10”; „2/10/10”. Próbki typu „2/10/10” nie opierały się na tej samej serii folii co inne próbki.

Stosowanym sprzętem nadziewania był porcjoner Handtmann-Piereder ΡΧ-94 NC sprzężony z napełniaczem Handtmann-Piereder HVF 90, ponieważ ta kombinacja jest bardziej wymagająca niż inny sprzęt nadziewania pod względem włączania powietrza lub pary między mięsem a folią. Mięso wytworzone do nadziewania pompowano przy użyciu 60% solanki (w oparciu o masę mięsa). Masa szynek po nadziewaniu odpowiadała masie 2,1 kg. Szybkość nadziewania wyniosła około 8 porcji/min. Żaden z produktów nadziewanych w trakcie próby nie był ręcznie nakłuwany po nadziewaniu. W przypadku folii nieperforowanej jedynie około 30 próbek szynek było nadziewane, aby ograniczyć liczbę produktów końcowych o niższym gatunku. W przypadku każdego z typów folii perforowanej co najmniej 250 szynek było nadziewane w celu oceny. Otrzymane produkty oceniano bezpośrednio po nadziewaniu i drugi raz, po gotowaniu. Wyniki zestawiono na fig. 2.

Próba pokazuje, że gdy stosuje się standardową nieperforowaną folię kolagenową, to późniejsze ręczne nakłuwanie jest konieczne, aby uniknąć obniżenia gatunku z powodu kraterów powierzchni zasadniczo wszystkich wytworzonych szynek. Przy standardowym wytwarzaniu szynki, nawet mimo

PL 212 675 B1 ręcznego nakłuwania po nadziewaniu, przeciętny poziom produktu o obniżonym gatunku mieści się w zakresie 6%, gdy stosuje się nieperforowaną folię kolagenową wraz z porcjonerem Handtmann-Piereder PX-94 NC.

Z wyników zestawionych na fig. 2 można wyciągnąć następujące trzy wnioski:

1. Średnica perforacji nie może być zbyt mała, aby umożliwić uchodzenie uwięzionego powietrza. Oczywiście, perforacje o średnicy 200 um częściowo zatkały się cieczą zawierającą białko obecne na powierzchni mięsa w momencie nadziewania.

2. Średnica perforacji nie może być zbyt duża, aby unikać niepożądanej utraty masy i tworzenia „brodawek” białkowych na powierzchni gotowej szynki wskutek wyciekającej przez perforacje cieczy zawierającej białka. Ten negatywny efekt stanie się jeszcze bardziej wyraźny jeśli konsystencja nadziewanego mięsa jest bardziej „zupowata” wskutek wyższego stopnia napompowania solanką. Średnice 800 um stanowią górną granicę.

3. Gęstość perforacji nie może być zbyt mała. Odległość 20 mm między najbliższymi sąsiadującymi perforacjami (odpowiadająca 2500 perforacjom/m²) jest zbyt duża, aby uniknąć kraterów na powierzchni o wymiarach wymagających obniżenia gatunku zasadniczych ilości produktu końcowego.

Z wyników zestawionych na fig. 2 wywnioskowano, że materiał o symbolu „6/10/10” (10000 perforacji/m² w obszarze perforowanym) stanowi korzystny wariant wszystkich badanych próbek.

P r z y k ł a d 8:

Wpływ kształtu i wielkości perforacji na właściwości mechaniczne perforowanych folii kolagenowych.

Osiągi folii kolagenowej na aplikatorze Coffi-A (patrz przykład 2), jej wytrzymałość mechaniczna i rozciągliwość określono jako funkcję wielkości i kształtu perforacji. Próbki o zasadniczo okrągłych perforacjach wytworzono jak opisano w przykładach powyżej. Próbki „ov1” i „ov2” o owalnych otworach wytworzono przez zaprogramowanie parametrów lasera jak poniżej:

Moc	Próbka „ov1” 10%	Próbka „ov2” 35%
- częstotliwość impulsu:	0,6 kHz	1,0 kHz
- szybkość Galvo:	4800 mm/s	6000 mm/s
- wpa (ciągnij linię do):	„x=4; y= 160”	„x=4; y=160”
- gpa (przejdź nieaktywnie do):	„x=-4; y= 160”	„x=-4; y=160
- opóźnienie 1 (ms):	1	90
- wpa (ciągnij linię do):	„x=4; y=-160”	„x=4; y=-160
- gpa (przejdź nieaktywnie do):	„x=-4; y=-160”	„x=-4; y=-160”
- opóźnienie 2 (ms):	1	90

Oś długa tak uzyskanych owalnych perforacji była usytuowana w perforacjami stosował się do schematu „10/10”.

Eliptyczność ukształtowanych owalnie perforacji określono jako różnicę między długością półśrednic równikowych i biegunowych, podzieloną przez długość średnicy równikowej perforacji w przybliżeniu eliptycznej. Okazało się, że eliptyczność wytworzonych owalnych perforacji wyniosła 0,17 dla próbki „ov1” i 0,31 dla próbki „ov2”. Przeciętna długość osi długiej (równikowej) perforacji owalnych w próbce „ov1” wynosiła 970 um, a dla próbki „ov2” 1600 um. Długość ich osi krótkich (biegunowych) wynosiła 645 um (próbka „ov1”) i 600 um (próbka „ov2”).

Zwoje 100 m uzyskanych folii kolagenowych załadowano na aplikator Naturin Coffi-A, w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Wszystkie folie o zasadniczo kolistych perforacjach przeszły próbę bez rozerwania. Zwój 100 m próbki kierunku poprzecznym. Odstęp między poszczególnymi „ov1” rozerwał się 3 razy, próbki „ov2” rozrywały się często. W próbie z aplikatorem jedynie materiał, który nie wykazuje jakiegokolwiek rozerwania jest uważany za akceptowalny.

Fragmenty poszczególnych próbek w kształcie wiosełka wycięto z folii zarówno w kierunku maszynowym jak i w kierunku poprzecznym. Wytrzymałość na rozciąganie jak i rozciągliwość zmierzono jak opisano w przykładzie 2. Otrzymane wyniki przedstawiono na fig. 12 i 13.

Wytrzymałość próbek na rozciąganie w kierunku maszynowym w porównaniu z wytrzymałością na rozciąganie w kierunku poprzecznym jest nieco obniżona z dwóch powodów: z jednej strony, folia kontrolna już wykazuje tę cechę i, z drugiej strony, perforacje nie są doskonale okrągłe: wykazują eliptyczności między 0,02 a 0,05 (próbka o symbolu „8/10/10” wykazuje jeszcze bardziej wyraźną eliptyczność 0,10), przy czym oś równikowa elipsy jest równoległa do kierunku poprzecznego.

Oczywiście wytrzymałość na rozciąganie w kierunku poprzecznym próbek o owalnych perforacjach („ov1” i „ov2”) jest wyższa niż odpowiadająca wytrzymałość próbek o symbolach „4/10/10” przez

PL 212 675 B1 „8/10/10” (fig. 12). Szczególnie zaskakująca jest obserwacja, że wytrzymałość na rozciąganie w kierunku poprzecznym próbki „ov2” (przeciętna wielkość poszczególnych owalnych perforacji: 753 600 nrm) jest znacznie większa niż dla próbki o symbolu „4/10/10” z jej zasadniczo okrągłymi perforacjami (przeciętna wielkość poszczególnych perforacji: 125 600 μm²). Ta obserwacja stanowi kolejną wskazówkę, że sama wielkość poszczególnych perforacji nie jest decydując dla właściwości mechanicznych perforowanej folii kolagenowej.

Istotne natomiast okazało się stwierdzenie, że to nie wielkość perforacji ma największy wpływ na właściwości mechaniczne perforowanej folii, lecz ich kształt perforacji. Np. fig. 13 pokazuje rozciągliwość folii w kierunku maszynowym jak i poprzecznym. Rozciągliwość w kierunku poprzecznym wszystkich próbek jest zasadniczo na tym samym poziomie, z pewnymi wahaniami, niezależnie od wielkości perforacji. Wartości rozciągliwości w kierunku maszynowym próbek o symbolach „4/10/10”, „5/10/10”, „6/10/10” i „8/10/10”, wykazują pewne większe wahania, lecz można wciąż uważać, że są na jednym poziomie. Obserwacja ta ponownie potwierdza wniosek, że w pierwszym przybliżeniu wielkość perforacji, przynajmniej w rozpatrywanym zakresie średnic, nie jest krytyczna względem mechanicznych osiągów perforowanej folii kolagenowej. Jednak, przechodząc od próbek o zasadniczo okrągłych perforacjach do próbek o perforacjach o wyraźnych eliptycznościach obserwuje się wyraźny spadek rozciągliwości w kierunku maszynowym. Chociaż przeciętna wielkość perforacji próbki ov1 (wartość oznaczona pod mikroskopem: 491 000 μm²) jest niemal identyczna jak w przypadku próbki „8/10/10” (502 400 μm²), to rozciągliwość w kierunku maszynowym próbki ov1 spada poniżej 20%, co w przeszłości uważano za niewystarczające (patent amerykański nr US 5,885,634), i wyniki próby na aplikatorze Coffi-A naśladującym zastosowanie przemysłowe potwierdzają to ustalenie (patrz powyżej).

Zatem ustalenia laboratoryjne także znajdują odzwierciedlenie w osiągach folii w próbach praktycznych. Tak więc wyciągnięto zaskakujący wniosek, że przydatność perforowanej folii kolagenowej jest znacznie bardziej zdominowana przez kształt poszczególnych perforacji (wyrażony jako „eliptyczność”) niż przez wielkość poszczególnych perforacji.

P r z y k ł a d 9:

Wytwarzanie i próba perforowanych folii kolagenowych o niższej gramaturze.

Próbkę folii kolagenowej o niskiej gramaturze perforowano podobnie do sposobu opisanego w przykładzie 1. Próbka miała ten sam skład jak opisany w przykładzie 1, lecz jej gramatura wyniosła jedynie 23,9 g/m². Układy perforacji były zgodne ze schematami „4/10/10”, „4/20/20”, „6/10/10”, i „6/20/20”. Wytrzymałość na rozciąganie i rozciągliwość uzyskanych produktów zmierzono odpowiednio sposobem opisanym w przykładzie 2. Wyniki przedstawiono na fig. 14 i 15.

Dane wytrzymałości na rozciąganie i rozciągliwości poszczególnych cienkościennych próbek nie są nadzwyczajnie niższe niż te otrzymane z odpowiadającej perforowanej próbki opartej na standardowej gramaturze wynoszącej około 30 g/m². Wskazuje to na fakt, że jeśli jest to wymagane przez rynek, to powinno być możliwe dostarczanie perforowanych folii kolagenowych o gramaturach tak niskich jak 20 g/m².

P r z y k ł a d 10:

Wytwarzanie i próba perforowanych folii kolagenowych o bardzo małych odległościach między poszczególnymi perforacjami.

Dwie próbki standardowej kolagenowej folii do celów spożywczych Naturin (Coffi®) o szerokości 47 cm perforowano podobnie do sposobu opisanego w przykładzie 1, jednak gęstość perforacji gwałtownie się zwiększyła. Układy perforacji były zgodne ze schematami „6/05/05” (odpowiadając 40000 perforacji/m² w obszarze perforowanym), i „6/03/03” (98898 perforacji/m²). Wytrzymałość na rozciąganie i rozciągliwość uzyskanych produktów jak również folii kontrolnej i próbki perforowanej typu „6/10/10” (10000 perforacji/m²) zmierzono według sposobu opisanego w przykładzie 2. Wyniki przedstawiono na fig. 16 i 17.

Wpływ gęstości perforacji na parametry mechaniczne folii kolagenowej jest wyraźnie widoczny.

Wyraźne różnice między wytrzymałością na rozciąganie w kierunku maszynowym i w kierunku poprzecznym zmierzone dla próbek o wysokiej gęstości perforacji sugerują, że w przypadku wysokiej gęstości perforacji obecność „mikroeliptyczności” perforacji ma większe znaczenie dla właściwości mechanicznych folii, niż w przypadku niższej gęstości perforacji.

Otrzymany materiał o wysokiej gęstości perforacji następnie załadowano na aplikator w celu naśladowania zastosowania przemysłowego. Nieoczekiwanie, zarówno zwoje próbek o symbolach „6/05/05” jak i „6/03/03” przeszły próbę bez rozerwania. Ustalenie to było szczególnie zaskakujące wobec informacji z opisu patentowego EP 0 711 321 o konieczności unikania odległości między

PL 212 675 B1 poszczególnymi perforacjami mniejszych niż 16 mm w kierunku poprzecznym i mniejszych niż 20 mm w kierunku maszynowym.

Wytrzymałość na rozciąganie w kierunku maszynowym zmierzona dla próbki o symbolu „6/03/03” (21 N/mm²) była najniższą wartością zmierzoną w trakcie tego badania. Mimo to odpowiadająca próbka folii przeszła próbę z aplikatorem. Z tego faktu wywnioskowano, że odporność mechaniczna odpowiadająca wytrzymałości na rozciąganie wynosząca 21 N/mm² będzie zazwyczaj wystarczająca, aby spełnić wymagania praktyczne.

P r z y k ł a d 11:

Zastosowanie perforowanych arkuszy kolagenowych do wytwarzania szynki.

Arkusze (57 cm x 50 cm) perforowanej folii kolagenowej otrzymano przez cięcie pasków o długości 50 cm ze zwoju 100 m (o szerokości 57 cm) perforowanej folii kolagenowej (symbol perforacji „6/10/10”; próbka perforowana według przykładu 4), stosując specjalny sprzęt do cięcia. Gotowane szynki wytworzono poniższym sposobem.

Arkusz folii rozciągnięto na stole roboczym. Dwa kawałki mięsa wieprzowego (część nogi i zrazówka górna), nasycone 30% solanką (w oparciu o masę mięsa), umieszczono w środku pola utworzonego przez folię i folię owinięto wokół mięsa. Owinięte mięso ręcznie przeprowadzono przez szeroki otwór aplikatora siatkowego (THP 100, Schaub Maschinenfabrik, Hamburg) wyposażonego w siatkę (Avo 28/3-krotnie wzmocniona). Następnie owinięte mięso wepchnięto w siatkę rozciągniętą przez aplikator siatkowy. W momencie gdy całe owinięte mięso znalazło się w siatce, siatkę ucięto i dwa otwarte końce produktu z siatką zamknięto za pomocą ręcznego przyrządu do zaciskania. Następnie napełniony produkt siatkowany wyokrąglano, aby przyjął kształt jajowaty. Nie stosowano ręcznego nakłuwania. Bez uprzedniego odgazowania, tak wytworzony produkt pośredni na koniec gotowano i wędzono otrzymując szynkę siatkowaną o ciężarze odpowiadającym masie około 3,5 kg. Po usunięciu siatki, powierzchnię szynki sprawdzono na obecność kraterów na powierzchni powstałych z powietrza i/lub pary uwięzionej między folią a mięsem.

Wytworzono 10 szynek stosując arkusze nieperforowane („produkty N”) i 50 szynek stosując arkusze perforowanej folii kolagenowej („produkty P”). 7 z 10 „produktów N” wykazywało niedopuszczalne kratery na powierzchni o średnicach do 4 cm. 3 z 50 „produktów P” wykazywały drobne kratery na powierzchni o średnicach < 5 mm, co nie prowadziłoby do pogorszenia gatunku.

Claims (13)

1. Sposób ciągłego wytwarzania wielokrotnie perforowanej folii kolagenowej stosowanej do owijania, w którym folię się przesuwa w kierunku maszynowym i perforuje się folię, znamienny tym, że jednocześnie stosuje się laser wyposażony w układ opto-mechaniczny, zaprogramowany do odchylania wiązki laserowej na przesuwającej się folii kolagenowej, przesuwa się wiązkę laserową ruchem skalibrowanym w kierunku wzdłuż i w poprzek przesuwanej folii, stosując impulsowo wiązkę laserową podczas przesuwania folii.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przesuwanie folii w kierunku maszynowym prowadzi się z prędkością 5 m/min.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że laser stanowi laser impulsowy CO2.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że energia stosowanej wiązki laserowej mieści się w zakresie między 10 watów a 3 5 watów.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas interakcji folii z wiązką laserową mieści się w zakresie między 1 ms a 90 ms.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że folia ma gramaturę między 20 g/m² a 40 g/m², przy zawartości wody 11% do 15% wagowych.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostosowuje się układ doświadczalny tak, że uzyskane perforacje mają przeciętną eliptyczność mniejszą niż 0,17.

8. Sposób według z zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że dostosowuje się układ doświadczalny tak, że wytwarzane perforacje są doskonale okrągłe o przeciętnych średnicach powyżej 300 μm i równych lub poniżej 800 μm i/lub są to perforacje niedoskonale okrągłe, mające najdłuższe średnice średnio między powyżej 300 μm i poniżej 800 μm.

9. Sposób według z zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8, znamienny tym, że dostosowuje się układ doświadczalny tak, że wytwarza się perforacje rozmieszczone nieregularnie.

PL 212 675 B1

10. Wielokrotnie perforowana folia kolagenowa otrzymana sposobem określonym w z zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9.

11. Sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego, w którym ładuje się zwój perforowanej płaskiej folii kolagenowej, nadziewa się artykuł spożywczy w perforowaną folię kolagenową i jednocześnie siatkuje się siatką elastyczną uzyskany owinięty artykuł spożywczy, podczas gdy jednocześnie zasadniczo całe powietrze początkowo uwięzione między folią a artykułem spożywczym uchodzi perforacjami, jeden lub obydwa końce elastycznej siatki zamyka się przy użyciu zacisku lub za pomocą wiązania, znamienny tym, że stosuje się wielokrotnie perforowaną folię kolagenową, otrzymaną sposobem określonym w zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9.

12. Sposób pakowania i siatkowania artykułu spożywczego, w którym rozciąga się arkusz perforowanej płaskiej folii kolagenowej, w folii umieszcza się artykuł spożywczy, perforowaną folię kolagenową owija się wokół artykułu spożywczego z wytworzeniem produktu pośredniego, produkt pośredni przepuszcza się przez aplikator siatki i wprowadza się go do elastycznej siatki, jeden lub obydwa końce elastycznej siatki zamyka się przy użyciu zacisku lub za pomocą wiązania, znamienny tym, że stosuje się wielokrotnie perforowaną folię kolagenową, otrzymaną sposobem określonym w zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9.

13. Gotowany lub niegotowany siatkowany produkt powleczony wielokrotnie perforowaną folią kolagenową, otrzymaną sposobem określonym w z zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9.