ГЛЯНЦЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ПРОНИЦАЕМАЯ К ПАРАМ ВОДЫ И ДЫМУ
GLOSSY MULTILAYERED CASING FOR FOOD PRODUCTS, PERMEABLE TO WATER VAPOURS AND SMOKE

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к многослойной оболочке для пищевых продуктов, проницаемой по отношению к водяным парам и коптильным веществам дыма и предназначенной, главным образом, для использования в качестве оболочки для сосисок, сарделек и варено-копченых, вяленых и сырокопченых колбас, а также плавленых сыров и т.д.
Описание достигнутого уровня техники
За последнее десятилетие на рынке упаковочных материалов появились экструдируемые из расплава пленки на основе синтетических полимеров, главным образом, полиамидов, проницаемые для водяного пара и дыма и используемые в качестве оболочек для копченых колбас и сосисок.
В заявке WO 02054878, опубл. 18.07.2002 г., раскрыта пленка из смеси блок-сополимера полиамида и простого полиэфира (далее - полиэфир-блок-амид или ПЭБА) с полиамидами (далее - ПА), предложенная для использования в качестве паро- и дымопроницаемой оболочки для колбас, предполагающих копчение. Колбасная оболочка включает 15-85% полиамида или смеси полиамидов и 15-85% ПЭБА. В предпочтительном варианте оболочка состоит из 50-70% полиамида или смесей полиамидов и 30-50% ПЭБА.
Паро- и дымопроницаемая пленка, которая выполнена из тех же компонентов и, дополнительно, поливинилового спирта (далее - ПВС), описана в патенте РФ 2333652, опубл. 20.09.2008 г. Термопластичная смесь состоит из 40-80% ПА, 5-40% ПВС и 20-30% ПЭБА. Пленка может быть однослойной или многослойной. Предпочтительное содержание компонентов в смеси составляет: 50-65% ПА, 24-26% ПЭБА и 15-25% ПВС.
Следует отметить, что ПЭБА представляет собой эластомер с очень низким механическим модулем. Поэтому однослойные оболочки, содержащие ПЭБА, а также многослойные оболочки, где ПЭБА присутствует во всех слоях, хотя и обладают высокой паропроницаемостью, отличаются избыточной эластичностью. Это может приводить к деформациям колбасных изделий в таких оболочках под собственным весом, что ограничивает применимость данных оболочек исключительно малыми калибрами.
Коптящаяся пленка из смеси блок-сополимера простого и сложного эфира с алифатическим полиамидом, содержащимся в количестве от 50 до 99,9%, раскрыта в заявке WO 02082913, опубл. 24.10.2002 г.
Высокое содержание в этих смесях полиамида обусловлено тем, что использованные блок-сополимеры сами по себе, также как и композиции, в которых они преобладают по массовой доле, дают механически очень непрочные пленки. Они не могут применяться в качестве, например, колбасных оболочек, которые должны выдерживать высокие механические нагрузки при набивке фаршем. Кроме того, такие блок-сополимеры довольно дороги, что сказывается на себестоимости и цене содержащих их пленок.
Однослойная рукавная дымо- и паропроницаемая пленка, содержащая полиамид, например ПА 6, ПА 6/66, и от 4 до 50% гидрофильных соединений, включая водорастворимые полимеры, такие как поливинилпирролидон или поливиниловый спирт, образующие в полиамиде высокодисперсную фазу с линейным размером (толщиной) домена 0,1-3,0 мкм, раскрыта в патенте РФ 2182107, опубл. 10.05.2002 г.
Эта пленка для придания ей свойств, необходимых колбасной оболочке, изготавливается по технологии «тройного пузыря», т.е. экструдируется в виде т.н. первичного рукава (пузыря), который затем нагревается в ванне с горячей водой до примерно 70-80°C и двухосно вытягивается раздувом и одновременной продольной вытяжкой с получением вторичного рукава. Вторичный рукав далее подвергается термофиксации с получением готового (третичного) рукава. Такая оболочка позволяет производить в ней колбасы и сосиски с ярко выраженным эффектом копчения, однако при этом все еще не происходит образование достаточно выраженной характерной корочки на поверхности изделия.
2
Из уровня техники известен еще один подход к повышению проницаемости полимерных пленок, выполненных на основе смесей алифатического (со)полиамида и водорастворимого синтетического органического полимера. В патенте РФ 2341090, опубл. 20.12.2008 г., раскрыта оболочка с шероховатой поверхностью и натуральным (матовым) внешним видом, содержащая помимо алифатического (со)полиамида и водорастворимого синтетического органического полимера, по меньшей мере, один органический и/или неорганический наполнитель, которым может быть углевод, органическое синтетическое волокно или органический синтетический порошок со средней длиной волокон 5-3000 мкм, стеклосферы во средним размером 5-3000 мкм. Эта оболочка может быть однослойной или многослойной. При этом оболочка обладает паропроницаемостью, определяемой согласно DIN 53122, от 50 до 1500 г/м·сут. Многократный рост паропроницаемости авторы изобретения объясняют присутствием в оболочке упомянутых наполнителей.
Между тем, введение подобных наполнителей в состав термопластичной композиции требует дополнительных технологических операций, удлиняющих производственный цикл, а последующее производство из этих композиций оболочек, особенно ориентированных, представляет собой сложную техническую задачу из-за их повышенной жесткости. Кроме того, входящие в состав смеси органические наполнители в условиях экструзии алифатических (со)полиамидов склонны к термическому разложению, приводящему к загрязнению продуктами этого разложения экструзионного оборудования и оболочки на всех этапах ее получения. Что же касается грубодисперсных неорганических наполнителей, то они, как правило, вызывают ускоренный износ экструзионных и гофрировочных машин и, кроме того, склонны выкрашиваться из готовой оболочки. В случае, если такая оболочка используется как сосисочная и предназначена для набивки на высокоскоростных набивочных аппаратах, предполагающих использование оболочки в виде жестких гофрированных «гусениц», ее неравномерная толщина препятствует получению из нее таких «гусениц», изготавливаемых по известной технологии, например, в соответствии с патентом РФ №2131670, опубл. 20.06.1999 г. К тому же преимущество «натурального» внешнего вида абсолютно неактуально, если оболочка предназначена для получения сосисок, которые изготовитель очищает от оболочки и переупаковывает, например, в вакуумные пакеты.
2
Наиболее близкая к настоящему изобретению оболочка описана в патенте РФ 2345104, опубл. 27.01.2009 г. Это однослойная оболочка состоит из алифатического (со)полиамида и водорастворимого синтетического органического полимера. При этом доля алифатического (со)полиамида составляет 40-94%, особенно предпочтительно 60-85%, доля водорастворимого полимера составляет 3-50%, особенно предпочтительно 15-30%. Она имеет значение скорости пропускания паров воды (далее - СППВ) или проницаемости для водяного пара, определенное согласно DIN 53122, от 40 до 200 г/м·сут, при температуре 23°C и относительной влажности 85°C. Однако для производства варено-копченых и сырокопченых колбас такая проницаемость недостаточна.
Кроме того, как будет показано ниже, верхнее значение паропроницаемости оболочки по этому патенту достигается при содержании водорастворимого полимера, примерно соответствующем верхнему значению предпочтительного диапазона (30%), а изготовить промышленным способом ориентированную однослойную оболочку с таким содержанием водорастворимого полимера и выше чрезвычайно сложно.
Следует ожидать, что у оболочек, выполненных из алифатического (со)полиамида и водорастворимого синтетического органического полимера, проницаемость к парам воды и дыму должна расти с ростом содержания в них гидрофильных компонентов.
Однако высокопроизводительное изготовление однослойной оболочки в промышленном масштабе по мере роста содержания в ней водорастворимого полимера становится все сложнее из-за увеличивающейся склонности к разрывам на стадии ориентирования оболочки. Та же тенденция наблюдается в отношении разрывов однослойных оболочек и при набивке их колбасным (сосисочным) фаршем.
2
Таким образом, задачей настоящего изобретения является получение глянцевой многослойной рукавной двухосно-ориентированной синтетической оболочки для пищевых продуктов на основе смеси полиамидов с водорастворимыми полимерами с улучшенной дымо- и паропроницаемостью, то есть оболочка должна иметь СППВ выше 200 г/м·сут, без введения дополнительного грубодисперсного наполнителя, увеличивающего ее дымо- и паропроницаемость, но создающего проблемы при изготовлении и переработке оболочек. При этом она также должна обладать улучшенными механическими характеристиками на всех стадиях получения и в готовом виде, т.е. улучшенной механической надежностью должна обладать как готовая оболочка, так и технологически предшествующие первичный и вторичный рукав.
Здесь и в дальнейшем описании, если не оговорено иное, знак «%» означает массовую процентную долю, взятую от общей массы композиции или смеси. Также в дальнейшем слова, содержащие приставку в круглых скобках, используются для обозначения понятий, одновременно включающих понятия, обозначаемые этим словом с этой приставкой и без нее. Например, слово (со)полиамид означает одновременно полиамид (гомополимер) и сополиамид.
Здесь и далее под механической надежностью оболочки понимается вероятность того, что произвольно выбранный отрезок этой оболочки длиной в 33 м (длина оболочки в гофрированной «гусенице») не разорвется при нагрузках, обычно развивающихся при ее наполнении на автоматическом оборудовании.
Описание изобретения
2
В результате интенсивных исследований неожиданно было обнаружено, что задача настоящего изобретения решается глянцевой многослойной рукавной двухосно-ориентированной оболочкой для пищевых продуктов, содержащей полиамидный материал и водорастворимый полимерный материал, причем эта оболочка имеет, по меньшей мере, два слоя, содержащих от 15% до 70% полиамидного материала и от 30% до 85%, по меньшей мере, одного водорастворимого полимерного материала, выбранного из списка, включающего поливиниловый спирт, сополимеры винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимеры винилпирролидона, полиоксазолин, простой эфир целлюлозы, и значение скорости пропускания паров воды оболочкой, измеренной по DIN 53122 при 23°C и относительной влажности 85%, составляет более 200 г/м·сут.
В рамках настоящего изобретения полиамидный материал состоит из, как минимум, одного индивидуального алифатического (со)полиамида. Полиамидный материал может представлять собой любой термопластичный синтетический (со)полиамид (нейлон), однако в предпочтительных вариантах это термопластичный алифатический полиамид или сополиамид, выбранный из группы, включающей полиамид 46, полиамид 6, полиамид 66, сополиамид 46/6, сополиамид 6/66, а также любые их смеси.
Полиамид 46 выпускается, например, компанией Royal DSM (Нидерланды) под общей торговой маркой Stanyl. Полиамид 6, полиамид 66, сополиамид 6/66 выпускается, например, компаниями BASF SE (Германия), UBE Industries, Ltd. (Япония), Royal DSM (Нидерланды) под торговыми марками Ultramid, Nylon и Akulon соответственно.
Водорастворимый полимерный материал содержит, как минимум, один водорастворимый (со)полимер и, при необходимости, водорастворимый пластификатор.
Под водорастворимым (со)полимером понимается (со)полимер, растворимость которого в воде, нагретой до 80°C, составляет по меньшей мере 20 г/л.
w
Одним из предпочтительных синтетических водорастворимых полимеров является поливиниловый спирт, в частности, со среднемассовой молекулярной массой M в пределах от 10000 до 50000 и степенью омыления ацетатных групп в пределах от 70 до 98%, желательно от 75 до 85%.
Под поливиниловым спиртом в широком (техническом) смысле понимаются водорастворимые продукты практически полного или неполного омыления винилацетата, которые номинально могут рассматриваться как сополимеры винилового спирта и винилацетата. В узком, строго химическом смысле поливиниловый спирт это гомополимер из остатков винилового спирта. В настоящем документе термин «поливиниловый спирт» употребляется в широком смысле, если из контекста с очевидностью не вытекает иного толкования. Поливиниловый спирт различных сортов производится, например, японскими компаниями Kuraray Co., Ltd., The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. под марками Mowiol, Gohsenol соответственно и тайваньской компанией ChangChun Petrochemical Co., Ltd. под марками PVA BF, PVA BP и PVA BC.
Поливинилпирролидон (далее - ПВП) и водорастворимые сополимеры винилпирролидона (например, с винилацетатом) производятся, например, компанией BASF SE (ФРГ) под маркой Kollidon.
Полиоксазолины различной молекулярной массы производятся компанией Polymer Chemistry Innovations Inc. (США) под маркой Aquazol.
В качестве простого эфира целлюлозы можно использовать, например, термопластичную метилцеллюлозу, производящуюся компанией The Dow Chemical Co. (CIHA) под маркой Methoce.
Водорастворимые полимерные материалы преимущественно выбираются в соответствии с требованиями патента РФ 2182107, т.е. такие, которые образуют высокодисперсную фазу в полиамиде.
Содержание водорастворимого полимерного материала в этих, как минимум двух слоях, содержащих полиамидный и водорастворимый полимерный материал, может варьироваться от 30 до 85% в зависимости от структуры оболочки и ее предназначения. Обычно содержание ПВС в разработанной оболочке находится в пределах 30-50%, однако, если оболочка предназначена для невареных колбасных изделий, в слое, не контактирующем с влажным фаршем, может содержаться от 50 до 85% ПВС.
Состав упомянутых, по меньшей мере, двух слоев может отличаться, быть близким или совпадать. В некоторых случаях предпочтительно, чтобы в разных слоях оболочки находились различные водорастворимые полимеры. Например, использование смеси полиамида с ПВС во внешнем слое рукава, а смеси полиамида с ПВП во внутреннем слое многослойной оболочки, прилегающем к содержимому, может быть особенно полезно в том случае, когда требуется сочетание высокой проницаемости и коптимости с повышенной адгезией оболочки к колбасному фаршу.
В некоторых случаях в этих слоях может содержаться до 10% других полимерных материалов, например, сложный нерастворимый эфир целлюлозы, блок-сополимер полиамида и простого полиэфира, блок-сополимер сложного полиэфира и простого полиэфира, блок-сополимер полиуретана и простого полиэфира, полиэтилен, сополимер этилена и винилацетата, полисилоксан. Перечисленные блок-сополимеры можно, например, вводить, если требуется модифицировать упругие свойства и прозрачность пленок. Небольшие количества (до≈2%) полиэтилена, сополимера этилена и винилацетата или полисилоксана можно, например, вводить в слой, контактирующий с фаршем, если требуется модифицировать адгезию оболочки к фаршу.
Кроме вышеописанных слоев, изобретенная оболочка может иметь, по крайней мере, один дополнительный слой, который содержит не менее 90% полиамидного материала.
Помимо дополнительного слоя, выполненного преимущественно из такого (со)полимера как (со)полиамид, многослойная оболочка может также содержать по крайней мере, один дополнительный слой, преимущественно выполненный из смеси от 70% до 95% полиамидного материала и от 5% до 30% водорастворимого полимерного материала.
Наличие в оболочке дополнительного слоя из чистого полиамидного материала и/или из смеси полиамидного материала с уменьшенным количеством (до 30%) водорастворимого полимерного материала иногда целесообразно с точки зрения улучшения механических свойств оболочки, особенно предназначенной для варено-копченых колбас большого калибра. Такой слой (слои) предпочтительно делать достаточно тонким, чтобы он не понижал общей паропроницаемости оболочки.
Кроме вышеописанных слоев, изобретенная оболочка может иметь слои, вовсе не содержащие (со)полиамидов, но содержащие такие (со)полимеры как растворимый поливиниловый спирт, нерастворимый сополимер винилового спирта (например, сополимер винилового спирта и этилена - СЭВС), нерастворимый сложный эфир целлюлозы, блок-сополимер полиамида и простого полиэфира, блок-сополимер сложного полиэфира и простого полиэфира, блок-сополимер полиуретана и простого полиэфира или любую смесь вышеописанных (со)полимеров. В частности, изобретенная оболочка может иметь слой или слои, выполненные из эластомерного ПЭБА или смесей ПЭБА с водорастворимым (со)полимером, таким как ПВС или ПВП, с различным количественным составом. Такой слой, благодаря чрезвычайно высокой влагоабсорбционной способности составляющих его материалов, особенно полезен в качестве наружного слоя оболочки для сосисочно-колбасных изделий, подвергающихся копчению методом окунания в «жидкий дым» или опрыскивания им.
Из таких материалов как композиции с количественным преобладанием ПВС, ПВП или ПЭБА невозможно получить ориентированную однослойную пленку в силу их недостаточной механической прочности и гигроскопичности, а кроме того, по той же причине ее невозможно использовать в качестве пищевой оболочки. Тем не менее, неожиданно было обнаружено, что такие материалы и композиции могут использоваться в качестве отдельных слоев в многослойных структурах.
Блок-сополимеры полиамида и простого полиэфира выпускаются в промышленном масштабе, например, компанией Arkema S.A. (Франция) под общей торговой маркой Pebax.
Блок-сополимеры сложного и простого полиэфира промышленно выпускаются компанией E.I. du Pont de Nemours and Co., (США) под маркой Hytrel и компанией Royal DSM под маркой Arnitel.
Термопластичные полиуретаны с блоками простого полиэфира промышленно выпускаются, например, компанией Lubrizol Corp.(США) под маркой Estane.
Вышеупомянутые, по меньшей мере, два слоя, содержащие полиамидный материал и водорастворимый полимерный материал, могут быть смежными или разделенными другими слоями.
Общее количество слоев в оболочке предпочтительно составляет от 2 до 7. При этом каждый из слоев может дополнительно содержать, по крайней мере, одну добавку, выбранную из списка, включающего пигмент, краситель, высокодисперсный наполнитель, пластификатор, добавку, облегчающую вытяжку, добавку, регулирующую адгезию оболочки к содержимому, добавку, регулирующую коэффициент трения оболочки, или любую их смесь.
В качестве пластификатора используют, по крайней мере, одно вещество, выбранное из списка, включающего многоатомный спирт, полигликоль, сложный эфир многоатомного спирта, замещенный или незамещенный амид алифатической карбоновой кислоты, замещенный или незамещенный алифатический сульфамид.
Общая толщина оболочки предпочтительно составляет от 15 до 70 мкм, т.е. толщина многослойной оболочки сопоставима с толщиной однослойной оболочки. Суммарная толщина слоев, содержащих полиамид и водорастворимый полимерный материал, предпочтительно может составлять от 10 до 100% общей толщины оболочки.
2
В результате проведенных исследований было обнаружено, что в отличие от известных из уровня техники однослойных пленок на основе смесей (со)полиамида с водорастворимыми полимерами, многослойная рукавная двухосно-ориентированная оболочка по настоящему изобретению обладает улучшенной дымо- и паропроницаемостью, то есть имеет СППВ выше 200 г/м·сут, при этом оболочка не содержит грубодисперсных наполнителей, придающих ей шероховатость и дополнительно повышающих ее паропроницаемость, таких как, например, крахмал или целлюлоза. Кроме того, ни один из слоев изобретенной оболочки не содержит смесь (со)полиамида, ПЭБА и ПВС по патенту РФ 2333652, опубл. 20.09.2008 г., в которой сочетается высокая паропроницаемость и коптимость с более или менее удовлетворительной механикой. При изготовлении в данной оболочке копченых колбасных и сосисочных изделий происходит образование характерной корочки на поверхности изделия, при этом они обладают ярко выраженным ароматом копчения.
Также было установлено, что высокопроизводительное изготовление проницаемых оболочек с повышенным содержанием водорастворимого полимера стало возможно только при переходе от однослойных оболочек к многослойным при их сопоставимой толщине.
Разработанная оболочка как в сухом, так и в мокром виде, обладает улучшенной механической надежностью, что проявляется в резком уменьшении количества разрывов оболочки при ее набивке по сравнению с однослойными аналогами. Кроме того, благодаря улучшению механических свойств первичного и вторичного рукавов стало возможным изготовление оболочки высокопроизводительным способом в производственном масштабе.
Также было обнаружено, что с ростом содержания поливинилового спирта в слое, контактирующем с содержимым, снижается адгезия оболочек к фаршу, что облегчает их очистку с сосисочно-колбасных изделий на автоматическом пиллере.
Предпочтительным способом получения оболочки в соответствии с настоящим изобретением является техника тройного пузыря.
Обычно при изготовлении оболочки по настоящему изобретению используются экструзионные установки (машины) с несколькими экструдерами и одной многослойной головкой, однако, в том случае, если состав нескольких слоев одинаков, для их формирования можно использовать один экструдер, подающий экструдат в соответствующие зоны многослойной головки.
Изготовленная оболочка может использоваться как таковая или разрезаться вдоль одной или обеих кромок сложенного рукава с получением соответственно полурукава или двух протяженных плоских пленок. Она может быть прямой, изогнутой или кольцеобразной формы или быть выполненной в виде гофрированной куклы.
Оболочка по настоящему изобретению может быть использована при изготовлении колбас, сосисок, паштетов и сыров в оболочке, предпочтительно таких, которые предполагают копчение и/или вяление. Технология копчения может включать операции копчения натуральным дымом, полученным при тлении древесины твердых пород, а также распыленным или разбрызганным «жидким дымом». Кроме того, копчение может осуществляться за счет окунания заполненных фаршем оболочек в раствор «жидкого дыма» с последующей термообработкой.
Предпочтительные, но не исчерпывающие варианты воплощений настоящего изобретения будут проиллюстрированы в ниже приведенных примерах.
Примеры.
Методы испытаний.
1. Оценка скорости пропускания паров воды
Оценка производится в соответствии с DIN 53122 при 23°C и относительной влажности 85%.
2. Оценка эффектов копчения
Оценка производится 10 экспертами, которые индивидуально оценивают эффекты копчения (аромат, цвет корочки), достигнутые на образцах сосисок в различных оболочках при одних и тех же режимах копчения по шкале, где «10» соответствует эффекту, достигнутому в промышленно выпускаемой целлюлозной оболочке марки NOJAX производства компании Viskase Co., (Дарин, Иллинойс, США), такого же диаметра и толщины, что и исследуемые оболочки, а «0» - эффекту, достигнутому в оболочке, выполненной только из ПА 6/66, после чего вычисляется среднее значение оценки.
3. Оценка доли потери массы в процессе приготовления сосисок
Потеря массы при изготовлении сосисок происходит главным образом на стадии копчения/обжарки/подсушки (65-75°C, общее время около 50 мин) за счет испарения воды через паропроницаемую оболочку. Таким образом, этот параметр характеризует способность оболочки пропускать пары воды в реальных условиях техпроцесса приготовления колбасного изделия.
Потеря массы (кг) вычисляется как разность массы сосисочной связки после набивки и массы той же сосисочной связки после окончательного приготовления. Доля потери массы - отношение потери массы к массе сосисочной связки после набивки, выраженная в процентах.
4. Определение механической надежности оболочки
В процессе наполнения на стандартном набивочном оборудовании определенного количества оболочки, определяемого ее длиной L (м), но не менее 500 м, подсчитывается число разрывов (N), в среднем приходящееся на одну гофрированную «гусеницу», содержащую 33 м оболочки. Надежность оболочки R(%) рассчитывается по следующей формуле
<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mn>100</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>33</mn><mi>N</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Список использованных обозначений и материалов:
ПВС - марка Mowiol 5-88, производитель Kuraray Co., Ltd., Япония;
ПА 6/66 - марка Ultramid C33, производитель BASF SE, Германия;
ПА 6 - марка Ultramid B33L, производитель BASF SE, Германия;
ПЭБА - марка Pebax3000 MV, производитель Arkema S.A., (Франция).
Пример 1
A. Подготовка водорастворимого материала
ПВС (согласно обозначению) предварительно вымешивают с 14% глицерина в смесителе для сухих и высоковязких материалов, затем пропускают через двухшнековый экструдер, оснащенный вакуумной зоной дегазации, и получают пластифицированный ПВС в виде гранул кремового цвета.
B. Изготовление оболочки
В бункеры двух экструдеров, работающих с одинаковой производительностью (≈8 кг/ч) двухслойной экструзионной установки, загружают смесь из 35% гранул ПВС, полученных согласно разделу A настоящего примера, и 65% гранул ПА 6/66 расплавляют и перемешивают в экструдерах. Далее расплавы поступают в двухслойную головку, где формируется расплавленный двухслойный экструдат, который выходит через кольцевую фильеру в виде рукавной заготовки, которую резко охлаждают холодной водой до температуры 13-15°C. В результате образуется затвердевший первичный рукав со средней толщиной 128 мкм и со средним диаметром 7,5 мм. При помощи системы валов плоско сложенный первичный рукав подают в зону действия плоскостенного инфракрасного излучателя, нагревают до температуры 80°C, после чего подают в зону вытяжки. В этой зоне первичный рукав подвергают продольной и поперечной вытяжке с коэффициентами 2,7 и 3,6 соответственно, при помощи задутого в него воздуха под избыточным давлением примерно 2 атм и двух пар активных зажимных валов, удерживающих этот воздух и двигающихся с разными скоростями. Полученный в результате двухосно вытянутый рукав в виде слабо раздутого пузыря подают в зону действия трубчатого инфракрасного излучателя, где нагревают до 150°C и выдерживают при этой температуре 5 секунд. На этой стадии, называемой термофиксацией оболочки, одновременно осуществляют ее усадку в продольном направлении на 15% и в поперечном - на 23%. В результате получают двухслойную рукавную оболочку с диаметром 21-22 мм и средней толщиной 20 мкм, пригодную для использования в качестве оболочки для сосисок, которую наматывают в рулон на скорости ≈300 м/мин.
Изготовление 5000 погонных метров оболочки происходило без каких-либо проблем.
Оболочку гофрировали с получением устойчивых кукол, как описано в патенте РФ №2131670 (опубл. 20.06.1999 г.), и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные». Здесь и в последующих примерах для изготовления сосисок сорта «Молочные» использовалась мясная эмульсия, изготовленная по ГОСТ 52196-2003. Технология изготовления этих сосисок включает скоростную набивку на аппарате «Handtmann», варку и копчение.
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Пример 2
В бункеры трех экструдеров, работающих с одинаковой производительностью, трехслойной экструзионной установки загружают следующие смеси:
- в экструдер A, формирующий слой, прилегающий к внутренней поверхности рукава - 45% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 55% гранул ПА 6,
- в экструдер B, формирующий промежуточный (сердцевидный) слой - 40% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 60% гранул ПА 6/66,
- в экструдер C, формирующий слой, прилегающий к внешней поверхности рукава - 40% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 60% гранул ПА 6/66,
которые затем расплавляют и перемешивают в этих трех экструдерах. После этого расплавы поступают в трехслойную головку, где формируется расплавленный трехслойный экструдат, который выходит через кольцевую фильеру в виде первичного рукава. Далее, в соответствии с технологией, описанной в примере 1, изготавливают рукавную пленку с тремя слоями равной толщины.
Изготовление 5000 погонных метров этой рукавной оболочки протекало практически без проблем.
Оболочку также гофрировали в устойчивые куклы и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные».
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Пример 3
В бункеры трех экструдеров, работающих с разной производительностью, трехслойной экструзионной установки загружают три композиции, показанные в Таблице 1.
Таблица 1
Экструдер
Доля производительности экструдера от общей производительности установки, %
Состав
A
20
гранулы Pebax 3000 MV
B
40
45% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 55% гранул ПА 6/66
C
40
40% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 60% гранул ПА 6/66
Далее, в соответствии с технологией, описанной в примере 1, изготавливают рукавную пленку, в которой три ее слоя с толщинами, пропорциональными производительностям соответствующих экструдеров, расположены от внутренней поверхности рукава к наружной, и имеют состав, как у композиций в экструдерах от A до C соответственно.
Изготовление 5000 погонных метров этой рукавной оболочки протекало практически без проблем.
Оболочку также гофрировали в устойчивые куклы и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные».
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Пример 4
В бункеры трех экструдеров, формирующих слои в соответствии с примером 3, загружают 3 следующие композиции, показанные в Таблице 2.
Таблица 2
Экструдер
Доля производительности экструдера от общей производительности установки, %
Состав
A
20
45% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 55% гранул ПА 6/66
B
40
55% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 45% гранул Pebax3000 MV
C
40
40% гранул ПВС по примеру 1 (раздел A) и 60% гранул ПА 6/66
Далее оболочку изготавливают согласно примеру 3 за исключением того, что экструдируют первичный рукав толщиной 153 мкм и диаметром 15,3 мм, из которого затем получают готовую рукавную пленку с толщиной 24 мкм и диаметром 45 мм.
Изготовление 5000 погонных метров этой рукавной оболочки протекало практически без проблем.
Оболочку в виде рулона использовали при изготовлении сырокопченой колбасы сорта «Сервелат», колбасный фарш для которой изготовлен по ГОСТ 16290-86. Набитую в эту оболочку колбасу подвергали осадке при относительной влажности воздуха 90% и температуре 4°C в течение 6 суток, холодному копчению при 20-22°C в течение 2 суток и сушке в течение 7 суток при температуре 13-15°C и относительной влажности воздуха 82% и еще в течение 20-23 суток при 10-12°C и относительной влажности воздуха 76%.
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Сравнительный пример 1
Полимерный состав по примеру 1 (раздел B) загружают в бункер однослойной экструзионной машины (производства компании Ankele Kunststoffmaschinenbau GbR, Германия), с номинальной производительностью аналогичной суммарной производительности трех экструдеров из примера 1, расплавляют и перемешивают в экструдере, затем подают в однослойную головку, откуда экструдируют через кольцевую фильеру в виде первичного рукава. Далее в соответствии с технологией, описанной в примере 1, при тех же скоростных режимах пытаются изготавливать однослойную рукавную пленку. Изготовить однослойную рукавную пленку не удается из-за непрерывных разрывов рукавной пленки на стадии ориентационной вытяжки.
Далее производительность экструдера и соответственно линии в целом снижают в три раза. Однако и после этого при изготовлении однослойной рукавной пленки происходили ее частые разрывы. Израсходовав то же количество сырья, что и в примере 1, удалось изготовить только около 500 погонных метров этой рукавной пленки.
Оболочку также гофрировали в устойчивые куклы и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные».
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Сравнительный пример 2
Однослойную рукавную пленку изготавливают в соответствии со сравнительным примером 1 и при том же скоростном режиме за исключением того, что в бункер однослойной экструзионной машины загружают 40% гранул ПВС, полученных согласно разделу A примера 1, и 60% гранул ПА 6/66. Из-за непрерывных разрывов рукавной пленки на стадии ориентационной вытяжки оболочку получить не удается. По этой причине ее свойства в Таблице 3 не приведены.
Анализ сравнительных примеров 1 и 2 показывает, что однослойную проницаемую оболочку с содержанием водорастворимого полимерного материала более 30%, либо вовсе не удается получить, либо удается изготовить только при производительности линии и уровне потерь сырья и рабочего времени неприемлемых для промышленного производства.
Сравнительный пример 3
Однослойную рукавную пленку изготавливают в соответствии со сравнительным примером 1 и при том же скоростном режиме за исключением того, что в бункер однослойной экструзионной машины загружают 25% гранул ПВС, полученных согласно разделу A примера 1, и 75% гранул ПА 6/66.
Изготовление 5000 погонных метров этой рукавной оболочки протекало удовлетворительно. За счет нечастых разрывов на стадии вытяжки было израсходовано приблизительно на 5% больше сырья, чем в примере 1.
Оболочку также гофрировали в устойчивые куклы и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные».
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Сравнительный пример 4
Однослойную рукавную пленку изготавливают в соответствии со сравнительным примером 1 за исключением того, что в бункер однослойной экструзионной машины загружают 100% гранул ПА 6/66.
Оболочку также гофрировали в устойчивые куклы и использовали при изготовлении сосисок сорта «Молочные».
СППВ оболочки, ее поведение при набивке и свойства конечного продукта показаны в Таблице 3.
Сравнительный пример 5
Сосисочная целлюлозная оболочка NOJAX диаметром 22 мм в виде кукол использовалась при изготовлении сосисок сорта «Молочные» как в примере 1.
Сравнительный пример 6
Целлюлозно-армированная оболочка «Фиброуз диаметром 22 мм в виде рулона использовалась при изготовлении сырокопченой колбасы сорта «Сервелат» по технологии изготовления, описанной в примере 4.
Таблица 3
Пример, №
СППВ, г/м<sup>2</sup>·сут
Набивка (механическая надежность)
Аромат копчения
Цвет и плотность корочки
Доля потери массы, %
1
205
Без разрывов (≈100%)
5,9
4,7
9,5
2
225
Без разрывов (≈100%)
8,2
6,9
11,3
3
256
Без разрывов (≈100%)
8,5
7,4
12,1
4
520
Без разрывов (≈100%)
8,9
9,5
8,8
Сравнительный 1
198
Частые разрывы (≈21%)
5,9
3,9
9,0
Сравнительный 2
Образец не получен
Сравнительный 3
150
Почти без разрывов (≈80%)
3,5
1,2
7,3
Сравнительный 4
85
Без разрывов (≈100%)
0
0
5,1
Сравнительный 5
724
Без разрывов (≈100%)
10
10
13,5
Сравнительный 6
550
Без разрывов (≈100%)
10
10
9,0
Приведенные в таблице данные подтверждают вывод о том, что задача изобретения успешно решена.