МНОГОСЛОЙНАЯ СОЭКСТРУДИРОВАННАЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
MULTILAYER CO-EXTRUDED THERMOPLASTIC SHELL FOR FOOD PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к многослойной соэкструдированной термопластичной оболочке для пищевых продуктов, содержащей по меньшей мере один пористый внутренний материал, свободный от какого-либо жидкого порообразующего агента, в частности какого-либо несверхкритического жидкого порообразующего агента, к способу производства указанной многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов и использованию указанной многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов в качестве колбасной оболочки, причем оболочки для пищевых продуктов способны переносить функциональные пищевые добавки, такие как ароматизаторы или красители, на помещенный в них пищевой продукт, в частности при производстве мясных, сырных или рыбных продуктов.
Уровень техники
В производстве мясных продуктов дымовая обработка имеет давнюю традицию использования для обеспечения вкусовых качеств и сохранности. В указанной традиции широко используется копчение продуктов в коптильных комнатах или камерах. Однако в этом случае оболочки должны быть проницаемыми для дыма, что означает, что оболочка имеет низкие барьерные свойства по отношению к водяному пару, в связи с чем мясной продукт может терять вес во время приготовления и хранения. Чтобы избежать потерь веса при хранении может становиться необходимой вторичная упаковка. Однако отложения дымовых веществ на стенах и потолке коптильных комнат могут повлиять на внешний вид мясных продуктов в следующем цикле приготовления. Чтобы устранить этих недостатки дымовой обработки через дымопроницаемую оболочку, внутреннюю поверхность оболочек пропитывали жидким дымом, но также растворами красителя, например, раствором на основе карамели.
Для переноса таких веществ, как жидкий дым или растворы карамели, на пищевой продукт было описано несколько структур оболочек. В качестве внутренних слоев оболочки, некоторые из этих структур используют гидрофильные материалы, которые дают возможность поглощения вещества в материале. Например, использовались внутренние слои, содержащие крахмал. Другие структуры используют в качестве внутреннего слоя слой, выполненный из целлюлозы, который будет контактировать с пищевым продуктом. Однако в таком случае наблюдается поглощение жидкости в бумагу или целлюлозу. В случае плоской пленки, в качестве альтернативы, желаемое вещество может быть нанесено распылением, печатью или шабрением на поверхность. Для достижения достаточного закрепления стадию высушивания нужно осуществлять перед тем, как плоская пленка сформована в рукав.
Пленка-носитель из этих структур может быть волокнистым слоем, основным недостатком которого является низкое барьерное действие к водяному пару. Во время процесса приготовления или хранения продукта пищевой продукт теряет часть своего влагосодержания, что вызывает снижение выхода продукта. В связи с этим были разработаны волокнистые оболочки с пластиковым покрытием и ламинаты, содержащие внешнюю полимерную пленку и внутреннюю бумажную или целлюлозную пленку. В EP 0992194 A описана оболочка, которая состоит из непроницаемой пленки с объединенным внутренним слоем, состоящим из волокон, изготовленных из хлопка или целлюлозы, или тканого, нетканого или трикотажного полотна, которую затем пропитывают и сваривают в рукав или пакет. Другой пример пищевой оболочки, которая способна переносить пищевые добавки, описан в US 2006/0003058 A, в котором раскрыта по меньшей мере двухслойная рукавная оболочка для пищевых продуктов, содержащая внутренний слой, образованный из термопластичного органического полимера с включенным порошкообразным органическим наполнителем, таким как крахмал. Оболочки, описанные в этих двух документах, сочетают поглощающую способность материала, образующего внутренний слой, с барьерными свойствами, обеспечиваемыми внешними (многослойными) полимерными пленками. Однако такие оболочки являются неудовлетворительными из-за многоступенчатой технологии изготовления для получения таких покрытых или ламинированных структур оболочек, возможного роста плесени на внутреннем слое крахмала, целлюлозы или бумаги и проблем разрыва во время приготовления.
В US 7615270 B2 описаны оболочки, содержащие внутренний слой, выполненный из гидрофильных материалов, таких как, например, блок-сополимер простого и сложного эфира или блок-сополимер простого эфира и амида. Такие оболочки имеют недостаток, заключающийся в том, что их поглощающая способность к жидким веществам ограничена. Во многих практических применениях такая поглощающая способность недостаточна для обеспечения желаемого действия на пищевой продукт. Кроме того, если жидкое вещество остается на поверхности оболочки, вероятно неравномерное распределение и образование капель при открывании рукавной оболочки, и перенос на пищевой продукт приводит к мраморовидному неравномерному окрашиванию пищевого продукта.
В DE 10124581 A описана оболочка для пищевых продуктов, отличающаяся тем, что жидкий дым распыляли в оболочку во время гофрирования. Поскольку требуется время хранения по меньшей мере 5 суток, чтобы жидкий дым перешел в оболочку, - затраты на хранение и «время до потребителя» являются высокими.
В целом, внешняя сторона оболочки легко доступна для нанесения покрытия и пропитывания. Однако в случае барьерных пленок оболочки должны быть вывернуты наизнанку, чтобы обрабатываемая поверхность входила в контакт с пищевым продуктом. В EP 1192864 A описана стадия нанесения покрытия или пропитывания внешней стороны оболочки, которую наполняют в отверстии гофрированного участка так, что она может быть вывернута наизнанку в процессе наполнения. Таким образом, до наполнения гофрированного участка обрабатываемая внешняя поверхность оболочки может быть загрязнена во время процессов транспортировки. Когда обработка (нанесение покрытия/пропитывание) осуществляется с помощью процесса печати, края напечатаны дважды, что оставляет две продольные линии более высокой интенсивности на пищевом продукте после снятия оболочки.
2
2
4
Для повышения поглощающей способности термопластичного внутреннего слоя желательно образование пор в этом внутреннем слое. Внутренние слои, образованные из термопластичного материала, как описано в EP 1164856 B1, демонстрируют сеть соединенных между собой пустот в диапазоне от 0,002 до 1 мкм. Указанные внутренние слои изготовлены из пищевого термопластика, при этом пустоты образованы с помощью несверхкритического жидкого порообразующего агента, выбранного из соевого масла, арахисового масла, кукурузного масла, глицерина, сорбитола, полиэтиленгликоля, минерального масла или поверхностно-активных веществ, включающих полисорбат, полиоксиэтилен (POE) 20, сорбитанмоностеарат, сорбитанмонолаурат, сорбитанмоноолеат и глицеролмоноолеат. Термопластичный материал может дополнительно содержать неорганический наполнитель, выбранный из диоксида кремния (SiO), талька (MgSiO), оксида алюминия, гидратированного оксида алюминия, оксида титана, диоксида циркония, силиката натрия, силиката, хлорида натрия, кальция, карбоната кальция, глины или кальцинированной глины.
В EP 1911352 A1 описана многослойная соэкструдированная вытянутая термопластичная оболочка для пищевых продуктов, содержащая по меньшей мере один пористый внутренний слой, при этом пористость пористого внутреннего слоя по меньшей мере частично образована вытяжкой соэкструдированной оболочки, при этом по меньшей мере самый внутренний пористый слой имеет сообщающуюся пористость, благодаря чему указанный самый внутренний пористый слой способен абсорбировать, сохранять, десорбировать и передавать по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку из указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя к пищевому продукту, заключенному в указанной оболочке. Оболочка также содержит по меньшей мере один слой, оказывающий барьерное действие к водяному пару, по меньшей мере один слой, имеющий адгезионные свойства, причем указанный слой, имеющий адгезионные свойства, может быть тем же самым или может отличаться от указанного пористого внутреннего слоя и/или указанного слоя, оказывающего барьерное действие для воды. Пористый внутренний слой содержит по меньшей мере один полимерный материал и по меньшей мере один тонкозернистый наполнитель и по меньшей мере один порообразующий компонент из маслянистого порообразующего агента и эмульгирующего агента.
2
4
В US 2009/214722 A1 описана многослойная бесшовная рукавная оболочка, способная поглощать, сохранять и высвобождать пищевую добавку, содержащая внешний слой из термопластичного полимера, по меньшей мере один промежуточный функциональный слой, выполненный из термопластичного полимера с барьерными свойствами по отношению к кислороду и/или водяному пару, и один пористый внутренний слой, выполненный из термопластичного полимера с сетью полостей, соединенных друг с другом, которые образованы при использовании несверхкритического жидкого порообразующего агента, который вызывает фазовое разделение термопластика и модификатора пористости. Несверхкритический жидкий порообразующий агент выбирают из группы, состоящей из соевых масел, арахисовых масел, кукурузных масел, глицеринов, сорбитолов, полиэтиленгликолей, минеральных масел или поверхностно-активных веществ, включая полисорбаты, полиоксиэтилен (POE) 20, сорбитанмоностеараты, сорбитанмонолаураты, сорбитанмоноолеаты, глицеринмоноолеаты, Surfactol 365, или смесей указанных выше веществ. Внутренний слой может также содержать неорганический наполнитель, выбранный из группы диоксида кремния, талька (MgSiO), оксида алюминия, гидроксида алюминия, гидратированного оксида алюминия, кальцинированного оксида алюминия, оксида титана, диоксида циркония, силиката натрия и силиката.
Внутренний слой оболочек, описанных в EP 1911352 A1 и US 2009/214722 A1, требует сложного состава и стадии компаундирования. Компаунды примеров, описанные в EP 1911352 A1, содержат относительно высокий процент низкомолекулярных жидких порообразующих агентов (19% масла и 8% глицерина), что делает компаундирование сложным и дорогостоящим. В US 2009/214722 A1 состав внутреннего слоя не раскрыт, но приведенные величины поглощающих способностей являются низкими. Кроме того, все такие оболочки имеют недостаток, заключающийся в том, что используемые жидкие порообразующие агенты по меньшей мере частично остаются во внутреннем слое.
Таким образом, задача, которая должна быть решена с помощью настоящего изобретения, заключается в обеспечении многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов, имеющей высокую прочность и улучшенную отделяемость внутреннего слоя (слоев), каждый из которых имеет высокую пористость, высокую способность к поглощению функциональной добавки, превосходную способность переноса пищевых добавок к заключенному внутри оболочки пищевому продукту, при этом указанный внутренний слой (слои) не содержит (не содержат) какого-либо жидкого порообразующего вещества, в частности какого-либо несверхкритического жидкого порообразующего агента после образования внутреннего слоя.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является предложить способ получения такой усовершенствованной многослойной соэкструдированной оболочки для пищевых продуктов.
Сущность изобретения
В соответствии с изобретением предложена многослойная соэкструдированная термопластичная оболочка для пищевых продуктов, содержащая:
по меньшей мере один пористый внутренний слой;
по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду;
по меньшей мере один адгезионный слой, причем указанный адгезионный слой опционально является таким же или отличающимся от указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя и/или указанного по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду;
при этом пористость указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя образована (со)экструдированием первой полимерной композиции, содержащей полимер и сверхкритический порообразующий агент, при этом суммарная пористость указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя находится в диапазоне от 5 до 90% по объему, причем указанный по меньшей мере один пористый внутренний слой обладает пористостью, содержащей поры диаметром от 0,01 до 2000 мкм, благодаря чему по меньшей мере один из указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя (слоев) способен абсорбировать, удерживать, десорбировать и передавать по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку из указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя к пищевому продукту, заключенному в указанной оболочке.
В предпочтительном варианте осуществления указанная многослойная соэкструдированная термопластичная оболочка для пищевых продуктов не содержит какого-либо жидкого порообразующего агента, в частности какого-либо несверхкритического жидкого порообразующего агента.
Настоящее изобретение кроме того предлагает способ производства многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов, как определено выше, включающий в себя стадию подвергания комбинации из первой полимерной композиции для образования по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя, причем указанная первая полимерная композиция содержит полимер и сверхкритический порообразующий агент, и по меньшей мере одной дополнительной второй полимерной композиции для образования слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, процессу соэкструдирования, при этом указанная полимерная композиция содержит полимер и сверхкритический порообразующий агент, после этого соэкструдирование образует указанный по меньшей мере один пористый внутренний слой.
Способ производства многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов необязательно также включает в себя стадию подвергания оболочки, полученной с помощью процесса соэкструдирования, последующей двуосной ориентационной обработке.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первая полимерная композиция, которая будет образовывать по меньшей мере один пористый внутренний слой, является первой полимерной композицией, состоящей из полимера, сверхкритического порообразующего агента и необязательно наполнителя и/или необязательно зародышеобразующего агента.
В соответствии с настоящим изобретением многослойную термопластичную оболочку для пищевых продуктов производят с помощью процесса соэкструдирования, при этом можно избежать каких-либо недостатков, связанных с расслоением и, соответственно, не будет происходить образования плесени из-за таких органических веществ, как бумага, целлюлоза или крахмал. Кроме того, с учетом технологического процесса, используемого в соответствии с настоящим изобретением, например, могут быть получены рукавные многослойные оболочки для пищевых продуктов, которые не содержат какого-либо шва или уплотнения, благодаря чему неравномерно окрашенная поверхность пищевого продукта не будет образовываться.
Кроме того, с помощью подвергания указанной многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов двуосной ориентационной обработке, например, способом двойного или тройного раздува, прочность структуры оболочки может быть дополнительно увеличена, в результате чего могут быть получены продукты без морщин и подходящего калибра.
Если многослойная соэкструдированная термопластичная оболочка для пищевых продуктов не подвергается ориентационной обработке, прочность многослойной термопалстичной оболочки для пищевых продуктов может быть увеличена с помощью дополнительного соэкструдирования непористого внутреннего слоя (слоев), имеющего повышенную толщину стенки, чтобы гарантировать хорошую отделяемость без разделения на множество частей. Такая неориентированная многослойная оболочка для пищевых продуктов может быть желательна для применения в ломтерезке.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением способность к поглощению функциональной добавки можно легко регулировать с помощью увеличения или уменьшения толщины и/или пористости по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя в процессе соэкструдирования. В соответствии с настоящим изобретением термин «поглощение функциональной добавки» должен означать любую абсорбцию и/или адсорбцию функциональной добавки в и/или на по меньшей мере одном пористом внутреннем слое. В отличие от оболочек для пищевых продуктов, известных в области техники, пористость по меньшей мере одного внутреннего слоя оболочки для пищевых продуктов в соответствии с настоящим изобретением предполагает полное поглощение функциональной добавки в поры. Кроме того, функциональная добавка практически полностью переносится к заключенному внутри пищевому продукту, поскольку функциональная добавка не удерживается в значительной степени в материале, образующем внутренний слой (слои).
Несмотря на высокую пористость по меньшей мере одного внутреннего слоя оболочки для пищевых продуктов изобретения, возможность изготовления оболочек по изобретению является на удивление хорошей. В то же время, из-за использования сверхкритического порообразующего агента, такого как сверхкритический азот или сверхкритический углекислый газ, процесс производства, применяемый в соответствии с настоящим изобретением, является высокоэффективным и исключает присутствие какого-либо остаточного порообразующего агента в оболочке для пищевых продуктов настоящего изобретения, и, таким образом, какого-либо перемещения указанного порообразующего агента, который может оставаться в оболочке для пищевых продуктов по настоящему изобретению, в пищевой продукт. Таким образом, с помощью использования оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению, благодаря полному отсутствию какого-либо несверхкритического жидкого порообразующего агента в конечной оболочке для пищевых продуктов можно избежать любого возможного органолептического воздействия на пищевой продукт, заключенный в оболочке для пищевых продуктов.
Предпочтительно, по меньшей мере один пористый внутренний слой оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению не содержит (т.е. свободен от) какого-либо несверхкритического жидкого порообразующего агента, в частности какого-либо порообразующего агента, выбранного из группы, состоящей из следующих несверхкритических жидких порообразующих агентов:
1. минеральные масла;
2. биогенные масла, такие как арахисовое масло, соевое масло, подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло или любое их сочетание;
3. сложные эфиры природных жирных кислот;
4. синтетические сложные эфиры жирных кислот глицерина, такие как глицеринмонолаурат, глицеринмоноолеат, глицериндиолеат, глицеринтриолеат или любое их сочетание;
5. моно- или диглицериды жирных кислот, которые необязательно были превращены в сложные эфиры какой-либо органической кислотой, например, такой как уксусная кислота, молочная кислота, лимонная кислота или диацетилвинная кислота или любого их сочетания, или любое сочетание веществ в пределах различных химических групп;
6. сложные полиглицериновые эфиры жирных кислот;
7. алкилполиглюкозиды;
8. сложные эфиры сахарозы;
9. сахарные глицериды;
10. сложные эфиры сорбитана и жирных кислот, такие как сорбитанмоностеарат, сорбитантристеарат, сорбитанмонолаурат, сорбитанмоноолеат, сорбитанмонопальмитат или любое их сочетание;
11. сложные эфиры полиоксиэтилена-сорбитана-жирной кислоты, такие как Polysorbat 20 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмонолаурат), Polysorbat 40 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмонопальмитат), Polysorbat 60 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмоностеарат), Polysorbat 65 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитантристеарат) или Polysorbat 80 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмоноолеат);
12. С12-С18-этоксилированные жирные спирты;
13. порообразующие жидкости на основе глицерина или лецитина, такие как вязкие маслообразные, но более полярные жидкости, например, соединения на основе глицерина, лецитина или любое их сочетание; и
14. гликолевые соединения, такие как полиэтиленгликоль, сложный эфир пропиленгликоля и в особенности природных жирных кислот, таких как олеиновая кислота, лауриновая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота или любое их сочетание.
По меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду в оболочке для пищевых продуктов в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает достаточное барьерное действие, благодаря чему подлежащая переносу функциональная добавка не распространяется легко наружу из оболочки, так что окружающая среда и оборудование во время транспортировки и обработки не будут загрязнены. Кроме того, за счет использования оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению потеря веса во время приготовления и хранения может быть значительно снижена по сравнению с традиционными оболочками, изготовленными из волокна, целлюлозы или коллагена.
Кроме того, в случае использования в качестве по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, в частности по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, скорость проникновения водяного пара указанного по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению, может быть отрегулирована таким образом, что высушивание поверхности все еще может иметь место во время приготовления. Таким образом, скорость проникновения водяного пара указанного по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, может быть уменьшена, например, с помощью образования по меньшей мере одного барьерного слоя на основе полиолефина. С другой стороны, скорость проникновения водяного пара по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, может быть увеличена, например, с помощью уменьшения толщины стенки по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, или с помощью включения гидрофильных компонентов в по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, и/или с помощью помещения микропористого слоя между двумя слоями, обладающими барьерным действием к водяному пару. Таким образом, влажность поверхности, образующаяся в результате диффузии пищевой добавки к внешней поверхности оболочки, может быть предотвращена в соответствии с настоящим изобретением.

К тому же, барьерное действие к кислороду по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, может быть скорректировано с помощью корректировки состава по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду. Например, могут использоваться смеси полиамида и полиэтиленвинилового спирта или полиамидные смолы, обладающие барьерным действием к кислороду, такие как полиамидные смолы, получаемые путем поликонденсации метаксилилендиамина (MXDA) с адипиновой кислотой (например, Nylon-MXD6 от Mitsubishi Gas Chemical Company).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения многослойная соэкструдированная термопластичная оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению, как определено выше, может содержать по меньшей мере 3 слоя, дополнительный внешний слой которой является функциональным слоем, обеспечивающим оптические свойства (например, цвет или натуральный внешний вид) и/или тактильные свойства (например, шероховатость или гладкость на ощупь) оболочки для пищевых продуктов. Например, внешний функциональный слой может обеспечивать натуральный матовый вид оболочки для пищевых продуктов. Кроме того, использование двух разных цветов в таком внешнем пористом функциональном слое и также более глубоком внутреннем слое оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению может создавать привлекательные оптические эффекты. В зависимости от используемого полимера и созданного уровня пористости могут быть получены гладкие на ощупь или шероховатые поверхности на самом внутреннем и/или внешнем микропористом слое оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению. В отличие от шероховатости, созданной путем добавления неорганических наполнителей в оболочки для пищевых продуктов, известные в области техники, шероховатость поверхности, созданная способом по изобретению, не вызывает какой-либо абразии на резиновых тормозах набивочных машин.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения внешние функциональные слои, имеющие улучшенную пригодность для печати, оптические и/или тактильные свойства (например, цвет, шероховатость, например, с помощью наполнителей, добавок или жидкостей с низким давлением паров) могут быть получены с помощью составов, известных специалисту в данной области техники.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает многослойную соэкструдированную термопластичную оболочку для пищевых продуктов, содержащую:
по меньшей мере один внутренний слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду;
по меньшей мере один пористый внешний слой;
по меньшей мере один адгезионный слой, причем указанный адгезионный слой опционально является таким же или отличается от указанного по меньшей мере одного пористого внешнего слоя и/или указанного по меньшей мере одного внутреннего слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду; при этом пористость указанного по меньшей мере одного пористого внешнего слоя образована с помощью (со)экструдирования первой полимерной композиции, содержащей полимер и сверхкритический порообразующий агент, при этом суммарная пористость указанного по меньшей мере одного пористого внешнего слоя находится в диапазоне от 5 до 90% по объему, причем указанный по меньшей мере один пористый внешний слой обладает пористостью, содержащей поры диаметром от 0,01 до 2000 мкм.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первая полимерная композиция, которая будет образовывать по меньшей мере один пористый внешний слой, является первой полимерной композицией, состоящей из полимера, сверхкритического порообразующего агента и необязательно наполнителя.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ производства многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов, содержащей:
по меньшей мере один внутренний слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду;
по меньшей мере один пористый внешний слой;
по меньшей мере один адгезионный слой, причем указанный адгезионный слой опционально является таким же или отличается от указанного по меньшей мере одного пористого внешнего слоя и/или указанного по меньшей мере одного внутреннего слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду;
причем указанный способ включает в себя стадию подвергания комбинации из первой полимерной композиции, содержащей полимер и сверхкритический порообразующий агент, и по меньшей мере одной дополнительной второй полимерной композиции процессу соэкструдирования, при этом указанная первая полимерная композиция содержит полимер и сверхкритический порообразующий агент, после этого соэкструдирование образует указанный по меньшей мере один пористый внешний слой.
Подробное описание изобретения
Оболочка для пищевых продуктов по изобретению может использоваться в качестве упаковки для любого вида пищевого продукта, включая без ограничения мясные продукты, колбасные изделия, молочные продукты, сырные изделия и блюда, цельного или переработанного - особенно для мясосодержащих продуктов, таких как ферментированные колбасы, колбаса, приготовленная из вареных мясо- и субпродуктов (Kochwurst), вареная колбаса  типа сарделек, вареная ветчина (Kochschinken), ветчина, маринованное мясо, копченая грудка индейки и солонина , овощи, молочные продукты, такие как сыр, углеводы, соевые продукты, а также различные смеси, или в любом желаемом применении. Оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению могут использоваться в любой желаемой форме, как например, в форме «бесконечных» рукавов, секций, колец, таких как колбасные кольца, специализированных продуктов, таких как гофрокуклы, и оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению может быть пустой, набитой и дополнительно обработанной при необходимости.
Пищевой продукт часто обрабатывают, т.е. готовят в полимерной пленочной упаковке, например, с помощью по меньшей мере частичного погружения упаковки в горячую воду или помещения упаковки в пароварочную камеру. Упаковка с обработанным продуктом после этого может охлаждаться до тех пор, пока обработанный продукт не будет готов для еды или употребления, или продукт очищается и дополнительно упаковывается после разделения на части или ломтики. Во время процесса приготовления, например, мяса, например, дым или другие модификаторы цвета, ароматизатор или душистое вещество распространяются в пищевой материал.
Переносимые функциональные добавки
По меньшей мере одна переносимая функциональная добавка может быть, например, одним или более из красителей, таких как карамель или экстракт паприки, ароматизаторов, таких как глутаматы, душистых веществ, таких как терпеноиды, и/или любых других желательных пищевых добавок. Многие переносимые функциональные добавки могут быть эффективными в качестве разных (например, двух или трех) типов переносимых функциональных добавок, выбранных из красителей, ароматизаторов и душистых веществ. Например, жидкий дым действует в качестве красителя, ароматизатора, а также душистого вещества.
Краситель, ароматизатор, душистое вещество и/или любая другая добавка или любое их сочетание могут быть применены - в одном из возможных вариантов осуществления - к оболочке любым желаемым образом, например, в тубе, содержащей жидкость, диспергированными, растворенными или в любом сочетании. Переносимая функциональная добавка может быть в жидкой массе, которая может быть предпочтительно распределена с помощью пузырьковой жидкости, благодаря чему добавка может быть перемещена или распределена, или и то и другое. Таким образом, дозировка переносимой функциональной добавки может быть непосредственно применена к соэкструдированной и необязательно вытянутой оболочке. Переносимая функциональная добавка может быть применена в своем коммерчески доступном состоянии - предпочтительно в жидкой форме, особенно в растворенной форме, диспергированной форме, или в растворенной и диспергированной форме, например, в воде, или в модифицированном состоянии. Более предпочтительно, если она растворена в воде. Ее обычно наносят на внутреннюю поверхность оболочки, которая является внешней поверхностью самого внутреннего из по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя (P), или на всю пленку (пленки), или на всю оболочку, например, с помощью погружения, заливки, напыления или даже выдавливания из тубы, содержащей жидкую массу. Это может быть осуществлено, например, с помощью обжимных роликов и распределения жидкости по меньшей мере частично по поверхности внутреннего слоя оболочки, например, с помощью таких обжимных роликов. Предпочтительно, по меньшей мере одно из этих соединений или смесь, содержащая по меньшей мере одно из этих соединений, предпочтительно в жидкой форме, может быть поглощена, загружена, распределена, включена, введена, нанесена в виде пленки или покрытия, или в любом их сочетании на/в/внутрь пленки или внутреннего слоя оболочки. Особенно желательно, чтобы добавка (добавки) обеспечивались на/в/внутрь по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя или на/в/внутрь частей по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя, например, под действием капиллярных сил и, необязательно, сохранялись по меньшей мере частично в слое. В одном варианте осуществления предпочтительно, чтобы только по меньшей мере один пористый внутренний слой входил в контакт с таким соединением (соединениями) или их смесью (смесями). Поверхность пленки, оболочки или по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя (Р) может быть сухой после нанесения, особенно, если только поверхности пористых слоев контактировали с таким флюидом или жидкостью. Перенос этих соединений/смесей из по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя (Р) оболочки для пищевых продуктов к пищевому продукту может происходить в значительной степени или почти полностью через их границу раздела. Это особенно справедливо в случае, если по меньшей мере один пористый внутренний слой образован из неполярных полимеров, таких как полиолефины. Если краситель, ароматизатор, душистое вещество и/или любая другая добавка является полярной по своей природе, перенос такого соединения (соединений) иногда может быть практически полным или даже полным.
Флюид или жидкость по меньшей мере одной переносимой функциональной добавки предпочтительно забирается из пор, содержащихся в по меньшей мере одном пористом внутреннем слое. Оболочка по настоящему изобретению предпочтительно имеет по меньшей мере один пористый внутренний слой, но предпочтительно в некоторых вариантах осуществления, чтобы большинство или все другие слои оболочки имели низкую пористость, практически не имели или полностью не имели пористости. Предпочтительно, чтобы эти другие слои проявляли высокую прочность. Если оболочка имеет по меньшей мере один непористый слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, и по меньшей мере один пористый внутренний слой, могут быть сформированы оболочки, которые являются в достаточной степени пористыми. Такие оболочки имеют достаточную прочность, достаточную гибкость и/или барьерное действие к водяному пару или газам, таким как газообразный кислород, или и к тому и к другому.
По меньшей мере один пористый слой
В одном варианте осуществления оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению обычно содержит по меньшей мере один пористый слой, служащий в качестве пористого внутреннего слоя. В качестве альтернативы, два, три или четыре, или большее количество пористых внутренних слоев могут образовывать группу пористых внутренних слоев, один из которых является самым внутренним пористым слоем, поверхность которого прилегает к заключенному в оболочке пищевому продукту. Как правило, по меньшей мере один пористый внутренний слой выполнен с возможностью абсорбировать/адсорбировать и, следовательно, связывать по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку. Добавка может быть в жидкой форме, и после того, как она была связана, она может быть десорбирована, мобилизована и перенесена в пищевой продукт, с которым она находится в контакте.
В другом варианте осуществления оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению содержит по меньшей мере один пористый слой, служащий в качестве пористого внешнего слоя.
По меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой предпочтительно содержит по меньшей мере один термопластичный полимерный компонент.
Термопластичные полимерные компоненты, как это определяется в настоящем изобретении, включают органические полимеры, имеющие существенное содержание термопластичных органических полимеров. Как правило, такие термопластичные органические полимеры имеют переходную область с текучестью выше температуры их использования и ниже температуры их плавления, - особенно для по меньшей мере частично кристаллических органических полимеров. Во многих вариантах осуществления по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой содержит более одного, как правило, термопластичного органического полимерного компонента. Часто имеется два или три и иногда даже более трех различных термопластичных полимеров, или даже по меньшей мере два различных термопластичных полимера, которые отличаются по меньшей мере одной содержащейся в них химической группой.
Из обычных термопластичных органических полимеров, пригодных для использования по настоящему изобретению, следующие являются особенно предпочтительными:
(со)полиамиды, такие как гомо-, со- или терполиамиды, предпочтительно алифатические (со)полиамиды, частично ароматические (со)полиамиды;
полиолефины, предпочтительно полиэтилены, полипропилены или сополимеры на основе, например, этилена, пропилена, или другие олефины, поли(изо)бутен, или любая их смесь;
виниловые сополимеры, такие как этиленвинилацетатные сополимеры, поливиниловые спирты, сополимеры этилена и винилового спирта (EVOH) или любое их сочетание, которые необязательно являются частично или полностью омыленными, как например, сополимеры этилена и винилового спирта; поливинилпирролидон, полистирол, поливинилхлорид, поливинилфторид, или любое их сочетание;
винилиденхлоридные (со)полимеры (PVDC), например, сополимеры винилиденхлорида с сомономером (сомономерами), такими как винилхлорид или (мет)акрилат;
сложные (со)полиэфиры алифатического, (частично) ароматического или алифатического и ароматического характера, например, полилактид, поликапролактон, поликарбонат или (со)полимеры алифатических диолов с алифатической или ароматической дикарбоновой кислотой (кислотами), такие как терефталат (терефталаты), такие как поли(бутиленгликольтерефталат).
В предпочтительном варианте осуществления в качестве термопластичных органических полимеров используются сополимеры этилена или пропилена, более предпочтительно линейных альфа-олефинов с 3-8 атомами углерода с альфа-бета-ненасыщенными карбоновыми кислотами, более предпочтительно акриловой кислотой, метакриловой кислотой и/или солями их металлов и/или их сложными алкиловыми эфирами или соответствующими привитыми сополимерами указанных выше мономеров на полиолефинах или частично омыленных этилен/винилацетных сополимерах, которые необязательно графтполимеризованы с альфа-бета-ненасыщенной карбоновой кислотой и имеют низкую степень омыления, или их смеси. Кроме того, модифицированные полиолефины, такие как гомо- или сополимеры этилена и/или пропилена и необязательно также альфа-олефинов с 3-8 атомами углерода, которые содержат привитые мономеры, такие как альфа-бета-ненасыщенные дикарбоновые кислоты, предпочтительно малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту или ангидриды, сложные эфиры, амиды или имиды этих кислот, могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением. Наиболее предпочтительными являются полиолефины, которые содержат привитый малеиновый ангидрид, поскольку группы привитого малеинового ангидрида обеспечивают адгезивную функцию, благодаря чему можно избежать отслоения слоев, например, на основе полиамида и на основе полиолефина.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве термопластичных органических полимеров могут использоваться полиолефины, такие как гомополимеры этилена или пропилена и/или сополимеры линейных альфа-олефинов с 2-8 атомами углерода, предпочтительно линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, гомополипропилен, блок-полипропилен и статистические сополимеры пропилена. В еще более предпочтительном варианте осуществления может использоваться полиэтилен низкой плотности и линейный полиэтилен низкой плотности.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве термопластичных органических полимеров могут использоваться полиамиды, такие как гомо-, со- или терполиамиды, которые могут быть получены из соответствующих мономеров, таких как капролактам, лауринлактам, омега-аминоундекановая кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, декандикарбоновая кислота, додекандикарбоновая кислота, терефталевая кислота, изофталевая кислота, тетраметилен диамин, пентаметилендиамин, гексаметилендиамин, октаметилендиамин и ксилилендиамин. Предпочтительными полиамидами, используемыми в соответствии с настоящим изобретением, являются гомо-и сополиамиды, такие как полиамид 6, полиамид 12, полиамид 66, полиамид 610, полиамид 612, полиамид MXD6, полиамид 6/66, полиамид 66/6, полиамид 6/12 и полиамид 6I/6T. В еще более предпочтительном варианте осуществления может быть использован полиамид 6 и полиамид 6/66.
Кроме того, термопластичный органический полимер, используемый в соответствии с настоящим изобретением, может содержать дополнительные гидрофильные компоненты, такие как сополимерный полиэфироэфир на основе простых и сложных эфиров, поливиниловый спирт, сложный полиэфирблокамид, сополимер простого и сложного эфира и амида или блоксополимер простого полиэфироамида, чтобы облегчить перенос водяного пара через матрикс пористого внутреннего слоя (слоев). Такой гидрофильный компонент может использоваться, если желательна более высокая скорость передачи воды в оболочке для пищевых продуктов, например, если желательно высушивание во время приготовления и/или хранения пищевого продукта.
По меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой обычно имеет толщину стенки от 1 до 300 мкм, предпочтительно от 5 до 200 мкм, более предпочтительно от 10 до 160 мкм. Толщина слоя зависит от желаемой поглощающей способности и числа слоев, доступных для достижения желаемой поглощающей способности.
В соответствии с настоящим изобретением пористая структура по меньшей мере одного пористого внутреннего или внешнего слоя образуется с помощью сверхкритического порообразующего агента, введенного в расплавленный полимер или полимерную смесь в экструдере для образования пористого внутреннего или внешнего слоя (слоев), таким образом, что образуется раствор. В противоположность этому, в оболочках для пищевых продуктов, известных в области техники, полые пространства или пустоты пористого внутреннего или внешнего слоя (слоев) образуются с помощью несверхкритических жидких порообразующих агентов, таких как гидрофобные масла или маслянистые вещества.
Одно из преимуществ использования сверхкритического порообразующего агента заключается в том, что в соответствии с настоящим изобретением порообразующий агент не останется в по меньшей мере одном пористом внутреннем слое после экструзии полимерной смеси.
Кроме того, структуру пор по меньшей мере одного пористого внутреннего или внешнего слоя, например, размер пор, уровень пористости и т.д., можно регулировать гораздо точнее в соответствии с настоящим изобретением.
Любой из большого разнообразия сверхкритических порообразующих агентов, таких как сверхкритический азот, сверхкритический кислород, сверхкритический гелий или сверхкритический углекислый газ, более предпочтительно сверхкритический углекислый газ или сверхкритический азот, еще более предпочтительно сверхкритический азот, может использоваться в качестве сверхкритического порообразующего агента, применяемого в соответствии с настоящим изобретением. Указанный сверхкритический порообразующий агент вводится в экструдер и смешивается с по меньшей мере одним первым полимером (для образования по меньшей мере одного пористого внутреннего или внешнего слоя), например, с термопластичным органическим полимером для быстрого образования однофазного раствора с полимерным материалом с помощью введения указанного порообразующего агента в качестве сверхкритического флюида.
Как правило, сверхкритический порообразующий агент вводится в указанный полимерный материал, который предназначен для формирования пористого внутреннего слоя (слоев), через загрузочное отверстие экструдера в количестве от 0,001 до 10 масс. %, в расчете на массу полимерной смеси, образующей указанный внутренний или внешний пористый слой (слои).
Как указано выше, сверхкритический порообразующий агент, используемый в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выбирают из группы, состоящей из сверхкритического азота и сверхкритического углекислого газа. В принципе, другие сверхкритические флюиды, такие как сверхкритический гелий или сверхкритический кислород, также могут использоваться. Однако даже если сверхкритическая точка таких агентов позволяет их использовать, воспламеняемость, цена и/или медицинские или экологические проблемы могут поставить их в невыгодное положение по сравнению со сверхкритическим азотом или углекислым газом. Сверхкритическая точка азота находится при 34 бар (3,4 МПа) и -147°C, тогда как сверхкритическая точка углекислого газа находится при 72 бар (7,2 МПа) и 31°C. Концентрация сверхкритического порообразующего агента в полимерной смеси, образующей внутренний или внешний пористый слой (слои), обычно находится в диапазоне от 0,001 до 10 масс. %, предпочтительно в диапазоне от 0,005 до 1 масс. %, наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 0,5 масс. %, в расчете на массу полимерной смеси, образующую указанный по меньшей мере один внутренний или внешний пористый слой.
В дополнение к этому, необязательно, по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой может содержать наполнитель. Предпочтительно, указанный наполнитель является неорганическим наполнителем. В предпочтительном варианте осуществления указанный наполнитель, если он используется, выбирают из диоксида (диоксидов) кремния, таких как кварц, плавленый кварц, кристобалит, диатомовая земля, силикатный золь, силикатный гель, осажденный или пирогенный диоксид кремния, или любого сочетания этих типов диоксида кремния, талька, карбоната (карбонатов) кальция, сульфата бария, оксида (оксидов) алюминия, гидроксида (гидроксидов) алюминия, гидроксида магния, диоксида (диоксидов) титана, диоксида циркония, силиката (силикатов), предпочтительно в виде осажденных Ca-, Al-, CaAl-, NaAl-силикатов, таких как слюда (слюды), каолин, волластонит или любого сочетания этих силикатов, NaCl, или любого сочетания веществ из этих разных групп веществ. Такие наполнители предпочтительно добавляют в виде тонко измельченных частиц, хотя другие формы, такие как гель и т.д., также могут использоваться при необходимости.
В более предпочтительном варианте осуществления наполнитель выбирают из силикатов, карбонатов или гидроксидов, известных специалисту в данной области техники. Наиболее широко применяется тальк или карбонат кальция. Предпочтительно, используемый наполнитель (наполнители) имеет/имеют средний размер зерна в диапазоне от 0,02 до 12 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 0,05 до 8 мкм, часто в диапазоне от 0,2 до 5 мкм. Такой наполнитель (наполнители) также может улучшать абсорбцию/адсорбцию по меньшей мере одной переносимой функциональной добавки в по меньшей мере одном пористом внутреннем слое. Предпочтительно, по меньшей мере один пористый внутренний слой способен переносить по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку. Как правило, наполнитель добавляют в количестве от 0,1 до 20 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 15 масс. %, наиболее предпочтительно от 0,2 до 12 масс. %, исходя из массы полимерного материала, использованного для образования пористого внутреннего слоя (слоев).
Кроме того, необязательно, по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой может содержать зародышеобразующий агент. В соответствии с настоящим изобретением зародышеобразующий агент может быть выбран из группы, состоящей из карбонатов (например, бикарбоната натрия), производных гидразина (например, 4,4'-оксибис(бензолсульфонилгидразида)), азосоединений (например, азодикарбонамида), семикарбазидов, тетразолов, нитрозосоединений и/или лимонной кислоты, и их производных.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в многослойной соэкструдированной термопластичной оболочке для пищевых продуктов по настоящему изобретению (т.е. после ее получения) по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой состоит из полимера и, необязательно, наполнителя и/или, необязательно, зародышеобразующего агента.
В частности, в многослойной соэкструдированной термопластичной оболочке для пищевых продуктов по настоящему изобретению (т.е. после ее получения) пористый внутренний слой оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению не содержит (т.е. свободен от) какого-либо жидкого порообразующего агента, в особенности каких-либо несверхкритических жидких порообразующих агентов, выбранных из группы, состоящей из следующих порообразующих агентов:
1. минеральные масла
2. биогенные масла, такие как арахисовое масло, соевое масло, подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло или любое их сочетание,
3. сложные эфиры природных жирных кислот,
4. синтетические сложные эфиры жирных кислот глицерина, такие как глицеринмонолаурат, глицеринмоноолеат, глицериндиолеат, глицеринтриолеат или любое их сочетание,
5. моно- или диглицериды жирных кислот, которые необязательно были превращены в сложные эфиры какой-либо органической кислотой, например, такой как уксусная кислота, молочная кислота, лимонная кислота или диацетилвинная кислота или любого их сочетания, или любое сочетание веществ в пределах различных химических групп,
6. сложные полиглицериновые эфиры жирных кислот,
7. алкилполиглюкозиды,
8. сложные эфиры сахарозы,
9. сахарные глицериды,
10. сложные эфиры сорбитана и жирных кислот, такие как сорбитанмоностеарат, сорбитантристеарат, сорбитанмонолаурат, сорбитанмоноолеат, сорбитанмонопальмитат или любое их сочетание,
11. сложные эфиры полиоксиэтилена-сорбитана-жирной кислоты, такие как Polysorbat 20 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмонолаурат), Polysorbat 40 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмонопальмитат), Polysorbat 60 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмоностеарат), Polysorbat 65 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитантристеарат) или Polysorbat 80 (полиоксиэтилен-(20)-сорбитанмоноолеат),
12. С12-С18-этоксилированные жирные спирты,
13. порообразующие жидкости на основе глицерина или лецитина, такие как вязкие маслообразные, но более полярные жидкости, например, соединения на основе глицерина, лецитина или любое их сочетание, и
14. гликолевые соединения, такие как полиэтиленгликоль, сложный эфир пропиленгликоля и в особенности природных жирных кислот, таких как олеиновая кислота, лауриновая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота или любое их сочетание.
Обычно по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой имеет общую пористость в диапазоне от 5 до 90% по объему, предпочтительно в диапазоне от 40 до 90% по объему, более предпочтительно от более чем 70 до 90% по объему, наиболее предпочтительно от 72 до 90% по объему.
Если в оболочку для пищевого продукта включено более одного пористого внутреннего слоя, пористость предпочтительно может изменяться от слоя к слою, прежде всего таким образом, что самый внутренний или следующий за ним пористый слой из всех указанных внутренних пористых слоев имеет самую высокую пористость.
Тем не менее, группа из всех пористых внутренних или внешних слоев оболочки обычно имеет общую пористость в диапазоне от 5 до 90% по объему, предпочтительно в диапазоне от 40 до 90% по объему, более предпочтительно от более чем 70 до 90% по объему, наиболее предпочтительно от 72 до 90% по объему.
Диаметры пор из группы пор и каналов пористости в пористых внутренних или внешних слоях, образуя широчайший разброс, могут предпочтительно находиться в диапазоне от 0,01 до 2000 мкм, часто в диапазоне от 0,05 до 1200 мкм. Предпочтительно, по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой оболочки для пищевых продуктов имеет каналы пор, преимущественно имеющие диаметры в диапазоне от 0,02 до 1000 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 800 мкм, что рассчитано с помощью числа хорошо видимых пор и их наименьшего диаметра в плоскости поверхности под сканирующим электронным микроскопом (SEM) или на SEM-фотографиях. Часто распределение пор по размерам по меньшей мере одного пористого внутреннего или внешнего слоя или всей оболочки для пищевых продуктов, или и того и другого, является распределением пор по размерам, которое имеет два, три или четыре пика. Средний диаметр d50 из распределения диаметра пор в пористых внутренних или внешних слоях предпочтительно может быть в диапазоне от 0,1 до 500 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 400 мкм или от 1 до 300 мкм, наиболее предпочтительно в диапазоне от 1,5 до 200 мкм или от 2 до 150 мкм. Во многих вариантах осуществления результаты по d95 распределения диаметра пор в пористом внутреннем или внешнем слое предпочтительно могут быть в диапазоне от 10 до 3500 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 20 до 3000 мкм или от 30 до 2400 мкм, наиболее предпочтительно в диапазоне от 40 до 1800 мкм или от 50 до 1400 мкм, или от 60 до 1000 мкм.
Пористость различных слоев оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению может быть измерена на поперечных разрезах оболочек или пленках, полученных с помощью криомикротома. Измерения (общей) пористости могут быть выполнены с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) или по SEM-фотографиям, например, с помощью измерения линий с подсчетом числа точек или измерения длин для пористости применительно к общему числу точек соответственно длине из общей измеренной длины. В соответствии с настоящим изобретением пористость представляет собой сумму сообщающейся пористости (каналов пор и т.д.) и закрытой пористости (закрытых пор). Отношение сообщающейся пористости к закрытой пористости может варьировать в широких пределах. В зависимости от размера пор сообщающаяся пористость может быть измерена в соответствии с методом вдавливания ртути с помощью соответствующего оборудования высокого давления. Однако, в случаях, которые включают более крупные размеры пор, поглощающая способность образованных пор не может быть адекватно определена оценкой поперечных разрезов или методом вдавливания ртути. В этих случаях пористость может быть проще определить с помощью измерения общей толщины стенки по меньшей мере одного внутреннего или внешнего пористого слоя, используя датчик измерения толщины и определяя свободный объем с помощью вычитания непористого объема указанного по меньшей мере одного слоя, который экструдировали. Для непористого объема толщина барьерных слоев в конечных оболочках оценивается с помощью световой микроскопии. Определяя экструдированный объем для каждого отдельного слоя на основе числа оборотов в минуту его насоса для расплава, толщину внутреннего или наружного слоя непористого объема рассчитывают делением толщины всех барьерных слоев на их экструдированный объем в минуту и умножением на экструдированный объем внутреннего или внешнего слоя. Пористость вычисляют с помощью отношения толщины по меньшей мере одного пористого внутреннего или внешнего слоя непористого объема к толщине пористого внутреннего или внешнего слоя, на основе разницы между средней толщиной стенки и суммой из всех значений толщины барьерных слоев.
Толщина слоя из различных слоев может быть также измерена под световым микроскопом (LM) или на LM-фотографиях, в частности в поперечном разрезе вертикально или почти вертикально через оболочку. Толщина слоя одного пористого внутреннего или внешнего слоя предпочтительно может быть в диапазоне от 1 до 300 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 5 до 200 мкм или от 10 до 160 мкм, наиболее предпочтительно в диапазоне от 30 до 140 мкм или от 56 до 130 мкм.
2
2
2
2
2
2
2
Один пористый внутренний слой или группа пористых внутренних слоев предпочтительно является подходящей или способна поглощать по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку, такую как жидкий дым, в пределах времени контакта, например, до 15-25 с при 20°C и при атмосферном давлении, допуская, что общая толщина слоя по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя находится в диапазоне от 30 до 150 мкм, в количестве предпочтительно в диапазоне от 1 до 100 г/м, более предпочтительно в диапазоне от 5 до 90 г/м или от 10 до 80 г/м, наиболее предпочтительно в диапазоне от 15 до 70 г/м, в частности продукта жидкого дыма «Hickory Teepak Alkalized Smoke» от Kerry Ingredients & Flavours. При использовании данного жидкого дыма поглощающая способность превышает 0,3 г/м на 1 мкм толщины пористого внутреннего слоя, более предпочтительно превышает 0,4 г/м на 1 мкм толщины пористого внутреннего слоя, наиболее предпочтительно превышает 0,5 г/м на 1 мкм толщины пористого внутреннего слоя.
Во многих вариантах осуществления поверхности полых пространств и каналы сообщающейся пористости по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя способны абсорбировать/адсорбировать переносимую функциональную добавку, сохранять ее, и впоследствии высвобождать и передавать ее. Во многих случаях функциональная добавка аккумулируется в по меньшей мере одном пористом внутреннем слое и затем приходит в непосредственный контакт с пищевым продуктом, когда пищевой продукт помещается в оболочку, и после этого по меньшей мере одна функциональная добавка переносится в пищевой продукт.
Композиции и другие свойства более чем одного слоя из пористых внутренних слоев в одной оболочке могут различаться между самым внутренним пористым слоем и одним или более другим пористым слоем (слоями), хотя они могут быть частично или полностью идентичными, если необходимо.
Если присутствует по меньшей мере один дополнительный пористый внутренний слой, прилегающий к самому внутреннему пористому слою, контактирующему с пищевым продуктом, по меньшей мере один дополнительный пористый внутренний слой может увеличивать количество функциональной пищевой добавки, которая может быть абсорбирована/адсорбирована оболочкой, и/или он может улучшить адгезию соседних слоев, которые могут проявлять меньшую адгезию, если дополнительный пористый внутренний слой отсутствует. Типичным примером является пористый внутренний слой на основе модифицированного полиолефина в качестве адгезионного слоя между слоем на основе полиамида и слоем на основе полиолефина.
Слой, обладающий барьерным действием к водяному пару
2
2
2
2
2
Обычно по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, преимущественно выполнен из термопластичного полимера. Слой, обладающий хорошим барьерным действием к водяному пару, показывает скорость проникновения водяного пара от 0,01 до 500 г/м⋅сут, предпочтительно от 0,1 до 100 г/м⋅сут, более предпочтительно от 1 до 20 г/м⋅сут, еще более предпочтительно от 1 до 4 г/м⋅сут или менее при температуре 23°C и относительной влажности 85% в соответствии с ASTM Е398-03. Если оболочка для пищевых продуктов по изобретению имеет скорость проникновения водяного пара 20 г/м⋅сут или менее, тогда заключенный пищевой продукт не легко теряет свою влагу, и заключенные в оболочку мясные продукты остаются свежими в течение длительных периодов времени.
Указанные термопластичные полимеры, которые предполагается использовать для по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, как правило, являются теми же самыми термопластичными полимерами, как указанные выше применительно к по меньшей мере одному пористому внутреннему или наружному слою. В предпочтительном варианте осуществления указанные термопластичные полимеры, используемые для по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, выбирают из группы, состоящей из полиолефинов, сополимеров, содержащих этилен и/или пропилен и/или линейные альфа-олефины с 3-8 атомами углерода, сополимеров, используемых для необязательного адгезионного слоя, как описано ниже, полиамидов (гомо-, со- или терполиамидов), термопластов, обладающих барьерным действием к кислороду, и сложноэфирных (со)полимеров. Также могут использоваться смеси этих термопластичных полимеров. При необходимости, компатибилизаторы, известные специалисту в данной области, могут быть добавлены к термопластичному полимеру. Компатибилизаторы, например, могут быть выбраны из группы, состоящей из сополимеров этилена и винилацетата (EVA), этилена и акриловой кислоты (ЕАА), этилена и метакриловой кислоты (ЕМАА), этилена и метилакрилата (ЕМА), иономеров и/или полиолефинов, модифицированных ангидридом.
Барьерные свойства к водяному пару могут быть обеспечены с помощью использования по меньшей мере одного полиолефинового слоя. Эти слои обычно преимущественно содержат органические полимеры на основе полиэтилена, полипропилена, полибутилена, сополимеры, содержащие звенья этилена, пропилена, альфа-олефина предпочтительно с 4-8 атомами углерода, диенов и/или любое сочетание этих звеньев, или любое сочетание таких органических полимеров. Даже функционализированные виниловые мономеры, такие как винилацетат, (мет)акриловая кислота и сложный эфир (мет)акриловой кислоты, могут быть возможными звеньями для сополимеров. Более предпочтительными сополимерами являются сополимеры, включающие С2/С3 или С2/С8 полиолефиновые сополимеры, или их сочетание.
Кроме того, по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, может дополнительно содержать краситель, тонкозернистый пигмент или и то и другое, которые могут использоваться для окрашивания и/или для защиты от УФ излучения таких оболочек. По меньшей мере один внутренний слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, таким образом, может необязательно быть окрашенным. Поэтому композиции для производства по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, а также композиция по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, при необходимости может состоять по существу из указанных выше веществ. Композиции и другие свойства более чем по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, в пределах одной оболочки являются независимыми друг от друга, хотя они могут быть частично или полностью идентичными.
Часто по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, обладает хорошей адгезией к соседнему пористому внутреннему слою, так что отсутствует необходимость добавления усилителя адгезии в материал по меньшей мере одного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, или включения адгезионного слоя между этими слоями. Однако может быть предпочтительно в некоторых вариантах осуществления, чтобы по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, включал в себя по меньшей мере один усилитель адгезии, в частности, если по соседству находится слой, обладающий барьерным действием к кислороду, или другой функциональный слой, который не содержит усилителя (усилителей) адгезии.
Кроме того, слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, может обеспечивать прочность, пригодность для печати (если это внешний слой) и/или защиту от внешних повреждений. Барьерные свойства, кроме того, предотвращают перемещение абсорбированного/адсорбированного вещества наружу из оболочки во время приготовления и хранения.
Толщина стенки слоев, обладающих барьерным действием к водяному пару, которые содержат усилитель (усилители) адгезии, может составлять от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 7 мкм, более предпочтительно от 3 до 5 мкм.
Толщина стенки слоев, обладающих барьерным действием к водяному пару, может находиться в диапазоне от 5 до 50 мкм, в зависимости от требуемой прочности, сопротивления проницаемости и/или сопротивления проколу/разрыву.
Слой, обладающий барьерным действием к кислороду
3
2
3
2
3
2
3
2
В соответствии с настоящим изобретением слой, обладающих барьерным действием к кислороду, подразумевается в качестве слоя, который является хорошим барьером для кислорода или других газов или и того и другого и проявляет предпочтительно скорость проникновения кислорода через оболочку для пищевых продуктов по настоящему изобретению 30 см/(м⋅сут⋅бар) или менее, более предпочтительно менее 20 см/(м⋅сут⋅бар), часто в диапазоне от 6 до 12 см/(м⋅сут⋅бар), иногда от примерно 0 или от примерно 1 до менее чем 6 см/(м⋅сут⋅бар) для толщины слоя 20 мкм при испытании в соответствии с ISO 15105-2/DIN 53380-3 при температуре 23°C и относительной влажности 50%.
Подходящие полимерные материалы для образования таких слоев включают сополимеры этилена и винилового спирта (EVOH), которые необязательно могут быть частично или полностью омыленными, или сополимеры винилиденхлорида (PVDC), например, с винилхлоридом или (мет)акрилатом в качестве сомономеров, или их смесь. Эти полимеры могут быть смешаны с добавками, такими как умягчители, или с другими органическими полимерами, например, сополиамидами и/или иономерами. Поэтому композиция для производства слоя, обладающего барьерным действием к кислороду, а также композиция сформированного слоя, обладающего барьерным действием к кислороду, при необходимости может состоять по существу из указанных выше компонентов. Композиции и другие свойства более чем одного слоя, обладающего барьерным действием к кислороду, в пределах одной оболочки являются независимыми друг от друга, хотя они могут быть частично или полностью идентичными. Слои, обладающие барьерным действием к водяному пару, и/или слои, обладающих барьерным действием к кислороду, часто являются термопластичными слоями.
Необязательно, оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению дополнительно содержит по меньшей мере один адгезионный слой, который будет описан более подробно ниже. Указанный необязательный по меньшей мере один адгезионный слой может находиться в непосредственном контакте со слоем, обладающих барьерным действием к кислороду, на по меньшей мере одной стороне слоя, обладающего барьерным действием к кислороду, в частности, если прилегающий слой не является слоем, содержащим усилитель адгезии.
Толщина стенки барьерного слоя, обладающего барьерным действием к кислороду, может быть в диапазоне от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 2 до 15 мкм, более предпочтительно от 2 до 10 мкм.
Если многослойную соэкструдированную термопластичную оболочку для пищевых продуктов по настоящему изобретению предполагается использовать для ферментированных продуктов и/или сыра, проницаемость для газов, таких как кислород, может быть желательна и, таким образом, слой, обладающий барьерным действием к кислороду, может отсутствовать.
Необязательный адгезионный слой
В некоторых случаях слои, обладающие барьерным действием к водяному пару, и/или слои, обладающие барьерным действием к кислороду, оболочки по изобретению не прикрепляются в достаточной степени друг к другу и/или к другому слою (слоям), когда их соэкструдируют без какого-либо адгезионного слоя между ними или без какого-либо слоя, имеющего достаточное содержание по меньшей мере одного усилителя адгезии, или без того и другого. Хорошей адгезии можно добиться, например, если по меньшей мере один промежуточный адгезионный слой образован между соседними слоями по меньшей мере одного отличающегося типа. Такой адгезионный слой, обеспечивающий подходящие адгезионные свойства, может преимущественно содержать привитые сополимеры, линейные сополимеры или и тот и другой тип сополимеров. Эти сополимеры могут содержать более одного или даже более двух различных типов мономеров, например, этиленовых звеньев, пропиленовых звеньев, звеньев (мет)акриловой кислоты, звеньев сложного эфира (мет)акриловой кислоты, винилацетатных звеньев, звеньев малеинового ангидрида, или любое сочетание этого. Более предпочтительными являются полиэтилены, привитые малеиновым ангидридом (LDPE-g-MAAA, HDPE-g-MAA, LLDPE-g-MAA и тому подобное), сополимеры сложного эфира акриловой кислоты и этилена, этилен-винилацетатные сополимеры (EVA), или любое сочетание этого. Все эти полимерные вещества могут присутствовать по отдельности или в сочетании в любом из адгезионных слоев. Кроме того, адгезионный слой может дополнительно содержать любые дополнительные органические полимеры, такие как полиэтилен, любые пигменты, любые другие добавки, или любое сочетание этого. Поэтому композиция для производства адгезионного слоя, а также композиция сформированного адгезионного слоя может состоять по существу из указанных выше веществ, если необходимо. Композиции и другие свойства более чем одного адгезионного слоя, когда более одного адгезионного слоя присутствует в пределах одной оболочки, являются независимыми друг от друга, хотя они могут быть частично или полностью идентичными. Промежуточный адгезионный слой (слои) может быть исключен, если имеется достаточная адгезия между соседними слоями, как это часто происходит, например, между полиамидными слоями и некоторыми типами слоев на основе сополимеров этилена и винилового спирта (EVOH), или если усилитель адгезии примешивают в композицию соседних слоев, например, слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару, и/или слоя, обладающего барьерным действием к кислороду.
Как правило, адгезионный слой содержит по меньшей мере 50 масс. % по меньшей мере одного вещества, которое обладает адгезионными свойствами. Часто его содержание составляет по меньшей мере 60 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере 70 масс. % или 80 масс. %, иногда по меньшей мере 90 масс. %, в большинстве случаев даже до 100 масс. %. С помощью адекватного выбора и использования по меньшей мере одного усилителя адгезии для адгезионного слоя можно добиться превосходной адгезии между прилегающими слоями. Таким образом, адгезия частей оболочки или частей по меньшей мере внутреннего слоя к пищевому продукту может быть сведена к минимуму или предотвращена.
Часто по меньшей мере один адгезионный слой является хорошим барьером для водяного пара, но во многих вариантах осуществления адгезионный слой может быть единственным барьером для водяного пара в оболочке для пищевых продуктов. Если имеется другой слой в оболочке, который является барьером для водяного пара, тогда, возможно, какой-либо адгезионный слой может отсутствовать.
Необязательный дополнительный функциональный слой
В соответствии с настоящим изобретением оболочка для пищевых продуктов изобретения необязательно также может содержать один или более дополнительный функциональный слой (слои). В соответствии с настоящим изобретением под «функциональным слоем» понимается слой со значительным содержанием (со)полиамидов, предпочтительно обладающий содержанием (со)полиамидов в диапазоне от 8 до 100 масс. %, или от 10 до 95 масс. %, часто от 15 до 90 или от 20 до 80 масс. %, иногда от 35 до 70 или даже от 50 до 60 масс. % Те же самые диапазоны, как указано выше и ниже, применяются для композиций для образования дополнительного функционального слоя. Такой дополнительный функциональный слой может содержать один, два или даже несколько различных алифатических полиамидов, алифатических сополиамидов или и того и другого, а также необязательно содержать частично ароматические полиамиды, частично ароматические сополиамиды или и то и другое.
Необязательный дополнительный функциональный слой может иметь толщину стенки от 2 до 40 мкм, предпочтительно от 3 до 30 мкм, более предпочтительно от 4 до 20 мкм. Толщина зависит от эффекта, который слой будет обеспечивать, например, он может способствовать прочности и барьерному действию структуры конечной оболочки.
Необязательно, по меньшей мере один дополнительный функциональный слой может быть расположен как самый внешний слой, без непосредственного контакта с по меньшей мере одним пористым внутренним слоем. В этом случае, например, дополнительный функциональный слой может создавать хорошую пригодность для печати.
Примерами (со)полиамидов, которые предполагается использовать для необязательного дополнительного функционального слоя, являются:
- алифатические полиамиды: РА6, РА66, РАН, РА12;
- алифатические сополиамиды: РА4/6, РА6/66, РА6/69, РА6/9, РА6/10, РА6/12, простые полиэфирамиды, сложные полиэфирамиды, простые-сложные полиэфирэфирамиды, полиамидуретаны, поли(эфир-блок-амиды);
- частично ароматические полиамиды: PA6-I (I=изофталевая кислота), Nylon-MXD-6 (поликонденсат м-ксилилендиамина и адипиновой кислоты);
- частично ароматические сополиамиды: PA6-I/6-T, PA6/6-I (I = изофталевая кислота, Т = терефталевая кислота).
Особенно предпочтительными компонентами являются РА6, РА66, РА 12, РА6/66, Nylon-MXD-6 или PA6-I/6-T, или любое их сочетание. Особенно предпочтительные смеси содержат по меньшей мере два различных вещества из этих компонентов. Количество частично ароматических (со)полиамидов предпочтительно может составлять не более 40 масс. %, применительно к единственному дополнительному функциональному слою, более предпочтительно не более 25 масс. %
Кроме того, по меньшей мере один дополнительный функциональный слой может содержать любой другой органический полимерный материал, такой как олефиновые сополимеры, как например, сополимеры этилен(мет)акриловой кислоты (ЕМАА), иономерные материалы, полученные из или связанные с ЕМАА, сополимеры этилена и винилового спирта (EVOH), даже водорастворимые или растворимые в горячей воде синтетические органические полимерные материалы, такие как поливиниловые спирты (PVA), все из которых могут быть необязательно частично или полностью омыленными, поливинилпирролидон, сополимеры виниловых спиртов с пропен-1-олом, полиалкиленгликоли, сополимеры винилпирролидона с по меньшей мере одним олефиновым ненасыщенным мономерным звеном, полимерные материалы N-винилалкиламидов или (со)полимеры акриловой кислоты, акриламида или акриловой кислоты и акриламида, или любое сочетание из всех этих веществ.
Количество по меньшей мере одного другого органического полимерного материала по меньшей мере одного дополнительного функционального слоя, который не является (со)полиамидом, предпочтительно составляет менее 50 масс. , относительно содержания твердых веществ и эффективных соединений композиции, которые будут использоваться для единственного дополнительного функционального слоя, а также относительно материала единственного дополнительного функционального слоя, более предпочтительно не более 40 масс. %, но часто по меньшей мере 0,1 масс. %
Необязательный дополнительный функциональный слой предпочтительно содержит по меньшей мере 50 масс. %, (со)полиамида ((со)полиамидов), часто по меньшей мере 60 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере 70 масс.%, или по меньшей мере 80 масс. %, иногда даже по меньшей мере 90 масс. %, иногда даже по меньшей мере 95 масс. % или даже до 100 масс. %
Кроме того, необязательный дополнительный функциональный слой может необязательно содержать по меньшей мере один тонкозернистый пигмент, по меньшей мере одну добавку, такую как смазка, противослипающий агент, светостабилизатор или любое сочетание этого. Поэтому композиции для производства необязательного дополнительного функционального слоя, а также композиция образованного дополнительного функционального слоя может состоять по существу из указанных выше веществ, если необходимо.
Композиции и другие свойства более чем одного дополнительного функционального слоя в пределах одной оболочки являются независимыми друг от друга, хотя они могут быть частично или полностью идентичными.
Для получения оболочек с хорошей пригодностью для печати, полиамиды (С) или полиэтилентерефталат (Е) могут использоваться в качестве материалов для функционального дополнительного слоя. В частности, использование полиэтилентерефталата приводит к высокому блеску.
Толщина стенки функционального дополнительного слоя, показывающего хорошую пригодность для печати, может находиться в диапазоне от 3 до 40 мкм.
Слои и порядок, в котором они при необходимости расположены
Если какой-либо слой за исключением необязательного адгезионного слоя должен содержать по меньшей мере один усилитель адгезии (т.е. вещество, обладающее адгезионными свойствами), содержание по меньшей мере одного усилителя адгезии в данном слое составляет предпочтительно до 50 масс. %, более предпочтительно до 40 масс. %, часто до 30 или 20 масс. %, иногда до 10 масс. % Подходящие усилители адгезии включают предпочтительно органические полимерные материалы с адгезионными свойствами.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, содержит по меньшей мере один усилитель адгезии, который может присутствовать в указанном выше количестве. В некоторых вариантах осуществления, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, который содержит некоторое количество по меньшей мере одного усилителя адгезии, находился в прямом контакте с по меньшей мере одним пористым внутренним слоем, что означает, что отсутствует адгезионный слой между по меньшей мере одним слоем, обладающим барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, и по меньшей мере одним пористым внутренним слоем.
В одном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к кислороду, присутствует в оболочке для пищевых продуктов по настоящему изобретению. Если оболочка для пищевых продуктов по изобретению обладает барьерным действием к кислороду и возможно даже дополнительно к некоторым другим газам, то содержащийся в ней пищевой продукт может храниться в течение более длительного времени.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления оболочка для пищевых продуктов по изобретению содержит по меньшей мере один слой с барьерным действием к кислороду и по меньшей мере один слой с барьерным действием к водяному пару, при этом в некоторых вариантах осуществления оба этих эффекта могут иметь место в одном и том же слое (слоях). В некоторых вариантах осуществления, в частности по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару, или необязательный адгезионный слой (HV), или любое их сочетание, может проявлять барьерное действие к кислороду.
Необязательно любой из барьерных слоев, проявляющих барьерное действие по отношению к водяному пару и/или кислороду, адгезионный слой (слои), пористый внутренний слой (слои) и дополнительный функциональный слой (слои) может содержать гидрофильные вещества, благодаря чему скорость проникновения водяного пара увеличивается, если желательно высушивание заключенного внутри пищевого продукта. В связи с этим могут использоваться такие гидрофильные вещества, как сополимерный полиэфироэфир на основе простых и сложных эфиров, поливиниловый спирт или сложный полиэфирамид, гомополимеры и/или сополимеры винилпирролидона, алкилоксазолин, алкиленгликоли, акриламид, алкиленоксиды, акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновый ангидрид, простые эфиры винилового спирта, сложные эфиры винилового спирта и простые эфиры целлюлозы, или их смеси. В частности, предпочтительно используется поливиниловый спирт, имеющий степень омыления в диапазоне от 70 до 100.
Оболочки по изобретению могут также содержать дополнительные технологические добавки, такие как противослипающие агенты, понизители трения, стабилизаторы и/или антистатики. Их содержание в композиции обычно находится в диапазоне от 0,01 до 5 масс. %, в расчете на массу оболочки.
Многослойная соэкструдированная термопластичная оболочка для пищевых продуктов по изобретению может состоять по существу из полимерной пленки, которая содержит 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или более 12 слоев. Указанный по меньшей мере один пористый внутренний слой способен переносить по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку из по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя к пищевому продукту. Предпочтительно, оболочка для пищевых продуктов имеет по меньшей мере один слой, который обладает барьерным действием к газообразному кислороду и/или водяному пару, или даже и к тому и другому. Может быть даже 2, 3, 4 или даже более 4 слоев, обладающих барьерным действием к водяному пару и/или кислороду.
В соответствии с изобретением оболочка для пищевых продуктов настоящего изобретения состоит из по меньшей мере 2 слоев (одного пористого внутреннего слоя и одного барьерного слоя), но может иметь даже 10 или более слоев. Возможно много разных многослойных структур. Более предпочтительно оболочка по изобретению содержит два, три, четыре, пять или семь слоев, еще более предпочтительно пять или семь слоев, как показано ниже. Используются следующие сокращения для обозначения типов слоев:
- mcL - пористый внутренний слой;
- BL - объемный слой с барьерным действием, адгезионным действием и/или дополнительной функцией.
При необходимости следующие расширения используются для описания подтипов материала:
- A - необязательный адгезионный материал;
- B- материал, обладающий барьерным действием к водяному пару, например, материал, сформированный из полиолефина;
- C - материал, обладающий барьерным действием к водяному пару, например, материал, сформированный из полиамида;
- D - необязательный материал, обладающий барьерным действием к кислороду;
- E - необязательный полиэтилентерефталатовый материал.
За буквами могут следовать цифры, нумерующие слои одинакового (под)типа ((под)типов) материалов, состав которых может быть различным, но также состав может быть одинаковым для 2 или более слоев одного и того же (под)типа материала.
Общая структура оболочки по изобретению приводится изнутри наружу:
mcL/…/BL/…
где пористый внутренний слой mcL имеет более высокую проницаемость для водяного пара, чем объемный слой BL, и
mcL/…/BL/…/mcL
при этом самый внешний слой необязательно является микропористым, если оболочка имеет по меньшей мере 3 слоя.
Объемный слой BL может иметь адгезионные свойства (подтип A), барьерные свойства по отношению к водяному пару (подтипы A, B и C), барьерные свойства по отношению к кислороду (C и D слои) и/или оптимизированные для печати свойства (C и E слои), как необходимо в применении оболочки.
Следовательно предпочтительные структуры являются следующими, но они не ограничиваются перечисленным:
2 слоя: mcL-B/BL-B
mcL-A/BL-C
mcL-C/BL-C
3 слоя: mcL-B/BL-B/mcL-B
mcL-B/BL-A/mcL-B
mcL-B/BL-A/BL-B
mcL-B/BL-A/BL-C
mcL-A/BL-C1/BL-C2
mcL-C/BL-A/BL-C
mcL-C/BL-A/mcL-B
mcL-C/BL-C/mcL-C
4 слоя: mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C
mcL-B1/mcL-B2/BL-A/BL-C
mcL-B/mcL-A/BL-C/mcL-C
mcL-C/BL-C/mcl-C/BL-C
mcL-C/BL-C/BL-D/BL-C
5 слоев: mcL-B/BL-B/BL-A1/BL-C/BL-A2
mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C/mcL-C
mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C/mcL-A
mcL-B/BL-A/BL-B/BL-A/BL-C
mcL-B/BL-A/BL-C1/BL-D/BL-C2
mcL-С/BL-C1/BL-A1/BL-C1/BL-C2
mcL-C/mcL-A/BL-B/BL-A/BL-C
mcL-C1/mcL-C2/BL-C1/BL-A/BL-C2
mcL-C1/BL-С1/BL-A/BL-C2/mcL-C2
mcL-C/BL-C1/BL-C2/BL-A/mcL-B
6 слоев: mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C1/BL-D/BL-C2
mcL-B1/mcL-B2/BL-A/BL-C1/BL-D/BL-C2
mcL-B1/BL-B/BL-A1/BL-C/BL-A2/mcL-B2
mcL-B1/BL-B/BL-A1/BL-C/BL-A2/BL-E
7 слоев: mcL-B1/mcL-B2/BL-B/BL-A1/BL-C/BL-D/BL-C2
mcL-C/BL-A1/BL-С1/BL-D/BL-C2/BL-A2/BL-E
8 слоев: mcL-B/BL-B/BL-A1/BL-C1/BL-D/BL-C2/BL-A2/BL-E
mcL-C/BL-C/BL-A1/BL-С1/BL-D/BL-C2/BL-A2/BL-E
mcL-B1/BL-B/BL-A1/BL-С1/BL-D/BL-C2/BL-A2/mcL-B2
9 слоев: mcL-C/BL-A1/BL-B/BL-A2/BL-C1/BL-D/BL-C2/BL-A3/BL-E
mcL-C/mcL-A/BL-B/BL-A1/BL-C1/BL-D/BL-C2/BL-A2/BL-E
В частности, если по меньшей мере один объемный слой BL содержит только композиции на основе полиамидов (BL-С) и другие гидрофильные термопластичные полимеры, или если микропористый слой помещен между объемными слоями, преимущественно состоящими из полиамидов (BL-С), оболочка может быть проницаемой для водяного пара, при этом не позволяя веществам, абсорбированным в микропористом слое (слоях) mcL, перемещаться наружу из оболочки, загрязняя людей или оборудование во время транспортировки и обработки. Очевидно, что с увеличением числа слоев, возможные комбинации увеличиваются и, таким образом, перечисленные структуры могут определять только небольшую выборку возможных структур.
В более предпочтительном варианте осуществления следующие структуры являются предпочтительными:
5 слоев: пористый внутренний слой/объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой/объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой или пористый слой или объемный слой, обладающий барьерным действием,
пористый внутренний слой/адгезионный слой/объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой или объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием,
пористый внутренний слой/пористый слой, необязательно обладающий адгезионным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой/объемный слой, обладающий барьерным действием,
пористый внутренний слой/объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой или объемный слой, обладающий барьерным действием/адгезионный слой или объемный слой, обладающий барьерным действием/пористый слой, как например:
mcL-B/BL-B/BL-А1/BL-C/BL-А2
mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C/mcL-C
mcL-B/BL-B/BL-A/BL-C/mcL-A
mcL-B/BL-A/BL-B/BL-A/BL-C
mcL-B/BL-A/BL-C1/BL-D/BL-C2
mcL-С/BL-C1/BL-A1/BL-С1/BL-C2
mcL-C/mcL-A/BL-B/BL-A/BL-C
mcL-C1/mcL-C2/BL-C1/BL-A/BL-C2
mcL-C1/BL-С1/BL-A/BL-C2/mcL-C2
mcL-C/BL-C1/BL-C2/BL-A/mcL-B
и
7 слоев: пористый внутренний слой/пористый слой, необязательно обладающий адгезионным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий адгезионным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием,
пористый внутренний слой/адгезионный слой/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий барьерным действием/объемный слой, обладающий адгезионным действием/объемный слой, обладающий функциональным действием, как например:
mcL-B1/mcL-B2/BL-B/BL-A1/BL-C/BL-D/BL-C2
mcL-C/BL-Al/BL-Cl/BL-D/BL-C2/BL-A2/BL-E.
Способ изготовления оболочки для пищевых продуктов по настоящему изобретению
Как указано выше, настоящее изобретение также предлагает способ производства многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов, как определено выше, причем указанная оболочка для пищевых продуктов содержит по меньшей мере один пористый внутренний слой; по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду; по меньшей мере один адгезионный слой, причем указанный адгезионный слой опционально является таким же или отличается от указанного по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя и/или указанного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду; указанный способ включает в себя стадию подвергания комбинации из первой полимерной композиции, содержащей полимер и сверхкритический порообразующий агент, и по меньшей мере одной дополнительной второй полимерной композиции процессу совместной экструзии, при этом указанная первая полимерная композиция, содержит полимер и сверхкритический порообразующий агент, после соэкструзии образуется указанный по меньшей мере один пористый внутренний слой.
Как правило, способ производства многослойной термопластичной оболочки для пищевых продуктов включает в себя стадию подготовки по меньшей мере двух различных термопластичных композиций, каждая из которых содержит по меньшей мере один органический полимерный материал, чтобы образовать по меньшей мере два разных слоя путем совместной экструзии, которые будут объединены при высокой температуре с образованием многослойной термопластичной оболочки для пищевых продуктов.
Кроме того, настоящее изобретение также предлагает способ производства многослойной соэкструдированной термопластичной оболочки для пищевых продуктов, как определено выше, причем указанная оболочка для пищевых продуктов содержит по меньшей мере один внутренний слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду; по меньшей мере один пористый внешний слой, по меньшей мере один адгезионный слой, причем указанный адгезионный слой опционально является таким же или отличается от указанного по меньшей мере одного пористого внешнего слоя и/или указанного слоя, обладающего барьерным действием к водяному пару и/или кислороду; указанный способ включает в себя стадию подвергания комбинации из первой полимерной композиции, содержащей полимер и сверхкритический порообразующий агент, и по меньшей мере одной дополнительной второй полимерной композиции процессу совместной экструзии, при этом указанная первая полимерная композиция, содержит полимер и сверхкритический порообразующий агент, после соэкструзии образуется указанный по меньшей мере один пористый внешний слой.
В соответствии с настоящим изобретением пористая структура пористого внутреннего или внешнего слоя (слоев) образована с помощью сверхкритического порообразующего агента, введенного в расплавленный полимер или полимерную смесь в экструдере для образования пористого внутреннего слоя (слоев), таким образом, что образуется раствор. В противоположность этому, в оболочках для пищевых продуктов, известных в области техники, полые пространства или пустоты пористого внутреннего слоя (слоев) образуются с помощью использования твердых наполнителей или гидрофобных масел, или маслянистых веществ. Одно из преимуществ использования сверхкритического порообразующего агента заключается в том, что в соответствии с настоящим изобретением несверхкритический жидкий порообразующий агент не будет оставаться в пористом внутреннем слое (слоях) после экструзии полимерной смеси.
Кроме того, структуру пор пористого внутреннего или внешнего слоя (слоев), как например, размер пор, уровень пористости и т.д., можно регулировать гораздо точнее в соответствии с настоящим изобретением.
Любой из большого разнообразия сверхкритических флюидных порообразующих агентов, таких как сверхкритический азот, сверхкритический кислород, сверхкритический гелий или сверхкритический углекислый газ, более предпочтительно сверхкритический углекислый газ или сверх критический азот, еще более предпочтительно сверхкритический азот, может использоваться в качестве сверхкритического порообразующего агента, применяемого в соответствии с настоящим изобретением. Указанный сверхкритический порообразующий агент вводится в экструдер и может быстро образовывать однофазный раствор с полимерным материалом с помощью введения указанного порообразующего агента в качестве сверхкритического флюида.
20) правило, сверхкритический порообразующий агент вводится в полимерный материал, который будет формировать пористый внутренний или внешний слой (слои), через загрузочное отверстие экструдера в количестве от 0,001 до 10 масс. %, в расчете на массу полимерной смеси, образующей указанный внутренний или внешний пористый слой (слои).
Хотя указанное загрузочное отверстие экструдера может быть расположено в любом из различных местоположений вдоль цилиндра экструдера, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления оно расположено непосредственно выше смесительной секции, где шнек экструдера включает в себя в большой степени прерывистые витки, и в местоположении шнека, где шнек включает сплошные витки. Иными словами, в предпочтительном варианте осуществления загрузочное отверстие для введения порообразующего агента в полимерный материал находится в области перед смесительной секцией, где шнек включает в большой степени прерывистые витки, более предпочтительно на расстоянии перед смесительной секцией не более примерно 4 полных витков, более предпочтительно не более примерно 2 полных витков, или не более 1 полного витка. В таком положении вводимый порообразующий агент очень быстро и равномерно смешивается с текучим полимерным потоком с быстрым образованием однофазного раствора полимерного материала и порообразующего агента.
В предпочтительном варианте осуществления указанное загрузочное отверстие включает в себя множество отверстий, соединяющих порообразующий агент с цилиндром экструдера. Как показано, в предпочтительном варианте осуществления предусмотрено множество загрузочных отверстий около цилиндра экструдера в различных положениях в радиальном направлении, которые могут быть выровнены друг с другом в продольном направлении. Например, множество загрузочных отверстий может находиться в положениях «12 часов», «3 часа», «6 часов» и «9 часов» около цилиндра экструдера, при этом каждое включает в себя множество отверстий. Таким образом, экструзионное устройство, используемое в соответствии с настоящим изобретением, может иметь по меньшей мере около 10, предпочтительно по меньшей мере около 40, более предпочтительно по меньшей мере около 100, более предпочтительно по меньшей мере около 300, более предпочтительно по меньшей мере около 500, и еще более предпочтительно по меньшей мере около 700 отверстий для порообразующего агента в гидравлической связи с цилиндром экструдера, соединяя по текучей среде цилиндр с источником порообразующего агента. Кроме того, в предпочтительных вариантах осуществления существует конфигурация, в которой отверстие или отверстия порообразующего агента расположены вдоль цилиндра экструдера в местоположении, в котором, при установке в цилиндре предпочтительного шнека, отверстие или отверстия прилегают к полным, сплошным виткам нарезки. Таким образом, при вращении шнека, каждый виток проходит или «очищает» каждое отверстие периодически. Эта «очистка» ускоряет быстрое смешивание порообразующего агента и предшественника текучего вспененного материала с помощью, в одном варианте осуществления, по существу быстрого открывания и закрывания каждого отверстия путем периодического блокирования каждого отверстия, когда виток достаточно велик относительно отверстия, чтобы полностью блокировать отверстие при совмещении с ним. Результатом является распределение относительно тонкоизмельченных отдельных областей порообразующего агента в текучем полимерном материале непосредственно после введения и перед каким-либо смешиванием. В данной конфигурации, при стандартной скорости вращения шнека примерно 30 об/мин, виток нарезки проходит через каждое отверстие со скоростью по меньшей мере примерно 0,5 проходов в секунду, более предпочтительно по меньшей мере примерно 1 проход в секунду, более предпочтительно по меньшей мере примерно 1,5 прохода в секунду, и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 2 прохода в секунду. В предпочтительных вариантах осуществления отверстия расположены на расстоянии от примерно 15 до примерно 30 диаметров цилиндра от начала шнека на входном конце.
Необязательно, как указано выше, композиция, образующая по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой, может дополнительно содержать наполнитель, как определено выше.
Перед совместной экструзией термопластичные композиции, как правило, размягчаются или даже после размягчения по меньшей мере частично расплавляются и проходят через конфигурацию экструдеров, соединенную с нагретой кольцевой многослойной головкой экструдера, имеющей по меньшей мере столько кольцевых каналов, сколько необходимо для различных нагретых композиций. При выходе из головки экструдера экструдированные оболочки для пищевых продуктов отверждаются при охлаждении до первичной многослойной оболочки, содержащей по меньшей мере два слоя, плотно соединенные друг с другом.
Необязательно, соэкструдированная оболочка для пищевых продуктов может быть вытянута по одной или двум осям, например, с помощью надувной подушки между двумя обжимными роликами. Для того, чтобы отрегулировать обратную усадку вытянутой пленки, способ может включать в себя последующую стадию термофиксации. Вытягивание приводит к высокой степени ориентации многослойной термопластичной пленки. Ориентация молекул соответственно различных кристаллографических доменов термопластичных материалов преимущественно наблюдается в одном из направлений вытягивания. Во время этого вытягивания число и/или объем пор может возрастать.
Во время совместной экструзии и при вытягивании полимерный материал оболочки становится ориентированным, и оболочка получает обратную усадку (которая может быть постепенно уменьшена термофиксацией), благодаря чему оболочка находится в тугом и обтекаемом состоянии даже после процедуры «наполнения и приготовления». Благодаря присутствию по меньшей мере одного слоя в многослойной соэкструдированной оболочке, обладающего барьерным действием, в особенности для колбас выделение мясного сока из пищевого продукта через стенку оболочки эффективно предотвращается.
Чем меньше число слоев в оболочке по изобретению, тем более тщательно нужно следить за тем, что существует по меньшей мере один слой, обеспечивающий достаточную прочность и гибкость. Это может привести к тому, что по меньшей мере один слой, обладающий барьерным действием к водяному пару и/или кислороду, не имеет или практически не имеет пор и возможно может быть толще. Поскольку по меньшей мере один пористый внутренний слой является ослабленным из-за своих пор, и поскольку его прочность сильно снижена, если имеются большие поры или большие хорошо связанных пустоты, или и то и другое, хорошая адгезия по меньшей мере одного пористого внутреннего слоя к прилегающему внешнему слою и достаточная прочность по меньшей мере одного из других слоев является важной.
Оболочка для пищевых продуктов по настоящему изобретению может быть образована с помощью многослойной головки, в которую расплав из экструдера подается в соответствии с желаемым соотношением толщины слоев. Любой экструдер, обеспечивающий по меньшей мере один пористый внутренний или внешний слой, снабжен или соединен с дозирующим устройством для введения сверхкритического порообразующего агента в расплав.
В дальнейшем, вытянутая многослойная оболочка может проходить через дополнительную зону нагрева для осуществления термофиксации, при этом оболочка обычно стабилизируется с помощью захваченного воздушного пузыря. Таким образом потенциал термической усадки может быть снижен до низких значений, необходимых для практического применения в качестве оболочки для пищевых продуктов, которые, как правило, находятся в диапазоне от 5 до 20% в продольном, соответственно в латеральном направлении, при проведении измерения при температуре 80°C.
В предпочтительном применении оболочка для пищевых продуктов настоящего изобретения, которая будет поглощать по меньшей мере одну переносимую функциональную добавку, может передаваться через два обжимных ролика, расположенные друг за другом, туда, где может находиться пузырьковая жидкость, содержащая композицию с по меньшей мере одной переносимой функциональной добавкой, которая предпочтительно представляет собой раствор или суспензию, или и то и другое. По меньшей мере один пористый внутренний слой, как правило, имеет очень высокую открытую пористость, что обеспечивает чрезвычайно высокую емкость поглощения. В течение нескольких секунд достаточное количество функциональной пищевой добавки поглощается под действием капиллярных сил через отверстия сообщающейся пористости. Как правило, самостоятельная сушка не является необходимой при адекватной дозировке.
Конечные оболочки для пищевых продуктов по изобретению обычно имеют общую толщину стенки в диапазоне от 25 до 400 мкм, предпочтительно в диапазоне от 40 до 300 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 50 до 200 мкм.
Если оболочка для пищевых продуктов будет сварена в пакеты, тогда по меньшей мере один пористый внутренний слой и необязательно смежные барьерные слои могут быть сделаны термосвариваемыми, что означает, что температура плавления этих слоев ниже, чем температура по меньшей мере одного внешнего слоя. Эта структура позволяет устанавливать температуру термосварки таким образом, что по меньшей мере один внешний слой не сварен, тогда как внутренние слои сварены друг с другом. Рекомендуется сваривать все пористые внутренние слои, которые используются для поглощения пищевого вещества таким образом, чтобы все поры в свариваемой области были закрыты во время сваривания.
На основании приведенных выше свойств покрытая или пропитанная оболочка для пищевых продуктов по изобретению может быть набита пищевым продуктом, особенно мясными продуктами, такими как фаршевая эмульсия для колбасных или ветчинных изделий или плавленый сыр, или рыбные продукты, и переносит красители или ароматические пищевые вещества на пищевой продукт во время приготовления и/или хранения.
Изобретение теперь будет описано с помощью примеров вариантов осуществления и сравнительных примеров, но без ограничения объема изобретения. Примеры
Следующие исходные материалы были использованы в производстве образцов:
Для придания пористости слою использовали азот (Nitrogen 4.0 (99,99%) от Linde Gas a.s.) в качестве сверхкритического порообразующего агента.
Соединение А, которое использовали в сравнительном образце 2, компаундировали с использованием следующих исходных материалов:
- соевое масло очищенное IP Ph. Eur. 8.0 от Gustav Heess GmbH
- глицерин (пищевого сорта) 99,5% Distilled Glycerine/Pharma grade от Preol, a.s.
- диоксид кремния Hi-Sil ABS от PPG Industries
- полипропилен Moplen RP340H от LyondellBasell.
Масло и глицерин смешивали в чаше при температуре 50°C. После этого смесь вводили в диоксид кремния и перемешивали в течение 10 мин, до превращения смеси в плавающие крошки. Эти крошки и полипропилен непрерывно дозировали в желаемом соотношении с помощью гравиметрической дозирующей системы в воронку смесителя (VSK 25 от Werner&Pfleiderer). Смеситель имел шнек с диаметром 25 мм и отношением длины к диаметру 50. Соединение гомогенизировали при 200 об/мин при температурах от 200°C до 220°C и направляли к выходу из смесителя через головку экструдера для получения нитей диаметром 2×3,5 мм с выходом 15 кг/ч. 2 нити охлаждали на водяной бане и нарезали в гранулы.
ЭКСТРУЗИЯ
Образцы 1 и 2 по изобретению и сравнительный образец 1 получали на 5-слойной линии двойного раздува. Дозирующая система для введения сверхкритического порообразующего агента была связана с экструдером, подающим пористый внутренний слой. Рукавные оболочки изготавливали с помощью пластификации и гомогенизации исходного материала, описанного в таблице 1 в соответствующем экструдере, имеющем температуру плавления около 250°C в случае слоев на основе полиамида и около 230°C в случае слоев на основе полиолефина. Пять потоков расплава, подаваемых насосом расплава, соэкструдировали в первичный рукав с использованием 5-слойной головки, в которой отдельные потоки были соединены в количественных соотношениях в соответствии с желаемой толщиной стенки отдельных слоев и экструдированы через кольцевую головку экструдера. Первичный рукав быстро охлаждали до 10-20°C и после этого предварительно нагревали горячей водой 70-80°C, подвергали двуосному ориентированию, термофиксации, сплющиванию и наматывали на барабан. Первичный рукав подвергали двуосному вытягиванию с коэффициентом 2,55 в продольном направлении (MD) и с коэффициентом 3,21 в поперечном направлении (TD).
Для получения сравнительного образца 1 систему дозирования отключали, и коэффициент ориентации в поперечном направлении увеличивали до 3,40. Оболочки отжигали с получением 15-20% усадки (измеренной спустя 1 мин в воде 80°C).
Сравнительный образец 2 получали на 5-слойной линии двойного раздува без использования системы дозирования для введения сверхкритического порообразующего агента. Рукавные оболочки изготавливали с помощью пластификации и гомогенизации исходного материала, описанного в таблице 1 в соответствующем экструдере, имеющем температуру плавления около 250°C в случае слоев на основе полиамида и около 230°C в случае слоев на основе полиолефина. Пять потоков расплава, подаваемых насосом расплава, соэкструдировали в первичный рукав с использованием 5-слойной головки, в которой отдельные потоки были соединены в количественных соотношениях в соответствии с желаемой толщиной стенки отдельных слоев и экструдированы через кольцевую головку экструдера. Первичный рукав быстро охлаждали до 10-20°C и после этого предварительно нагревали горячим воздухом до температуры 70-80°C, подвергали двуосному ориентированию, термофиксации, сплющиванию и наматывали на барабан. Первичный рукав подвергали двуосному вытягиванию с коэффициентом 2,61 в продольном направлении (MD) и с коэффициентом 3,54 в поперечном направлении (TD), что приводило к ориентационному отношению 9,24. Оболочку отжигали с получением 12-14% усадки (измеренной спустя 1 мин в воде 80°C).
Сравнительный образец 2, имеющий соединение А в качестве пористого внутреннего слоя, получали на основе описания, приведенного в примере 1 патента EP 1911352.
Толщина барьерных слоев в конечных оболочках оценивалась с помощью световой микроскопии и приведена в таблице 1. Определяя экструдированный объем для каждого индивидуального слоя на основе оборотов в минуту его насоса для расплава, толщину внутреннего слоя образцов 1 и 2, а также сравнительного образца С2 для непористого объема вычисляли делением толщины всех барьерных слоев на их экструдированный объем в минуту и умножением на экструдированный объем внутреннего слоя. Эта толщина внутреннего слоя для непористого объема также приведена в таблице 1. Средняя толщина стенки, измеренная с помощью ручного измерителя толщины, и плоская ширина образцов приведена в таблице 2.
Пористость образцов 1 и 2, а также сравнительного образца С2 вычисляли с помощью отношения толщины внутреннего слоя непористого объема (таблица 1) к толщине пористого внутреннего слоя, на основе разницы между средней толщиной стенки (таблица 2) и суммарной толщиной всех барьерных слоев (таблица 1)
В таблице 1 дается краткий обзор полученных образцов.
ОЦЕНКА ОБРАЗЦОВ
Образцы были охарактеризованы с помощью следующих способов оценки.
- Скорость проникновения водяного пара (WVTR)
WVTR определяли при 23°C/85% динамической относительной влажности в соответствии с ASTM Е 398-03 с использованием прибора Permatran W 1/50 G.
- Поглощающая способность
2
Поглощающую способность оценивали с помощью измерения веса до и после пропитывания жидким дымом (дым типа Hickory Teepak Alkalized Smoke от Kerry Ingredients & Flavours). Пропитывание осуществляли движущимися пузырьками между вертикально размещенными парами отжимных барабанов, что давало время контакта 20 с. Давление верхней пары отжимных барабанов составляло 2 бар (0,2 МПа). Определенный отрезок непропитанного и пропитанного материала образца взвешивали. Поглощающую способность в г/м рассчитывали как разность двух измерений веса на единицу площади поверхности оболочки.
- Оптические и тактильные свойства
Оптические свойства полученной колбасы оценивали с помощью визуальной оценки охлажденной колбасы перед снятием оболочки, качественно описывая поверхность в категориях шероховатого/блестящего/матового внешнего вида. Кроме того, соответствующим образом оценивали внутреннюю поверхность оболочки.
- Эффективность переноса вещества
Колбасы болонского типа получали с помощью набивки фаршевой эмульсии в пропитанный материал образца, приготовления колбас в варочной камере при 76°C в течение 2,5 часов и охлаждения их в течение ночи до 3°C в охлаждающей камере. Эффективность переноса вещества оценивали путем измерения L-значения в разных местах очищенной колбасы и вычисления среднего значения. L-значение измеряли с помощью X-Rite SP68 Sphere Spectrophotometer.
В таблице 2 показаны результаты оцениваемых свойств.
Образец сравнительного примера 1 не имеет пористого внутреннего слоя. Поэтому сравнительный образец 1 показывает на внутренней поверхности только очень плохое поглощение жидкого дыма, который присутствует на поверхности в каплях, и неоднородный, очень слабый перенос дыма, оставляющий колбасу практически неокрашенной. Кроме того, образец сравнительного примера 2, хотя и имеет некоторую пористость, показывает только низкое поглощение жидкого дыма и, следовательно, слабый перенос дыма к пищевому продукту.
В противоположность этому, образцы в соответствии с изобретением показывают хорошее вплоть до превосходного поглощение жидкостей, если пористый внутренний слой является самым внутренним слоем (образцы 1 и 2). В зависимости от желаемой пористости и используемых исходных материалов поглощающая способность может быть определена в широком диапазоне. Образующийся в результате перенос дыма образцов 1 и 2 является очень эффективным и оставляет цвет колбасы от коричневого до темно-коричневого, в соответствии с измеренной емкостью поглощения.
Все колбасы имеют блестящий внешний вид и являются гладкими на ощупь. В случае сравнительных образцов также и внутренний слой является гладким. Поверхность не имеет шероховатости и выглядит и ощущается искусственной. Только образцы 1 и 2 имеют микропористую внутреннюю структуру, которая является шероховатой на ощупь. Если пористый внутренний слой наносили снаружи, колбасы были шероховатыми на ощупь и обладали матовыми/натуральными оптическими свойствами.
Если средний слой является микропористым, скорость проникновения водяного пара резко возрастает по сравнению с оболочкой, которая имеет такую же толщину стенки объемного материала, как можно видеть при сравнении очень разной толщины стенки образца 2 и сравнительного образца 2, которые имеют сопоставимую скорость проникновения водяного пара. Сочетание микропористого среднего слоя с микропористым внутренним слоем позволяет создать значительную способность к высыханию. Как описано выше, в качестве альтернативы гидрофильные вещества могут включаться в барьерные слои для повышения передачи воды в оболочке по изобретению. По мнению авторов настоящего изобретения, можно предположить, что передача через оболочку с данным объемным содержанием гидрофильного вещества ниже, чем передача через оболочку, имеющую такое же объемное содержание микропористости.
Образцы по изобретению могут быть наполнены и приготовлены без разрывов. Результативность относительно консистенции калибра, отсутствия морщин и снятия оболочки была очень хорошей. Удивительно, что добавление сверхкритического порообразующего агента и образующаяся в результате микропористость были хорошо экструдируемыми, и образцы по изобретению показали однородную пористость и интенсивный перенос пищевого вещества, в противоположность неудовлетворительному переносу для сравнительных образцов. Сравнительный образец 2 расслаивался после попытки снять оболочку в поперечном направлении, тогда как образцы по изобретению - нет.
Обобщая результаты, примеры показывают, что только оболочки по изобретению, представленные образцами 1 и 2, демонстрируют однородные микропористые слои с хорошим поглощением и эффективным переносом дыма. Кроме того, самый внешний слой может быть получен с высоким блеском или натуральным внешним видом, как того требует применение.