ОБОЛОЧКА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к оболочкам, предназначенным для заполнения их пищевым продуктом, например мясным, а именно - к оболочкам для ветчин и колбас.

Известна целлюлозная оболочка для набивки мясным продуктом [1], выполненная в форме трубки (рукава) неопределенной длины, причем в виде маркировки она покрыта веществом, придающим непроницаемость и обеспечивающим барьер для прохождения через оболочку извне дымов или красителей для создания цветового контраста, видимого после удаления целлюлозной оболочки на поверхности мясного продукта.

Известна многослойная рукавная оболочка биаксиальной вытяжки для пищевых продуктов [2] с наружным слоем, который состоит по существу из смеси соответственно по меньшей мере одного алифатического и частично ароматического (со-)полиамида и пигментов, и внутренним слоем, который состоит из алифатического (со-)полиамида. Согласно изобретению у такой оболочки между этими слоями расположены слой из сополимера этилена с виниловьм спиртом или смеси сополимера этилена с виниловым спиртом с алифатическим или частично ароматическим (со-)полиамидом и/или с олефиновым (со-)полимером и/или иономерной смолой и слой, который состоит из олефинового (со-)полимера и способствующих адгезии агентов, пигментов и/или УФ-абсорбентов. Оболочка обладает высокими барьерными свойствами по водяному пару и кислороду.

Из известных решений наиболее близким по сущности к предлагаемой оболочке является многослойная рукавная пленка для упаковки пищевых продуктов [3], содержащая не менее трех полиамидных слоев, каждый из которых состоит из смеси полиамида 6, сополимера поликапролактама с гексаметилендиамином и адипиновой кислотой, ароматического полиамида, содержащего звенья гексаметилендиамина и терефталевой кислоты и смеси кислотно-модифицированных сополимеров, при этом в композицию внешнего слоя дополнительно введена аморфная смола Селар 3426 в количестве 20-25 мас.ч. от всей массы компонентов смеси при следующем общем соотношении компонентов, мас.ч.: полиамид 6 - 70-77, сополимер поликапролактама с гексаметилендиамином и адипиной кислоты - 5-11, аморфная смола Селар 3426 - 20-25, ароматический полиамид, содержащий звенья гексаметилендиамина и терефталевой кислоты - 3-8, смесь кислотно-модифицированных сополимеров - 0,3-5.

Недостатком известных оболочек являются недостаточные защитные свойства при герметизации пищевого продукта.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченного недостатка, достигается в первом варианте предлагаемой оболочки для пищевых продуктов, выполненной из пленочного многослойного материала в виде рукава с участками для герметичного закрытия краев рукава, тем, что оболочка выполнена пятислойной, при этом в оболочке первый слой является внешним, а пятый слой является внутренним, первый и пятый слои оболочки выполнены из полиамида 6 или смеси полиамида 6, сополиамида 6/6 и аморфного полиамида, второй слой является связующим между первым и третьим слоями и выполнен из модифицированного полиэтилена, являющегося адгезивом, третий слой выполнен из полипропилена, четвертый слой является связующим между третьим и пятым слоями и выполнен из модифицированного полиэтилена, причем толщина оболочки в сечении составляет величину D=40-60 мкм, толщина первого слоя составляет d₁=(0,5-0,6)D, толщина второго и четвертого слоев составляет d₂=d₄=(0,04-0,06) D, толщина третьего слоя составляет d₃=(0,2-0,3)D, a толщина пятого слоя составляет d₅=(0,08-0,12)D.

Технический результат достигается также во втором варианте оболочки для пищевых продуктов, выполненной из пленочного многослойного материала в виде рукава с участками для герметичного закрытия краев рукава, тем, что оболочка выполнена пятислойной, при этом в оболочке первый слой является внешним, а пятый слой является внутренним, первый слой выполнен из полиамида 6 или смеси полиамида 6, сополиамида 6/6 и аморфного полиамида, второй слой является связующим между первым и третьим слоями и выполнен из модифицированного полиэтилена, являющегося адгезивом, третий и пятый слои выполнены из полиэтилена высокого давления, четвертый слой является связующим между третьим и пятым слоями и выполнен из модифицированного полиэтилена, причем толщина оболочки в сечении составляет величину D=40-60 мкм, толщина первого слоя составляет d₁=(0,5-0,6)D, толщина второго и четвертого слоев составляет d₂=d₄=(0,04-0,06) D, толщина третьего слоя составляет d₃=(0,2-0,3)D, a толщина пятого слоя составляет d₅=(0,08-0,12)D.

Для каждого из вариантов упаковки с использованием предлагаемой оболочки технический результат достигается также тем, что края оболочки скреплены обжимными элементами, изготовленными из пластичного материала - алюминия или его сплава.

Вместе с тем в вариантах упаковки с использованием предлагаемой оболочки технический результат достигается также тем, что края оболочки скреплены сварным швом с образованием герметичной полости, в которой размещен пищевой продукт.

При этом из герметичной полости откачан воздух или герметичная полость заполнена инертной газовой средой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 изображена оболочка, выполненная в виде рукава;

- на фиг.2 показано сечение многослойной оболочки;

- на фиг.3 представлена оболочка, отформованная по первому варианту;

- на фиг.4 представлена оболочка, отформованная по второму варианту.

Оболочка для пищевых продуктов выполнена из пленочного многослойного материала в виде рукава (фиг.1). Оболочка выполнена из пяти слоев (см. фиг.2, сечение А-А). При этом в оболочке первый слой 1 является внешним, второй слой 2 является связующим между первым 1 и третьим слоем 3, четвертый слой 4 является связующим между третьим 3 и пятым слоем 5, который является внутренним.

В одном варианте оболочки первый 1 и пятый 5 слои оболочки выполнены из полиамида 6 или смеси полиамида 6, сополиамида 6/6 и аморфного полиамида, второй слой 2 выполнен из модифицированного полиэтилена, являющегося адгезивом, третий слой 3 выполнен из полипропилена, четвертый слой 4 выполнен из модифицированного полиэтилена.

В другом варианте оболочки третий 3 и пятый 5 слои выполнены из полиэтилена высокого давления, а первый 1, второй 2 и четвертый 4 слои выполнены аналогично первому варианту, т.е. первый слой 1 выполнен из полиамида 6 или смеси полиамида 6, сополиамида 6/6 и аморфного полиамида, второй 2 и четвертый 4 слой выполнены из модифицированного полиэтилена, являющегося адгезивом.

В обоих вариантах толщина оболочки в сечении составляет величину D=40-60 мкм, толщина первого слоя 1 составляет d₁=(0,5-0,6)D, толщина второго 2 и четвертого 4 слоев составляет d₂=d₄=(0,04-0,06)D, толщина третьего слоя 3 составляет d₃=(0,2-0,3)D, а толщина пятого слоя 5 составляет d₅=(0,08-0,12)D.

Оболочка изготавливается пятислойной и получается методом экструзии.

В первом варианте исполнения оболочки назначение слоев следующее:

- слой 1 (внешний слой) предназначен для обеспечения необходимой механической прочности и барьерных свойств оболочки по газовой среде;

- слой 2 - «адгезионный» слой обеспечивает сцепление между слоем 1 и слоем 3;

- слой 3 - (внутренний слой) предназначен для обеспечения барьерных свойств по паропроницаемости;

- слой 4 обеспечивает адгезию между слоем 3 и слоем 5 аналогично слою 2;

- слой 5 обеспечивает адгезию оболочки к колбасному фаршу и придает оболочке дополнительную механическую прочность, а также выполняет барьерные функции по проницаемости для газовой среды.

Основа слоя 1 - полиамид 6, или смесь, в которой для пластификации в полиамид 6 добавляется сополиамид 6/6 и аморфный полиамид, способствующий предотвращению приданию полиамиду мелкокристаллической структуры и, как следствие этого, - глянца.

При этом толщина первого слоя составляет величину d₁=(0,5-0,6)D, где D - общая толщина оболочки в сечении, равная 40-60 мкм.

Слой 2 является связующим между первым 1 и третьим 3 слоем и выполнен из модифицированного полиэтилена, состоящего из смеси адгезивов, которые представляют собой модифицированный ангидридами карбоновых кислот полиэтилен.

Толщина второго слоя 2 составляет величину d₂=(0,04-0,06)D.

Третий слой 3 выполнен из полипропилена с толщиной, равной d₃=(0,2-0,3)D.

Введение полипропилена позволяет повысить механическую прочность оболочки, а также уменьшить толщину оболочки.

Четвертый слой 4 выполнен из модифицированного полиэтилена, являющегося адгезивом. Толщина четвертого слоя 4 составляет d₄=(0,04-0,06)D.

Основой слоя 5, также как и слоя 1, является полиамид 6, или смесь, в которой для пластификации в полиамид 6 добавляется сополиамид 6/6 и аморфный полиамид.

Для окрашивания оболочки могут использоваться различные суперконцентраты красителей и пигментов, которые добавляются в сырьевые компоненты отдельных слоев.

Второй вариант исполнения оболочки отличается от первого слоями 3 и 5, которые выполняются из полиэтилена высокого давления.

Введение слоев из полиэтилена высокого давления позволяет:

- повысить степень герметизации при клипсовании колбасных изделий (фиг.3);

- применять оболочку для изготовления пакетов для вакуумной упаковки или упаковки в инертную газовую среду (фиг.4).

Приведенные выше значения толщин d₁, d₂, d₃, d₄ и d₅ слоев пятислойной оболочки установлены экспериментальным и расчетным путем и обеспечивают получение оптимальных физико-химических свойств оболочки по механической прочности, упругости, сохранению формы и герметичности, а также обеспечению барьерных свойств для газовой среды, что приводит к увеличению возможных сроков хранения пищевых продуктов.

Оболочка изготавливается на технологической линии, включающей питательные емкости для загрузки сырья - гранулята, смеситель, вакуумный загрузчик, гравиметрические дозаторы, экструдеры, потокоформирователь, охлаждающая ванна, устройство локального охлаждения первичного рукава оболочки, калибратор, отжимные валики и устройство удаления влаги, камера нагрева первичного рукава печи термофиксации, барабаны окончательного охлаждения рукава перед намоткой, приемник готовой продукции и др. технические средства (на чертежах не показаны).

Смесь гранулята приготавливается по действующей рецептуре в смесителе. После перемешивания гранулят загружается в питательные емкости соответствующих экструдеров, из которых при помощи вакуумного загрузчика он подается в бункеры экструдеров. Затем гранулят определенными порциями подается в гравиметрические дозаторы. Гравиметрическая система дозирования на основе введенных в нее данных (процентное соотношение слоев, плотность сырья, толщина первичного рукава, скорость движения массы, а также расход компонентов каждого экструдера) вычисляет и устанавливает необходимые обороты экструдеров. Гранулят в экструдере нагревается, пластицируется и в виде расплава равномерно подается на вход соответствующего канала экструзионной головки. Расплавленная масса подается на делители потока и на потокоформирователь, откуда она выдавливается и через фильеру и поступает в виде рукава в холодную ванну.

Холодная ванна охлаждает первичный рукав, придавая ему определенную жесткость и форму, а также не допускает быстрой кристаллизации смеси. В ванне установлено устройство локального охлаждения первичного рукава, а также происходит калибровка первичного рукава.

Далее, первичный рукав в сложенном виде поступает на отжимные валики и устройство предварительного удаления влаги, где обеспечивается удаление основной части воды с поверхности рукава, после чего, проходя через прибор регулирования и измерения ширины первичного рукава, поступает в устройство окончательного удаления влаги, которое путем обдува горячим воздухом удаляет остатки влаги с первичного рукава и нагревает его. Затем рукав проходит через камеру нагрева рукава, в результате чего рукав приобретает эластичность.

Затем рукав охлаждается воздухом и проходит через печи термофиксации, служащие для закрепления конечного размера рукава за счет проведения процессов кристаллизации и релаксации вещества при достижении температур существенно выше точки стеклования, и оболочка повторно охлаждается ниже температур плавления низкоплавких полимеров, входящих в состав оболочки. Далее рукав поступает в прибор контроля диаметра рукава и задувается воздухом для фиксации окончательного размера. После термофиксации рукав попадает в сложенном виде на барабаны охлаждения, обеспечивающие окончательное охлаждение рукава перед намоткой для исключения вытягивания оболочки в продольном направлении и наматывается на приемнике.

Колбасное изделие изготавливается на специальном оборудовании.

Предварительно рукав оболочки разрезают на заготовки необходимой длины.

При использовании одного из вариантов упаковки (фиг.3) оболочка заполняется под давлением путем экструзии колбасным фаршем 6, края оболочки стягиваются, формуются и скрепляются обжимными элементами 7, изготовленными из пластичного материала - алюминия или его сплава.

По другому варианту упаковки оболочка формуется в виде пакета 8 (фиг.4), скрепляется с одного края сварным швом 9 с образованием герметичной полости, в которой размещают пищевой продукт, а затем после заполнения его продуктом из пакета откачивается воздух и создается вакуум или герметичная полость заполняется инертной газовой средой с последующей заваркой вторым сварным швом 9 с другого края пакета.

При использовании продукта оболочка удаляется с него обычным способом без оставления следов красителя или маркировки на пищевом продукте.

В качестве основных сырьевых компонентов для слоя 1 и 5 используются полимеры Ultramid B₄, Ultramid В₃₅ производства фирмы BASF (Германия) и ПА-6 производства Гроднинского ПО «Химволокно» (Беларусь) (полиамид-6) и Ultramid C₃₅ (сополимер полиамида 6 и полиамида 66).

В качестве аморфного полиамида 6I/6T используется Selar PA 3426 производства фирмы DuPont.

В качестве основных сырьевых компонентов для слоя 3 может использоваться полиэтилен марки 15803-020 производства ПО "Полимир", СЭВА марки 11306-075 производства АО "Сэвилен", ПП марки Caplen 01030 или 01025 ОАО «НПЗ» ТУ 2211-015-00203521-95.

В слоях 2 и 4 для получения модифицированного полиэтилена используется один из трех адгезивов: Bynel 558, Bynel 623 и Bynel 571.

В предлагаемой упаковке решена техническая задача выбора оптимального числа слоев и материала оболочки, а также оптимальных соотношений толщин этих слоев, что позволило создать оболочку для пищевой продукции, обладающую более высокими физико-техническими показателями оболочки по отношению к известным техническим решениям (по механической прочности, стойкости, долговечности и барьерным свойствам для газовой среды).

В настоящее время отработан технологический процесс изготовления предлагаемой оболочки, которая находится в серийном производстве.

Источники информации

1. Патент РФ №2148917, М.кл. А 22 С 13/00, 2000.

2. Патент РФ №2201684, М.кл. А 22 С 13/00, 2000.

3. Патент РФ №2245058, М.кл. А 22 С 13/00, 2005.