Патент на изобретение №2344146

(54) ПЛЕНКА ДЛЯ УПАКОВКИ ПРОДУКТОВ

(57) Реферат:

Настоящее изобретение относится к получению пленок, используемых для упаковки пищевых продуктов, в частности к получению трубчатых оболочек для пищевых продуктов, которые должны быть приготовлены или иным образом нагреты в этих оболочках. Пленка имеет на своей поверхности жидкость, которая, по меньшей мере, частично поглощена этой пленкой. Перед нанесением жидкости на поверхность пленки, она подвергается поверхностной обработке для активации поверхности. При этом пленка получает поверхностную энергию, по меньшей мере, порядка 50 дин. 6 н. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл.

Настоящая заявка делается в пользу предварительной патентной заявки США 60/501,339, поданной 8 сентября 2003 года, и предварительной заявки № 60/454,444, поданной 13 марта 2003 года.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к пленке, имеющей поверхность с жидкостью, по меньшей мере, частично поглощенной этой пленкой. В частности, настоящее изобретение относится к пленке, используемой для упаковки пищевых продуктов и, в частности, относится к трубчатым оболочкам для пищевых продуктов, которые затем должны быть приготовлены или иным образом нагреты в оболочке.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано с конкретной ссылкой на пленку для использования в упаковке продовольственных продуктов. Однако следует отметить, что пленка по настоящему изобретению может быть также использована в областях, не относящихся в пищевой промышленности, и не ограничена этой областью применения.

Имеется ряд областей применения упаковочных пленок, имеющих материал с жидкостью, поглощенной на его поверхности. Такие области включают “заплаты”, которые используются для медленного ввода в организм лекарственных средств и оболочек пищевых продуктов для ввода вкусовых и/или красящих агентов в пищевые продукты, заключенные в такую оболочку. Однако типы материалов, которые могут использоваться для формирования таких изделий строго ограниченых материалами, имеющими подходящие абсорбционные или проницаемые свойства для желательной жидкости.

Практически, эта область строго ограничена типом материалов, которые можно использовать. Для гидрофильных жидкостей, в основном, используются материалы типа целлюлозы и производные или модификации растворимых в воде полимеров типа полиакриламида, поливинилового спирта, поливинилпирролидона и т.д. Эти материалы, как правило, изменяются таким образом, что изделия, сформированные из них, больше не растворимы в воде, но способны поглощать, по меньшей мере, некоторое количество воды. Полимеры могут быть сшитыми и/или смешаными или сополимеризованными с менее гидрофильными и/или гидрофобными полимерами или мономерами. Конкретным примером применения пленки, имеющей поглощенную в ней жидкость, является целлюлозная оболочка пищевых продуктов, имеющие вкусовой агент копченого продукта, известный как “коптильная жидкость”, поглощенная в оболочке. Такие оболочки были разработаны, чтобы быть придать аромат дыма и/или цвета пищевому продукту в качестве альтернативы к традиционному процессу копчения.

Традиционный процесс копчения включает фаршировку пищевых продуктов, подлежащих копчению, например колбасы и сосисок, в дымопроницаемый корпус и развешивание фаршированного пищевого продукта в коптильной камере, в котором древесина сжигается при низкой температуре, чтобы выработать большое количество дыма. Копчение такими традиционным способом является трудоемким процессом (копчение может занять несколько дней), и количество вырабатываемого дыма часто вступает в противоречие с законами по защите окружающей среды.

Чтобы обеспечить пользу от копченого изделия, но без недостатков обычных способов копчения, приблизительно 65 лет назад была создана коптильная жидкость. Коптильная жидкость представляет собой водный конденсат естественного дыма, полученного от сжигания дерева, содержащего альдегиды, которые реагируют с белками в мясе, создавая цвет копчености на поверхности мяса. Этот цвет может дать впечатление естественно копченого изделия. Коптильная жидкость сначала распылялся на мясном продукте, заключенном в пористую натуральную кишку или в целлюлозные оболочки перед обработкой в печи.

Пористость оболочек позволяет коптильной жидкости проникать через оболочку в мясо. Однако практически было найдено, что с таким процессом распыления трудно обеспечить однородное покрытие на продукте.

Кроме того, распыление коптильной жидкости связано со сжатием боковых сторон наполненной оболочки и увеличением массы мяса у нижнего конца оболочки. Это неравномерное распределение коптильной жидкости приводит к появлению продукта, имеющего нежелательную пятнистую структуру.

Для преодоления этих трудностей предпринимались различные усилия, в основном, в направлении однородного распределения коптильной жидкости на поверхности. Пытались также включить коптильную жидкость непосредственно в мясной продукт. Однако это приводит либо к недостаточному количеству агента на поверхности, чтобы обеспечить желательный цвет, либо придает продукту слишком сильный запах дыма.

Более успешный подход состоял в том, чтобы включить коптильную жидкость в целлюлозную оболочку или абсорбировать коптильную жидкость на поверхности целлюлозной оболочки.

Способ поглощения коптильной жидкости целлюлозной оболочкой включают погружение целлюлозной оболочки в раствор коптильной жидкости или распыление жидкости с тем, чтобы коптильная жидкость проникла вовнутрь поверхности с последующей передачей жидкости заключенному в оболочку продукту. Такая внешняя обработка может представлять трудности с дальнейшей обработкой целлюлозных оболочек и, в частности, может быть связана с образованием складок. Несмотря на эти трудности, на рынке имеется множество целлюлозных оболочек, пропитанных коптильной жидкостью.

Проницаемость и пористость целлюлозных оболочек, которые, с одной стороны, делает их совместимыми для использования с коптильной жидкостью, с другой стороны, представляют серьезные неудобства. Во-первых, целлюлозные изделия проницаемы для водяного пара. Это вызывает потерю влажности при обработке и соответствующее снижение общего веса продукта. Это приводит к снижению выхода продукта, что невыгодно по коммерческим причинам. Кроме того, целлюлозные оболочки также пропускают кислород, который приводит к повреждению и/или обесцвечиванию пищевых продуктов. В результате, продовольственные продукты, приготовленные в целлюлозных оболочках либо должны быть использованы вскоре после приготовления, либо должны быть удалены из оболочки и обернуты вторично как можно быстрее после изготовления в другую оболочку, непроницаемую для кислорода. Это повторное обертывание связано с опасностью загрязнения или инфекции пищевых продуктов, что представляет собой потерю качества и сокращении срока годности. Кроме того, дополнительные стадии увеличивают производственные затраты.

Чтобы преодолеть недостатки проницаемых целлюлозных оболочек, были разработаны термопластичные оболочки, непроницаемые для воды и кислорода. При использовании оболочек этого типа обеспечивается незначительная потеря веса продукта в процессе производства или во время хранения и отгрузки. Кроме того, продукт может оставаться стерильным при условии, что оболочка остается неповрежденной. Однако в результате непроницаемости оболочки, дым в газообразной или жидкой форме не может проникнуть через оболочку.

Кроме того, пропитка термопластичных оболочек коптильной жидкостью или другими красителями была неудачной, поскольку используемые пластические массы не могут должным образом поглощать и хранить огнестойкий состав. Чтобы передать дымовой агент с красителем в заключенный в пластмассу продукт, необходимо удалить оболочки и обработать поверхность способом распыления или погружения в коптильную жидкость и повторно фаршировать продукт. Эти дополнительные стадии не только увеличивают стоимость, но и повышают риск загрязнения.

Другой подход состоял в том, чтобы обеспечить двухслойный материал из целлюлозы и пластмассы, причем внутренний целлюлозный слой включал краситель, поглощенный этим слоем, а пластмасса обеспечивала барьерный слой для защиты от кислорода. Однако практически, когда мясо приготавливается в оболочках, изготовленных из этого материала, между мясом и пакетом собираются соки. Это нежелательно с точки зрения потребителя. Кроме того, наблюдалась тенденция расслаивания или раскрашивания приготовленной поверхности мяса при разрезании.

Возникла необходимость создания оболочки, непроницаемой для газа и влаги и имеющую пищевую добавку типа коптильной жидкости, поглощенную этой оболочкой. Однако до настоящего времени все попытки решить эту задачу и разработать коммерчески приемлемый продукт терпели неудачу по той или иной причине. Один подход состоял в смешивании коптильной жидкости со смолой, используемой для внутреннего слоя пластмассовой оболочки. Эта попытка оказалась неудачной по ряду причин, включая химические реакции и улетучивание коптильной жидкости при температурах экструзии; кроме того, присутствие добавки вызывает расслаивание.

Другой подход состоял в том, чтобы включить абсорбирующую добавку в непроницаемую пластмассовую оболочку. Однако такой продукт должен быть коммерчески успешным, а испытания одного такого материала, проведенные автором настоящего изобретения, показали, что все еще имеет место недостаточная абсорбция жидкости в пленку, и избыток жидкость остается на поверхности пленки.

Если эта избыточная жидкость не удалена, цветовые и ароматические добавки неравномерно распределены по поверхности пленки при последующей обработке типа гофрирования колбасной оболочки и набивки. Результатом является неоднородная цветопередача и неравномерное распределение вкусовых свойств по поверхности продукта.

Если избыточная жидкость удалена вытиранием, в пленочной структуре остается очень немного поглощенных цветовых и ароматических добавок и совсем мало или никаких цветовых и ароматических добавок на поверхности продукта.

Если оболочка выполнена в виде плоского листа, избыточная жидкость может быть удалена с помощью нагрева, который удаляет влагу, но оставляет цветовые и ароматические компоненты как покрытие на пленочной поверхности. Однако нагрев может оказаться трудной задачей, если пленка представляет собой термоусадочную пленку. Оболочка затем может быть свернута в трубу для последующей упаковки пищевого продукта. Требуется соблюдать тонкий баланс, чтобы иметь покрытие, хорошо прилегающее к поверхности, чтобы противостоять усилиям гофрирования и набивки и не потерять добавки с поверхности пищевых продуктов в процессе обработки.

Если оболочка выполнена в виде трубы, жидкость, содержащая цветовые и ароматические агенты, может быть добавлена к внутренней части трубы известными способами, но нет никакого практического способа для удаления избыточной жидкости.

Следовательно, нужный запах и цвет не могут быть добавлены без неравномерной передачи к поверхности продукта.

Следует отметить, что и в других областях, не связанных с пищевой промышленностью, может также быть желательным найти альтернативу материалам, используемым в настоящее время там, где нужно иметь жидкость, по меньшей мере, частично поглощенную в этом материале. Таким образом, предметом настоящего изобретения является создание пленки с жидкостью, по меньшей мере, частично поглощенной этой пленкой, и способ для создания пленки, которая, по меньшей мере, частично лишена вышеупомянутых недостатков и, в конечном счете, обеспечить покупателей полезным продуктом.

Первой целью настоящего изобретения является создание пленки, имеющей поверхность с жидкостью, по меньшей мере, частично поглощенной в ней, благодаря тому, что до того, как жидкость будет нанесена на поверхность, последняя подвергается поверхностной активации таким образом, что эта поверхность имеет поверхностную активность, по меньшей мере, приблизительно равную 50 динам.

Настоящее изобретение связано с удивительным и неожиданным открытием, заключающимся в том, что после поверхностной активации пленки, ее поверхность может быть покрыта слоем жидкости таким образом, что жидкий раствор, по меньшей мере, частично поглощается пленкой.

Понятие раствора, по меньшей мере, частично поглощенного поверхностью пленки подразумевает, что имеется, по меньшей мере, частичная пропитка жидкостью поверхности в отличие от покрытия, которое остается на поверхности.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа подготовки пленки, имеющей жидкость, по меньшей мере, частично поглощенную в ней; указанный способ включает стадию поверхностной обработки пленки для ее активации таким образом, что поверхность имеет поверхностную энергию, по меньшей мере, порядка 50 дин, нанося жидкость на поверхность таким образом, что жидкость, по меньшей мере, частично поглощается пленкой.

Пленка по настоящему изобретению может быть любой подходящей пленкой для желательного конечного использования. Предпочтительно пленка предназначена для упаковки пищевого продукта. Более предпочтительно, чтобы пленка представляла собой пленку, предназначенную для тепловой обработки помещенного в нее продукта. Пленка формируется из одного или большего количества полимерных материалов, расположенных в одном или нескольких слоях. Полимерный материал может быть любым подходящим материалом, который может быть обработан как пленка или как монослой или иметь многослойную структуру. Полимерный материал может быть синтетическим или натуральным полимером или их смесью. Подходящие материалы для использования в многослойных пленках для упаковки пищевых продуктов включают слой в контакте с пищевым продуктом и один или несколько других слоев, выбранных из группы уплотнительных слоев, тонких слоев, толстых слоев, слоев кислородного барьера, водонепроницаемых слоев и связывающих слоев.

Характер этих дополнительных слоев не является частью настоящего изобретения.

Специалистам в данной области известны подходящие полимеры и их смеси для использования в пленках для упаковки пищевых продуктов. Такие материалы широко используются в промышленности и включают полиолефины в материалах типа полиэтилена низкой плотности, линейного полиэтилена низкой плотности, полиэтилена высокой плотности и высшие олефины типа полипропилена, полибутилена; смолистые мономеры, сополимеры олефина с винилмономерами типа уксусного эфира винилового спирта, этилена, этилен акриловой кислоты или их смеси; полихлорвинил, поливинилиден хлорид, пенопласт и их смеси и/или сополимеры.

Особенно предпочтительным материалом для поверхностной обработки типа активации включает гидрофильный материал типа полиамида. Подходящие полиамиды известны в данной области техники; они используются для упаковки пищевых продуктов и включают алифатические полиамиды типа гомополиконденсата алифатического первичного диамина, имеющего, в частности, от 4 до 8 атомов углерода и алифатического ряда двухосновной карбоновой кислоты, в частности, содержащей от 4 до 10 атомов углерода, и их смеси. Алифатический сополимер полиамида может быть тем же гомополиконденсатом или гомополимером или полимером, основанным на одном или нескольких алифатических диаминах или на одной нескольких алифатических дикарбоновых кислот и/или на одной или нескольких омега-аминокарбоновых кислот или омега-аминокарбоновых лактамах. Примеры подходящих дикарбоновых кислот включают адипиновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту и додеканкарбоновую кислоту. Пленка может также включать добавку, чтобы облегчить удержание или абсорбцию жидкости.

Подходящие добавки могут включать растворимые или набухаемые в воде материалы типа крахмалов, целлюлозы, включая альфа-целлюлозу, окиси полиэтилена, поливиниловый спирт, полициклическую кислоту, сополимеры сшитого поливинил пирролидона (PVPP) и поливинил пирролидона (PVP), и их смеси. Предпочтительным материалом является PVP или PVPP.

Пленка может также обрабатываться, чтобы увеличить площадь поверхности пленки. Такие способы поверхностной обработки известны и включают абляцию и травление. Альтернативно, поверхность может быть огрублена при экструзии множеством способов, включая экструдирование через шероховатую матрицу или установкой температуры расплава и матрицы такой величины, что создается неоднородный или турбулентный поток.

Альтернативно, полимер может быть смешан с добавками, которые могут улучшать поток или изменять его свойства. С другой стороны, в некоторых случаях применяются технологические добавки, чтобы регулировать разрушение экструзионного потока. Уровни этих добавок могут быть уменьшены или изменены, чтобы получить желательный эффект.

Для некоторых областей применения типа упаковки пищевых продуктов используется термоусадочная пленка, которая может плотно прилегать к пищевому продукту. Эта пленка может использоваться для непосредственного приготовления заключенного в нее продукта, и она сжимается в процессе приготовления продукта. Альтернативно, пленка, может быть сжата до упаковки пищевого продукта, помещая пакет в нагретую окружающую среду.

Как правило, для целей упаковки пищевых продуктов, используется пленка в виде трубчатой бесшовной оболочки. Такие оболочки могут быть изготовлены известными способами. Альтернативно, пленка может быть сформирована в виде отдельного листа, поверхность которого активизируется, снабжается покрытием и затем формируется в трубку с герметичным швом. Процесс формирования листа в трубу с соединительным швом хорошо известен специалистам в данной области техники. Это осуществляется в пресс-форме и в упаковочной машине.

Поверхностная обработка для активации может быть осуществлена любым подходящим способом обработки типа плазменного, пламенного, коронного разряда, ультрафиолетовой радиации, электронным лучом, гамма радиацией и т.д. Поверхность может также обрабатываться химически, подвергая ее окислению или травлению. Предпочтительным способом обработки является обработка коронным разрядом.

Известна обработка полиолефина коронным разрядом с тем, чтобы улучшить смачиваемость поверхности и облегчить печать. Как правило, полиолефин обрабатывается для увеличения поверхностной энергии приблизительно с 30-32 дин до 37-40 дин. Уровни мощности, требуемые для такого увеличения уровня энергии в динах, зависят в некоторой степени от природы обрабатываемого материала и от любых добавок в нем. Различные материалы могут реагировать по-разному. Например, полиэфиры, как известно, требуют относительно малых уровней мощности приблизительно 8-11 W-M/м², тогда как полипропилен требует относительно “высоких” уровней приблизительно 22-27 Вт-М/м². Более высокие уровни обработки коронным разрядом считаются нежелательными, поскольку может иметь место разлом полимерной поверхности и выход низкомолекулярных изделий, которые фактически уменьшает способность поверхности к соединению с красителем или другими веществами.

Обработка слоя полиолефина, который формирует внутреннюю поверхность трубчатой оболочки для пищевых продуктов, коронным разрядом также известна. Цель такой обработки состоит в улучшении прилегания мяса к поверхности. Как правило, полиэтилен обрабатывается таким образом, что поверхностная энергия пленки достигает приблизительно 40-50 дин. Некоторая степень прилипания к мясу желательна, чтобы избежать выталкивания. Однако чрезмерное прилипание также нежелательно, поскольку пленка не отделяется полностью от поверхности мяса, и часть мяса отделяется вместе с пленкой. Это приводит к появлению рубцов и неприглядному виду продукта.

Чрезмерное прилипание, как правило, наблюдается там, где поверхностная активность пленки приблизительно выше 50 дин. Коронная обработка внутренней поверхности трубчатой оболочки описана в патенте США 5296170, Материалы полиамидной оболочки, которые имеют поверхностную энергию порядка 45 дин, в основном, обеспечивают хорошее прилегание мяса к оболочке, и коронной обработки не требуется. Считается, что если бы полиамид был обработан коронным разрядом, полученная пленка слишком прилипала бы к поверхности мяса, создавая вышеупомянутые проблемы.

Обнаружено, что когда уровень коронной обработки был увеличен намного выше общепринятого, жидкость может поглощаться пленкой. Кроме того, там, где пленка была использована для упаковки пищевых продуктов с последующей тепловой обработкой помещенного в нее продукта, пленка не прилипала к поверхности мяса.

Следует отметить, что уровень поверхностной обработки, поверхности изменяется в зависимости от природы подложки, степени активации поверхности и количества жидкости, которая должны быть поглощена.

Необходимый уровень обработки конкретной подложки может быть определен специалистом на основе личного опыта. Как правило, поверхность обрабатывается, чтобы обеспечить уровень поглощения покрытия, по меньшей мере, приблизительно от 0,40 до 10 мг/см², предпочтительно, 1,0-3,0 мг/см². Там, где поверхность подвергается коронной обработке, мощность разряда, как правило, составляет приблизительно от 50 до 1000 Вт/мин/м², наиболее предпочтительно приблизительно от 100 до 600 Вт/мин/м². Пленка может быть обработана одним или несколькими комплектами электродов последовательно. Общая мощность может быть распределена в желательной пропорции между электродами.

Жидкость может представлять собой любую подходящую жидкость в зависимости от желательного конечного использования. Следует отметить, что термин “жидкость” относится к любому текучему материалу и включает чистые жидкости, водные или неводные смеси, суспензии, эмульсии, растворы и составы, которые могут или не могут содержать твердые тела типа взвешенных материалов в виде твердых частиц.

Как правило, жидкость включает добавки, которые могут или изменять свойства пленки и/или передаваться в продукт при контакте с пленкой.

Например, в терапевтических применениях добавка может быть в виде терапевтического агента типа лекарства, витамина, кондиционирующего агента или тому подобного.

Там, где пленка предназначена для использования в упаковке пищевых продуктов, жидкость, как правило, содержит краситель и/или ароматизатор с необязательными добавками типа связующих компонентов, гелеобразователей или загустителей, поверхностно-активных веществ и т.д. Предпочтительно, для целей тепловой обработки помещенного в нее продукта, краситель реагирует с белками в пищевом продукте реакцией Майларда, которая вызывает коричневую окраску типа копченого мяса. Реакция Майларда может также придать продукту запах дыма.

Реактивы Майларда могут рассматриваться как красители и ароматизаторы. Составы, которые при этом реагируют с белками, представляют собой активные карбонильные соединения, такие как гидроксиацетон альдегид и восстанавливающий сахар типа фруктозы, глюкозы, рибозы, лактозы, ксилозы и т.д. В настоящем описании общий термин “реактив Майларда” относится к одному или нескольким таким составам.

Предпочтительным типом красителей Майларда является коптильная жидкость или красители, поставляемые под торговой маркой “Майлоза” компании Red Arrow. Добавка Майлоза состоит из пиролиза сахара и крахмалов. Коптильная жидкость представляет собой комплекс конденсируемых продуктов пиролиза древесины или целлюлозы. Коптильная жидкость включает активный карбонил с гидроксиацетоновым альдегидом, который, как правило, является основным продуктом карбонила. Особенно предпочтительны красители, которые содержат относительно большое количество реактива Майларда. Особенно предпочтительны красители, содержащие от 20 до 40% по весу, наиболее предпочтительно, 30-35% по весу гидроксиуксусного альдегида.

В дополнение к красителям Майлоза или вместо них могут быть использованы другие красители. Такие красители известны в данной области техники и включают карамель, экстракт свеклы, солод и биоксин.

Особенно предпочтительные составы в настоящее время разрабатываются в компании Red Arrow. Такие составы включают, по меньшей мере, один модификатор вязкости, поверхностно-активное вещество и краситель Майларда. Модификаторы вязкости, подходящие для использования в контакте с пищевым продуктом, хорошо известны специалистам и включают такие материалы, как целлюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, крахмал, хитин, карагенан, гуар, смола, ксантан, альгиновая кислота и ее производные, агар-агар, пектин, желатин и т.д. Предпочтительные модификаторы вязкости – растворимые в воде эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, гидроксипропил метилцеллюлоза, гидроксипропил целлюлоза, этилметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, этилгидроксиэтилцеллюлоза и предпочтительно анионные растворимые в воде эфиры целлюлозы типа карбоксиметил целлюлозы и карбоксиметилгидроксиэтил целлюлозы. Могут также использоваться смеси растворимых в воде эфиров целлюлозы. В частности, предпочтительные эфиры целлюлозы представляют собой эфиры метилцеллюлозы под торговой маркой Метоцел. Как правило, состав включает до 2% по весу, предпочтительно до 1% по весу модификатора вязкости.

Предпочтительный состав включает от 0,05 до 0,5%, наиболее предпочтительно от 0,125 до 0,25% по весу модификатора вязкости.

Как правило, состав включает один или несколько поверхностно-активных веществ. Подходящие поверхностно-активные вещества включают стеариловый лактилат кальция, диглицериды, диоктил сульфосукцинат натрия, гидроксипропил целлюлозу, лецитин, моноглицериды, полисорбаты 60, 65 и 80, гликоль типа пропилена гликоля, натрий гексаметифосфат натрия, лаурилсульфат натрия, стеариловый лактилат натрия, сорбитан моностеарат или их смеси.

Особенно предпочтительный состав включает краситель Майларда в сочетании с метилцеллюлозой и гликолем типа пропилен гликоля, предпочтительно до 10% по весу, более предпочтительно приблизительно до 5% по весу гликоля.

Состав может также произвольно включать другие добавки типа антиокислителей и стабилизаторов.

Следует отметить, что тип и количество компонентов жидкого состава, могут быть выбраны в зависимости от характера поверхности и типа пищевого продукта, который будет размещен в данной упаковке. Могут также рассматриваться желательные цветовые или ароматические профили различных мясных изделий с точки зрения потребителя.

Альтернативно или в дополнение к красителю или ароматизатору, жидкость может также включать антимикробный агент, противобактериальный агент, фунгицид и/или антивирусный агент. Следует отметить, что объединение таких агентов не ограничивается их использованием в упаковке для пищевых продуктов и может иметь другие области применения.

Жидкость может также состоять фактически из воды. Заявитель с удивлением обнаружил, что когда пленки, которые обычно являются весьма жесткими, обрабатываются по способу настоящего изобретения, количество воды, которая может быть поглощена, достаточно для изменения физических свойств пленки таким образом, что пленка становится мягкой и гибкой. Мягкие пленки находят применение в технике упаковки пищевых продуктов, когда пищевые продукты набиты в трубчатую оболочку до их последующего прессования в металлической пресс-форме, которая, как правило, имеет квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Пищевые продукты, пакетированные и приготовленные таким образом, называются прессованными продуктами. Гибкость пленки позволяет пленке точно соответствовать форме пресс-формы. С другой стороны, для некоторых применений типа набивки (когда пищевой продукт вводится в трубчатую оболочку и приготавливается, чтобы получить продукт круглого поперечного сечения) может оказаться желательным использовать менее гибкую пленку.

Степень гибкости может регулироваться или изменяться, путем регулирования количества поглощенной жидкости и/или формирования пленки, чтобы обеспечить, по меньшей мере, два слоя: первый слой, в который жидкость должна быть поглощена, и второй водонепроницаемый или барьерный слой. Следует отметить, что такие пленки могут также включать другие слои. Примером такого устройства является пленка, используемая как пленка для упаковки пищевых продуктов и имеющая внутренний слой из гидрофильного материала типа полиамида и слой материала типа полиолефина, полипропилена, полиэтилена или LLDPE.

Жидкость, может быть нанесена на поверхность любым подходящим способом типа впитывания или распыления. Подходящим процессом для трубчатых оболочек, известным в пищевой промышленности, является “слагинг”. Слагинг описан в патенте США 3378379 и используется, чтобы создать покрытие на абсорбирующих целлюлозных оболочках. Обычный способ наполнения для покрытия внутренней части оболочки включает заполнение части оболочки материалом покрытия, так что “слаг” из материала, в основном, откладывается на дно U-образной формы, сформированной оболочкой, и затем непрерывно движется по неопределенной длине оболочки так, что осажденный материал покрытия остается ограниченным пределами оболочки при движении слага, и на внутреннюю поверхность оболочки наносится материал покрытия, содержащийся в наполнителе. Затем пленка проходит между двумя обжимными роликами.

Предпочтительно изменить процесс наполнения, чтобы нанести жидкость на поверхность, в которой слаг захвачен между верхней и нижней парой прижимных роликов. Верхний комплект роликов предпочтительно состоит из хромированного металлического ролика и резинового ролика. Резиновый ролик, как правило, имеет твердость приблизительно 60-120, как правило, 70-100 единиц по твердомеру. По мере того, как труба проходит между двумя комплектами роликов, жидкость, увлекается трубой, а верхний комплект роликов служит как дозирующий узел. В варианте изобретения, где жидкость состоит по существу из воды, предпочтительно, чтобы вода включала загуститель. Увеличение вязкости облегчает проход жидкости к верхнему комплекту роликов.

Предпочтительно, чтобы зазор между роликами был бы установлен меньше толщины трубы, как правило, приблизительно на 50%. Это отличается от обычных способов покрытия, где зазор установлен равным толщине трубы плюс желательная толщина слоя покрытия. Хотя это не подтверждено соответствующей теорией, предполагается, что давление, создаваемое при прохождении трубы между роликами принуждает жидкость прилегать к стенкам пленки. Типичные уровни поглощения лежат в диапазоне от 20 до 35% по весу.

Оболочки для пищевых продуктов, состоящие из пленки по настоящему изобретению, могут иметь любую форму, используемую в пищевой промышленности, например в виде гофрированной колбасной оболочки, коротких отдельных долек в плоских оболочках, непрерывных длин плоских оболочек на барабанах и т.д.

Там, где пленка используется для трубчатой оболочки, труба, как правило, после нанесения жидкости гофрируется. Гофрирование может быть выполнено обычными способами, известными специалистам в данной области.

В соответствии с еще одной целью изобретения оно обеспечивает гофрированную трубчатую оболочку для пищевых продуктов, имеющую внутреннюю поверхность в контакте с пищевыми продуктами, покрытую жидким составом, содержащим, по меньшей мере, одну пищевую добавку в продукте, причем перед наложением состава на поверхность, последняя подвергается активации путем обработки поверхности.

После ввода жидкости пленка может быть использована для упаковки пищевого продукта любым подходящим средством. Если пакет представляет собой трубчатую оболочку или гофрированную оболочку, оболочка может быть фарширована, пропуская мясной продукт через набивной рожок внутрь трубчатой оболочки.

Пищевой продукт, фасованный в пленку по настоящему изобретению, может быть приготовлен любым подходящим способом, например кипячением, горячим паром или термообработкой в духовке.

Желательно, чтобы фасованный пищевой продукт приготавливался бы как можно скорее после упаковки.

Альтернативно, фасованный пищевой продукт может быть предварительно подогрет, чтобы создать определенный цвет продукта до его приготовления. Например, фасованный продукт может быть подогрет до температуры от 65 до 95°С в течение приблизительно 6 минут. В процессе приготовления пищевая добавка может передавать цвет поверхности пищевого продукта.

В соответствии с еще одной целью изобретения оно обеспечивает способ обработки пищевых продуктов, который включает упаковку пищевого продукт в пленку первой цели изобретения, которая включает краситель, и нагревание фасованного продукта до температуры, при которой цвет от красителя передается поверхности пищевого продукта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлена фотография ветчины, упакованной в пленку по настоящему изобретению, по сравнению с контрольной ветчиной.

На фиг.2 представлена фотография индейки, упакованной в пленку по настоящему изобретению, по сравнению с контрольной индейкой.

На фиг.3 показана микрофотография пленки, обозначенной как DC-1 и AD-1.

На фиг.4 показана микрофотография пленки фиг.3, пропитанной красителем.

На фиг.5 показана микрофотография пленки фиг.3 после экстракции метанола.

На фиг.6 показана микрофотография пленки Фиг.4 после экстракции метанола.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. Составы покрытия

Составы покрытия были подготовлены компанией Red Arrow, как показано в таблице 1.

1. Майлоза 45 содержит оксиацетатальдегид 27% по весу как краситель, поставляемый компанией Red Arrow Co., штат Висконсин и получаемый в результате пиролиза сахара.

2. Метоцел – метилцеллюлоза, поставляемая фирмой Dow.

3. Коптильная жидкость – концентрат коптильной жидкости, включающий оксиацетатальдегид порядка 30-35% по весу и поставляемый компании Red Arrow LLC.

Пример 2. Коронная обработка полиамидной пленки

Описанные ниже испытания проводились с трехслойной термоусадочной трубчатой пленкой, имеющей внешний полиамидный слой, промежуточный слой из сополимера полипропилена и внутренний полиамидный слой. Внутренний слой – смесь нейлона 6 и около 16% PVPP. Эта пленка будет в дальнейшем называться DC-1.

Трубчатая пленка была обработана коронным разрядом мощностью 600 Вт с использованием электродного устройства, подобного устройству, описанному в патенте США 5296170, в котором пары электродов находятся в контакте с одной стороной раздутой трубы. Таким образом, коронный разряд генерируется в воздушном пространстве внутри трубы. Однако существенное отличие от способа, описанного в патенте США 5296170, является то, что в нашем случае, используются намного более высокие уровни мощности. Хотя в патенте США 5296170 не указан уровень мощности в ваттах, примеры показывают увеличение уровня энергии в динах при обработке полиэтиленовой пленки от 31 до 42 дин.

Из этого диапазона изменения уровня в динах можно заключить, что использовалась мощность от 18 до 23 ватт. После коронной обработки внутренняя поверхность пленки была покрыта слагом, как описано ниже.

1. Труба была открыта разрезом, и было добавлено некоторое количество или “порция” жидкости.

2. Воздух вводится через разрез, чтобы сформировать трубу цилиндрической формы, и разрез герметизируется лентой.

3. Труба продвигается через комплект наносящих покрытие роликов и частично сминается при этом. Ролики включают 72 обрезиненных и хромированных роликов. Зазор между роликами регулируется так, что ролики полностью не смыкаются, и этот зазор составляет приблизительно 50% ширины трубы. При прохождении пленки с жидкостью через ролики, большая часть жидкости выжимается из пленки.

4. Затем пленка с составом, поглощенным на внутренней поверхности, наматывается на барабан.

Уровень поверхностной активации оценивается, измеряя поверхностную энергию в динах. Результаты представлены в таблице 2.

Использовалось покрытие С1, компоненты которого приведены в таблице 1.

Результаты, приведенные в таблице 2, показывают увеличение количества раствора, который может быть поглощен внутренним слоем, на 67% и что объем покрытия, которое может быть поглощено на внутренней поверхности пленки, непосредственно связано с уровнем обработки коронным разрядом.

В экспериментах было замечено, что поверхностная активация была настолько высокой, что уровень в динах нельзя было измерить обычной методикой измерения. По этой причине в последующих испытаниях уровень поверхностной активации оценивался в терминах плотности энергии.

Плотность энергии рассчитывается по следующей формуле:

выход источника энергии (Вт)

Плотность энергии = ширина трубы (м) × линейная скорость (м/мин)

Специалистам понятно, что вышеупомянутый уровень в динах, а также избыток энергии, достигнутый при обработке коронным разрядом, используется, чтобы улучшить прилегание мяса к оболочке. Общепринято, что уровень от 40 до 50 дин обеспечивает приемлемое прилипание мяса. Также известно, что если пленки обрабатываются с уровнем в динах приблизительно выше 50 дин, пленка слишком сильно прилипает к поверхности мяса. В настоящем примере обнаружено, что, несмотря на эти высокие уровни поверхностной активации и вопреки ожиданиям, пленка мяса легко отделялась от поверхности без образования рубца.

Это также подтверждается тем, что количество жидкости, которое может быть поглощено полиамидное пленкой, зависит от степени обработки пленки коронным разрядом. Пленки, используемые в испытаниях таблицы 1, обрабатывались двумя различным уровнями коронного разряда. Затем пленка увлажнялась, и количество поглощенной влаги определялось по стандарту ASTM 570. Это испытание требует, чтобы образцы были подвергнуты кондиционированию в духовке в течение 24 часов при температуре 50°С, охлаждены в эксикаторе и затем немедленно взвешены с точностью 0,001 г. После кондиционирования контрольные образцы погружались в дистиллированную воду, которая выдерживалась при комнатной температуре (23±1°С) в течение 72 часов. После испытания образцы были вынуты из воды, вся поверхностная влага была стерта сухой тканью, и затем образец снова взвешивался с точностью до 0,0001 грамма.

Чтобы вычислять увеличение веса в процентах во время погружения, использовалось следующее уравнение:

В таблице 3 показаны результаты испытаний.

Результаты показывают, что обработка коронным разрядом увеличивает поглощение влаги при увеличении мощности коронного разряда.

Чтобы продемонстрировать что раствор, который имеет цвет дыма, также поглощается, когда он находится на внутренней поверхности пленки, было проведено следующее испытание.

Образцы пленок были обрезаны, чтобы соответствовать круглому обручу, подобному тем, которые используются для крепления ткани при вышивании. Внутренняя поверхность пленки была помещена в обруч так, чтобы оправа обруча и пленка образовали контейнер.

Образцы пленок были зажаты в обручи. Раствор, который содержал майлозу (С20), был нанесен на внутреннюю поверхность пленки полиамидной структуры. (Эта пленка будет в дальнейшем называться пленкой V9). Раствор был добавлен в количестве, чтобы только закрыть поверхность пленки. Этот способ гарантирует, что только внутренняя поверхность пленки имеет раствор, который моделирует процесс слагообразования. Образец выдерживался в контакте с раствором в течение 72 часов.

Избыток раствора выливали из обруча, образцы были вынуты из обруча, и весь поверхностный слой влаги был вытерт сухой тканью. Образцы были нагреты до 120°С в течение 30 минут и затем взвешены с точностью до 0,0001 г.

На таблице 4 приведены результаты этих испытаний.

Результаты показывают, что повышение мощности внутреннего коронного разряда приводит к увеличению количества поглощенного раствора.

Пример 3. Гофрирование, слагинг и обработка

Пленки были активизированы и на них были нанесены составы, как описано в примере 2. После экспозиции для нанесения покрытия и/или поглощения на роликах пленки были сформированы в “стеки”. Гофрированные трубчатые оболочки могут быть подготовлены в обычной гофрировочной машине, известной в пищевой промышленности.

Ветчина или мясо индейки было затем набито через набивочный рожок в гофрированные оболочки.

Помещенные в оболочку пищевые продукты были затем приготовлены нагревом в духовке паром или горячей водой до температуры 70°С. В духовке поддерживалась относительная влажность 100% и температура 85°С. Температуры пара и горячей воды приведены в таблице 3. После набивки приготовление пищевого продукта следует осуществлять как можно скорее.

Измерения выполнялись без коронного разряда и пропитки.

Результаты приведены в таблице 5.

Visflex – коммерчески имеющаяся пленка, поставляемая фирмой Viskase и имеющая следующую структуру: нейлон/EVA/нейлон.

V9-2 – коммерчески имеющаяся пленка, поставляемая фирмой Vector и имеющая следующую структуру: нейлон/связка/нейлон.

Продукты фирмы Sun – коммерчески имеющийся абсорбент в оболочке из слоистого материала пластмасса/целлюлоза, включающий поглощенный в нем раствор пигмента.

Было найдено, что конечный цвет, передаваемый продукту, зависит от выдержки между заполнением оболочки и обработкой. Предполагается, что эта зависимость связана с тем, что тепло обработки влияет на цвет на поверхности продукта. Если перед обработкой имеется определенная выдержка, красители поглощаются мясным продуктом.

Также было обнаружено, что когда процесс проводился без обработки поверхности, имело место излишнее объединение верхних роликов покрытия с жидкостью, собранной в нижних точках трубы. Кроме того, покрытая поверхность была влажной при прикосновении и можно было вытереть жидкость с поверхности. Хотя здесь имело место некоторое добавление, и определенный цвет был передан мясному продукту, практически цветопередача была как бы полосатой и совершенно неприемлемой, указывая на неоднородное покрытие на поверхности. Это неоднородное покрытие было недостаточно поглощено, чтобы быть стойким к последующему гофрированию и заполнению оболочки. С другой стороны, когда труба была обработана коронным разрядом, не наблюдалось никакого объединения. Кроме того, внутренняя поверхность трубы не была влажной, и при этом было невозможно вытирать какую-либо жидкость с обрабатываемой поверхности. Мы полагаем, что эти наблюдения свидетельствуют о том, что жидкость, по меньшей мере, частично поглощена на поверхности и не присутствует как отдельное покрытие.

На фиг.1 показана фотография ветчины, упакованной в пленку по настоящему изобретению, по сравнению с контрольной ветчиной.

На фиг.2 показана фотография индейки, упакованной в пленку по настоящему изобретению, по сравнению с контрольной индейкой.

Эти фиг. показывают, что и ветчина, и индейка, приготовленные в пленке по настоящему изобретению, имеют равномерный темно-коричневый цвет. Однородность цвета указывает, что состав однороден, равномерно поглощен на поверхности, и эта равномерность остается после операций набивки и гофрирования. Поглощенная жидкость также демонстрирует гибкость по распространению в процессе набивки и сжимается в процессе тепловой усадки пленки. Более того, нет никаких признаков переваривания или недопустимого прилипания пленки к мясному продукту.

Пример 4. Микрофотография, полученная на СЭМ

Чтобы дополнительно исследовать абсорбционные характеристики обработанной пленки, проводилось изучение с использованием сканирующего электронного микроскопа пленок DC1 и AD1, которые были обработаны с уровнем мощности около 300 Вт-мин/м² и состава С7, нанесенного на обработанную поверхность. Первоначальные результаты показали, что основное различие между необработанной и поглощенной пленкой заключалось в том, что 10-микронный толстый пористый внутренний слой с нерегулярной поверхностной морфологией был заменен на 5-микронный толстый пористый слой и 5-микронный толстый плотный внутренний слой с нерегулярной поверхностной морфологией. Это указывает на то, что состав абсорбировался во внутренний слой пленки и пропитал внутренний слой на глубину около 1/2 первоначальной толщины.

Чтобы подтвердить это, последующий СЭМ анализ проводился на воде и метаноле, выделенных из DC-1 и AD-1, до и после нанесения жидкости на внутреннюю поверхность. Результаты анализа воды и метанола, выделенных из пропитанных образцов, показали, что экстракция с водой и метанолом приводит к физическому разграничению морфологии пропитанных слоев пленки приблизительно на половину их первоначальной поперечной толщины. Отдельные микрофотографии, полученные при увеличении 1000х, показаны на фиг.3, 4, 5 и 6, на которых демонстрируются пленки, непропитанные и пропитанные метанолом соответственно.

Можно видеть, что описанные выше пленка и способ могут обеспечить пленку, экономящую значительное количество поглощенной в ней коптильной жидкости. Трубчатая оболочка предпочтительного варианта обеспечивает равномерное распределение нанесенной на нее жидкости.

Кроме того, трубчатая оболочка выдерживает операции гофрирования, набивки и приготовления, и обеспечивает равномерную передачу добавки на поверхность пищевого продукта.

Следует отметить, что может быть сделаны различные изменения и модификации описанного здесь изобретения, не выходя из сущности и объема изобретения.

Формула изобретения

1. Пленка для упаковки продуктов, в которой жидкость нанесена на поверхность пленки, причем до нанесения жидкости на поверхность указанная поверхность подвергается поверхностной обработке для активации с возможностью получения на ней поверхностной энергии, по меньшей мере, порядка 50 дин.

2. Пленка по п.1, в которой поверхностная обработка для активации выбрана из группы, включающей плазменную обработку, пламенную обработку, обработку коронным разрядом, ультрафиолетовую радиацию, электронно-лучевую радиацию или гамма радиацию.

3. Пленка по п.1, в которой поверхностная обработка для активации осуществляется коронным разрядом.

4. Пленка по п.3, в которой коронный разряд осуществляется на уровне мощности от 50 до 1000 Вт-М/м².

5. Пленка по п.4, в которой уровень мощности составляет приблизительно от 100 до 600 Вт-М/м².

6. Пленка по п.1, в которой жидкость наносится на поверхность в количестве, приблизительном от 0,4 до 10 мг/см².

7. Пленка по п.1 в виде пленки для упаковки пищевых продуктов, поверхность которой находится в контакте с пищевым продуктом.

8. Пленка по п.1, в которой пленка включает слой полиамида, а жидкость, по меньшей мере, частично поглощена в указанном слое.

9. Пленка по п.8, в которой полиамид содержит полиамид и сшитый поливинилпирролидон.

10. Пленка по п.8 в виде мономолекулярного слоя полиамида.

11. Пленка по п.8, имеющая, по меньшей мере, два слоя, первый слой, содержащий полиамид, и второй слой, содержащий слой полиолефина, благодаря чему при использовании слой полиамида – внутренний слой, а полиолефин – внешний слой указанной пленки.

12. Пленка по п.7 в виде трубчатой оболочки.

13. Пленка по п.7, в которой жидкость состоит, в основном, из воды.

14. Пленка по п.7, в которой жидкость представляет собой состав, содержащий, по меньшей мере, одну добавку для ее передачи упакованному пищевому продукту.

15. Пленка по п.14, в которой добавка выбрана из группы, состоящей из красителя, ароматизатора и красящего и вкусового агента.

16. Пленка по п.15, в которой добавка содержит реактив Майларда.

17. Пленка по п.7, в которой жидкость включает агент, выбранный из группы, состоящей из антимикробного агента, фунгицида или антивирусного агента.

18. Способ изготовления пленки для упаковки продуктов, включающий поверхностную обработку для поверхностной активации с возможностью получения на ней поверхностной энергии, по меньшей мере, порядка 50 дин, и нанесение жидкости на поверхность пленки, в результате чего жидкость, по меньшей мере, частично поглощается пленкой.

19. Способ по п.18, в котором поверхностная обработка для активации пленки осуществляется коронным разрядом.

20. Способ по п.18, в котором коронный разряд применяется на уровне мощности приблизительно от 50 до 1000 Вт-М/м².

21. Способ по п.19, в котором уровень мощности выбран порядка 100-600 Вт-М/м².

22. Способ по п.18, в котором пленка представляет собой пленку для упаковки пищевых продуктов, где поверхность упаковки является внутренней поверхностью пленки.

23. Способ по п.22, в котором пленка включает слой полиамида, и жидкость, по меньшей мере, частично поглощена в указанном слое.

24. Способ по п.23, в котором полиамид содержит полиамид и поливинилпирролидон.

25. Способ по п.24, в котором пленка представляет собой мономолекулярный слой.

26. Способ по п.23, в котором имеются, по меньшей мере, два слоя, первый слой, содержащий полиамид, и второй слой, содержащий слой полиолефин, благодаря чему при использовании пленки полиамидный слой представляет собой внутренний слой, а полиолефин – наружный слой этой пленки.

27. Способ по п.22, в котором пленка выполнена в виде трубчатой оболочки.

28. Способ по п.27, в котором после нанесения жидкости на поверхность оболочка гофрируется.

29. Способ по п.22 в котором жидкость состоит, в основном, из воды.

30. Способ по п.22, в котором жидкость представляет собой состав, содержащий, по меньшей мере, одну добавку для ее передачи к пищевому продукту, упакованному вышеописанным образом.

31. Способ по п.29, в котором добавка выбрана из группы, состоящей из красителя или ароматизатора.

32. Способ по п.30, в котором добавка содержит реактив Майларда.

33. Способ по п.18, в котором после нанесения на поверхность пленка пропускается между парой нажимных роликов, и зазор между прижимными роликами установлен на величину меньше толщины пленки.

34. Способ обработки пищевых продуктов, включающий упаковку пищевого продукта в пленку по п.13.

35. Способ обработки пищевых продуктов, включающий упаковку пищевого продукта в пленку по п.15.

36. Способ по п.34, который дополнительно включает приготовление пищевого продукта.

37. Способ по п.36, который включает удаление пленки от пищевого продукта.

38. Способ по п.35, который дополнительно включает приготовление продукта.

39. Способ по п.38, который включает удаление пленки от пищевого продукта.

40. Пищевой продукт, обработанный способом по п.36.

41. Пищевой продукт, обработанный способом по п.38.

РИСУНКИ