可熏制、可风干、可剥皮,尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品包装膜及其制作方法

摘要

本发明涉及一种可熏制、可风干且、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品包装膜，该包装膜特别适合用作熏制和/或风干香肠或肉类产品的肠衣。这种以聚合物为基础的食品包装膜经由(共)挤膜吹塑装置利用提供到喷头喷嘴的(共)挤塑料以及经由三泡法的双轴向拉伸、由均质熔融塑料制作而成。均质熔融塑料由PS或各种PS的混合物以及PVOH和/或PEBA组成的混合物制成。此外，本发明还涉及上述食品包装膜的制作方法。

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品包装膜，尤其涉及一种用于被熏制和/或风干的香肠或肉类产品的肠衣，其中基于聚合物的食品膜经由(共)挤膜吹塑装置利用提供到喷头的喷嘴的(共)挤塑料以及经由三泡法的双轴向拉伸、由均质熔融塑料制成。本发明还涉及根据权利要求12的前序部分的该食品包装膜的制作方法。

背景技术

从实践和文献资料中可知可熏制的肠衣。因此，专利文件DE19942835A1公开了一种采用人造肠衣材料制成的肠衣，为该目的使用了一种能够透过气体和氧气的软性塑料材料。DE19942835A1所述的肠衣材料呈不规则弯曲的香肠尺寸，具有纵向焊缝。该肠衣据称可熏制且具有足够高的强度。

此外，专利文件DE19830389A1介绍了一种可风干、可熏制的食品膜。

专利文件DE10125762A1公开了一种成型制品，该制品外形不规则，是在一种可焊接和可分离薄膜焊接线的分离焊接装置上制作而成、由可焊塑料做成的双叠薄膜材料线组成的外形，将这种采用分离焊接制成的成型制品，用于制作可熏制的肠衣，其强度应该是足够高的。

从专利文件DE3526394C2中还能了解到一种生的肠衣，据称由与软管呈纵向无粘结剂连接的、成分至少是一种聚酰胺(polyamide，简写为PA)的短纤绒制成。该生肠衣据称可被熏制。

专利文件DE3526394C2还引用文献DE3029028A1，后者公开了一种据称可被熏制的纤维绒增强型人造肠衣。用于此目的的纤维绒可以基于PA形成。短纤绒以PA和聚丙烯(polypropylene，简写为PP)为基础尤为合适。此类短纤绒浸渍有涂覆溶液。根据专利文件DE3029028A1的适当的涂层材料是可以以粉末形式施用并随后热熔融成膜的成膜聚合物。合适的成膜聚合物还可以是那些能够以熔融体、溶液、悬浮液或分散体的形式作为涂层施用并经过随后的干燥处理形成薄膜的成膜聚合物。所述合适的涂层材料是各种聚合物的分子分散或胶体溶液或悬浮液，或者其混合物，例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，简写为：PVOH)。

专利文件DE4220957A1公开了一种带有柔韧的附有泡沫层的载体材料的包装膜。用于此目的的涂层材料为全皂化PVOH。此物质的泡沫据称能防水、阻油脂，氧气、氮气以及二氧化碳基本上无法穿过，仅仅只有水汽可自由穿过。因此，该皂化PVOH据称适用于香肠肠衣，且尤其适用于生香肠的肠衣。PVOH与其他塑料分散液的组合据称也是可能的。

另一方面，专利文件WO00/75220A1公开了一种以由PA以及聚醚嵌段酰胺(polyether block amide，简称PEBA)构成的挤出管状塑料混合物为基础的薄膜肠衣。从理论上讲，与传统的PA混合物相比，上述混合物，其水汽以及氧气的渗透率或透过率有所提高，但可熏制性却是有限的。在实际使用中，香肠或肉类产品还缺乏所需的以及必要的表面染色。

根据申请人的实践经验，可熏制性在很大程度上取决于PEBA的含量，然而即使PEBA浓度较大，其可烟熏性仍为不足。另一个缺点是PEBA是一种昂贵的软材料。这就导致，PEBA含量相对较高的混合物，其可熏制性仍只能达到一定的程度。一方面，由于高成本，尤其是由于太低的刚度以及强度，对香肠所需的膜的褶皱的形成更为困难，甚至不可能。另一方面，较差的尺寸稳定性使薄膜肠衣不能用于生香肠或硬香肠，尤其是萨拉米香肠(salami)。另外，该薄膜肠衣的低可剥皮性禁止将其用于煮小泥肠，例如热狗等。

而专利文件DE10295683T5公开了一种由PA和少量PVOH组成的混合物制成的肠衣。不同于根据文献WO00/75220A1的薄膜肠衣，这种混合物能够允许对香肠或肉类食品进行一定程度(即使不是最佳程度)的表面染色。但是要求的氧气或气体渗透率非常低。与PA或PA/PEBA混合物相比，其水汽渗透率较高，但对于用作可熏制食品膜来说，仍较低。利用该膜结构，只能通过大幅度地减小壁厚来改善表面染色或氧气或水汽渗透率，从而改善可熏制性。然而在相同的程度上，这可能会对刚度和/或强度乃至可皱褶性产生副作用，也不适用于制作生香肠或硬香肠。由于缺乏可剥皮性，用于煮小泥肠例如热狗等是不可能的。

专利文件DE10302960A1，DE10320327A1以及DE10323417B3最终公开了同样基于PA的食品包装肠衣。为了改善可熏制性，多种其他组分例如PVOH以及PEBA在此与基础材料PA部分混合。从表面染色、氧气以及水汽渗透率来看，这种混合材料在某些香肠领域用途有限。这种薄膜，其结构的一个缺点在于刚度和强度不够，因为为实现可烟熏性并能够表面染色，在刚度相对较大的基础材料PA中混加至少两种柔性组分(PVOH，PEBA)。尽管混加的两种附加组分，其量很小，但也会将薄膜的刚度及/或强度降至对于多种用途来说过低的水平。此外，若要改善可烟熏性和表面染色能力不足的缺点，则必须混合较多的附加组分或减少壁厚。这样，反过来对可皱褶性以及多数用途所需的强度造成了负面影响。

因此，从现有技术可知以聚合物为基础(尤其是以PA、PVOH和PEBA为基础)的可熏制食品肠衣，但由于其刚度低，可皱褶性差，并且尺寸稳定性也一般不太好，因而用途有限。此外，水汽的渗透率和吸收率太低，不能吸收烟气，而且，由于PA价格较高，刚度所需的材料厚度较大，故而成本过高，所以，只能在一定条件下用于既定用途。

从现有技术来看，在大批量生产中，可采用网材、柔韧载体材料或短纤绒来提高食品包装膜的机械性质。但是，这些材料，尤其如纤维绒和短纤绒，必须经过压实和上涂层处理，因而增加了复杂性。而且，通过这种方法还是不能将其较低的刚度提高到足够的水平，进而使打皱褶更为困难，而无网格的小口径褶皱更是不可能实现。因此，这些已知的香肠肠衣至今仍不适合用于机械化的再加工。

此外，上述食品包装在机械方向和/或在香肠的纵向上表现出过高的填料附着力以及明显不足的撕裂及/或拼接趋势。这样，尤其在使用支撑网、纤维或短纤绒时会导致可剥皮性缺陷或根本缺失。

发明内容

本发明的目的是提出一种可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品包装膜，其在工业化大规模生产中可利用熔融塑料材料以节约成本的方式大量生产，其中该食品膜获得了核心参数，例如可熏制性(其由氧气与水汽渗透率以及吸收率来确定)、填料表面染色、刚度和/或强度(尺寸稳定性)和尤为重要的可剥皮性。该可剥皮性如何关系到随后能否进一步机械化处理和能否全自动化剥皮。另一个目的是提出一种适用于此目的的制作方法。

此目的通过权利要求1所述的特征、在工艺技术方面通过权利要求12所述的特征来实现。

具体实施方式

根据本发明提出的是一种可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品膜，尤其是一种适用于可熏制和/或可风干香肠或肉类产品的肠衣，这种以聚合物为基础的食品膜经由(共)挤膜吹塑装置利用提供到喷头上的喷嘴的(共)挤塑料以及经由三泡法的双轴向拉伸、由均质熔融塑料制成，该均质熔融塑料由聚苯乙稀(polystyrene，简写为PS)或各种PS的混合物以及PVOH和/或PEBA组成的塑料混合物制成。

有利地，这不仅首次能够通过喷嘴的喷吹，然后利用三泡法的双向拉伸，实现了可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的管状食品膜的大规模生产，而且还能够完全放弃使用上文讨论的在大规模生产中认为是特别不利的网材、软性载体材料或短纤绒。因此，本发明首次提供了一种此前不曾有过的可剥皮的食品膜，和此前完全未曾有过的可全自动化或全机械化剥皮的食品包装膜。

另外，以特别有利的方式替代已知的PA混合物是可能的，该PA混合物由于渗透性与吸收值不高、刚度不够且成本过高，所以市场用途有限。

本发明的食品膜的各种研究和试验揭示了几点趋势。因此，要想获得良好的尺寸稳定性和刚度，则PS含量必须要高。不同于以PA为基础的混合物，高PS含量不会对所需的高烟雾渗透率、填料表面染色以及填料的低附着力造成不良影响。即，利用高PS含量导致的与水汽吸收率和渗透率并列相关的烟雾渗透率以及表面染色性的降低明显低于利用相似PA复合物。此外，高PS含量使得食品包装膜几乎没有填料附着力。

进一步发现，通过添加PEBA，可明显提高水汽和烟雾渗透率，同时可剥皮性也进一步得到优化。然而，PEBA的添加不允许最终调整所需的高氧气或水汽渗透率以及烟雾渗透率。单独通过添加PEBA不能满意调整表面染色。此外，不适当的配比添加PEBA降低了尺寸稳定性和/或刚度，导致所期望的性能进一步折衷。

然而意外发现，通过进一步添加PVOH，首次获得了这样的塑料混合物，该塑料混合物，若按发明的要求选定成分和配比(剂量)，就可显示出理想的高水汽渗透率和烟雾渗透率。此外，还能借此获得高表面染色能力和显著地提高刚度。另外，还进一步降低了与填料的黏附力。按照本发明的要求进行塑料混合，还可以将尺寸稳定性调节至最佳。

本发明的可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的管状食品膜特别适用于煮小泥肠，例如热狗。即使用手工灌装填料，即在无压力或微压力以及不使用合适的灌装机灌装的情况下，肠衣也会紧贴填料，并不会出现凹凸的现象。

利用本发明的可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的用于食品包装的管状食品膜生产的肉类或香肠产品例如煮小泥肠，尤其是热狗，非常适合熏制，尤其适合风干。并且这些产品非常适合手工或机械剥皮。

本发明的食品膜的有益改善是从属权利要求的论述内容。

这样，可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品膜的塑料混合物，可包括：

第一种方案

-比例为50-99％(wt.，重量百分比)的PS或各种PS的混合物，以及

-比例为1-50％(wt.)的PVOH；或

第二种方案

-比例为70-99％(wt.)的PS或各种PS的混合物，以及

-比例为1-30％(wt.)的PEBA；或

第三种方案

-比例为20-98％(wt.)的PS或各种PS的混合物，

-比例为1-50％(wt.)的PVOH，以及

-比例为1-30％(wt.)的PEBA。

在一个特别有利的实施例中，第三种方案中的塑料混合物包括：

-比例为55-90％(wt.)，尤其是比例为60-75％(wt.)的PS或各种PS的混合物，其，

-比例为5-30％(wt.)，尤其是比例为15-25％(wt.)的PVOH，以及

-比例为1-15％(wt.)，尤其是比例为5-10％(wt.)的PEBA。

本发明的实施例首次使通过喷嘴喷吹过程以及随后三泡法的双轴向拉伸来加工可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的管状食品包装膜显得特别简单，从而首次完全满足用于例如热狗等的可熏制、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的肠衣的要求。这种食品膜，即肠衣，实现了最大水汽吸收率及烟雾渗透率，其中除氧气渗透率外，水汽渗透率及吸收率对烟熏过程也很重要。同时可获得对良好的褶皱过程至关重要的高刚度。最佳灌装过程所要求的良好尺寸稳定性同样可利用这种食品膜达到。

此外，可利用本发明的食品膜轻易获得可承受后处理操作的、所要求的尤其低的填料的附着力以及非常好的可剥皮性，因为原料基材PS，不同于以PA为基础的混合物，它不会与填料相粘附。

最后，采用本发明的食品膜，还能优异地获得尤其是香肠产品的填料的理想的高表面染色，其促成熏制的香肠产品的典型的光学外观。

此外，优选在达到90mm的口径处，尤其是15-40mm的口径处，食品膜厚度可以在10-50μm的范围内，优选在15-25μm范围内。此外，本发明的食品包装膜，它的这种厚度还具有足够高的强度和尺寸稳定性。

在另一个实施例中，20μm厚的食品膜，其水汽渗透率能达到至少0.5kg/(m²·天)，优选范围为0.5-0.75kg/(m²·天)(测量方法：ISO 15106-1)。

另外，食品膜的氧气渗透率能达到至少4,000cm³/(m²·天)，优选范围为4,000-6,000cm³/(m²·天)(测量方法：ISO 15105-1)。

因此，尽管基于PA的混合物具有0.8-1.0kg/(m²·天)的较高水汽渗透率，但是它的100-200cm³/m²的氧气渗透率却是数倍低于本发明的食品膜的氧气渗透率。

本发明食品膜的优异的高氧气渗透率，比PA混合物的高50倍，同时在高刚性下允许实现甚至是非常低的膜厚度。这样使制造用于尤其是煮小泥肠或热狗的特别薄的薄膜首次有了可能，这对其后熏制以及选择性的风干，特别对全自动剥皮，具有很大的好处。

此外，食品膜表现出至少3,000N/mm²的弹性模量，优选范围为3,000-3,600N/mm²(测量方法：ISO 527)，这是有利的。通过对比发现，基于PA的混合物仅有400-750N/mm²的弹性模量(测量方法：ISO 527)。本发明的膜具有如此高的弹性模量，则其刚度自然也会很高，而该食品膜的刚度是其优良强度的尺度，与传统的基于PA的混合物相比，该食品膜的强度是其四至九倍。这样，生产本发明的特别薄的食品膜有了可能。这不仅有利于良好的可熏制性，而且还有利于食品膜的机械化再加工。

此外，基于PA的混合物的成本比相应PS混合物的成本至少高出30-50％。

同时，本发明的食品膜还具备优选的自动可剥皮性，其速度为至少0.4m/s到至少1.0m/s或大于1.2m/s，尤其为至少0.5m/s到至少0.7m/s。非常优良的可剥皮性允许每分钟全自动剥皮至少200根煮小泥肠或热狗，原因在于食品膜具有优良的撕裂以及拼接倾向。此外，食品膜表现出非常优良的尺寸稳定性，使得用它生产的肉类或香肠产品在相应熏制步骤过后以及在给定情况下延长的风干阶段后能很好地保持由肠衣预先确定的所需尺寸。

本发明的食品膜具有特别好的可皱褶性，对于直径甚至小于30mm的小口径，拉伸与皱褶长度之比允许在：延伸状态至少为100m，皱褶状态为20cm。

在另一实施例中，塑料混合物可含有至少一种硅酸盐。这样，水汽以及烟雾渗透率能得到明显改善。

此外，塑料混合物还可含有至少一种选自由玉米淀粉，纤维素粉以及玻璃微珠组成的组的填料。添加这种填料能明显改善水汽和烟雾的渗透率。

另外，塑料混合物还可添加至少一种选自由白垩，滑石，盐以及其他矿物质组成的组的填料。添加这种填料能改善渗透性能以及吸收性能。

就工艺技术来讲，上述目的通过权利要求12所述的特征实现，并将上述谈及的观点和优点也同样应用于本发明的方法。

因此，在本发明的生产可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的单层或多层管状食品膜，尤其是可熏制和/或可风干香肠或肉类产品的肠衣的方法中，香肠或肉类产品在熏制和/或风干之前被灌入食品膜。该食品膜利用喷嘴喷吹工艺以及随后三泡法的双轴向拉伸、由均质熔融塑料制备而成，该熔融塑料则由PS或各种PS混合物以及PVOH和/或PEBA制成。

对本发明所述的方法的有益改善是从属权利要求的论述内容。所有前面针对本发明的食品膜谈及的优点对本发明的制作方法同为有效。

因此，塑料混合物有三种方案可供选用，其中

第一种方案包括

-PS或各种PS的混合物的比例为50-99％(wt.)，以及

-PVOH的比例为1-50％(wt.)；或

第二种方案包括

-PS或各种PS的混合物的比例为70-99％(wt.)，以及

-PEBA的比例为1-30％(wt.)；或

第三种方案包括

-PS或各种PS的混合物的比例为20-98％(wt.)，

-PVOH的比例为1-50％(wt.)，以及

-PEBA的比例为1-30％(wt.)。

在一个特别有益的方法实施例中，为采用第三种方案制作该食品膜，可采用：

-比例为55-90％(wt.)，尤其是60-75％(wt.)的PS或各种PS的混合物，，

-比例为5-30％(wt.)，尤其是15-25％(wt.)的PVOH，，以及

-比例为1-15％(wt.)，尤其是5-10％(wt.)的PEBA，。

因此，优选在达90mm的口径处，尤其在15-40mm的口径处，食品膜的膜厚度可以在10-50μm的范围内调整，优选15-25μm。

此外，选用合适的塑料混合物，使食品膜在膜厚度为20μm时，水汽渗透率达到至少0.5kg/(m²·天)，优选为0.5-0.75kg/(m²·天)。

另外，调整塑料混合物的配比，使食品膜的氧气渗透率达到4,000cm³/(m²·天)，优选为4,000-6,000cm³/(m²·天)。

在另一实施例中，调整塑料混合物中的比例，使食品膜的弹性模量达到至少3,000N/mm²，优选为3,000-3,600N/mm²。

继而，调整塑料混合物中的配比，使食品膜优选以自动剥皮的方式，以至少0.4m/s到至少1.0m/s或大于1.2m/s的速度，尤其是以至少0.5m/s到至少0.7m/s的速度进行剥皮。

而且，塑料混合物中还能添加至少一种硅酸盐。

进一步地，还可以向塑料混合物中添加至少一种选自由玉米淀粉，纤维素粉以及玻璃微珠组成的组的填料。

最后，还可向塑料混合物中添加至少一种选自由白垩，滑石，盐以及其他矿物质组成的组的填料。

上文所述的优选塑料混合物用申请人的设备进行了大量的研究以及系列试验，以便为制作本发明的可熏制、可风干、可剥皮，尤其是可全自动剥皮的管状食品包装薄膜(例如肠衣)确定最佳塑料混合配比。为此，用合适的塑料混合物来生产合适的熔融塑料，再将该熔融塑料采用喷嘴喷吹工艺喷吹，并用三泡法双轴向拉伸，从而生产出食品包装薄膜。最后，对这种形式制作出来的食品薄膜进行上面介绍的各种性能的检验。

在一个制作可熏制、可风干、可剥皮的食品膜的优选实例中，PS的比例优选为50-90％(wt.)，PVOH的比例在10％(wt.)至30％(wt.)之间，优选在15-25％(wt.)之间。如前所述，PEBA的比例较小，为1-15％(wt.)，优选5-10％(wt.)。按上述给定的混合比例生产出来的食品膜，特别适合用作香肠的肠衣，尤其是可剥皮的肠衣。

本发明的包装膜可以是单层或多层。

另外还规定，熏制可采用自然烟雾，液态烟雾，或其他可以想得出来的烟雾或烟雾替代物质。

如果附加使用专利申请人在专利DE19916428B4中公开的设施来快速冷却挤出后的薄热塑管，则同一申请人可以在喷嘴吹拉工艺中进一步利用设备或系统上的协同效应来制作食品包装用的可剥皮的管状食品包装膜(例如香肠肠衣)，从而获得上述发明的最佳观点和最佳有益效果。在这方面，还可以根据专利DE10048178B4，考虑进行相应的进一步改进。

在这种情况下，对由在喷头中喷制的熔融塑料制成的管状包装膜进行强冷却，其中来自熔融塑料的热塑材料的不规则结构得以保留。从喷嘴中垂直喷出的熔融塑料管状薄膜首先进入冷却设备中，以便在不接触周壁的情况下进行冷却，如专利DE19916428B4和DE10048178B4所述。这种冷却装置也被称作校准装置，其工艺、结构和运作的技术详情已在DE19916428B4和DE10048178B4作具体说明，因此这里不做详细介绍，以避免重复。

在该冷却装置中，管状薄膜通过多个支撑元件，由于管状薄膜的内部和冷却介质之间存在差压，因此管状薄膜支撑在支撑元件上，其中在膜和支撑元件之间留有一液体膜，从而防止了管状薄膜的附着。支撑元件的直径能够影响管状薄膜的直径，也就解释了为什么同一申请人提供的这种冷却装置又被称作校准装置。

如果将喷嘴吹拉法与随后的快速强冷却校准装置结合起来，上述观点和由PS及PVOH和/或PEBA构成的塑料混合物的优点能够得到最大凸显。