專利名稱：食品包裝用的伸展性管狀膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是共同未決專利申請系列號08/568,076(申請日期是1995年12月6日)的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明涉及包裝食品如香腸和奶酪用的管狀膜。尤其涉及由再生纖維素制成的包裝材料。
已知用再生纖維素制成的食品包裝管狀膜(casing)已延續(xù)相當時期，而且可用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法制備。具體說是用堿處理由棉花、木材或其他植物纖維制成的纖維素后再溶于二硫化碳制成黃原酸酯粘膠，粘膠制成后通過模具擠壓成管。制成管后通常是通過一個含有諸如硫酸鈉和硫酸的凝結(jié)材料的凝結(jié)浴槽被再生。然后將包裝管膜干燥。
美國專利2,999,756和3,835,113詳細描述了這些加工過程。
同樣已知含纖維素的包裝管可由將粘膠擠出在纖維素的纖維網(wǎng)上，通常為無紡紙，形成管型，隨后再生而制成。這些管狀包裝膜稱作“纖維狀”管狀包裝膜。
如本文中應(yīng)用的“再生纖維素食品管狀包裝膜”一詞含意是要包括兩種類型的包裝膜。而其中的增強作用是在不妨礙本發(fā)明方法的范圍之內(nèi)。
再生纖維素食品包裝管的成功的原因，包括相對低的成本，對煙的滲透性，強度和形狀上的穩(wěn)定性。
盡管再生纖維素食品包裝管膜有其有利之處，在一些特性方面仍能改進。尤其是在縱向的尺度上的穩(wěn)定性不夠理想，特別是包裝管膜在濕的狀態(tài)下，也就是裝上食品的包裝管膜，在煙燻室和用于燻制目的而垂直懸掛時縱向伸展過長，這樣的伸長可達10％或10％以上。
再生纖維素食品包裝管膜具有相當好的滲透性，但還不夠理想。為獲得足夠強度，包裝管的壁必須比理想的厚，較厚的壁將用更多的粘膠材料，降低了滲透性，并減少了可縮褶(縱向折疊和壓縮)成為標準單位縮褶長度的包裝管的量(未縮褶長度)。
曾嘗試通過改變加工條件，如對再生浴槽作化學改變，以便制造較薄管壁的包裝管膜，如美國專利4,590,107所述。不足的是這些薄壁包裝管膜脆裂強度和拉伸強度不能滿足商業(yè)應(yīng)用。


圖1顯示本發(fā)明管狀膜的透視圖。
圖2顯示本發(fā)明方法的方框流程圖。
本發(fā)明包括一種可用于包裝食品的管狀膜，管膜包括一種由纖維素溶于一種溶劑形成的溶液中再生的材料，溶劑通常包括二硫化碳，但并非必須。
更具體的是本發(fā)明包括一種管膜，含有由纖維素溶液再生和干燥的材料。再生后，管膜濕態(tài)下縱向拉伸從8％到40％，橫向拉伸-20％到+20％。聯(lián)合縱向和橫向伸展足以增加膜表面積至少達到剛剛再生后膜表面積的10％。在干燥過程中伸展被維持，管膜的壁厚等于除沒經(jīng)聯(lián)合拉伸外其它均一致的現(xiàn)有技術(shù)管膜壁厚的約60％到90％。
換言之，本發(fā)明的管膜其壁厚約等于本文所述除未經(jīng)拉伸外其它均一致的管膜壁厚的約60％到90％。這樣的現(xiàn)有技術(shù)膜，再生后未被拉伸，也未增加至少10％的表面積，也未被縱向伸展8％以上。另外現(xiàn)有技術(shù)的膜干燥狀態(tài)下這樣的拉伸也不被維持。因此現(xiàn)有技術(shù)的膜不具有本發(fā)明的膜的獨特性能，即降低的膜厚度，高脆裂強度，較好的滲透性，優(yōu)越的拉伸強度，好的尺度穩(wěn)定性和再濕后縱向收縮至少2％，高達7％。
本發(fā)明也包括制造上述膜的方法或工藝。尤其此方法包括從粘膠擠壓成管；管凝結(jié)于包括酸和鹽的凝結(jié)浴槽中以形成再生纖維素管狀膜；于濕態(tài)下，縱向拉伸此膜從約8％到40％，同時橫向拉伸此膜由-20％到+20％，聯(lián)合縱向和橫向拉伸足以較剛再生后的膜增加表面積至少10％；同時在干燥過程中維持所述聯(lián)合拉伸，以形成具有未聯(lián)合拉伸前相同管狀膜壁厚的60％到90％壁厚的干燥管形膜。
依據(jù)本發(fā)明，管狀材料10包括再生纖維素11。管膜作為包裝和包裹材料有多種用途。如此管可劈開成膜，具有基本與賽璐玢(cellophane)膜相同的用途。此管形材料特別適用于食品如香腸和奶酪的食品包裝。
包裝管膜是由擠出粘膠制成的，此粘膠可以是任何改性或未改性的纖維素溶液，如纖維素溶于氨基氧化物的溶液，或溶于氫氧化銅與氫氧化銨的混合物(銅氨加工)，或纖維素的氨基甲烷酸酯溶液，然而粘膠通常是堿性纖維素與二硫化碳的反應(yīng)產(chǎn)物(黃原酸酯)。粘膠或被擠壓成管型，或浸漬一個管狀纖維網(wǎng)。此管最好是未增強的，以便增強時不限制拉伸操作。
粘膠然后被再生。這些再生主要產(chǎn)生于一個或一個以上的酸和鹽浴槽中，如黃原酸酯粘膠的情況。此處的再生是指干燥前于最后浴槽中達到的基本上完全的再生。據(jù)認為這樣再生，造成在加工過程中被加至纖維素中的增溶基團(如黃原酸酯粘膠中的CS2和氨基甲烷酸酯粘膠中的氨基甲烷酸酯)至少被移除90％。此再生的膜在干燥前是自身支持和可伸展的。在溶劑加工過程中溶解未改性的纖維素，如溶于氨基氧化物中的溶液，再生是指于干燥前最后溶劑移除步驟而形成一個自身支持和可拉伸的膜。
再生后仍在濕態(tài)時，此管形材料被縱向拉伸從8％到40％，通常為10％到20％，而橫向拉伸從-20％到+40％，通常是0％到10％。在再生實現(xiàn)之后聯(lián)合拉伸足以提供至少+10％，優(yōu)選至少+15％的表面積凈增長。在干燥過程中維持此拉伸。通常管形材料中壁厚12為除在再生后沒有在干燥期間保持著的聯(lián)合拉伸外都是相同的管材的壁厚的約60％到約90％。
一般對于直徑通常適合于包裝熱狗的食品包裝管而言，包裝管壁厚在14～25微米，通常在21～23微米之間。
此外本發(fā)明的食品包裝管膜對煙燻和其他蒸汽的滲透性高出未按本發(fā)明拉伸的包裝管膜約20％到50％。
盡管有明顯較薄的壁，本發(fā)明包裝管膜的其他物理特性卻驚人地近似于，在很多情況下甚至優(yōu)于未拉伸的包裝管膜。例如依照本發(fā)明崩裂壓力至少是未拉伸的包裝管膜的88％，通常是至少95％。而縱向拉伸強度為未經(jīng)如本文描述的拉伸的同樣包裝管膜的至少85％，一般至少為90％，而普遍高于100％。
本發(fā)明的食品包裝管膜的獨特方面是沿縱軸向的再濕收縮至少為2％，通常為3％，再濕長度與干燥的包裝管膜長度一般相差-2％到-7％，更經(jīng)常在-3％到-6％。
如下實施例作為說明而非限制本發(fā)明實施例1一般本發(fā)明的管狀膜是按加工方框圖2所示的如下步驟所制成1.從粘膠擠壓成管；2.在包含酸和鹽的浴槽中凝結(jié)此管形成再生的纖維素管狀膜；3.在濕態(tài)下縱向拉伸此膜由+8％到+40％和橫向拉伸此膜從-20％到+20％，所述橫向拉伸為縱向拉伸的75％，在再生實現(xiàn)起始的聯(lián)合縱向和橫向拉伸足以增加膜表面積至少10％；以及4.在干燥過程中維持所述的拉伸，形成一個干的管狀膜，其壁厚等于其它方面相同但未經(jīng)充分拉伸的管狀膜的約60％到90％，該未經(jīng)充分縱向和橫向聯(lián)合拉伸的膜的表面積增加不足10％，而縱向拉伸少于8％。
粘膠制備基本上如美國專利3,835,113所述(除非另外指明)并基本如美國專利2,999,756所述擠壓和再生。模頭適用于代碼24的食品包裝管(的濕坯料平折寬度約25.4mm)。改變干燥后的牽引速率與經(jīng)過凝結(jié)(再生)浴槽的速率相差-2.5％到30％。凝結(jié)(再生)浴槽含有濃度為每升132克的硫酸和濃度為每升253克的硫酸鈉。為達到增塑目的，食品包裝管膜兩次通過一個含有甘油的貯槽使其甘油含量達到約15.4％。在擠出點上粘膠流足以產(chǎn)生成品薄膜，在未經(jīng)拉伸的情況下其厚度為1密耳。擠出后用空氣吹脹，膨脹直徑到約20mm。
結(jié)果如表1所示，表1明確顯示在干燥器中維持的縱向伸長效果。強度特性無明顯改變，但包裝管的厚度明顯較小，而干燥后的縱向伸長大為降低。滲透性研究表明，在減少厚度的情況下有較好的滲透性。
表1中使用以下縮寫B(tài)DG＝干透厚度。干膜厚度以每10米長的纖維素克數(shù)計。
DFW＝干燥平折寬度，0.24指代碼24，用于工業(yè)，其寬度約為32.7mm。
gpm＝每分鐘加侖值。
實施例2～6除了在制膜生產(chǎn)線末端調(diào)整牽引速度來改變縱向拉伸和調(diào)整空氣吹入量來改變橫向拉伸用以提供再生管狀膜的不同的縱向和橫向伸展的情況以外，操作按例1進行。結(jié)果如表2所示。這些結(jié)果清楚表明，減少膜厚40％以上可達到相對應(yīng)的崩裂壓力(聯(lián)合拉伸60％可增加68％的表面積)。
表1再生后縱向拉伸-2.5％/STD-2.5％/STD 10％ 10％15％ 15％ 20％ 20％ 30％ 30％代碼 2424 24 24 2424 24 242424凝結(jié)后和干燥器中維持伸展 -2.5％ -2.5％+10.0％ +10.0％ +15％+15％ +20.0％ +20.0％+30.0％ +30.0％凝結(jié)溫度42.5 42.542.5 42.5 42.5 42.5 42.5 42.5 42.5 42.5酸濃度 132 132 132 132132 132 132 132132 132鹽濃度 253 253 253 253253 253 253 253253 253BDG 191916.9 16.916.1 16.1 15.4 15.414.314.3DFW 厚24 厚24厚24 厚24厚24 厚24 厚24 厚24厚24厚24過甘油槽次數(shù) 2 2 22 222 2 2 2外形時間PIV轉(zhuǎn)/分鐘 73.5 73.3包裝管膜分析BDG 19.2 19.1 17 17.1 16.216.3 15.8 15.614.514.7由標準19BDG變化％1.1 0.5 -10.5 -1 0-14.7 -14.2 -16.8 -17.9 -23.7 -22.6PH 9.2 9.3 9.3 9.3 9.2 9 9.1 9.1 9.3 9.2甘油％ 15.7 15.615.7 15.7 15.315.1 15.7 15.715.915.6再濕崩裂壓力 33.84 34.01 33.0433.9233.84 33.69 32.84 31.93 30.3231.2脆裂直徑 38.24 35.72 38.3337.9637.02 37.79 38.37 35.05 35.51 35.67再濕縱向拉伸強度試驗?zāi)ず穸?英寸) 0.00170.0016 0.00160.001 50.001 50.001 40.0014 0.0014破壞力1″(1bs) 6.04 6.295.74 5.7 5.94 6.13 6.59 6.12最大模量(psi) 14519 15733 23811253943016433830 3947838551最大拉伸強度psi 7102 78617172 7617 7925 8758 9416 8743再濕橫向Instrons試驗?zāi)ず穸?英寸) 0.00170.0016 0.001 60.001 50.001 50.001 40.0014 0.0014破壞力1″(1bs)10.17010.6609.73 9.73 9.29 8.5 7.72 8.7最大模量(psi) 8831 95318982 9642 9276 9791 9370 9493最大拉伸強度(psi) 6007 66616086 6503 6195 6092 5516 6212
表2檢測部件 擠壓代碼 干燥代碼 再生后拉伸％ 擠壓FW(mm) 干燥端FW(mm) 橫向拉伸％ 基重G/M2厚度 再濕長度 崩裂壓 脆裂直徑(mm) 變化％力CMHg (mm)A2419+40％ 33.727 -20 25.4 0.023-4.829.5 39B2425+40％ 33.733.7 0 20.3 0.017-6.228.4 38.6C2430+40％ 33.740.5 +20 16.9 0.014-6.428.9 41.8STD 2424STD(-2.5) 33.732.3 -4.229.4 0.025-0.230.34 43.4STD 3030STD(-2.5) 44 41-7 31.0 0.025-0.525.7 40.權(quán)利要求
1.一種包含由纖維素溶液再生和干燥的材料的管狀膜，其特征在于再生后所述管狀膜在濕態(tài)下被縱向拉伸8％到40％，同時橫向拉伸-20％到+40％，所述拉伸在干燥過程中被維持，聯(lián)合縱向和橫向拉伸足以使管狀膜的表面積較再生后增加至少10％，所述管狀膜具有相當于未經(jīng)所述聯(lián)合拉伸的管狀膜的厚度的約60％到90％的壁厚。
2.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是橫向拉伸-20％到+20％。
3.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是被縱向拉伸從10％到20％。
4.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是壁的厚度從18到25微米。
5.權(quán)利要求4的管狀膜，其特征是壁厚從21到23微米。
6.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是具有滲透性大于未經(jīng)所述聯(lián)合拉伸的同樣膜達20％到50％。
7.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是此膜具有未經(jīng)所述聯(lián)合拉伸的同樣膜的至少88％的崩裂壓力。
8.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是當再濕時該管材的縱向收縮至少在3％。
9.權(quán)利要求1的管狀膜，其特征是其纖維素溶液是黃原酸酯粘膠。
10.制造權(quán)利要求1的管狀膜的方法，該方法包括；從纖維素溶液擠壓成管；和在包含酸和鹽的凝結(jié)浴槽中凝結(jié)形成再生纖維素管狀膜，其特征在于再生后此膜在濕態(tài)下被縱向拉伸從8％到40％，同時被橫向拉伸從-20％到+40％，聯(lián)合縱向和橫向拉伸足以使膜較之剛剛再生后增加表面積至少10％；和在干燥過程中維持所述拉伸，使形成一種干燥管狀膜，具有未經(jīng)所述聯(lián)合拉伸的同樣管膜壁厚的60％到90％的壁厚。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征是此膜是被橫向拉伸從-20％到+20％。
12.權(quán)利要求10的方法，其特征是纖維素溶液為黃原酸酯粘膠。
全文摘要
為包裝食品用的管狀膜。此管狀膜包含粘膠溶液再生的材料。管狀材料是在濕態(tài)下縱向拉伸從+8到+40%和橫向拉伸從－20%到+40%。拉伸在干燥過程中被維持。所述縱向拉伸和橫向拉伸足以達到較實現(xiàn)再生起的表面積至少增加10%。管狀材料壁厚為同樣管材但未被聯(lián)合拉伸的壁厚的60%到90%。本發(fā)明也包括制作管狀材料的方法,包括在濕態(tài)時拉伸再生的管狀材料和在干燥過程中維持拉伸。
文檔編號B29C55/00GK1190075SQ9711305
公開日1998年8月12日 申請日期1997年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月7日
發(fā)明者M·泛德布里克, D·普爾 申請人:德威洛－提帕克公司