DE69618353T2

DE69618353T2 - Mit Nahrungsmittelqualitätssperre beschichtetes Verpackungsmaterial

Info

Publication number: DE69618353T2
Application number: DE69618353T
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wissgott
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: DE69618353D1; JPH1058590A; ATE211517T1; PT816561E; CA2199742A1; EP0816561B1; US6071617A; EP0816561A1; ES2169201T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial mit einem Schichtträger und einem Sperrschichtüberzug auf der Basis von Eiweißprotein. Das Verpackungsmaterial ist für die Verpackung von Nahrungsmitteln geeignet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Verpackungsmaterials.
Das Überziehen von Schichtträgern mit Filmen von Nahrungsmittelqualität ist bereits bekannt. Das japanische Patent J 54095749 beschreibt eine Verpackungsbeschichtung auf der · Basis von Sojabohnen-Protein und anderen Proteinen. Bei diesem Typ von Überzug gibt es verschiedene Probleme. Erstens macht es die Notwendigkeit, verschiedene Protein-Typen zu verwenden, schwieriger und teuerer, diese Art von Überzug herzustellen. Außerdem weist die Verwendung von Sojabohnen- Protein insbesondere verschiedene Nachteile auf: erstens benötigt eine Überzugslösung auf der Basis von Sojabohnen- Protein eine gewisse Zeit, um unter Bildung eines Überzugs zu trocknen; zweitens sind die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Überzügen auf der Basis von Sojaprotein eher schlecht, und der Überzug ist nicht transparent; und drittens muß dieser Typ von Überzug an einen spezifischen Schichtträger-Typ gebunden werden. Insbesondere muß der Schichtträger ein Schichtträger aus einem synthetischen Harz sein, das gegenüber Sojabohnen-Protein aktiv ist, um die richtige Haftung zu erhalten.
Die japanische J 03198754 beschreibt einen Typ eine Schichtträgerüberzugs für die Verpackung von Nahrungsmitteln und Arzneimitteln, der wasserfest ist. Er ist jedoch nur bei Raumtemperatur oder etwas darüber wasserfest. Gemäß diesem Patent ist der Film thermisch löslich und löst sich in 3 bis 5 Minuten bei 60 bis 70ºC, wenn er sich in Kontakt mit Wasser befindet. Außerdem scheint dieser Film eher schlechte mechanische Eigenschaften zu haben, da eine dreischichtige Struktur benötigt wird, um eine annehmbare physikalische Festigkeit zu gewährleisten. Außerdem enthält der Film, neben anderen Bestandteilen, Pullulan, das für eine Verwendung auf dem Nahrungsmittelgebiet nicht zugelassen ist, und zwar weder in Europa noch in den Vereinigten Staaten von Amerika.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem Verpackungsmaterial mit einem Überzug von Nahrungsmittelqualität, der wasser- und fettbeständig ist, gute mechanische Eigenschaften aufweist und relativ einfach herzustellen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verpackungsmaterial bereitgestellt, das einen Schichtträger und einen Überzug von Nahrungsmittelqualität aufweist, der gegen Wasser, Feuchtigkeit oder Fett beständig ist, wobei der Überzug etwa 60 bis 70 Gew.-% Eiweiß, etwa 25 bis 30% Weichmacher, etwa 5 bis 10% Emulgator und etwa 3 bis 8% Wasser umfaßt.
Der Schichtträger kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, beispielsweise Papier, Feinpappe, Pappe, Metall, einem synthetischen Schaum, Kunststoff, Leinen oder einer Kombination davon. Der Schichtträger weist daher eine große Vielseitigkeit auf. Beispielsweise kann der Schichtträger für Teller, Backpfannen, Verpackungssysteme für gefrorene Nahrungsmittel wie Fisch, Gemüse, Früchte, Eisceremes, Fleisch oder Pizza oder andere ähnliche Verwendungen verwendet werden. Er kann auch dazu verwendet werden, Würste, Hamburger, Pomes frittes oder andere Fast- Food-Produkte zu verpacken, oder als Einwickelmaterial, um Fleisch, Früchte oder Gemüse gegen ein Austrocknen zu schützen und diese frisch zu halten, und zwar als Alternative zu Wachspapier, oder für ähnliche Verwendungen.
Der Sperrschichtüberzug weist viele Vorteile auf. Erstens vermeidet die Verwendung von Eiweis als Proteinquelle die Notwendigkeit, Sojaproteine mit allen Nachteilen von Sojaprotein zu verwenden. Da als Protein-Quelle für den Film nur Eiweiß verwendet wird, ist er leichter herzustellen. Darüber hinaus kaguliert das Eiweis in dem Überzug während einer thermischen Behandlung nahezu momentan, und das spart Zeit und Geld für das Fixieren des Überzugs auf dem Schichtträger. Ferner benötigt das Eiweißprotein einen speziellen Typ von Schichtträger, um seine Haftung zu gewährleisten, da es keine aktive Reaktion zwischen dem Überzug und dem Schichtträger gibt, wie sie beim Stand der Technik erforderlich ist. Bei dem Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung ist der Weichmacher ausgewählt aus Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Glycerin sowie Mischungen davon. Der Emulgator ist ein acetyliertes Monoglycerid.
Der Überzug weist ferner bis zu 3 Gew.-% Lecithin auf.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials; wobei das Verfahren das Aufbringen einer Überzugslösung, die etwa 25 bis 30 Gew.-% Eiweißpulver, etwa 10 bis 15% Weichmacher, etwa 2 bis 5% Emulgator und etwa 50 bis 63% Wasser enthält, auf einen Schichtträger, das Koagulieren und das Trocknen des Überzugs umfaßt.
Das Eiweißpulver stellt die unlösliche Struktur für den Überzug bereit. Es ist ferner zu berücksichtigen, daß die Erhöhung der Menge an Protein in der Lösung die Viskosität der Überzugslösung erhöht und es schwieriger macht, auf einem gegebenen Schichtträger eine dünne Schicht auszubilden. Es wurde beobachtet, daß die Verwendung von etwa 25 bis 30% Eiweißpulver für die Überzugszusammensetzung am besten ist. Wenn auf dem Schichtträger ein dünner Überzug gewünscht wird, ist es entweder möglich, die Menge an Eiweißpulver in der Lösung zu vermindern oder es ist möglich, Walzen zu verwenden, um den Überzug auf dem Schichtträger zu verteilen.
Wasser wird vorzugsweise dazu verwendet, das Eiweißpulver zu lösen, um die Grundlösung für den Film zu bilden. Um eine optimale Lösung zu erhalten, sind etwa 50 bis 63% Wasser erforderlich, um die gute Verteilbarkeit sowie die kurze Trocknungsdauer, die für den Überzug gewünscht werden, zu erhalten. Die Erhöhung der Wassermenge verlängert die Trocknungszeit.
Um die Sperrschichteigenschaften gegen Wasser, Feuchtigkeit und Fett zu verbessern, wird ein Emulgator, beispielsweise ein acetyliertes Monoglycerid, zu der Beschichtungslösung zugesetzt. Der Emulgator zeigt auch einen direkten Effekt auf die Viskosität der Lösung sowie auf die Homogenität der Überzugsstruktur. Es wurde beobachtet, daß eine Erhöhung der Emulgatormenge auch die Tendenz zu einer unregelmäßigen Beschichtung und zu einer Rißbildung erhöht. Für die besten Ergebnisse werden etwa 2 bis 5% Emulgator verwendet.
Um gute mechanische Eigenschaften zu gewährleisten, wird ein Weichmacher, beispielsweise Polyethylenglycol, Polypropylenglycol oder Glycerin, zu dem Emulgator zugesetzt, um die Elastizität des überzogenen Substrats zu erhöhen. Da der Weichmacher die Eigenschaft der Wasser-, Feuchtigkeits- und Fett-Sperrschichtwirkung vermindert, wurde gefunden, daß etwa 12 bis 15% Glycerin für diesen Überzugstyp am besten sind, obwohl diese Menge mit annehmbaren Ergebnissen um etwa 10 bis 15% erhöht werden kann.
Nachdem der Weichmacher und der Emulgator vermischt wurden, wird die Lösung zu der vorherigen Eiweißlösung zugesetzt, um eine homogene endgültige Lösung zu erhalten, die auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht werden kann. Die endgültige Lösung ist durch eine geringe Viskosität gekennzeichnet, die gut dafür geeignet ist, auf ein gewünschtes Substrat auf eine solche Weise aufgetrage zu werden, daß sie eine gleichförmige Dicke ausbildet.
Um eine bessere Homogenität des Überzugs zu erhalten, kann zu der Eiweiß- und Wasser-Lösung Lecithin zugesetzt werden, bevor die Weichmacher- und Emulgator-Lösung zugesetzt wird. Die Zugabe von Lecithin in geringen Mengen, bis zu etwa 1%, vermeidet die Bildung von Schaum, der durch Eiweiß innerhalb der Lösung erzeugt wird.
Die endgültige Lösung kann auf die Oberfläche des Schichtträgers mit einer Büste, mit einer Walze, durch Aufsprühen oder mit irgendeinem anderen gleichwertigen System aufgebracht werden. Die Menge der aufgebrachten Lösung beträgt etwa 80 bis 120 g/m², um nach dem Erhitzen und Trocknen einen endgültigen Überzug in der Größenordnung von 0,05 bis 0,15 mm zu erhalten, der für gute Feuchtigkeits-, Wasser- und Fett- Sperrschichteigenschaften benötigt wird.
Nachdem das Substrat beschichtet wurde, wird die Beschichtung durch thermische Behandlung fixiert. Die thermische Behandlung besteht aus etwa 1 bis 10 min bei einer Temperatur von etwa 60 bis 100ºC, um die Koagulation des Eiweißes zu gewährleisten, das innerhalb des Überzugs enthalten ist. Diese Operation kann entweder in einem Wärmetunnel für eine kontinuierliche Produktion durchgeführt werden, oder in einem Ofen für die ansatzweise Herstellung. Die thermische Energie kann beispielsweise mit einem IR-Strahler, durch Heißluft, durch Dampf oder mit irgendeiner gleichwertigen Ausrüstung erzeugt werden.
Nach dem Trocknen des Überzugs auf dem Schichtträger verändern sich die Anteile der Beschichtungsbestandteile entsprechend der Menge an Flüssigkeit, die verdampft wurde. Die nach dem Erhitzen zurückbleibende Feuchtigkeit sollte in der Größenordnung von 6% liegen, was am besten ist, um die Elastizität des Sperrschichtmaterials zu gewährleisten. Während die Wassermenge abnimmt, nehmen die Anteile aller anderen Bestandteile zu: der Anteil des Eiweißes steigt auf etwa 60 bis 70 Gew.-%, die des Weichmachers beträgt etwa 25 bis 30%, die Emulgatormenge liegt in der Größenordnung von 5 bis 10%, und es sollten weniger als 3% Lecithin in dem getrockneten Überzug vorliegen.
Die Eigenschaften eines Schichtträgers mit dem Überzug von Nahrungsmittelqualität, wie er weiter oben in diesen Dokument beschrieben wird, führt zu interessanten Möglichkeiten:
Wie es auch der Fall für irgendein anderes Verpackungsmaterial mit Lebensmittelqualität mit Wasser-, Feuchtigkeits- und Fettfesten Eigenschaften wäre, besteht kein Erfordernis, zusätzlich Kunststoffbeutel oder Aluminiumunterlagen zu verwenden, um das Nahrungsmittel und den Schichtträger zu trennen, da das Nahrungsmittel sich nicht in direktem Kontakt mit dem Schichtträger befindet, sondern mit dessen Überzug von Nahrungsmittelqualität; folglich können kein Wasser, keine Feuchtigkeit oder kein Fett durch den Überzug in den Schichtträger wandern, und damit auch kein ungenießbarer Bestandteil aus dem Schichtträger in das Nahrungsmittel. Trotzdem, im Vergleich zu bekannten Überzügen von Nahrungsmittelqualität, ist der vorliegende sehr viel stabiler, wenn er Hitze oder Kälte oder einer mechanischen Spannung ausgesetzt wird, und er ist außerdem transparent. Das Verpackungsmaterial ist bei Raumtemperatur elastisch und bildet bei einem Gefrieren bis hinab zu -50ºC keine Risse. Es widersteht einer Temperatur von 100ºC ohne sichtbare Veränderungen, und da zur Aufnahme des Nahrungsmittels kein Aluminiumträger vorhanden ist, gestattet das Verpackungssystem ein Erhitzen in einem Mikrowellenofen, so daß das Nahrungsmittel in seiner Verpackung bleiben kann, bis das Garen abgeschlossen ist.
Um die Beschreibung der Erfindung weiter zu illustrieren, werden ein paar konkrete Beispiele angegeben, die ausgeführt wurden.

Beispiel 1

Die vorgeschlagene Sperrschicht dient dazu, einen Papp- Schichtträger zu beschichten und zu schützen, der als Tiefkühlnahrungsmittel-Karton für gefrorene Pizzas verwendet wird, die man direkt in ihrer Verpackung garen können soll.
Der Schutzüberzug des Substrats wird aus den folgenden Mengen an Bestandteilen hergestellt.
- 27,5% Eiweißpulver,
- 15% Glycerin,
- 2% acetyliertes Monoglycerid,
- 55,5% Wasser.
Zuerst wird das gesamte Eiweißpulver in dem Wasser gelöst. Dann werden Glycerin und acetyliertes Monoglycerid, die miteinander vermischt wurden, zu dem aufgelösten Eiweißpulver zugegeben, um eine homogene Lösung zu erhalten.
Dann werden 100 g/m² der Lösung mit einer Bürste auf eine Pappe aufgebracht, um einen dünnen und gleichmäßigen dicken Film zu bilden, um eine endgültige Dicke nach dem Erhitzen von 0,1 mm zu erhalten, was ausreicht, um die Sperrschichteigenschaften gegen Wasser, Feuchtigkeit und Fett zu garantieren.
Nachdem die Lösung auf dem Schichtträger verteilt wurde, wird sie durch eine thermische Behandlung fixiert. Die thermische Behandlung erfolgt in einem Ofen unter Verwendung eines IR- Strahlers als Quelle für die thermische Energie.

Beispiel 2

Dieses Beispiel illustriert einen Überzug für eine Fast-Food- Feinpappenunterlage für Hamburger, die als Take-Away-Food verkauft werden.
Der Überzug wird aus einer flüssigen Lösung hergestellt, die die folgenden Anteile von Bestandteilen enthält.
- 27,5% Eiweißpulver,
- 12% Glycerin,
- 5% acetyliertes Monoglycerid,
- 55% Wasser
- 0,5% Lecithin.
Das Mischen der Bestandteile erfolgt wie im vorausgehenden Beispiel, außer daß das Lecithin zu der Eiweiß-in-Wasser- Lösung zugesetzt wird, bevor die Lösung von Glycerin und acetyliertem Monoglycerid zu dem aufgelösten Eiweißpulver zugegeben wird.
Nach dem Vermischen der Lösung wird ein Film von 120 g/m² mit einer Bürste auf dem Schichtträger verteilt, um eine Enddicke von 0,15 mm zu erhalten. Nach dem Beschichten des Schichtträgers erfolgt das Erhitzen und das Trocknen in einem Heiztunnel unter Verwendung von Dampf als Quelle für die thermische Energie.

Beispiel 3

Das letzte Beispiel betrifft einen Überzug von Papier zum Einwickeln von frischen Nahrungsmitteln wie Gemüse, Früchten, Fleisch, Fisch, Käse usw. Dieses Papier stellt eine Alternative zu dem herkömmlichen Wachspapier dar, das für den gleichen Zweck verwendet wird.
Die Zusammensetzung der Lösung, die auf dem Papier verteilt und anschließend getrocknet werden soll, ist die folgende:
- 27,5% Eiweißpulver,
- 10% Glycerin,
- 2% acetyliertes Monoglycerid,
- 60% Wasser,
- 0,5% Lecithin.
Die Herstellung der Lösung, das Beschichten des Schichtträgers und das Trocknen erfolgt wie bei der Arbeitsweise von Beispiel 2 beschrieben wurde.

Claims

1. Verpackungsmaterial, das einen Schichtträger und einen Überzug von Nahrungsmittelqualität, der gegen Wasser, Feuchtigkeit oder Fett beständig ist, aufweist, wobei der Überzug 60 bis 70 Gew.-% Eiweiß, 25 bis 30% Weichmacher, 5 bis 10% Emulgator und 3 bis 8% Wasser umfasst.

2. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, bei dem der Schichtträger ausgewählt ist aus Papier, Feinpappe, Pappe, Kunststoff, synthetischem Schaum, Metall, Leinen oder einer Kombination davon.

3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Überzug außerdem bis zu 3 Gew.-% Lecithin aufweist.

4. Verpackungsmaterial nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Weichmacher ausgewählt ist aus Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Glycerin und Mischungen davon.

5. Verpackungsmaterial nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Emulgator ein acetyliertes Monoglycerid ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, das das Aufbringen einer Beschichtungslösung, die 25 bis 30 Gew.-% Eiweißpulver, 10 bis 15% Weichmacher, 2 bis 5% Emulgator und 50 bis 63% Wasser aufweist, auf einen Schichtträger, das Koagulieren und das Trocknen des Überzugs umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Beschichtungslösung dadurch hergestellt wird, daß man das Eiweiß- pulver in Wasser auflöst, bevor man eine Weichmacher- und Emulgatormischung zusetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Eiweiß- und Wasser-Lösung außerdem mit bis zu 1% Lecithin vermischt wird.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Überzugslösung mit Hilfe einer Bürste, einer Walze oder durch Aufsprühen auf den Schichtträger aufgebracht wird.

10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem der Überzug in einem Erhitzungstunnel oder einem Ofen koaguliert und getrocknet wird.

11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem die Erhitzungsbedingungen in der Größenordnung von 1 bis 10 min bei einer Temperatur von etwa 60 bis 100ºC liegen.