DE2600716C2 - - Google Patents
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- A22—BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
- A22C—PROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
- A22C13/00—Sausage casings
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kollagen-Hülle mit im wesentlichen
zylindrischer Oberfläche und schlauchförmiger
Struktur, bestehend aus mindestens zwei ausgehärteten,
konzentrischen, miteinander vereinigten Schichten, die
eine Mehrzahl Kollagen-Bänder aufweisen, welche längs
schraubenförmiger Bahnen in entgegengesetzter Richtung zu
jenen in der benachbarten Schicht ausgerichtet sind und
sich unter Bildung einer netzartigen Schlauchform überlappen
sowie Fibrillen und/oder Fasern aufweisen, die,
zumindest an den Außenseiten der Bänder, im wesentlichen
in Richtung der Bänder verlaufen.
Kollagen-Hüllen der genannten Art werden als eßbare Hüllen
für Wurst aus frischem Schweinefleisch, die vor Verzehr
gekocht werden muß, ebenso wie für Wiener- oder Frankfurter-
Würstchen verwendet. Die genannten Wurstsorten werden
im allgemeinen durch den Wursthersteller geräuchert und
gekocht und vor Verzehr nur erwärmt. Wenn Wurst mit einer
eßbaren Hülle versehen ist, braucht sie vor dem Verzehr
nicht entfernt zu werden.
Im Vergleich zu natürlichen Hüllen oder Därmen sind
Kollagen-Hüllen für das Füllen auf modernen, schnell
arbeitenden Wurstfüllmaschinen besser geeignet. Die Verwendung
derartiger Kollagen-Hüllen zur Herstellung von
Würsten o. dgl. auf äußerst schnell arbeitenden automatischen
Maschinen war jedoch bisher nur beschränkt möglich.
So zerreißen zarte Kollagen-Hüllen außerordentlich leicht
bei maschineller Verarbeitung, während Hüllen ausreichender
Festigkeit für eine maschinelle Verarbeitung zäh sind
und im allgemeinen nicht als eßbar akzeptiert werden.
Aus der DE-PS 6 59 706 ist eine Kollagen-Hülle der
vorgenannten Gattung bekannt, bei der zwei oder mehrere
Schichten aus Faserstoff aufeinandergepreßt werden, deren
Fasern zur Erzielung einer besonderen Festigkeit verschieden
ausgerichtet sind. Dabei wird die Ausrichtung der
Fasern der beiden innig miteinander verbundenen Hüllen
offen gelassen; die Fasern des Innenschlauches können
längs desselben und des Außenschlauches in Umfangsrichtung
des letzteren verlaufen. Die Richtung der Fasern kann auch
umgekehrt sein. Neben der genannten diagonalen Lagerung
der Fasern der Innen- und Außenhülle ist selbst an eine
äußere Umspinnung der mit beliebiger Faserlagerung hergestellten
Innenhülle gedacht. Diese bekannte Wursthülle
weist daher über ihren gesamten Querschnitt eine einheitliche
Struktur auf, bei der lediglich auf die Ausrichtung
der Fasern und das Aufeinanderpressen der Hüllen Wert
gelegt wird.
Kollagen weist besondere rheologische Eigenschaften auf.
Wird z. B. saures gequelltes Kollagen-Gel durch einen
Extruder geschickt, neigen die gequellten Kollagen-
Fibrillen und/oder -Fasern dazu, sich zu verfilzen und in
Fließrichtung auszurichten. Beim Überführen von Kollagen
in eine Schlauchform tritt eine bestimmte Ausrichtung auf,
die bewirkt, daß die Hülle in Richtung dieser Ausrichtung
aufreißt. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn derartige
Fibrillen und/oder Fasern zufällig auf ein Hindernis in
ihrer Bewegungsbahn während der Extrusion treffen.
Außerdem haben fluide Kollagen-Massen unter bestimmten
Fließbedingungen die Neigung, daß sie die Randbedingungen
"speichern", unter denen sie fließen mußten. Wird z. B.
eine fluide Masse aus gequellten Kollagen-Fibrillen in
Teilströme aufgeteilt, die anschließend wieder vereinigt
werden, so wird derjenige Bereich, in dem die Teilströme
wieder aufeinander treffen und vereinigt werden, im
Material als weiter vorhandener Übergangsbereich gespeichert,
der bei der endgültigen Anwendung eine Schwachstelle
darstellt.
In der US-PS 31 22 788 wurde versucht, diese Schwierigkeiten
durch einen Extruder und ein Verfahren zu überwinden,
durch die die gequellte Kollagen-Masse mit Kräften
beaufschlagt wird, um eine unregelmäßige Ausrichtung des
Kollagens zu bewirken. Dabei wird eine Drehscheibe
verwendet, um die erwähnte "Speicherung" zu löschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Festigkeit
der Kollagen-Hülle der eingangs erwähnten bekannten
Gattung zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Außen-
und Innenseite der Kollagenhülle eine abgeflachte Oberfläche
aufweist.
Hierdurch wird erreicht, daß die Kollagen-Hülle eine hohe
Reißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber einem
Berstdruck aufweist, obwohl die Oberfläche der Kollagen-
Hülle innen und außen glatt ist. Die Verdichtung der
entgegengesetzt diagonal verlaufenden Faser- und/oder
Fibrillenstränge ist lediglich optisch erkennbar. Die
Kollagen-Hülle liegt in Form eines Zylinders mit Verstärkungsbereichen
vor, die eine bandartige Struktur aufweisen,
welche in die Hülle eingebettet ist. Es wird demnach
gar nicht erst versucht, eine unregelmäßige Ausrichtung
der Kollagen-Fibrillen und/oder -Fasern zu erreichen,
vielmehr wird die Eigenschaft von gequelltem Kollagen
ausgenutzt, sich auszurichten und eine sogenannte Speicherwirkung
zu zeigen, so daß eine zarte und eßbare Hülle erzeugt
wird.
Aus der genannten US-PS 31 22 788 ist ferner ein Verfahren
zum Herstellen einer Kollagen-Hülle mit zwei konzentrischen
Schichten eines Kollagengels bekannt, die von zwei
unterschiedlichen Gelquellen zugeführt werden, wobei die
beiden Kollagenschläuche in eine sich überlappende Lage
gebracht werden.
Das vorgenannte bekannte Verfahren ist zur Herstellung der
Kollagen-Hülle gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch
die im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 enthaltenen
Merkmale.
Hierdurch werden die Gelströme innerhalb des
Extruders vereinigt und innerhalb des Rohres des
Extruders ausgerichtet und verlassen den Extruder als ein
einziger Materialschlauch, der sich aus zwei Schichten
zusammensetzt, deren Fasern in entgegengesetzten Richtungen
ausgerichtet sind. Dabei ist die Oberfläche der
Kollagen-Hülle innen und außen absolut glatt, weil die
Fasern in den Bändern innerhalb des zylindrischen Zwischenraums
des Extruders geformt und ausgerichtet werden
und nicht erst, wenn der Schlauch am Ausgang des Extruders
gebildet wird.
Zur Herstellung der Kollagen-Hülle und zur Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 verwendet, die aus
der US-PS 31 22 788 bekannt ist. Diese Vorrichtung ist
gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch die im Kennzeichen
des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale. Durch die
Extrusion des Kollagen-Gels durch die Öffnungen der
Extruder hindurch werden die Fibrillen und/oder Fasern in
Extrusionsrichtung mindestens in der Außenfläche der
Bänder ausgerichtet, welche die Schichten bilden, wobei
diese Ausrichtung auch bei einer nachfolgenden Behandlung
erhalten, also "gespeichert" bleibt. Durch die in den
Extrudern vorgesehenen Öffnungen werden aus dem inneren
Kollagen-Gelstrom und dem äußeren Kollagen-Gelstrom eine
Anzahl von einzelnen Bändern gebildet, wobei die Fibrillen
und/oder Fasern im gequellten Kollagen in Extrusionsrichtung
ausgerichtet werden. Danach werden die beiden aus
diesen vielen Bändern oder Fäden bestehenden Gelströme
vereinigt, so daß sie eine einzige fluide Masse mit etwa
kreisförmigem Querschnitt bilden. Dabei befinden sich die
Bänder des äußeren Gels vorwiegend nahe der Außenfläche
des Kreisrings und die Fäden oder Bänder des inneren Gels
überwiegend nahe der Innenfläche des Kreisrings. Die
kreisringförmige fluide Masse wird dann zwischen die
beiden gegenläufigen zylindrischen Flächen, so daß ein
Schlauch gebildet wird, sowie anschließend durch eine
kreisringförmige formstabilisierende Öffnung hindurch
geschickt, die dem schlauchartigen Erzeugnis die endgültige
Form verleiht. Es ist ersichtlich, daß die Erfindung
eine Verbesserung der Festigkeit einer Kollagen-Hülle
nicht durch eine unregelmäßige Ausrichtung der Kollagen-
Fibrillen und/oder Fasern erreicht, sondern durch Bildung
der beiden schlauchförmigen Schichten mit einer Mehrzahl
von Kollagen-Bändern, die längs schraubenförmiger Bahnen
in entgegengesetzter Richtung zu jenen in der anderen der
beiden Schichten ausgerichtet sind. Dabei weisen diese
Kollagen-Bänder jeweils Fibrillen und/oder Fasern auf,
die, zumindest an den Außenseiten der Bänder, im wesentlichen
in Richtung der Bänder innerhalb der glatten Innen-
und Außenflächen der Kollagen-Hülle ausgerichtet und daher
nur optisch als netzartige Struktur erkennbar sind.
Im Rahmen der hier gegebenen Erläuterung werden folgende
Begriffsbestimmungen verwendet:
"Band" bezeichnet die Form des Kollagen-Gels, nachdem es
durch eine schmale Öffnung gedrückt worden ist, wobei es
in seinem Aussehen einem Band oder einem Stück Spaghetti
ähnelt, indem es relativ lang im Vergleich zu seinem
Durchmesser ist, der relativ klein ist. Die Fibrillen
und/oder Fasern des Kollagens auf der Außenfläche des
Bandes sind hauptsächlich in Längsrichtung infolge der
Kräfte ausgerichtet, denen das Kollagen-Gel während seines
Durchtritts durch die Öffnung ausgesetzt war. Die Kollagen-
Fibrillen und/oder Fasern im Inneren der Bänder können
irgend eine Ausrichtung haben und sind wahrscheinlich
weitgehend unregelmäßig ausgerichtet.
"Lage" bedeutet hier einen Satz oder eine Anzahl von
Bändern aus Kollagen-Gel, wobei die Bänder im allgemeinen
in derselben Richtung untereinander und im wesentlichen
parallel zueinander ausgerichtet sind.
"Ausgehärtete Lagen" bezeichnet hier die Lagen, wie sie in
der fertigen Hülle vorliegen. In den ausgehärteten Lagen
der fertigen Hülle ist das Kollagen, wie noch genauer
erläutert werden wird, in eine Hülle geformt, deren Dicke
beträchtlich kleiner als der Durchmesser der ursprünglichen
Bänder ist. Die Lagen und insbesondere die Bänder,
aus denen die Lagen während der Herstellung gebildet
werden, sind durch die Scherwirkung von zwei gegenläufigen
Extrudern, durch die Breite des Ringspaltes zwischen den
Extrudern und durch das Aushärten und Trocknen der
fertigen Hülle abgeflacht, so daß die Bänder in der
fertigen Hülle nicht mehr spaghettiartig aussehen, sondern
einen etwas unregelmäßigen Querschnitt haben. Zu diesem
Zeitpunkt liegen die Bänder nicht mehr einzeln vor, da sie
teilweise an ihren Rändern mit benachbarten Rändern
verschmolzen sind, wobei ein etwas abgeflachtes Band
vielleicht leicht ein benachbartes Band überlappt. Trotzdem
bleibt wegen der Längsausrichtung der Mehrzahl der
Fibrillen und/oder Fasern an der Außenfläche der Bänder,
die die Lagen bilden, der Umriß der Bänder in der fertigen
Hülle erkennbar, zumindest im feuchten Zustand der Hülle.
Eine weitere Behandlung derselben führt zu einer Neutralisierung
des sauren gequellten Gels, seiner weitgehenden
Entwässerung und einem Aushärten der schlauchartigen Form
in eine Hülle, die dann getrocknet wird.
Es wird somit erfindungsgemäß die Eigenschaft von gequelltem
Kollagen ausgenutzt, sich auszurichten und die
Ausrichtung zu speichern, um eine schlauchartige Kollagen-
Hülle zu bilden, die fester ist als bekannte Hüllen,
trotzdem aber zart und eßbar ist. Es werden somit gerade
die bisher als unerwünscht angesehenen Eigenschaften von
gequelltem Kollagen ausgenutzt, um eine festere schlauchartige
Kollagen-Hülle zu schaffen, die erfolgreich auf
äußerst schnell arbeitenden automatischen Wurstherstellungsmaschinen
verwendet werden kann.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch ein Fließdiagramm, das grundsätzlich
das erfindungsgemäße Verfahren
zum Extrudieren von Gelen darstellt;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Teils des fertigen Enderzeugnisses
gemäß der Erfindung;
Fig. 2A eine schematische Endansicht des Erzeugnisses
von Fig. 2;
Fig. 3 eine Endansicht des vorderen Teils der
Extrusionsvorrichtung;
Fig. 4 eine Endansicht des Austrittsendes der
Extrusionsvorrichtung;
Fig. 5A einen vertikalen Schnitt 5A-5A von Fig. 3
des vorderen Abschnitts der Extrusionsvorrichtung;
Fig. 5B einen vertikalen Schnitt 5B-5B von Fig. 4 des
Austrittsabschnitts der Extrusionsvorrichtung,
wobei Fig. 5B die Fig. 5A fortsetzt;
Fig. 6 einen vertikalen Schnitt 6-6 von
Fig. 5A, woraus der Drehantrieb für den
inneren Extruder ersichtlich ist;
Fig. 7 ähnlich Fig. 6 einen Schnitt 7-7 von
Fig. 5A, woraus der Drehantrieb für den
äußeren Extruder ersichtlich ist;
Fig. 8 einen vertikalen Schnitt des Austrittsabschnitts
der Extrusionsvorrichtung von Fig. 5B
in etwas größerem Maßstab;
Fig. 9 einen vertikalen Schnitt 9-9 von Fig. 8;
Fig. 10 einen vertikalen Schnitt im wesentlichen
10-10 von Fig. 8;
Fig. 11 einen vertikalen Schnitt im wesentlichen 11-11
von Fig. 5B;
Fig. 12 einen vertikalen Schnitt 12-12 von Fig. 5B;
Fig. 13 in vergrößertem Maßstab den Bereich, wo
das innere und das äußere Gel sich für eine
Drehung und für eine Extrusion treffen;
Fig. 14 eine abgewandelte Ausführung des Formstabilisierringraums
der Extrusionsvorrichtung; und
Fig. 15 eine weitere Abwandlung des Formstabilisierringraums,
der mit der Extrusionsvorrichtung verwendet
werden kann.
Die Grundzüge der Erfindung werden anhand von Fig 1, 2 und
2A erläutert.
Die erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung hat eine innere
Extruder-Einheit mit einem inneren Dorn und eine äußere
Extruder-Einheit mit einem äußeren Dorn. Ein noch zu
beschreibendes Getriebe dreht die innere Extruder-Einheit
in der einen Richtung (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn)
und die äußere Extruder-Einheit in der entgegengesetzten
Richtung (in der Zeichnung im Gegen-Uhrzeigersinn).
Ein inneres Gel A wird dem Innenraum der Extrusionsvorrichtung
über einen Einlaß am vorderen Ende der Extrusionsvorrichtung
zugeführt und durchläuft einen Ringkanal,
dessen eine Wand die innere Extruder-Einheit und dessen
andere Wand ein noch zu beschreibendes ortsfestes Rohr ist.
Ein äußeres Gel B wird der Extrusionsvorrichtung über einen
Einlaß zugeführt, und zwar der äußeren Extruder-Einheit.
Das innere Gel A wird durch zwei Sätze einer Anzahl von
Öffnungen im wesentlichen radial nach außen und das äußere
Gel B durch eine Anzahl von Öffnungen im wesentlichen radial
nach innen geleitet. Auf diese Weise werden das innere
und das äußere Gel in eine Anzahl von Fäden geformt, die
später zu Lagen vereinigt werden, und die Kollagen-Fibrillen
und/oder -Fasern werden infolgedessen in Fließrichtung
ausgerichtet.
Gemäß Fig. 1 nähern sich die beiden Gele am Auslaß der
Extrusionsvorrichtung und bewegen sich ein kurzes Stück
im Zwischenraum zwischen der äußeren und der inneren
Extruder-Einheit, die in entgegengesetzten Richtungen
umlaufen, und dann zwischen einem inneren und einem äußeren
Form-Stabilisierer, der einen stabilisierenden Schlauch formt.
Die Fäden des inneren und des äußeren Gels werden so durch
die innere und die äußere Extruder-Einheit, die gegensinnig
umlaufen, im wesentlichen gewendelt. Wie aus Fig. 1 und 2A
ersichtlich ist, wird das aus dem Zwischenraum zwischen
dem äußeren und dem inneren Form-Stabilisierer abgegebene
Erzeugnis mit einer netzartigen Struktur von Lagen erzeugt,
die aus Fäden mit gegensinnigen Wendeln bestehen.
Diese Wendelung bleibt selbst dann erhalten, nachdem das
schlauchförmige Kollagen-Erzeugnis einer weiteren Behandlung
unterzogen worden ist, die zu einer Neutralisierung des
sauer-gequellten Gels, einem Entzug eines großen
Teils seines Wassergehalts und einer Aushärtung des Schlauchs
in eine Hülle führt, die dann getrocknet wird, wie aus
Fig. 2 ersichtlich ist.
Fig. 2 zeigt das Enderzeugnis, nämlich, daß das erhaltene
rohr- bzw. schlauchförmige Erzeugnis seine gewendelte Netzstruktur
beibehält. Wie aus Fig. 2A erkennbar ist, besteht
das fertige Erzeugnis aus einem Netzwerk von zwei konzentrischen
Lagen 3 und 5 mit gegensinnig gewendelten, ausgehärteten
Fäden. Eine Wellenlinie 7 in Fig. 2A, an der sich die beiden
Lagen treffen, zeigt, daß ein relativ enger amorpher Grenzbereich
vorhanden sein kann, wo die Ausrichtung der Fibrillen
und/oder der Fasern ungeordnet sein kann. Auf jeden Fall
ist aber ersichtlich, daß die äußere Lage vorwiegend aus
Fäden des äußeren Gels besteht, die in der einen Richtung
gewendelt sind, während die innere Lage vorwiegend aus
Fäden des inneren Gels besteht, die in der anderen Richtung
gewendelt sind.
Gemäß Fig. 2 beträgt der Wendelsteigungswinkel in bezug
auf die Längsrichtung der Hülle vorzugsweise 35-50°, obwohl
dieser Winkel auf Wunsch stark variiert werden kann.
Verschiedene Winkel können für eine maximale Hüllenfestigkeit
erwünscht sein, und zwar je nach den speziellen Maschinen,
mit denen die Hüllen schließlich bei der Wurstfertigung
behandelt werden, da verschiedene Maschinen verschiedene
mechanische Spannungen in der Hülle erzeugen.
Grundsätzlich besteht jedoch, wie Fig. 2 und 2A zeigen,
das fertige Erzeugnis aus zwei ausgehärteten Lagen 3 und 5,
deren jede aus einer Anzahl von Fäden 9 gebildet ist, wobei
die Fäden der einen Lage gegensinnig zu den Fäden der
anderen Lage gewendelt sind.
Nachdem das schlauchförmige Erzeugnis die Extrusionsvorrichtung
gemäß der Erfindung verlassen hat, wird es einer weiteren
Behandlung wie in der US-PS 35 35 125 beschrieben unterzogen.
Die so hergestellte fertige Hülle enthält zwei Lagen aus
Fäden von Kollagen, die jetzt ausgehärtet sind. Die Einwirkung
der gegensinnig umlaufenden Extruder-Einheiten, der Einfluß
der Breite des Ringkanals, die kleiner als der Durchmesser
der einzelnen Fäden ist, die die Lagen bilden, sowie das
Aushärten und Trocknen zum Erzeugen der fertigen Hülle
bewirken, daß die Fäden in den ausgehärteten Lagen nicht
mehr ihr ursprüngliches spaghetti-artiges Aussehen zeigen.
Stattdessen haben die Fäden einen mehr unregelmäßigen Querschnitt
und sehen abgeflachter aus, wobei sie teilweise
in den Randbereichen in den benachbarten Faden übergehen,
wobei ein Faden den nächsten überlappt. Dennoch bleibt
infolge der Längsausrichtung der meisten Fibrillen und/oder
Fasern auf der Außenfläche des Fadens das Profil der Fäden,
insbesondere im feuchten Zustand der Hülle, in den ausgehärteten
Lagen der Hülle erkennbar. Jede Lage der Hülle
erscheint gestreift, wobei die Streifen bzw. Bänder etwas
unregelmäßig, jedoch im wesentlichen parallel und die ursprünglichen
Fäden andeutend verlaufen, aus denen sie gefertigt
wurden. Die Außenfläche der fertigen Hülle ist verhältnismäßig
glatt und enthält keine Riffelung oder Streifen
wie gemäß der GB-PS 11 66 398. Da die Ausrichtung, die in
den ausgehärteten Fäden sichtbar ist, die die eine Lage
bilden, gegensinnig zu der anderen konzentrischen Lage
ist, zeigt das schlauchartige Gebilde ein netzartiges Aussehen.
Diese Struktur ist nicht genau ein Netz, jedoch gibt
es keine Löcher in den Hüllenwänden. Die fertige Hülle ist
ein Laminat (die beiden Lagen der Hülle können tatsächlich
bei vorsichtiger Handhabung auseinandergezogen werden) und
sieht wie ein Netz aus. Innerhalb jeder Lage haben die die
Lage bildenden ausgehärteten Fäden ein streifenförmiges
Aussehen, bei dem, wenn die Hülle naß ist, abwechselnd hellere
und dunklere Bereiche auftreten, so daß die ursprünglichen
Fäden und ihre Ränder sowie das netzartige Aussehen der
fertigen Hülle erkennbar sind.
Es ist also ersichtlich, daß die Fäden und Lagen in Fig. 1,
2 und 2A etwas idealisiert dargestellt sind, da in der
Praxis die Fäden etwas abgeflacht sind und an ihren Rändern
ineinander übergehen.
Es werden nun die Fig. 5A, 5B und 8 erläutert.
Diese Figuren zeigen ein ortsfestes Gehäuse oder Gestell
6, auf dem die übrigen Bauteile der Extruder-Vorrichtung
befestigt sind. So ist am Gehäuse 6 in irgendeiner zweckmäßigen
Weise ein ortsfester Hohlkörper 8 angebracht. Der
Hohlkörper 8 dient zum Einleiten von Ammoniak-Gas, das
bei der Herstellung der Hülle verwendet wird, nachdem
der Kollagen-Schlauch von der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung
abgegeben worden ist.
Der Hohlkörper 8 trägt an einem Ende ein Gewinde 10 zum
Aufschrauben einer Mutter 12. Die Mutter 12 hält einen inneren
Form-Stabilisierer 16 ortsfest am Gehäuse 6 (Fig. 5B).
Der innere Stabilisierer 16 ist unmittelbar zu einem äußeren
Form-Stabilisierer 18 benachbart, d. h. er bildet einen stabilisierenden
Ringraum. Wie noch gezeigt werden wird, durchströmt
das Gel nach der Extrusion zwischen dem inneren Extruder 55
und dem äußeren Extruder 57 den Raum zwischen dem inneren
und dem äußeren Stabilisierer, wenn das Kollagen-Erzeugnis
von der Extrusionsvorrichtung abgegeben wird, um dadurch
die Abmessungen des Erzeugnisses festzulegen, wie es ausgestoßen
wird. Der äußere Stabilisierer ist an einem Gehäuseflansch
17 durch irgendein Befestigungsmittel wie Schrauben
20 befestigt. Der Zwischenraum zwischen dem inneren und
dem äußeren Stabilisierer kann entsprechend den gewünschten
Maßen und/oder den Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses
variiert werden.
Am entgegengesetzten oder vorderen Ende der Extrusionsvorrichtung
befindet sich ein Einlaß 22, durch den das innere Gel
A der Extrusionsvorrichtung zugeführt wird (Fig 5A).
Ein innerer Dorn 2 ist an einem Lager 24 für den inneren
Dorn befestigt. Der innere Dorn 2 ist konzentrisch und
beabstandet zum Hohlkörper 8, um einen Kanal 11 für das
innere Gel A zu bilden. Der innere Dorn 2 und der innere
Extruder 55 bilden zusammen die innere Extruder-Einheit.
Zusätzlich zum inneren Dorn 2 ist ein äußerer Dorn 4 vorgesehen,
der an einem Lager 26 für den äußeren Dorn befestigt
ist. Der äußere Dorn 4 ist konzentrisch zum inneren Dorn 2
gelagert. Der äußere Dorn 4 bildet zusammen mit dem äußeren
Extruder 57 die äußere Extruder-Einheit.
Der äußere Extruder ist vom inneren Extruder 55 getrennt,
um einen Kanal für den Durchfluß der Gele zu bilden, nachdem
das innere Gel und das äußere Gel zusammengeführt worden sind.
Die Breite des Kanals zwischen dem inneren und dem äußeren
Extruder kann entsprechend den gewünschten Eigenschaften
des fertigen Erzeugnisses variieren, betrug jedoch zum Beispiel
bei der praktischen Erprobung 0,048 cm (0,019′′). Das
äußere Gel wird dem äußeren Extruder über einen Einlaß 27
zugeführt.
Erfindungemäß ist eine Einrichtung vorhanden, um die
innere Extruder-Einheit gegensinnig zu drehen.
Diese Einrichtung ist am deutlichsten in Fig. 5A, 6 und 7
abgebildet. Sie ist dort als eine Antriebswelle 28 gezeigt.
Die Antriebswelle 28 wird durch irgendeinen herkömmlichen
Motor (nicht gezeigt) ihrerseits angetrieben. Die Antriebswelle
28 ist durch einen Keil 30 mit einem relativ breiten
Antriebs-Zahnrad 32 verkeilt.
Bei der inneren Extruder-Einheit kämmt das Antriebs-Zahnrad 32
mit einem Zwischen-Zahnrad 34, das seinerseits in ein Zahnrad
36 eingreift, das am inneren Dorn 2 durch einen Keil 38 befestigt
ist, um die innere Extruder-Einheit im Uhrzeigersinn
zu drehen (vgl. Fig. 1 und 6). Andererseits kämmt das Antriebs-
Zahnrad 32 unmittelbar mit einem Zahnrad 40, das am äußeren
Dorn 4 durch einen Keil 42 befestigt ist, um die äußere
Extruder-Einheit im Gegen-Uhrzeigersinn zu drehen. Die Bewegungsrichtung
der inneren und der äußeren Extruder-Einheit
ist unwesentlich, solange nur beide Extruder-Einheiten gegensinnig
umlaufen.
Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, laufen der
innere und der äußere Extruder mit derselben Drehzahl um.
Der Wendelwinkel der Kollagen-Ströme in jeder Lage der Hülle
kann durch Änderung des Drehzahlverhältnisses der gegensinnig
umlaufenden Extruder und der Hüllenextrusionsgeschwindigkeit
variiert werden.
Erfindungsgemäß haben der innere und der äußere Extruder
55 bzw. 57 eine Anzahl von Öffnungen, um sowohl das innere
als auch das äußere Gel in mehrere Fäden zu extrudieren.
Durch die Extrusion des Kollagen-Gels durch die Öffnungen
hindurch werden die Fibrillen und/oder Fasern in Extrusionsrichtung
mindestens in der Außenfläche der Fäden ausgerichtet,
die die Lagen bilden, wobei diese Ausrichtung auch
bei einer nachfolgenden Behandlung erhalten bleibt. Die
Ausrichtung dieser Fäden und ihrer ausgerichteten Fibrillen
und/oder Fasern besteht im fertigen Erzeugnis fort, ist
also gewissermaßen "gespeichert". Die Öffnungen könnten
daher als "Speicher"-Düsen bezeichnet werden.
Der spezielle Aufbau ist in Fig. 9 und 10 sowie 13 gezeigt.
Gemäß Fig. 9 tritt das äußere Gel durch den Einlaß 27
hindurch in einen ersten Verteilerkanal 44 ein, durch eine
Anzahl von Öffnungen 46 in einen zweiten Verteilerkanal 48
und durch eine weitere Anzahl von Öffnungen 50 in einen
dritten Verteilerkanal 52. Das äußere Gel durchfließt
dann in Pfeilrichtung eine Anzahl von Öffnungen 54 für
das äußere Gel im äußeren Extruder 57.
Es sind zweiunddreißig derartige Öffnungen vorhanden, obwohl
auch mehr oder weniger Öffnungen vorgesehen sein können,
wobei die Anzahl der Öffnungen nicht kritisch ist. So sind
zufriedenstellende Kollagen-Hüllen mit sechzehn und mit
vierundzwanzig Öffnungen im Extruder hergestellt worden.
Auch eine noch kleinere oder größere Anzahl von Öffnungen
dürfte ausreichen. Obwohl in der Zeichnung jeder Extruder
mit derselben Anzahl von Öffnungen abgebildet ist, ist auch
dies nicht zwingend. Das äußere Gel wird beim Durchfließen
durch die äußeren Öffnungen 54 in eine Anzahl von Fäden
geformt, so daß die Fibrillen und/oder die Fasern in Extrusionsrichtung
ausgerichtet werden. Die Fibrillen und/oder Fasern
"speichern" diese Ausrichtung trotz der Umformung der
Fäden in Lagen und deren anschließende Behandlung.
Das innere Gel wird durch eine Anzahl von Öffnungen extrudiert,
wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist. Im Fall des inneren
Gels hat der innere Extruder 55 zwei Sätze von Öffnungen 56.
Wie abgebildet beträgt die Anzahl der Öffnungen zweiunddreißig
wie beim äußeren Extruder, jedoch könnte die Anzahl auch
größer oder kleiner sein, da sie nicht kritisch ist.
Je größer die Anzahl der Öffnungen ist, umso größer ist die
Anzahl der Fäden in den Strömen in jeder Lage, d. h. umso
feiner das netzartige Aussehen des fertigen Erzeugnisses.
Wegen des relativ kleinen Durchmessers des inneren Extruders
hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, zwei Sätze von
sechzehn Öffnungen anstatt eines Satzes von zweiunddreißig
Öffnungen zu verwenden. Wie auch aus Fig. 13 ersichtlich
ist, sind diese Sätze von Öffnungen gegeneinander versetzt,
anstatt zu fluchten.
Fig. 13, die die versetzten Öffnungen 56 abbildet, zeigt
auch die Verwendung eines Verteilerkanals 65 für die Aufnahme
des Gels unmittelbar vor dessen Einströmen in den Zwischenraum
zwischen dem inneren und dem äußeren Extruder.
Der Durchmesser der Öffnungen im inneren und im äußeren
Extruder ist relativ klein, er betrug in der praktischen
Erprobung z. B. 0,157 cm (0,062′′).
Diese Abmessung ist bedeutend größer als die Breite des
Kanals zwischen dem äußeren und dem inneren Extruder. Dies
führt - wie bereits angedeutet - zu einer gewissen Änderung
der Form der Fäden, indem sie ihr genaues fadenartiges
Aussehen verlieren, das sie bei der Extrusion hatten, und sie
nehmen eine etwas abgeflachte Form an. Daher ist das
schlauchförmige Erzeugnis am Auslaß der Extrusionsvorrichtung
(Fig. 1) etwas schematisch bzw. idealisiert abgebildet.
Fig. 9 und 10 zeigen durch Pfeile die Fließbewegung des
inneren Gels A an, das sich radial nach außen zum inneren
Extruder bewegt, während das äußere Gel B sich radial nach
innen bewegt. Das äußere und das innere Gel vereinigen
sich im Raum zwischen dem inneren und äußeren Extruder
und bewegen sich zusammen bis zu ihrem Ausstoß (vgl. Fig. 5B
und 8). Obwohl die beiden Gele sich zusammen bewegen,
bleiben sie im wesentlichen getrennt in die sogenannten
Lagen, da vorher das innere und das äußere Gel in getrennte
Fäden extrudiert worden sind.
Das Erzeugnis wird nach Durchtritt zwischen den ortsfesten
Stabilisierern, nämlich dem inneren Stabilisierer 16
und dem äußeren Stabilisierer 18 ausgestoßen. Der innere
und der äußere Stabilisierer sind ähnlich Formwerkzeugen
und verleihen dem fertigen Erzeugnis Maßhaltigkeit. Wie
angedeutet, kann der Zwischenraum zwischen dem inneren und
dem äußeren Stabilisierer stark von den gewünschten Werten
der Dicke und/oder Parametern des fertigen Erzeugnisses abhängen.
Anschließend wird das Extrudat einer weiteren Behandlung
unterzogen, wie sie an sich bekannt und vorzugsweise in der
US-PS 35 35 125 beschrieben ist, die zur Ausbildung der
ausgehärteten Lagen von Fäden führt, die im Enderzeugnis
vorhanden sind.
Fig. 14 und 15 zeigen, wie der Durchmesser des fertigen
Erzeugnisses variiert werden kann, indem die Bewegungsbahn
der Gele bei ihrem Durchlauf zwischen dem inneren und dem
äußeren Stabilisierer geändert wird. Zum Beispiel Fig. 14
zeigt den Kanal zwischen dem inneren und dem äußeren Formstabilisierer
im wesentlichen nach außen verlaufend, um den
Durchmesser des fertigen Erzeugnisses zu erhöhen.
Fig. 15 zeigt den Kanal zwischen dem inneren und dem äußeren
Formstabilisierer im wesentlichen nach innen verlaufend, um
den Durchmesser des fertigen Erzeugnisses zu verringern.
Es ist ersichtlich, daß wegen der für den inneren und den
äußeren Formstabilisierer verwendeten, oben beschriebenen
Befestigungseinrichtung der Durchmesser der erzeugten Hülle
relativ einfach geändert werden kann.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Merkmal der Erfindung. Dort
ist ein Einlaß 60 abgebildet, der zu einem Kühlkanal 62
führt, der in einen Auslaß 64 endet, von dem ein Kühlmittel
austritt. Die Zeichnung zeigt ferner verschiedene Schlitze
und Kühl-, Schmier- und/oder Druckminder-Kanäle, die sich
als zweckmäßig, jedoch nicht kritisch herausgestellt haben,
weshalb sie nicht genauer beschrieben sind.
Das folgende Ausführungsbeispiel läßt die Vorteile der
Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik nach
der US-PS 31 22 788 erkennen.
Zunächst seien folgende, hier verwendete Begriffsbestimmungen
gegeben:
Reißfestigkeit: Dies ist die Spannung bzw. Kraft in Pfund
(0,4536 kg), um die Hülle zu zerreißen, wenn ein 0,6 bis
0,9 m (2 bis 3 foot) langes Stück Hülle bis zum Reißpunkt
gedehnt wird, und zwar bei in der Hand gehaltenem Festigkeitsmesser
mit Maximum-Anzeige.
Luft-Berst-Druck: Dies ist der Luftdruck, um eine 0,6 bis
0,9 m (2 bis 4 foot) lange Hülle, die mit Druckluft aufgepumpt
wird, bis sie birst, zu zerreißen.
Der Druck zum Bersten der Hülle wird mit einem Druckmesser
mit Maximum-Anzeige gemessen.
Wasser-Berst-Druck: Dies ist der Wasserdruck, um ein
0,6 bis 0,9 m (2 bis 3 foot) langes Stück Hülle, gefüllt
mit Wasser bei Umgebungstemperatur zum Bersten zu bringen, und zwar
mit einem Druckmesser mit Maximum-Anzeige gemessen.
Entkalkte Häute, wie sie bei der kommerziellen Herstellung
von Kollagen-Hüllen verwendet werden, wurden auf eine
Teilchengröße von 0,6 cm (0,25′′) zermahlen bzw. zerrieben.
Ca. 170 kg gemahlene Haut wurde weiter in einer Wasseraufschlämmung
durch ein schnellaufendes Messer bzw. Rührwerk
zerkleinert. Die zerkleinerte Aufschlämmung (ca. 500 l)
wurde mit einem gleichen Volumen von ca. 19%iger Cellulose-
Aufschlämmung in 0,46%iger Salzsäure gemischt. Das Gemisch
wurde durch ein zweistufiges Homogenisier-Ventil, das bei
einem Druck von 105 kp/cm² (1500 psi) in jeder Stufe
betrieben wurde, homogenisiert. Die so gebildete Extrusionsmasse
wurde über Nacht aufbewahrt und wieder durch einen
zweistufigen Homogenisierer homogenisiert, der bei 140 kp/cm²
(2000 psi) in jeder Stufe betrieben wurde. Nach einer
weiteren Aufbewahrung von 16 bis 24 h wurde die Extrusionsmasse
durch ein 0,225 mm - und anschließend 0,150 mm -
Drahtsiebfilter gefiltert und durch einen einstufigen
Homogenisierer bei einem Gesamtdruck von 175 kp/cm² (2500 psi)
gepumpt.
Das so hergestellte Gel wurde einem für sich bekannten
Extruder gemäß der US-PS 31 22 788 zugeführt. Dieser Extruder
wurde mit einer Schneckendrehzahl von 175 U/min betrieben,
und eine schlauchförmige Hülle mit abgeflachter Breite von
43 bis 44 mm wurde mit einer Geschwindigkeit von ca. 7,5 m/min
(25 Fuß/min) extrudiert. Die so extrudierte Hülle wurde
in aufgeblasener Form auf einem endlosen Förderband erhalten
und gewaschen, erweicht, getrocknet und gekräuselt, wie es
in der US-PS 35 35 125 von Fagan beschrieben ist. Ca. 0,8 g/min
Ammoniak wurde innerhalb der Hülle und ca. 1,6 g/min in der
äußeren Kammer verwendet, um die frisch extrudierte Hülle
auszuhärten. Der Weichmacher bestand aus 5,5% Glyzerin,
1,1% Natriumkarboxymethylcellulose und 450 ppm Dextrose
in Wasser. Ein dünner Film aus Mineralöl wurde auf der Oberfläche
nach dem Trocknen und vor dem Kräuseln aufgetragen.
Dasselbe Gel, das dem bekannten Extruder zugeführt worden war,
wurde in den erfindungsgemäßen Extruder eingespeist, und
die so erzeugte Hülle wurde in derselben Weise bearbeitet.
Der Gel-Strom wurde gleichmäßig auf die beiden Einlässe
für das innere und äußere Gel verteilt, und die schlauchförmige
Hülle wurde mit einer abgeflachten Breite von 42,5 bis
43,5 mm bei einer Geschwindigkeit von 7,5 m (25 Fuß)/min
extrudiert. Die gegensinnig umlaufenden Extruder wurden
jeweils bei einer Drehzahl von 105 U/min betrieben. Der
Ammoniak-Durchsatz betrug 1,2 g/min sowohl innerhalb und
außerhalb der Hülle. Diese Hülle wurde in demselben Weichmacher-Bad
erweicht und mit einem Ölfilm wie bei der
bekannten Hülle beschichtet.
Die mit der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung hergestellte
Hülle hatte eine leicht erkennbare netzartige
Struktur, gebildet durch die während der Extrusion gebildeten,
sich kreuzenden gewendelten Fäden der inneren und äußeren
Lage. Vor dem Aushärten mit Ammoniak war diese Struktur
leicht mit bloßem Auge erkennbar. Nach dem Trocknen konnte
die Hülle durch Füllen mit Wasser und Betrachten der
Hüllenoberfläche geprüft werden. Unter diesen Bedingungen
war die netzartige Struktur wiederum mit bloßem Auge erkennbar.
Bei diesem Beispiel betrug der Neigungswinkel der
gewendelten Fäden in jeder Lage ca. 45° relativ zur Achse
der Hülle oder ca. 90° zueinander.
Sowohl die bekannte als auch die erfindungsgemäße Hülle
wurden dann wärmeausgehärtet, indem sie von Raumtemperatur
auf 85°C für 12 h erwärmt und dann bei 85°C für 6 h
gehalten wurden. Nach Befeuchten auf eine Feuchte von
ca. 20 bis 40% wurden die folgenden physikalischen Eigenschaften
gemessen:
Frankfurter-Würstchen wurden unter Verwendung einer Ty-
Linker-Maschine hergestellt ("Verbinde"-Maschine).
Fünf Stränge (von 10,5 m (35 Fuß Länge)) von jeder der gefüllten
Hüllen wurden doppelt-verbunden, wobei die folgenden
Reiß-Prozentsätze für die beiden Test-Hüllen
auftragen:
Beim Doppelt-Verbinden werden die einzelnen Bindeglieder
durch Verknüpfen von Saiten zu einem Knoten gleichzeitig
an beiden Enden des Verbindungsglieds gebildet. Dabei zeigte
die erfindungsgemäße Hülle einen größeren Widerstand.
An einem anderen Tag wurde ein ähnlicher Test an weiteren
Strängen aus diesem Experiment durchgeführt, wobei sich
die folgenden Reiß-Prozentsätze ergaben:
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung
unter Beachtung im wesentlichen des vorerwähnten Beispiels
jedoch bei leichter Änderung der Betriebsbedingungen und
der Ausgangsmaterialien wurde eine Anzahl von verschiedenen
netzartigen Kollagen-Hüllen gemäß der Erfindung gefertigt.
Diese zeigten ein sehr befriedigendes Verhalten bei Verwendung
auf schnell arbeitenden Wurstherstellungsmaschinen.
Bekannte Hüllen, die aus im wesentlichen
identischen Kollagen-Zusammensetzungen und unter im
wesentlichen identischen Bedingungen mit Ausnahme der
Verwendung der bekannten Extrusionsvorrichtungen hergestellt
worden waren, rissen außerordentlich stark bei Verwendung
auf derartigen schnell arbeitenden Maschinen und
waren daher für diese äußerst ungeeignet.
Claims (5)
1. Kollagen-Hülle mit im wesentlichen zylindrischer
Oberfläche und schlauchförmiger Struktur, bestehend
aus mindestens zwei ausgehärteten, konzentrischen,
miteinander vereinigten Schichten (3, 5), die eine
Mehrzahl Kollagen-Bänder (9) aufweisen, welche längs
schraubenförmiger Bahnen in entgegengesetzter Richtung
zu jenen in der benachbarten Schicht ausgerichtet sind
und sich unter Bildung einer netzartigen Schlauchform
überlappen, sowie jeweils Fibrillen und/oder Fasern
aufweisen, die, zumindest an den Außenseiten der
Bänder (9), im wesentlichen in Richtung der Bänder (9)
verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und
Innenseite der Kollagen-Hülle eine abgeflachte Oberfläche
aufweisen.
2. Verfahren zum Herstellen einer Kollagenhülle gemäß Anspruch 1,
mit zwei konzentrischen Schichten eines
Kollagengels, die von zwei unterschiedlichen Gelquellen
zugeführt werden, wobei die beiden Kollagenschläuche
in eine sich überlappende Lage gebracht werden,
gekennzeichnet durch die Zuführung des inneren Gels
durch eine erste Gruppe von Öffnungen zur Bildung
einer Mehrzahl von Bändern aus dem inneren Gel, durch
Zuführung des äußeren Gels durch eine zweite Gruppe
von Öffnungen zur Bildung einer Mehrzahl von Bändern
aus dem äußeren Gel, durch Zusammenbringen der inneren
und äußeren Gele zur Bildung einer flüssigen Masse mit
einem im wesentlichen ringförmigen Querschnitt, wobei
die Bänder aus dem äußeren Gel vorwiegend in der Nähe
der Außenseite des ringförmigen Körpers liegen,
während die Bänder des inneren Gels vorwiegend in der
Nähe der Innenseite des ringförmigen Körpers liegen,
durch das Hindurchleiten der schlauchförmigen flüssigen
Masse zwischen zwei sich entgegengesetzt drehenden
konzentrischen Flächen, wodurch die inneren und
äußeren Gelbänder in entgegengesetzte schraubenförmige
Richtungen zur Bildung einer rohrförmigen, aus zwei
Schichten bestehenden Hülle mit glatter Oberfläche
gedreht werden.
3. Vorrichtung zur Herstellung einer Kollagenhülle gemäß
Anspruch 1 und zur Ausführung des Verfahrens gemäß
Anspruch 2, bestehend aus einem Gehäuse (6) mit einem
Einlaß (22) für ein inneres Gel (A) und einem Einlaß
(27) für ein äußeres Gel (B), in einem sich längs
erstreckenden zylindrischen hohlen Körper (8), der
sich koaxial durch das Gehäuse (6) erstreckt, einem
inneren Dorn (2), der den hohlen Körper (8) in
radialem Abstand konzentrisch zur Bildung eines Kanals
für das innere Gel (A) und zur Bildung eines inneren
Extruders (55) umgibt, einem äußeren Dorn (4), der
konzentrisch und drehbar in bezug auf den inneren Dorn
(2) angeordnet ist und einen äußeren Extruder (57)
bildet sowie einer Antriebsvorrichtung für den
Antrieb der inneren und äußeren Extruder in entgegengesetzten
Richtungen, gekennzeichnet durch mehrere
Öffnungen in dem inneren und äußeren Extruder (55, 57)
zur Bildung von Gelbändern, wobei das innere Dornrohr
und der innere Extruder mit radialen Öffnungen (47,
56) für das innere Gel (A) versehen sind, die im
wesentlichen den radialen Öffnungen (54) in dem
äußeren Extruder (57) für das äußere Gel (B) gegenüberliegen,
wobei die Öffnungen (47, 56, 54) zu einem
zylindrischen Extrusionskanal hin offen liegen, der
zwischen den inneren und äußeren Extrudern (55, 57)
zur Aufnahme der Gele und zur Vereinigung der Gele zu
einer einheitlichen Kollagenhülle angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnungen (56) im inneren Extruder
(55) gegenüber den Durchtrittsöffnungen (47, 54) im
inneren Dorn (2) bzw. äußeren Extruder (57) axial
versetzt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl und/oder der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen
(47, 54, 56) im inneren Dorn (2),
äußeren Extruder (57) und inneren Extruder (55)
unterschiedlich bemessen sind.
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