DE2600716C2 - - Google Patents

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.

Einzelheiten

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.

Beispiel I

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:

Test 1

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:

Test 2

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.