PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69316143T2 16.04.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0593123
Titel Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Beschichtung auf der Basis von wasserunlöslichen Proteinen
Anmelder AVEBE Latenstein B. V., AJ Nijmegen, NL
Erfinder Kolster, Peter, NL-6721 RV Bennekom, NL;
Kuiper, Harald John, NL-7546 BK Enschede, NL;
Tigelaar, Hendrik, NL-3871 CM Hoevelaken, NL;
Vereijken, Johannes Maria, NL-6721 TV Bennekom, NL
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69316143
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 07.10.1993
EP-Aktenzeichen 932028517
EP-Offenlegungsdatum 20.04.1994
EP date of grant 07.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.04.1998
IPC-Hauptklasse A23P 1/08
IPC-Nebenklasse A23J 3/18   A23C 19/16   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Beschichtung und die auf diese Art und Weise erhaltenen Folien oder Beschichtungen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein sofort lösliches Gemisch zur Herstellung derartiger Folien und Beschichtungen.

Beschichtungen aus natürlichen Materialien, wie Proteinen, sind beispielsweise als eßbarer Schutz für Nahrungsmittel, wie Gemüse, Früchte und dergleichen gegen unter anderem Feuchtigkeitverlust oder -schädigung nützlich. Der Einsatz biologisch abbaubarer Folien sind beispielsweise in der Verpackungsindustrie zu finden.

Auf wasserunlöslichen Proteinen, wie beispielsweise Weizengluten, basierende Beschichtungen oder Folien wurden bereits in der Literatur beschrieben. Derartige bekannte Beschichtungen oder Folien werden aus einer Suspension aus Weizengluten in einem Gemisch eines organischen Lösungsmittels, wie Ethanol, und Wasser bei einem sauren oder alkalischem pH-Wert gebildet. Diese Schritte sind offenbar erforderlich, um die Suspension mit guten Schicht-bildenden Eigenschaften zu versehen.

Die Verwendung organischer Lösungsmittel und eines sauren oder alkalischen pH-Wertes auf oder nahe bei Nahrungsmitteln ist jedoch häufig unerwünscht. Darüber hinaus sind organische Lösungsmittel teuer, gesundheitsschädigend und umweltschädlich. Organische Lösungsmittel beinhalten auch Sicherheitsrisiken.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es möglich ist, eine Folie oder Beschichtung basierend auf unfraktioniertem Gluten herzustellen, indem das Gluten mit Wasser vermischt wird.

Die Erfindung liefert daher ein Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Beschichtung basierend auf unfraktioniertem Gluten, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Herstellen einer Suspension durch Zusetzen von unfraktioniertem Gluten in fein verteilter Art und Weise zu Wasser, das im wesentlichen kontinuierlich gerührt wird,

b) Verteilen der erhaltenen Suspension auf einen Träger, und

c) Entfernen des Wassers aus der Suspension, wobei eine kontinuierliche Schicht erhalten wird.

Folien mit Gluten sind aus der EP-0 244 661 bekannt. Diese Folien enthalten jedoch als Hauptbestandteil Kollagen, während Gluten nur als Additiv eingesetzt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält die Suspension vorzugsweise mindestens ein Additiv, das aus der Gruppe bestehend aus Verdickungsmitteln, Weichmachern, Säuren, Proteinen, hydrophoben Substanzen oder Kombinationen davon ausgewählt ist.

Die als Zusätze eingesetzten Proteine können von Gemüse und Tieren herrühren oder Kombinationen davon sein.

Als Gemüseproteine bevorzugt verwendet werden natürlich wasserunlösliche oder wasserunlöslich gemachte Proteine aus Cerealien, wie beispielsweise Weizen, Mais, Gerste, Roggen, Hirse, usw., Proteine aus Knollen-Pflanzen, wie beispielsweise Kartoffeln, Proteine aus Hülsenfrüchten, wie Soja, Erbsen, Bohnen, großen Bohnen, usw., oder Kombinationen davon.

Als tierische Proteine sind natürlich wasserunlösliche Proteine oder wasserunlöslich gemachte Proteine geeignet, wie Kollagen, Gelatine, Lactoproteine, Eiproteine und Blutproteine oder Kombinationen davon.

Die meisten Proteine sind eßbar und daher zur Verwendung auf, in oder um Nahrungsmittel besonders geeignet.

Die erfindungsgemäß hergestellte Suspension muß einer Anzahl von Erfordernissen genügen. Aus praktischen Gründen muß die Suspension stabil sein. Dies bedeutet, daß sich das Gluten und die weiteren Proteine nicht absetzen und/oder wieder dispergierbar sein müssen. Die Stabilität der Suspension kann durch Zugabe von Additiven, wie Verdickungsmitteln, Säuren, Proteinen oder Kombinationen davon verbessert werden.

Die Art der Aufbringung der Suspension auf einen Träger und die Herstellung einer Folie stellt zusätzliche besondere Anforderungen an das rheologische Verhalten der Suspension. Das rheologische Verhalten kann, wie die Stabilität, durch Zugabe von Verdickungsmitteln, Säuren, Proteinen oder Kombinationen davon an die Erfordernisse angepaßt werden.

Die Eigenschaften der erhaltenen Beschichtungen und Folien, wie die mechanischen Eigenschaften (Dehnung, Stabilität usw.) und die Gas-, Fett- und/oder Wasser-Permeabilität, das Aroma, die Farbe und der Geschmack können ebenfalls durch Zugabe von entsprechenden Additiven, wie Verdickungsmitteln, Weichmachern, Proteinen, hydrophoben Substanzen, aromatischen Substanzen, Farb- und Geschmacksstoffen gesteuert werden. Die hydrophoben Substanzen sind beispielsweise zur Einschränkung der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit einer Folie oder Beschichtung äußerst geeignet. Die physikalischen Eigenschaften während der Herstellung der Suspension und der Herstellung der Folie oder Beschichtung beeinflußen ebenfalls die Eigenschaften der Folien und Beschichtungen. Beispiele physikalischer Bedingungen sind die Temperatur und die Dauer einer möglichen Erhitzung.

Die Additive können vor und nach der Zugabe des Proteins zum Wasser zugegeben werden. Es ist zudem möglich, die Additive vor deren Suspendierung in Wasser mit dem Protein zu vermischen.

Die Proteine sind zur Stabilisierung der Suspension und zur Anpassung ihres rheologischen Verhaltens geeignet. Die Proteine können beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Proteinen, wie modifiziertem Weizengluten, Casein, Gelatine oder Kombinationen davon ausgewählt werden.

Die Zugabe von Säuren kann die Stabilität und das rheologische Verhalten der Suspension ebenfalls verbessern. Derartige Säuren können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure oder organischen Säuren, wie Milchsäure, Zitronensäure oder Kombinationen davon.

Zur Beeinflußung der Stabilität und des rheologischen Verhaltens der Suspension sind Verdickungsmittel und dergleichen ebenfalls geeignet. Das Verdickungsmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus modifizierter Cellulose, wie Carboxymethylcellulose (nachstehend als CMC bezeichnet) oder unter anderen modifizierten oder nicht modifizierten Polysacchariden, wie Johannisbrotmehl, Guargum, Gummiarabicum, Xanthangum, Alginat, Stärke oder Kombinationen davon.

Verdickungsmittel besitzen zudem andere Vorteile. Es wurde gefunden, daß eine Suspension aus beispielsweise nur Wasser und Gluten durch Reiben oder Bürsten auf ein Substrat nicht aufgebracht werden kann, da sich Klumpen bilden. Bei Zugabe eines Verdickungsmittels zu der Suspension wird der Auftrag der Suspension mittels Reiben oder Bürsten dann möglich. Das Verdickungsmittel ist vorzugsweise Guargum und wird in einer Konzentration von mindestens 2 Gew.-% bezogen auf das Protein zugesetzt.

Um die Folien und Beschichtungen flexibel zu machen werden Weichmacher verwendet. Die Weichmacher können beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus Fettsäuren, Fettsäurederivate, Phthalaten, Sebacaten, Citraten, höher-molekularen Alkoholen, Triethanolamin, Lactamiden, Phospholipiden, Mono-, Di- und Oligosacchariden, Säuren, Polyolen oder Derivate davon wie Polyethylenglycol, Polyethylenglycolestern, Propylenglycol, Glycerin, Diglycerin, 1,2,6-Hexantriol, Sorbitol, Mannitol, Saccharose, Mono- und Di- Glyceriden oder Kombinationen davon ausgewählt werden. Andere Beispiele können in Giam et al., J. of Food Prot. 50(9) (1987), 769-782 gefunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Weichmacher eine Nahrungsmittel-verträgliche und/oder abbaubare Substanz, wie Glycerin und dieser wird vorzugsweise in einer Konzentration zwischen 0 und 45% (Vol./Gew.), mehr bevorzugt in einer Konzentration zwischen 5 und 30% zugegeben.

Zur Reduzierung der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Folien oder Beschichtungen werden hydrophobe Substanzen eingesetzt. Sie werden beispielsweise unter Ölen, Fetten, Wachsen, Emulgatoren oder Kombinationen davon ausgewählt.

Das Wasser wird aus der Suspension vorzugsweise durch Lufttrocknen bei einer Temperatur zwischen 0 und 100ºC, oder bei vermindertem Druck, mittels elektromagnetischer Wellen, wie Infrarot- oder Mikrowellen, mittels Trocknungsmittel, oder auf andere Art und Weise entfernt.

Zusätzlich zu dem Verfahren liefert die Erfindung weiter Folien und Beschichtungen, deren Eigenschaften, wie bereits vorstehend beschrieben, durch die geeignete Wahl von Additiven an die gewünschte Anwendung angepaßt werden kann. Eine geeignete Folie oder Beschichtung kann jedoch bereits ausgehend von lediglich Wasser und (Weizen-) Gluten erhalten werden.

Flache Folien können mittels Gießen der Suspension auf einen inerten Träger auf einfache Art und Weise erhalten werden. Derartige Folien können unter anderem als Ersatz für bekannte Verpackungsmaterialien eingesetzt werden. Folien können jedoch auch vorgeformt werden. Wird die Suspension beispielsweise extrudiert, kann ein Gehäuse zur Verwendung bei beispielsweise der Herstellung von Würstchen erhalten werden.

Beschichtungen werden durch Gießen, Sprühen, Eintauchen, Bürsten, Reiben oder auf jede andere Art und Weise erhalten.

Die erfindungsgemaßen Folien und Beschichtungen können in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind: Begrenzen der Fett- und/oder Feuchtigkeitswanderung in einem Nahrungsmittel-Produkt, das aus Teilen mit jeweils unterschiedlichem Fett- und/oder Feuchtigkeitsgehalt besteht, Steuern der Emission und Absorption von Feuchtigkeit, Fett und/oder Gas aus den Produkten und durch die Produkte, Bilden eines Schutzes für Produkte, um Verunreinigung, Entwässerung, Beschädigung und dergleichen zu verhindern, Verwendung als Verpackungsfohe oder Bio-Kunststoff. Chemische Mittel, wie Pestizide, Fungizide, Bakteridizide usw. können gegebenenfalls zugesetzt werden.

Spezifische Anwendungsbeispiele sind: Anordnung einer Hülle um Blumensträuße, Samen, Nahrungsmittel, wie Käse, Gemüse, Früchte usw., Verhindern der Fett- und/oder Feuchtigkeitswanderung innerhalb eines Nahrungsmittel-Produktes, das aus mehreren Teilen besteht, wie beispielsweise einer sauren Grundlage und einer Füllung, Verpackungsmaterialien, wie Papier und Karton weniger wasserempfindlich zu machen, indem eine Beschichtung darauf aufgebracht wird, als Folie zwischen Fleischprodukten usw..

Die Folien und Beschichtungen sind vorzugsweise nicht nur eßbar, sondern auch biologisch abbaubar und daher umweltfreundlich. Dies ist insbesondere wichtig für als Verpackungsmaterialien oder für Beschichtungen von Verpackungsmaterialien verwendete Folien.

Die Erfindung liefert weiterhin ein schnell verwendbares Produkt zur Herstellung einer Suspension durch die alleinige Zugabe von Wasser, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Zusätzlich zu dem Gluten umfaßt das schnell lösliche Produkt weiterhin mindestens ein Verdickungsmittel und kann weiterhin ein oder mehrere der vorstehend aufgeführten Additive enthalten. Die schnell lösliche Mischung enthält als wasserunlösliches Material vorzugsweise Weizengluten, als Weichmacher Glycerin und als Verdickungsmittel Guargum.

Die vorliegende Erfindung wird auf Grundlage einer Reihe von Beispielen weiter erläutert. Mit dem in den Beispielen verwendeten Wort "Folie" wird eine Beschichtung als Gehäuse und eine Folie bezeichnet. Die Beispiele betreffen Weizengluten, können jedoch auch in analoger Art und Weise für anderes Gluten darstellend sein.

Materialien und Methoden 1. Herstellung einer Basis-Suspension

Eine Basis-Suspension enthält lediglich ein Protein, wie Gluten, und Wasser. Zur Herstellung einer Basis-Suspension basierend auf Gluten wird das Gluten langsam in Wasser dispergiert und unter Verwendung eines Siebes fein verteilt, während mit einer Rührvorrichtung von oben kontinuierlich gerührt wird (470 Upm). Nach Zugabe des Glutens zu dem Wasser wird die Suspension auf 70ºC erhitzt während mit einer Rührvorrichtung von oben (160 Upm) gerührt wird, um die Suspension zu entlüften und dann für 10 min kontinuierlich gerührt wird. Damit wird die Basis-Suspension erhalten.

Die Basis-Formulierung enthält 2,2 g Gluten pro 20 ml Wasser.

2. Additive

Es wurde gefunden, daß Additive, wie hydrophobe Substanzen, Verdickungsmittel, Weichmacher, Säuren und andere Proteine zu dem Wasser vor oder nach dem Gluten zugesetzt werden können. Nach Wunsch können die Additive mit dem Gluten vor der Dispergierung des Glutens in Wasser vermischt werden.

Die Menge des Additivs wird nachstehend als Prozent bezogen auf die Menge an Gluten (Gew./Gew. für Feststoffe, Vol./Gew. für Flüssigkeiten) gegeben.

In den folgenden Beispielen wird Glycerin vor dem Gluten zum Wasser zugesetzt. Das verwendete Glycerin weist eine p.a. Qualität auf (87% rein, Dichte 1,23 kg/l).

3. Herstellung von Folien

Zur Bildung einer Beschichtung werden die hergestellten Suspensionen mittels bekannter Verfahren, wie Eintauchen, Sprühen, Reiben oder Bürsten aufgetragen. Nach Verdampfen des Wassers bildet sich ein kontinuierlicher Film. Zum Erhalt einer Folie wird die Suspension auf einen inerten Träger gegossen, auf dem die erhaltene Folie nicht permanent haftet.

4. Verwendetes Testverfahren

Zur Untersuchung der Folieneigenschaften werden die Suspensionen (Standard 120 ml) in Polystyrol-Behälter (Standardabmessungen 20 x 20 x 1 cm (1 x W x H)) gegossen. Nach dem Trocknen wird damit eine Folie mit einer annähernden Dicke von 0,3 mm erhalten. Die Trockenzeit der Suspensionen hängt von der Temperatur ab. In einem belüfteten Ofen bei 60ºC sind die Suspensionen in den vorstehend aufgeführten Polystyrol-Behältern in etwa 3 Stunden trocken. In einem konditionierten Bereich bei 20ºC und 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RAH) dauert dies 2 Tage. In einer Reihe von Beispielen werden die Folien bei anderen Temperaturen getrocknet. Bevor die Folien untersucht werden, werden sie für ein Minimum von 24 Stunden bei den Bedingungen (Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit) gehalten, bei denen die Untersuchungen durchgeführt werden.

Die mechanischen Eigenschaften werden mit einer "Instron Universal Testing Machine" (Typ 4301) bei 20ºC und 60%-iger RAH bestimmt. Unter Verwendung einer Schneideschablone (Haltermodell), das von der NEN-ISO-Norm 1184 abgeleitet ist, werden Teststreifen mit einem Teil zur Messung abgeschnitten, deren Länge 70 mm und deren Weite 30 mm beträgt. Die Dicke des Teststreifens wird als durchschnittlich von mindestens vier Messungen pro Teststreifen definiert. Der Abstand zwischen den pneumatischen Clips des Instron beträgt 70 mm. Die gezeigten Parameter sind Beanspruchung (maximale Kraft pro Oberflächenbereich des Querschnitts), Verlängerung (maximale Verlängerung als Prozentsatz verglichen mit der Ausgangslänge) und Young's Modulus.

Die erhaltenen Daten werden statistisch analysiert. In den Tabellen sind die geringsterheblichen Unterschiede (LSD) als Erheblichkeitsniveau von 5 % gezeigt.

Beispiel 1 Wirkung des Weichmachers

Um den Polymerfolien Flexibilität zu verleihen werden unter anderem Weichmacher zugesetzt. Unter Befolgung dieses bekannten Prozesses für Polymere wird in dem nachstehenden Experiment zu den Gluten-Suspensionen Glycerin als Nahrungsmittel-verträglicher Weichmacher zugesetzt.

Die Suspensionen werden gemaß der unter Materialien und Methoden beschriebenen allge meinen Formulierung hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1 Mechanische Eigenschaften von Glutenfolien relativ zur Glycerinkonzentration

Dieses Experiment zeigt, daß die mechanischen Eigenschaften von auf Gluten basierenden Folien durch Zugabe eines Weichmachers, in diesem Beispiel Glycerin, manipuliert werden kann.

Beispiel 2 Wirkung von Verdickungsmitteln

Die gebildeten Suspensionen müssen vorzugsweise stabil sein. Die Stabilität, d.h. das Maß, mit dem sich die Suspension absetzt, und die rheologischen Eigenschaften der Gluten-Suspensionen können durch Zugabe von Verdickungsmitteln angepaßt werden. In diesem Beispiel werden die Verdickungsmittel vor dem Gluten zugesetzt.

Die Stabilität der Suspension wird in einem Teströhrchen mit 20 ml als das Absetzen (in cm) von 10 ml Suspension 24 Stunden nach deren Herstellung definiert. Die Tabelle 2 zeigt das Absetzen mit Zugabe von 3 % Verdickungsmittel.

Tabelle 2 Absetzen von Gluten-Suspensionen mit 3 % zugesetzten Verdickungsmitteln

Dieses Beispiel zeigt, daß waßrige Gluten-Suspensionen mit unterschiedlichen Verdicknngsmitteln stabilisiert werden können.

Die Wirkung der Zugabe der Verdickungsmittel CMC (hochviskos) und Guargum zu Gluten-Suspensionen auf die mechanischen Eigenschaften der daraus gegossenen Folien wird ebenfalls bestimmt.

Gluten-Folien werden ohne Verdickungsmittel, mit hochviskosem CMC (4 oder 8 %) oder mit Guargum (5 oder 8 %) hergestellt. Die Gluten-Suspension gemäß der Basis- Formulierung wird verwendet, jedoch mit Zusatz von 30% Glycerin. Die Folien werden bei 20ºC und 60% RAH getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3 Mechanische Eigenschaften von Folien mit Verdickungsmitteln

Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß Verdickungsmittel die mechanischen Eigenschaften der Folien beeinflußen können.

Beispiel 3 Wirkung des pH-Wertes auf Gluten-Suspensionen

Die Stabilität und die rheologischen Eigenschaften von Gluten-Suspensionen können durch Senken des pH-Wertes verändert werden. Der pH-Wert der mit der Basis-Formulierung hergestellten Gluten-Suspension wird mit unterschiedlichen Säuren gesenkt.

3.1. Stabilität

Die Stabilität der Suspension wird auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 2 definiert. Um die Auswirkung der Ansäuerung auf bereits mittels Verdickungsmittel stabilisierte Suspensionen zu bestimmen, werden Suspensionen, zu denen Guargum (8%) oder hochviskose CMC (5 %) zugesetzt wurden, ebenfalls mit HCl angesäuert. Bei der Definierung der Stabilität wird gefunden, daß nach einer Zeit einige angesäuerte Gluten-Suspensionen hochsteigen (klare Flüssigkeit am Boden) und sich nicht absetzen (klare Flüssigkeit oben). Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4 Absetzen von angesäuerten Gluten-Suspensionen (in cm)

* = "Ansteigen", Höhe bei t = 0:10 cm, CMC = 5% CMC hochviskos, Guar = 8%, Guargum: keine Beobachtung.

Das Maß der Stabilität hängt vom Typ der Säure und vom pH-Wert ab.

3.2. Viskosität (rheologische Eigenschaften)

Fig. 1 zeigt die Viskosität (V in cP) der mit einem Epprecht-Viskosimeter gemessenen Suspensionen als eine Funktion des pH-Wertes. Zur Ansäuerung werden unterschiedliche Säuren eingesetzt. In dem Graph zeigt Fig. 1A die Kurve für Milchsäure, Fig. 1B die Kurve für Phosphorsäure, Fig. 1C die Kurve für Zitronensäure und Fig. 1D die Kurve für Chlorwasserstoffsäure. Es ist aus dem Graph in Fig. 1 ersichtlich, daß hinsichtlich der Viskosität zwischen den rnit unterschiedlichen Säuren angesäuerten Suspensionen klare Unterschiede vorherrschen.

Aus diesern Experiment ist ersichtlich, daß die Stabilität und die rheologischen Eigenschaften von Gluten-Suspensionen durch Einstellen des pH-Wertes verändert werden können, wobei die Auswirkung von dem Typ der Säure abhängt.

Beispiel 4 Wirkung der Temperatur 4.1. Trocknungstemperatur

In einem ersten Experiment wurde die Auswirkung der Trocknungstemperatur auf die mechanischen Eigenschaften der Folien bestimmt. Suspensionen (Basis-Formulierung mit 30% Glycerin) werden bei 20, 60, 80 oder 100ºC getrocknet. Die Trocknungszeiten sind 48, 3, 1,5 bzw. 1 Stunde(n). Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5 Einfluß der Trocknungstemperatur auf mechanischen Eigenschaften

Dieses Experiment zeigt, daß die Trocknungstemperatur einen deutlichen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der Folien besitzt.

4.2. Lagerungstemperatur

In einem zweiten Experiment wird die Auswirkung der Lagerungstemperatur auf die Folien bestimmt. Die Folien werden aus Suspensionen gemäß der Basis-Formulierung rnit 30% Glycerin gegossen und bei 20ºC und 60% relativer Feuchtigkeit getrocknet. Sie werden dann bei 20ºC oder 80ºC gelagert. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 6 und 7 gezeigt.

Tabelle 6 Mechanische Eigenschaften der Folien in Bezug auf die Lagerungsdauer bei 20ºC
Tabelle 7 Mechanische Eigenschaften der Folien in Bezug auf die Lagerungsdauer bei 80ºC

Dieses Ergebnis zeigt, daß die Lagerungstemperatur auf die mechanischen Eigenschaften der Folien eine Auswirkung haben kann.

Aus diesen Experimenten ist ersichtlich, daß ein Erwärmen der Suspension sowie der Folie eine Möglichkeit zur Änderung der mechanischen Eigenschaften der Folien ist.

Beispiel 5 Reißwiderstand von Gluten-Folien

In diesem Experiment wurde der Reißwiderstand (gemaß der Norm NEN-ISO 6383-2) von mit der Basis-Formulierung hergestellten Gluten-Folien mit unterschiedlichen Mengen zugesetztem Glycerin bestimmt. Die Suspensionen wurden bei 60ºC getrocknet. Die Messung wird bei 20ºC, 60% RAH durchgeführt. Die Abmessungen der verwendeten Streifen der Gluten-Fohe waren 63 x 75 x 0.3 mm (W x L x D). 8 Streifen wurden pro Behandlung gemessen. Vor der Bestimmung des Reißwiderstandes wurde bei der Hälfte des Streifens (37,5 mm) ein 20 mm tiefer Riß angebracht.

Tabelle 10 Reißwiderstand von Gluten-Folien

Dieses Beispiel zeigt, daß der Reißwiderstand durch Verändern der Zusammensetzung der Gluten-Folien verändert werden kann.

Beispiel 6 Feuchtigkeitspermeabilität von Gluten-Folien

Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit von Gluten-Folien wird anhand einer modifizierten Version des ASTM-Verfahrens (ASTM 1983, Verfahren 15.09.:E96) bestimmt. Über eine Aluminium-Wägeschale mit 20 bis 25 g des Trocknungsmittels CaSO&sub4; wird eine Gluten- Folie angebracht, die mit Bienenwachs luftdicht auf der Schale befestigt wird. Nach Einwiegen wird das Ganze in einen Exsiccator überführt, in dem sich am Boden eine gesättigte Ammoniumsulfat-Lösung befindet. Das Ganze wird bei 20ºC angeordnet. Bei dieser Temperatur ergibt sich auf der Außenseite der Schale im Exsiccator eine relative Luftfeuchtigkeit von 81% (Handbook of Chemistry and Physics, 65. Ausgabe, E-42). In der Schale beträgt die theoretische RAH 0%. Die Feuchtigkeitspermeabilität der Gluten- Folien wird als die Gewichtszunahme der Wägeschale mit dem Trocknungsmittel und der Folie in 48 Stunden definiert. In dem Experiment werden zu den Gluten-Suspensionen, die gemäß der Basis-Formulierung hergestellt werden, unterschiedliche Mengen an Glycerin zugesetzt. Die Folien werden bei 60ºC getrocknet.

Dieses Experiment zeigt, daß die Feuchtigkeitspermeabilität der Gluten-Folien durch Anpassen der Menge an Zusätzen, in diesern Fall Glycerin, gesteuert werden kann.

Tabelle 9 Feuchtigkeitspermeabilität von Gluten-Folien in Bezug auf die Glycerin-Konzentration

Beispiel 7 Sofortlösliche Produkte

In diesem Experiment wird ein sofortlösliches Produkt hergestellt. Ein sofortlösliches Produkt muß, bei Zugabe von Wasser (oder umgekehrt), ohne intensives Rühren eine homogene Suspension ohne grobe Teilchen oder Bildung von Klumpen liefern. Die Bildung eines derartigen schnell löslichen Produktes ist ohne Gluten nicht möglich. Dieses Experiment bestimmt daher, welche Zusätze erforderlich sind, um ein gutes, sofort lösliches Produkt zu erhalten.

Die vorliegenden Eigenschaften der Proben werden durch Überführen von 5 ml Wasser neben 0,5 g Probe mit einer Pipette, langsames Strömenlassen des Wassers über oder gegen die Probe und dann Umrühren des Gesamten mit einem Spatel bestimmt. Die Homogenität wird visuell bestimmt. Die untersuchten Produkte sind:

1. Gluten, zu dem Glycerin mit einer Industrie-Mischvorrichtung zugesetzt wurde, worauf die Probe erneut gemahlen wurde (in der Tabelle: Su 1 (5 % Glycerin) und Su 2 (9% Glycerin));

2. die gleiche Probe mit zusätzlich 6% Guargum (in der Tabelle Su 1g und Su 2g),

3. gesiebte Fraktionen (< 250 µm) von Su 1 und Su 2 (in der Tabelle Su 1z und Su 2z); und

4. Gluten ohne Vorbehandlung.

Bei der Beurteilung war die Homogenität der Suspension umso schlechter, je tiefer der Wert liegt (1 ist viele Klumpen, 6 ist homogen). Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.

Tabelle 8 Bewertung der schnell löslichen Produkte

Dieses Experiment zeigt, daß die Sofortlösungs-Eigenschaften von Gluten-Produkten durch Zugabe von Guargum und Reduzieren der Größe der Gluten-Teilchen durch Mahlen oder Sieben verbessert werden kann.

Beispiel 8 Anordnen einer Beschichtung auf Käse

Nach einem Salzbad wird Käse normalerweise mehrere Male mit im Handel erhältlichen Emulsionen eines synthetischen Polymers behandelt. Untersuchungen wurden durchgeführt, um herauszufinden, ob eine Gluten-Folie diese synthetische Beschichtungsschicht ersetzen kann.

In diesem Experiment wird Gouda-Käse verwendet (48+, 5 kg jeweils). Diese werden mit Gluten-Suspensionen beschichtet, die gemäß der Basis-Formulierung mit 13% Glycerin hergestellt und zu denen CMC (8%) oder Guargum (8%) zugesetzt wurden. Als Kontrolle dient ein Käse, der mit einem herkömmlichen Produkt behandelt wurde. Jeder Käse wird mehrere Male gemäß einem in der Praxis verwendeten Behandlungsschema beschichtet. In jeder Behandlung wird die obere Seite des Käses mit einer der Suspensionen beschichtet. Während der nachfolgenden Behandlung wird der Käse gedreht und die andere Seite wird beschichtet. Die Suspensionen werden durch Reiben mit einem Tuch auf die Käseoberfläche aufgebracht. Der Käse wird während den Untersuchungen in einer konditionierten Zelle gelagert. Die mittlere Luftgeschwindigkeit darin wird auf 0,14 mis eingestellt, die Temperatur auf 13ºC. Die RAH wird auf 85% eingestellt. Es wird gefunden, daß die Gluten-Suspensionen eine kontinuierliche und homogene Beschichtung bilden, die am Käse gut haften. Die Rindenentwicklung des mit Gluten beschichteten Käses ist vergleichbar zu jener von mit dem herkömmlichen Produkt beschichtetem Käse. Die Gluten-Folie liefert irn Gegensatz zu dem herkömmlichen Produkt eine nicht glänzende Beschichtung. Der Feuchtigkeitsverlust der mit Gluten beschichteten Käse entspricht dem von mit dem herkömmlichen Produkt beschichteten Käse. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt, in der "%" Gewicht in Bezug auf das Ausgangsgewicht und "t" Lagerdauer in Tagen darstellt. Die Figuren 2A, 2B und 2C zeigen die Kurven für jeweils Gluten + 8 % Guargum, Gluten + 8 % CMC und für das herkömmliche Produkt.

Die vorliegende Erfindung liefert daher ein Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Beschichtung basierend auf biologisch abbaubaren, vorzugsweise eßbaren Materialien. Die erfindungsgemäßen Folien und Beschichtungen können in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Beschichtung basierend auf unfraktioniertem Gluten, das die folgenden Schritte urnfaßt:

a) Herstellen einer Suspension durch Zugabe von unfraktioniertem Gluten in fein verteilter Art und Weise zu Wasser, das kontinuierlich gerührt wird,

b) Verteilen der erhaltenen Suspension auf einen Träger, und

c) Entfernen des Wassers aus der Suspension, wobei eine kontinuierliche Folie erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mindestens ein Additiv enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verdickungsmitteln, Weichmachern, Säuren, Proteinen, hydrophoben Substanzen oder Kombinationen davon.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus modifizierter Cellulose, wie Carboxymethylcellulose oder aus anderen modifizierten oder nicht-modifizierten Polysacchariden, wie Johannisbrotmehl, Guargum, Gummiarabikum, Xanthangum, Alginat, Stärke oder Kombinationen davon.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel Guargum ist und in einer Konzentration von mindestens 2 Gew.-%, bezogen auf das Protein zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fettsäuren, Fettsäurederivaten, Phthalaten, Sebacaten, Citraten, hochmolekularen Alkoholen, Triethanolamin, Lactamiden, Phospholipiden, Mono-, Di- und Oligosacchariden, Säuren, Polyolen oder Derivaten davon, wie Polyethylenglycol, Polyethylenglycolestern, Propylenglycol, Glycerin, Diglycerin, 1,2,6-Hexantriol, Sorbitol, Mannitol, Saccharose, Mono- und Diglyceriden oder Kombinationen davon.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher Glycerin ist und in einer Konzentration von zwischen 0 und 45% (Vol./Gew.) vorzugsweise zwischen 5 und 30% zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Proteine ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Proteinen, wie modifiziertem Weizengluten, Casein, Gelatine oder Kombinationen davon, die gegebenenfalls wasserunlöslich gemacht werden, wasserunlöslichen Gemüseproteinen der Cerealien Mais, Gerste, Roggen und Hirse, der Knollen- Pflanzen, wie beispielsweise Kartoffeln, der Hülsenfrüchte Soja, Erbsen, Bohnen, dicken Bohnen oder Kombinationen davon, den tierischen Proteinen Kollagen, Gelatine, Lactoproteinen, Eiproteinen und Blutproteinen, wobei die wasserunlöslichen Gemüse- oder tierischen Proteine natürlich wasserunlösliche oder wasserunlöslich gemachte Proteine oder Kombinationen von zwei oder mehreren der vorstehenden Proteine sind.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säuren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure und organischen Säuren, wie Milchsäure, Zitronensäure oder Kombinationen davon.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Substanzen ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Ölen, Fetten, Wachsen, Emulgatoren oder Kombinationen davon.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser durch Trocknen an Luft entfernt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension auf einen inerten Träger durch Gießen aufgebracht wird, um eine Folie zu erhalten.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Substrat ist, auf den die Suspension mittels Gießen, Eintauchen, Sprühen, Bürsten oder Reiben aufgebracht wird, um eine Beschichtung auf dem Substrat zu erhalten.

14. Folie, basierend auf unfraktioniertem Gluten, gegebenenfalls in Anwesenheit von einem oder mehreren Additiven und erhältlich mittels des Verfahrens nach Anspruch 12.

15. Beschichtung, basierend auf unfraktioniertem Gluten, gegebenenfalls in Anwesenheit von einem oder mehreren Additiven und erhältlich mittels des Verfahrens nach Anspruch 13.

16. Schnell lösliche Mischung zur Herstellung einer Folie gemaß Anspruch 14 oder einer Beschichtung gemaß Anspruch 15, die auf unfraktioniertem Gluten basiert und mittels der Verfahren der Ansprüche 1 bis 13 erhältlich ist und weiter mindestens ein Verdickungsmittel enthält.

17. Schnell lösliche Mischung nach Anspruch 16, welche als Verdickungsmittel Weizengluten und Guargum enthält, gegebenenfalls in Anwesenheit von Glycerin als Weichmacher.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com