AT408709B

AT408709B - Verfahren zur herstellung einer backmasse auf stärkebasis für die produktion von verrottbaren, dünnwandigen formkörpern

Info

Publication number: AT408709B
Application number: AT0102695A
Authority: AT
Inventors: Randall L Shogren; John W Lawton Jr; Karl Tiefenbacher
Original assignee: Khashoggi E Ind
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 2002-02-25
Also published as: ATA102695A

Description

AT 408 709 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Backmasse auf Stärkebasis für die Produktion von verrottbaren, dünnwandigen Formkörpern, wie z.B. Bechern, Tellern, Fast-Food-Verpackungen, Einsätzen, ebenen Blättern u.dgl. durch Aufbringen der Backmasse auf den unteren Formteil einer mehrteiligen, vorzugsweise zweiteiligen Form, Ausbacken und Konditionieren auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 6 Gew.-% bis 22 Gew.-%, wobei die Backmasse neben einer Stärke und/oder Mehl oder Mehlgemischen und/oder Stärkederivaten ein Trennmittel, nämlich eine oder mehrere mittel- oder langkettige, gegebenenfalls substituierte Fettsäuren und/oder deren Salze und/oder deren Säurederivate, z.B. Säureamide und/oder ein Polymethylhydrogensi-loxan und gegebenenfalls Verdickungsmittel, wie Quellstärke, vorverkleisterte Stärke oder Backabfall, und/oder Guar-Mehl, Pektin, Johannisbrotkernmehl, Carboxymethylcellulose und/oder Gummi arabicum; Faserstoffe, wie cellulosereiche Rohstoffe, pflanzliche Rohstoffe, Fasern, aus Kunststoff, Glas, Metall und Kohlenstoffe; nicht faserförmige Füllstoffe, wie Calciumcarbonat, Kohle, Talkum, Titandioxid, Kieselgel, Aluminiumoxid, Schellack, Sojaeiweiß, Weizenkleber in Pulverform, Hühnereiweiß in Puverform, Casein in Pulverform, Farbstoffe in Pulverform, Konservierungsmittel und Antioxidantien enthält.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der EP 0 513 106 B1, der US-5 160 368 A, der US-5 308 879 A oder der DE-22 05 165 A bekannt.

Die mit diesen bekannten Backmassen hergestellten Formkörper weisen noch eine Reihe von Nachteilen auf. So kommt es bei diesen Formkörpern bei niedriger relativer Luftfeuchte, etwa unter 50 %, in Verbindung mit einer langsamen Feuchtedesorption zu einer immer stärkeren Sprödigkeit der Formkörper. Dies macht sich in zwei Bereichen besonders nachteilig bemerkbar: 1. Bei längerer Lagerung in geheizten Räumen im Winter beträgt die relative Luftfeuchtigkeit oft unter 20 oder sogar 10 %. 2. Bei Formkörpern oder Formkörperteilen, die einer erhöhten Biegebelastung ausgesetzt sind: Als Beispiel etwa Trinkbecher (Druckbelastung beim Gebrauch) oder zweiteilige, mit Scharnier verbundene Formkörper, wo das Scharnier zumindest einem mehrmaligen Öffnungsund Schließvorgang unterworfen ist (Notwendigkeit erhöhter Flexibilität).

Ein weiterer Nachteil von Stärkeformkörpem, gerade im Vergleich zu Materialien auf Cellulosebasis (Papier, Karton) ist der fast völlige Verlust der Reißfestigkeit bei Durchweichung. Deshalb ist eine verlangsamte Wasseraufnahme (reduzierte Quellbarkeit) wünschenswert.

Polyvinylalkohol (PVAL) wird durch Polymerisation von Vinylacetat und nachträgliche partielle bzw. vollständige Verseifung der Acetatgruppen hergestellt.

Allgemeine Formel: -(CH - CH2)n -

OR n = ca. 200 - 5500, meist 300 - 2500 R = H: >97,5% vollverseift <97,5 bis 70% weitgehend verseift bzw. teilverseift

Polymere mit geringem Restacetylgehalt (bis ca. 2%) werden als vollverseift klassifiziert, daneben sind weitgehend verseifte (90-95%) sowie teilverseifte (87-89%) Qualitäten marktüblich. Einzelne Hersteller bieten auch eine "super"-hydrolysierte Qualität an mit einem Verseifungsgrad nahe 100%.

Die Einsatzbereiche von PVAL werden durch seine Haupteigenschaften bestimmt: wasserlöslich, gute Klebkraft, filmbildend, thermoplastisch. Daraus ergeben sich die Anwendungen als Schutzkolloid für Kunststoffdispersionen, als Klebstoffkomponente, als Schlichtemittel bei Textilien, als Hilfsstoff in der Papierleimung sowie die Herstellung wasserlöslicher Folien.

Toxikologisch liegen keine negativen Erkenntnisse vor. PVAL ist abbaubar, wäßrige Lösungen sind daher zu konservieren.

Die Standardqualitäten von PVAL lassen sich nach ihrer Viskosität (mPas in 4%iger wäßriger Lösung) einteilen, welche dem Polymerisationsgrad (DP), sowie dem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) parallel geht (Quelle TAPPI J., Dezember 1988):

Viskositäts- mPas, 4% klasse

Hoch 45 - 70 DP Molekularge wicht

Zahlenmittel 2400 - 2600 95 000 2

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Viskositäts klasse mPas, 4%

DP

Molekularge wicht Zahlenmittel

Mittel I Mittel II Niedrig 25-35 12-16 2- 7 1700-1800 900-1000 300 - 700 65 000 43 000 28 000 PVAL wird u.a. in der Papierherstellung verwendet und ist für Anwendungen zur Verpackung von Lebensmitteln zugelassen, wenn Produkte mit einer Viskosität über 4 mPas (4%ige wäßrige Lösung bei 20°C) verwendet werden (FDA 21 CFR 176.170, 176.180, 181.30) bzw. über 5 mPas (Empfehlung XXXVI Papiere für Lebensmittelverpackung, Beschichtung, Oberflächenveredelung).

In Abhängigkeit vom Molekulargewicht werden nach Auflösen in Wasser bereits bei Konzentrationen im Bereich von 5-10% Viskositäten bis zu mehreren 1000 mPas erreicht. Höhermolekulare teilverseifte und insbesondere vollverseifte Typen erfordern in der Herstellung wässriger Lösungen zum vollständigen Auflösen Temperaturen von ca. 90°C und Auflösezei-ten unter Rühren bis zu 30 min. Die Kaltlöslichkeit dieser Typen ist gering, oft unter 10% (45 min. Rühren bei Raumtemperatur), wobei teilgequollene Partikel besonders klebrig sind. Erhöhter Rühraufwand begünstigt wiederum die Schaumbildung. Lösungen, insbesondere von höhermolekularen PVAL tendieren zur Gelbildung, die durch im Wasser vorhandene, mehrwertige Kationen und Anionen besonders verstärkt wird.

Die Angaben zur thermischen Beständigkeit nennen je nach Produkt 110-150°C als Beginn einer thermischen Zersetzung, in Abhängigkeit von Wassergehalt, Struktur und Erhitzungsdauer.

Eigenschaften von PVAL, wie Filmbildevermögen und Thermoplastizität, haben zu einer breiten Anwendung von PVAL für thermoplastische Massen zur Herstellung von Spritzgußartikeln und Folien geführt, unter anderem auch in Verbindung mit Stärke zur Erzeugung extrudierbarer thermoplastischer Stärkemassen für Folien und Spritzgußartikel, vereinzelt auch für expandierte Füllkörper.

So beschreibt die DE 4008862 C1 einen extrudierten Altpapier-PVAL-Schaum zur Verwendung als stoßabsorbierendes Füllmaterial. Die US-PSen 4,863.655, 5,035.930 und 5,308.879 setzen Stärke-PVAL-Mischungen zur Extrusion derartiger Füllkörper ein. In der DE 4236717 C1 werden PVAL enthaltende Stärkegranulatperlen mit Heißluft/Heißdampf zu Schaumformkörpern expandiert.

Die Bedingungen in Extrudern und vergleichbaren Hochleistungsknetern, nämlich hoher Energieertrag, erhöhte Temperatur, begrenzter Wassergehalt und Weichmacherzusatz lassen ein homogenes gemischtes Material bereits bei Temperaturen um 100°C erwarten, in welchem die filmbildenden und thermoplastischen Eigenschaften von PVAL voll zum Tragen kommen.

Man kann vermuten, daß auch in der Herstellung stärkebasierter, eine geschäumte Struktur aufweisender Formkörper mittels Waffelbacktechnik der Einsatz von PVAL aufgrund der filmbil-denden und thermoplastischen Eigenschaften mit positiven Effekten verbunden ist. Für den Fachmann bestehen jedoch wegen der bekannten Materialeigenschaften von PVAL: - hohe Viskosität, lange Auflösungszeiten - Klebeeigenschaften - begrenzte thermische Stabilität - Gelbildung große Vorurteile PVAL auf diesem Gebiet einzusetzen. So ist die Bereitung der Rohmassen zeitaufwendig, hochviskose Gemische sind schwer zu dosieren und schließlich wird in den Backformen die thermische Belastungsgrenze erreicht, was die an sich vorhandene Klebewirkung noch verstärkt und zur Rückstandsbildung führt.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß diese Probleme vermieden und die eingangs erwähnten Nachteile der mit bekannten Backmassen hergestellten Formkörper weitgehend beseitigt werden können, wenn der Backmasse vor dem Zusatz von Wasser Polyvinylalkohol in Form eines feinen Pulvers zugesetzt wird und mit den anderen pulverförmigen Zutaten innig vermischt wird, wobei der Polyvinylalkohol einen Polymerisationsgrad von über 1000, vorzugsweise über 1600, insbesondere über 2000, aufweist, der trockenen Mischung zur Bildung einer Suspension Wasser in einer Menge von 100 bis 240 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile Stärkeprodukt zuge- 3 AT 408 709 B setzt wird und die gebildete Suspension vor dem Aufbringen auf die Form ruhen gelassen wird.

Durch diese Vorgangsweise wird auch das Auftreten von Schaumbildung in der Backmasse vermieden. Zu beachten ist hiebei, daß DP um 1000 schon verschlechterte Eigenschaften ergibt. Günstig ist auch, wenn vollhydrolysierter Polyvinylalkohol eingesetzt wird. Teilhydrolysierter, hochmolekularer PVAL führt zu Verschlechterungen bei der Entformbarkeit und der beginnenden Zersetzung, merkbar an leichten Farbveränderungen.

Die Herstellung der Formkörper erfordert jedenfalls den Einsatz einer Suspension der festen Rohstoffe wie Stärke und der Minorkomponenten im Wasser. Die erhaltenen Massen zeigen eine Viskosität zwischen 500 und über 10 000 mPas.

Die Wirkungsgrenze von PVAL ist mit 0,5 Gewichtsteilen pro 100 Teile Stärke anzunehmen, die obere Grenze aus funktionellen Gründen mit ca. 24 Teilen, in der Regel jedoch unter 20 Teilen.

Es ist eine Ruhezeit der Backmasse vor der Verwendung von mindestens 30 min, besser 45 bis 60 min, zu empfehlen. In dieser Zeit stellt sich eine weitgehend konstante Viskosität ein.

Vorzugsweise wird der pulverförmige Polyvinylalkohol gemeinsam mit anorganischen Füllstoffen und/oder organischen Faserstoffen in Pulverform eingesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Korngröße des Polyvinylalkohols unter 1 mm.

Aufgrund der verdickenden Wirkung von PVAL kann der Anteil anderer Verdickungsmittel reduziert oder auf Null gesetzt werden.

Besonders überraschend war die signifikante Änderung des Backverhaltens bei Verwendung von pulverförmigem PVAL. Es kommt sowohl zu einer Verkürzung der Backzeiten, als auch zu einer Erhöhung des Gewichtes und der Stabilität der Formkörper, obwohl infolge eines Viskositätsanstieges bei Zugabe des PVAL-Pulvers die Wasserdosierung im Rezept erhöht werden muß. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der Zugabe von pulverförmigem PVAL mit anorganischen Füllstoffen bzw. mit organischen Faserstoffen in Pulverform.

Dies dürfte eine spezifische unerwartete Eigenschaft von PVAL sein, da andere hydrophile Polymere, z.B. verschiedene Hydrokolloide bei ähnlich viskositätssteigenderWirkung diese Eigenschaft nicht zeigen. Es kann nur vermutet werden, daß dies mit der beschriebenen geringen Kompatibilität zwischen PVAL und Stärke zusammenhängt (vgl. Mowiol Polyvinylalkohol, Firmenschrift Hoechst AG, 1984), oder auch mit der nur partiellen Solubilisierung des PVAL. Dies könnte auf mikroskopischer Ebene zu einem reduzierten Porenwachstum beim Backvorgang und damit zu einer höheren Dichte der Formkörper führen, wobei gleichzeitig aber der Dampfaustritt erleichtert und dadurch die Backzeit relativ zum Wasseranteil reduziert wird.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen lassen ein viskoseres Fließen in der Backform bzw. eine bessere Kohäsion an der Formkörperoberfläche erkennen, was sich auch an der Verringerung der sichtbaren Mikroporen zeigt. Überraschend ist weiters die Beobachtung (Rezepte 38, 41), daß der Zusatz von Glyzerin, einem bekannten Weichmacher für PVAL, die Flexibilität der Formkörper, gemessen durch Biegeprüfung, nicht weiter erhöht. Es wurde sogar eine Verminderung beobachtet, die jedoch auch auf die Verschlechterung des Backverhaltens (Ausdampfens) zurückzuführen sein könnte. So gab es im Beispiel 41 z.B. auch Ausformungsprobleme und die Backzeit war erhöht.

Die Verwendung von PVAL verbessert die mechanischen Eigenschaften der Formkörper, speziell bei Wechsel der Luftfeuchte wie sich aus folgendem Vergleich zeigt:

Rezept Nr. % rF Gewicht, g Fm (N) Lm (mm) Wm (J) 13 22 15,5 74 3,0 0,11 50 15,2 95 4,2 0,21 80 15,7 98 6,3 0,35 31 22 12,5 126 4,2 0,31 50 12,1 149 5,8 0,48 80 12,9 111 6,7 0,43 Das Beispiel 13 (Vergleich ohne PVAL) zeigt 1. trotz erhöhtem Gewicht eine verminderte Bruchkraft Fm und Deformierbarkeit bis zum Bruch

Je 4 bis 5 Proben werden bei Raumtemperatur für einen Tag bei verschiedenen relativen Feuchten äquilibriert. Sodann werden mittels Texturmessung die Bruchkraft (Fm), der Deformationsweg (Lm) und die dafür aufzuwendende Arbeit in Joule (Wm) bestimmt. 4

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Lm. 2. die für die Deformation bis zum Bruch aufzuwendende Arbeit Wm zeigt gerade für geringe Luftfeuchtigkeit einen signifikanten Anstieg.

Diese Daten zeigen eine höhere Flexibilität der Formkörper an.

Die Ausbildung eines flexiblen Scharniers als Verbindung zweier Formhälften stellt in der Herstellung von Formkörpern auf Stärkebasis bisher ein nicht gelöstes Problem dar. Zwar ist über eine höhere Feuchtigkeitsaufnahme beim Konditionieren, z.B. bei 75% relativer Luftfeuchte, auch die Vergleichsrezepte (Nr. 32 und 37) soweit flexibel, daß ein ausgeformtes Scharnier mehrmals durch Öffnen und Schließen betätigt werden kann, ohne zu brechen. Doch bereits bei mittleren Luft feuchten um 40 - 60% ist die Bruchanfälligkeit so hoch, daß eine sichere Funktion eines solchen Scharniers nicht mehr gegeben ist.

Die Rezepte Nr. 33 - 36 und 38 - 42 zeigen jedoch eine sichere Funktion: Mindestens 10malige Betätigung bei 50% relativer Luftfeuchte.

Aufgrund der positiven Ergebnisse mit dem Einsatz von PVAL-Pulvern wurde im weiteren versucht, auch PVAL-Lösungen einzusetzen, zumal ja ein gewisser Teil des Pulvers während der Bereitung der Backmassen in Lösung geht.

Abgesehen von den bereits erwähnten Nachteilen: Hohe Viskosität der Lösungen, Notwendigkeit des Lösens z.T. bei 90°C, Schaumbildung, zeigte sich folgendes: 1. Lösungen mit niedermolekularem PVAL führen zu extremem Kleben und Rückstandsbildung. 2. PVAL-Lösungen mittleren und höheren Molekulargewichts zeigen ebenfalls, im Vergleich zum Einsatz als Pulver in gleicher Konzentration, eine höhere Klebeneigung bzw. Tendenz zur Rückstandsbildung. Nur mit dem höchsten Molekulargewicht einer vollhydrolysierten Qualität konnten bis zu 22 Teile PVAL auf 100 Teile Stärke eingesetzt werden, wobei allerdings bereits eine leichte Klebeneigung, sowie Probleme der vollständigen Ausformung der Oberfläche festzustellen waren. 3. Auch der Zusammenhang Hydrolysegrad und Klebeneigung erscheint verstärkt. So konnten hier mit einem zu 100% hydrolysierten Produkt (sogenannte "superhydrolysierte" Qualität) bis zu 22 Teile PVAL bezogen auf Stärke, verwendet werden, wobei bei der höchsten Konzentration allerdings schon ein leichter Klebeeffekt festzustellen war (Beispiele 33 - 36).

Insgesamt zeigten sich Nachteile in der Handhabung (Herstellung hochviskoser Lösungen), im Dauerbetrieb (erhöhte Klebeneigung), sowie in den maximal ersetzbaren Konzentrationen, wenn PVAL als Lösung verwendet wird.

Die durch den Einsatz von PVAL gefundenen positiven Eigenschaften, wie erhöhte Flexibilität, verminderte Quellung der Stärkeformkörperoberfläche und vermutlich auch verbesserte Haftung von Deckschichten und Deckfilmen sind jedoch auch hier zu beobachten.

Rezeptbeispiele

Rezept Nr. Backform: Becher 1 2 3 4 5 6 Stärke (1) 100 100 100 100 100 100 PVAL - fest - 9,5(4) 10(4) 9,5(4) 10(5) 10,5(6) Trennmittel (2) 2 1,9 2 1.9 2 2,1 Verdickungsmittel (3) 0,6 0,6 0,6 0,3 0,6 0,3 Wasser 100 114 110 114 110 126 Trennmittel - - - - - - Viskosität nach 60' 0,7 2,5 2,3 0,7 7,0 1,9 Backzeit, sec. 50 45 50 50 50 45 Backtemperatur, °C 180 180 180 180 180 180 Gewicht, g 4,2 7,2 7,2 6,5 5,7 5,1 Brüchigkeit ja red. red. red. red. red. Kleben nein _ja _ja_ _Ja_ fallw. nein 5

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Rezept Nr. Backform: Becher Backrückstände Verfärbung_ Kommentar 1 2 3 4 5 nein nein Vergleich JE ja __ja__ ja nicht geeignet ja ja nein nein verschl. (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Poval B-05, Denka, JP, niedermolekular - DP ca. 550, teilhydrolysiert (5) Poval B-24, Denka, JP, hochmolekular - DP ca. 1700, teilhydrolysiert (6) Poval K17L, Denka, JP, hochmolekular - DP ca. 2400, vollhydrolysiert

Rezept Nr.

Backform: Becher Stärke (1)_ PVAL - fest (4) Trennmittel (2)_ Verdickungsmittel (3)

Wasser

Viskosität nach 60' Backzeit, sec. Backtemperatur, °C Gewicht, g_ Brüchigkeit_ Kleben_ Backrückstände Verfärbung_ Kommentar 7 100 2 0,3 100 50 180 4,3 _'£_ nein nein nein Vergleich 10 11 100 0,5 2 0,3 100 50 180 4,5 +/- nein nein nein _Ώ_ 100 2 2 0,3 103 100 5 2 0,3 107 100 10 3 M. 115 45 180 4,7 red. nein nein nein 45 180 5,0 red. nein nein nein 45 180 5,2 red. nein nein nein (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Poval K17L, Denka, JP, hochmolekular - DP ca. 2400, vollhydrolysiert (5) Brüchigkeit geringfügig reduziert

Rezept Nr.

Backform: Tasse

Stärke (1)_ PVAL - Lösung 10% Trennmittel (2)_ Verdickungsmittel (3) Wasser_ Füllstoff (6)_

Backzeit, sec. Backtemperatur, °C Gewicht, g_ Brüchigkeit_ 13 100 !£. Μ. 100 120 200 14 ja 14 100 25(4) 1,8 0,6 75 120 200 14,5 red. 15 100 1,8 75 145 200 16 red. 16 100 50(4) 1,9 50 120 200 17 red. 17 100 100(4) 2,1 6,7 130 200 17,5 red. 6

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Rezept Nr. Backform: Tasse 13 14 15 16 17 18 Kleben nein nein nein nein nein teilw. Backrückstände nein nein nein nein nein ja Verfärbung nein nein nein nein nein nein Kommentar Vergleich verschl. (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Airvol 325, Air Products, USA, > 98% hydrolysiert, DP ca. 1600 (5) Mowiol 10-98, Hoechst, D, > 98% hydrolysiert, DP ca. 1000 (6) SE-Standard, Füllstoff auf Basis einer Talk-Dolomit-Mischung der Fa. Naintsch (AT)

Rezept Nr. Backform: Tasse 19 20 21 22 23 Stärke (1) 100 100 100 100 100 PVAL - Lösung 10% W/W - 25(4) 50(4) 100(4) 217(5) Trennmittel (2) 1,8 1,8 1,8 1,8 2,17 Verdickungsmittel (3) 0,55 0,25 - - Wasser 103 75 55 20 - Natronlauge 40g/l - - 1 1 1,1 Backzeit, sec. 130 115 105 115 100 Backtemperatur, °C 200 200 200 200 200 Gewicht, g 23,5 22,5 20 18,5 12 Brüchigkeit ja red. red. red. red. Kleben nein nein nein nein teilw. Backrückstände nein nein nein nein nein Verfärbung nein nein nein nein nein Kommentar Vergleich verschl. (1) Maisstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Airvol 325, Air Products, USA; 98% hydrolysiert, DP ca. 1600 (5) Airvol 350, Air Products, USA; 98% hydrolysiert, DP ca. 2400

Rezept Nr. Backform: Tasse 24 25 26 27 28 Stärke (1) 100 100 100 100 100 PVAL - Lösung 10% W/W 217(4) 97(4) 50(5) 100(5) 217(5) Trennmittel (2) 2,17 1,93 1,8 1,8 2,17 Verdickungsmittel (3) - - - - - Wasser 43,5 48,5 50 20 - Natronlauge 40g/l 1,1 1 1 1 1,1 Viskosität nach 60' 600 600 800 500 130 Backzeit, sec. 90 100 120 110 115 Backtemperatur, °C 200 200 180 180 180 7 5 10

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Rezept Nr. Backform: Tasse 24 25 26 27 28 Gewicht, g 9,5 15 21 19 12 Brüchigkeit red. red. red. red. red. Kleben nein nein nein teilw. ja Backrückstände nein nein ja ja ja Verfärbung nein nein nein nein nein Kommentar verschlechtert 15 20 25 30 35 (1) Maisstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Airvol 350, Air Prod., USA; 98% hydrolysiert, DP ca. 2400 (5) Airvol 523, Air Prod., USA; 88% hydrolysiert, DP ca. 1600

Rezept Nr. Backform: Tasse 29 30 31 Stärke (1) 100 100 100 PVAL - Lösung 10% W/W 50(4) 100(4) 100(4) Trennmittel (2) 1,8 1,8 2,0 Verdickungsmittel (3) - - - Wasser 50 20 - Backzeit, sec. 120 120 115 Backtemperatur, °C 200 200 200 Gewicht, g 16,5 16 12 Brüchigkeit red. red. red. Kleben teilw. teilw. teilw. Backrückstände ja ja ja Verfärbung nein nein nein Kommentar verschlechtert (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar 40 (4) Airvol 523, Air Products, USA; 88% hydrolysiert, DP > 1600 45 50

Rezept Nr. Backform: Fastfood-Schale mit Scharnier 32 33 34 35 36 Stärke (1) 100 100 100 100 100 PVAL-Lösung 10% W/W - 210(5) 158(5) 105(5) 105(5) Trennmittel (2) 1,8 3,4 3,4 3 3 Verdickungsmittel (3) 0,5 - - - - Faserstoff (4) - - 2 4 6 Wasser 100 - 25 65 75 Gewicht, g 21,3 19,2 18,9 18,6 18,0 Brüchigkeit ja red. red. red. red. Kleben nein teilw. nein nein nein 8 55

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Rezept Nr. Backform: Fastfood-Schale mit Scharnier 32 33 34 35 36 Backrückstände nein nein nein nein nein Verfärbung nein nein nein nein nein Kommentar Vergleich Scharnier bricht Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Cellulosefaser (5) Mowiol 66-100, Hoechst, „super“hydrolysiert, hochmolekular

Rezept Nr. Backform: Becher 37 38 39 40 41 42 Stärke (1) 100 100 100 100 100 100 PVAL-Pulver 10(4) 10(4) 7(5) - - 10(4) PVAL-Lösung, 10% - - 110(6) 110(6) Trennmittel (2) 3 3 3 3 3 3 Verdickungsmittel (3) - - 0,6 - - - Glycerin, 87% - 5 - - 5 - Weizenfaser - - - - - 5 Wasser 115 115 115 32 32 158 Gewicht, g 5,7 6,8 6,3 4,9 - 4,9 Backzeit, sec 40 45 32 40 45 35 Brüchigkeit red. red. red. red. red. red. Kleben nein nein teilw. nein nein nein Backrückstände nein nein nein teilw. teilw. nein Verfärbung nein nein nein nein nein nein Kommentar flexibler als 381 schlechte Ausformg. (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Airvol 523-S, Air Products., USA; 88% hydrolysiert, DP ca. 1600 (5) Poval K17, Denka, JP, hochmolekular, vollhydrolysiert (6) Fluka, Molekulargewicht 72.000, vollhydrolysiert

Rezept Nr. Backform: Becher 43 44 45 46 47 Stärke (1) 100 100 100 100 100 PVAL-Pulver 15(4) 5(5) 15(6) 5(4) 5(4) Trennmittel (2) 3 3 3 3 3 Verdickungsmittel (3) - - - 0,3 0,3 Füllstoff (7) - - - - 3 Wasser 160 126 130 100 108 9

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Rezept Nr. Backform: Becher 43 44 45 46 47 Gewicht, g 4,9 4,9 4,9 4,2 4,1 Brüchigkeit red. red. red. red. red. Kleben nein nein nein nein nein Backrückstände teilw. gering nein teilw. teilw. Verfärbung nein nein nein nein nein Kommentar versch echtert versch echtert (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Airvol 523-S, Air Products, USA; 88% hydrolysiert, DP ca. 1600 (5) Fluka, PVAL, Molekulargewicht 100.000, 86-89% hydrolysiert (6) Fluka, PVAL, Molekulargewicht 72.000, 97,5-99,5% hydrolysiert (7) Ulmer Weiß MHM, Füllstoff auf Basis von Calciumcarbonat der Fa. Ed. Merkle Gmbh. Co (DE)

Rezept Nr. Backform: Fastfood-Schale mit Scharnier 48 49 50 51 52 Stärke (1) 100 100 100 100 100 PVAL 8(5) 21(6) 15(6) 10(6) 10(7) Trennmittel (2) 3 3,5 3 3 3 Verdickungsmittel (3) 0,1 - - 0,3 0,3 Faserstoff (4) - - 5 5 3 Wasser 125 185 150 135 115 Brüchigkeit red. red. red. red. red. Kleben nein nein nein nein nein Backrückstände nein nein nein nein nein Verfärbung nein nein nein nein nein Kommentar Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert Scharnier funktioniert (1) Kartoffelstärke (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Cellulosefaser (5) Fluka, PVAL, Molekulargewicht 72.000, vollhydrolysiert (6) Mowiol 66-100, Hoechst, „super“hydrolysiert, hochmolekular, vermahlen (7) Airvol 523-S, Air Products, USA; 83% hydrolysiert, DP ca. 1600

Rezept Nr. Backform: Becher 54 55 56 57 Stärke (1) 100 100 100 100 PVAL-Pulver 10(6) 10(7) 10(7) 10(7) Trennmittel (2) 3 3 3 3 Verdickungsmittel (3) - - - - Weizenfaser (4) - - 4 6 Wasser 125 130 145 150 10

Claims

AT 408 709 B Rezept Nr. Backform: Becher 54 55 56 57 Gewicht, g 5,2 4,9 4,6 4,5 Backzeit, sec. 40 40 40 40 Brüchigkeit red. red. red. red. Kleben nein nein nein nein Backrückstände nein nein nein nein Verfärbung nein nein nein nein (1) Kartoffelstärke/Biolys 3/1 Biolys = modifizierte Stärke, Lyckeby Stärkelsen, S (2) Magnesiumstearat (3) Guar (4) Vitacel WF 600, Rettenmaier, D (6) Airvol 165, Air Products, „super”hydrolysiert, hochmolekular, vermahlen (7) Airvol 523-S, Air Products, USA; 88% hydrolysiert, DP ca. 1600 PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer Backmasse auf Stärkebasis für die Produktion von verrottbaren, dünnwandigen Formkörpern, wie z.B. Bechern, Tellern, Fast-Food-Verpackungen, Einsätzen, ebenen Blättern u.dgl. durch Aufbringen der Backmasse auf den unteren Formteil einer mehrteiligen, vorzugsweise zweiteiligen Form, Ausbacken und Konditionieren auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 6 Gew.-% bis 22 Gew.-%, wobei die Backmasse neben einer Stärke und/oder Mehl oder Mehlgemischen und/oder Stärkederivaten ein Trennmittel, nämlich eine oder mehrere mittel- oder langkettige, gegebenenfalls substituierte Fettsäuren und/oder deren Salze und/oder deren Säurederivate, z.B. Säureamide und/oder ein Polymethylhydrogensiloxan und gegebenenfalls Verdickungsmittel, wie Quellstärke, vorverkleisterte Stärke oder Backabfall, und/oder Guar-Mehi, Pektin, Johannisbrotkernmehl, Carboxymethylcellulose und/oder Gummi arabicum; Faserstoffe, wie cellulosereiche Rohstoffe, pflanzliche Rohstoffe, Fasern, aus Kunststoff, Glas, Metall und Kohlenstoffe; nicht faserförmige Füllstoffe, wie Calciumcarbonat, Kohle, Talkum, Titandioxid, Kieselgel, Aluminiumoxid, Schellack, Sojaeiweiß, Weizenkleber in Pulverform, Hühnereiweiß in Pulverform, Casein in Pulverform, Farbstoffe in Pulverform, Konservierungsmittel und Antioxidantien enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Backmasse vor dem Zusatz von Wasser Polyvinylalkohol in Form eines feinen Pulvers zugesetzt wird und mit den anderen pulverförmigen Zutaten innig vermischt wird, wobei der Polyvinylalkohol einen Polymerisationsgrad von über 1000, vorzugsweise über 1600, insbesondere über 2000 aufweist, der trockenen Mischung zur Bildung einer Suspension Wasser in einer Menge von 100 bis 240 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile Stärkeprodukt zugesetzt wird und die gebildete Suspension vor dem Aufbringen auf die Form ruhen gelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vollhydrolisierter Polyvinylalkohol eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der gebildeten Suspension auf Werte zwischen 500 und über 10 000 mPas. eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol in einer Menge von 0,5 Gew.-Teilen bis 24 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen Stärkeprodukt zugesetzt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhezeit der Backmasse mindestens 30 Minuten, vorzugsweise 45 bis 60 Minuten beträgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Polyvinylalkohol gemeinsam mit anorganischen Füllstoffen und/oder 11 AT 408 709 B organischen Faserstoffen in Pulverform eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Polyvinylalkohols unter 1 mm liegt.
8. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol in Form einer maximal 10%igen wäßrigen Lösung den übrigen Bestandteilen zugesetzt wird, wobei bevorzugt ein voll- bzw. superhydrolysierter Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad nahe 100% und mit einem DP über 1600 eingesetzt wird und wobei das Gewichtsverhältnis Polyvinylalkohol zu Stärke 0,5 bis 22,0, vorzugsweise unter 18 zu 100 beträgt. KEINE ZEICHNUNG 12