DE10000774A1 - Zusammensetzung zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trockenmischung, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein sowie gegebenenfalls Additive umfaßt, zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Trockenmischung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine backfähige Masse, wobei die backfähige Masse Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial, Protein und Wasser sowie gegebenenfalls Additive umfaßt. Des weiteren betrifft die Erfindung unter Verwendung der Trockenmischung oder der backfähigen Masse hergestellte Formkörper.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenmischung und eine backfähige Masse zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Trockenmischung bzw. backfähigen Masse. Weiterhin betrifft die Erfindung aus dieser Trockenmischung hergestellte Formkörper.

In der Industrie, im Handel und im Haushalt fallen in großen Mengen Verpackungsmaterialien an. Beispielsweise werden in Schnellimbissketten in großen Mengen Speisen wie beispielsweise Hamburger, Pommes Frites, Bratwurst etc. sowie warme und kalte Getränke in Kunststoffverpackungen wie beispielsweise Verpackungen auf Basis von Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, etc. verkauft. Weiterhin finden Verpackungen auf Kunststoffbasis auch im Handel eine breite Verwendung. So wird beispielsweise Obst in Kunststoffschalen vorportioniert zum Verkauf angeboten. Weiterhin werden beispielsweise Äpfel oder Pfirsiche auch in mit halbkugelförmigen Vertiefungen versehenen Trägern transportiert und angeboten. Dabei wird in jede halbkugelförmige Vertiefung beispielsweise ein Apfel oder ein Pfirsich gelegt. Diese Träger werden zunehmend aus Kunststoff gefertigt.

Die vorgenannten in Form von Bechern, Tellern, Tassen, Schalen, Schachteln und Trägern aller Art gefertigten Behälter aus Kunststoff haben den Vorteil, daß sie ein geringes Gewicht aufweisen. Ein geringes Gewicht dieser Behälter ist im Hinblick auf die anfallenden Transportkosten zum einen beim Transport der ungefüllten Behälter selbst als auch beim Transport von in diesen Behältern gelagertem Gut, wie beispielsweise Obst, von Vorteil.

Die aus Kunststoff gefertigten Behälter werden regelmäßig nach einmaligem Gebrauch in den Abfall gegeben. Aufgrund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und aufgrund der großen Stückzahlen, in denen diese Behälter regelmäßig verwendet werden, führen diese Behälter zu einem beträchtlichen Abfallaufkommen. Äußerst nachteilig ist, daß diese aus Kunststoff gefertigten Behälter eine außerordentliche Langlebigkeit aufweisen. Zur Entsorgung dieser Kunststoffbehälter stehen derzeit im wesentlichen zwei Verfahren zur Verfügung.

Bei dem ersten Verfahren werden die im Abfall enthaltenen Kunststoffbehälter in einer Müllverbrennungsanlage verbrannt. Diese Vorgehensweise ist nachteilig. Zum einen basiert die Herstellung der Kunststoffbehälter auf dem Verbrauch von Erdöl, d. h. einer nicht erneuerbaren Rohstoffquelle. Weiterhin erfordert diese Vorgehensweise den Bau von weiteren Müllverbrennungsanlagen bzw. die stärkere Nutzung von bereits vorhandenen Müllverbrennungsanlagen. Im Zuge des gestiegenen öffentlichen Umweltbewußtseins ist jedoch der Bau von neuen Müllverbrennungsanlagen heute kaum noch durchzusetzen. Insofern bestehen im Hinblick auf das stetig wachsende Abfallaufkommen zunehmend Entsorgungsschwierigkeiten.

Bei dem zweiten Verfahren werden die Kunststoffbehälter einer Wiederaufbereitung als Ausgangsmaterial für neu herzustellende Kunststoffbehälter zugeführt. Diese Vergehensweise erfordert jedoch zunächst eine sortenreine Herstellung der Kunststoffbehälter und schließlich nach dem Gebrauch der Kunststoffbehälter eine aufwendige Trennung der Behälter in Abhängigkeit der jeweils verwendeten Kunststoffsorte. Da die Kunststoffbehälter weiterhin insbesondere bei Schnellimbissketten verwendet werden, müssen die Behälter nach dem Gebrauch von Speiseresten, Fett, Ketchup, etc. gereinigt werden. Eine solche Vorgehensweise ist jedoch aufwendig und kostenintensiv, so daß die gebrauchten Behälter regelmäßig gemäß dem vorstehend aufgeführten Verfahren in einer Müllverbrennungsanlage verbrannt werden.

Im Hinblick auf die mit Kunststoffbehältern verbundenen Nachteile wird seit geraumer Zeit versucht, biologisch abbaubare Behälter herzustellen, die als Teller, Tasse, Tablett, Träger, etc. bei den oben angegebenen Verwendungen eingesetzt werden können.

Im Stand der Technik sind Formkörper auf Stärkebasis bekannt, die teilweise oder vollständig biologisch abbaubar sind.

Aus der PCT/EP95/00285 (WO 96/23026) ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern bekannt, bei dem eine viskose Masse aus biologisch abbaubarem Fasermaterial, Wasser und Stärke unter Ausbildung eines Fasermaterial-Stärke- Verbundes in einer Backform gebacken wird. Als Fasermaterial wird dabei Altpapier, Recyclingmaterial oder biologisch abbaubares Fasermaterial verwendet, das zuvor unter Zerkleinerung zerfasert wird. Bevorzugt beträgt der Anteil von Stärke zu Wasser in der viskosen Masse 1 : 3 bis 1 : 2. Die Backdauer kann dabei zwischen 0,5 und 15 Minuten variiert werden, wobei angegeben wird, daß kürzere Zykluszeiten im Bereich von 1 bis 3 Minuten im allgemeinen ausreichend sind. Wenn jedoch der Wasseranteil in der Backmasse erhöht wird, ist eine Backdauer zwischen 4 und 12 Minuten erforderlich, um gute Ergebnisse zu erhalten.

Nachteilig ist, daß zur Erzielung kürzerer Backzeiten der Wassergehalt in der Backmasse verringert werden muß, so daß letztendlich größere Mengen an Stärke und Fasern pro hergestelltem Formkörper eingesetzt werden.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es bei Massenprodukten wie den hier in Rede stehenden Formkörpern, beispielsweise für den Gebrauch in Schnellimbissrestaurants, erforderlich, daß diese preisgünstig hergestellt werden können. Insofern sind für einen Hersteller kurze Fertigungszeiten sowie ein geringerer Materialverbrauch von entscheidender Bedeutung, um mit seinen Produkten am Markt erfolgreich bestehen zu können.

Die US 5,607,983 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines biologisch abbaubaren Formkörpers. Dabei werden kurze Pflanzenfasern, Pflanzenfaserpulver, Geliermaterial, Wasser, Treibmittel und Hilfsmittel zu einem Teig verrührt und dann bei einer Temperatur von 150°C bis 200°C für 2 bis 3 Minuten erhitzt und nachfolgend für 20 Minuten bei einer Temperatur von 120°C getrocknet.

Nachteilig ist zum einen, daß bei diesem Verfahren zwingend ein Treibmittel verwendet werden muß, und zum anderen, daß die Herstellungszeit sehr lang ist. Sowohl die zusätzliche Verwendung eines Treibmittels als auch eine Herstellungszeit von insgesamt 22 bis 23 Minuten pro Formkörper läßt eine wirtschaftliche Herstellung solcher Formkörper als Massenartikel nicht zu.

Aus der WO 95/04104 ist ein Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen biologisch abbaubaren Polymerschaumes bekannt, wobei thermoplastische oder destrukturierte Stärken, ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer sowie ein biologisch abbaubares faserartiges oder kapselartiges Material, welches die Fähigkeit­ besitzt, Wasser kapillaraktiv einzubinden, gemischt wird. Dieses Verfahren ist aufwendig, da zunächst in einem ersten Schritt thermoplastische Stärke mit mit Wasser gesättigter Faser in einem genau definierten Temperatur- und Druckbereich gemischt werden muß, wobei wesentlich ist, daß das in der Faser kapillaraktiv gebundene Wasser nicht freigesetzt wird. Die Schaumherstellung erfolgt dann in einem zweiten Schritt, bei dem sowohl die Temperatur als auch der Druck erhöht werden, so daß das in der Faser kapillaraktiv gebundene Wasser freigesetzt wird, um die Stärke aufzuschäumen. Im Hinblick auf die genau einzuhaltenden Temperatur- bzw. Druckbereiche erfordert dieses Verfahren eine aufwendige Prozeßführung.

Aus der DE 40 09 408 A1 ist bekannt, daß aus cellulosehaltigen und eiweißhaltigen Materialien sowie Wasser ein Teig hergestellt werden kann, der anschließend geformt und dann gebacken wird, um einen verrottbaren Wegwerfartikel bereitzustellen. Der nach diesem Verfahren hergestellte Wegwerfartikel besteht aus einem Eiweißgerüst, in das Cellulose eingelagert ist.

Nachteilig ist, daß die so hergestellten Wegwerfartikel aus Stabilitätsgründen eine dicke Wandstärke von etwa 0,5 cm aufweisen müssen. Die Herstellung von dünnwandigen Formkörpern z. B. in Form von Tassen, Bechern, Schalen, Näpfen, etc. mit annehmbarer Qualität ist nicht möglich. Weiterhin ist es aus besagten Stabilitätsgründen nicht möglich, leichtgewichtige Träger für Obst wie z. B. für Äpfel, Pfirsiche, etc. gemäß diesem Verfahren bereitzustellen.

Bedingt durch die dicken Wandstärken ist des weiteren ein erhöhter Materialeinsatz erforderlich. Auch erfordern diese dicken Wandstärken längere Backzeiten von etwa drei bis zehn Minuten sowie eine erhöhte Backtemperatur von etwa 250°C. Mit dem aus der DE 40 09 408 A1 bekannten Verfahren lassen sich somit keine qualitativ hochwertigen Formkörper herstellen. Weiterhin ist dieses Verfahren im Hinblick auf den erhöhten Materialeinsatz nicht geeignet, einen qualitativ hochwertigen Massenartikel preisgünstig herzustellen.

Aus der EP 0 683 831 B1 ist ein Verfahren zum Dispergieren cellulosehaltiger Fasern in Wasser bekannt. Dieses Verfahren erlaubt die Verwendung von miteinander verbundenen cellulosehaltigen Fasern, wie diese z. B. in Papiermaterial vorliegen. Bei einem Feststoffgehalt von bis zu 80% werden einer wässrigen Dispersion aus cellulosehaltigen Fasern Hydrokolloide, wie z. B. Stärke, pflanzliches oder tierisches Protein, unter starker mechanischer Einwirkung zugesetzt, um eine hochviskose Masse bereitzustellen, in der die cellulosehaltigen Fasern auseinandergerissen und in der viskosen Masse verteilt werden. Dabei ist es notwendig, so viel Hydrokolloid einzusetzen, daß sämtliches Wasser gebunden ist. Regelmäßig wird dabei als Hydrokolloid Maisstärke eingesetzt.

Nachteilig ist, daß mit der Herstellung eines Formkörpers aus der nach diesem Verfahren zubereiteten hochviskosen Masse aufgrund des hohen Feststoffgehalts ein erhöhter Materialverbrauch verbunden ist. Somit erlaubt die Verwendung dieser hochviskose Masse keine preisgünstige Herstellung von Formkörpern, was insbesondere bei der Herstellung von Massenartikeln äußerst nachteilig ist. Weiterhin weisen die aus dieser viskosen Masse hergestellten Formkörper ein erhöhtes Gewicht auf, welches letztendlich zu erhöhten Transportkosten der hergestellten Formkörpern führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Formkörpers bereitzustellen, die eine zuverlässige und preisgünstige Herstellung qualitativ hochwertiger biologisch abbaubarer Formkörper erlaubt. Insbesondere besteht ein Bedarf an einer Zusammensetzung, die eine Verringerung der Herstellungszeit sowie eine Verringerung der Menge des eingesetzten Materials ermöglicht. Weiterhin besteht ein Bedürfnis an einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Trockenmischung, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein sowie gegebenenfalls Additive umfaßt, zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern, gelöst.

Unter dem Begriff "Trockenmischung" wird im Sinne der Erfindung eine rieselfähige Zusammensetzung wie beispielsweise in Form eines Pulvers oder eines Granulats verstanden. Es ist nicht erforderlich, daß die erfindungsgemäße Trockenmischung absolut trocken ist. Die Trockenmischung kann beispielsweise einen Restfeuchtegehalt von etwa 5 bis etwa 14 Gew.-%, bevorzugt unterhalb von 9 Gew.-%, aufweisen.

Im Sinne der Erfindung wird unter dem Begriff "Stärke" natürliche Stärke, chemisch und/oder physikalisch modifizierte Stärke, technisch hergestellte oder gentechnisch veränderte Stärke sowie Gemische davon verstanden. Als Stärke kann Getreidestärke verwendet werden, die beispielsweise aus Mais, Wachsmais, Weizen, Gerste, Roggen, Hafer, Hirse, Reis, etc. oder Maniok oder Sorghum stammt. Selbstverständlich kann auch die in Leguminosen wie Bohnen oder Erbsen enthaltene Stärke oder in die Früchten wie beispielsweise Kastanien, Eicheln oder Bananen enthaltene Stärke verwendet werden. Weiterhin ist die aus Wurzeln oder Knollen enthaltene Stärke verwendbar.

Besonders geeignet bei der vorliegenden Erfindung ist Kartoffelstärke. Die Kartoffelstärke enthält vorteilhaft auf je 200 bis 400 Anhydroglucose-Einheiten eine Phosphoresthergruppe. Die negativ geladenen Phosphatgruppen sind dabei mit der C6- Position der Anhydroglucose-Einheit verbunden. Bei der Herstellung einer backfähigen Masse aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung bewirken die negativ geladenen Phosphatgruppen über die gegenseitige Abstoßung eine Entwirrung der einzelnen Kartoffel-Amylopektin-Moleküle. Über die gegenseitige Abstoßung der negativ geladenen Phosphatgruppen liegen die Verzweigungen der Amylopektin-Moleküle weitgehend entfaltet bzw. ausgestreckt vor. Dieses Vorhandensein von veresterten Phosphatgruppen bewirkt eine hohe Viskosität von Kartoffelstärke-Wasser-Mischungen.

Unter dem Begriff "biologisch abbaubarem Fasermaterial" werden insbesondere pflanzliche und tierische Fasern verstanden. Als pflanzliche Fasern werden im Sinne der Erfindung bevorzugt cellulosehaltige Fasern verwendet. Cellulosehaltige Fasern sind dabei Fasern jeglicher Art, die Cellulose enthalten oder aus Cellulose bestehen. Unter tierischen Fasern werden sog. Eiweißfasern wie beispielsweise Wolle, Haare oder Seiden verstanden.

Besonders bevorzugt werden Pflanzenfasern verwendet, die in unterschiedlichen Längen und Breiten vorliegen können. Insbesondere werden Pflanzenfasern verwendet, die eine Länge im Bereich von etwa 50 µm bis etwa 3000 µm, bevorzugt von etwa 100 µm bis etwa 2000 µm, weiter bevorzugt von etwa 150 µm bis etwa 1500 µm, noch bevorzugter von etwa 200 µm bis etwa 900 Mm, am bevorzugtesten von 300 Mm bis etwa 600 Mm, aufweist. Die Breite der Pflanzenfasern kann in einem Bereich von etwa 5 µm bis etwa 100 µm, bevorzugt von etwa 10 µm bis etwa 60 Mm, besonders bevorzugt von etwa 15 µm bis etwa 45 µm, liegen. Hauptsächlich werden die Fasern aus Holz, Hanf oder Baumwolle hergestellt. Solche Fasern können in einer dem Fachmann bekannten Weise hergestellt werden.

Unter dem Begriff "Protein" werden Biopolymere auf Basis von Aminosäuren verstanden. Als Aminosäuren kommen dabei sämtliche sog. proteinogenen Aminosäuren, d. h. die gewöhnlich am Proteinaufbau beteiligten Aminosäuren in Frage, als auch die sog. nicht proteinogenen Aminosäuren, die üblicherweise nicht am Aufbau von Proteinen beteiligt sind.

Unter dem Begriff "Protein" werden erfindungsgemäß auch Peptide oder Polypeptide verstanden. Weiterhin umfaßt der Begriff "Protein" im Sinne der Erfindung natürlich vorkommendes Protein, chemisch modifiziertes Protein, enzymatisch modifiziertes Protein, rekombinantes Protein, Proteinhydrolysate oder Gemische davon. Das Protein kann dabei pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein.

Die erfindungsgemäße Trockenmischung, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein umfaßt, ermöglicht überraschenderweise eine Verkürzung der Backzeitdauer von bis 35%, bevorzugt bis zu 50%. Weiterhin ermöglicht die Verwendung von Protein in der erfindungsgemäßen Trockenmischung eine Verringerung des Materialbedarfs bei der Herstellung von Formkörpern um bis zu 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%.

Die erfindungsgemäße Trockenmischung kann äußerst vorteilhaft über einen langen Zeitraum gelagert werden, ohne daß es zu einer merklichen Veränderung der Zusammensetzung kommt. Dies erlaubt vorteilhaft eine Vorfertigung und Lagerung der Trockenmischung. Insofern ist es beispielsweise möglich Unterauftragnehmern eines Herstellers von biologisch abbaubaren Formkörpern, die erfindungsgemäße Trockenmischung zur Verfügung zu stellen und somit zu gewährleisten, daß die beim Unterauftragnehmer gefertigten Formkörper die gewünschte Qualität aufweisen. Da die erfindungsgemäße Trockenmischung erst beim Unterauftragnehmer mit Wasser oder verkleisterter Stärke versetzt werden muß, fallen lediglich die Transportkosten für die Trockenmischung an, d. h. es erfolgt kein Transport des zuzugebenden Wassers.

Um biologisch abbaubare Formkörper herzustellen, wird die erfindungsgemäße Trockenmischung unter Zugabe von Wasser zunächst zu einer backfähigen Masse bzw. zu einem Teig vermengt. Die aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellte backfähige Masse unterscheidet sich von den im Stand der Technik bekannten Backmassen dahingehend, daß sie cremiger, schaumiger sowie voluminöser ist und somit eine geringere Dichte aufweist. Zur Herstellung eines bestimmten Volumens an backfähiger Masse wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung somit weniger Material benötigt, verglichen mit einer Trockenmischung, die kein Protein umfaßt.

Zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Formkörpers wird ein bestimmtes Volumen an backfähiger Masse (Backmasse, Teig) in eine Backform gegeben. Diese Backformen sind aus der Waffelbacktechnik bekannt. Da in eine solche Backform jeweils ein bestimmtes Volumen an backfähiger Masse eingefüllt wird, führt das vergrößerte Volumen der auf der erfindungsgemäßen Trockenmischung basierenden backfähigen Masse somit zu einer Verringerung des Materialbedarfs. Da die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten Formkörper in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden, bedeutet eine Verringerung des Materialbedarfs um bis zu 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% eine enorme Kostensenkung.

Weiterhin führt die Verwendung einer auf der erfindungsgemäßen Trockenmischung basierenden backfähigen Masse zu einer Verringerung der bei der Herstellung eines Formkörpers erforderlichen Backzeit.

Als "Backzeit" wird im Sinne der Erfindung die Zeit verstanden, die zwischen dem Schließen der Backform, das nach dem Befüllen der Backform mit der backfähigen Masse erfolgt, und dem Öffnen der Backform zur Entnahme des gebackenen Formkörpers liegt.

Die Backzeit verkürzt sich bei Verwendung einer auf der erfindungsgemäßen Trockenmischung basierenden backfähigen Masse um bis zu 50%. Der Grund für die Verringerung der Backzeit ist nicht geklärt. Die Erfinder vermuten jedoch Folgendes:

Aufgrund des größeren Volumens einer auf Basis der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten backfähigen Masse, wird weniger Einwaage an backfähiger Masse in die Backform gegeben. Die geringere Einwaage an backfähiger Masse enthält natürlich auch weniger Wasser, das während des Backvorganges verdampfen muß. Es wird mithin angenommen, daß zwischen der Verringerung der Menge an zu backender backfähiger Masse und der kürzeren Backzeit ein Zusammenhang besteht.

Darüber hinaus haben die Erfinder festgestellt, daß ein mit der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellter Formkörper im Inneren des ausgebackenen Formkörpers, d. h. im Inneren der Wandungen des Formkörpers, also beispielsweise in den Boden-, Deckel- und Seitenbereichen, größere und gleichmäßigere Poren bzw. Kapillarstrukturen aufweist. Diese größeren Poren bzw. Kapillaren ermöglichen einen leichteren Wasser/Wasserdampf-Austritt, verglichen mit Formkörpern die unter Verwendung einer Trockenmischung ohne Protein hergestellt wurden. Es wird mithin angenommen, daß zwischen dem den größeren Poren bzw. Kapillaren und der kürzeren Backzeit ein Zusammenhang besteht.

Im Hinblick auf die größere und gleichmäßigere Porenstruktur innerhalb der Wandungen des herkömmlichen Formkörpers ergibt sich weiterhin eine Gewichtsreduzierung des hergestellten Formkörpers um bis zu 20%. Eine Gewichtsreduzierung um bis zu 20% ist äußerst vorteilhaft beim Transport der Formkörper.

Weiterhin weist der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellte Formkörper eine geschlossenere Oberfläche auf. Eine geschlossenere Oberfläche ist insbesondere im Hinblick auf die thermische Isolationsfähigkeit des Formkörpers von Vorteil. Weiterhin bewirkt eine geschlossenere Oberfläche eine bessere und zuverlässigere Abweisung von beispielsweise Feuchtigkeit oder Fett in die Wandungen bzw. den Boden des Formkörpers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und/oder Protein in der erfindungsgemäßen Trockenmischung aneinander fixiert.

Im Sinne der Erfindung wird unter dem Begriff "aneinander fixiert" verstanden, daß die Komponenten der erfindungsgemäßen Trockenmischung, d. h. Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial, Protein sowie gegebenenfalls zugegebene Additive mit und ohne Verwendung eines Haftvermittlers aneinander haften.

Dabei können beispielsweise Stärke und biologisch abbaubares Fasermaterial aneinander fixiert sein. Es können auch Stärke und Protein oder biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein aneinander fixiert sein. Bevorzugt sind Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein aneinander fixiert. Weiterhin ist es möglich, daß die zugegebenen Additive bei jeder der vorstehend angegebenen Möglichkeiten zusätzlich noch fixiert sind. Mit anderen Worten, gemäß der Erfindung sind sämtliche möglichen Fixierungskombinationen zwischen den verwendeten Komponenten möglich.

Äußerst vorteilhaft wird somit eine Entmischung der erfindungsgemäßen Trockenmischung verhindert. Für diesen Zweck kann es ausreichend sein, daß lediglich Stärke und das biologisch abbaubare Fasermaterial aneinander fixiert sind. Eine solche Entmischung könnte beispielsweise beim Transport mittels Lastkraftwagen oder Eisenbahn aufgrund der regelmäßig vorkommenden Erschütterungen auftreten, sofern beispielsweise das biologisch abbaubare Fasermaterial und die Stärke nicht aneinander fixiert sind. Die Gefahr einer Entmischung hängt stark von den jeweils verwendeten Partikel- und/oder Fasergrößen ab.

Weitere Erläuterungen im Hinblick auf die Durchführung der Fixierung werden bei den Ausführungen zum Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung gegeben.

Bevorzugt liegt die erfindungsgemäße Trockenmischung als Granulat vor.

Unter dem Begriff "Granulat" wird dabei eine Anhäufung von Granulatkörnern verstanden. Ein Granulatkorn (Granalie) ist ein asymmetrisches Aggregat aus Pulverpartikeln. Es weist keine harmonische, geometrische Form auf. Die Form einer Kugel, eines Stäbchens, eines Zylinders etc. ist nur ungefähr und andeutungsweise erhalten. Die Oberfläche ist in der Regel uneben und zackig, die Masse in vielen Fällen mehr oder weniger porös. Zur Herstellung von Granulaten wird häufig das sog. Wirbelschichtverfahren eingesetzt.

Die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung als Granulat erlaubt vorteilhaft ein einfaches Abfüllen und Handhaben der erfindungsgemäßen Trockenmischung. Insbesondere ist eine als Granulat vorliegende erfindungsgemäße Trockenmischung leicht dosierbar, was äußerst vorteilhaft bei einer Automatisierung eines Verfahrens zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern ist.

Bevorzugt ist die in der erfindungsgemäßen Trockenmischung enthaltene Stärke native Stärke. Native Stärke wird in Granulatform durch die nasse Zermahlung von stärkehaltigen Rohstoffen, wie z. B. Getreide, Knollen und Wurzeln erhalten. Da insofern die Stärke bereits als Granulat vorliegt, ist eine Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung als Granulat sehr einfach.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Protein aus der Gruppe ausgewählt, die aus natürlich vorkommendem Protein, chemisch modifiziertem Protein, enzymatisch modifiziertem Protein, rekombinantem Protein, Proteinhydrolysaten und Gemischen davon besteht.

In der erfindungsgemäßen Trockenmischung sind bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 12 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-% Protein enthalten.

Die in der erfindungsgemäßen Trockenmischung enthaltenden Proteinmengen können jedoch in Abhängigkeit des verwendeten Proteins bzw. der verwendeten Proteinmischung variieren. Es ist jedoch ohne weiteres möglich innerhalb der vorstehend angegeben Bereiche, für jede Trockenmischung durch einige Versuche eine optimale Menge des jeweils zuzugebenden Proteins zu ermitteln.

Beispielsweise können als Protein Proteine tierischen Ursprungs wie beispielsweise Actin, Myoglobin, Myosin, Hämoglobin, Collagen, Elastin, Immunglobuline, Keratine, Fibroin, Conchagene, Osseln, Albumine, Caseine, FPC (Fischmehl, engl.: fish protein concentrate) verwendet werden.

Als Proteine pflanzlichen Ursprungs können Prolamine wie z. B. Gliadin, Secalin, Hordein, Zein sowie Mais- und Soja-Protein verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden als Proteine hydrophobe Proteine verwendet. Hydrophobe Proteine zeichnen sich dabei durch einen hohen Anteil ungeladener Aminosäuren in der Aminosäuresequenz aus. Insbesondere enthalten diese Proteine hohe Anteile an Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan, Prolin und Methionin, wobei diese dem Protein insgesamt einen hydrophoben Charakter verleihen.

Dem Fachmann ist klar, daß die vorstehend aufgeführten Proteine nur eine beispielhafte Auswahl zur Veranschaulichung der Erfindung sind. Selbstverständlich können auch weitere Proteine oder Proteinmischungen verwendet werden. Wesentliches Kriterium ist, daß im Hinblick auf die sehr großen Stückzahlen der herzustellenden Formkörper der Preis des einzusetzenden Proteins oder der Proteinmischung gering ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Protein aus der Gruppe ausgewählt, die aus Casein, Alkalicaseinat, Erdalkalicaseinat, Caseinhydrolysat und Gemischen davon besteht.

Äußerst vorteilhaft ist Casein bzw. sind Caseinate in großen Mengen zu einem annehmbaren Preis zu erhalten. Im Hinblick auf die in großen Mengen aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung herzustellenden biologisch abbaubaren Formkörpern ist es wesentlich, daß das in der erfindungsgemäßen Trockenmischung verwendete Protein preisgünstig ist. So kann man aus 30 l Magermilch ca. 1 kg Casein erhalten.

Das Casein wird dabei regelmäßig in der aus Milch isolierten Form verwendet. Es ist natürlich auch möglich, die α-,β- und γ-Untereinheiten von Casein separat bzw. in bestimmten Kombinationen davon einzusetzen.

Im Sinne der Erfindung verwendbares Casein ist im Handel als Säurekasein von dem Unternehmen BMI-Landshut erhältlich.

In der erfindungsgemäßen Trockenmischung sind bevorzugt etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 3 bis etwa 7 Gew.-% Casein enthalten.

Das Casein kann dabei als solches bzw. auch als Alkalicaseinat bzw. Erdalkalicaseinat verwendet werden. Als besonders verwendbar hat sich das Calciumcaseinat erwiesen.

Im Sinne der Erfindung verwendbares Calciumcaseinat ist im Handel als Caseinato Di Calcio von dem Unternehmen BMI-Landshut erhältlich.

In der erfindungsgemäßen Trockenmischung sind bevorzugt etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 3 bis etwa 7 Gew.-% Calciumcaseinat enthalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die erfindungsgemäße Trockenmischung weitere Additive umfassen. Über diese Additive ist es möglich, die Eigenschaften des aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten biologisch abbaubaren Formkörpers zu beeinflussen. Beispielsweise können als Additive Hydrophobisierungsmittel, Weißmacher, Lebensmittelfarben, Aromastoffe etc. in der Trockenmischung enthalten sein.

Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, ein Additiv bzw. mehrere Additive zur Beeinflussung der Produkteigenschaften des Formkörpers auf der Stärke haftend aufzubringen. Die haftende Aufbringung von Additiv auf Stärke verhindert vorteilhaft eine mögliche Entmischung von Additiv und Stärke während des Transportes der erfindungsgemäßen Trockenmischung. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Trockenmischung bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt 0,3 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,8 Gew.-% Additiv.

Der Begriff "Additiv" umfaßt im Sinne der Erfindung jegliche Verbindungen, die zur Beeinflussung der Produkteigenschaften des Formkörpers geeignet sind. Vorzugsweise sind diese Additive vollständig bzw. im wesentlichen vollständig biologisch abbaubar. Bevorzugte Beispiele dieser Additive sind Hydrophobisierungsmittel, Weißmacher, Farbstoffe, Lebensmittelfarben, Aromastoffe, etc.

Bei Hydrophobisierungsmitteln handelt es sich um Bestandteile, die dem aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten Formkörper hydrophobe Eigenschaften verleihen. Weißmacher sind Verbindungen, die zur Farbaufhellung der Formkörper eingesetzt werden. Als Farbstoffe finden beispielsweise blaue Farbstoffe Verwendung, die beispielsweise zur Färbung von Obstschalen oder Obstträgern verwendet werden. Folgende Blau-Farbstoffe können beispielsweise verwendet werden: Naturfarben oder verlackte Farben. Auch werden beispielsweise grüne Farbstoffe verwendet, die zur Färbung von Schalen zur Aufnahme von Pflanzen eingesetzt werden. Folgende Grün-Farbstoffe können beispielsweise verwendet werden: Naturfarben oder verlackte Farben.

Bei Lebensmittelfarben handelt es sich um zur farblichen Gestaltung der Verpackung von Lebensmitteln eingesetzte Farbstoffe. Als Aromastoff kann im Sinne der Erfindung jeder insbesondere biologisch abbaubare Aromastoff verwendet werden, der beispielsweise dem aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten Formkörper einen bestimmten Geruch und/oder Geschmack verleiht.

Ein besonders bevorzugtes Beispiel für Hydrophobisierungsmittel sind Fluoralkylpolymere, wobei der Ausdruck "Fluoralkyspolymere" darauf hinweist, daß es sich um Polymere handelt, die aus insbesondere wiederkehrenden Alkyleinheiten aufgebaut sind, wobei ein oder mehrere, gegebenenfalls sogar alle, Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt sein können. Beispielsweise kann ein auf einem Perfluoralkylakrylat-Copolymer basierendes Hydrophobisierungsmittel verwendet werden.

Der Weißmacher kann eine Verbindung mit wenigstens einer Disulfon-Gruppe sein. Solche Verbindungen sind dem auf diesem technischen Gebiet einschlägigen Fachmann bestens bekannt. Ein Beispiel einer solchen Disulfonsäure-Verbindung ist 4,4'-Bis (1,3,5-triazinylamino)stilben-2,2'-disulfonsäure.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des weiteren durch eine backfähige Masse gelöst, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial, Protein und Wasser sowie gegebenenfalls Additive umfaßt, gelöst.

Unter dem Begriff "backfähige Masse" wird eine Backmasse oder ein Teig verstanden, der in aus der Waffelbacktechnolgie bekannten Backvorrichtungen wie z. B. Backzangen unter Ausbildung eines Formkörpers gebacken werden kann. Die backfähige Masse wird beispielsweise in eine beheizte Backform einer solchen bekannten Backvorrichtung gegeben, worauf sich die backfähige Masse in der Backform verteilt und diese vollständig ausfüllt. Die in der Backform vorliegende backfähige Masse gibt unter Wärmebeaufschlagung Wasser bzw. Wasserdampf ab, der aus der Backform durch vorgesehene Auslaßkanäle austritt. Während dieses Vorgangs erfolgt die Verfestigung der backfähigen Masse unter Bereitstellung des gewünschten Formkörpers.

Die backfähige Masse kann durch Zugabe von Wasser und gegebenenfalls Additiven, soweit diese nicht bereits in der Trockenmischung enthalten sind, unter Vermengen, wie beispielsweise Rühren oder Kneten, aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung, zubereitet werden.

Vorzugsweise enthält die backfähige Masse etwa 3 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, am bevorzugtesten 7,8 Gew.-% bis etwa 9,8 Gew.-% biologisch abbaubares Fasermaterial, bevorzugt cellulosehaltige Fasern.

Weiterhin enthält die backfähige Masse bevorzugt etwa 6 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 10 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 16,1 Gew.- % bis etwa 20,05 Gew.-% native Stärke.

Des weiteren enthält die backfähige Masse bevorzugt etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 4 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 5,4 Gew.-% bis 6,8 Gew.-% vorverkleisterte Stärke.

Weiterhin enthält die backfähige Masse bevorzugt etwa 45 Gew.-% bis etwa 90 Gew.- %, bevorzugt etwa 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 60 Gew.- % bis etwa 75 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 63 Gew.-% bis etwa 71 Gew.-% Wasser.

Protein ist in der erfindungsgemäßen backfähigen Masse bevorzugt in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt bis zu etwa 5 Gew.-%, noch bevorzugter etwa bis zu 3 Gew.-% Protein, am bevorzugtesten bis zu etwa 2 Gew.-% enthalten.

Die vorstehenden Angaben in Gewichtsprozent sind jeweils auf das Gesamtgewicht der backfähigen Masse bezogen.

Vorverkleisterte Stärke kann dabei aus etwa 90 bis etwa 99,9 Gew.-% und etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% nativer Stärke, weiter bevorzugt aus etwa 95 Gew.-% Wasser und etwa 5 Gew.-% nativer Stärke hergestellt werden. Dabei wird aus diesen beiden Komponenten zunächst eine Stärkesuspension hergestellt. Diese Stärkesuspension kann dann erhitzt und anschließend abgekühlt werden, um vorverkleisterte Stärke zu ergeben.

Das Erhitzen erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur bei der die wässrige Suspension von Stärkekörnchen in eine kleisterartige Form übergeht. Diese Temperatur ist auch als Kofler-Gelatinisierungstemperatur bekannt. Die Kofler-Gelatinisierungstemperatur liegt für Kartoffelstärke zwischen 56 und 66°C und für Maisstärke zwischen 62 und 72°C. Die Suspension wird dabei beispielsweise über einen Zeitraum von etwa 10 Minuten in diesem Temperaturbereich gehalten. Anschließend wird die vorverkleisterte Stärke abgekühlt. Die Temperatur, auf die abgekühlt wird, beträgt vorzugsweise etwa 50°C oder weniger.

Die vorstehende Beschreibung zur Herstellung von vorverkleisterter Stärke ist lediglich als ein beispielhaftes Herstellungsverfahren zu verstehen. Dem Fachmann sind selbstverständlich weitere Verfahren zur Herstellung von vorverkleisterter Stärke bekannt, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise kann die Stärkesuspension bzw. aufschlämmung auch mit Dampf in einem sogenannten Jetcooker gelatinisiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das biologisch abbaubare Fasermaterial aus cellulosehaltigen Fasern. Weiterhin ist bevorzugt, daß die Stärke native Stärke ist. Des weiteren enthält die backfähige Masse bevorzugt Protein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus natürlich vorkommendem Protein, chemisch modifiziertem Protein, enzymatisch modifiziertem Protein, rekombinantem Protein, Proteinhydrolysaten und Gemischen davon besteht. Bevorzugt wird dabei das Protein aus der Gruppe ausgewählt, die aus Casein, Alkalicaseinat, Erdalkalicaseinat, Caseinhydrolysat und Gemischen davon besteht. Besonders bevorzugt ist das Erdalkalicaseinat Calciumcaseinat.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die jeweiligen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Trockenmischung entsprechend Bezug genommen.

Die erfindungsgemäße backfähige Masse kann selbstverständlich auch ohne Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellt werden. Die jeweiligen Einzelkomponenten, d. h. Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial, Protein und gegebenenfalls Additive können in einer beliebigen Reihenfolge mit Wasser unter Zubereitung der erfindungsgemäßen backfähigen Masse vermengt werden. Dabei kann beispielsweise zunächst ein Teig aus Stärke, biologisch abbaubarem Fasermaterial und Wasser hergestellt werden, zu dem dann Protein und gegebenenfalls Additive zugegeben werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin durch Verwendung von Protein zur Herstellung einer Trockenmischung oder einer backfähigen Masse zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch einen Formkörper gelöst, der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung oder der erfindungsgemäßen backfähigen Masse hergestellt wurde.

Die erfindungsgemäße Trockenmischung eignet sich hervorragend zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern.

Zu der erfindungsgemäßen Trockenmischung, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein sowie gegebenenfalls weitere Additive umfaßt, wird Wasser zugegeben und solange gemischt, bis eine backfähige Masse erhalten wird.

Eine backfähige Masse zeichnet sich bevorzugt durch eine homogene Verteilung sämtlicher Bestandteile und eine für den jeweiligen Zweck erforderliche Viskosität aus. Die Viskosität der backfähigen Masse kann über den Anteil an zugegebenen Wasser zu der aus Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein sowie gegebenenfalls Additiven bestehenden Trockenmischung eingestellt werden. Die für den jeweilig herzustellenden Formkörper bevorzugt einzustellende Viskosität der backfähigen Masse kann durch wenige Versuche ermittelt werden. In Abhängigkeit von der Form, der Größe und der jeweiligen Wandstärke des herzustellenden Formkörpers bzw. der Größe der jeweils verwendeten Backform zum Backen des Formkörpers kann es vorteilhaft sein, die Viskosität der Backmischung entsprechend einzustellen.

Die hergestellte backfähige Masse wird dann gebacken. Hierzu wird die backfähige Masse in eine Backform gegeben und bei einer Temperatur von bevorzugt etwa 100°C bis etwa 200°C, besonders bevorzugt bei etwa 150°C in einer geschlossenen Backform erwärmt.

Die Backform ist dabei in Abhängigkeit von der Form des gewünschten Endprodukts ausgebildet, beispielsweise in Form einer Schale oder eines Bechers. Die Backform kann durch mindestens zwei Backplatten, d. h. eine obere und eine untere Backplatte gebildet sein, die in einer Backzange aufgenommen sind, wobei die Innenoberfläche der Backplatten in einem geschlossenen verriegelten Zustand der Backform unter Bildung eines Formhohlraums beabstandet gehalten werden. Der Formhohlraum wird dann durch die backfähige Masse ausgefüllt. Die Backform besitzt zum Ausleiten des Wasserdampfs speziell ausgeformte Ausdampföffnungen. Für die gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Formkörpern können auch eine Mehrzahl von Backzangen verwendet werden. Solche Vorrichtungen zum Backen basieren auf der an sich bekannten Technologie des Waffelbackens.

Die Zeitdauer des Backvorgangs wird im wesentlichen von der Größe des zu backenden Formkörpers als auch von der jeweils eingestellten Wandstärke des Formkörpers bestimmt. Üblicherweise liegt die Backzeit zwischen 10 s und etwa 100 s, bevorzugt bei etwa 30 s bis etwa 80 s, weiter bevorzugt bei 60 s bis 70 s.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung gelöst (erste Ausführungsform), wobei

• a) Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein vermischt werden;
• b) während des Mischens eine wässrige Lösung eingesprüht wird; und
• c) die gemäß Schritt (b) erhaltene Mischung getrocknet wird.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung gelöst (zweite Ausführungsform), wobei

• a) Stärke und biologisch abbaubares Fasermaterial vermischt werden;
• b) während des Mischens eine wässrige proteinhaltige Lösung eingesprüht wird; und
• c) die gemäß Schritt (b) erhaltene Mischung getrocknet wird.

Unter dem Begriff "wässrige Lösung" wird erfindungsgemäß Wasser oder eine Lösung auf Wasserbasis wie beispielsweise proteinhaltige wässrige Lösung, vorverkleisterte Stärke, proteinhaltige vorverkleisterte Stärke, additivhaltige wässrige Lösung, etc. verstanden.

Bevorzugt wird bei diesen Verfahren im Schritt (b) während des Mischens zusätzlich vorverkleisterte Stärke eingesprüht.

Das Fixieren von beispielsweise Stärke und biologisch abbaubarem Fasermaterial aneinander kann bewirkt werden, indem beispielsweise während des Mischens von Stärke, biologisch abbaubarem Fasermaterial und Protein Wasser eingesprüht wird und das Gemisch getrocknet wird. Bevorzugt verdampft das Wasser kurz nachdem es mit der Stärke, dem biologisch abbaubarem Fasermaterial und dem Protein in Kontakt gekommen ist. D. h., es wird Wasser in einer Menge und über einen ausreichenden Zeitraum so zugegeben, daß die Oberfläche der Stärkepartikel bzw. -körner leicht klebrig gemacht wird. An der Oberfläche dieser "klebrig gemachten" Stärkepartikel bleibt dann das biologisch abbaubare Fasermaterial, beispielsweise Cellulosefasern, sowie das Protein haften. Es ist natürlich auch möglich, daß das Protein, sobald es mit Wasser in Kontakt gekommen ist, als eine Art Haftmittel wirkt und Stärke und biologisch abbaubares Fasermaterial aneinander fixiert. Beide Effekte können natürlich auch zugleich auftreten.

Gemäß der zweiten Ausführungsform wird anstelle von Wasser eine wässrige proteinhaltige Lösung während des Mischens von Stärke und biologisch abbaubarem Fasermaterial eingesprüht. Auch bei diesem zweiten Verfahren wird ein Fixieren von Stärke, biologisch abbaubarem Fasermaterial und Protein aneinander gemäß bewirkt. Die Fixierung der Komponenten aneinander erfolgt dabei über die gleichen Effekte wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.

Durch das Einsprühen einer wässrigen proteinhaltigen Lösung wird zum einen ein Aneinanderkleben von Stärkepartikeln und dem biologisch abbaubarem Fasermaterial erreicht. Weiterhin bewirkt das Einsprühen einer wässrigen proteinhaltigen Lösung, daß die Stärkepartikel bzw. das biologisch abbaubare Fasermaterial mit der proteinhaltigen Lösung beschichtet werden und somit die Stärkepartikel bzw. das biologisch abbaubare Fasermaterial zum Trägermaterial für das Protein werden.

Weiterhin kann auch anstelle von Wasser vorverkleisterte Stärke als wässrige Lösung eingesprüht werden und so eine Fixierung von Stärke, biologisch abbaubarem Fasermaterial und Protein erreicht werden. Die vorverkleisterte Stärke hat dabei bevorzugt eine Temperatur von weniger als 50°C. Selbstverständlich kann sowohl Wasser als auch vorverkleisterte Stärke nacheinander oder zeitgleich eingesprüht werden.

Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine wässrige proteinhaltige Lösung und vorverkleisterte Stärke nacheinander oder zeitgleich einzusprühen. Weiterhin ist es auch möglich das Protein direkt in die vorverkleisterte Stärke einzubringen und dann die proteinhaltige, vorverkleisterte Stärke während des Mischens von biologisch abbaubarem Fasermaterial und Stärke einzusprühen.

Die Trocknung des Gemischs zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenmischung kann beispielsweise in einer warmen Umgebung wie z. B. in einem warmen Luftstrom erfolgen. Es können aber auch weitere dem Fachmann hinlänglich bekannte Trocknungstechniken verwendet werden.

Bevorzugt erfolgt das Vermischen bei den erfindungsgemäßen Verfahren (Ausführungsform 1 bzw. 2) gemäß Schritt (b) und das Trocknen gemäß Schritt (c) in einem gemeinsamen Schritt durch Verwirbeln in einer Wirbelschicht in einem warmen Luftstrom.

Besonders bevorzugt erfolgt das Einsprühen der wässrigen oder wässrigen proteinhaltigen Lösung sowie gegebenenfalls der vorverkleisterten Stärke in einer Wirbelschichtanlage, in der Stärke und biologisch abbaubares Fasermaterial in einem warmen Luftstrom verwirbelt werden. Auch hier kann die vorverkleisterte Stärke vor oder nach bzw. zeitgleich mit der wässrigen oder wässrigen proteinhaltigen Lösung eingesprüht werden. Selbstverständlich kann auch hier eine zuvor hergestellte, gegebenenfalls proteinhaltige, vorverkleisterte Stärke, in die Wirbelschicht eingesprüht werden. Das Einsprühen der Lösungen erfolgt dabei bevorzugt aus Sprühdüsen, die oberhalb des Wirbelschichtbetts angeordnet sind.

Die Verwendung eines Wirbelschichtreaktors, bei dem Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial sowie gegebenenfalls Protein in einem warmen Luftstrom verwirbelt werden, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Trockenmischung als trockenes Granulat bereitgestellt werden soll. In der durch den warmen Luftstrom erzeugten Wirbelschicht verdampft das mit der wässrigen oder wässrigen proteinhaltigen Lösung sowie der gegebenenfalls eingesprühten vorverkleisterten Stärke eingebrachte Wasser sehr rasch. Unter Verdampfung des Wassers in der Wirbelschicht erfolgt ein Fixieren von biologisch abbaubarem Fasermaterial, Stärkepartikeln und Protein aneinander. Äußerst vorteilhaft wird somit eine erfindungsgemäße Trockenmischung bereitgestellt, bei der keine Entmischung von Stärke, biologisch abbaubarem Fasermaterial und Protein erfolgen kann.

Die Temperatur des warmen Luftstroms in der Wirbelschichtanlage beträgt bevorzugt etwa 40°C bis etwa 90°C, bevorzugt etwa 50°C bis etwa 70°C. Über die oberhalb der Wirbelschicht angeordneten Sprühdüsen können, wie vorstehend ausgeführt, die wässrige oder wässrige proteinhaltige Lösung sowie gegebenenfalls vorverkleisterte Stärke eingesprüht werden.

Weiterhin können auch die oben erwähnten Additive in Form von wässrigen Lösungen eingesprüht werden. In Abhängigkeit von den Eigenschaften des herzustellenden Formkörpers können die Additive entsprechend zusammengestellt und gleichzeitig oder nacheinander mit der wässrigen oder wässrigen proteinhaltigen Lösung sowie gegebenenfalls der vorverkleisterten Stärke eingesprüht werden.

Weiterhin ist es möglich der mit einer Temperatur von etwa 50°C eingesprühten vorverkleisterten Stärke ein fetthaltiges Trennmittel einzusprühen. Das fetthaltige Trennmittel kann beispielsweise überwiegend aus Fett bestehen und weiterhin mindestens eine Komponente enthalten, die aus der Gruppe, die aus Öl, Wachs und Lecithin besteht, ausgewählt wird. Als Wachs wird vorzugsweise Binnenwachs eingesetzt.

Weiterhin können selbstverständlich auch im Handel erhältliche fetthaltige Trennmittel wie beispielsweise Premix verwendet werden. Premix ist eine Mischung aus ganz oder teilweise ungehärteten Pflanzenfetten und kann von der Firma I.C.L. VAN DER ZON in Essen unter der Artikelnummer HC 2000 bezogen werden.

Das fetthaltige Trennmittel kann aber auch in einem separaten Arbeitsgang zu der mit backfähigen Masse selbst bzw. während der Zubereitung der backfähigen Masse aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung zugegeben werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das fetthaltige Trennmittel unmittelbar vor dem Backvorgang direkt in die Backform zu geben.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Zur Herstellung einer backfähigen Masse wurden native Stärke und Cellulosefasern in eine Wirbelschichtanlage auf einen Conidurboden mit einer Fläche von 1862 cm² (26,6 cm × 70,0 cm) gegeben. Die Schütthöhe betrug insgesamt etwa 225 mm. Als native Stärke wurde Kartoffelstärke (Puderware) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 16 Gew.-% verwendet. Als biologisch abbaubares Fasermaterial wurden Cellulosefasern mit einer Länge von etwa 600 µm und einer Breite von etwa 30 µm eingesetzt.

Die native Kartoffelstärke und die Cellulosefasern wurden in einer Wirbelschicht trocken gemischt. Dabei wurde von unterhalb des Bodens Warmluft mit einer Temperatur von etwa 70°C und einem Volumenstrom von 480 m³/h durch die Stärke-Cellulosefaser-Mischung geleitet, um eine Wirbelschicht zu erzeugen.

Von oberhalb der Wirbelschicht wurde vorverkleisterte Stärke mit einer Sprührate von 65 g/min für 5 Minuten über zwei Düsen mit jeweils einem Düsendurchmesser von 0,8 mm und einem Sprühdruck von 1,2 bar eingesprüht. Die Temperatur der eingesprühten Lösung aus vorverkleisterter Stärke lag unterhalb von 50°C.

Das erhaltene Produkt war ein Granulat, bei dem Stärke und Cellulosefasern gleichmäßig miteinander verbunden sind. (Die Produkttemperatur lag bei 42°C, und die Produktfeuchtigkeit lag bei 8,6 Gew.-%.)

Das so hergestellte Granulat wurde mit Wasser vermengt, so daß die nachfolgend angegebenen Konzentrationsbereiche eingestellt wurden:

Die vorstehend angegebene backfähige Masse wurde portioniert und wie nachfolgend angegeben mit den entsprechenden Anteilen Protein, d. h. Casein bzw. Calciumcaseinat versetzt. Das Protein wurde dabei in den jeweils unten angegebenen Anteilen in der backfähigen Masse durch Mischen homogen verteilt.

Zur Ermittlung der Backzeitreduzierung wurden dann in der gleichen Backform Formkörper ausgebacken, wobei die backfähige Masse bzw. der Teig mit und ohne Proteinzusatz verwendet wurde. Die Backzeit wurde dabei bestimmt, indem die Zeit vom Schließen der Backform, nachdem die backfähige Masse in die Backform gegeben wurde, bis zum Öffnen der Backform, um den gebackenen Formkörper zu entnehmen bestimmt.

Die zugegebene Menge an Casein in Gew.-% bezieht sich auf 100 Gew.-% der oben angegebenen backfähigen Masse. Die Backzeitreduzierung in Prozent wurde berechnet, indem der Zeitraum, um den sich die Backzeit absolut verkürzte auf die Backdauer der Vergleichsmischung ohne Proteinzugabe bezogen wurde.

Es wurden die nachfolgend dargestellten Ergebnisse erhalten.

Tabelle 1

Casein-Zugabe zum Teig (backfähige Masse)

Tabelle 2

Calciumcaseinat-Zugabe zum Teig (backfähige Masse)

Die Angaben in Gew.-% Calciumcaseinatzugabe sowie die Angabe bezüglich der Backzeitreduzierung wurden ermittelt wie vorstehend angegeben.

Es zeigt sich, daß bei Verwendung von Calciumcaseinat nochmals eine deutliche Verringerung der Backzeit erreicht werden kann.

Da die Formkörper als Massenartikel hergestellt werden, ist eine Backzeitreduzierung um beispielsweise 25% bei Zugabe von 1,0 Gew.-% Calciumcaseinat in wirtschaftlicher Hinsicht eine sehr bedeutende Verbesserung des Verfahrens. Da weiterhin nicht nur die Backdauer in erheblichem Umfang reduziert wird, sondern auch der Materialbedarf sich um bis zu 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% verringert, stellt die Erfindung einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern dar.

Darüber hinaus weisen die unter Proteinzugabe hergestellten biologisch abbaubaren Formkörper im Hinblick auf die gleichmäßigere Porenstruktur auch ein besseres thermisches Isolationsvermögen auf.

Die über dieses Verfahren hergestellten biologisch abbaubaren Formkörper weisen nach dem Backvorgang einen Restfeuchtegehalt von etwa 6 Gew.-% auf, der nach Lagerung der Formkörper bei Umgebungsfeuchtigkeit auf etwa 10 Gew.-% Restfeuchtegehalt ansteigt. Das Einstellen eines Restfeuchtegehalts von etwa 10 Gew.-% hat sich im Hinblick auf die Biegsamkeit der hergestellten Formkörper als vorteilhaft erwiesen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Restfeuchtegehalt von etwa 10 Gew.-% die Formkörper biegsamer macht.

Der aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellte erfindungsgemäße biologisch abbaubare Formkörper kann äußerst vorteilhaft unter deutlicher Verringerung der Backzeit und Verringerung des Materialbedarfs kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin weisen die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten biologisch abbaubaren Formkörper hervorragende Eigenschaften im Hinblick auf Bruchfestigkeit, Elastizität, Isolationsvermögen und Oberflächenbeschaffenheit auf.

Die geschlossenere Oberfläche der erfindungsgemäßen Formkörper ermöglicht zudem eine zuverlässigere Aufbringung von feuchtigkeits- und fettabweisenden Barriereschichten beispielsweise in der Form von biologisch abbaubaren Folien. Diese Folien können aus Polyester, Polyesteramid oder Polymilchsäure auf den gebackenen Formkörper aufgebracht werden. Es hat sich gezeigt, daß die Hafteigenschaften des unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung hergestellten Formkörpers beim Aufbringen von Barriereschichten in Form von Folien beispielsweise mittels des Tiefziehverfahrens verbessert sind.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Trockenmischung bzw. der erfindungsgemäßen backfähigen Masse lassen sich preisgünstig qualitativ hochwertige, biologisch abbaubare Formkörper herstellen. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Formkörper von etwa Wandstärken 1,6 bis 1,8 mm aufweisen. Selbstverständlich können auch Formkörper mit dünneren Wandstärken wie beispielsweise von etwa 0,8 bis etwa 1,4 mm oder dickeren Wandstärken wie beispielsweise von etwa 2,0 bis etwa 3,2 mm hergestellt werden.

Die Formkörper sind äußerst vorteilhaft aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt und lassen sich vollständig bzw. im wesentlichen vollständig biologisch abbauen. Insofern unterfallen die aus der erfindungsgemäßem Trockenmischung bzw. backfähigen Masse nicht dem in Deutschland geschaffenen System "Grüner Punkt" zur Entsorgung von Verpackungen. D. h., ein Hersteller der vorgenannten Formkörper in Form von Verpackungsmaterial muß nicht die bei herkömmlichen Verpackungen Pflichtbeiträge an das Entsorgungssystem "Grüner Punkt" abführen.

Die aus der erfindungsgemäßen Trockenmischung bzw. backfähigen Masse hergestellten Formkörper werden in einer Miete oder in einem Komposthaufen innerhalb von 10 bis 14 Tagen nahezu vollständig biologisch abgebaut.

Claims (22)

1. Trockenmischung, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein sowie gegebenenfalls Additive umfaßt, zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern.

2. Trockenmischung gemäß Anspruch 1, wobei Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und/oder Protein aneinander fixiert sind.

3. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trockenmischung als Granulat vorliegt.

4. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das biologisch abbaubare Fasermaterial aus cellulosehaltigen Fasern besteht.

5. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stärke native Stärke ist.

6. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Protein aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus natürlich vorkommendem Protein, chemisch modifiziertem Protein, enzymatisch modifiziertem Protein, rekombinantem Protein, Proteinhydrolysaten und Gemischen davon besteht.

7. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Protein aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Casein, Alkalicaseinat, Erdalkalicaseinat, Caseinhydrolysat und Gemischen davon besteht.

8. Trockenmischung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erdalkalicaseinat Calciumcaseinat ist.

9. Backfähige Masse, die Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial, Protein und Wasser sowie gegebenenfalls Additive umfaßt.

10. Backfähige Masse gemäß Anspruch 9, wobei das Protein in der backfähigen Masse in einer Menge von bis zu 10 Gewichtsprozent, bevorzugt bis zu 5 Gewichtsprozent, enthalten ist.

11. Backfähige Masse gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das biologisch abbaubare Fasermaterial aus cellulosehaltigen Fasern besteht.

12. Backfähige Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Stärke native Stärke ist.

13. Backfähige Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Protein aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus natürlich vorkommendem Protein, chemisch modifiziertem Protein, enzymatisch modifiziertem Protein, rekombinantem Protein, Proteinhydrolysaten und Gemischen davon besteht.

14. Backfähige Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Protein aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Casein, Alkalicaseinat, Erdalkalicaseinat, Caseinhydrolysat und Gemischen davon besteht.

15. Backfähige Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Erdalkalicaseinat Calciumcaseinat ist.

16. Verwendung von Protein zur Herstellung einer Trockenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer backfähigen Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15.

17. Verwendung einer Trockenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer backfähigen Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 zur Herstellung von Formkörpern.

18. Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper unter Verwendung einer Trockenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer backfähigen Masse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 hergestellt ist.

19. Verfahren zur Herstellung einer Trockenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei

• a) Stärke, biologisch abbaubares Fasermaterial und Protein vermischt werden;
• b) während des Mischens eine wässrige Lösung eingesprüht wird; und
• c) die gemäß Schritt (b) erhaltene Mischung getrocknet wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Trockenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei

• a) Stärke und biologisch abbaubares Fasermaterial vermischt werden;
• b) während des Mischens eine wässrige proteinhaltige Lösung eingesprüht wird; und
• c) die gemäß Schritt (b) erhaltene Mischung getrocknet wird.

21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei im Schritt (b) während des Mischens zusätzlich vorverkleisterte Stärke eingesprüht wird.

22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Vermischen gemäß Schritt (b) und das Trocknen gemäß Schritt (c) in einem gemeinsamen Schritt durch Verwirbeln in einer Wirbelschicht in einem warmen Luftstrom erfolgt.