DE19953867A1 - Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern, wobei die Stärke und Fasern aneinander fixiert sind und in Form von Granulat vorliegen, sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern.

In der heutigen Zeit stellt die Vermeidung, Verminderung und Entsorgung von Abfällen eines der größten umweltrelevanten Probleme dar. Dies tritt insbesondere deutlich bei Formkörpern, wie Becher, Teller, Tassen, Schalen, Schachteln und sonstigen Behältnissen zutage, die beispielsweise zur Verpackung von Lebensmitteln und in Schnellimbißrestaurants eingesetzt werden. So werden z. B. Lebensmittel, insbesondere solche, die zum sofortigen Verzehr bestimmt sind, häufig in voluminösen Verpackungen verkauft. Obwohl solche Formkörper relativ leicht sind, erhöhen sie nach ihrem Gebrauch bei der Entsorgung die Menge und das Volumen an langlebigen, festen Abfällen. Dadurch belasten diese Formkörper durch ihr erhebliches Volumen die Müllbehälter bzw. die Mülldeponien. Des weiteren werden sie durch den Wind leicht weggeblasen. Werden solche Formkörper im Freien weggeschmissen, nachdem die darin enthaltenen Lebensmittel verzehrt wurden, verunzieren sie oft über Jahre die Landschaft.

Viele der bisher eingesetzten Materialien zur Herstellung der oben genannten Formkörper sind aus nicht erneuerbaren Rohstoffen hergestellt, was weiterhin eine starke ökologische Belastung darstellt.

Wie aus den vorstehend dargelegten Umständen deutlich wird, besteht ein großes Bedürfnis nach einem Material, das für Formkörper, insbesondere Verpackungen, eingesetzt werden kann, das aus überwiegend nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und sehr schnell biologisch abbaubar ist.

Aus der DE-A 197 06 642 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus biologisch abbaubarem Material bekannt, das aus Cellulosefasern, nativer und/oder modifizierter Stärke und Wasser besteht, wobei diese Mischung (backfähige Masse) einem Backvorgang unter Ausbildung des fertigen Formkörpers unterzogen wird. Dabei werden in einem kontinuierlichen Verfahren die Stärke und die Cellulosefasern trocken gemischt und dann wird kontinuierlich Wasser zugegeben. Die Mischung weist als Bestandteile z. B. 25 bis 75 Gew.-% Cellulosefasern, z. B. 13 bis 38 Gew.-% Stärke und z. B. 13 bis 38 Gew.-% Wasser auf.

Es wurde jedoch gefunden, dass die Benetzung der Stärke und der Cellulosefasern mit Wasser nur sehr schlecht möglich ist, wodurch der Mischvorgang zum Mischen der Bestandteile verlängert wird und/oder ein sehr kräftiges Mischen mit zum Teil aufwendigen Vorrichtungen notwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Zusammensetzung erreicht, die sich dadurch auszeichnet, dass Stärke und cellulosehaltige Fasern aneinander fixiert sind und in Form eines Granulats vorliegen.

Überraschender Weise wurde nun gefunden, dass, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung, anstatt der Einzelkomponenten Stärke und cellulosehaltige Fasern, mit Wasser und gegebenenfalls anderen Additiven gemischt wird, eine hervorragende Benetzung der Stärke und der cellulosehaltigen Fasern mit Wasser stattfindet.

Der Ausdruck "Granulat" ist dabei eine Bezeichnung für Anhäufungen von Granulatkörner. Ein Granulatkorn (Granalie) ist ein asymmetrisches Aggregat aus Pulverpartikeln. Es weist keine harmonische, geometrische Form auf, die Form einer Kugel, eines Stäbchens, eines Zylinders usw. 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 sogenannte Wirbelschichtverfahren eingesetzt.

Der Begriff "aneinander fixiert" weist darauf hin, dass die Stärke und die cellulosehaltigen Fasern in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit und ohne Verwendung eines Haftvermittlers aneinander haften.

Die Stärke, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegt, kann von natürlicher Stärke, chemisch und/oder physikalisch modifizierter Stärke, von gentechnisch hergestellter oder gentechnisch veränderter Stärke und Gemischen davon stammen. Vorzugsweise ist die Stärke native Stärke, d. h. natürliche Stärke, insbesondere Speisestärke, z. B. Kartoffel-, Mais-, Reis-, Tapioka- und Weizenstärke bzw. irgendeine andere aus pflanzlichen Materialien gewonnene amylopektinhaltigen Stärke. Diese Stärke liegt in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise pulverförmig vor. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung pulverförmige Stärke als Ausgangsmaterial eingesetzt wird.

Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegenden cellulosehaltigen Fasern sind Fasern jeglicher Art, die Cellulose enthalten oder aus Cellulose bestehen. Dabei sind Pflanzenfasern in unterschiedlichen Längen 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 µm, am bevorzugtesten von etwa 300 µm bis etwa 600 µm, hauptsächlich aus Holz, Hanf oder Baumwolle, bevorzugt. Die Breite der cellulosehaltigen Fasern kann im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 100 µm, bevorzugt von etwa 10 µm bis etwa 60 µm, besonders bevorzugt von etwa 15 µm bis etwa 45 µm, liegen. Solche Fasern können in einer dem Fachmann bekannten Weise hergestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt die Stärke in einer Menge von etwa 30 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, bevorzugt von etwa 45 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-%, am bevorzugtesten von etwa 52 Gew.-% bis etwa 68 Gew.-%, und die cellulosehaltigen Fasern in einer Menge von etwa 10 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, bevorzugt von etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.- %, am meisten bevorzugt von etwa 25 Gew.-% bis etwa 28 Gew.-%, jeweils bezogen auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung, vor. Wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörper eingesetzt, dann wird das Verhältnis von Stärke zu Fasern in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung so gewählt, dass es dem gewünschten Verhältnis im Formkörper entspricht.

Vorzugsweise ist die Zusammensetzung trocken, wobei der Ausdruck "trocken" darauf hinweist, daß eventuell vorliegendes Wasser so vollständig wie möglich entfernt ist, wobei ein Restgehalt von Wasser von weniger als etwa 9 Gew.-%, bevorzugt von weniger als etwa 5 Gew.-%, am bevorzugtesten von weniger als etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht negativ beeinflußt. Dieses Trocknen kann in einer dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Weise erfolgen. Beispielsweise kann dies dadurch bewirkt werden, dass die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer Wirbelschicht erfolgt und ein erwärmter Gasstrom, vorzugsweise mit einer Temperatur von etwa 40°C bis etwa 90°C, bevorzugt von etwa 50°C bis etwa 70°C, zur Erzeugung der Wirbelschicht eingesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zum einen ist die Benetzbarkeit, wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, mit Wasser hervorragend. Des weiteren besitzt die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine sehr gute Fließfähigkeit, so dass sie leicht bei den weiteren Verwendungen, beispielsweise bei der Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern, anderen Komponenten zudosiert werden kann. Darüber hinaus kann dieses Granulat über einen sehr langen Zeitraum von mehreren Monaten bis zu einigen Jahren gelagert werden, ohne dass sich die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ändern. Ferner wird eine transportstabile Fixierung von Stärke und Fasern erreicht, d. h. es erfolgt keine Entmischung, so dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung problemlos auch über weite Strecken transportiert und sehr leicht verarbeitet werden kann. Vorteilhaft fallen weiterhin die beim Import/Export von Speisestärken zu entrichtenden hohen Zölle beim Import/Export der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht an.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern, wobei Stärke und Fasern aneinander fixiert sind, wobei die Zusammensetzung in Form von Granulat bzw. Granulaten vorliegt, bei dem die cellulosehaltigen Fasern und die Stärke in einer Wirbelschicht homogen vermischt und eine wasserhaltige Lösung eingesprüht wird, wobei das Wasser anschließend verdampft wird.

Da Stärke und Cellulose sich hinsichtlich ihrer Dichte/spezifischem Gewicht deutlich voneinander unterscheiden, wird eine homogene Mischung und deren Stabilisierung vorzugsweise in einer Wirbelschicht erreicht. Diese wird erzeugt, wenn auf waagerechten, perforierten Böden lagernde feinkörnige Stärke und cellulosehaltige Fasern von unten von Gasen durchströmt werden, wobei sich unter bestimmten Strömungsbedingungen ein Zustand einstellt, der dem einer kochenden Flüssigkeit ähnelt; die Schicht wirft Blasen auf und die Stärketeilchen und die cellulosehaltigen Fasern befinden sich innerhalb der Schicht in einer ständigen wirbelnden Auf- und Abbewegung und bleiben so in der Schwebe. Die Wirbelschicht entsteht, wenn ein bestimmter Grenzwert der Geschwindigkeit des von unten durchströmenden Gases gegen die Schwerkraft der Festteilchen erreicht wird. Dieser Punkt, an dem die ruhende in eine wirbelnde Schicht, das Festbett in ein Wirbelbett übergeht, wird als Lockerungs- oder Wirbelpunkt bezeichnet. Das Erreichen dieses Punktes hängt von einer Reihe physikalischer Faktoren ab, wie Dichte, Größe, Verteilung und Form der Teilchen. Dies bedeutet, dass in einem vertikal von unten nach oben gerichteten intensiven Luftstrom Stärkepulver und cellulosehaltige Fasern verwirbelt werden, die sich dabei intensiv vermischen. Um zu vermeiden, dass diese im Gasstrom, der vorzugsweise ein Luftstrom ist, homogene Mischung nach Abschalten des Luftstroms aufgrund einer Entmischung nicht mehr besteht, wird durch Sprühdüsen eine wasserhaltige Lösung in die Wirbelschicht eingesprüht, wodurch ein Aneinanderkleben von Stärkepartikeln mit den cellulosehaltigen Fasern erreicht wird. Der Ausdruck "wasserhaltige Lösung" weist auf jede Zusammensetzung hin, die Wasser enthält. Vorzugsweise ist die wasserhaltige Lösung heißes oder kaltes Wasser bzw. heiße oder kalte vorverkleisterte Stärke. Besonders bevorzugt weist das heiße Wasser bzw. die heiße vorverkleisterte Stärke eine Temperatur oberhalb von 70°C sowie das kalte Wasser bzw. die kalte vorverkleisterte Stärke eine Temperatur unterhalb von 35°C auf. Bevorzugt beträgt die Menge der verwendeten wasserhaltigen Lösung, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Menge von Stärke und Fasern, etwa 5 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, bevorzugt etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 14 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-%. Wenn der von unten in die Wirbelschicht eintretende Gasstrom Temperaturen von etwa 40°C bis etwa 90°C, bevorzugt etwa 50°C bis etwa 70°C aufweist, wird das Wasser der eingesprühten wasserhaltigen Lösung sofort verdampft und die Mischung kann im homogenen Zustand sehr rasch fixiert werden, d. h. granuliert werden. Dabei entstehen Partikel größerer Partikelgröße, bezogen auf die Ausgangspartikelgröße der verwendeten Stärke und cellulosehaltigen Fasern. Auch ist die Dichte dieses Granulats höher als die der Einzelkomponenten, Stärke und Fasern.

Vorverkleisterte Stärke kann aus etwa 90 bis etwa 99,9 Gew.-% Wasser und etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% nativer Stärke, weiter bevorzugt aus etwa 91 Gew.-% Wasser und etwa 9 Gew.-% nativer Stärke hergestellt werden. Dabei wird aus diesen beiden Komponenten zunächst eine homogene Suspension hergestellt. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass das Wasser und die native Stärke in einem üblichen Rührer heftig gerührt werden. Diese homogene Suspension kann dann erhitzt und anschließend abgekühlt werden und wird im Sinne der Erfindung als wasserhaltige Lösung bezeichnet.

Das Erhitzen erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 68°C bis etwa 70°C. Es hat sich ferner als günstig erwiesen, das Erhitzen für eine Dauer von etwa 10 Minuten durchzuführen. Die Suspension wird dabei über einen Zeitraum von etwa 10 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird die vorverkleisterte Stärke abgekühlt. Die Temperatur, auf die abgekühlt wird, beträgt vorzugsweise etwa 50°C oder weniger. Die vorstehende Beschreibung der 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.

Durch dieses Verfahren wird in besonders einfacher, kostengünstiger und schneller Weise eine erfindungsgemäße Zusammensetzung erhalten.

Diese erfindungsgemäße Zusammensetzung eignet sich bestens zur Herstellung von Formkörpern.

Beispielsweise kann zur erfindungsgemäßen Zusammensetzung Wasser zugegeben werden, wodurch eine backfähige Masse erhalten wird. Diese kann z. B. 25 bis 75 Gew.-% Cellulosefasern, z. B. 12 bis 38 Gew.-% Stärke und z. B. 12 bis 38 Gew.-% Wasser aufweisen.

Diese backfähige Masse wird dann gebacken. Hierzu wird sie in eine Backform gegeben und während 10 bis 100 Sekunden, insbesondere 60 Sekunden, bei einer Temperatur von 100°C bis 200°C, insbesondere 150°C, in einer geschlossenen Backform erwärmt. Die Backform ist dabei in Abhängigkeit von der Form des gewünschten Endproduktes ausgebildet, z. B. in Form einer Schale. Die Backform kann durch mindestens 2 Backplatten, d. h. eine obere und eine untere Backplane 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.

In einem weiteren Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern wird eine backfähige Masse hergestellt, die etwa 3 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 7,8 Gew.-% bis etwa 8,5 Gew.-%, cellulosehaltige Fasern etwa 6 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 10 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 16,1 Gew.-% bis etwa 17,6 Gew.-% native Stärke, wobei die Komponenten durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung in die backfähige Masse eingebracht werden, etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 4 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 5,4 bis etwa 6 Gew.-% vorverkleisterte Stärke und etwa 45 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, bevorzugt etwa 60 bis etwa 80 Gew.-%, noch bevorzugter von etwa 65 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-%, am bevorzugtesten von etwa 68 bis etwa 70,6 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der backfähigen Masse, gemischt werden und anschließend die backfähige Masse unter Ausbildung eines Formkörpers gebacken wird. Dieses Backen kann wie vorstehend beschrieben erfolgen. Die vorverkleisterte Stärke kann ebenfalls wie vorstehend beschrieben hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird die vorverkleisterte Stärke günstiger Weise bei einer Temperatur von etwa 50°C oder weniger der Mischung aus nativer Stärke, Fasern und Wasser zugegeben. Beim Mischen werden während etwa 5 Minuten die Bestandteile, d. h. die cellulosehaltigen Fasern, native Stärke, vorverkleisterte Stärke und Wasser homogen miteinander vermischt, wodurch eine backfähige Masse erhalten wird. Die Mischtemperatur beträgt etwa 40°C. Nach dem Mischen ist es nicht notwendig die Mischung nachzukühlen. Das Dosieren der backfähigen Masse in die Backform erfolgt vorzugsweise mittels einer Pumpe.

Sofern es gewünscht ist, die Produkteigenschaften der über das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Formkörper zu beeinflussen, können Additive, z. B. Hydrophobierungsmittel, Weißmacher, Lebensmittelfarben, Aromastoffe, etc. der backfähigen Masse zugegeben werden. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, ein oder mehrere Additive zur Beeinflussung der Produkteigenschaften des Formkörpers auf die Stärke haftend aufzubringen und das Additiv bzw. eine Additiv-Zusammensetzung zur backfähigen Masse in einer Menge von beispielsweise 0,9 bis 1,8 Gew.-% zuzugeben und zu mischen. Selbstverständlich können auch geringere Mengen von einem Additiv bzw. einer Additivmischung von 0 bis 0,9-Gew.-% beispielsweise von 0,3 bis 0,7 Gew.-% der backfähigen Masse zugegeben werden. Auch ist es möglich, größere Mengen beispielsweise von 1,8 bis 10 Gew.-% bzw. von 2 bis 5 Gew.-% von einem Additiv bzw. einer Additivmischung der backfähigen Masse zuzugeben. Dadurch wird erreicht, daß die Additive so gleichmäßig wie möglich in der Mischung verteilt werden und somit das gesamte Produkt die gewünschten Eigenschaften im gleichen Maß aufweist.

Vorzugsweise liegt diese Additiv-Zusammensetzung in Form eines Granulats vor. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, dass sie getrocknet ist, d. h. Wasser, das eventuell vorliegt, soweit wie möglich, vorzugsweise im wesentlichen vollständig, entfernt ist. Die Entfernung von Wasser kann in üblicher Weise erfolgen, z. B. durch Verdampfen bei erhöhter Temperatur und/oder bei vermindertem Druck. Dadurch wird erreicht, dass die Zusammensetzung über einen Zeitraum von mehreren Monaten und sogar mehreren Jahren stabil gelagert werden kann, ohne dass die Additive ihre Fähigkeit zur Beeinflussung der Produkteigenschaften des Formkörpers verlieren.

Der Ausdruck "Additiv" zur Beeinflussung der Produkteigenschaften des Formkörpers umfaßt Verbindungen jeglicher Art, die backfähigen Massen aus Stärke, cellulosehaltigen Fasern und Wasser zugesetzt werden können, wodurch Eigenschaften des erhaltenen Formkörpers beeinflußt werden. Solche Additive sind dem auf diesem Gebiet einschlägigen Fachmann bekannt. Vorzugsweise sind diese Additive biologisch abbaubar. Bevorzugte Beispiele dieser Additive sind Hydrophobierungsmittel, Weißmacher, Lebensmittelfarben, Aromastoffe, etc. Bei Hydrophobierungsmittel handelt es sich um Bestandteile, die dem resultierenden Formkörper hydrophobe Eigenschaften verleihen. Weißmacher sind Verbindungen, die zur Farbaufhellung der Formkörper eingesetzt werden; bei Lebensmittelfarben handelt es sich um zur farblichen Gestaltung der Verpackung eingesetzte Komponenten. Als Aromastoffe können im Sinne der Erfindung alle insbesondere biologisch abbaubaren Aromastoffe verwendet werden, die beispielsweise dem aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellten Formkörper einen bestimmten Geruch und/oder Geschmack verleihen.

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

Der Weißmacher kann eine Verbindung mit wenigstens einer Disulfonsäure-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 Stärke kann in der Additiv-Zusammensetzung in einer Menge von etwa 90 bis etwa 99 Gew.-%, vorzugsweise etwa 98,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Additiv-Zusammensetzung, vorliegen. Die Menge des Additivs bzw. der Additive kann etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Additiv-Zusammensetzung betragen.

In der Additiv-Zusammensetzung kann die Menge des Hydrophobierungsmittels etwa 0,5 bis etwa 1,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Additiv-Zusammensetzung, betragen.

Der Weißmacher kann in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 1,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,9 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Additiv-Zusammensetzung vorliegen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Additiv-Zusammensetzung handelt es sich um etwa 98,2 Gew.-% Stärke, etwa 0,9 Gew.-% Fluoralkylpolymer und etwa 0,9 Gew.-% Disulfonsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Additiv-Zusammensetzung.

Diese Additiv-Zusammensetzung kann hergestellt werden, indem eine wässerige Lösung der Additive auf die Stärke aufgesprüht und das Wasser verdampft wird. Dabei beträgt die Konzentration der Additive im Wasser beispielsweise etwa 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt etwa 30-35 Gew.-%.

Bei dem Wasser, das verdampft wird, kann es sich um das Wasser handeln, das durch die wässrige Lösung eingebracht wird. Es kann sich aber auch um das Wasser handeln, das üblicherweise in Stärke vorliegt.

Das Aufsprühen und das Verdampfen kann in üblicher Weise erfolgen, wobei das Verdampfen günstiger Weise durch Erwärmen erfolgt. Die Temperatur wird dabei so gewählt, dass zum einen ein möglichst optimales Verdampfen des Wassers gewährleistet wird, zum anderen aber sichergestellt ist, dass die Additive nicht verändert, z. B. zersetzt, werden.

Diese Herstellung kann z. B. in einer Wirbelschichtanlage durchgeführt werden, da in einer solchen das Aufsprühen und das Verdampfen von Wasser in besonders günstiger Weise durchgeführt werden kann.

Hierzu wird in einer Wirbelschichtanlage Stärkepulver im warmen Luftstrom bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 40°C bis etwa 90°C, bevorzugt von etwa 50°C bis etwa 70°C verwirbelt, während gleichzeitig über Sprühdrüsen die wässrige Lösung der Additive in die Wirbelschicht eingesprüht wird. Durch die Warmluft verdampft das mit der Lösung eingesprühte Wasser sehr rasch, die nichtwässrigen Substanzen der Sprühlösung überziehen die Oberfläche der in der Wirbelschicht verwirbelten Stärkepartikel und haften dort an, während das Wasser verdunstet und mit der Abluft abgeführt wird. Nach dem Einsprühen der wässrigen Lösung der Additive auf das Stärke-Trägerpulver bildet sich ein Granulat, das sich bei Zugabe zur nassen backfähigen Masse sehr rasch darin löst, das Wasser sehr rasch aufnimmt und sich dadurch sehr schnell in der backfähigen Masse verteilt. Durch die Vorverteilung der niedrig dosierten Additive auf das Stärkematerial findet im Mischvorgang von Additiv und backfähiger Masse eine raschere und homogenere Verteilung der Granulate statt, so dass bereits nach kurzer Mischzeit ein homogenes Rohstoffmaterial vorliegt, in dem die Additive ideal gleichmäßig verteilt sind.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1 Herstellung einer Additiv-Zusammensetzung

Zur Herstellung einer Additivzusammensetzung wird native Stärke mit einer relativen Feuchtigkeit von 16 Gew.-% auf einen Conidurboden mit einer Fläche von 1862 cm² (26,6 cm × 70,0 cm) in eine Wirbelschichtanlage gegeben. Die Schütthöhe der nativen Stärke betrug 10 cm. Warmluft mit einer Temperatur von etwa 70 bis etwa 80°C wurde von unterhalb des Bodens durch die aufgeschüttete Stärke mit einer Luftmenge von 300 m³/h geleitet, um eine Wirbelschicht zu erzeugen. Die Produkttemperatur betrug dabei etwa 40 bis etwa 50°C. Über zwei oberhalb des Wirbelbettes angeordneten Zweistoffdüsen mit einem Düsendurchmesser von je 0,8 mm wird eine Additivlösung mit einer Konzentration von 30 bis 35 Gew.-% mit einem Druck von 1,2 bar in die Wirbelschicht eingesprüht. Die Sprührate betrug dabei etwa 50 bis 60 g/min und die Sprühzeit etwa 10 bis 15 Minuten. Das Granulat wies nach Zugabe der Additivmischung eine Feuchtigkeit von etwa 16 Gew.-% auf.

Beispiel 2 Herstellung eines Cellulose-Stärke-Granulats

Native Stärke und Cellulosefasern wurden in einem Verhältnis von 2 Gewichtsteilen (Stärke) zu 1 Gewichtsteil (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 Cellulosefasern wurden Fasern 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 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 0,35%ige vorverkleisterte Stärke mit einer Sprührate von 65 g/Minute 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. (Die Herstellung der vorverkleisterten Stärke erfolgte, indem 0,35 g native Kartoffelstärke in Wasser in einem Gesamtvolumen von 100 ml gelöst und für etwa 10 Minuten auf 68°C bis 70°C erwärmt wurden.)

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.-%.)

Die zuverlässige Verbindung von Stärke und Cellulosefasern läßt sich beispielsweise dadurch überprüfen, indem man bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren eingefärbte Stärke verwendet und das erhaltene Stärke(gefärbt)-Cellulosefaser-Granulat einem Rütteltest unterwirft.

Bei diesem Rütteltest wird das erfindungsgemäße Granulat beispielsweise mit Frequenzen geschüttelt, die üblicherweise beim Transport per Lastkraftwagen oder Eisenbahn auftreten.

Dieser Rütteltest zeigte, dass keine Entmischung von gefärbten Stärkekörnern und Cellulosefasern erfolgte.

Mit dem erfindungsgemäßen Stärke-Faser-Granulat wird somit eine Zusammensetzung bereitgestellt, die eine dauerhaft definierte Zusammensetzung aufweist. Diese definierte . Zusammensetzung bleibt somit äußerst vorteilhaft auch beim Transport über große Strecken erhalten. Weiterhin wies das so hergestellte Stärke-Faser-Granulat eine hervorragende Benetzbarkeit mit Wasser auf.

Claims (14)

1. Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern, wobei Stärke und Fasern aneinander fixiert sind, wobei die Zusammensetzung in Form von Granulat vorliegt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Stärke native Stärke ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stärke pulverförmige Stärke ist.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stärke Speisestärke ist.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die cellulosehaltigen Fasern unterschiedliche Längen im Bereich von etwa 50 µm bis etwa 3000 µm aufweisen.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die cellulosehaltigen Fasern eine Breite im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 100 µm aufweisen.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stärke in einer Menge von etwa 30 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% und die cellulosehaltigen Fasern in einer Menge von etwa 10 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegen.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zusammensetzung trocken ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend Stärke und cellulosehaltige Fasern, wobei Stärke und Fasern aneinander fixiert sind, wobei die Zusammensetzung in Form von Granulat vorliegt, bei dem die cellulosehaltigen Fasern und die Stärke in einer Wirbelschicht homogen vermischt und eine wasserhaltige. Lösung eingesprüht wird, wobei das Wasser anschließend verdampft wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Wirbelschicht durch Verwirbeln der Stärke und der cellulosehaltigen Fasern in einem vertikalen, von unten nach oben gerichteten Gasstrom erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Gasstrom eine Temperatur von etwa 40°C bis etwa 90°C aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die wasserhaltige Lösung Wasser oder vorverkleisterte Stärke ist.

13. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formkörpern.

14. Formkörper dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper unter Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.