DE202020107372U1 - Granulat aus rein natürlichen Bestandteilen; Granulat als Ausgangsmaterial zur Herstellung kompostierbarer Produkte sowie Produkte hergestellt aus Granulat - Google Patents

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Abstract

Granulat bestehend aus natürlichen bevorzugt rein pflanzlichen Bestandteilen umfassend Stärke und Dickungs-und Geliermittel aufweisend eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus Pflanzliche Stärke 40-60% Dickungs- und/oder Geliermittel 40-60% Optionale Zusätze 0-20%,
wobei das Granulat eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt 15-22% aufweist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Materialien und daraus hergestellten Produkten. Dies umfasst insbesondere biologisch abbaubares und kompostierbares Material in Form von Granulat, welches zur Herstellung von biologisch abbaubaren und kompostierbaren Gebrauchsgegenständen des täglichen Lebens verwendet werden kann. Aus dem Granulat können auch biologisch abbaubare und kompostierbare Verpackungsmaterialien und Folien hergestellt werden. Somit wird durch das bereitgestellte Granulat und daraus hergestellten Produkten ein Ersatz zu herkömmlichem Plastikgranulat und Plastik- bzw. Styroporprodukten bereitgestellt. Unter Verwendung von pflanzlicher Stärke und pflanzlichem Dickungs- und Geliermittel in einem bestimmten Mengenverhältnis kann biologisch abbaubares und sogar gartenkompostierbares Granulat hergestellt werden. Die Zugabe von Glycerin, Sorbit pflanzlichen Fasern (wie Strohfasern, Grasfasern, etc.), Zellstoff, Holzstoff, Stearat, Öl, Naturlatex insbesondere Naturkautschuk und/oder Wachs, insbesondere Rapswachs oder Sojawachs, kann dem Granulat weitere vorteilhafte Eigenschaften verleihen. Hierbei kann das Granulat bzw. das hieraus entstehende Produkt in transparenter, opaker oder undurchsichtiger Ausführungsform hergestellt werden. Optional kann durch Zugabe von Lebensmittelfarbe die Farbe des Granulats bzw. Produkts modifiziert werden. Optional kann durch Zugabe von natürlichen Düften und Aromen der Geruch des Granulats bzw. Produkts modifiziert werden. Optional kann durch Zugabe von Geschmäckern der Geschmack des Granulats bzw. Produkts modifiziert werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Allein in Deutschland werden täglich tausende Tonnen an Kunststoff-Produkten hergestellt und anschließend verbraucht und weggeworfen. Besonders gefragt sind dabei Einwegprodukte bzw. Gebrauchsgegenstände des täglichen Lebens die aufgrund ihrer Vorteile - einfach zu verwenden, praktisch und hygienisch - täglich zu hunderttausenden verbraucht werden. Solche Produkte werden bisher aus herkömmlichem Kunststoff hergestellt oder enthalten sogenannten Biokunststoff. Produkte aus Kunststoff, sind weder gut recyclebar noch sind sie kompostierbar, sie können meistens nur verbrannt oder unter enormem Kosten- und Energieaufwand verwertet werden und schaden so dem Erhalt unseres Ökosystems. Auch Produkte aus vermeintlich biologisch abbaubarem Biokunststoff wie PLA können nachweislich nicht restlos abgebaut oder kompostiert werden. Diese Tatsache hat zu einem Verbot der Verwendung von Biokunststoff ab Mitte 2021 in Einwegprodukten geführt. Infolgedessen ist der Bedarf an einer umweltfreundlichen, recycel- und kompostierbaren Alternative zu herkömmlichem Kunststoff und Biokunststoff für die Herstellung diverser Produkte enorm hoch und auch zwingend notwendig, um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren.
  • Herkömmliches Kunststoffgranulat entweicht leicht und teilweise unbemerkt der Produktions- und Verarbeitungskette und endet dann oftmals in Gewässern und bildet so einen großen Anteil des Mikroplastiks bzw. des Plastikmülls in Meeren und an Küsten. Kunststoffgranulat findet sich daher auch häufig im Verdauungstrakt von Seevögeln und Meerestieren die an den daraus entstehenden gesundheitlichen Folgen den Tod erleiden.
  • Dieses Problem entsteht bei vorliegendem Granulat nicht. Das in der Erfindung dargestellte Granulat löst sich problemlos an Land und in Meeren auf und könnte sogar von Mensch und Tier verzehrt werden ohne Schaden zu erzeugen.
  • Das Granulat der vorliegenden Erfindung bietet eine nachhaltige Alternative zu Kunststoffgranulat und den daraus gewonnenen Produkten, samt Verfahren zu deren Herstellung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffgranulaten und daraus hergestellten Produkten, besteht das erfindungsgemäße Granulat und die daraus hergestellten Produkte aus rein pflanzlichen und/oder natürlichen, unbehandelten Materialen, insbesondere pflanzlicher Stärke und pflanzlichem Dickungs- und/oder Geliermittel, sowie optional aus pflanzlichen Fasern wie Strohfasern, Grasfasern, Baobabfasern, Zellstoff, Holzstoff , pflanzlichen Biopolymeren, pflanzlichen Konservierungsstoffen und pflanzlichen Wachsen.
  • Granulat ist die typische Lieferform von thermoplastischen Kunststoffen der Rohstoffhersteller für die kunststoffverarbeitende Industrie. Es ist wegen seiner Rieselfähigkeit ein Schüttgut wie Sand oder Kies und damit ebenso einfach wie diese zu transportieren und zu portionieren. Es gibt aber auch Schmelzgranulate für Endanwender. Das hierin offenbarte Material lässt sich problemlos zu Granulat, also Schüttgut, verarbeiten. Auch ein anschließendes weiterverarbeiten des Granulats gestaltet sich problemlos. Das erzeugte Granulat und die daraus hergestellten Produkte sind nicht nur leicht zu recyceln bzw. zu kompostieren, sie werden auch aus nachwachsenden Rohstoffen produziert, die eine positive CO2-Bilanz aufweisen. Daher bildet das Granulat der vorliegenden Erfindung als Rohstoff diverser Produkte eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Kunststoff.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf biologisch abbaubares und kompostierbares Granulat. Das Granulat wird erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial zur Herstellung von biologisch abbaubaren und bevorzugt kompostierbaren Produkten und Gebrauchsgegenständen verwendet. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und wird im Folgenden zusammengefasst.
  • Das Granulat der vorliegenden Erfindung bestehend aus natürlichen, bevorzugt rein pflanzlichen Bestandteilen umfassend Stärke und Dickungs-und Geliermittel und weist eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus
    Pflanzliche Stärke 40-60%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 40-60%
    Optionale Zusätze 0-20% auf,
    wobei das Granulat eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt 15-22% aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Granulat eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus
    Pflanzliche Stärke 40-50%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 40-50%
    Optionale Zusätze 0-20% auf
    und hat eine Restfeuchte von 15-22%.
  • Die Restfeuchte im Granulat kann bevorzugt 19-20% betragen.
  • Die pflanzliche Stärke im Granulat ist native, unbehandelte Stärke und umfasst Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Tapiokastärke oder Stärke aus Maniok, Knollenbohne, Batate, Yamswurzel, Knollen-Platterbse, Arakacha, Knolligem Sauerklee, Knolliger Kapuzinerkresse, Ulluco, Ostindischer Pfeilwurz, Pfeilwurz, Achira, Taro, Tannia, Weißer Seerose, Gelber Teichrose oder Chayote oder eine Mischung, bevorzugt Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke, Tapiokastärke oder eine Mischung davon.
  • Das Dickungs- und/oder Geliermittel im Granulat umfasst Guarkernmehl, Xanthan Gum, Teufelszunge, Agar-Agar, Pektin, Carrageen, Alginat, Johannisbrotkernmehl, Sago, Gummi Arabicum, Reismehl, Hartweizenmehl oder Hartweizengrieß oder eine Mischung davon.
  • Die optionalen Zusätze im Granulat umfassen pflanzliches Glycerin und/oder Sorbit, Zellstoff, Holzstoff, pflanzliche Fasern, Wachs, Naturkautschuk, Biopolymer, Öl, Konservierungsstoffe, Essig, Lecithin, pflanzliches Stearat, Lebensmittelfarbe, Aromen, Duftstoffe und eine Mischung davon.
  • Das Granulat umfasst kein Bioplastik, keine chemisch veränderten (Bio-)Polymere umfassend biobasierte Polymere umfassend Polylactid (PLA), Polyhydoxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrat (PHB), und keine erdölbasierten Biopolymere.
  • Sämtliche Inhaltsstoffe des Granulats sind für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet und ein Verzehr des Granulats von Mensch oder Tier wäre nicht schädlich.
  • Das Granulat kann auch eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus
    Stärke 40-50%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 40-50%
    Optionale Zusätze 0-20%
    und eine Restfeuchte von 19-20% aufweisen.
  • Das Granulat kann auch eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus
    Stärke 45-50%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 45-50%
    Optionale Zusätze 0-10%
    und eine Restfeuchte von 15-22%, bevorzugt 19-20% aufweisen.
  • Die Stärke und das Dickungs-und/oder Geliermittel liegen bevorzugt im Verhältnis 1:1 vor.
  • In einer noch bevorzugteren Ausführungsform weist besteht das Granulat aus einer Feststoffzusammensetzung aus
    Weizenstärke 50%
    Guarkernmehl 45%
    Xanthan Gum 5%
    und einer Restfeuchte von 15-22%.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung des Granulats als Ausgangsmaterial zur Herstellung von biologisch abbaubaren, bevorzugt kompostierbaren Gebrauchsgegenständen.
  • Das Granulat kann dabei bevorzugt als alleiniges Ausgangsmaterial verwendet werden.
  • Die Erfindung umfasst ferner einen aus erfindungsgemäßem Granulat hergestellten, biologisch abbaubaren, bevorzugt kompostierbaren Gebrauchsgegenstand.
  • Der erfindungsgemäße Gebrauchsgegenstand ist bevorzugt für den Hautkontakt und Lebensmittelkontakt geeignet.
  • Der biologisch abbaubare, bevorzugt kompostierbare Gebrauchsgegenstand ist bevorzugt bruch- und zugfest sowie hochtemperaturbeständig. Zudem weist der Gebrauchsgegenstand bevorzugt eine hohe Resistenz gegen Wasser, Fette und Öle aufweist.
  • Zudem ist sowohl das Granulat als auch die daraus hergestellten Gebrauchsgegenstände gartenkompostierbar. Das Granulat und die daraus hergestellten Gebrauchsgegenstände sind auch ultrakompostierbar.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Verwendung von Granulat der vorliegenden Erfindung erweist sich in vielerlei Hinsicht als vorteilhaft.
  • Durch die Verwendung der pflanzlichen Rohstoffe Stärke (z.B. Weizenstärke), Dickungs- und/oder Geliermittel (z.B. eine Mischung aus Guarkernmehl und Xanthan), sowie optionalen Zusätzen wie pflanzliche Fasern ist das Granulat, sowie die daraus erzeugten Produkte der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu herkömmlichen Plastikprodukten, leicht recycelbar, vollständig biologisch abbaubar und natürlich kompostierbar. Die Kompostierdauer eines Trinkhalms, welcher aus erfindungsgemäßem Granulat hergestellt wurde, wurde ermittelt. Die Testung ergab eine Kompostierdauer des Trinkhalms von unter vier Wochen in der Intensivrotte, und von 27 Tagen bei Trockenvergärung. Dieser Wert liegt weit unter dem Wert alternativer Trinkhalme. Eine optionale Beschichtung der Trinkhalme verlängert den Kompostiervorgang um nur wenige Tage, sodass auch beschichtete Gebrauchsgegenstände wie etwa beschichtete Trinkhalme aus Granulat der vorliegenden Erfindung innerhalb 4-8 Wochen kompostierbar sind. Ferner ist das Granulat der vorliegenden Erfindung sowie die daraus hergestellten Produkte gemäß EN 13432, Version 2000-12 kompostierbar. Das Granulat und die daraus hergestellten Gebrauchsgegenstände sind zudem auch gartenkompostierbar. Zudem ist das Granulat und die daraus hergestellten Produkte ultrakompostierbar, also in weniger als 50 Tagen kompostiert. Dies gilt zum Beispiel nicht für Bioplastik/Biokunststoff wie PLA. Zudem wurden Gebrauchsgegenstände hergestellt aus dem vorliegenden Granulat von einer zuständigen Behörde (DEKRA e.V.) als Lebensmittelecht getestet.
  • Die pflanzliche Stärke wird als Naturprodukt, also in natürlicher, nicht modifizierter und nicht behandelter Form eingesetzt und wird auch während des Herstellungsvorgangs zu Granulat nicht chemisch verändert. Dies schont die Umwelt und macht das Granulat noch natürlicher. Auch das im Herstellungsprozess entstehende Extrudat, welches getrocknet und zu Granulat geschnitten wird, wird nicht chemisch/physikalisch nachbehandelt, um es zu verfestigen und/oder zu stabilisieren.
  • Das vorliegende Granulat umfasst ferner keine Biokunststoffe, keine biobasierten Kunststoffe und keine erdölbasierten Biopolymere. Unter Biokunstsoffen werden alle Biopolymere die durch chemische Veränderung der natürlichen und/oder pflanzlichen Rohstoffe gewonnen werden verstanden. Auch bestimmte erdölbasierte Polymere sind biologisch abbaubar und daher per Definition „Biopolymere“. Erdölbasiere Polymere umfassen Polyvinylalkohol (PVA), Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT), Polybutylensuccinat (PBS), Polycaprolactone (PCL) und Polyglycolid (PGA). Erdölbasierte Polymere werden vorliegend nicht verwendet und sind kein Bestandteil des Granulats oder der daraus gewonnenen Gebrauchsgegenstände. Biobasierte Kunststoffe, die durch umfassende chemische Veränderung der biogenen Rohstoffe hergestellt wurden (z. B. Polylactide (PLA) aus mit Hilfe der weißen Biotechnologie erzeugter Milchsäure), werden nicht vom Granulat oder den daraus hergestellten Gebrauchsgegenständen umfasst. Ferner zählen neben Polylactid (PLA), auch Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrat (PHB), Epoxyacylate und Stoffe auf Ligninbasis wie Thermoplaste zu den biobasierten Kunststoffen.
  • Im Vergleich zu anderen biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Gebrauchsgegenständen weisen Gebrauchsgegenstände hergestellt aus dem vorliegenden Granulat eine sehr hohe Materialdichte auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Granulierung, also die Herstellung des Granulats der Rohstoffe der Mischung als eine „Vorverdichtung“ des Materials angesehen werden kann. Durch die Verwendung des vorverdichteten Granulats lässt sich das Material im weiteren Verarbeitungsprozess noch weiter verdichten und homogenisieren. Ferner geschieht die Verdichtung und Homogenisierung unter Verwendung des Granulates leichter und schneller als unter Verwendung der Rohstoffe selbst. Durch Gebrauch des Granulats stellt sich der Herstellungsprozess eines biologisch abbaubaren und kompostierbaren Gebrauchsgegenstands demnach energiesparender und zeiteffizienter dar. Durch die schon im Granulat existierende hohe Dichte des Materials kann daher im weiteren Verarbeitungsverfahren eine noch höhere Dichte im Endprodukt entstehen, als sie in einem Endprodukt direkt hergestellt aus den Rohstoffen entstehen würde.
  • Diese hohe Materialdichte ist durch Verwendung des bereitgestellten Granulates garantiert. Die hohe Materialdichte führt zu einer bisher nicht erreichten Stabilität der aus dem Granulat hergestellten Gegenstände, wodurch das Granulat zur Herstellung einer Vielzahl unterschiedlicher Gebrauchsgegenstände verwendet werden kann. Die hohe Materialdichte lässt sich aus den hierin beschriebenen Vergleichstestungen bezüglich Zug- und Bruchfestigkeit ableiten.
  • Zusätzlich weist das vorverdichtete Granulat aber besonders das Endprodukt hergestellt aus dem Granulat aufgrund der Dichte eine höhere Resistenz gegen Flüssigkeiten wie Wasser, Öle und Fette auf.
  • Ferner ist die Oberflächenstruktur der aus Granulat hergestellten Produkte durch die hohe Dichte im Material sehr glatt. Dies hat haptische und optische Vorteile. Das aus dem Granulat hergestellte Produkt fühlt sich durch die glatte Struktur sehr hochwertig an. Eine glatte Oberfläche weist aber auch eine höhere Spannung auf als eine raue Oberfläche und bewirkt somit ebenfalls eine höhere Resistenz gegen Flüssigkeiten wie Wasser.
  • Aufgrund der hohen Dichte und daraus resultierenden Stabilität des Endprodukts können aus dem Granulat der vorliegenden Erfindung diverse Gebrauchsgegenstände hergestellt werden wie beispielsweise: Hilfsmittel zum Essen oder Trinken, wie Trinkhalme, Trinkbecher, Eisbecher, Schnapsgläser/Shotgläser, Pommesgabeln, Einwegbesteck im Allgemeinen, Eislöffel, Kaffee-Umrührer, medizinische Bedarfsartikel wie Wattestäbchen, Zahnbürsten und Mundspatel, aber auch Gebrauchsgegenstände des täglichen Lebens wie Einwegkleiderbügel, Kämme, Luftballonhalter, Dosierungslöffel z.B. für Waschpulver oder Kaffee, Heftklammern, und auch Verpackungsmaterial wie Gemüse-/Obsttransportschalen, Einwegtüten, Folien, Schalen und dergleichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass das vorliegende Granulat zu jeglichem bisher bestehenden kurzlebigen Plastikerzeugnis verarbeitet werden kann. Zudem führt die hohe Materialdichte zu einer längeren Gebrauchsdauer des Gebrauchsgegenstands in Verbindung mit Flüssigkeiten und Speisen, zu erwähnen sind hier Trinkhalme, Eisbecher und Eislöffel. Trinkhalme hergestellt aus dem vorliegenden Granulat unter Berücksichtigung der hierin offenbarten Herstellungstechnik sind bis 8 Stunden, mindestens aber 6 Stunden lang stabil, wenn sie in einer Flüssigkeit wie Wasser oder Saft stehen. Die hohe Materialdichte des Granulats und der daraus hergestellten Erzeugnisse wirkt sich auch positiv auf die Transporteigenschaften des Granulats und der Erzeugnisse daraus aus. Granulat kann unkompliziert und portioniert als Streu- oder Schüttgut in Säcken oder Boxen transportiert werden ohne dass es dabei pulverisiert. Das Granulat kann daher einfach und platzsparend an jeglichen Ort auf der Welt transportiert werden. Die durch die Materialdichte des Materials gewonnene Stabilität der Endprodukte minimiert aber auch den Verschleiß beim Transport der fertigen Produkte. Somit wird ein Bruch beim Transport minimiert und ist unter normalen Umständen auszuschließen. Es entsteht kein Verlust.
  • Unter Anwendung des hierin beschriebenen Herstellungsverfahrens von Endprodukten (Gebrauchsgegenständen) hergestellt aus dem erfindungsgemäßen Granulat, können schnelle und daher optimale Prozess-Zykluszeiten von 6-14 Sekunden ab Einfüllung des Granulats bis Herausnehmen des Produkts aus der Form (Spritzguss) erzielt werden. Das bereitgestellte Granulat lässt sich problemlos in Kombination mit einem Vakuum-Befüller verwenden. Eine automatische Befüllung der Spritzgießmaschine ermöglicht dann eine Maschinenlaufzeit von 24h/Tag.
  • Das Granulat und die daraus hergestellten Produkte sind nicht für den Verzehr gedacht. Durch die Dichte des Materials sind die Produkte normalerweise sehr hart und es ist daher schwierig davon abzubeißen. Falls dennoch Teile ungewollt verzehrt werden oder etwa in den Verdauungstrakt eines Menschen oder Tieres gelangen, besteht jedoch durch die rein pflanzlichen und/oder natürlichen Rohstoffe kein gesundheitliches Risiko. Das Material wird vollständig abgebaut. Ein Verzehr des hierin offenbarten Granulats oder der daraus hergestellten Gebrauchsgegenstände ist auch in großen Mengen nicht gesundheitsgefährdend und wird vom Organismus rückstandslos ausgeschieden.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Definitionen
  • „Pflanzliche Stärke“ bezieht sich auf jegliche aus Pflanzenmaterial gewonnene Stärke. Die Stärke kann dabei etwa aus Wurzeln, Rüben, Knollen, Rhizomen, Sprossachsen, Blättern, Früchten oder Samen gewonnen werden. Beispielhaftes pflanzliche Stärken sind Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke oder Tapiokastärke; Stärke aus Maniok (Manihot esculenta), Knollenbohne (Pachyrhizus tuberosus), Batate (Ipomoea batatas), Yamswurzel (Dioscorea spec.), Knollen-Platterbse (Lathyrus tuberosus), Arakacha (Arracacia xanthorrhiza), Knolligem Sauerklee (Oxalis tuberosa), Knolliger Kapuzinerkresse (Tropaeolum tuberosum), Ulluco (Ullucus tuberosus), Ostindischer Pfeilwurz (Tacca leontopetaloides), Pfeilwurz (Maranta spec.), Achira (Canna indica), Taro (Colocasia esculenta), Tannia (Xanthosoma sagittifolium), Weißer Seerose (Nymphaea alba), Gelber Teichrose (Nuphar lutea) oder Chayote (Sechium edule).
  • „Pflanzliche Fasern“ bedeutet aus Pflanzen gewonnene Fasern wie Strohfasern oder Grasfasern. Die pflanzlichen Fasern können mit einer Faserlänge von 0,5-3.8mm im Granulat vorliegen. Bevorzugt haben die Fasern eine Länge von 0,7-1,1mm.
  • „Zellstoff“ bezeichnet die beim chemischen Aufschluss von Pflanzen, v.a. Holz, entstehende faserige Masse. Sie besteht zu einem Großteil aus Cellulose. Für die Trinkhalme der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt Zellstoff mit kurzen Fasern verwendet. Zellstoff kann mit einer Faserlänge von 0,5-3.8mm im Granulat vorliegen. Bevorzugt haben die Fasern eine Länge von 0,7-1,1mm. Der Zellstoff der vorliegenden Erfindung kann von vielerlei Pflanzen stammen, etwa von Nadelbäumen, Laubbäumen oder Bambus. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Zellstoff zumindest teilweise aus Baobab-Pflanzenmaterial hergestellt. In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zellstoff zumindest teilweise aus Bambus-Pflanzenmaterial hergestellt.
  • „Holzstoff“ bezeichnet die bei mechanischem Aufschluss von Pflanzen, v.a. Holz, entstehende faserige Masse. Holzstoff enthält, anders als Zellstoff für höherwertige Papiere, große Anteile an Lignin. Für das Granulat der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt Holzstoff mit kurzen Fasern verwendet. Holzstoff kann mit einer Faserlänge von 0,5-3.8mm im Granulat vorliegen. Bevorzugt haben die Fasern eine Länge von 0,7-1,1mm. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kommt eine Kombination aus Holzstoff und Zellstoff zum Einsatz.
  • „Natur-Fasern“ ist ein genereller Ausdruck und umfasst pflanzliche Fasern, Zellstoff und Holzstoff.
  • „Pflanzliche Dickungsmittel“ und „pflanzliche Geliermittel“ sind Dickungs- und Geliermittel aus pflanzlichen oder bakteriellen Ressourcen. Bevorzugt sind Dickungs- und Geliermittel aus pflanzlichen Ressourcen. Sie bewirken die Gelierung von Flüssigkeit. Beispielhafte pflanzliche Dickungs- oder Geliermittel sind Agar-Agar, Pektin, Carrageen, Alginate, Johannisbrotkernmehl, Guarkernmehl, Sago, Xanthan, Gummi Arabicum, Reismehl, Hartweizenmehl oder Hartweizengrieß.
  • „Guarkernmehl“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 412) ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel. Es wird aus gemahlenen Samen der Guarpflanze gewonnen. Besonders hervorzuheben ist, dass Guarkernmehl die Wirkung anderer pflanzlicher Verdickungs- oder Geliermittel erheblich verstärkt und daher gerne mit anderen pflanzlichen Verdickungs- oder Geliermitteln eingesetzt wird.
  • „Xanthan“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 415), oder „Xanthan Gum“, ist ein bakterielles Dickungs- und Geliermittel. Es wird durch Bakterien der Gattung Xanthomonas aus zuckerhaltigen Substraten hergestellt. Bevorzugt stammt das Xanthan der vorliegenden Erfindung von Bakterien der Spezies Xanthomonas campestris. Alternativ zu Xanthan kann in der vorliegenden Erfindung Teufelszunge verwendet werden.
  • „Teufeiszunge“ (Amorphophallus Konjac) (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 425) ist eine Pflanzenart aus der Gattung der Titanwurzel. Die Knolle dieser Pflanze wird Konjakwurzel genannt. Das Mehl der Knolle zeigt hervorragende filmbildende Eigenschaften und wird hydratisierend, es ist grau gefleckt und geschmacksneutral. Im Gegensatz zu herkömmlicher Gelatine löst sich Konjak nicht schnell auf. Die Zugabe von Teufelszunge oder Xanthan sind vorteilhaft für die Viskosität der Masse und verleihen dieser eine hervorragende Fließeigenschaft bei der Herstellung des Granulats aber auch der Weiterverarbeitung des Granulats zu Produkten.
  • „Agar-Agar“ bezeichnet ein aus Algen gewonnenes Galaktose-Polymer. Agar-Agar wird aus den Zellwänden von Algen, insbesondere von Rotalgen gewonnen.
  • „Pektin“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 440a oder E 440b) bezeichnet pflanzliche Polysaccharide, die im Wesentlichen α-1-4-glycosidisch verknüpfte Galacturonsäuren umfassen. Sie können zum Beispiel aus Schalen von Äpfeln, Zitronen und anderen Früchten gewonnen werden. Pektin ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel und sorgt so dafür, dass Flüssigkeiten gelieren.
  • „Carrageen“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 407) ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel, das aus verschiedenen Rotalgenarten gewonnen wird.
  • „Alginat“ ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel und besteht aus Salzen der Alginsäure. Es kann aus getrockneten und gemahlenen Braunalgen extrahiert werden. Je nach Salz ist es unter den E-Nummern E 401, E 402, E 403, E 404 und E 405 bekannt.
  • „Johannisbrotkernmehl“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 410) ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel, das aus Johannisbrotbaumsamen durch Mahlen gewonnen wird. Das erhaltene Mehl ist weiß und geschmacksneutral.
  • „Sago“ ist ein pflanzliches Dickungs- oder Geliermittel. Sago wird aus dem stärkereichen Mark verschiedener Pflanzenarten wie der Sagopalme, Maniok, oder Kartoffeln gewonnen. Häufig wird es als Granulat in Form kleiner Kügelchen angeboten. Sago quillt in heißer Flüssigkeit etwa um das Dreifache auf und wirkt beim Abkühlen stark bindend. Damit die Flüssigkeit nicht breiig wird, wird Sago nur so lange gekocht oder eingeweicht, bis die Kügelchen weich sind, aber noch ihre Form behalten.
  • „Gummi arabicum“ (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 414) ist ein pflanzliches Dickungs- und Geliermittel, das aus dem harzigen Pflanzensaft von in Afrika beheimateten Akazienarten, wie beispielsweise Acacia senegal, gewonnen wird. Gummi arabicum kann sowohl in Pulver- als auch in Gummiform vorliegen.
  • „Reismehl“ ist ein pflanzliches Dickungs- und Geliermittel, das durch Entspelzen von Reiskörnern und anschließendes feines Mahlen entsteht. Je nach Verwendung von poliertem oder unpoliertem (braunen) Reiskörnern, erhält man weißes oder braunes Reismehl.
  • „Hartweizenmehl“ ist ein pflanzliches Dickungs- und Geliermittel, das aus dem Hartweizen (Triticum durum) gewonnen wird, der auch unter Durum, Durumweizen oder Glasweizen bekannt ist. Die Hartweizenkörner werden geschält und anschließend mehrmals gemahlen, sodass Hartweizenmehl entsteht.
  • „Hartweizengrieß“ ist ein pflanzliches Verdickungsmittel, das aus dem Hartweizen (Triticum durum) gewonnen wird, der auch unter Durum, Durumweizen oder Glasweizen bekannt ist. Wie bei der Hartweizenmehl-Herstellung werden die Hartweizenkörner geschält und anschließend gemahlen. Allerdings werden die Hartweißenkörner weniger häufig gemahlen als bei der Herstellung von Hartweizenmehl, so dass Hartweißengrieß eine gröbere Partikelstruktur aufweist.
  • „Wachs“ bezeichnet jegliches in der Natur vorkommendes Wachs, wie etwa Carnaubawachs, Bienenwachs oder Sojawachs. Bevorzugt in der vorliegenden Erfindung ist Rapswachs, Sojawachs oder Carnaubawachs. „Carnaubawachs“ wird aus dem Blatt der Carnaubapalme (Copernicia prunifera) gewonnen. Die Blätter werden geerntet, durch Trocknen und mechanisches Einwirkung wird das Wachs abgetrennt. Das Wachs kommt in diversen Industrien zum Einsatz, wie in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharma-Industrie. Unbehandeltes Carnaubawachs hat eine helle gelbliche, grünliche bis dunkelgraue Farbe, es ist von Luftbläschen durchsetzt, hart, spröde und wasserunlöslich. Carnaubawachs ist das härteste natürliche Wachs mit dem höchsten Schmelzpunkt von über 80 °C. Außerdem ist es verzehrbar, liegt also natürlich in Lebensmittelqualität vor und hat einen milden Geschmack. Dies ist von Vorteil, da das Granulat und die daraus gewonnenen Produkte keinen Eigengeruch aufweisen. Außerdem gestaltet die Zugabe von Carnaubawachs zu den Stoffen im Granulat umfassend pflanzliche Stärke und Dickungs- und/oder Geliermittel den Verarbeitungsprozess der Stoffe leichtgängiger, trägt aber auch zu Festigkeit, Härte und Resistenz des Granulats und daraus entstehenden Produktes bei. In der vorliegenden Erfindung kommt Carnaubawachs bevorzugt in Pulverform zur Anwendung. „Sojawachs“ wird aus reifen Sojabohnen (Glycine max) gewonnen. Die Sojabohnen werden geerntet und zunächst wird Sojaöl gewonnen. Dieses wird hydriert, unter Druck von ca. 200 bar und Temperaturen von etwa 140°C - 225 °C in der Anwesenheit eines metallischen Katalysators erhält man Sojawachs. Das Wachs kommt in diversen Industrien zum Einsatz, wie in der Kosmetik- und Kerzen-Industrie. Unbehandeltes Sojawachs hat eine sehr helle, cremeweiße, manchmal gelbliche Farbe, ist hart, spröde und wasserunlöslich. Sojawachs hat einen Schmelzpunkt von etwa 50 °C. Außerdem ist es verzehrbar und hat einen milden Geschmack. Dies ist bei Granulat und den daraus erhaltenen Produkten von Vorteil, da diese so keinen Eigengeruch aufweisen. Außerdem gestaltet die Zugabe von Sojawachs zu den Stoffen im Granulat umfassend pflanzliche Stärke und Dickungs-und/oder Geliermittel den Verarbeitungsprozess der Stoffe leichtgängiger, trägt aber auch zu Festigkeit, Härte und Resistenz des Granulats und daraus entstehenden Produktes bei. In der vorliegenden Erfindung kommt Sojawachs bevorzugt in Pulverform zur Anwendung. Dem vorstehenden Wachs können optional Biopolymere wie Naturkautschuk beigefügt werden. „Rapswachs“ wird aus den Samen vom Raps (Brassica napus) oder auch von dem nahen Verwandten Ölrübsen (Brassica rapa subsp. oleifera) gewonnen. Die Samen werden geerntet und zunächst wird Rapsöl gewonnen. Durch die Härtung von Rapsöl wird Rapswachs gewonnen. Der Schmelzpunkt von Rapswachs liegt bei etwa zwischen 57°C und 61°C. Auch Rapswachs ist verzehrbar und hat die für Caunaubawchs und Sojawachs beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften.
  • „Biopolymer“ ist ein Polymer, das auf pflanzlichen Rohstoffen basiert und biologisch abbaubar ist. Ein beispielhaftes Biopolymer ist Naturkautschuk, auch Gummi elasticum oder Resina elastica genannt. Naturkautschuk bietet eine höhere Resistenz gegen Wasser als Wachse. Daher ist Naturkautschuk selbst oder Mischungen davon besonders vorteilhaft bei der Herstellung eines Endprodukts aus Granulat. Naturkautschuk kann entweder im Granulat selbst enthalten sein, aber auch als Bestandteil einer Beschichtung eines aus Granulat hergestellten Gebrauchsgegenstands dienen. Dies ist vorteilhaft bei Produkten die mit Flüssigkeiten in Berührung kommen wie Trinkhalmen. Naturkautschuk wird in Form von Naturlatex / Naturlatexmilch verwendet, alternativ in Form einer Emulsion basierend auf Naturkautschuk und Wasser mit einem Feststoffgehalt von 40-65%, bevorzugt 50-60%, am bevorzugtesten 60% Kautschuk. Ferner umfassen die Biopolymere auf pflanzlicher Basis Zelluloid, Zellophan, Vulkanfiber auf Zellulosebasis, Zellulosenitrat, Zellulosepropionat und Zelluloseacetatbutyrat, Stärkeblends und nachwachsende Rohstoffe wie Lignin, Chitin, Casein, pflanzliche Gelatine. Ferner zählen Pflanzenöle wie Rizinusöl zu den Biopolymeren. Es ist darauf hinzuweisen, dass in der vorliegenden Beschreibung „Biopolymer“ nicht mit „Biokunststoff“, „Bioplastik“ und ähnlichen chemisch verarbeiteten Polymeren gleichgesetzt wird.
  • „Emulsion“ bezeichnet jegliches verteilte Gemisch mehrerer Bestandteile, wie beispielsweise einem oder mehrere Feststoffe und einem Lösungsmittel wie Wasser. Eine Emulsion kann eine Wachsemulsion oder Kautschukemulsion sein. Eine erfindungsgemäße Emulsion umfasst Carnaubawachs, Kautschuk und Wasser. Auch Naturlatex ist eine Emulsion aus Kautschuk und Wasser.
  • „Öl“ bezeichnet jegliches pflanzliche, mineralische oder tierische Öl. Bevorzugt ist das Öl in der vorliegenden Erfindung ein pflanzliches Öl. Besonders bevorzugt sind Rapsöl, Nussöl und Sonnenblumenöl.
  • „Kompostierbar“ bezeichnet die Eigenschaft eines Materials, nach 6 Monaten unter definierten aeroben Bedingungen zu 90% abgebaut zu werden. Die Kompostierbarkeit eines Materials kann nach DIN EN 13432, Version 2000-12, bestimmt werden. Kompostierbarkeit betrifft hierin sowohl die industrielle Kompostierung als auch die nicht-industrielle Kompostierung durch rein biologische Zersetzung bzw. Verrottung (Heimkompostierung). So ist das erfindungsgemäße Granulat und die daraus gewonnenen Produkte sowohl mittels Intensivrotte als auch mittels Trockenvergärung innerhalb von 4-8 Wochen, bevorzugt innerhalb 4 Wochen kompostierbar, sodass sich das Granulat und die Produkte innerhalb dieser Zeit vollständig aufgelöst haben.
  • „Gartenkompostierbar“ bezeichnet die Eigenschaft eines Materials nur durch Einwirkung der Atmosphäre, zum Beispiel auf einem Komposthaufen vollständig abbaubar zu sein.
  • „Ultrakompostierbar“ bezeichnet die Eigenschaft eines Materials nur durch Einwirkung der Atmosphäre, zum Beispiel auf einem Komposthaufen innerhalb von 50 Tagen vollständig abbaubar zu sein.
  • „Biologisch abbaubar“ bezeichnet die Charakteristik eines Prozesses, einen organischen Stoff biologisch, das heißt durch Lebewesen oder ihre Enzyme, vollständig abzubauen. Dabei findet der Abbau des Stoffes unter aeroben Bedingungen in höchstens 10 Jahren, bevorzugt in 5 Jahren, noch bevorzugter in 1 Jahr statt.
  • „Recycelbar“ heißt, dass das Material nach seiner Verwendung (etwa als Trinkhalm) durch einen Aufarbeitungsprozess (Recycling) als Material zur Herstellung eines neuen, nicht zur Verbrennung gedachten Produkts verwendet werden kann. Zum Beispiel können hierin beschriebene, aus Granulat hergestellte Produkte nach ihrer Verwendung zerkleinert als Rohmaterial bei der Herstellung von recyceltem Granulat dienen. Ferner können Reste im Herstellungsprozess zerkleinert und recycelt werden (sog. Hackgut oder Hackschnitzel). Dies steht im Gegensatz zu Materialien, die nach ihrer Verwendung entweder durch Verbrennung verwertet oder dauerhaft deponiert werden müssen.
  • „Magnesiumstearat“ Magnesiumstearat ist das Magnesiumsalz der Stearinsäure und gehört zu den Kalkseifen. Es wird aus Fetten und Ölen unter Spaltung ihrer Glyceride mittels Magnesium, Seifen und Glycerin gewonnen. Magnesiumstearat wird zum Beispiel in der pharmazeutischen Industrie als Hilfsmittel zur Tabletten- oder Granulatherstellung verwendet. Magnesiumstearat wird auch in einigen Süßigkeiten verwendet. Magnesiumstearat kann sowohl aus Fetten tierischer als auch pflanzlicher Herkunft hergestellt werden. Oft wird Soja-, Raps- oder Maiskeimöl verwendet. Die Substanz ist auch nützlich, weil sie schmierende Eigenschaften aufweist, die verhindern, dass Inhaltsstoffe während der Komprimierung von chemischen Pulvern zu festen Tabletten an den Herstellungsgeräten haften bleiben. Magnesiumstearat ist das am häufigsten verwendete Gleitmittel für Tabletten. Bei der Herstellung gepresster Bonbons wirkt Magnesiumstearat als Trennmittel und wird zum Binden von Zucker in Hartbonbons wie Minzen verwendet. Magnesiumstearat wird allgemein als Schmiermittel in einer Konzentration zwischen 0,25% und 5,0% in der Herstellung von Tabletten, Kapseln und anderen oralen Darreichungsformen verwendet. Aufgrund seiner langjährigen Verwendung als Hilfsstoff in der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie ist die Sicherheit von Magnesiumstearat gut dokumentiert.
  • „Calciumstearat“ Calciumstearat wird zur Herstellung sogenannter non-tox Stabilisatoren von Kunststoffen, bevorzugt in Verbindung mit Zinkstearat, aber auch Bariumstearat oder Magnesiumstearat verwendet. Weiterhin dient es als Gleitmittel in pharmazeutischen Produkten und als Schmierstoff (Staufferfett) in der Papier- und Metall-verarbeitenden Industrie, als Hydrophobierungsmittel für Baustoffe sowie in der Sandaufbereitung. Technisches Calciumstearat wird durch Reaktion von Calciumchlorid mit dem Natriumsalz der Stearinsäure (meist verunreinigt mit dem Natriumsalz der Palmitinsäure) und anschließendes Auswaschen von Natriumchlorid gewonnen. Es ist ein Imprägniermittel für Textilien. In Kunststoffen kann es als Säurefänger oder Neutralisator in Konzentrationen von bis zu 1000 ppm, als Schmiermittel und als Trennmittel wirken. Es kann in plastischen Farbmittelkonzentraten verwendet werden, um die Pigmentbenetzung zu verbessern. In Hart-PVC kann es die Verschmelzung beschleunigen, den Fluss verbessern und das Anschwellen des Stempels verringern. Zu den Anwendungen in der Körperpflege- und Pharmaindustrie gehören Tablettenformtrennmittel, Antihaftmittel und Geliermittel. Calciumstearat ist Bestandteil einiger Arten von Entschäumern. Außerdem ist Calciumstearat ein Antibackmittel, welches die feie Beweglichkeit von Feststoffen ermöglicht und so das Zusammenbacken pulverförmiger Bestandteile verhindert. Bei der Papierherstellung wird Calciumstearat als Schmiermittel verwendet, um einen guten Glanz zu erzielen, und um Staubbildung und Faltenrisse bei der Papier- und Kartonherstellung zu verhindern. Eine Zugabe von etwa 0,1 bis 10% ist möglich.
  • „Zinkstearat“ ist ein weißes Pulver mit einem Schmelzpunkt von 130°C, einem Flammpunkt von 277°C und einer Selbstentzündungstemperatur von 420°C. Die Molekülmasse beträgt 632,3 g/mol. Zinkstearat ist nicht wasserlöslich. Zinkstearat wird als Stabilisator für Emulsionen verwendet. In der Kartenmagie verwendet man Zinkstearat als Kartenpuder, welches die Gleitfähigkeit von Spielkarten verbessert. Zinkstearat wird auch als Schmierstoff bei der Kunststoffverarbeitung verwendet. Es verhindert ein Festsitzen von Polyamidteilen untereinander und ist ein Hilfsmittel bei Plastifizierproblemen. Wenn die Plastifizierschnecke das Material nicht richtig einzieht, kann dies durch Zugabe von ca. 0,2% Zinkstearat verbessert werden, besonders bei Polyamid 6.0. Wenn die Plastifizierschnecke das Material nicht richtig einzieht, kann dies durch Zugabe von ca. 0,2 % Zinkstearat verbessert werden.
  • „Glycerin“ Glycerin ist der Trivialname und die gebräuchliche Bezeichnung von Propan-1,2,3-triol und wird bevorzugt als Flüssigkeit (als Lösung, bevorzgt als eine 100%ige Lösung) in der vorliegenden Erfindung verwendet, kann aber auch als Feststoff verwendet werden. Glycerin wird vorliegend als Schmiermittel und Feuchthaltemittel eingesetzt. Bevorzugt ist E 422. E 422 wird überwiegend aus pflanzlichen Fetten und Ölen gewonnen. Die Herstellung aus synthetischen oder tierischen Stoffen ist ebenfalls möglich. Bevorzugt ist „vegetarisches Glycerin“ oder „veganes Glycerin“, welches durch die Umesterung von pflanzlichen Ölen hergestellt wird. Als Lebensmittelzusatzstoff ist E 422 für alle Nahrungsmittel allgemein zugelassen und es existiert auch keine Höchstmengenbeschränkung für die Verwendung von Glycerin. In der vorliegenden Erfindung erhöht die Zugabe von Glycerin die Beweglichkeit des Materials. Als eine Alternative zu Glycerin kann in der vorliegenden Erfindung auch Sorbit verwendet werden.
  • „Sorbit“ ist ein natürlicher Weichmacher und wird als Plastifizierungsmittel eingesetzt. Die industrielle Herstellung erfolgt aus Glucose (Traubenzucker), die aus Mais- und Weizenstärke gewonnen wird; die Glucose wird anschließend durch katalytische Hydrierung zu Glucitol umgesetzt. Wie bei allen Produkten, die über die Stärkeverzuckerung in Europa erzeugt werden, sind bei Sorbit keine gentechnischen Produkte auf dem Markt, wobei zur Herstellung von Sorbit der Einsatz gentechnisch veränderter Organismen möglich wäre. In der vorliegenden Erfindung wird Sorbit als Schmiermittel und Feuchthaltemittel eingesetzt. Bevorzugt ist E 420. Auch bevorzugt ist „vegetarisches Sorbit“ oder „veganes Sorbit“. Als Lebensmittelzusatzstoff ist E 420 für alle Nahrungsmittel allgemein zugelassen. In der vorliegenden Erfindung erhöht die Zugabe von Sorbit die Beweglichkeit des Materials.
  • „Hilfsstoffe“ sind Stoffe, die dem Granulat und daraus hergestellten Produkten weitere vorteilhafte Eigenschaften verleihen, beispielsweise hinsichtlich der Form, Herstellbarkeit, Stabilität. Hilfsstoffe umfassen beispielsweise Antioxidantien, Backpulver, Bindemittel, Emulgatoren, Stabilisatoren, Farbstoffe, Duftstoffe bzw. Geruchsneutralisatoren und/oder Glanzmittel. Diese Hilfsstoffe biologisch abbaubar. Geruchsneutralisatoren umfassen dabei Stoffe aus Vanille, Zitrone Lavendel oder Tanne.
  • „Kautschuk“ betrifft Naturkautschuk vorliegend als Emulsion mit Wasser, sowie Naturlatex bzw. Naturlatexmilch, wie etwa Natur Latex Laguna der Firma Colok GmbH. Das Latex oder die Kautschukemulsion kann zusätzlich ein Trennmittel wie Struktol® oder Ammoniak umfassen. Der bevorzugte Feststoffgehalt einer Kautschukemulsion liegt bei 60% Kautschuk. Naturlatex und Kautschukemulsion bezeichnen dieselbe Emulsion und sind austauschbar zu verstehen.
  • „anti-stick Zusätze“, auch „Anti-sticking-Agents“ oder „anti-tack Zusätze“, bzw. „Anti-tack-Agents“ verhindern das Aneinanderkleben erfindungsgemäßer Granulatkörner können aber auch erst bei Verarbeitung des Granulats zu diversen Produkten optional dazugegeben werden. Die Termini sind dem Fachmann bekannt. Die genauen Zusammensetzungen solcher anti-stick bzw. anti-tack Zusätze sind Herstellerspezifisch. Anti-tack Zusätze kommen bevorzugt bei der Verwendung von Kautschukemulsion bzw. Latex zum Einsatz. Anti-stick Zusätze bzw. anti-tack Zusätze umfassen Öle, Glycerin, Sorbit, Lecithin, pflanzliche Fette und pflanzliche Stearate.
  • „Restfeuchte“ beschreibt den Feuchtigkeitsanteil im fertigen Granulat oder daraus hergestellten Produkt. Eine Restfeuchte von beispielsweise 20% heißt, dass der Feuchtigkeitsanteil im fertigen Granulat noch 20% beträgt. Gemessen wird die Restfeuchte mittels eines elektronischen Feuchteindikators wie etwa mit einem Holzfeuchtemessgerät.
  • Angaben in % verstehen sich als Massenanteil bzw. Gewichtsprozent (Gew.-%), außer es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Falls beispielsweise eine Mischung aus welcher Granulat hergestellt wird aus 50% Stärke und 50% Dickungs- und/oder Geliermittel besteht, dann besteht eine Mischung mit einem Gewicht von 1000g aus 500g Stärke und 500g Dickungs- und/oder Geliermittel. Falls zu dieser Mischung (1000g) bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung 70% Wasser hinzugegeben werden, werden 700g Wasser hinzugegeben.
  • Jegliche Zusätze und Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen und basieren auf rein pflanzlicher oder natürlicher Basis.
  • Biologisch abbaubares und kompostierbares Granulat
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein biologisch abbaubares und kompostierbares Granulat, umfassend pflanzliche Stärke und pflanzliches Dickungs- und Geliermittel mit optionaler Veredelung durch Zusatz weiterer pflanzlicher und/oder natürlicher Rohstoffe. Das Granulat kann dabei 40-60% Stärke und 40-60% Dickungs- und/oder Geliermittel enthalten, zudem optional 0-20% natürliche Zusätze wie Fasern, Konservierungsstoffe, Öle, Wachse, Stearate, Glycerin, Farbstoffe, Aromen, Geschmäcker, Duftstoffe und weitere der hierin beschriebenen Zusätze. Bevorzugt umfasst das Granulat einen Feststoffanteil (% = Gew.- %) aus 40-50% Stärke, 40-50% Dickungs- und/oder Geliermittel und 0-20% weitere Bestandteile. Mehr bevorzugt umfasst das Granulat einen Feststoffanteil bestehend aus 45-50% Stärke, 45-50% Dickungs-und/oder Geliermittel und 0-10 % weitere Bestandteile. Das Verhältnis von Stärke zu Dickungs- und/oder Geliermittel im Granulat beträgt bevorzugt 1:1. Stärke und Dickungs- und/oder Geliermittel liegen daher bevorzugt zu gleichen Teilen vor. Dieses Verhältnis bleibt bevorzugt auch bei optionaler Veredelung durch Beimischung weiterer pflanzlicher und/oder natürlicher Bestandteile bestehen. Das Granulat hat zudem eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt von 15-22%, noch bevorzugter von 19-20%.
  • Die pflanzliche Stärke enthaltend in erfindungsgemäßem Granulat ist eine native/natürliche, nicht behandelte Stärke umfassend Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke, Tapiokastärke oder Stärke aus Maniok, Knollenbohne, Batate, Yamswurzel, Knollen-Platterbse, Arakacha, Knolliger Sauerklee, Knollige Kapuzinerkresse, Ulluco, Ostindischer Pfeilwurz, Pfeilwurz, Achira, Taro, Tannia, Weiße Seerose, Gelbe Teichrose oder Chayote oder eine Mischung davon. Bevorzugt ist die pflanzliche Stärke enthaltend in erfindungsgemäßem Granulat Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Tapiokastärke oder eine Mischung davon, besonders bevorzugt ist Weizenstärke.
  • Das pflanzliche Dickungs- und/oder Geliermittel enthaltend in erfindungsgemäßem Granulat umfasst Guarkernmehl, Xanthan (Xanthan Gum), Agar-Agar, Pektin, Carrageen, Alginat, Johannisbrotkernmehl, Sago, Gummi Arabicum, Reismehl, Hartweizenmehl oder Hartweizengrieß oder eine Mischung davon. Bevorzugt ist das Dickungs- und/oder Geliermittel enthaltend in erfindungsgemäßem Granulat eine Mischung aus Guarkernmehl und Xanthan. Der Anteil an Dickungs- und/oder Gelierungsmittel beeinflusst die Erscheinung des Granulats und der daraus erzeugten Produkte. Die Zugabe von Dickungs- und/oder Gelierungsmittel kann den Grad an Transparenz des Produkts beeinflussen. Zudem kann der Anteil an Dickungs- und/oder Gelierungsmittel ebenfalls die Dichte des Materials beeinflussen. Je geringer der Anteil an Dickungs- und/oder Gelierungsmittel in der Mischung, desto höher ist die Quellfähigkeit des erzeugten Materials im Formungsprozess und entsprechend geringer ist die Dichte des Materials. Die Quellfähigkeit hängt aber auch mit der zugeführten Hitze während des Herstellungs- und Formungsprozesses zusammen. Somit kann ein Produkt unterschiedlicher Dichte erzeugt werden. Für ein Produkt mit geringer Dichte dafür aber mehr Lufträume aufweisend, ist bei der Einspritzung in die Herstellungsmaschine (Spritzguss) weniger Material nötig, da dieses sich in der Form ausdehnt. Das Produkt ähnelt in seiner Erscheinungsform Styropor. Im Gegensatz dazu weist ein Produkt mit einem höheren Anteil an Dickungs- und/oder Gelierungsmittel in der Mischung eine höhere Dichte auf. Entsprechend mehr Material wird dann in die Form eingespritzt, um ein Produkt mit plastikähnlichen Eigenschaften zu erzeugen.
  • Das Granulat weist bevorzugt eine Restfeuchte von 15-22%, noch bevorzugter von 19-20% auf. Eine höhere Restfeuchte im Granulat kann zu einer schmierigen Masse im weiteren Herstellungsprozess von aus dem Granulat hergestellten Produkten führen. Eine zu geringe Restfeuchte bewirkt, dass sich das Granulat-Material im weiteren Herstellungsprozess nicht vernetzt. Dadurch resultiert, dass sich das Material verzieht, sich nicht verdichtet und somit kein stabiles Produkt entsteht. Zudem wird keine glatte Oberfläche des Produktes erzeugt.
  • Ferner kann das Granulat einen oder mehrere der folgenden Zusätze (Veredelungen) enthalten.
  • Das Granulat kann zusätzlich pflanzliches Glycerin umfassen. Glycerin wird hierin als Lösung verwendet. Pflanzliches Glycerin weist wasserspeichernde Eigenschaften auf. Es wird als Feuchtigkeitsspender und Weichmacher verwendet. Durch die Zugabe von Glycerin kann die Flexibilität des Granulats und daraus hergestellter Produkte gesteigert werden. Als Alternative zu Glycerin kann Sorbit verwendet werden.
  • Das Granulat kann zusätzlich Zellstoff und/ oder Holzstoff umfassen. Dies erhöht die mechanische Stabilität und Bruchfestigkeit des Granulats und der daraus erzeugten Produkte und kann so das Abknicken, Splittern oder Zerreißen der Produkte verhindern. Das Granulat der vorliegenden Erfindung enthält bis zu 20% Zellstoff, Holzstoff oder pflanzliche Fasern. Ein höherer Gehalt würde die Weiterverarbeitung zu Produkten verkomplizieren, da die erzeugten Produkte zu spröde würden. Besonders gute mechanische Eigenschaften ergeben sich bei einem Gehalt von 4-10%. Im Vergleich zu Holzstoff hat Zellstoff den Vorteil, dass erzeugte Produkte eine höhere Transparenz aufweisen.
  • Das Granulat kann zusätzlich pflanzliche Fasern, wie Strohfasern und/oder Grasfasern umfassen. Wie Zellstoff oder Holzstoff erhöht auch die Zugabe pflanzlicher Fasern die mechanische Stabilität der daraus hergestellten Produkte. Im Vergleich zu Zellstoff haben pflanzliche Fasern wie auch bei Holzstoff den Vorteil, dass erzeugte Produkte eine höhere Stabilität aufweisen und für deren Herstellung weniger Chemikalien zum Einsatz kamen. Das Granulat der vorliegenden Erfindung erhält bis zu 20% pflanzliche Fasern. Fasern werden vorliegend in einer Länge von 0,5-3,8mm verwendet. Dabei ist eine Faserlänge von 0.7-1.1mm optimal. Längere Fasern können den Quellprozess des Granulats sowie die Vernetzung der Rohstoffe im Granulat bei der weiteren Verarbeitung des Granulats also beim Herstellen eines gewünschten Produktes verzögern oder ganz verhindern. Kürzere Fasern haben keinen Effekt auf eine erhöhte Stabilität des Endprodukts.
  • Die Härte und Flexibilität des Granulats bzw. des daraus hergestellten Produkts ist variabel. In manchen Ausführungsformen ist das Granulat bzw. Produkt hart. In manchen Ausführungsformen ist das Granulat bzw. Produkt leicht flexibel. In anderen Ausführungsformen ist das Granulat bzw. das Produkt starr. Durch die Zugabe von Glycerin oder eines oder mehrere von Zellstoff/Holzstoff/pflanzliche Fasern kann das Granulat bzw. Produkt jegliche gewünschte Stabilität/Flexibilität aufweisen. Ein Granulat umfassend Zellstoff und/oder Holzstoff und/oder Pflanzenfasern wird bevorzugt für die Herstellung eines sehr formstabilen und harten Gegenstandes verwendet, zum Beispiel zur Herstellung eines Kaffeebechers oder Kamms. Die Fasern verbessern deutlich die Stabilität und Reißfestigkeit des Produkts. Die Zugabe von Glycerin macht das Granulat bzw. daraus hergestellte Produkt weicher und flexibler.
  • Je niedriger der Anteil des pflanzliche Dickungs- und Geliermittel im Vergleich zu pflanzlicher Stärke, desto instabiler wird das erzeugte Produkt. Ab einem Stärkeanteil von über 70% nimmt der Quellgrad des Materials deutlich zu (siehe spezielle Ausführungsformen I und II). Somit ist bei einem Mindestanteil von 80% Stärke ein Faseranteil in der Mischung sehr bevorzugt, wobei die Fasern deutlich die Stabilität und Reißfestigkeit des Produkts verbessern.
  • Ferner kann das Granulat zusätzlich Wachs, bevorzugt Rapswachs, Sojawachs, Candelillawachs, Reiskleiewachs oder Carnaubawachs, am bevorzugtesten Rapswachs als Feststoff umfassen. Die Anwesenheit von Wachs im Granulat führt dazu, dass daraus hergestellte Produkte eine höhere Resistenz gegen Flüssigkeiten wie Wasser, Öle und Fette aufweist. Der Zusatz von Wachs im Granulat kann die Stabilität des Produkts beim Kontakt mit einer Flüssigkeit um mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%. mindestens 30% oder sogar mehr als 30% steigern. Das Granulat kann 1-10% Wachs, bevorzugt 5% Wachs, bevorzugt Rapswachs umfassen.
  • Das Granulat kann zusätzlich ein Biopolymer umfassen. Auch Biopolymere erhöhen die Resistenz der aus dem Granulat erzeugten Produkte gegenüber Wasser, Fett und Öl. Der Zusatz von höchst widerstandsfähigen Biopolymeren im Granulat kann die Stabilität des daraus hergestellten Produkts beim Kontakt mit einer Flüssigkeit um mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 100% oder sogar mehr als 100% steigern. Bevorzugtes Biopolymer ist Naturkautschuk. Zudem kann das Granulat daher zusätzlich auch Naturkautschuk/Naturlatex/Naturlatexmilch umfassen. Naturkautschuk kann auch als Hauptbestandteil einer Beschichtung der aus Granulat hergestellten Produkte dienen. Besonders aus Granulat hergestellte Trinkhalme profitieren von einer Beschichtung mit Naturlatex in Hinblick auf Langlebigkeit in Flüssigkeit.
  • Das Granulat der Erfindung kann zudem Öl, bevorzugt Nuss- oder Rapsöl umfassen. Öl verbessert die Fließeigenschaften der Rohmasse während der Herstellung zu Granulat als auch des Granulats während der Herstellung des Produkts.
  • Das Granulat kann zudem ein oder mehrere Konservierungsstoffe enthalten. Durch Beimischen von Konservierungsstoffen zum Material des Granulats kann einem Schimmeln des erzeugten Granulats oder Produkts entgegengewirkt werden. Konservierungsstoffe umfassen E 220 Schwefeldioxid/schweflige Säure, E 221 Natriumsulfit, E 222 Natriumhydrogensulfit, E 223 Natriumdisulfit, E 224 Kaliumdisulfit, E 226 Calciumsulfit, E 227 Calciumhydrogensulfit, E 228 Kaliumhydrogensulfit oder eine Mischung davon. Diese Konservierungsstoffe sind als Lebensmittel Zusatzstoffe gelistet, die neben den klassischen Eigenschaften eines Konservierungsstoffs zudem auch dem Abbau von optional im Granulat vorhandenen Farbstoffen, Vitaminen, Duftstoffen und Aromen durch Sauerstoffeinfluss entgegenwirken. Somit bleibt die allgemeine Haltbarkeit des Granulats sowie des daraus hergestellten Produkts länger erhalten.
  • Ferner kann das Granulat zusätzlich Essig und/oder Lecithin umfassen. Essig und Lecithin werden als Bindemittel der Inhaltsstoffe des Granulats verwendet. Die einzelnen Inhaltsstoffe des Granulats können also durch Zugabe von Essig und Lecithinen besser und homogener miteinander verbunden werden.
  • Das Granulat kann zusätzlich ein pflanzliches Stearat wie Magnesiumstearat, Calciumstearat, Zinkstearat und/oder Aluminiumtristearat umfassen. Magnesiumstearat, Calciumstearat, Zinkstearat und Aluminiumtristearat werden als Gleit- oder Schmiermittel verwendet. Das Granulat bzw. Produkte aus diesem sind somit weniger adhärent und lassen sich leichter z.B. aus Gussformen lösen. Eines oder mehrere der Stearate können zu 0,1-10% des Materials des Granulats ausmachen. In manchen Ausführungsformen umfasst das Granulat bevorzugt zwischen 0,4 und 8 % Magnesiumstearat, 0,16% Calciumstearat, 0,32% Zinkstearat und/oder 1,6% Aluminiumtristearat.
  • Optional kann zudem die Farbe des Granulats mittels herkömmlicher Lebensmittelfarbe, modifiziert werden. Ferner optional kann der Geruch des Granulats durch Zufügen herkömmlicher Aromen, bevorzugt ätherischer Öle modifiziert werden.
  • Die Form der Granulat-Stücke ist variabel. Das Granulat kann zum Beispiel dropsförmig, linsenförmig, zylindrisch oder perlenförmig, aber auch flockenförmig (Flakes) sein. Der Durchmesser der Granulat-Stücke ist variabel. Der Durchmesser der Granulat-Stücke kann 1-5 mm sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Durchmesser des Granulats 3-5 mm. Beispielhafte Durchmesser der einzelnen Granulat-Stücke sind 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm, 3,5 mm, 4 mm, 4,5 mm, 5mm. Durch einen gewissen Durchmesser der Granulat-Stücke soll eine Staubbildung vermieden werden welche aber durch die Dichte des Materials und die Restfeuchte ohnehin sehr gering ausfällt und normalerweise nicht vorkommt.
  • Das Granulat kann je nach gewünschtem Produkt zum Spritzgießen oder für die Extrusion verwendet werden. In beiden Fällen wird es in einem Schneckenkanal befindlich in einem beheizbaren Zylinder durch Scherung der Schnecke und durch Wärmeeinwirkung homogenisiert und durch Staudruck verdichtet und anschließend mit hohem Druck in eine gewünschte Form eingespritzt (Spritzguss), über Auslassdüsen geführt (Extrusion, Folienextrusion) oder als Kombination der beiden Verfahren in eine Form eingeblasen (Blasformen). Zudem können durch Rotationsformen auch Hohlkörper hergestellt werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des Granulats
  • Das Granulat hat neben einer Restfeuchte von 15-22% folgende Zusammensetzung des Feststoffanteils:
    Stärke 40-50%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 40-50%
    Optionale Zusätze 0-20%
  • Das Granulat hat neben einer Restfeuchte von 15-22% bevorzugt folgende Zusammensetzung des Feststoffanteils:
    Stärke 45-50%
    Dickungs- und/oder
    Geliermittel 45-50%
    Optionale Zusätze 0-10%
  • Das Granulat hat neben einer Restfeuchte von 15-22% besonders bevorzugt folgende Zusammensetzung des Feststoffanteils:
    Variante A:
    Weizenstärke 50%
    Guarkernmehl 45%
    Xanthan Gum 5%
    Variante B:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Variante C:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Naturkautschuk Pulver 10%
    Variante D:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Zellstoff 10%
    Variante E:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Variante F:
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 35%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk 5%
    Variante G:
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 55%
    Xanthan Gum 5%
    Variante H:
    Maisstärke 20%
    Agar Agar 75%
    Xanthan Gum 5%
    Variante I:
    Maisstärke: 45%
    Guarkernmehl: 40%
    Xanthan Gum: 5%
    Holzstoff: 9%
    Magnesiumstearat: 1%
  • Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats
  • Beschrieben hierin wird auch ein Verfahren zur Herstellung des Granulats der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
    1. a) Herstellen einer Mischung aus festen und flüssigen Bestandteilen. Die festen Bestandteile umfassen
    Pflanzliche Stärke 40-60%
    Dickungs- oder
    Geliermittel 40-60%
    Optionale Zusätze 0-20%
  • Die optionalen Zusätze umfassen pflanzliche Fasern, Zellstoff, Holzstoff, Wachs und/oder Naturkautschuk sowie Aromen, Duftstoffe und sonstige hierin beschriebenen Zusätze, oder eine Mischung davon, Die flüssigen Bestandteile umfassen Wasser und werden in einer Menge von insgesamt 30-60% des Gesamtgewichts der festen Bestandteile dazugegeben.
    • b) Formen eines Granulatstrangs;
    • c) Aushärten und Entfeuchten des Granulatstrangs, wobei das Granulat eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt von 15-22% zurück bleibt
    • d) Schneiden des in c) erzeugten Granulatstrangs zu Granulat;
  • In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Schritt d), das Schneiden des Stranges zu Granulat vor Schritt c), das Aushärten und Entfeuchten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
    1. a) Herstellen einer Mischung aus festen und flüssigen Bestandteilen. Die festen Bestandteile umfassen 40-60% pflanzliche Stärke und 40-60% pflanzliches Dickungs- und Gelierungsmittel bevorzugt im Verhältnis 1:1. Optional können ferner 0-20% Zusätze wie pflanzliche Fasern, Zellstoff, Holzstoff, Wachs und/oder Naturkautschuk sowie Aromen und dergleichen oder eine Mischung davon umfasst sein, wobei sich das Verhältnis der Stärke zu Dickungs- und/oder Geliermittel von 1:1 bevorzugt nicht verändert. Die flüssigen Bestandteile umfassen Wasser und werden in einer Menge von insgesamt 30-60% des Gewichts der Gesamtheit der festen Bestandteile dazugegeben.
    2. b) Formen eines Granulatstrangs;
    3. c) Aushärten und Entfeuchten des Granulatstrangs, wobei das Granulat eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt von 15-22% zurück bleibt
    4. d) Schneiden des in c) erzeugten Granulatstrangs zu Granulat;
  • Schritt a
  • In Schritt a) werden pflanzliche Stärke und pflanzliches Dickungs- und Geliermittel mit Flüssigkeit umfassend Wasser zu einer pulverigen Mischung mit hoher Restfeuchte vermischt. Dies geschieht mit einem Mischer, der die Mischung zu einer homogenen Masse verrührt. Die Mischung kann optional auch Glycerin, Sorbit, pflanzliche Fasern, Zellstoff, Holzstoff, Konservierungsstoffe, Aromen, Wachs (bevorzugt Rapswachs, Carnaubawachs oder Sojawachs), Naturkautschuk (bevorzugt als Emulsion oder Pulver), Stearat (bevorzugt Magnesiumstearat), Öl (bevorzugt Nussöl), Essig und Lecithin und/oder sonstige hierin beschriebene Zusätze umfassen.
  • Hierbei sollten zunächst die festen/trockenen Bestandteile gemischt werden (Stärke, Dickungs- oder Geliermittel, Fasern etc.). Die flüssigen Bestandteile (Wasser, Glycerin, Öl, Lebensmittelfarbe, Aromen, etc.) werden dann bezogen auf das Gewicht der Mischung der festen/trockenen Bestandteile abgemessen und miteinander gemischt, bevor die Mischung der flüssigen Bestandteile zur Mischung der festen Bestandteile gegeben wird und die Mischungen dann vermischt werden. Dies vermeidet ein Verklumpen der Masse und verbessert die homogene Verteilung der einzelnen Bestandteile in der Masse die dann verdichtet und extrudiert wird.
  • Die Mengenanteile von Stärke zu Dickungs- und Geliermittel können im Bereich von 40-60% Stärke und 40-60% Dickungs- und/oder Geliermittel variieren, liegen jedoch bevorzugt in einem Verhältnis von 1:1 vor und bleiben bevorzugt 1:1, auch bei optionalem Zusatz weiterer Bestandteile wie pflanzliche Fasern, Wachs, Kautschuk, Zellstoff etc.
  • Bevorzugt wird daher eine Mischung umfassend Stärke und Dickungs- und Geliermittel im Verhältnis 1:1, und optional einen Zusatz von einem oder mehreren weiteren festen Bestandteilen wie pflanzliche Fasern, Wachs, Kautschuk, Zellstoff, Holzstoff oder eine Mischung davon. Ferner umfasst die Mischung bezogen auf das Gewicht der Trockenmasse der festen Bestandteile 30-60% flüssige Bestandteile umfassend Wasser.
  • In manchen Ausführungsformen umfasst das pflanzliche Dickungs- und/oder Gelierungsmittel in der Mischung aus Schritt a) Guarkernmehl, Xanthan Gum , Agar-Agar, Pektin, Carrageen, Alginat, Johannisbrotkernmehl, Sago, Gummi Arabicum, Reismehl, Hartweizenmehl oder Hartweizengrieß oder eine Mischung davon.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist das Dickungsmittel in der Mischung aus Schritt a) Guarkernmehl und Xanthan Gum, Teufelszunge, Agar Agar oder Pektin, am meisten bevorzugt ist eine Mischung aus Guarkernmehl und Xanthan Gum.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die pflanzliche Stärke in der Mischung aus Schritt a) unbehandelte Stärke umfassend Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke, Tapiokastärke oder Stärke aus Maniok, Knollenbohne, Batate, Yamswurzel, Knollen-Platterbse, Arakacha, Knolligem Sauerklee, Knolliger Kapuzinerkresse, Ulluco, Ostindischer Pfeilwurz, Pfeilwurz, Achira, Taro, Tannia, Weißer Seerose, Gelber Teichrose oder Chayote, bevorzugt Kartoffelstärke, Maisstärke, Tapiokastärke oder eine Mischung davon.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Zusätze umfassen.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich pflanzliches Glycerin und/oder Sorbit umfassen. Hierbei wird Glycerin bevorzugt als Lösung verwendet, kann aber auch in trockener Form dem Flüssigkeitsanteil beigemengt werden. Pflanzliches Glycerin weist wasserspeichernde Eigenschaften auf. Es wird als Feuchtigkeitsspender und Weichmacher verwendet. Durch die Zugabe von Glycerin kann die Flexibilität des Granulats und daraus hergestellter Produkte gesteigert werden. Alternativ zu Glycerin kann die Mischung Sorbit umfassen.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich Zellstoff und/oder Holzstoff umfassen.. Bevorzugt ist der Zellstoff und/oder Holzstoff zumindest teilweise aus Baobab- oder Bambuspflanzenmaterial hergestellt. Dies erhöht die mechanische Stabilität und Bruchfestigkeit des Granulats und der daraus erzeugten Produkte und kann so das Abknicken, Splittern oder Zerreißen der Produkte verhindern. Das Granulat der vorliegenden Erfindung enthält bis zu 20% Zellstoff, Holzstoff oder pflanzliche Fasern. Ein höherer Gehalt würde die Weiterverarbeitung zu Produkten verkomplizieren, da die erzeugten Produkte zu spröde würden. Besonders gute mechanische Eigenschaften ergeben sich bei einem Gehalt von 4-10%. Im Vergleich zu Holzstoff hat Zellstoff den Vorteil, dass erzeugte Produkte eine höhere Transparenz aufweisen.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich pflanzliche Fasern, wie Strohfasern und/oder Grasfasern umfassen. Wie Zellstoff oder Holzstoff erhöht auch die Zugabe pflanzlicher Fasern die mechanische Stabilität der daraus hergestellten Produkte. Im Vergleich zu Zellstoff haben pflanzliche Fasern wie auch bei Holzstoff den Vorteil, dass erzeugte Produkte eine höhere Stabilität aufweisen und für deren Herstellung weniger Chemikalien zum Einsatz kamen. Die Mischung aus a) kann zu 20% pflanzliche Fasern enthalten. Bevorzugt jedoch 1-10%, am bevorzugtesten 10%. Dabei ist eine Faserlänge von 0,7-1,1mm optimal. Längere Fasern können den Quellprozess des Granulats sowie die Vernetzung der Rohstoffe im Granulat bei der weiteren Verarbeitung des Granulats also beim Herstellen eines gewünschten Produktes verzögern oder ganz verhindern. Kürzere Fasern haben keinen Effekt auf eine erhöhte Stabilität des Endprodukts.
  • Ferner kann die Mischung in a) zusätzlich Wachs, bevorzugt Rapswachs, Sojawachs oder Carnaubawachs, am bevorzugtesten Rapswachs als Feststoff umfassen. Die Anwesenheit von Wachs im Granulat führt dazu, dass daraus hergestellte Produkte eine höhere Resistenz gegen Flüssigkeiten wie Wasser, Öle und Fette aufweist. Der Zusatz von Wachs im Granulat kann die Stabilität des Produkts beim Kontakt mit einer Flüssigkeit um mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%. mindestens 30% oder sogar mehr als 30% steigern.
  • Zudem kann die Mischung in a) zusätzlich auch Biopolymere wie Naturkautschuk/Naturlatex/Naturlatexmlich umfassen. Naturkautschuk erhöht die Resistenz des Granulats und der daraus erzeugten Produkte gegenüber Wasser, Fett und Öl. Der Zusatz des höchst widerstandsfähigen Naturkautschuk im Granulat kann die Stabilität des Produkts beim Kontakt mit einer Flüssigkeit um mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 100% oder sogar mehr als 100% steigern. Naturkautschuk kann auch als Hauptbestandteil einer Beschichtung der aus Granulat hergestellten Produkte dienen. Besonders aus Granulat hergestellte Trinkhalme profitieren von einer Beschichtung mit Naturlatex in Hinblick auf Langlebigkeit in Flüssigkeit.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich ein weiteres, nicht chemisch verarbeitetes Biopolymer umfassen . Auch Biopolymere erhöhen die Resistenz der aus dem Granulat erzeugten Produkte gegenüber Wasser, Fett und Öl. Der Zusatz von höchst widerstandsfähigen Biopolymeren im Granulat kann die Stabilität des daraus hergestellten Produkts beim Kontakt mit einer Flüssigkeit um mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 100% oder sogar mehr als 100% steigern.
  • Die Mischung in a) kann zudem Öl, bevorzugt Nuss- oder Rapsöl umfassen. Öl verbessert die Fließeigenschaften der Rohmasse während der Herstellung zu Granulat als auch des Granulats während der Herstellung des Produkts.
  • Die Mischung in a) kann zudem ein oder mehrere Konservierungsstoffe enthalten. Durch Beimischen von Konservierungsstoffen zum Material des Granulats kann einem Schimmeln des erzeugten Granulats oder Produkts entgegengewirkt werden. Konservierungsstoffe umfassen E 220 Schwefeldioxid/schweflige Säure, E 221 Natriumsulfit, E 222 Natriumhydrogensulfit, E 223 Natriumdisulfit, E 224 Kaliumdisulfit, E 226 Calciumsulfit, E 227 Calciumhydrogensulfit, E 228 Kaliumhydrogensulfit oder eine Mischung davon. Diese Konservierungsstoffe sind als Lebensmittel Zusatzstoffe gelistet, die neben den klassischen Eigenschaften eines Konservierungsstoffs zudem auch dem Abbau von optional im Granulat vorhandenen Farbstoffen, Vitaminen, Duftstoffen und Aromen durch Sauerstoffeinfluss entgegenwirken. Somit bleibt die allgemeine Haltbarkeit des Granulats sowie des daraus hergestellten Produkts länger erhalten.
  • Ferner kann die Mischung in a) zusätzlich Essig und/oder Lecithin umfassen. Essig und Lecithin werden als Bindemittel der Inhaltsstoffe des Granulats verwendet. Die einzelnen Inhaltsstoffe des Granulats können also durch Zugabe von Essig und Lecithinen besser und homogener miteinander verbunden werden.
  • Die Mischung in a) kann zusätzlich ein pflanzliches Stearat wie Magnesiumstearat, Calciumstearat, Zinkstearat und/oder Aluminiumtristearat umfassen. Magnesiumstearat, Calciumstearat, Zinkstearat und Aluminiumtristearat werden als Gleit- oder Schmiermittel verwendet. Das Granulat bzw. Produkte aus diesem sind somit weniger adhärent und lassen sich leichter z.B. aus Gussformen lösen. In manchen Ausführungsformen umfasst die Mischung bevorzugt zwischen 0,25 und 5%, bevorzugt 1% Magnesiumstearat, 0,1-0,2% Calciumstearat, 0,1-0,4% Zinkstearat und/oder 1,6% Aluminiumtristearat.
  • Optional kann zur Mischung in a) Lebensmittelfarbe, herkömmlicher Aromen bevorzugt ätherischer Öle, Düfte, Geschmäcker und dergleichen zugegeben werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen
  • Die Zusammensetzung der Mischung zur Herstellung von Granulat umfasst
    Stärke 40-60%
    Dickungs- oder
    Geliermittel 40-60%
    Optionale Zusätze 0-20%
    Bezogen auf das Gewic Flüssige Bestandteile ht der Masse zusätzlich:
    umfassend Wasser 30-60%
  • Die Zusammensetzung der Mischung zur Herstellung von Granulat umfasst bevorzugter
    Stärke 40-50%
    Dickungs- oder
    Geliermittel 40-50%
    Optionale Zusätze 0-20%
    Bezogen auf das Gewicht Flüssige Bestandteile der Masse zusätzlich:
    umfassend Wasser 30-60%
  • Eine noch bevorzugtere Zusammensetzung einer Mischung zur Herstellung von Granulat umfasst
    Stärke 45-50%
    Dickungs- oder
    Geliermittel 45-50%
    Optionale Zusätze 0-10%
    Bezogen auf das Gewicht Flüssige Bestandteile der Masse zusätzlich:
    umfassend Wasser 35-60%
  • Besonders bevorzugte Zusammensetzungen der Mischung zur Herstellung von Granulat umfassen
    Variante A:
    Weizenstärke 50%
    Guarkernmehl 45%
    Xanthan Gum 5%
    Bezogen auf das Gewicht der Masse zusätzlich:
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante B:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Bezogen auf das Gewicht der Masse zusätzlich:
    Wasser 30%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante C:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Naturkautschuk Pulver 10%
    Bezogen auf das Gewicht der Masse zusätzlich:
    Wasser 45%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante D:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Zellstoff 10%
    Bezogen auf das Gewicht der Masse zusätzlich:
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante E:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Bezogen auf das Gewicht der Masse zusätzlich:
    Wasser 40%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    E 221 Natriumsulfit 1%
    Variante F
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 35%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante G:
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 55%
    Xanthan Gum 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante H:
    Maisstärke 20%
    Agar-Agar 75%
    Xanthan Gum 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
    Variante I:
    Maisstärke: 45%
    Guarkernmehl: 40%
    Xanthan Gum: 5%
    Holzstoff: 9%
    Magnesiumstearat: 1%
    Bezogen auf die Trocke nmasse:
    Wasser: 60%
  • Schritt b
  • In Schritt b) wird die Mischung aus Schritt a) durch Extrusion zu einem oder mehreren Granulat-Strängen geformt. Es kann ein „Single-“ oder „Twin-Extruder“ verwendet werden. Die pulverige bis zähflüssige Masse aus a) wird dabei direkt in einen Einfülltrichter eines Extruders gegeben über welchen die Masse über einen Einzug in den Zylinder des Extruders überführt wird. Der Einzug sollte eine Temperatur von 45°C aufweisen. Eine Verarbeitung des Materials kann im Zylinder bei einer Temperatur zwischen 50°C und 110°C erfolgen. Die Temperatur des Zylinders sollte bevorzugt durchschnittlich 70°C aufweisen. Unterschiedliche Temperaturbereiche können mit Hilfe von Heizbändern, die um den Zylinder herum angebracht sind, eingestellt werden, wobei sich die Temperaturgrenzen im Zylinder überlappen. Bevorzugt sind um den Zylinder bei der Extrusion fünf Heizbänder angebracht, welche optimal von Richtung Einzug zum Auslass aufeinanderfolgend auf 80°C, 105°C, 100°C, 50°C eingestellt sind. Die Masse wird bevorzugt mit einer im Zylinder befindlichen Schnecke verdichtet (Schneckenextruder). Jegliche Art von Schnecke (Single-, Double-, Spezial-Extruder oder Kokneter) können eingesetzt werden. Die Temperatur im Schneckenkanal hängt auch von der Schneckengeometrie ab. Unter Energiezufuhr wird die Masse plastifiziert. Es entsteht eine homogene in sich vernetzte und verdichtete Masse. Die verdichtete Masse wird durch das Rotieren der Schnecke zu einem oder bevorzugt mehreren Auslässen geführt und durch diesen/diese hindurchgepresst/extrudiert. Optional kann in einer Dekompressionszone vor dem einen oder den mehreren Auslässen über einen Entgasungs-Dom der verdichteten Masse das Wasser entzogen werden. Auf diese Weise wird die verdichtete Masse zu einem oder mehreren Granulat-Strängen geformt.
  • Schritt c
  • In Schritt c) werden die Granulatstränge getrocknet und ausgehärtet. Dies kann zum Beispiel durch Trocknung mittels Belüftung/Ventilation oder Luftentfeuchter geschehen. In manchen Ausführungsformen wird das Produkt in eine „Cooling und Cutter“-Maschine eingeführt, wo es durch Ventilatoren getrocknet und dadurch gehärtet wird. Die Härtung kann aber auch mittels Wärme stattfinden. Dies kann alternativ oder zusätzlich zur Härtung mittels Belüftung/Ventilation geschehen. In manchen Ausführungsformen wird die Härtung mittels Wärme in einem Heiztunnel durchgeführt. Der Temperaturbereich liegt hierbei zwischen 25 °C und 100 °C, bevorzugt zwischen 45 °C und 90 °C, noch bevorzugter bei 85 °C. In manchen Ausführungsformen wird die Härtung mittels Luftentfeuchter gehärtet. Es ist jedoch stets darauf zu achten, dass das Granulat eine Restfeuchte von 15-20%, bevorzugt 19-20% behält.
  • Schritt d
  • In Schritt d) werden die Granulatstränge aus Schritt c) mit Hilfe rotierender Klingen zu Granulat geschnitten. Optional werden die dazu verwendeten Klingen mit Wasser gekühlt. Das Granulat ist würfel-, oder zylinderförmig oder kann zu Plättchen oder Flakes geschnitten werden.
  • Optional Schritt d) vor Schritt c)
  • In einer alternativen Ausführungsform wird der Granulatstrang nach Schritt b) zunächst in die gewünschte Länge zu Granulat geschnitten und dann erst getrocknet .Die Verfestigung kann beispielsweise in einem Trocknungstunnel oder durch Ventilatoren erfolgen. Das Ergebnis ist ein Granulat in Zylinder-, Perlen- oder Linsenform. Auch hier ist auf eine Restfeuchte von 15-20%, bevorzugt 19-20% des Granulats zu achten.
  • Weitere optionale Schritte
  • Das Verfahren kann zudem die Bestrahlung des Granulats oder Produktes zur Sterilisation mit UV-Licht umfassen.
  • Das fertige Granulat kann anschließend in Säcke, Boxen oder andere Gebinde verpackt und transportiert werden.
  • Verfahren zur Weiterverarbeitung des Granulats
  • Das Granulat der vorliegenden Erfindung kann ohne weitere Vorbehandlung oder Zugabe weiterer Rohstoffe sofort zu einem Endprodukt verarbeitet werden. Das bereitgestellte Granulat ist somit ein „ready-to-use“ Produkt.
  • Einem erfindungsgemäßen Granulat das noch keine Zusätze wie Farbstoffe, Aromen, Düfte oder Stearate, enthält, können diese Zusätze dem Granulat auch bei der Weiterverarbeitung hinzugefügt werden. Somit können aus einem „Standard-Granulat“ Produkte mit unterschiedlichen Farben oder, Gerüchen hergestellt werden. Die Zusätze werden zusammen mit dem Granulat in den Einfülltrichter der Spritzgießmaschine oder des Extruders gegeben.
  • Je nach gewünschtem Produkt wird eine Verarbeitung des Granulats mittels Spritzgießtechnik unter Verwendung von herkömmlichen Spritzgießmaschinen oder mittels Extrusionstechnik unter Verwendung von herkömmlichen Extrudern gewählt. Bekannte Spritzgießmaschinenhersteller sind beispielsweise KraussMaffei, Arburg, Engel und Wittmann Battenfeld.
  • Entscheidend für die problemlose Weiterverarbeitung ohne Beimischung zusätzlicher Bestandteile wie Wasser oder sonstige Lösungsmittel ist die Restfeuchte des Granulats der vorliegenden Erfindung. Das Granulat muss dabei eine Restfeuchte von 10-40%, bevorzugt 18-22%, am bevorzugtesten 20% aufweisen. Eine Restfeuchte des Granulats in diesem Bereich resultiert in einer optimalen Verdichtung und Homogenisierung des Granulats im weiteren Herstellungsprozess zu den gewünschten Produkten. Eine höhere Restfeuchte im Granulat führt zu einer schmierigen Masse im weiteren Herstellungsprozess von aus dem Granulat hergestellten Produkten welche den Schneckenkanal in der Spritzgießmaschine verstopfen. Dies führt zu Rückstau und Produktionsstopp. Eine zu geringe Restfeuchte bewirkt, dass sich das Granulat-Material in der Spritzgießmaschine nicht vernetzt. Daraus resultiert, dass sich das Material verzieht, sich nicht verdichtet und somit kein stabiles Produkt entsteht. Zudem wird keine glatte Oberfläche erzeugt. Es ist darauf hinzuweisen, dass anders wie bei Kunststoffgranulat, das Granulat der vorliegenden Erfindung nicht schmilzt sondern durch hohen Druck in der Spritzgießmaschine oder dem Extruder im Schneckenkanal formverändert und vernetzt wird. Die Restfeuchte im Granulat kann dementsprechend Unterschiede im erzeugten Produkt hervorrufen. Ein Einziehen von erfindungsgemäßem Granulat in die Schnecke gestaltet sich bei Granulat mit einer Restfeuchte von 15-25%, bevorzugt 18-22% als problemlos. Auch die Zykluszeiten im Formungsprozess werden durch eine Restfeuchte von 15-25% optimal verkürzt, wodurch erhebliche Zeitersparnis im Formungsprozess erzielt werden kann.
  • Spritzgießen
  • Nahezu jegliche Form und Größe des Produktes kann durch Spritzgießen erreicht werden. Eine herkömmliche Spritzgießmaschine (Schneckenkolbenspritzgießmaschine) besteht aus zwei Einheiten, der Spritzeinheit bzw. Plastifiziereinheit, welche das Granulat plastifiziert, aufbereitet und dosiert, und der Schließeinheit, die das Formwerkzeug schließt, zuhält und wieder öffnet. Die Spritzeinheit setzt sich im Wesentlichen aus einem waagerechten Plastifizierzylinder und einer darin befindlichen Schnecke zusammen. Die Schnecke rotiert und ist auch axial im Zylinder beweglich. Am vorderen Ende des Plastifizierzylinders befindet sich ein Einfülltrichter zum Einfüllen des Rohmaterials, im vorliegenden Fall des Granulats, am anderen Ende befindet sich die Düse, welche den Übergang zum Formwerkzeug bzw. der Schließeinheit darstellt.
  • Das Granulat der Erfindung wird zunächst in den Einfülltrichter und anschließend über den Einzug in die Gänge der Spritzgießmaschine gerieselt. Der Einfülltrichter kann ein normaler Trichter aber auch ein Rührtrichter oder ein unter Vibration gesetzter Trichter sein. Das Granulat wird durch eine sich drehende Schnecke in Richtung Schneckenspitze gefördert und durch die Wärme des Zylinders und die Friktionswärme, die beim Zerteilen und Scheren des Materials entsteht erwärmt. Wie unten genauer erläutert wird das Material hierbei nicht aufgeschmolzen, wie es etwa bei Kunststoffgranulat passieren würde. Das vorliegende Material wird in sich vernetzt und verdichtet und sammelt sich vor der Schneckenspitze, wenn die Düse geschlossen ist. Da die Schnecke axial beweglich ist, weicht sie durch den Druck der sich an der Spitze sammelnden Masse zurück. Die Rückwärtsbewegung wird mechanisch oder elektrisch gebremst, sodass sich im Material ein Staudruck aufbaut. Dieser Staudruck in Verbindung mit der Schneckenrotation verdichtet und homogenisiert das Material um ein weiteres. Sobald sich für das Werkstückvolumen ausreichende Masse angesammelt hat, ist der Dosiervorgang beendet und das verdichtete Material wird unter hohem Druck durch die Düse und den Anguss bzw. das Angusssystem des Spritzgießwerkzeugs in den formgebenden Hohlraum gedrückt. Eine direkte Einspritzung ohne Anguss ist auch verwirklichbar.
  • Wichtig bei der Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung des vorliegenden Granulates ist die Temperatur der Plastifizierschnecke und den anderen Bauteilen der Spritzgießmaschine. Der Einfülltrichter ist nicht temperiert. Der Einzug sollte auf 45°C vorgewärmt sein. Bei einer Temperatur von 50°C und 100°C erweicht das Granulat und ist bearbeitbar. Die bevorzugte Durchschnittstemperatur bei der Weiterverarbeitung von erfindungsgemäßem Granulat liegt bei 75°C. Der Zylinder in dem sich der Schneckenkanal befindet, wird von mehreren aufeinanderfolgenden optional unterschiedlich temperierten Heizbändern umschlossen. Zwischen 50°C und 100°C ist eine Vernetzung und Verdichtung des Materials gegeben. Daher wird der Schneckenkanal bevorzugt von vier Heizbändern umschlossen, welche von Richtung Einfülltrichter bis Schneckenspitze bevorzugt aufeinanderfolgende Temperaturen von 45°C, 70°C, 80°C, 90°C aufweisen. Eine Abweichung von jeweils mehr als +/- 15% ist nicht vorteilhaft und sollte vermieden werden. Je nach Zusammensetzung des Granulats hat aber eine Temperaturabweichung im Rahmen der +/- 15% keine negativen Auswirkung auf die Materialeigenschaften des entstehenden Produktes. Bei manchen Ausführungsformen haben die drei Heizbänder von Richtung Einfülltrichter bis Schneckenspitze aufeinanderfolgende Temperaturen von 90°C, 80°C, 70°C.
  • Bei der Verarbeitung des Granulats in einem Temperaturbereich zwischen 50°C und 100°C entsteht ein „Glas-Übergang“ wobei ein Übergang von einem zähflüssigen und gummielastischen Material in flexiblem Zustand zu einem glasigen und harten Zustand erfolgt. Dieser Übergang wird durch Temperatur aber auch durch Friktion und Scherung der Schnecke hervorgerufen. Die Restfeuchte im Granulat hat Auswirkungen auf diesen Glas-Übergang. Erhöhte Restfeuchte im Material verzögert den Übergang und verlängert somit den Herstellungsprozess. Eine Temperatur von über 90°C sollte vermieden werden. Bei einer Temperatur über 90°C kann es zu einem „Verziehen“ der Oberfläche des Produkts, sowie auch dem ganzen Produkt kommen. Bei Temperaturen zwischen 100°C und 130°C war ein Verzug im Produkt deutlich sichtbar. Ab einer Temperatur von etwa 100°C entstehen im erweichten und sich vernetzenden Material Wasserdampf und Gase, wodurch sich das Material nicht optimal verarbeiten lässt. Es entstehen Risse im Produkt. Ab etwa 130°C ist ein stark verbrannter Geruch bei der Verarbeitung und eine bräunliche Verfärbung des Endprodukts festzustellen. Eine thermische Zersetzung beginnt bei ca. 275°C. Die optimale Verarbeitungstemperatur des vorliegenden Granulats liegt bei 80°C bis 90°C.
  • Die Schneckengeometrie hat Einfluss auf die Dichte des Materials und kann daher eine entscheidende Rolle für die Stabilität und Struktur des aus dem Granulat erzeugten Produkts spielen. Die Schnecke ist bevorzugt im Einfüllbereich dünner und wird zur Düse hin dicker. Somit verdichtet sich das Material zusätzlich.
  • Das verdichtete Material wird anschließend durch die Düse über den Anguss in ein Formwerkzeug gepresst. Die Düse sollte bevorzugt eine Temperatur von 80°C-180°C aufweisen. Da das verdichtete Material verhältnismäßig kurz in Kontakt mit der Düse und der dadurch zugeführten Hitze kommt, hat diese keine negative Auswirkung auf das Material. Optimal ist aber eine Düsen-Temperatur von 85-95°C. Die Düsentemperatur kann für dickwandige Produkte (>10mm) auch höher liegen, etwa bei 165°C.
  • Während der „Einspritzung“ des verdichteten Materials in die Form bzw. das Werkzeug wird die Masse unter hohem Druck durch die geöffnete Düse und einen Anguss oder ein Angusssystem in den formgebenden Hohlraum gepresst. Der Anguss ist der Teil des Werkzeugs, welcher nicht zur letztendlichen Form gehört und dient als Zuführungskanal zum formgebenden Hohlraum. Ein Erhitzen des formgebenden Werkzeugs ist vorteilhaft für die Qualität des entstehenden Produktes. Ein Erhitzen der Form/des Werkzeugs auf zwischen 60 und 85°C, bevorzugt 65°C, führt zu einer optimalen Oberflächenstruktur des erzeugten Produkts. Unter Verwendung einer nicht aufgewärmten Form können sich Flecken auf der Oberfläche des Produkts bilden. Zudem ist bei Verwendung von kalten Formen die Oberflächenstruktur des erzeugten Produkts etwas rauer als bei der Verwendung von vorgewärmten Formen. Der Anguss lässt sich aufgrund der Eigenschaften des vernetzten Materials, vor allem aufgrund einer Restfeuchte von 10-13% nur schwer lösen. Daher sollte die Angusspartie nicht zu eng sein und eventuell speziell beschichtet sein. Eine Beschichtung aus Edelstahl ergab sich hier als bevorzugt, wohingegen eine Aluminiumbeschichtung nicht optimal war. Für kleinere Formteile hat sich eine direkte Einspritzung ohne Anguss als vorteilhaft erwiesen. Ferner konnten beobachtet werden, dass sich die Produkte besonders leicht aus Werkzeugen/Formen lösen, die eine Oberflächenbeschichtung aus Teflon, Keramik oder nanotechnologischen Lösungen aufweisen.
  • Zum Vergleich, in der Kunststoff-verarbeitenden Industrie wird das Kunststoffgranulat typischerweise bei zwischen 200°C und 300°C zum Schmelzen gebracht und in ein 20°C bis 120°C warmes Werkzeug gepresst. Das Temperaturgefälle ist hier also deutlich größer.
  • Nach dem die Einspritzung und Ausfüllung der Form mit dem verdichteten Material vollendet ist, hat auch der Zeitraum, über welchen sich das Produkt in der Form befindet Auswirkung auf das Produkt. Bei niedrigen Temperaturen in der Form sind auch bei längeren Zykluszeiten ab etwa 20 Sekunden negative optische und funktionale Merkmale im Produkt zu erkennen. Bei vorgewärmten Formen ist eine Zykluszeit von 4-6 Sekunden optimal. Die kurze Zykluszeit von 4-6 Sekunden ist demnach vorteilhaft für die Gesamtdauer des Herstellungsverfahrens sowie für die optischen und funktionalen Eigenschaften des Produkts. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass sich dieses Zeitfenster aufgrund der Eigenschaften der Form, wie etwa das Volumen der Form, verändern kann.
  • Aufgrund einer Restfeuchte von meist 15-15%, bevorzugt 10-13% im gespritzten Produkt (vor Trocknung) ist, wie beim Abkühlen eines Thermoplasten auch, eine Volumenschwindung zu beobachten. Ein „Nachdrücken“ wie bei der Kunststoffverarbeitung, d.h. ein Nachfüllen des Materials unter Druck bis der Siegelpunkt erreicht ist, d.h. bis der Anguss erstarrt ist, ist nicht unbedingt notwendig. Kann jedoch bei speziellen Formteilen angewendet werden. Stattdessen sollte beim Erstellen einer Gussform ein höheres Volumen einkalkuliert werden, sodass das endgültig ausgetrocknete Produkt auch die gewünschten Maße annimmt.
  • Beim Abkühlen bzw. Trocknen des aus Granulat hergestellten Produktes erfolgt eine Kristallisation. Im Gegensatz zum Kunststoff-enthaltenden Thermoplasten gibt es keinen „Peak“, da es kein klassisches Schmelzen des Materials gibt.
  • Extrudieren
  • Das erfindungsgemäße Granulat kann auch im Extrusionsverfahren verarbeitet werden. Das Verfahren ist ähnlich zum Spritzgussverfahren in Bezug auf Temperaturen und Aufbau des Schneckenzylinders. Beim Extrusionsverfahren wird die verdichtete Masse allerdings nicht in eine Form/Werkzeug gespritzt, sondern direkt und kontinuierlich aus einem formgebenden Auslass herausgepresst und entlassen. Dabei entsteht ein Körper mit dem Querschnitt der Öffnung (das Extrudat) in theoretisch beliebiger Länge. Das Extrusionsverfahren wird vorliegend angewendet, wenn rohrförmige Produkte wie etwa Trinkhalme, Lollysicks, Halter für Luftballone, Stränge zum Formen von Kleiderbügeln, aber auch Produkte wie Folien erhalten werden sollen.
  • Es kann ein „Single-“ oder „Twin-Extruder“ verwendet werden. Das Granulat wird dabei direkt in einen Einfülltrichter eines Extruders gegeben über welchen die Masse über einen Einzug in den Zylinder des Extruders überführt wird. Der Einzug sollte eine Temperatur von 45°C aufweisen. Eine Verarbeitung des Granulats kann im Zylinder bei einer Temperatur zwischen 50°C und 110°C erfolgen. Die Temperatur des Zylinders sollte bevorzugt durchschnittlich 70°C aufweisen. Unterschiedliche Temperaturbereiche können mit Hilfe von Heizbändern, die um den Zylinder herum angebracht sind, eingestellt werden, wobei sich die Temperaturgrenzen im Zylinder überlappen. Bevorzugt sind um den Zylinder bei der Extrusion fünf Heizbänder angebracht, welche optimal von Richtung Einzug zum Auslass aufeinanderfolgend auf 80°C, 105°C, 100°C, 50°C eingestellt sind. Die Masse wird bevorzugt mit einer im Zylinder befindlichen Schnecke verdichtet (Schneckenextruder). Jegliche Art von Schnecke (Single-, Double-, Spezial-Extruder oder Kokneter) können eingesetzt werden. Die Temperatur im Schneckenkanal hängt auch von der Schneckengeometrie ab. Unter Energiezufuhr wird die Masse plastifiziert. Es entsteht eine homogene in sich vernetzte und verdichtete Masse. Die verdichtete Masse wird durch das Rotieren der Schnecke zu einem oder bevorzugt mehreren Auslässen geführt und durch diesen/diese hindurchgepresst/extrudiert. Optional kann in einer Dekompressionszone vor dem einen oder den mehreren Auslässen über einen Entgasungs-Dom der verdichteten Masse das Wasser entzogen werden. Auf diese Weise wird die verdichtete Masse zu einem oder mehreren Produkt-Strängen, zum Beispiel zu Trinkhalmen geformt.
  • Aus erfindungsgemäßem Granulat hergestellte Produkte und deren Eigenschaften
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein biologisch abbaubares und kompostierbares Produkt, einen Gebrauchsgegenstand, hergestellt aus dem biologisch abbaubaren und kompostierbaren Granulat der Erfindung, wobei das Produkt ein Einwegprodukt, eine Folie, Verpackungsmaterial, ein medizinischer Bedarfsartikel oder ein Gebrauchsgegenstand ist, zum Beispiel: Hilfsmittel zum Essen oder Trinken, wie Trinkhalme, Trinkbecher, Eisbecher, Schnapsgläser/Shotgläser, Pommesgabeln, Einwegbesteck im Allgemeinen, Eislöffel, Kaffee-Umrührer, medizinische Bedarfsartikel wie Wattestäbchen, Zahnbürsten und Mundspatel, aber auch Gebrauchsgegenstände des täglichen Lebens wie Einwegkleiderbügel, Kämme, Luftballonhalter, Dosierungslöffel z.B. für Waschpulver oder Kaffee, Heftklammern, und auch Verpackungsmaterial wie Gemüse-/Obsttransportschalen, Einwegtüten, Folien, Schalen und dergleichen. Die aus Granulat hergestellten Produkte enthalten dieselbe Feststoffzusammensetzung wie das Granulat selbst.
  • Das Produkt kann gefärbt sein oder ungefärbt.
  • Das Produkt kann geruchlos sein oder einen gewünschten Geruch aufweisen.
  • Das Produkt ist formstabil, kann aber je nach Granulat und Zusatz härter oder weicher sein.
  • Beschichtung
  • Das entstandene Produkt kann mit einer Beschichtung umfassend Naturkautschuk/Naturlatex und/oder Wachs, bevorzugt Rapswachs oder Carnaubawachs beschichtet werden. Vor allem bei Produkten die in direktem Kontakt mit Flüssigkeiten stehen, wie etwa Trinkhalme, ist eine Beschichtung vorteilhaft.
  • Eine Wachs-basierte Beschichtung, welche Wachs als Hauptbestandteil enthält (Wachschicht) umfasst 30-50% Wachs, bevorzugt Carnaubawachs oder Rapswachs, 50-70% Wasser und optional Hilfsstoffe und/oder ein oder mehrere anti-stick Zusätze. Bevorzugt enthält die Wachs-basierte Emulsion 32,5% Carnaubawachs, 17,5% Paraffin und 50% Wasser oder 32,5% Carnaubawachs, 17,5% Naturlatex und 50% Wasser. Eine weitere bevorzugte Wachsemulsion besteht aus 50% Carnaubawachs und 50% Wasser.
  • Besonders bevorzugt ist eine Naturlatex-basierte Beschichtung, welche Naturlatex als Hauptbestandteil enthält und ferner Füllstoffe umfasst. Eine Naturlatex-basierte Emulsion besteht aus 50-95% Naturlatex 5-10% Wachs, bevorzugt Carnaubawachs oder Rapswachs, und optional Hilfsstoffe und/oder ein oder mehrere anti-stick Zusätze. Weitere Naturlatex-basierte Emulsionen enthalten 10% Carnaubawachs und 90% Kautschukemulsion, bestehend aus 60% Feststoff-Kautschuk und 40% Wasser oder Naturlatexmilch; 5% Carnaubawachs, 45% Kautschuk und 50% Wasser; 5% Rapswachs, 45% Kautschuk und 50% Wasser; 5% Carnaubawachs und 95% Naturlatex; oder 5% Carnaubawachs, 2% Glycerin, 93% Naturlatex.
  • Zudem kann die äußere Beschichtung ein oder mehrere anti-stick Zusätze umfassen. Die Anwesenheit solcher Zusätze verhindert ein späteres Aneinanderkleben der einzelnen Produkte aneinander, wenn diese gestapelt oder aneinandergereiht oder nebeneinander gelagert und aufbewahrt werden. Anti-stick Zusätze der vorliegenden Erfindung sind Öle umfassend Rapsöl, Kokosöl und Sonnenblumenöl, bevorzugt Rapsöle. Das Öl wird zu 0-5%, bevorzugt zu 0,5-1%, am meisten bevorzugt zu 0,5% der Menge der Beschichtungsemulsion hinzugegeben. Ein weiterer anti-stick Zusatz ist Sonnenblumenlecithin oder Sojalecithin. Dies kann zusätzlich zu einem Öl hinzugegeben werden, damit sich das Öl mit der Wachsemulsion vermengt. Ein zusätzlicher anti-stick Zusatz ist ein Stearat, wie z.B. Magnesiumstearat pflanzlichen Ursprungs. Dieses kann in einer Menge von 0,25%-0,75%, bevorzugt von 0,3% zur Wachsemulsion dazu gegeben werden. Der optionale anti-stick Zusatz Glycerin kann entweder der Beschichtungsemulsion zugesetzt werden oder als eine Art zweite Beschichtung auf die ausgehärtete erste Beschichtung mittels Düsen aufgesprüht oder durch ein Eintauchen in Glycerin Lösung aufgebracht werden.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiele detailliert beschrieben.
  • Beispiel 1: Herstellung von Granulat, Variante A
  • Das Ausgangsmaterial zur Herstellung des Granulats bestand aus:
    Weizenstärke 50%
    Guarkernmehl 45%
    Xanthan Gum 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
  • Zunächst wurden feste Bestandteile und flüssige Bestandteile getrennt voneinander gemischt. Dann erfolgte das Mischen der festen und flüssigen Bestandteile zu einer pulverigen Mischung (ca. 10 - 15 min).
  • Anschließend wurde die noch pulverige Masse über einen Trichter und Einzug (45°C) in einen Extruder gegeben. Diese Schnecke im Extruder zog die erzeugte Mischung ein, verdichtete und „plastifizierte“ sie unter Energiezufuhr und sorgte gleichzeitig für eine homogene Masse. Der beheizte Kanal der Förderschnecke wurde mit fünf Heizelementen (in der Reihenfolge: 80C°, 105C°, 100C°, 95°C, 90C°) erhitzt. Die Förderschnecke transportierte die Masse zu den Auslässen wo die Masse herausgepresst wurde. Auf diese Weise wurde die Masse zu Strängen geformt und auf einem Förderband durch Ventilatoren abgekühlt. Die erzeugten Stränge wurden nun mit einer rotierenden Klinge zu Granulat geschnitten. Hierbei durchlief die Klinge Bürsten, die Sie vor dem Schnitt reinigten. So wurde ein linsenförmiges Granulat erzeugt. Im Anschluss härtete das Granulat für 2 Tage aus und wurde schließlich endgültig verpackt.
  • Das fertige Granulat hat eine Restfeuchte von 19-20% und eine Feststoffzusammensetzung aus
    Weizenstärke 50%
    Guarkernmehl 45%
    Xanthan Gum 5%
  • Beispiel 2: Herstellung von Granulat, Variante B
  • Das Ausgangsmaterial für das Granulat bestand aus:
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 30%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
  • Zunächst wurden feste Bestandteile und flüssige Bestandteile getrennt voneinander gemischt. Dann erfolgte das Mischen der festen und flüssigen Bestandteile zu einer pulverigen Masse (ca. 10 - 15 min).
  • Anschließend wurde die noch pulverige Masse über einen Trichter und Einzug (45°C) in einen Extruder gegeben. Diese Schnecke im Extruder zog die erzeugte Mischung ein, verdichtete und „plastifizierte“ sie unter Energiezufuhr und sorgte gleichzeitig für eine homogene Mischung. Der beheizte Kanal der Förderschnecke wurde mit fünf Heizelementen (in der Reihenfolge: 45C°, 75C°,100C°, 60C°, 20C°) erhitzt. Die Schnecke befördert die verdichtete Masse zu den Auslässen und presste sie heraus. Auf diese Weise wurde die Masse zu Strängen geformt und von einer rotierenden Klinge direkt am Ausstoß zu Granulat geschnitten. Hierbei durchlief die Klinge Bürsten, die Sie vor dem Schnitt reinigten. So wurde ein perlenförmiges Granulat erzeugt. Im Anschluss härtete das Granulat mittels Luftentfeuchter für 1 Tag aus und wurde schließlich endgültig verpackt.
  • Das fertige Granulat hat eine Restfeuchte von 19-20% und eine Feststoffzusammensetzung aus
    Weizenstärke 45%
    Guarkernmehl 40%
    Xanthan Gum 5%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk 5%
  • Beispiel 3: Herstellung von Granulat, Variante F, und eines daraus hergestellten Gebrauchsgegenstand
  • Das Ausgangsmaterial für das Granulat bestand aus:
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 35%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk Pulver 5%
    Bezogen auf das Gewicht dieser Masse Zugabe von
    Wasser 40%
    Pflanzliches Glycerin 5%
    Rapsöl 4%
  • Zunächst wurden feste Bestandteile und flüssige Bestandteile getrennt voneinander gemischt. Dann erfolgte das Mischen der festen und flüssigen Bestandteile zu einer pulverigen Masse (ca. 10 - 15 min).
  • Anschließend wurde die noch pulverige Masse direkt in einen Extruder gegeben. Dieser zog die erzeugte Masse ein, verdichtete und „plastifizierte“ sie unter Energiezufuhr und sorgte gleichzeitig für eine homogene Mischung. Der beheizte Kanal der Förderschnecke wurde mit fünf Heizelementen (in der Reihenfolge: 40C°, 80C°, 100C°, 60C°, 21C°) erhitzt, führte die Masse zu den Auslässen und presste die Masse heraus. Auf diese Weise wurde die Masse zu Strängen geformt und auf einem Förderband durch Ventilatoren abgekühlt. Die erzeugten Stränge wurden nun mit einer rotierenden Klinge zu Granulat geschnitten. Hierbei durchlief die Klinge Bürsten, die Sie vor den Schnitt reinigten. So wurde ein linsenförmiges Granulat erzeugt. Im Anschluss härtete das Granulat für 2 Tage aus und wurde schließlich endgültig verpackt.
  • Das fertige Granulat hat eine Restfeuchte von 19-20% und eine Feststoffzusammensetzung aus
    Weizenstärke 40%
    Guarkernmehl 35%
    Xanthan Gum 5%
    Strohfasern 10%
    Rapswachs 5%
    Naturkautschuk 5%
  • Im Folgenden wurde das erzeugte Granulat über einen Einfülltrichter über den Einzug in die rotierende Schnecke eingefüllt. Darin wurde das Granulat durch die Rotation der sich im Zylinder befindlichen Schnecke in Richtung Schneckenspitze befördert. Hierbei entstand durch Zerteilen und Scheren des Granulats eine Friktionswärme, die zusammen mit der Beheizung des Zylinders durch Heizbänder für die Deformierung des Granulats und ein Homogenisieren der Masse sorgte. Zur Verfügung stand uns ein 2-fach Werkzeug mit einem Unterfluranguss. Das Werkzeug wurde auf 85°C temperiert, die Düse auf 90°C, der Zylinder bereichsweise auf 90°C, 80°C und 70°C der Einzug auf 45°C.
  • Im weiteren Prozess-Verlauf staute sich die homogenisierte Masse an der Schneckenspitze, wo sich die Auslassdüse befindet, die zu diesem Zeitpunkt geschlossen war. Dadurch entstand Druck auf die Schnecke. Da diese axial beweglich ist, schraubte sie sich unter diesem Druck rückwärts aus der homogenisierten Masse heraus. Durch einen Hydraulikzylinder oder mittels elektrischer Steuerung wurde die Rückwärtsbewegung der Schnecke gebremst. Dadurch entstand in der homogenisierten Masse Staudruck. Durch diesen Staudruck in Verbindung mit der Rotation der Schnecke wurde die homogenisierte Masse stark verdichtet und weiter homogenisiert.
  • Sobald sich eine für das Volumen des zu fertigenden Werkstücks ausreichende Menge an verdichteter Masse in der Schneckenspitze vor der Auslassdüse angesammelt hat, wurde die Rotation der Schnecke eingestellt und der Dosiervorgang beendet.
  • Daraufhin erfolgte das Anfahren der Spritzeinheit enthaltend das Werkzeug an die Schließeinheit. Sie wurde an die Auslassdüse angedrückt und die Schnecke wurde zeitgleich rückseitig unter Druck gesetzt. Hierbei entstand ein Druck von um die 1.200 bar, mit dessen Hilfe die verdichtete Masse durch die Auslassdüse über das Angusssystem des Werkzeugs in den Hohlraum des Werkzeugs gedrückt wurde.
  • In der Form härtete das Material aus und erstarrte schließlich. Dann öffnete sich die Auswerferseite des Werkzeugs. Dabei drangen Stifte in die Kavität des Werkzeugs ein und drückten das Formteil aus der Form (Zwangsentformung). Es fiel nun in einen bereitstehenden Behälter. Die gespritzten Teile zeigten eine sehr glatte Oberfläche aber waren aufgrund des sehr hohen Wasseranteils noch sehr flexibel. Der Anguss wurde automatisch abgetrennt. Die hergestellten Formteile liefen anschließend durch einen Trocknungstunnel (Umluft: 85 C°) für 20 Minuten bei einer Länge von 20 Meter durch. Die Restfeuchte wurde den Formteilen auf unter 5%, bevorzugt vollständig entzogen.
  • Letztlich wurde das Produkt gestapelt und verpackt.
  • Beispiel 6: Funktionalitätstest der aus Granulat hergestellten Gebrauchsgegenstände
  • In diesem Experiment wurden Eigenschaften von Gebrauchsgegenständen hergestellt aus Granulat Variante A mit auf dem Markt erhältlichen biologisch abbaubaren Gebrauchsgegenständen in Bezug auf ihre Zug-/Bruch-/und Reißfestigkeit verglichen. Ferner wurde die Formbeständigkeit und Stabilität in einer Flüssigkeit, hier Wasser, verglichen. Hierzu wurde der Gebrauchsgegenstand Trinkhalm gewählt.
  • Verglichen wurde ein erfindungsgemäß hergestellter Trinkhalm (genannt „BAO Straw“) mit einem Trinkhalm aus gehärtetem Nudelteig umfassend Weizenmehl, mit einem essbaren Trinkhalm der Firma Wisefood umfassend gemahlenes ganzes Getreide, Apfelfasern und Stevia („Wisefood Straw“) und mit einem Trinkhalm umfassend Reismehl („Rice Straw“).
  • In einem ersten Test wurde die Zugfestigkeit bzw. Reißfestigkeit der verschiedenen Trinkhalme getestet. Die Ergebnisse sind Tabelle 1 zu entnehmen. Gemessen wurde die Zugfestigkeit mit einer Hängewaage. Der Trinkhalm wurde dabei an einem Ende befestigt. Am anderen Ende wurde eine Klemme angebracht an welche eine Hängewaage eingehakt wurde. Es wurde so lange an der Hängewaage gezogen bis der Trinkhalm abriss. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Trinkhalm nicht im Bereich der Klemme abriss und nicht lediglich die Klemme abrutschte sondern ein echtes Auseinanderreißen des Materials erfolgte. Die jeweiligen Messwerte wurden vom Messinstrument in Gramm angegeben. Tabelle 1
    Trinkhalm Zug-Gewicht bei welchem Trinkhalm abriss (in Gramm)
    Pasta Straw 260g
    Wisefood Straw 7700g
    Rice Straw 740g
    BAO Straw 11100g
  • In einem zweiten Test wurde die Bruchfestigkeit der verschiedenen Trinkhalme getestet. Die Ergebnisse sind Tabelle 2 zu entnehmen. Gemessen wurde die Bruchfestigkeit mit einer Hängewaage. Hierzu wurde der Trinkhalm an beiden Enden befestigt. Am freien Mittelstück des Trinkhalms wurde ein Gewicht, unter Verwendung eines Haken, an den Trinkhalm angehängt. Die Masse des Gewichts wurde erhöht bis der Trinkhalm aufgrund des Gewichts brach. Die jeweiligen Messwerte wurden vom Messinstrument in Gramm angegeben. Tabelle 2
    Trinkhalm Gewicht bei welchem Trinkhalm brach (in Gramm)
    Pasta Straw 500g
    Wisefood Straw 410g
    Rice Straw 700g
    BAO Straw 3910g
  • In einem dritten Test wurde die Formbeständigkeit und Stabilität anderer biologisch abbaubarer Trinkhalme bei Kontakt mit Flüssigkeiten wie Wasser mit der Beständigkeit von Trinkhalmen hergestellt aus Granulat der Variante A verglichen. Die Ergebnisse sind Tabelle 3 zu entnehmen, sowie bis . Hierfür wurden die Trinkhalme „Pasta Straw“, „Wisefood Straw“, „Rice Staw“ und ein Trinkhalm gemäß der vorliegenden Erfindung („Bao Straw“) über einen Zeitraum von 24 Stunden jeweils in ein Glas Wasser gestellt und deren Aufquellen in der Flüssigkeit gemessen.
  • Der BAO Trinkhalm hat im Vergleich zu den anderen Trinkhalmen, in den herkömmlichen Gebrauchsstunden von bis zu 2 Stunden am besten abgeschnitten. Dieser quoll im Verhältnis zu den anderen, nicht auf und es konnte noch problemlos daraus getrunken werden. Auch das Wasser veränderte sich nicht optisch, was bei den anderen Trinkhalmen zu beobachten war, und trug im Gegensatz zu den anderen Trinkhalmen, zu keinem bemerkbaren Eigengeschmack bei. Dieser Zustand war bis zu 6 Stunden in Wasser stabil. Somit ist zu sagen, dass der BAO Trinkhalm ohne Probleme 6 Stunden nutzbar ist. Die anderen getesteten Trinkhalme sind bereits nach 30 Minuten weich geworden und eine Verwendung als Trinkhalm war nach 30 Minuten im Wasser nicht mehr möglich. Tabelle 3
    Wasserkontakt Zeit Trinkhalm Beobachtung
    10 Minuten Pasta Straw Leicht aufgequollen. Noch stabil.
    Wisefood Straw Leicht aufgequollen. Noch stabil.
    Rice Straw Leicht aufgequollen. Noch stabil.
    Bao Straw Unverändert
    30 Minuten Pasta Straw Sichtbar aufgequollen. Leicht biegsam.
    Wisefood Straw Sichtbar aufgequollen. Leicht biegsam.
    Rice Straw Stark aufgequollen und gebogen. Sehr glitschig und wackelig.
    Bao Straw Nahezu unverändert. Lediglich am Ende des Strohhalms ist bei näherer Betrachtung ein leichtes Aufquellen zu sehen.
    60 Minuten Pasta Straw Sehr biegsam, glitschig und weist leichte Risse auf.
    Wisefood Straw Sehr biegsam, glitschig und weist leichte Risse auf.
    Rice Straw Extrem glitschig. Lang gezogen und weist einen langen Riss auf.
    Bao Straw Unverändert zu 30 Minuten. Lediglich die Spitze war bei genauem Betrachten weiter aufgequollen.
    2 Stunden Pasta Straw Fühlt sich im Bereich des Wasserkontakts sehr weich an und leicht glitschig. Beim Biegen entstanden nur kleine Risse. Nasser Nudelgeruch.
    Wisefood Straw Leicht bis mittelglitschig. Bereich des Wasserkontakts ist abgerissen. Synthetischer Geruch. Schmeckt nach Knete.
    Rice Straw Extrem glitschig. Beim Biegen kam es zu großen Rissen. Schmeckt nach Reis.
    Bao Straw Nicht glitschig außer an blasigen Stellen. Geschmacksneutral und immer noch stabil.
    24 Stunden Pasta Straw Die Oberfläche ist vergleichbar mit dem Zustand nach 2 Stunden. Nach Bewegen des Strohhalms deutlich mehr Risse. Oberfläche lässt sich langsam an zu lösen und emigriert ins Wasser.
    Wisefood Straw Die Oberfläche ist vergleichbar mit dem Zustand nach 2 Stunden. Nach Bewegen des Strohhalms deutlich mehr Risse.
    Rice Straw Noch glitschiger als die Pasta Straws. Oberfläche noch nicht gelöst.
    Bao Straw Nicht mehr formstabil und bereits sehr zersetzt
  • Interessanterweise konnte beobachtet werden, dass der Zersetzungsprozess in Wasser bei Trinkhalmen der vorliegenden Erfindung (Bao Straw/Bao Trinkhalm) nach 6 Stunden sehr schnell einsetzte und erfolgte, sodass die vollständige Zersetzung des Trinkhalms früher als die der anderen getesteten Trinkhalme erreicht wurde. Nach 24 Stunden war der Trinkhalm der vorliegenden Erfindung bereits so stark zersetzt dass er auseinander fiel. Insgesamt weißt der Trinkhalm der vorliegenden Erfindung eine längere Beständigkeit in Wasser und zudem eine schnellere (Komplett-)Zersetzung im Vergleich zu anderen biologisch abbaubaren Trinkhalmen auf.

Claims (13)

  1. Granulat bestehend aus natürlichen bevorzugt rein pflanzlichen Bestandteilen umfassend Stärke und Dickungs-und Geliermittel aufweisend eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus Pflanzliche Stärke 40-60% Dickungs- und/oder Geliermittel 40-60% Optionale Zusätze 0-20%,
    wobei das Granulat eine Restfeuchte von 10-30%, bevorzugt 15-22% aufweist.
  2. Granulat nach Anspruch 1, wobei die Feststoffzusammensetzung aus Pflanzliche Stärke 40-50% Dickungs- und/oder Geliermittel 40-50% Optionale Zusätze 0-20%
    besteht und eine Restfeuchte von 15-22% aufweist.
  3. Granulat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die pflanzliche Stärke native Stärke ist und Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Tapiokastärke oder Stärke aus Maniok, Knollenbohne, Batate, Yamswurzel, Knollen-Platterbse, Arakacha, Knolligem Sauerklee, Knolliger Kapuzinerkresse, Ulluco, Ostindischer Pfeilwurz, Pfeilwurz, Achira, Taro, Tannia, Weißer Seerose, Gelber Teichrose oder Chayote, bevorzugt Weizenstärke, Kartoffelstärke, Maisstärke, Reisstärke, Tapiokastärke oder eine Mischung davon umfasst.
  4. Granulat nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Dickungs- und/oder Geliermittel Guarkernmehl, Xanthan Gum, Teufelszunge, Agar-Agar, Pektin, Carrageen, Alginat, Johannisbrotkernmehl, Sago, Gummi Arabicum, Reismehl, Hartweizenmehl oder Hartweizengrieß oder eine Mischung davon umfasst.
  5. Granulat nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die optionalen Zusätze pflanzliches Glycerin und/oder Sorbit, Zellstoff, Holzstoff, pflanzliche Fasern, Wachs, Naturkautschuk, Biopolymer, Öl, Konservierungsstoffe, Essig, Lecithin, pflanzliches Stearat, Lebensmittelfarbe, Aromen, Duftstoffe und eine Mischung davon umfassen.
  6. Granulat nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Granulat kein Bioplastik, keine chemisch veränderten Polymere umfassend biobasierte Polymere umfassend Polylactid (PLA), Polyhydoxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrat (PHB), und keine erdölbasierten Biopolymere umfasst.
  7. Granulat nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine Feststoffzusammensetzung bestehend aus Weizenstärke 50% Guarkernmehl 45% Xanthan Gum 5%
    und einer Restfeuchte von 15-22%.
  8. Granulat nach einem der Ansprüche 1-7, wobei sämtliche Inhaltsstoffe des Granulats für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind und ein Verzehr des Granulats von Mensch oder Tier nicht schädlich wäre.
  9. Verwendung des Granulats nach einem der Ansprüche 1-8 als alleiniges Ausgangsmaterial zur Herstellung von biologisch abbaubaren, bevorzugt kompostierbaren Gebrauchsgegenständen.
  10. Biologisch abbaubarer, bevorzugt kompostierbarer Gebrauchsgegenstand hergestellt aus Granulat nach einem der Ansprüche 1-8.
  11. Biologisch abbaubarer, bevorzugt kompostierbarer Gebrauchsgegenstand nach Anspruch 10, wobei der Gebrauchsgegenstand für den Hautkontakt und Lebensmittelkontakt geeignet ist.
  12. Biologisch abbaubarer, bevorzugt kompostierbarer Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei der Gebrauchsgegenstand bruch- und zugfest sowie hochtemperaturbeständig ist, und optional eine hohe Resistenz gegen Wasser, Fette und Öle aufweist.
  13. Granulat nach einem der Ansprüche 1-8 und Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 10-12, wobei das Granulat und der Gebrauchsgegenstand kompostierbar sind, bevorzugt gartenkompostierbar sind.
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