DE69010820T2 - Stärkefreies Formverfahren und Vorrichtung. - Google Patents

Stärkefreies Formverfahren und Vorrichtung.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein stärkefreies Formgebungsverfahren und eine Vorrichtung mit der Bestimmung zum Ersatz der bei der Herstellung von Nahrungsmittel- und Nicht-Nahrungsmittelprodukten verwendeten Stärkeformen.
  • Ausgeformte Produkte, z.B. Süßwaren bzw. Zuckerwerk, werden dadurch hergestellt, daß man eine fließfähige Masse in einer vorgeformten Form ablagert, die fließfähige Masse sich darin verfestigen oder darin gelieren läßt und das verfestigte oder gelierte Produkt aus der Form entformt. Vorgeformte Vertiefungen in einem Bett aus trockener pulverförmiger Stärke sind die am meisten verbreitete Technik zur Bildung der Form.
  • Es gibt einige jüngere Entwicklungen in der mit einer Formgebung befaßten Industrie mit dem Ziel, auf eine Verwendung von Stärke zu verzichten, da die Stärkeverarbeitung mit einer Reihe von Nachteilen behaftet ist. So ist beispielsweise das Stauben ein offensichtlicher Nachteil. Damit in Verbindung steht die Explosionsgefahr. Der ständige Gebrauch von Stärke sorgt auch für ein mikrobiologisches Problem, da trotz des erforderlichen Erwärmens, Trocknens und Siebens die Stärke niemals steril ist. In der Tat kann Formstärke eine hohe Bakterienzahl aufweisen. Ein Sieben beseitigt niemals sämtliches Fremdmaterial. So können Holzsplitter aus zerbrochenen Trögen und Süßwaren- bzw. Zuckerwerkreste die Produkte verunreinigen. Darüber hinaus können Nagetiere im Fundament der Formvorrichtung ein ernsthaftes Problem bilden und zu einer weiteren starken Verunreinigung beitragen.
  • Eine "stärkefreie" Formgebungstechnik wurde aus der Benutzung von Metallformteilen unter Ausstoßen der Stücke mit Druckluft entwickelt. Darüber hinaus wurden auch bereits bei einigen Arten Fondant, Karamellen und Toffees Kautschuk- und Silikonkautschukformen benutzt. Für bestimmte Cremes und Pasten wurden auch bereits kunststoffbeschichtete "Abtropf"- Walzen verwendet. Die stärkefreien Formen sind üblicherweise in Schalen- oder Trogform konstruiert. Jede derselben kann 100 oder mehr Vertiefungen enthalten, wobei die Schalen oder Tröge miteinander unter Bildung eines fortlaufenden Bandes oder Förderers in Betriebsverbindung stehen. Bei kontinuierlicher stärkefreier Formgebung für weiche Süßwaren ist jede Form in typischer Weise mit einem speziellen Trennmittel beschichtet. Die fließfähigen Süßwarenrezeptbestandteile werden dann in die stärkefreie Form gegossen oder eingetragen (Ablagerung), darin verfestigt (Härten) und mechanisch (aus den Formen) ausgestoßen (Entformen). Danach werden die Formen zur Wiederverwendung gesäubert und mit neuem Trennmittel beschichtet. Beim Entformen kann das mechanische Ausstoßen mit Hilfe mechanischer Finger bewerkstelligt werden. Letztere zwingen die gelierte Masse aus einer entformten flexiblen Form (beispielsweise aus Formen, wie synthetischen oder natürlichen Kautschukformen) heraus. Das Ausstoßen kann bei einer starren Form auch mit Hilfe von Luft erfolgen. Einer der Nachteile einer solchen stärkefreien Formtechnik sind die sehr hohen Kosten der Herstellung und Änderung der Formen. Dies führt zu einer beschränkten Benutzungsmöglichkeit solcher Formen für gut eingeführte Produkte bei sicheren Märkten. Sie lassen sich weniger gut für Produkte zu Feldtests auf Versuchsbasis benutzen.
  • Stärkefreie Formgebungsmaßnahmen erfordern darüber hinaus Wartungsmaßnahmen. Im kontinuierlichen Betrieb wird jede Form gereinigt, so daß sie vor dem Wiederbeschichten mit frischem Trennmittel und vor ihrer Wiederverwendung von verfestigtem Süßwarenprodukt und einer mikrobiellen Verunreinigung frei ist. Für eine Luftentformung bedarf es der Entwicklung kritischer Prozeßfaktoren. Hierzu gehören die Größe und Konfiguration der Löcher in der Basis der Formeinbuchtung, die Art des Trennmittels und der Applikation desselben, das Formdesign und die Formkonstruktion, der Luftdruck, die Kühldauer und die Kühlbedingungen und dergleichen.
  • In dieser Hinsicht sind eine unvollständige Entformung und eine ungleichförmige Entformung des verfestigten Süßwarenprodukts aus der Form besonders lästig, da Zuckerlösungen zum Haftenbleiben an jeder Formoberfläche neigen.
  • Es wurden bereits zahlreiche Vorschläge zur Verbesserung der Entformung des verfestigten Süßwarenprodukts aus der Form gemacht. Bei einem Versuch zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wird üblicherweise als Formdauerbeschichtung Polytetrafluorethylen verwendet. Für weiche Süßwaren muß Zwangsläufig vor jeder Ablagerung von Süßwarenmasse in der Form ein zeitweiliger Trennmittelüberzug (beispielsweise acetyliertes Monoglycerid) appliziert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings geschaffen, bei welchem eine aufgeschmolzene oder fließfähige Masse von Produktbestandteilen in eine poröse, nicht aus Stärke gebildete hydrophile polymere Form eingebracht, die fließfähige Masse unter Absorption von Feuchtigkeit oder eines sonstigen Lösungsmittels in das poröse Polymer aufgrund einer Dochtwirkung geliert oder gehärtet und das ausgeformte Produkt bzw. der Formling gewonnen wird.
  • Vorzugsweise umfaßt das Verfahren (folgende Stufen):
  • a) Zubereiten einer fließfähigen Masse von Produktbestandteilen;
  • b) Einbringen der fließfähigen Masse in eine feste Form, umfassend ein poröses, nicht aus Stärke bestehendes, hydrophiles polymeres Kunststoffmaterial;
  • c) Entfernen von Feuchtigkeit oder eines sonstigen Lösungsmittels aus der abgelagerten Masse durch Absorption in das poröse Polymer aufgrund einer Dochtwirkung;
  • d) Gelieren oder Verfestigen der fließfähigen Masse in der Form zur Bildung eines ausgeformten Produkts bzw. Formlings und
  • e) Ausstoßen des Produkts aus der Form.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Form zur Bildung eines Produkts bereitgestellt. Hierbei handelt es sich um eine aus einem porösen, nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Kunststoffmaterial mit der Fähigkeit zum Aufsaugen (infolge Dochtwirkung) von Lösungsmittel oder Wasser aus dem auszuformenden Produkt geformte Form.
  • Das Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist, daß sich die Nachteile einer Stärkeformgebung sowie diejenigen "stärkefreier" Formtechniken durch den Einsatz eines ähnlich wie Stärke wirkenden, porösen, (jedoch) nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Kunststoffs vermeiden lassen.
  • In der einzigen, später beschriebenen Zeichnung belegt die Figur 1 den Feuchtigkeitsverlust aus verschiedenen Formen (vgl. Beispiel 1).
  • Die Verwendung des porösen, nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Produkts gestattet einen Ersatz der Stärke bei traditionellen Formgebungsverfahren. Dies gilt nicht nur für Nahrungsmittelzwecke, wie Süßwaren bzw. Zuckerwerk, sondern auch für Nicht-Nahrungsmittelzwecke, wie Arzneimittel und Kosmetika. Somit eignen sich die porösen Polymeren - bei Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung - zur Verarbeitung der verschiedensten Produktrezepturen, wie sie derzeit mit Hilfe der üblichen Stärkegießtechnik durchgeführt wird. Der Einsatz poröser Polymerer beim Naßgießen beseitigt die beim Stärkegießen auftretenden Probleme, wie Explosionsgefahren, mikrobielle Verunreinigungen, schmutzige Stärkeschalen, Stärkestaub und dergleichen.
  • Poröse Polymere lassen sich verwenden, wenn Produktrezepturen in aufgeschmolzenem oder fließfähigem Zustand, die bislang zur Entfernung von überschüssigem Wasser oder Lösungsmittel Stärke benötigten, abgelagert werden. Zur Formgebung können die porösen Polymeren ausgeformt, zurechtgeschnitten oder in sonstiger Weise in die verschiedensten Formen und Größen gebracht werden. Bei Verwendung im Zusammenhang mit Süßwaren oder Zuckerwerk wird eine große Polymerfolie zu einer Form mit zahlreichen einzelnen Vertiefungen, in denen eine fließfähige Masse abgelagert wird, ausgeformt.
  • Beim Kühlen werden die abgelagertes Material enthaltenden Polymerfolien unter für eine vollständige Trocknung des Produkts bis zu einem geeigneten Feststoffgehalt erforderlichen Bedingungen gelagert. Diese Bedingungen können von Umgebungs- bis zu gesteuerten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen reichen und eine Passage von Luft oder einem sonstigen Gas über die und/oder unter der poröse(n) Polymerform zur leichteren Entfernung von Feuchtigkeit oder Lösungsmittel aus dem "dochtartigen" porösen Polymer umfassen.
  • Wie bei den mit Formstärke durchgeführten Techniken wird das poröse Polymer zur Bildung der Vertiefungen für das abgelagerte Produkt benutzt. Die Vertiefungen können auf der Oberseite von vorhandenen Tragerahmen oder -strukturen, z.B. den derzeit beim Stärkeformen verwendeten, ausgebildet werden. Neben der Verwendung vorhandener Träger können aus dem porösen Polymer selbst auch Vollformen hergestellt werden, sofern diese dann nur eine geeignete Dicke erhalten. Die Polymerdicke kann von 0,16 cm (1/16 inch) bis einige Zentimeter reichen. Bevorzugte Strukturen sind selbsttragend und besitzen eine Dicke von etwa 0,32 cm bis 1,27 cm (1/8 bis etwa 1/2 inch).
  • Die zum Füllen der Formen verwendeten Produkte sollten in aufgeschmolzenem oder fließfähigem Zustand vorliegen, d.h. entweder in die Form gießbar oder durch die Form verpreßbar sein. Solche Produkte enthalten üblicherweise insgesamt 5 - -85 Gew.-% Wasser oder sonstiges Lösungsmittel. Nach dem Einbringen in die oder Verpressen durch die Form wird das Produkt lange genug in der Form belassen, damit das Wasser oder Lösungsmittel in das poröse Polymer "gesaugt" werden kann. Diese Saug- bzw. Dochtwirkung führt zu einem Trocknungseffekt und veranlaßt eine Gelierung und/oder Härtung des Produkts. Geeignete Zeiten variieren entsprechend dem herzustellenden Produkt und der zu entfernenden Menge an Wasser oder sonstigem Lösungsmittel. Die Zeit kann beispielsweise von 15 min bis einige Tage und vorzugsweise von mindestens 1 - 24 h reichen.
  • Anders als neue Stärke, die keine guten Abdrucke macht und einen Zusatz von Mineral- oder Pflanzenöl für Verbesserung der Bindung erfordert, können die erfindungsgemäß eingesetzten porösen Polymeren ohne solche Zusätze verwendet werden. Die porösen Polymeren bilden eine Form mit glatter Oberfläche, die zu leicht zu entformenden Produkten mit (ihrerseits) glatter Oberfläche führt.
  • Es ist ferner bekannt, daß Stärkeformen belüftet werden müssen. Die Formplatte, mit deren Hilfe die Vertiefungsabdrücke hergestellt werden, preßt die Stärke in der schalenartigen Ausnehmung zusammen. Wenn die Stärke zu dicht ist, verfestigt sie schlecht und verhindert die Ausbildung tiefer Formausnehmungen. Die Belüftung erfolgt normalerweise nach der Passage der Stärke durch ein feines Sieb.
  • Anders als Stärke braucht das poröse polymere Kunststoffmaterial, nachdem es einmal zur Bildung der Form verpreßt ist, nicht nach jeder Formgebung ersetzt zu werden. Dies ermöglicht eine mehrfache Wiederverwendung der Formen, ohne daß man sich um die Formtiefe oder eine Reinigung kümmern muß. Darüber hinaus können die porösen Polymeren wie Stärke formen belüftet werden, so daß sich durch die Form aufgenommene(s) Feuchtigkeit oder Lösungsmittel leicht entfernen läßt. Solche Belüftungsmaßnahmen können eine Passage von Luft oder eines sonstigen Gases über und/oder unter das polymere Kunststoffmaterial zur Folge haben.
  • Die Verwendung des porösen polymeren Kunststoffmaterials bei der Ausbildung der Form beseitigt ferner die bei Formgebungsmaßnahmen mit Stärkeformen unvermeidliche Entfernung des Abfalls und von Bruchstücken abgelagerter Produkte. Darüber hinaus müssen die vorliegenden porösen Polymerformen zur Entfernung der Feuchtigkeit oder des Lösungsmittels aus dem Produkt nicht erwärmt werden. Dies ist bei Verwendung von Kautschuk- oder Metallformen, die zur Bildung eines festen Produkts innerhalb der Form auf hohe Temperaturen erwärmt werden müssen, erforderlich.
  • Es dürfte ferner offensichtlich sein, daß die poröse Polymerform gemäß der Erfindung bei Formgebungsmaßnahmen mit Stärkeformen auftretende(n) Staub, Explosionsgefahren und mikrobiellen Verunreinigungen vermeidet. Darüber hinaus gestattet die Formgebung mit porösen Polymerformen den Einsatz traditioneller, in Stärke gegossener Rezepturen. Andere stärkefreie Systeme erfordern Rezepturmodifikationen oder spezielle Bestandteile.
  • Zu den erfindungsgemäß verwendbaren porösen Polymeren gehören diejenigen Polymeren, die zum Aufsaugen (infolge Dochtwirkung) von Lösungsmittel oder Wasser aus einem auszuformenden Produkt fähig sind. Beispiele für Polymere sind synthetisch hergestellte plastische Polymere und insbesondere solche aus hochdichtem Polyethylen, hochmolekularem Polyethylen, Polypropylen, Polypropylen, Ethylen/Vinylacetat- Copolymeren, Polytetrafluorethylen, Styrol/Acrylnitril- Copolymeren, Polyvinylidenfluorid und Mischungen hiervon.
  • Die porösen Polymeren sind von hydrophilem Charakter und besitzen vorzugsweise eine durchschnittliche Porengröße von 0,8 - 2000 um. Je nach dem auszuformenden Material und der durch Dochtwirkung zu entfernenden Substanz kann ein spezielles Polymermaterial ausgewählt werden, um innerhalb kürzester Zeit eine maximale Produkthärte zu erreichen. Wenn beispielsweise ein Lösungsmittel aus einer kosmetischen oder pharmazeutischen Masse entfernt werden soll, haben sich Porengrößen von 35 - 500 um als brauchbar erwiesen. Ein geeignetes Material mit dieser Porengröße läßt sich aus hochdichtem Polyethylen (einer durchschnittlichen Porengröße von 35 bis mehr als 250 um) und Polypropylen (einer durchschnittlichen Porengröße von 125 - 350 um) erhalten. Wenn andererseits Wasser aus einem Produkt, z.B. einer Süßware, entfernt werden soll, haben sich Porengrößen von 5 - 100 um als geeignet erwiesen. Solche Porengrößen lassen sich unter Verwendung von hochmolekularem Polyethylen (einer durchschnittlichen Porengröße von 10 - 40 um) und den genannten Materialien erhalten. Produkte mit dieser Porengröße und Porenstruktur können von Porex Technologies, U.S.A., erhalten werden.
  • In den erfindungsgemäßen Formen läßt sich jedes (auch) in einer Stärkeform herstellbare Produkt herstellen. Ohne auf bestimmte Produkte beschränkt zu sein, können unter Verwendung der erfindungsgemäßen porösen Polymerformen die verschiedensten Süßwaren- bzw. Zuckerwerk-, Arzneimittel- und Kosmetikprodukte hergestellt werden. Beispiele für Arzneimittel- und Kosmetikprodukte sind tablettierte und geformte Produkte, Deodorantstifte und Suppositorien, Lippenstifte und ausgeformte kosmetische Produkte.
  • Das Süßwaren- bzw. Zuckerwerkmaterial kann aus Fondantcremes, Gallerten bzw. (Frucht)gelees, Nußpasten, Marzipansorten, Geleefrüchten, feinem Konfekt, Fondant, Weichkaramellen bzw. weichem Zuckerwerk, Marshmallows, Gummies und Pastillen sowie sonstigen Zuckerwerkprodukten, die gepreßt und/oder geformt werden können, z.B. mit Hilfe eines Rüttlers ausgeformten Produkten, ausgewählt werden.
  • Wie bereits ausgeführt, kann Feuchtigkeit oder das Lösungsmittel durch Verdampfen in die umgebende Atmosphäre oder durch eine Passage von Luft über und/oder unter die Polymerform zur Beschleunigung der Maßnahmen entfernt werden.
  • Selbstverständlich kann die Form ein bzw. mehrere Zutrittsloch (-löcher) für eine Luft- oder Dampfinjektion zur Entfernung des fertigen Produkts aufweisen. Wie bei üblichen Maßnahmen kann man sich bei den erfindungsgemäßen Formen üblicher Ausstoßmaßnahmen bedienen. So kann beispielsweise auf den Formboden zum Austreiben des Produkts aus der Form Druck ausgeübt werden. Andererseits kann auch durch feine Löcher im Boden jeder Form Druckluft oder Dampf geleitet werden, während die einzelnen Formen um einen bestimmten Winkel, üblicherweise 45º, gekippt sind. Kritische Prozeßfaktoren zur Druck-, Luft- oder Dampfentformung sind dem Fachmann bekannt und bilden keinen Teil dieser Erfindung.
  • Neben dem Einsatz von Austreibmaßnahmen können die erfindungsgemäßen Formen mit Kühlmitteln, die innerhalb der Form zur Unterstützung eines Abschreckens des zu härtenden Materials zirkulieren, ausgestattet sein. Solche Mittel sind bei Süßwarenprodukten mit Schokoladenüberzügen bekannt.
  • Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. Sofern nicht anders angegeben, bedeuten sämtliche Prozentangaben in der gesamten Beschreibung "Gew. -%" des Endprodukts. Sämtliche Prozentangaben ergänzen sich zu insgesamt 100% Bestandteile im Endprodukt.
  • Beispiel
  • Dieses Beispiel vergleicht den Feuchtigkeitsverlust aus einem in verschiedene Formen eingebrachten Produkt.
  • Eine gekochte Gelatinelösung (mit etwa 75% Feststoffen und etwa 25% Wasser) wurde in drei getrennte Formen identischer Konfiguration eingebracht. Über 55 h hinweg wurde das Ausmaß des Feuchtigkeitsverlusts (durch Wiegen) bestimmt. Dieses ist in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung eingetragen. Die Ergebnisse zeigen, daß der Feuchtigkeitsverlust aus Form A aus Polyvinylchlorid signifikant geringer war als bei Formen mit dem erfindungsgemäßen porösen hydrophilen Polyethylen (B) und einer üblichen Stärkeform (C).

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formlings durch Ablagern einer aufgeschmolzenen oder fließfähigen Masse von Produktbestandteilen in einer porösen, nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Form, Gelieren oder Härten der fließfähigen Masse unter Absorption von Feuchtigkeit oder eines sonstigen Lösungsmittels in das poröse Polymer durch Dochtwirkung und Gewinnen des Formlings.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend (folgende Stufen):
a) Zubereiten einer fließfähigen Masse von Produktbestandteilen;
b) Ablagern der fließfähigen Masse in einer festen Form, umfassend ein poröses, nicht aus Stärke bestehendes, hydrophiles polymeres Kunststoffmaterial;
c) Entfernen von Feuchtigkeit oder eines sonstigen Lösungsmittels aus der abgelagerten Masse durch Absorption in das poröse Polymere infolge Dochtwirkung;
d) Gelieren oder Verfestigen der fließfähigen Masse innerhalb der Form zur Bildung eines Formlings und
e) Austreiben des Produkts aus der Form.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die fließfähige Produktmasse 5 - 85% Wasser enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die fließfähige Produktmasse 5 - 85% eines Lösungsmittels enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Produkt um ein Nahrungsmittel oder Nicht-Nahrungsmittel handelt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Produkt um eine Süßware bzw. ein Zuckerwerk handelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Zuckerwerk aus Fondantcremes, Gallerten bzw. Fruchtgelees, Nußpasten, Marzipansorten, Geleefrüchten, feinem Konfekt, Fondant, Weichkaramellen bzw. weichem Zuckerwerk, Marshmallows, Gummies und Pastillen ausgewählt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Produkt aus einem pharmazeutischen Produkt oder einem kosmetischen Produkt besteht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Polymer aus hochdichtem Polyethylen, hochmolekularem Polyethylen, Polypropylen, Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, Polytetrafluorethylen, Styrol/Acrylnitril-Copolymeren, Polyvinylidenfluorid und Mischungen derselben ausgewählt ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Polymer eine durchschnittliche Porengröße von 0,8 - 200 um aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Luft zur leichteren Entfernung von Feuchtigkeit oder Lösungsmittel aus dem porösen Polymer über und/oder unter die poröse Polymerform geleitet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gelierte oder gehärtete Produkt eine Konsistenz von einer geschmeidigen plastischen Masse bis zu einer geschmeidigen verfestigten Masse aufweist.
13. Form zur Ausformung eines Produkts, die aus einem porösen, nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Kunststoffmaterial mit der Fähigkeit zum Aufsaugen (durch Dochtwirkung) des Lösungsmittels oder von Wasser aus dem zu formenden Produkt hergestellt ist.
14. Form nach Anspruch 13, die vollständig aus dem porösen, nicht aus Stärke bestehenden hydrophilen polymeren Kunststoffmaterial mit der Fähigkeit zum Aufsaugen (infolge Dochtwirkung) eines Lösungsmittels oder von Wasser aus dem auszuformenden Produkt besteht.
15. Form nach Anspruch 13, umfassend eine äußere Tragestruktur und eine innere Schicht mit dem porösen, nicht aus Stärke bestehenden, hydrophilen polymeren Kunststoffmaterial mit der Fähigkeit zum Aufsaugen (infolge Dochtwirkung) eines Lösungsmittels oder von Wasser aus dem auszuformenden Produkt.
16. Form nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei das poröse Polymer mit der Fähigkeit zum Aufsaugen (infolge Dichtwirkung) eines Lösungsmittels oder von Wasser aus dem auszuformenden Produkt aus hochdichtem Polyethylen, hochmolekularem Polyethylen, Polypropylen, Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, Polytetrafluorethylen, Styrol/Acrylnitril-Copolymeren, Polyvinylidenfluorid und Mischungen derselben ausgewählt ist.
17. Form nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das poröse Polymer eine durchschnittliche Porengröße von 0,8 - 2000 um aufweist.
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