DE69507035T2 - Bioabbaubares behälter für flüssige oder halbflüssige nahrungsmittel oder andere produkte - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein biologisch abbaubares Formteil, das zur Aufnahme oder Aufbewahrung von flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmitteln oder anderen Produkten ohne Verlust der Festigkeit des Formteils geeignet ist. Sie ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen biologisch abbaubaren Formteils gerichtet.
• In WO 91/12186 ist die Herstellung biologisch abbaubarer dünnwandiger Formteile durch Backen eines wäßrigen Gemischs, das ein Stärkeprodukt und ein Trennmittel als wesentliche Bestandteile enthält, in einer Form und Einstellen des gebackenen Formteils auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 6 bis 22 Gew.-% durch Konditionieren, um die gewünschte zähe und feste Textur zu erhalten, offenbart. Als Trennmittel wird vorzugsweise eine Fettsäure mit mittlerer oder langer Kettenlänge oder ein Derivat davon wie ein Fettsäureamid eingesetzt. Das wäßrige Ausgangsgemisch kann zahlreiche andere Zusatzstoffe wie Verdickungsmittel, Füllstoffe, hygroskopische Substanzen und Farbmittel enthalten. Zur Verstärkung der Struktur kann eine Zirconiumsalzlösung verwendet werden. Diese bekannten Formteile sind ungeeignet, verzehrfertige heiße Nahrungsmittel wie sogenanntes Fast food aufzunehmen, da sie nicht die Festigkeit besitzen, welche erforderlich ist, ein solches Nahrungsmittel für den durchschnittlichen Zeitraum, der für den Verzehr des Nahrungsmittels gebraucht wird, d. h. mindestens 10 Minuten lang, aufzunehmen oder enthalten zu können.
• Weiterhin ist in NL-A-9100590 ein Verfahren zur Herstellung einer umweltfreundlichen Verpackung offenbart, in welchem aus Kartoffelmehl, einem Nebenbestandteil an Getreidemehl, Speiseöl, herkömmlichen Zusatzstoffen, einschließlich Stabilisatoren und Emulgatoren, und Wasser ein Teig geformt wird. Die Struktur des Teigs kann durch Zugabe eines Salzes verbessert werden. Danach wird der Teig in eine Form gedrückt und darin gebacken. Nach langsamer Abkühlung wird das Formteil aus der Form entnommen. Es wird beansprucht, daß die so hergestellten Verpakkungen feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften und gute Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten besitzen. Dies macht sie überraschenderweise sogar für die Verpackung heißer Nahrungsmittel geeignet. Es zeigt sich jedoch, daß das in der Praxis nicht der Fall ist. Tatsache ist, daß diese Verpackungen nach Berührung mit heißen Nahrungsmitteln ihre Festigkeit schnell verlieren. Sie werden weich und sind dann nicht mehr länger in der Lage, das in ihnen enthaltene heiße Nahrungsmittel zu behalten.
• In EP-A-0 608 031 ist ein gut kontrollierbares Verfahren zur Herstellung biologisch abbaubarer oder kompostierbarer Formteile offenbart, die eine gute Beständigkeit gegenüber der Einwirkung von Feuchtigkeit und Wasser aufweisen und darüber hinaus eine hohe mechanische Festigkeit besitzen. Die Formteile werden aus einem leicht zu verarbeitenden Teig, der auf einem Stärkeprodukt, Xanthan, einem reaktiven Siloxan, einem inerten Füllstoff und Wasser basiert, in einer Form gebacken. Wenn heißes bzw. sehr heißes sogenanntes Fast food oder ein heißes Getränk in ein solches Formteil gefüllt wird, verliert es oftmals schneller als erwünscht seine Festigkeit.
• Dadurch wird selbstverständlich der Verwendungsbereich eingeschränkt.
• Die bisher diskutierten bekannten Formteile und Verpackungen sind auch weniger geeignet, flüssige oder mehr oder weniger feste Nahrungsmittel und andere Produkte mit breit variierendem Charakter unter normalen Umgebungsbedingungen einen größeren Zeitraum lang aufzunehmen.
• Deshalb liegt der Erfindung als eine Aufgabe zugrunde, selbsttragende Formteile bereitzustellen, die ihre Festigkeit in Verwendungen, in welchen alle Arten flüssiger oder mehr oder weniger fester Nahrungsmittel oder anderer Produkte einen kleineren bzw. größeren Zeitraum in oder auf diesen Formteilen aufgenommen werden, ausreichend lange beibehalten. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, selbsttragende Formteile bereitzustellen, die ihre Festigkeit ausreichend lange beibehalten, wenn darin flüssige oder mehr oder weniger feste verzehrfertige heiße Nahrungsmittel, einschließlich heißer Getränke, aufgenommen werden.
• Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, derartige Formteile bereitzustellen, die außerdem biologisch abbaubar sind und nur nützliche Abbauprodukte und unschädliche Restsubstanzen hinterlassen.
• Eine andere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Formteils bereitzustellen, das problemlos in der Lage ist, kalte oder heiße Getränke bzw. Gerichte eine gewisse Zeit lang aufzunehmen oder zu enthalten, ohne dabei seine Festigkeit zu verlieren.
• Nun ist festgestellt worden, daß die obengenannten scheinbar gegenläufigen Forderungen durch ein biologisch abbaubares Formteil erfüllt werden können, das zur Aufnahme von flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmitteln oder anderen Produkten ohne Verlust der Festigkeit des Formteils geeignet ist, welches zusammengesetzt ist aus einem selbsttragenden Basisformteil, das erhältlich ist durch Backen einer auf einem Stärkeprodukt basierenden Suspension, und einem auf dem Basisformteil aufgebrachten wasserfesten Film aus einer biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung, die mindestens 50 Gew.-% Wachsbestandteile enthält und einen bei einer Temperatur von wenigstens 40ºC beginnenden Schmelzbereich besitzt, wobei der Film fest an dem Basisformteil haftet. Ist das Formteil vorgesehen, verzehrfertige heiße Nahrungsmittel zu enthalten, ist es sogar bevorzugt, daß der Schmelzbereich bei einer Temperatur von wenigstens 80ºC beginnt.
• Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Formteils, das zur Aufnahme von flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmitteln oder anderen Produkten ohne Verlust der Festigkeit des Formteils geeignet ist, worin 500 bis 1500 Gewichtsteile eines Stärkeprodukts, welches 5 bis 75 Gew.-% eines Stärkederivats enthält, das, verglichen mit natürlicher Stärke, bei erhöhter Temperatur eine verminderte Quellkapazität besitzt, 0,5 bis 50 Gewichtsteile eines Verdickungsmittels, 25 bis 300 Gewichtsteile eines inerten Füllmaterials sowie ein Haftmittel mit Wasser zu einer homogenen Suspension angemacht und vermischt werden, die Suspension in eine Backform gegeben und zu einem selbsttragenden Basisformteil gebacken wird und wenigstens auf die zur Aufnahme von Nahrungsmitteln oder anderen Produkten bestimmte Oberfläche des selbsttragenden Basisformteils ein fest haftender, wasserfester Film aus einer biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung aufgebracht wird, deren Schmelzbereich bei einer Temperatur von mindestens 40 ºC und, wenn das Formteil vorgesehen ist, ein verzehrfertiges heißes Nahrungsmittel aufzunehmen, vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 80ºC beginnt.
• In DE-A-41 21 901 ist die Verwendung eines Pflanzenwachses wie Carnaubawachs oder Candelillawachs in einer Beschichtungsmasse, die zusätzlich Ethylcellulose und Speiseöl enthält, offenbart. Dabei ist die Herstellung der Beschichtungsmasse komplex. Die als solche für den menschlichen Verzehr geeignete Beschichtungsmasse wird auf Erzeugnisse aus gebackener Hefe aufgebracht, um sie gegenüber beispielsweise heißen Getränken widerstandsfähiger zu machen.
• In US-A-5 130 151 ist auch eine Zusammensetzung offenbart, die als solche eßbar ist und alle Arten eßbarer ölhaltiger Bestandteile, einschließlich eines eßbaren Wachses, enthält. Letzteres macht höchstens 10 Gew.-% der Zusammensetzung aus. Die Zusammensetzung hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt im Bereich von 32 bis 66ºC und ist zum Bilden einer feuchtigkeitsfesten Sperrschicht auf Nahrungsmitteln wie Keksen, Teigprodukten, Obst und Gemüse geeignet.
• Der auf dem selbsttragenden Basisformteil aufgebrachte Wachsfilm ist ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung. Tatsächlich bildet dieser Wachsfilm einen ununterbrochenen wasserbeständigen festen Film oder Überzug, der gut am Basisformteil haftet und es vor direkter Einwirkung der flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmittel oder Non-food-Produkte schützt, wodurch es sonst seine Festigkeit zu schnell verlieren würde oder, um es anders auszudrücken, vorzeitig geschwächt oder weich werden würde und damit nicht mehr länger in der Lage wäre, seine Aufgabe zu erfüllen. Beispiele von Non-food-Produkten, die in erfindungsgemäßen Formteilen enthalten sein können, sind unter anderem Motoröl, Kosmetika wie Nachtcreme und andere Körperpflegecremes, Materialien für die Verwendung in der Elektronik und Pflanzen. Für Nahrungsmittelprodukte brauchen keine speziellen Beispiele genannt zu werden, da praktisch alle Nahrungsmittelprodukte geeignet sind und in oder auf den erfindungsgemäßen Formteilen aufbewahrt werden können.
• Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Formteil vorgesehen, flüssige oder mehr oder weniger feste verbrauchsfertige heiße Nahrungsmittel, einschließlich heißer Getränke, zu enthalten. Beispiele dafür umfassen Suppen, Soßen, Chips und Fleisch- oder Fischgerichte, beispielsweise Kebab, Kroketten, heiße Würste und Fischstäbchen. Viele dieser Gerichte gehören zur Kategorie des Fast food oder der Snacks. Der Wachsfilm muß dann das Formteil in dem zum Konsum des heißen Nahrungsmittels nötigen Zeitraum schützen. Als Faustregel kann gelten, daß eine Dauer des Schutzes vor einem Nahrungsmittel, dessen Anfangstemperatur 70ºC beträgt oder dessen Temperatur, kurz nachdem es auf das Formteil gebracht wurde, auf 70ºC gesunken ist, von mindestens 10 Minuten für praktische Zwecke ausreicht.
• Obwohl der Wachsfilm als solcher als ungenießbar oder als für den menschlichen Verzehr ungeeignet eingestuft werden kann, gibt es keine Einwände gegen den Konsum kalter oder heißer Getränke bzw. Gerichte in direktem Kontakt mit dem Wachsfilm. Wegen des ungenießbaren Wachsfilms kann das damit beschichtete Formteil ebenfalls als nicht eßbar bezeichnet werden.
• Selbstverständlich sollte der Wachsfilm über die ganze Zeit, in welcher sich Nahrungsmittel oder Non-food- Produkte im Formteil befinden, fest am Basisformteil haften bleiben. Der Wachsfilm ist, wie das Basisformteil selbst, biologisch abbaubar, was bedeutet, daß nach dem biologischen Abbau am Ende nur nützliche oder unschädliche Rückstände übrigbleiben.
• Die Wachszusammensetzung für die Bildung des Wachsfilms enthält im allgemeinen eine Anzahl von Bestandteilen, einschließlich mindestens zweier Wachsarten unterschiedlichen Typs, um die verschiedenen obengenannten Forderungen zu erfüllen. In jedem Fall enthält die Wachszusammensetzung mindestens 50 Gew.-% Wachsbestandteile, d. h. Wachse oder wachsartige Substanzen. Eine Wachszusammensetzung, die sich als besonders geeignet erwiesen hat, wenn sie für verzehrfertige heiße Nahrungsmittel vorgesehen ist, die in oder auf dem Formteil entsprechend der oben beschriebenen bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Formteile aufbewahrt werden, ist eine Wachszusammensetzung, die folgende Bestandteile in den angegebenen Mengen enthält:
• - 40 bis 70 Gewichtsteile und vorzugsweise 50 bis 65 Gewichtsteile eines amorphen, wasserabweisenden Wachses mit einem Schmelzbereich von unter 90ºC,
• - 15 bis 35 Gewichtsteile und vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsteile eines kristallinen Wachses mit einem Schmelzbereich von über 95ºC und
• - 5 bis 25 Gewichtsteile und vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsteile eines Harzes.
• Der erste Bestandteil dieser Wachszusammensetzung ist ein amorphes, wasserabweisendes Wachs mit einem relativ niedrigen Schmelzbereich. Vorzugsweise liegt der höchste Schmelzbereich innerhalb von 82 bis 88ºC. Dieser Wachsbestandteil kann zu einem beträchtlichen Teil aus Estern höherer Fettsäuren mit 28 bis 34 Kohlenstoffatomen bestehen. Oftmals sind zusätzlich zu den Esterfunktionen Alkoholgruppen vorhanden. Vorzugsweise besitzt dieser Wachsbestandteil eine Verseifungszahl zwischen 20 und 60. Geeignete Wachse dieses Typs finden sich unter natürlichen Wachsen, insbesondere Wachsen vom Carnauba-Typ. Dieser Wachsbestandteil trägt in hohem Maße zur Wasserbeständigkeit, Festigkeit und Flexibilität des zu bildenden Wachsfilms bei.
• Der zweite Wachsbestandteil ist ein kristallines Wachs, dessen Schmelzbereich sich in einem Temperaturbereich befindet, der beträchtlich höher als der Temperaturbereich ist, in welchem der Schmelzbereich des ersten Wachsbestandteils liegt. Der zweite Wachsbestandteil ist weniger plastisch als der erste, doch trägt er auf Grund seines höheren Schmelzbereichs insbesondere dazu bei, daß der Wachsfilm bei der höheren Temperatur des heißen Nahrungsmittels, welches in das Formteil gefüllt wird, beständig bleibt. Der Schmelzbereich des zweiten Wachsbestandteils liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 120ºC. Als ein Beispiel für ein geeignetes Wachs ist das kommerziell erhältliche K21-Wachs des Unternehmens Paramelt Syntac in Heerhugowaard, Niederlande, zu nennen.
• Der dritte Bestandteil der Wachszusammensetzung ist ein Harz, das hauptsächlich dazu dient, eine innige Bindung des Wachsfilms mit dem Basisformteil herzustellen. Vorzugsweise wird ein wahlweise modifiziertes und/oder stabilisiertes Naturharz eingesetzt, dessen Verseifungszahl mindestens 150 beträgt und beispielsweise zwischen 170 und 250 liegt und dessen Schmelzbereich im Bereich von oberhalb 75ºC und vorzugsweise im Bereich von 78 bis 85ºC liegt. Als Beispiel für ein solches Harz ist ein Gummiharz mit Abietinsäuregruppen zu nennen, das zur Verringerung der Oxidationsempfindlichkeit modifiziert und/oder stabilisiert sein kann.
• Wenn die Wachszusammensetzung einige unerläßliche Bestandteile enthält, beispielsweise die drei obengenannten Bestandteile, werden sie derart gewählt und miteinander in solchen Anteilen vermischt, daß die schließliche Wachszusammensetzung oder das schließliche Wachsgemisch die gewünschten Eigenschaften besitzt. Eine dieser Eigenschaften betrifft den Schmelzbereich, der gemäß ASTM D 3954 (Tropfenbildung von einem heißen Stab) bei einer Temperatur von mindestens 40ºC und entsprechend der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform bei mindestens 80ºC und vorzugsweise sogar bei mindestens 100ºC beginnt, wodurch die Formteile in die Lage versetzt werden, für das Erwärmen von Nahrungsmitteln durch Mikrowellen verwendet werden zu können. Es sollte jedoch gebührend darauf geachtet werden, daß durch das Erreichen eines so hohen Schmelzbereichs die Formbarkeit nicht verschlechtert wird, wodurch sonst leicht Risse im Wachsfilm auftreten würden, was den unerwünschten Effekt haben kann, daß das Formteil seine Festigkeit vorzeitig verliert.
• Zusätzlich zu der zuvor diskutierten Wärmestabilität, die in hohem Maße von der unteren Temperaturgrenze des Schmelzbereichs bestimmt wird, ist es auch von Bedeutung, daß der Wachsfilm wasserfest ist. Diese Wasserfestigkeit wird einerseits vom Charakter der Bestandteile und andererseits von der ununterbrochenen Struktur des Wachsfilms bestimmt, da Wasser aus dem Nahrungsmittel durch Risse im Wachsfilm in der Lage wäre, in das Basisformteil einzudringen, wodurch die Festigkeit des Formteils zu schnell verloren gehen könnte.
• Desweiteren ist die Verseifungszahl der Wachszusammensetzung von Bedeutung. Die Verseifungszahl ist eine Kennzahl für die vorhandenen Esterbindungen. Tatsächlich wurde festgestellt, daß ein Mindestwert der Verseifungszahl von Signifikanz für die Festigung der Bindung des Wachsfilms an das Basisformteil ist, insbesondere, wenn das Basisformteil auch Wachsbestandteile enthält, wie später diskutiert werden wird. Erfindungsgemäß ist es erwünscht, daß die Verseifungszahl der gesamten Wachszusammensetzung mindestens 30 beträgt, bestimmt gemäß der in DGF-M-IV-2 (DIN-Norm) beschriebenen Methode. Vorzugsweise liegt die Verseifungszahl zwischen 30 und 250. Werden die obengenannten drei Bestandteile verwendet, ist es das amorphe Wachs und insbesondere das Harz, die zur Verseifungszahl beitragen.
• Die biologische Abbaubarkeit oder biologische Zerlegbarkeit des Formteils, einschließlich des Wachsfilms, kann durch das in der OECD-Richtlinie 301 B beschriebene Verfahren bestimmt werden. Dieses auch als modifizierter Sturm-Test bezeichnete Verfahren ist eine Standardmethode zur Bestimmung der biologischen Zerlegbarkeit organischen Materials, worin die CO&sub2;- Menge, die bei der bakteriellen Zerlegung des Materials entweicht, gemessen und mit der CO&sub2;-Menge verglichen wird, welche theoretisch freigesetzt werden kann. Erfüllt das Formteil die in diesem Test aufgestellten Forderungen zur biologischen Abbaubarkeit, kann es als biologisch abbaubar betrachtet werden, wobei die Bezeichnung "biologisch abbaubar" hier in diesem Sinne benutzt wird. Die Verwendung von Naturprodukten oder davon abgeleiteten Produkten zur Bildung des Wachsfilms macht es im allgemeinen leichter, die Anforderungen an die biologische Abbaubarkeit zu erfüllen.
• Schließlich ist es bevorzugt, daß der Wachsfilm nicht unnötig weich, d. h. nicht das ist, was als "wachsweich" bezeichnet wird, sondern etwas hart ist, um zu vermeiden, daß er bei Berührung mit beispielsweise einer Plastikgabel oder einem Plastikmesser zu leicht beschädigt wird, da durch eine solche Beschädigung die ununterbrochene Struktur des Wachsfilms verloren gehen könnte, was zu einem vorzeitigen Festigkeitsverlust des Formteils, wie weiter oben diskutiert, führen könnte.
• Die Wachszusammensetzung kann durch Vermischen der darin enthaltenen unerläßlichen Bestandteile, beispielsweise der oben beschriebenen drei Arten von Bestandteilen, und weiterer erwünschter Bestandteile wie Stabilisatoren, Antioxidantien und/oder Farbmittel in den gewählten Anteilen gebildet werden. Ein solcher Mischvorgang wird normalerweise bei Erwärmung durchgeführt, so daß sich eine Flüssigphase bildet und ein homogenes Gemisch leicht erhalten werden kann. Die geschmolzene Wachszusammensetzung kann durch eine Sprühpistole, vorzugsweise mit Heißluft, in Form eines Sprühnebels auf eine oder beide Seiten des Basisformteils aufgebracht werden. Dies wird vor zugsweise durchgeführt, unmittelbar nachdem das Basisformteil ausgebildet worden und während es noch heiß ist. Der Grund dafür ist, daß es dadurch möglich wird, mit einer einzigen kompakten Produktionsanlage zu arbeiten und darüber hinaus das noch heiße Basisformteil die gleichmäßige Verteilung des aufgebrachten Sprühnebels begünstigt, wodurch sich ein ununterbrochener Wachsfilm bildet, wobei die hohe Temperatur ebenfalls dazu beiträgt, den Wachsfilm fest am Basisformteil anhaften zu lassen.
• Es ist selbstverständlich, daß andere dem Fachmann bekannte Verfahren angewendet werden können, um den Wachsfilm zu bilden, vorausgesetzt, er ist ein ununterbrochener Film, der fest am Basisformteil haftet. Als ein Beispiel eines anderen Verfahrens ist eine Pulverbeschichtung mit anschließendem Aufschmelzen zu nennen.
• Im allgemeinen wird der Wachsfilm mit einer Dicke von 2 bis 20 um und vorzugsweise mit einer Dicke von 5 bis 10 um aufgebracht. Abhängig von der vorgesehenen Verwendung des biologisch abbaubaren Formteils wird der Wachsfilm entweder auf einer oder auf beiden Seiten des Basisformteils aufgebracht; falls nur eine Seite beschichtet wird, so ist es selbstverständlich diejenige, welche gegenüber der Füllung aus kaltem oder heißem Nahrungsmittel oder Non-food-Produkt beständig sein soll.
• Das selbsttragende Basisformteil des erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Formteils wird durch Backen einer auf einem Stärkeprodukt basierenden Suspension, üblicherweise in einer Form, die ihm die gewünschte Gestalt verleiht, erhalten. Erfindungsgemäß kann als Stärkeprodukt natürliche Stärke, beispielsweise Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke, wachshaltige Maisstärke, Maniokstärke, Erbsenstärke, hochamylosehaltige Stärke oder Reisstärke, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird jedoch Kartoffelstärke eingesetzt, deren Amylopektingehalt zwischen 75 und 100% variieren kann. Es ist auch möglich, Stärkederivate, beispielsweise Stärke, die durch Veretherung, Veresterung, Säurehydrolyse, Oxidation und/oder Vernetzung modifiziert worden ist, einzusetzen. Entscheidet man sich für ein Stärkederivat, sind Produkte bevorzugt, die nach dem biologischen Abbau oder der Kompostierung nur unschädliche Rückstände hinterlassen.
• Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält das Stärkeprodukt des Basisformteils 5 bis 75 Gew.-% eines Stärkederivats, das, verglichen mit natürlicher Stärke, bei erhöhter Temperatur eine verringerte Quellkapazität besitzt. Zur Verringerung der Quellkapazität der Stärke sind verschiedene Behandlungsverfahren bekannt. Eines dieser Verfahren besteht darin, natürliche Stärke oder ein Stärkederivat wie einen Ester oder Ether zu vernetzen. Die Vernetzung findet statt, indem das betreffende Stärkeprodukt mit multifunktionellen Vernetzungsmitteln behandelt wird, so daß sich zwischen den Stärkemolekülen kovalente chemische Bindungen bilden. Der Vernetzungsgrad kann unterschiedlich sein, wobei es natürlich eine Beziehung zwischen Vernetzungsgrad und dem Ausmaß gibt, auf welches die Quellkapazität verringert wird. Herstellung und Eigenschaften vernetzter Stärkeprodukte sind von M. Rutenberg und D. Solarek in "Starch Derivatives: Production und Uses" in dem Buch von R. L. Whistler, J. N. Bemiller und E. F. Paschall (Herausgeber): Starch: Chemistry and Technology", Kapitel X, S. 324-332 (1984) beschrieben. Ein Beispiel eines geeigneten vernetzten Stärkeprodukts ist Kartoffelstärke, die unter Verwendung von Natriumtrimetaphosphat vernetzt worden ist. Solche Produkte sind unter der Bezeichnung Perfectamyl P10X (Avebe, Foxhol, Niederlande) kommerziell erhältlich.
• Das Stärkederivat mit verringerter Quellkapazität und seine zu verwendende Menge werden vorzugsweise derart gewählt, daß das frisch gebackene Basisformteil mindestens 20% und vorzugsweise mindestens 40% weniger quillt oder sich ausdehnt, als wenn kein solches Stärkederivat im Basisformteil vorhanden wäre. Insofern geht eine Quellung oder Ausdehnung des Formteils, falls sie stattfindet, langsamer vor sich. Indem man im Basisformteil ein Stärkederivat mit verringerter Quellkapazität verwendet, wird die Wahrscheinlichkeit kleiner, daß der auf dem Basisformteil aufgebrachte Wachsfilm im Ergebnis davon, daß er nicht genügend in der Lage ist, die Ausdehnung des Basisformteils kurz nach dessen Formgebung mitzumachen, sich ablöst oder Risse aufweist.
• Es ist festgestellt worden, daß es oftmals nützlich ist, wenn die Suspension zur Bildung des Basisformteils eine zusätzliche Substanz für die Verstärkung der Haftung des Wachsfilms enthält. Als eine zusätzliche Substanz kann eine Substanz, die im wesentlichen aus wachsartigen Bestandteilen, insbesondere einer Wachszusammensetzung wie sie weiter oben für die Bildung des Oberflächenfilms beschrieben ist, besteht, in einer Menge von weniger als 10 Gew.-% der Suspension mit guten Ergebnissen eingesetzt werden. Auf Grund der hohen Temperatur, bei welcher das Basisformteil gebacken wird, tritt ein Teil dieser wachsartigen Bestandteile aus, doch es verbleibt ein Teil (weniger als 10 Gew.-% des Basisformteils), der sich im wesentlichen in der Nähe der Oberfläche befindet, wo er zur Herbeiführung einer festen Haftung des Wachsfilms beiträgt.
• Vorzugsweise enthält das Basisformteil ferner ein Verdickungsmittel, das insbesondere dazu dient, eine homogene, stabile und leicht zu transportierende Suspension des Stärkeprodukts zu erhalten. Nützliche Verdickungsmittel sind in der oben zitierten Literatur genannt, wobei aber die Verwendung von Xanthan besonders bevorzugt ist, dessen bedeutende Vorteile ausführlich in EP-A-0 608 031 diskutiert werden.
• Ein weiterer vorzugsweise verwendeter Zusatzstoff ist ein inertes Füllmaterial, das insbesondere zur mechanischen Festigkeit des Formteils beiträgt. Das inerte Füllmaterial kann ein granulares oder pulverförmiges anorganisches Material wie Sand, Kalk, Ton und Talkum sein, wobei aber auch organisches Material wie Kartoffel-, Kohlenstoff- oder Holzfasern verwendet werden kann. Die Teilchengröße des inerten Füllmaterials ist teilweise vom Endverwendungszweck des Formteils abhängig.
• Zur Herstellung des Basisformteils können 500 bis 1500 Gewichtsteile eines Stärkeprodukts, welches 5 bis 75 Gew.-% eines Stärkederivats enthält, das, verglichen mit natürlicher Stärke, bei erhöhter Temperatur eine verringerte Quellkapazität besitzt, 0,5 bis 50 Gewichtsteile eines Verdickungsmittels, insbesondere Xanthan, 25 bis 300 Gewichtsteile eines inerten Füllmaterials und ein Haftmittel, insbesondere eine Wachszusammensetzung, mit Wasser angemacht und vermischt werden, wobei eine homogene Suspension erhalten wird. Die Reihenfolge, in der diese Bestandteile miteinander vermischt werden, ist nicht von Bedeutung. Erforderlichenfalls können weitere biologisch abbaubare oder unschädliche Zusatzstoffe wie Emulgatoren, Antioxidantien und Salze in die Suspension eingebaut werden, um diese gegenüber beispielsweise der Härte des verwendeten Wassers und Farbmitteln weniger empfindlich zu machen. Der Mischvorgang kann in einem beliebigen geeigneten Mischer, beispielsweise einem Hobart-Mischer, durchgeführt werden. Die Menge an zugegebenem Wasser ist abhängig von der gewünschten Konsistenz der Suspension. In Korrelation mit obengenannten Mengen an anderen Bestandteilen werden üblicherweise 500 bis 1500 Gewichtsteile und vorzugsweise 800 bis 1200 Gewichtsteile Wasser eingesetzt. Typischerweise wird eine Suspension hergestellt, deren scheinbare Viskosität, gemessen mit dem Brookfield LVF, zwischen 500 und 3000 mPas liegt.
• Dann wird die erforderliche Menge an hergestellter Suspension in eine Backform, normalerweise eine sogenannte Preßbackform, welche aus einer unteren und einer oberen Hälfte besteht, die zusammen Gestalt, Größe und Wanddicke des herzustellenden Formteils definieren, gefüllt. Dabei kann eine große Anzahl von beispielsweise Metallformen auf einem Gurtförderer angebracht werden und kann der Aufbau aus Backformen, Heizelementen, Sprühpistolen zum Aufbringen des Wachsfilms und beliebigen weiteren Hilfs-, Steuer- und Sicherheitsausrüstungen Teil einer automatischen Backmaschine sein. Die Backtemperatur wird typischerweise zwischen 160 und 220ºC gewählt, wobei die Backzeit dann typischerweise zwischen 50 und 140 Sekunden liegt. Die Backbedingungen werden natürlich teilweise von der Dicke des Basisformteils bestimmt, die, abhängig von, der vorgesehenen Verwendung, typischerweise zwischen 1 und 5 mm beträgt. Das gebackene Basisformteil wird aus der Backform entnommen. Wenn ein Wachsfilm nur auf eine Seite aufgebracht wird, genügt es zunächst, nur eine Formhälfte zu entfernen. Das Basisformteil wird vorzugsweise mit dem Wachsfilm auf einer oder beiden Seiten beschichtet. Vorzugsweise unmittelbar danach, d. h. wenn sich das Basisformteil noch im heißen Zustand befindet, wird es, beispielsweise durch Sprühen der Wachszusammensetzung auf die Oberfläche, all dies ist weiter oben beschrieben, auf einer oder beiden Seiten mit dem Wachsfilm beschichtet. Wegen den Temperaturbedingungen, unter denen der Wachsfilm aufgebracht wird, erhält man eine starke Haftung. Auf Grund des Vorhandenseins eines Stärkederivats mit verringerter Quellkapazität im Basisformteil dehnt sich dieses in vermindertem Umfang und weniger schnell aus, so daß die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Spalten oder Rissen im Wachsfilm minimal ist.
• Danach sind die Formteile fertig für Lagerung, Verpackung, Versand und Verwendung. Abhängig von der speziellen Verwendung können die Formteile in einer beliebigen gewünschten Gestalt wie in Form von Bechern oder Schalen, Schüsseln oder Tellern mit einer oder mehreren Vertiefungen in gewünschter Größe und Gestalt hergestellt werden. Wie weiter oben diskutiert, sind die Formteile insbesondere vorgesehen, heiße Nahrungsmittel oder Getränke, speziell heiße Getränke, Suppen und sogenanntes Fast food oder Snacks aufzunehmen. Es ist festgestellt worden, daß die Formteile ausgezeichnet in der Lage sind, solche heißen Nahrungsmittel während deren normalen Konsumzeitraums ohne merklichen Verlust an Festigkeit der Formteile zu enthalten. Dabei ist unter "merklichem Verlust" zu verstehen, daß die Formteile zu schwach oder zu weich werden, um in der Lage zu sein, ihren Inhalt ordnungsgemäß zu behalten. Andere Verwendungen sind solche, in welchen die flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmittel oder Non- food-Produkte einen längeren und sogar einen sehr langen Zeitraum bei Umgebungstemperatur zu lagern sind. Dann kann bereits durch einen Wachsfilm, dessen Schmelzbereich bei einer Temperatur von nur 40ºC beginnt, die Festigkeit des Formteils sichergestellt werden. Es ist selbstverständlich, daß es die Verwendung der Formteile für die Aufbewahrung von Nahrungsmittelprodukten erfordert, daß die eingesetzte Wachszusammensetzung geruchlos und geschmacklos ist.
• Nach Gebrauch können die Formteile gesammelt und kompostiert oder biologisch abgebaut werden, wobei sie am Ende nur nützliche und unschädliche Restsubstanzen wie Düngemittel und inerte Füllmaterialien hinterlassen.
• Die Erfindung wird anschließend an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.
Beispiel
• Folgende Bestandteile wurden zu 1150 g Leitungswasser in einem Hobart-Mischer unter Rühren (Position 2) gegeben: 800 g Kartoffelstärke, 200 g modifizierte vernetzte Kartoffelstärke (Perfectamyl P10X 18% von Avebe), 2 g Kelzan S (Xanthan vom Unternehmen Danby Chemie, Amsterdam, Niederlande), 2 g Hydroxylapatit (Pentacalciumhydroxyorthophosphat vom Unternehmen Fenninga, Oudewater, Niederlande), 75 g Kaolin Spes (ECC International S. A., Vise/Lixhe, Belgien) und 15 g eines fein granulierten Wachsgemischs, das anschließend spezifiziert wird.
• Das Wachsgemisch wurde im geschmolzenen Zustand aus folgenden Bestandteilen mit einem Gewichtsverhältnis von 70/20/10 hergestellt: Carnaubawachs vom Unternehmen Paramelt Syntac, Heerhugowaard, Niederlande) mit einem höchsten Schmelzbereich von 83 bis 86ºC und einer Verseifungszahl zwischen 30 und 40, K21-Wachs, ebenfalls vom Unternehmen Paramelt Syntac, d. h. ein kristallines Wachs mit einem Schmelzbereich von 110 bis 120ºC, und ein Gummiharz, ebenfalls vom Unternehmen Paramelt Syntac, d. h. ein mit Abietinsäuregruppen stabilisiertes Harz mit einem Schmelzbereich von etwa 80ºC und einer Verseifungszahl zwischen 175 und 240.
• Das Wachsgemisch besaß einen Schmelzbereich gemäß ASTM D 3954 von 80 bis 90ºC, eine Verseifungszahl gemäß DGF M-IV-2 zwischen 40 und 70 und eine Viskosität bei 130ºC gemäß ASTM D 3236 von 10 bis 20 mPas und erfüllte die Forderungen nach biologischer Abbaubarkeit gemäß OECD- Richtlinie 301 B.
• Nachdem sämtliche obige Bestandteile in den Hobart- Mischer gefüllt worden waren, wurde weitere 2 Minuten (Position 3) kräftig gerührt, so daß eine homogenen Suspension erhalten wurde. Diese Suspension konnte leicht eine Stunde lang oder sogar noch länger aufbewahrt werden, ohne daß sich die körnigen Bestandteile absetzten.
• Die Suspension behielt ihre homogene Konsistenz beim Rühren, Gießen und Transport bei. Ein Teil der Suspension wurde in eine Form einer Waffelbackmaschine gefüllt und darin 120 Sekunden lang bei 200ºC gebacken. Danach wurde die Schale mit einer Wanddicke von etwa 2,5 mm der Form entnommen. Dies konnte leicht, ohne Beschädigung der Schale, geschehen. Die Schale besaß einen anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 4% (später stellte sich bei 8 bis 10 % ein Gleichgewicht ein), war selbsttragend und wies eine gute mechanische Festigkeit auf.
• Direkt nachdem die Schale aus der Form entnommen worden war, wurde die noch heiße Schale mittels eines Förderers zu einem Sprühapparat gebracht. Dort wurde ein Wachsgemisch mit obengenannter Zusammensetzung auf eine oder beide Seiten der Schale aufgebracht. Dazu wurde das Wachsgemisch geschmolzen und mittels eines Sprühapparats durch eine Anzahl Sprühdüsen bei Unterstützung durch Heißluft versprüht, wobei sich der Sprühnebel auf der Schale abschied und sich ein ununterbrochener wasserfester Film mit einer Dicke von etwa 5 um bildete, der fest auf der Schale haftete. Diese gute Haftung blieb auch während der Lagerung und späteren Verwendung der Schale erhalten.
• Es wurde festgestellt, daß die Schale leicht in der Lage war, eine heiße Soße mit einer Temperatur von 70 ºC mindestens 10 Minuten lang aufzunehmen, ohne dabei ihre Festigkeit zu verlieren.
• Nach der Verwendung kann die Schale einfach kompostiert werden (auch die gesamte Schale erfüllte die Bedingungen der biologischen Abbaubarkeit gemäß OECD-Richtlinie 301 B), wobei sich nützliche organische Abbauprodukte bilden. Darüber hinaus bleibt nur inertes Füllmaterial (Ton) übrig.

Claims (25)

1. Biologisch abbaubares Formteil, das zur Aufnahme von flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmitteln oder anderen Produkten ohne Verlust der Festigkeit des Formteils geeignet ist, welches zusammengesetzt ist aus einem selbsttragenden Basisformteil, das erhältlich ist durch Backen einer auf einem Stärkeprodukt basierenden Suspension und einem auf dem Basisformteil aufgebrachten wasserfesten Film, welches aus einer biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung besteht, die mindestens 50 Gew.-% Wachsbestandteile enthält und einen bei einer Temperatur von wenigstens 40ºC beginnenden Schmelzbereich aufweist, wobei der Film fest an dem Basisformteil haftet.

2. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1, worin der Schmelzbereich der biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung bei einer Temperatur von wenigstens 80ºC beginnt.

3. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 2, worin die Wachszusammensetzung die folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen enthält:

- 40 bis 70 Gewichtsteile eines amorphen, wasserabweisenden Wachses mit einem Schmelzbereich unter 90ºC,

- 15 bis 35 Gewichtsteile eines kristallinen Wachses mit einem Schmelzbereich über 95ºC und

- 5 bis 25 Gewichtsteile eines Harzes.

4. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 3, worin die Bestandteile in folgenden Mengen in der Wachszusammensetzung vorliegen:

- 50 bis 65 Gewichtsteile des amorphen, wasserabweisenden Wachses,

- 20 bis 30 Gewichtsteile des kristallinen Wachses und

- 10 bis 20 Gewichtsteile des Harzes.

5. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 3 oder 4, worin das Harz ein gegebenenfalls modifiziertes natürliches Harz mit einer Verseifungszahl von wenigstens 150 und einem über 75ºC liegenden Schmelzbereich ist.

6. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 5, worin der auf das selbsttragende Basisformteil aufgebrachte Film eine Dicke von 2 bis 20 um aufweist.

7. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 6, worin der Film nur auf diejenige Seite des selbsttragenden Basisformteils aufgebracht ist, die zur Aufnahme der Nahrungsmittel oder der anderen Produkte bestimmt ist.

8. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 2 bis 7, worin das Formteil in der Lage ist, flüssige oder mehr oder weniger feste verzehrfertige heiße Nahrungsmittel, einschließlich heißer Getränke mit einer Temperatur von 70ºC wenigstens 10 Minuten lang ohne Verlust der Festigkeit des Formteils aufzunehmen.

9. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 8, worin das Stärkeprodukt des Basisformteils 5 bis 75 Gew.-% eines Stärkederivats enthält, das, verglichen mit natürlicher Stärke, bei erhöhter Temperatur eine verringerte Quellkapazität aufweist.

10. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 9, worin das Stärkederivat mit verringerter Quellkapazität eine vernetzte Stärke ist.

11. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 10, worin das Stärkeprodukt des Basisformteils ein Kartoffelstärkeprodukt ist.

12. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 11, worin das Basisformteil ferner eine Substanz enthält, die die Haftung des auf dem Basisformteil aufgebrachten Films verstärkt.

13. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 12, worin die die Haftung des Films verstärkende Substanz im wesentlichen aus wachsartigen Bestandteilen besteht und in einer Menge von weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Basisformteils, zugegen ist.

14. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 13, worin die die Haftung des Films verstärkende Substanz eine wie in Anspruch 3 definierte Wachszusammensetzung ist.

15. Biologisch abbaubares Formteil nach Anspruch 1 bis 14, worin das Basisformteil ferner ein inertes Füllmaterial und ein Verdickungsmittel, insbesondere Xanthan, enthält und worin auf 500 bis 1500 Gewichtsteile des Stärkeprodukts 25 bis 300 Gewichtsteile inertes Füllmaterial und 0,5 bis 50 Gewichtsteile Verdickungsmittel kommen.

16. Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Formteils, das zur Aufnahme von flüssigen oder mehr oder weniger festen Nahrungsmitteln oder anderen Produkten ohne Verlust der Festigkeit des Formteils geeignet ist, worin 500 bis 1500 Gewichtsteile eines Stärkeprodukts, welches 5 bis 75 Gew.-% eines Stärkederivats enthält, das, verglichen mit natürlicher Stärke, bei erhöhter Temperatur eine verminderte Quellkapazität besitzt, 0,5 bis 50 Gewichtsteile eines Verdickungsmittel, 25 bis 300 Gewichtsteile eines inerten Füllmaterials sowie ein Haftmittel mit Wasser zu einer homogenen Suspension angemacht und vermischt werden, die Suspension in eine Backform gegeben und zu einem selbsttragenden Basisformteil gebacken wird und wenigstens auf die zur Aufnahme von Nahrungsmitteln oder anderen Produkten bestimmte Oberfläche des selbsttragenden Basisformteils ein fest haftender, wasserfester Film aus einer biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung aufgebracht wird, die wenigstens 50 Gew.-% Wachsbestandteile enthält und einen bei einer Temperatur von mindestens 40ºC beginnenden Schmelzbereich aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin der Schmelzbereich der biologisch abbaubaren Wachszusammensetzung bei einer Temperatur von wenigstens 80ºC beginnt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin die Wachszusammensetzung die folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen enthält:

- 40 bis 70 Gewichtsteile eines amorphen, wasserabweisenden Wachses mit einem Schmelzbereich unter 90ºC,

- 15 bis 35 Gewichtsteile eines kristallinen Wachses mit einem Schmelzbereich von über 95ºC und

- 5 bis 25 Gewichtsteile eines Harzes.

19. Verfahren nach Anspruch 18, worin das Harz ein gegebenenfalls modifiziertes natürliches Harz mit einer Verseifungszahl von wenigstens 150 und einem über 75ºC liegenden Schmelzbereich ist.

20. Verfahren nach Anspruch 16 bis 19, worin die Wachszusammensetzung eine Verseifungszahl von mindestens 30 besitzt.

21. Verfahren nach Anspruch 16 bis 20, worin der auf das selbsttragende Basisformteil aufgebrachte Film eine Dicke von 2 bis 20 um aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 16 bis 21, worin eine wie in Anspruch 18 definierte Wachszusammensetzung als Haftmittel in einer Menge von weniger als 10 Gew.-% zu der Suspension gegeben wird.

23. Verfahren nach Anspruch 16 bis 22, worin das Stärkederivat mit verminderter Quellkapazität eine vernetzte Stärke ist.

24. Verfahren nach Anspruch 16 bis 23, worin das in der Suspension enthaltende Stärkeprodukt ein Kartoffelstärkeprodukt ist.

25. Verfahren nach Anspruch 16 bis 24, worin Xanthan als Verdickungsmittel in der Suspension verwendet wird.