ES2964609T3 - Gránulos de componentes puramente naturales; gránulos para la fabricación de productos compostables y procedimiento para la fabricación de los gránulos - Google Patents

Gránulos de componentes puramente naturales; gránulos para la fabricación de productos compostables y procedimiento para la fabricación de los gránulos Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a granulados biodegradables y compostables que consisten en ingredientes naturales que comprenden almidón y agentes espesantes y gelificantes y no comprenden un material biosintético. Según la invención, el granulado se utiliza para producir productos y artículos de uso diario biodegradables y preferiblemente compostables. La presente invención también se refiere a métodos para producir el granulado según la invención, así como a métodos para producir diferentes productos utilizando el granulado según la invención. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Gránulos de componentes puramente naturales; gránulos para la fabricación de productos compostables y procedimiento para la fabricación de los gránulos
I. Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de los materiales biodegradables y compostables y de los productos fabricados a partir de ellos. Esto incluye, en particular, material biodegradable y compostable en forma de gránulos que pueden utilizarse para la producción de artículos cotidianos biodegradables y compostables. El granulado también puede utilizarse para producir materiales de envasado y películas biodegradables y compostables. De este modo, el granulado proporcionado y los productos fabricados con él ofrecen un sustituto del granulado de plástico convencional y de los productos de plástico o poliestireno. Utilizando almidón vegetal y espesante y gelificante vegetal en una determinada proporción, se pueden producir gránulos biodegradables e incluso compostables en jardines. La adición de glicerina, sorbitol, fibras vegetales (como fibras de paja, fibras de hierba, etc.), celulosa, pulpa de madera, estearato, aceite, látex natural, en particular caucho natural y/o cera, en particular cera de colza o cera de soja, puede conferir al granulado otras propiedades ventajosas. El granulado o el producto resultante se puede producir en una forma de realización transparente, poco transparente u opaca. Opcionalmente, el color de los gránulos o del producto puede modificarse añadiendo colorante alimentario. Opcionalmente, el olor del granulado o producto puede modificarse añadiendo fragancias y sabores naturales. Opcionalmente, el sabor de los gránulos o del producto puede modificarse añadiendo aromatizantes.
II. Antecedentes de la invención
Sólo en Alemania se producen cada día miles de toneladas de productos de plástico que luego se consumen y se tiran. Se demandan especialmente productos desechables y artículos de uso cotidiano que se consumen por cientos de miles cada día debido a sus ventajas: fáciles de usar, prácticos e higiénicos. Hasta ahora, estos productos se fabricaban con plástico convencional o contenían los llamados bioplásticos. Los productos fabricados con plástico no son fácilmente reciclables ni compostables; por lo general, sólo pueden incinerarse o reciclarse con un enorme coste y gasto energético, lo que perjudica la conservación de nuestro ecosistema. Incluso los productos fabricados con bioplásticos supuestamente biodegradables, como el PLA, pueden demostrar que no se degradan completamente ni se convierten en abono. Este hecho ha llevado a prohibir el uso de bioplásticos en productos desechables a partir de mediados de 2021. En consecuencia, la necesidad de una alternativa ecológica, reciclable y compostable al plástico convencional y al bioplástico para la fabricación de diversos productos es enorme y también imperativa para minimizar la huella ecológica.
El granulado de plástico convencional se escapa fácilmente y en parte inadvertidamente de la cadena de producción y transformación y a menudo acaba en las masas de agua, formando así una gran parte de los microplásticos o residuos plásticos en mares y costas. Por ello, a menudo se encuentran gránulos de plástico en el tubo digestivo de aves marinas y animales marinos, que mueren por los efectos sanitarios resultantes.
Este problema no surge con el presente granulado. Los gránulos presentados en la invención se disuelven fácilmente en la tierra y en los mares e incluso podrían ser consumidos por humanos y animales sin causarles daño.
Los gránulos de la presente invención proporcionan una alternativa sostenible a los gránulos de plástico y a los productos derivados de los mismos, junto con el procedimiento para su fabricación. A diferencia de los gránulos de plástico convencionales y los productos elaborados a partir de ellos, los gránulos según la invención y los productos elaborados a partir de ellos consisten en materiales puramente vegetales y/o naturales, no tratados, en particular almidón vegetal y espesante y/o gelificante vegetal, y opcionalmente fibras vegetales como fibras de paja, fibras de hierba, fibras de baobab, celulosa, pulpa de madera, biopolímeros vegetales, conservantes vegetales y ceras vegetales.
Los gránulos son la forma típica de suministro de termoplásticos de los fabricantes de materias primas para la industria de transformación de plásticos. Por su capacidad de vertido, es un material a granel como la arena o la grava y, por tanto, tan fácil de transportar y porcionar como éstas. Pero también existen granulados fundentes para usuarios finales. El material revelado puede transformarse fácilmente en granulado, es decir, en material a granel. El tratamiento posterior del granulado tampoco plantea problemas. El granulado producido y los productos elaborados a partir de él no sólo son fáciles de reciclar o compostar, sino que también se producen a partir de materias primas renovables que tienen un balance positivo de CO<2>. Por lo tanto, el granulado de la presente invención constituye una alternativa sostenible y respetuosa con el medio ambiente al plástico convencional como materia prima de diversos productos.
III. Resumen de la invención
La presente invención se refiere a gránulos biodegradables y compostables. Según la invención, el granulado se utiliza para la fabricación de productos y artículos biodegradables y preferentemente compostables de uso cotidiano. La presente invención también se refiere a procedimientos para la producción de los gránulos según la invención, así como a procedimientos para la producción de diferentes productos utilizando los gránulos según la invención. La invención se define en las reivindicaciones y se resume a continuación.
Los gránulos de la presente invención consistentes en componentes naturales, preferentemente puramente vegetales, que comprenden almidón y agentes espesantes y gelificantes y tienen una composición sólida consistente en
donde los gránulos tienen una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%.
En una realización preferente, los gránulos comprenden una composición sólida consistente en
y tiene una humedad residual del 15-22%.
La humedad residual en los gránulos puede ser preferentemente del 19-20%.
El almidón vegetal en los gránulos es almidón nativo, no procesado e incluye almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o almidón de yuca, judía tuberosa, batata, ñame, veza tuberosa, arakacha, acedera de madera bulbosa, Capuchina bulbosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tania, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote o una mezcla de ellos, preferentemente almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca o una mezcla de ellos.
El agente espesante y/o gelificante en los gránulos comprende goma guar, goma xantana, lengua del diablo, agar agar, pectina, carragenano, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola, o una mezcla de los mismos.
Los aditivos opcionales en los gránulos incluyen glicerina vegetal y/o sorbitol, pulpa de madera, fibras vegetales, cera, caucho natural, biopolímero, aceite, conservantes, vinagre, lecitina, estearato vegetal, colorantes alimentarios, aromas, fragancias y una mezcla de los mismos.
Los gránulos no comprenden bioplásticos, (bio)polímeros químicamente modificados que comprenden polímeros de base biológica que comprenden polilactida (PLA), polihidroxialcanoatos (PHA), polihidroxibutirato (PHB) y biopolímeros derivados del petróleo.
Los gránulos también pueden ser una composición sólida que consiste en
y tienen un contenido de humedad residual del 19-20%.
Los gránulos también pueden ser una composición sólida que consiste en
y tienen una humedad residual del 15-22%, preferentemente del 19-20%.
El almidón y el espesante y/o gelificante están presentes preferentemente en una proporción 1:1.
En una realización aún más preferente, los gránulos comprenden una composición sólida de
y una humedad residual del 15-22%.
La invención se refiere además a un procedimiento para la preparación de gránulos que comprende las etapas de: a) preparar una mezcla que consiste en componentes sólidos y líquidos, dicha mezcla consiste en
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
b) compactar la masa y formar una hebra de granulado;
c) curar y deshumidificar la hebra de granulado producida en la etapa b), dejando una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%, en la hebra de granulado;
d) cortar la hebra de granulado producida en c) en gránulos.
Preferentemente, en la etapa a), los ingredientes sólidos y los ingredientes líquidos se mezclan primero por separado y, a continuación, la mezcla de los ingredientes sólidos se mezcla con la mezcla de los ingredientes líquidos.
En una realización preferente del procedimiento para la producción de gránulos, la mezcla en la etapa a) comprende:
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
En otra realización preferente del procedimiento para la producción de gránulos, la mezcla en la etapa a) comprende:
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
En una realización aún más preferente del procedimiento para producir gránulos, la mezcla en la etapa a) comprende:
Relacionado además con el peso de la masa:
Opcionalmente, en el procedimiento para la producción de gránulos, la etapa d) puede tener lugar antes de la etapa c).
Opcionalmente, la etapa b) se lleva a cabo en una extrusora de tornillo.
La presente invención también se refiere al uso del granulado para la producción de artículos biodegradables, preferentemente compostables, de uso diario.
La invención se refiere además a un procedimiento para la producción de artículos utilitarios biodegradables y compostables utilizando los gránulos según la invención.
El procedimiento para la producción de artículos utilitarios biodegradables, preferentemente compostables, utilizando los gránulos según la invención comprende el procesamiento de los gránulos mediante moldeo por inyección o extrusión.
El procedimiento para la producción de artículos utilitarios biodegradables, preferentemente compostables, en el que, además de los gránulos según la invención, no se requieren otros aditivos para la producción de los artículos, pero opcionalmente se pueden añadir fragancias y/o colorantes y/o aromas.
En una realización, el material de partida para la producción de artículos utilitarios biodegradables, preferentemente compostables, mediante moldeo por inyección o extrusión comprende gránulos.
En una realización, el material de partida para la producción de artículos utilitarios biodegradables, preferentemente compostables, mediante moldeo por inyección o extrusión consiste en gránulos.
En una realización preferente, el material de partida para la producción de artículos utilitarios biodegradables, preferentemente compostables, mediante moldeo por inyección o extrusión consiste en gránulos y un aditivo adicional seleccionado del grupo que consiste en una o más fragancias, uno o más colorantes, uno o más sabores.
Los gránulos pueden procesarse por moldeo por inyección o por extrusión, procesándose por moldeo por inyección a temperaturas comprendidas entre 50°C y 100°C y por extrusión a temperaturas comprendidas entre 50°C y 110°C. La invención comprende además un artículo biodegradable, preferentemente compostable, de uso diario fabricado a partir de gránulos según la invención.
El artículo de uso diario según la invención es preferentemente adecuado para el contacto con la piel y con los alimentos.
El artículo biodegradable, preferentemente compostable, de uso diario es preferentemente resistente a la rotura, a la tracción y a las altas temperaturas. Además, el artículo de uso diario tiene preferentemente una alta resistencia al agua, las grasas y los aceites.
Además, tanto el granulado como los utensilios fabricados con él son compostables en el jardín. Los gránulos y los utensilios fabricados con ellos también son ultracompostables.
IV. Ventajas de la invención
El uso de gránulos de la presente invención resulta ventajoso en muchos aspectos.
Al utilizar como materias primas vegetales almidón (por ejemplo, almidón de trigo), agentes espesantes y/o gelificantes (por ejemplo, una mezcla de goma guar y goma xantana), así como aditivos opcionales como fibras vegetales, los gránulos, así como los productos de la presente invención fabricados a partir de ellos, son, a diferencia de los productos de plástico convencionales, fácilmente reciclables, totalmente biodegradables y naturalmente compostables. Se determinó el tiempo de compostaje de una pajita para beber fabricada con granulado según la invención. La prueba mostró un tiempo de compostaje de la pajita para beber inferior a cuatro semanas en putrefacción intensiva, y de 27 días en fermentación seca. Este valor es muy inferior al de las pajitas alternativas. Un revestimiento opcional de las pajitas prolonga el procedimiento de compostaje sólo unos días, de modo que incluso los utensilios revestidos, como las pajitas revestidas hechas de gránulos de la presente invención, pueden compostarse en un plazo de 4 a 8 semanas. Además, los gránulos de la presente invención, así como los productos fabricados a partir de ellos, son compostables según la norma EN 13432, versión 2000-12. El granulado y los utensilios fabricados con él también son compostables en el jardín. Además, los gránulos y los productos elaborados con ellos son ultracompostables, lo que significa que se convierten en abono en menos de 50 días. Esto no se aplica, por ejemplo, a los bioplásticos/bioplásticos como el PLA. Además, los artículos de uso diario fabricados con estos gránulos han sido probados por una autoridad competente (DEKRA e.V.) como seguros para los alimentos.
El almidón vegetal se utiliza como producto natural, es decir, en forma natural, sin modificar ni tratar, y tampoco se modifica químicamente durante el procedimiento de fabricación en gránulos. Esto protege el medio ambiente y hace que el granulado sea aún más natural. El extruido producido en el procedimiento de fabricación, que se seca y se corta en gránulos, tampoco se somete a un tratamiento posterior químico/físico para solidificarlo y/o estabilizarlo.
Los presentes gránulos no contienen además bioplásticos, bioplásticos ni biopolímeros derivados del petróleo. Los bioplásticos son todos los biopolímeros obtenidos por modificación química de materias primas naturales y/o vegetales. Algunos polímeros derivados del petróleo son también biodegradables y, por tanto, por definición, "biopolímeros". Los polímeros derivados del petróleo incluyen el alcohol polivinílico (PVA), el tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT), el succinato de polibutileno (PBS), la policaprolactona (PCL) y la poliglicolida (PGA). Los polímeros derivados del petróleo no se utilizan en el presente caso y no son un componente del granulado ni de los artículos de uso cotidiano obtenidos a partir de él. Los plásticos de origen biológico producidos mediante modificación química extensiva de materias primas biogénicas (por ejemplo, los poliláctidos (PLA) fabricados a partir de ácido láctico producido mediante biotecnología blanca) no están cubiertos por el granulado ni los artículos de uso cotidiano fabricados con ellos. Además de la polilactida (PLA), los polihidroxialcanoatos (PHA), el polihidroxibutirato (PHB), los epoxiacilatos y las sustancias a base de lignina, como los termoplásticos, también pertenecen al grupo de los plásticos de origen biológico.
En comparación con otros artículos biodegradables y/o compostables de uso cotidiano, los artículos de uso cotidiano fabricados con el presente granulado tienen una densidad de material muy elevada. Cabe señalar que la granulación, es decir, la producción de gránulos de las materias primas de la mezcla, puede considerarse una "precompactación" del material. Al utilizar el granulado precompactado, el material puede compactarse y homogeneizarse aún más en la fase de procesamiento posterior. Además, la compactación y homogeneización con los gránulos es más fácil y rápida que con las propias materias primas. Al utilizar el granulado, el procedimiento de fabricación de un producto de consumo biodegradable y compostable ahorra energía y tiempo. Debido a la alta densidad del material ya existente en el granulado, en el producto final puede surgir una densidad aún mayor en el procedimiento de transformación posterior que la que surgiría en un producto final fabricado directamente a partir de las materias primas.
Esta alta densidad de material se garantiza utilizando el granulado proporcionado. La elevada densidad del material da lugar a una estabilidad hasta ahora inalcanzada de los objetos producidos a partir del granulado, lo que significa que el granulado puede utilizarse para producir una gran variedad de objetos utilitarios diferentes. La elevada densidad del material puede deducirse de las pruebas comparativas aquí descritas en relación con la resistencia a la tracción y a la rotura.
Además, el granulado precompactado, pero especialmente el producto final fabricado a partir del granulado, tiene una mayor resistencia a líquidos como agua, aceites y grasas debido a la densidad.
Además, la estructura superficial de los productos fabricados a partir de gránulos es muy lisa debido a la alta densidad del material. Esto tiene ventajas táctiles y visuales. El producto elaborado a partir del granulado ofrece una sensación de gran calidad gracias a su estructura lisa. Sin embargo, una superficie lisa también tiene una tensión mayor que una superficie rugosa y, por tanto, también provoca una mayor resistencia a líquidos como el agua.
Debido a la alta densidad y a la estabilidad resultante del producto final, los gránulos de la presente invención pueden utilizarse para producir diversos artículos de uso cotidiano, como: Medios auxiliares para comer o beber, como pajitas para beber, vasos para beber, vasos para helados, vasos para chupitos/vasos para chupitos, tenedores para patatas fritas, cubiertos desechables en general, cucharas para helados, agitadores de café, material médico como bastoncillos de algodón, cepillos de dientes y espátulas bucales, pero también artículos de uso cotidiano como perchas desechables, peines, soportes para globos, cucharas dosificadoras, por ejemplo, para detergente en polvo o café, productos básicos y también material de envasado como bandejas de transporte de verduras/frutas, bolsas desechables, láminas, bandejas y similares. Cabe señalar que el presente granulado puede transformarse en cualquier producto plástico de vida corta previamente existente. Además, la alta densidad del material prolonga la vida útil del utensilio en contacto con líquidos y alimentos, por ejemplo, pajitas para beber, copas de helado y cucharas para helado. Las pajitas para beber fabricadas con los presentes gránulos de acuerdo con la técnica de fabricación aquí divulgada son estables hasta 8 horas, pero al menos 6 horas, cuando se sumergen en un líquido como agua o zumo. La elevada densidad de material del granulado y de los productos elaborados con él también tiene un efecto positivo en las propiedades de transporte del granulado y de los productos elaborados con él. Los gránulos se pueden transportar fácilmente y en porciones como hojarasca o material a granel en bolsas o cajas sin pulverizar. De este modo, los gránulos pueden transportarse fácilmente y ahorrando espacio a cualquier lugar del mundo. Sin embargo, la estabilidad de los productos finales obtenida gracias a la densidad del material también minimiza el desgaste durante el transporte de los productos acabados. Así, la rotura durante el transporte se reduce al mínimo y puede descartarse en circunstancias normales. No hay pérdida.
Utilizando el procedimiento de fabricación aquí descrito para productos finales (artículos utilitarios) fabricados a partir de los gránulos según la invención, se pueden conseguir tiempos de ciclo de procedimiento rápidos y, por tanto, óptimos, de 6-14 segundos desde el llenado de los gránulos hasta la extracción del producto del molde (moldeo por inyección). El granulado suministrado puede utilizarse fácilmente en combinación con una embutidora al vacío. El llenado automático de la máquina de moldeo por inyección permite entonces un tiempo de funcionamiento de la máquina de 24 horas/día.
Los gránulos y los productos elaborados a partir de ellos no están destinados al consumo. Debido a la densidad del material, los productos suelen ser muy duros, por lo que resulta difícil morderlos. Sin embargo, si las partes se consumen inadvertidamente o entran en el tracto digestivo de un ser humano o un animal, no existe ningún riesgo para la salud debido a las materias primas puramente vegetales y/o naturales. El material está completamente degradado. El consumo de los gránulos aquí divulgados o de los utensilios fabricados con ellos no es peligroso para la salud ni siquiera en grandes cantidades y es excretado por el organismo sin dejar residuos.
V. Ilustraciones
Figura 1:Se introdujeron varias pajitas en agua tibia durante 10 minutos, se sacaron y se fotografiaron.A:Pajita de pasta, pajita para beber fabricada con masa de pasta compuesta de harina de trigo;B:Pajita Wisefood, pajita para beber Wisefood compuesta de cereales y cáscara de manzana;C:Pajita de arroz, pajita para beber que comprende harina de arroz;D:Pajita Bao, pajita para beber fabricada con gránulos según la invención.
Figura 2:Se introdujeron varias pajitas en agua tibia durante 30 minutos, se sacaron y se fotografiaron.A:Pajita de pasta, pajita para beber fabricada con masa de pasta compuesta de harina de trigo;B:Pajita Wisefood, pajita para beber Wisefood compuesta de cereales y cáscara de manzana;C:Pajita de arroz, pajita para beber que comprende harina de arroz;D:Pajita Bao, pajita para beber fabricada con gránulos según la invención.
Figura 3:Se introdujeron varias pajitas en agua tibia durante 60 minutos, se sacaron y se fotografiaron.A:Pajita de pasta, pajita para beber fabricada con masa de pasta compuesta de harina de trigo;B:Pajita Wisefood, pajita para beber Wisefood compuesta de cereales y cáscara de manzana;C:Pajita de arroz, pajita para beber que comprende harina de arroz;D:Pajita Bao, pajita para beber fabricada con gránulos según la invención.
Figura 4:Se introdujeron varias pajitas en agua tibia durante 120 minutos, se sacaron y se fotografiaron.A:Pajita de pasta, pajita para beber fabricada con masa de pasta compuesta de harina de trigo;B:Pajita Wisefood, pajita para beber Wisefood compuesta de cereales y cáscara de manzana;C:Pajita de arroz, pajita para beber que comprende harina de arroz;D:Pajita Bao, pajita para beber fabricada con gránulos según la invención.
Figura 5:Se colocaron varias pajitas en agua tibia durante 24 horas, se sacaron y se fotografiaron.A:Pajita de pasta, pajita para beber fabricada con masa de pasta compuesta de harina de trigo;B:Pajita Wisefood, pajita para beber Wisefood compuesta de cereales y cáscara de manzana;C:Pajita de arroz, pajita para beber que comprende harina de arroz;D:Pajita Bao, pajita para beber fabricada con gránulos según la invención.
VI. Descripción detallada de la invención
Definiciones
"Almidón vegetal"se refiere a cualquier almidón derivado de material vegetal. El almidón puede obtenerse de raíces, remolachas, tubérculos, rizomas, ejes de brotes, hojas, frutos o semillas. Los almidones vegetales ejemplares son el almidón de trigo, el almidón de patata, el almidón de maíz, el almidón de arroz o el almidón de tapioca; el almidón de yuca(Manihot esculenta),de judía tuberosa(Pachyrhizus tuberosus),de batata(Ipomoea batatas),de ñame(Dioscorea spec.),veza tuberosa(Lathyrus tuberosus),arakacha(Arracada xanthorrhiza),acedera tuberosa(Oxalis tuberosa),capuchinatuberosa(Tropaeolum tuberosum),ulluco(Ullucus tuberosus),arrurruz de las Indias Orientales(Tacca leontopetaloides),arrurruz(Maranta spec.),achira(Canna indica),taro(Colocasia esculenta),tania(Xanthosoma sagittifolium),nenúfar blanco(Nymphaea alba),rosa amarilla de estanque(Nuphar lutea)o chayóte(Sechium edule).
"Fibras vegetales”significa fibras obtenidas a partir de plantas, como las fibras de paja o de hierba. Las fibras vegetales pueden presentarse en gránulos con una longitud de fibra de 0,5-3,8 mm. Preferentemente, las fibras tienen una longitud de 0,7-1, 1 mm.
"Celulosa”significa masa fibrosa producida durante el despulpado químico de las plantas, especialmente la madera. Se compone en gran parte de celulosa. Para las pajitas de la presente invención se utiliza preferentemente pulpa con fibras cortas. La celulosa puede estar presente en gránulos con una longitud de fibra de 0,5-3,8 mm. Preferentemente, las fibras tienen una longitud de 0,7-1, 1 mm. La celulosa de la presente invención puede proceder de muchas plantas diferentes, como coniferas, árboles de hoja caduca o bambú. En realizaciones particularmente preferentes, la celulosa está hecha, al menos parcialmente, de material vegetal de baobab. En otra realización particularmente preferente, la celulosa está hecha, al menos parcialmente, de material vegetal de bambú.
“Pulpa de madera” se refiere a la masa fibrosa resultante de la degradación mecánica de las plantas, especialmente de la madera. A diferencia de la celulosa utilizada para papeles de mayor calidad, la pulpa de madera contiene grandes cantidades de lignina. Para los gránulos de la presente invención se utiliza preferentemente pulpa de madera con fibras cortas. La pulpa de madera puede estar presente en gránulos con una longitud de fibra de 0,5 a 3,8 mm. Las fibras tienen preferiblemente una longitud de 0,7-1,1 mm. En algunas realizaciones de la presente invención, se usa una combinación de pulpa de madera y celulosa.
"Fibras naturales”es un término general e incluye las fibras vegetales, la celulosa y la pulpa de madera.
Los "espesantes vegetales"y los"agentes gelificantes vegetales" son espesantes y agentes gelificantes derivados de recursos vegetales o bacterianos. Se prefieren los espesantes y gelificantes de origen vegetal. Provocan la gelificación del líquido. Ejemplos de espesantes o gelificantes vegetales son el agar-agar, la pectina, la carragenina, los alginatos, la goma garrofín, la goma guar, el sagú, la goma xantana, la goma arábiga, la harina de arroz, la harina de trigo duro o la sémola de trigo duro.
La"goma guar"(también conocida como aditivo alimentario E 412) es un espesante o gelificante vegetal. Se obtiene de las semillas molidas de la planta guar. Cabe destacar especialmente que la goma guar potencia considerablemente el efecto de otros agentes espesantes o gelificantes vegetales y, por tanto, es popular para su uso con otros agentes espesantes o gelificantes vegetales.
La "goma xantana" (también conocida como aditivo alimentario E 415), o "goma xantana", es un espesante y gelificante bacteriano. Lo producen bacterias del géneroXanthomonasa partir de sustratos que contienen azúcar. Preferentemente, la goma xantana de la presente invención se deriva de bacterias de la especieXanthomonas campestris.La lengua del diablo puede utilizarse como alternativa a la goma xantana en la presente invención.
La"lengua del diablo"(Amorphophallus Konjac)(también conocida como aditivo alimentario E 425) es una especie vegetal del género raíz de titanio. El tubérculo de esta planta se llama raíz de konjac. La harina del tubérculo presenta excelentes propiedades filmógenas y se vuelve hidratante, es gris moteada e insípida. A diferencia de la gelatina convencional, el konjac no se disuelve rápidamente. La adición de lengua del diablo o goma xantana es beneficiosa para la viscosidad de la masa y le confiere excelentes propiedades de fluidez durante la producción del granulado, pero también en la transformación posterior del granulado en productos.
"Agar-agar” se refiere a un polímero de galactosa derivado de algas. El agar-agar se obtiene de las paredes celulares de las algas, especialmente las rojas.
"Pectina"(también conocida como aditivo alimentario E 440a o E 440b) se refiere a polisacáridos vegetales que comprenden esencialmente a-1-4-ácidos galacturónicos unidos glucosídicamente. Pueden obtenerse, por ejemplo, de las cáscaras de manzanas, limones y otras frutas. La pectina es un espesante o gelificante vegetal que garantiza la gelificación de los líquidos.
La"carragenina"(también conocida como aditivo alimentario E 407) es un espesante o gelificante vegetal obtenido a partir de diversas especies de algas rojas.
El"alginato" es un espesante o gelificante vegetal y consiste en sales de ácido algínico. Puede extraerse de algas pardas secas y molidas. Según la sal, se conoce con los números E 401, E 402, E 403, E 404 y E 405.
La"goma garrofín"(también conocida como aditivo alimentario E 410) es un espesante o gelificante vegetal obtenido de las semillas del garrofín por molienda. La harina obtenida es blanca e insípida.
El"sagú"es un espesante o gelificante vegetal. El sagú se obtiene de la pulpa rica en almidón de diversas especies vegetales, como la palma de sagú, la mandioca o la patata. A menudo se ofrece en gránulos en forma de pequeños pellets. El sagú se hincha unas tres veces en líquido caliente y tiene un fuerte efecto aglutinante cuando se enfría.
Para evitar que el líquido se vuelva pastoso, el sagú sólo se hierve o se pone en remojo hasta que las bolas estén blandas pero conserven su forma.
La"goma arábiga"(también conocida como aditivo alimentario E 414) es un espesante y gelificante vegetal obtenido a partir de la savia resinosa de especies de acacia originarias de África, comola Acacia senegal. La goma arábiga puede presentarse en forma de polvo o de goma.
La"harina de arroz"es un espesante y gelificante vegetal que se obtiene descascarillando granos de arroz y moliéndolos después finamente. Según se utilicen granos de arroz pulidos o sin pulir (integral), se obtiene harina de arroz blanco o integral.
La"harina de trigo duro"es un espesante y gelificante vegetal obtenido a partir del trigoduro(Triticumdurum),también conocido como trigo duro, trigo duro o trigo cristal. Los granos de trigo duro se descascarillan y se muelen varias veces para producir harina de trigo duro.
La"sémola de trigo duro"es un espesante vegetal obtenido a partir del trigoduro(Triticumdurum),también conocido como trigo duro, trigo duro o trigo cristal. Al igual que en la producción de harina de trigo duro, los granos de trigo duro se descascarillan y luego se muelen. Sin embargo, los granos blancos duros se muelen con menos frecuencia que en la producción de harina de trigo duro, por lo que la sémola blanca dura tiene una estructura granulométrica más gruesa.
"Cera”se refiere a cualquier cera de origen natural, como la cera de carnauba, la cera de abejas o la cera de soja. En la presente invención se prefiere la cera de colza, la cera de soja o la cera de carnauba. La "cera de carnauba" se obtiene de la hoja de la palmera carnauba(Copernicia prunifera).Las hojas se recolectan y la cera se separa mediante secado y acción mecánica. La cera se utiliza en diversas industrias, como la alimentaria, la cosmética y la farmacéutica. La cera de carnauba sin tratar tiene un color amarillento claro, verdoso a gris oscuro, está entreverada de burbujas de aire, es dura, quebradiza e insoluble en agua. La cera de carnauba es la cera natural más dura, con un punto de fusión superior a 80 °C. También es comestible, por lo que es naturalmente alimentaria, y tiene un sabor suave. Esto es ventajoso porque el granulado y los productos obtenidos a partir de él no tienen olor inherente. Además, la adición de cera de carnauba a los materiales de los gránulos que contienen almidón vegetal y agentes espesantes y/o gelificantes hace que el procesado de los materiales sea más suave, pero también contribuye a la fuerza, dureza y resistencia de los gránulos y del producto resultante. En la presente invención, la cera de carnauba se utiliza preferentemente en forma de polvo. la "cera de soja" se obtiene de la soja madura(Glycine max).Primero se cosechan las semillas de soja y se extrae el aceite de soja. Se hidrogenan, bajo una presión de unos 200 bares y temperaturas de unos 140°C - 225 °C en presencia de un catalizador metálico, se obtiene la cera de soja. La cera se utiliza en diversas industrias, como la cosmética y la de velas. La cera de soja sin tratar tiene un color blanco cremoso muy claro, a veces amarillento, es dura, quebradiza e insoluble en agua. La cera de soja tiene un punto de fusión de unos 50 °C. También es comestible y tiene un sabor suave. Esto es ventajoso para los gránulos y los productos obtenidos a partir de ellos, ya que no tienen un olor inherente. Además, la adición de cera de soja a los materiales de los gránulos, incluidos el almidón vegetal y los agentes espesantes y/o gelificantes, hace que el procesado de los materiales sea más suave, pero también contribuye a la fuerza, dureza y resistencia de los gránulos y del producto resultante. En la presente invención, la cera de soja se utiliza preferentemente en forma de polvo. A la cera anterior pueden añadirse opcionalmente biopolímeros como el caucho natural. La "cera de colza" se obtiene de las semillas de la colza(Brassica napus)o también de su pariente cercano la colza oleaginosa(Brassica rapa subsp. oleifera).Se cosechan las semillas y primero se extrae el aceite de colza. La cera de colza se obtiene endureciendo el aceite de colza. El punto de fusión de la cera de colza se sitúa aproximadamente entre 57°C y 61°C. La cera de colza también es comestible y tiene las propiedades beneficiosas descritas para la cera caunaubawax y la cera de soja.
"Biopolímero" se refiere a un polímero basado en materias primas vegetales que es biodegradable. Un biopolímero ejemplar es el caucho natural, también llamado gum elasticum o resina elástica. El caucho natural ofrece mayor resistencia al agua que las ceras. Por lo tanto, el caucho natural en sí o sus mezclas son especialmente ventajosos en la fabricación de un producto final a partir de gránulos. El caucho natural puede estar contenido en el propio granulado, pero también puede servir como componente de un revestimiento de un artículo de uso cotidiano fabricado con granulado. Esto es ventajoso para los productos que entran en contacto con líquidos, como las pajitas para beber. El caucho natural se utiliza en forma de látex natural/leche de látex natural, alternativamente en forma de emulsión a base de caucho natural y agua con un contenido en sólidos del 40-65%, preferentemente del 50-60%, más preferentemente del 60% de caucho. Además, los biopolímeros vegetales incluyen el celuloide, el celofán, la fibra vulcanizada a base de celulosa, el nitrato de celulosa, el propionato de celulosa y el acetato butirato de celulosa, las mezclas de almidón y las materias primas renovables como la lignina, la quitina, la caseína y la gelatina vegetal. Además, los aceites vegetales como el de ricino son biopolímeros. Cabe señalar que en la presente descripción "biopolímero" no se equipara a "bioplástico", "bioplásticos" y polímeros similares procesados químicamente.
"Emulsión”se refiere a cualquier mezcla distribuida de varios componentes, como uno o más sólidos y un disolvente como el agua. Una emulsión puede ser de cera o de caucho. Una emulsión según la invención comprende cera de carnauba, caucho y agua. El látex natural también es una emulsión de caucho y agua.
"Aceite" se refiere a cualquier aceite vegetal, mineral o animal. Preferentemente, el aceite de la presente invención es un aceite vegetal. Se prefieren especialmente el aceite de colza, el aceite de nuez y el aceite de girasol.
"Compostable" se refiere a la propiedad de un material de degradarse en un 90% al cabo de 6 meses en condiciones aeróbicas definidas. La compostabilidad de un material puede determinarse según la norma DIN EN 13432, versión 2000-12. En este contexto, la compostabilidad se refiere tanto al compostaje industrial como al compostaje no industrial mediante descomposición puramente biológica o putrefacción (compostaje doméstico). Así, los gránulos según la invención y los productos obtenidos a partir de ellos pueden compostarse tanto mediante putrefacción intensiva como mediante fermentación seca en un plazo de 4-8 semanas, preferentemente en 4 semanas, de forma que los gránulos y los productos se hayan disuelto completamente en este tiempo.
"Compostable en el jardín" se refiere a la propiedad de un material de ser completamente degradable sólo por exposición a la atmósfera, por ejemplo en un montón de compost.
"Ultracompostable"significa la propiedad de un material de ser completamente degradable en 50 días sólo por exposición a la atmósfera, por ejemplo en un montón de compost.
“Biodegradable" se refiere a la característica de un procedimiento para degradar completamente una sustancia orgánica biológicamente, es decir, por organismos vivos o sus enzimas. En este caso, la degradación de la sustancia tiene lugar en condiciones aeróbicas en un máximo de 10 años, preferentemente en 5 años, incluso más preferentemente en 1 año.
"Reciclable"significa que tras su uso (por ejemplo, como pajita para beber), el material puede utilizarse mediante un procedimiento de reprocesamiento (reciclaje) como material para fabricar un nuevo producto que no esté destinado a la incineración. Por ejemplo, los productos granulares aquí descritos pueden servir como materia prima en la producción de gránulos reciclados tras ser triturados para su uso. Además, los restos del procedimiento de fabricación pueden triturarse y reciclarse (las llamadas astillas o virutas de madera). Esto contrasta con los materiales que, tras su uso, deben reciclarse mediante incineración o depositarse definitivamente en vertederos.
"Estearato de magnesio" El estearato de magnesio es la sal magnésica del ácido esteárico y pertenece a los jabones de cal. Se obtiene a partir de grasas y aceites mediante la división de sus glicéridos utilizando magnesio, jabones y glicerina. El estearato de magnesio se utiliza, por ejemplo, en la industria farmacéutica como agente auxiliar para la producción de comprimidos o granulados. El estearato de magnesio también se utiliza en algunos dulces. El estearato de magnesio puede producirse a partir de grasas de origen animal y vegetal. A menudo se utiliza aceite de germen de soja, colza o maíz. La sustancia también es útil porque tiene propiedades lubricantes que evitan que los ingredientes se peguen al equipo de fabricación durante la compresión de polvos químicos en comprimidos sólidos. El estearato de magnesio es el lubricante más utilizado para comprimidos. En la producción de caramelos prensados, el estearato de magnesio actúa como agente separador y se utiliza para ligar el azúcar en caramelos duros como los de menta. El estearato de magnesio se utiliza habitualmente como lubricante en concentraciones comprendidas entre el 0,25% y el 5,0% en la fabricación de comprimidos, cápsulas y otras formas farmacéuticas orales. Debido a su larga utilización como excipiente en las industrias farmacéutica, alimentaria y cosmética, la seguridad del estearato de magnesio está bien documentada.
"Estearato de calcio",el estearato de calcio se utiliza para la producción de los llamados estabilizadores no tóxicos de plásticos, preferentemente en combinación con estearato de zinc, pero también estearato de bario o estearato de magnesio. También se utiliza como lubricante en productos farmacéuticos y como lubricante (grasa amortiguadora) en la industria papelera y metalúrgica, como repelente al agua en materiales de construcción y en el tratamiento de la arena. El estearato de calcio técnico se obtiene haciendo reaccionar cloruro de calcio con la sal sódica del ácido esteárico (normalmente contaminada con la sal sódica del ácido palmítico) y lavando después el cloruro de sodio. Es un agente impregnante para textiles. En plásticos puede actuar como secuestrante o neutralizador de ácidos en concentraciones de hasta 1000 ppm, como lubricante y como agente desmoldeante. Puede utilizarse en concentrados de colorantes plásticos para mejorar la humectación de los pigmentos. En el PVC rígido, puede acelerar la fusión, mejorar la fluidez y reducir el hinchamiento del sello. Las aplicaciones en las industrias farmacéutica y de cuidado personal incluyen agentes desmoldeantes de comprimidos, agentes antiadherentes y gelificantes. El estearato de calcio es un componente de algunos tipos de antiespumantes. Además, el estearato de calcio es un agente antiaglomerante que permite la movilidad fina de los sólidos y evita así que los ingredientes en polvo se apelmacen. En la fabricación de papel, el estearato de calcio se utiliza como lubricante para conseguir un buen brillo y evitar la formación de polvo y el agrietamiento de las arrugas en la producción de papel y cartón. Se puede añadir entre un 0,1 y un 10%.
El"estearato de zinc" es un polvo blanco con un punto de fusión de 130°C, un punto de inflamación de 277°C y una temperatura de autoignición de 420°C. La masa molecular es de 632,3 g/mol. El estearato de zinc no es soluble en agua. El estearato de zinc se utiliza como estabilizador de emulsiones. En la magia con cartas, el estearato de zinc se utiliza como polvo para cartas, lo que mejora las propiedades de deslizamiento de las cartas. El estearato de zinc también se utiliza como lubricante en la transformación de plásticos. Evita que las piezas de poliamida se peguen entre sí y es una ayuda para los problemas de plastificación. Si el tornillo plastificante no absorbe bien el material, puede mejorarse añadiendo aproximadamente un 0,2% de estearato de cinc, especialmente con poliamida 6.0. Si el tornillo plastificante no absorbe bien el material, puede mejorarse añadiendo aproximadamente un 0,2 % de estearato de cinc.
"Glicerol", el glicerol es el nombre trivial y el nombre común del propano-1,2,3-triol y se utiliza preferentemente como líquido (como solución, preferentemente como solución al 100%) en la presente invención, pero también puede utilizarse como sólido. La glicerina se utiliza como lubricante y humectante. Se prefiere E 422. El E 422 se obtiene principalmente a partir de grasas y aceites vegetales. También es posible la producción a partir de materiales sintéticos o animales. Se prefiere la "glicerina vegetariana" o "glicerina vegana", que se produce mediante la transesterificación de aceites vegetales. Como aditivo alimentario, el E 422 está generalmente permitido para todos los alimentos y tampoco existe restricción de cantidad máxima para el uso de glicerol. En la presente invención, la adición de glicerol aumenta la movilidad del material. Como alternativa al glicerol, también puede utilizarse sorbitol en la presente invención.
El"Sorbitol"es un plastificante natural y se utiliza como agente plastificante. La producción industrial se realiza a partir de la glucosa (dextrosa), que se obtiene del almidón de maíz y trigo; la glucosa se convierte en glucitol por hidrogenación catalítica. Como ocurre con todos los productos fabricados mediante sacarificación del almidón en Europa, no existen en el mercado productos modificados genéticamente para el sorbitol, aunque el uso de organismos modificados genéticamente sería posible para la producción de sorbitol. En la presente invención, el sorbitol se utiliza como lubricante y humectante. Se prefiere E 420. También se prefiere el "sorbitol vegetariano" o el "sorbitol vegano". Como aditivo alimentario, el E 420 está generalmente aprobado para todos los alimentos. En la presente invención, la adición de sorbitol aumenta la movilidad del material.
Los"excipientes"son sustancias que confieren a los gránulos y a los productos elaborados a partir de ellos otras propiedades ventajosas, por ejemplo en términos de forma, fabricabilidad, estabilidad. Los excipientes incluyen, por ejemplo, antioxidantes, levadura en polvo, aglutinantes, emulsionantes, estabilizantes, colorantes, fragancias o neutralizadores de olores y/o abrillantadores. Estos excipientes son biodegradables. Los neutralizadores de olores incluyen sustancias de vainilla, limón, lavanda o abeto.
"Caucho" se refiere al caucho natural en forma de emulsión con agua, así como el látex natural o la leche de látex natural, como el látex natural Laguna de Colok GmbH. La emulsión de látex o caucho puede contener además un agente desmoldeante como Struktol® o amoníaco. El contenido de sólidos preferente de una emulsión de caucho es del 60% de caucho. Látex natural y emulsión de caucho se refieren a la misma emulsión y deben entenderse indistintamente.
Los"aditivos antiadherentes",también conocidos como "agentes antiadherentes" o "aditivos antiadherentes", o "agentes antiadherentes" evitan que los gránulos de la invención se peguen entre sí, pero también pueden añadirse opcionalmente sólo cuando los gránulos se procesan en diversos productos. Los términos son conocidos por el profesional. La composición exacta de estos aditivos antiadherentes o antiadherentes depende del fabricante. Los aditivos antiadherentes se utilizan preferentemente con emulsión de caucho o látex. Los aditivos antiadherentes incluyen aceites, glicerina, sorbitol, lecitina, grasas vegetales y estearatos vegetales.
La"humedad residual" describe el contenido de humedad en el granulado acabado o en el producto elaborado a partir de él. Una humedad residual del 20%, por ejemplo, significa que el contenido de humedad en el granulado acabado sigue siendo del 20%. La humedad residual se mide mediante un indicador electrónico de humedad, como un medidor de humedad de la madera.
Los datos en % deben entenderse como fracción de masa o porcentaje en peso (% en peso), a menos que se indique explícitamente lo contrario. Por ejemplo, si una mezcla a partir de la cual se elaboran los gránulos está compuesta por un 50% de almidón y un 50% de espesante y/o gelificante, entonces una mezcla con un peso de 1.000 g está compuesta por 500 g de almidón y 500 g de espesante y/o gelificante. Si se añade un 70% de agua a esta mezcla (1000 g) sobre el peso total de la mezcla, se añaden 700 g de agua.
Todos los aditivos e ingredientes de la presente invención están aprobados para su uso en alimentos y se basan en fuentes puramente vegetales o naturales.
Gránulos biodegradables y compostables
La presente invención se refiere a un granulado biodegradable y compostable que comprende almidón vegetal y un agente espesante y gelificante vegetal con refinamiento opcional mediante la adición de otras materias primas vegetales y/o naturales. Los gránulos pueden contener un 40-60% de almidón y un 40-60% de agentes espesantes y/o gelificantes, más opcionalmente un 0-20% de aditivos naturales como fibras, conservantes, aceites, ceras, estearatos, glicerina, colorantes, aromas, fragancias y otros aditivos descritos en el presente documento. Preferentemente, los gránulos comprenden una fracción sólida (% = % en peso) de 40-50% de almidón, 40-50% de agente espesante y/o gelificante y 0-20% de otros ingredientes. Más preferentemente, los gránulos comprenden una fracción sólida compuesta por un 45-50% de almidón, un 45-50% de espesante y/o gelificante y un 0-10% de otros ingredientes. La proporción entre almidón y espesante y/o gelificante en los gránulos es preferentemente de 1:1. Por lo tanto, el almidón y los agentes espesantes y/o gelificantes están presentes preferentemente a partes iguales. Esta proporción se mantiene preferentemente incluso con un refinamiento opcional mediante la adición de otros ingredientes vegetales y/o naturales. Los gránulos también tienen una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%, más preferentemente del 19-20%.
El almidón vegetal contenido en los gránulos según la invención es un almidón nativo/natural, no tratado, que comprende almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca o almidón de mandioca, Judía tuberosa, batata, ñame, veza tuberosa, arakacha, acedera de madera bulbosa, capuchina bulbosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tannia, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote o una mezcla de los mismos. Preferentemente, el almidón vegetal contenido en los gránulos según la invención es almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o una mezcla de los mismos, siendo particularmente preferente el almidón de trigo.
El agente espesante y/o gelificante vegetal contenido en los gránulos según la invención comprende goma guar, goma xantana, agar agar, pectina, carragenano, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola o una mezcla de las mismas. Preferentemente, el agente espesante y/o gelificante contenido en los gránulos según la invención es una mezcla de goma guar y goma xantana. La proporción de espesante y/o gelificante influye en el aspecto de los gránulos y de los productos elaborados con ellos. La adición de agentes espesantes y/o gelificantes puede afectar al grado de transparencia del producto. Además, la proporción de espesante y/o gelificante también puede influir en la densidad del material. Cuanto menor sea la proporción de agente espesante y/o gelificante en la mezcla, mayor será la capacidad de hinchamiento del material producido en el procedimiento de moldeo y, en consecuencia, menor será la densidad del material. Sin embargo, la capacidad de hinchamiento también está relacionada con el calor suministrado durante el procedimiento de fabricación y moldeado. Así, se puede fabricar un producto de diferente densidad. Para un producto de baja densidad pero con más espacios de aire, se necesita menos material para inyectarlo en la máquina de fabricación (moldeo por inyección) porque se expande en el molde. El producto tiene un aspecto similar a la espuma de poliestireno. Por el contrario, un producto con una mayor proporción de espesante y/o gelificante en la mezcla tiene una mayor densidad. A continuación, se inyecta en el molde la cantidad de material correspondiente para crear un producto con propiedades similares a las del plástico.
Los gránulos tienen preferentemente una humedad residual del 15-22%, más preferentemente del 19-20%. Una mayor humedad residual en el granulado puede dar lugar a una masa grasienta en el procedimiento posterior de fabricación de productos elaborados con el granulado. Si la humedad residual es demasiado baja, el material granulado no reticulará en el procedimiento de fabricación posterior. El resultado es que el material se deforma, no se compacta y, por tanto, no crea un producto estable. Además, no se crea una superficie lisa del producto.
Además, los gránulos pueden contener uno o más de los siguientes aditivos (refinados).
Los gránulos pueden contener además glicerol vegetal. Para ello se utiliza glicerina como solución. La glicerina vegetal tiene propiedades de retención de agua. Se utiliza como hidratante y emoliente. La adición de glicerina puede aumentar la flexibilidad del granulado y de los productos elaborados con él. El sorbitol puede utilizarse como alternativa a la glicerina.
Los gránulos pueden contener además celulosa y/o pulpa de madera. Esto aumenta la estabilidad mecánica y la resistencia a la rotura del granulado y de los productos elaborados con él y puede evitar que los productos se doblen, se astillen o se rompan. Los gránulos de la presente invención contienen hasta un 20% de celulosa, pulpa de madera o fibras vegetales. Un contenido más elevado complicaría la transformación posterior en productos, ya que éstos se volverían demasiado quebradizos. Con un contenido del 4-10% se obtienen propiedades mecánicas especialmente buenas. En comparación con la pulpa de madera, la celulosa tiene la ventaja de que los productos fabricados son más transparentes.
Los gránulos pueden contener además fibras vegetales, como fibras de paja y/o fibras de hierba. Al igual que la celulosa o pulpa de madera, la adición de fibras vegetales también aumenta la estabilidad mecánica de los productos fabricados con ellas. En comparación con la pulpa, las fibras vegetales, así como la pulpa de madera, tienen la ventaja de que los productos producidos son más estables y se utilizan menos productos químicos en su producción. Los gránulos de la presente invención mantienen hasta un 20% de fibras vegetales. Las fibras se utilizan en una longitud de 0,5-3,8 mm. Una longitud de fibra de 0,7-1,1 mm es óptima. Las fibras más largas pueden retrasar o impedir por completo el procedimiento de hinchamiento del granulado, así como la reticulación de las materias primas en el granulado durante el procesamiento posterior del granulado, es decir, al fabricar un producto deseado. Las fibras más cortas no repercuten en una mayor estabilidad del producto final.
La dureza y la flexibilidad del granulado o del producto fabricado a partir de él son variables. En algunas realizaciones, los gránulos o el producto son duros. En algunas realizaciones, los gránulos o el producto son ligeramente flexibles. En otras realizaciones, los gránulos o el producto son rígidos. Añadiendo glicerina o una o varias fibras de celulosa/pulpa de madera/vegetales, los gránulos o el producto pueden tener la estabilidad/flexibilidad deseada. Un granulado que comprende celulosa y/o pulpa de madera y/o fibras vegetales se utiliza preferentemente para la producción de un objeto muy estable dimensionalmente y duro, por ejemplo para la producción de una taza de café o un peine. Las fibras mejoran significativamente la estabilidad y la resistencia al desgarro del producto. La adición de glicerina hace que los gránulos o el producto elaborado con ellos sean más blandos y flexibles.
Cuanto menor sea la proporción de espesante y gelificante vegetal en comparación con el almidón vegetal, más inestable será el producto producido. A partir de un contenido de almidón superior al 70%, el grado de hinchamiento del material aumenta significativamente (véanse las realizaciones especiales I y II). Así, con un mínimo del 80% de almidón, es muy preferente un contenido de fibra en la mezcla, ya que las fibras mejoran significativamente la estabilidad y la resistencia al desgarro del producto.
Además, los gránulos pueden comprender adicionalmente cera, preferentemente cera de colza, cera de soja, cera de candelilla, cera de salvado de arroz o cera de carnauba, más preferentemente cera de colza como sólido. La presencia de cera en los gránulos hace que los productos fabricados con ellos tengan una mayor resistencia a líquidos como el agua, los aceites y las grasas. La adición de cera en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%. al menos un 30% o incluso más de un 30%. Los gránulos pueden contener entre 1 y 10% de cera, preferentemente 5% de cera, preferentemente cera de colza.
Los gránulos pueden contener además un biopolímero. Los biopolímeros también aumentan la resistencia de los productos elaborados con el granulado al agua, la grasa y el aceite. La adición de biopolímeros altamente resistentes en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto elaborado a partir de ellos en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%. El biopolímero preferente es el caucho natural. Además, los gránulos pueden contener caucho natural/látex natural/leche de látex natural. El caucho natural también puede servir como ingrediente principal de un revestimiento de los productos fabricados a partir de gránulos. Especialmente las pajitas hechas de granulado se benefician de un revestimiento con látex natural en términos de longevidad en el líquido.
Los gránulos de la invención pueden comprender además aceite, preferentemente aceite de nuez o aceite de colza. El aceite mejora las propiedades de fluidez de la masa bruta durante la producción en gránulos, así como de los gránulos durante la producción del producto.
Los gránulos también pueden contener uno o más conservantes. Añadiendo conservantes al material del granulado se puede contrarrestar el enmohecimiento del granulado o del producto producido. Los conservantes incluyen E 220 dióxido de azufre/ácido sulfuroso, E 221 sulfito sódico, E 222 hidrogenosulfito sódico, E 223 disulfito sódico, E 224 disulfito potásico, E 226 sulfito cálcico, E 227 hidrogenosulfito cálcico, E 228 hidrogenosulfito potásico o una mezcla de los mismos. Estos conservantes están catalogados como aditivos alimentarios que, además de las propiedades clásicas de un conservante, también contrarrestan la degradación de colorantes, vitaminas, fragancias y sabores opcionalmente presentes en los gránulos por la influencia del oxígeno. Así, la vida útil general del granulado, así como del producto elaborado con él, se conserva durante más tiempo.
Además, los gránulos pueden contener vinagre y/o lecitina. El vinagre y la lecitina se utilizan como aglutinantes de los ingredientes de los gránulos. Así, los distintos ingredientes del granulado pueden combinarse mejor y de forma más homogénea entre sí añadiendo vinagre y lecitinas.
Los gránulos pueden comprender además un estearato vegetal como estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y/o tristearato de aluminio. Como lubricantes se utilizan estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y tristearato de aluminio. De este modo, el granulado o los productos elaborados a partir de él son menos adherentes y pueden desprenderse más fácilmente de los moldes, por ejemplo. Uno o más de los estearatos pueden constituir el 0,1-10% del material de los gránulos. En algunas realizaciones, los gránulos comprenden preferentemente entre 0,4% y 8% de estearato de magnesio, 0,16% de estearato de calcio, 0,32% de estearato de zinc y/o 1,6% de tristearato de aluminio.
Opcionalmente, el color de los gránulos también puede modificarse utilizando colorantes alimentarios convencionales. Además, opcionalmente, el olor de los gránulos puede modificarse añadiendo aromas convencionales, preferentemente aceites esenciales.
La forma de los trozos de granulado es variable. Los gránulos pueden tener, por ejemplo, forma de gota, de lenteja, cilíndrica o de perla, pero también de escama (copos). El diámetro de los trozos de granulado es variable. El diámetro de los trozos de granulado puede ser de 1-5 mm. En las realizaciones preferentes, el diámetro de los gránulos es de 3-5 mm. Los diámetros ejemplares de las piezas individuales de granulado son 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm, 3,5 mm, 4 mm, 4,5 mm, 5 mm. Un determinado diámetro de los trozos de granulado tiene por objeto evitar la formación de polvo, que de todos modos es muy baja debido a la densidad del material y a la humedad residual y no suele producirse.
El granulado puede utilizarse para moldeo por inyección o extrusión, dependiendo del producto deseado. En ambos casos, se sitúa en un canal de tornillo en un barril calentable, se homogeneiza por cizallamiento del tornillo y por efecto del calor y se comprime por presión dinámica para, a continuación, inyectarse a alta presión en un molde deseado (moldeo por inyección), guiarse a través de boquillas de salida (extrusión, extrusión de película) o soplarse en un molde como combinación de ambos procedimientos (moldeo por soplado). Además, también pueden fabricarse cuerpos huecos mediante moldeo rotacional.
Realizaciones preferentes de los gránulos
Además de una humedad residual del 15-22%, el granulado tiene la siguiente composición del contenido sólido:
Además de un contenido de humedad residual del 15-22%, el granulado tiene preferentemente la siguiente composición del contenido de sólidos:
Además de una humedad residual del 15-22%, el granulado presenta de forma especialmente preferente la siguiente composición de la fracción sólida:
Variante A:
Variante B:
Variante C:
Variante D:
Variante E:
Variante F:
Variante G:
Variante H:
Variante I:
Procedimiento para la preparación de gránulos según la invención
La presente invención también incluye procedimientos de fabricación de los gránulos de la presente invención. El procedimiento comprende las siguientes etapas: a) Preparación de una mezcla de componentes sólidos y líquidos. Los componentes sólidos incluyen
Los aditivos opcionales comprenden fibras vegetales, celulosa, pulpa de madera, cera y/o caucho natural, así como sabores, fragancias y otros aditivos descritos en el presente documento, o una mezcla de los mismos, Los ingredientes líquidos comprenden agua y se añaden en una cantidad total del 30-60% del peso total de los ingredientes sólidos. b) formación de una hebra granular; c) curado y deshumidificación de la hebra granular, dejando los gránulos con una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22% d) corte de la hebra granular producida en c) en gránulos; En algunas realizaciones, el procedimiento comprende la etapa d), cortando la hebra en gránulos antes de la etapa c), curado y deshumidificación.
En una realización preferente, el procedimiento comprende las siguientes etapas:
(a) preparar una mezcla de componentes sólidos y líquidos. Los ingredientes sólidos comprenden un 40-60% de almidón vegetal y un 40-60% de espesante y gelificante vegetal, preferentemente en una proporción 1:1. Opcionalmente, pueden incluirse entre un 0 y un 20% de aditivos tales como fibras vegetales, celulosa, pulpa de madera, cera y/o caucho natural, así como aromatizantes y similares o una mezcla de los mismos, sin que varíe preferentemente la proporción de almidón y espesante y/o gelificante de 1:1. Los componentes líquidos comprenden agua y se añaden en una cantidad total del 30-60% en peso del total de los componentes sólidos.
b) formar una hebra de granulado;
c) curar y deshumidificar el filamento granulado, dejando un contenido de humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22
d) cortar la hebra de granulado producida en c) en gránulos;
Etapa a
En la etapa a), el almidón vegetal y el espesante vegetal y el agente gelificante se mezclan con líquido que comprende agua para formar una mezcla en polvo con alta humedad residual. Esto se hace con una batidora que remueve la mezcla hasta obtener una masa homogénea. La mezcla también puede comprender opcionalmente glicerol, sorbitol, fibras vegetales, celulosa, pulpa de madera, conservantes, aromatizantes, cera (preferentemente cera de colza, cera carnauba o cera de soja), caucho natural (preferentemente en forma de emulsión o en polvo), estearato (preferentemente estearato de magnesio), aceite (preferentemente aceite de nuez), vinagre y lecitina y/u otros aditivos descritos en el presente documento.
Aquí, los ingredientes sólidos/secos deben mezclarse primero (almidón, agentes espesantes o gelificantes, fibras, etc.). A continuación, los ingredientes líquidos (agua, glicerina, aceite, colorantes alimentarios, aromas, etc.) se miden en relación con el peso de la mezcla de ingredientes sólidos/secos y se mezclan entre sí antes de añadir la mezcla de ingredientes líquidos a la mezcla de ingredientes sólidos y mezclar las mezclas. Esto evita que la masa se apelmace y mejora la distribución homogénea de los componentes individuales en la masa, que luego se compacta y se extruye.
Las proporciones de almidón con respecto al espesante y al agente gelificante pueden variar en el rango de 40-60% de almidón y 40-60% de espesante y/o agente gelificante, pero preferentemente están presentes en una proporción de 1:1 y preferentemente permanecen 1:1, incluso con la adición opcional de otros ingredientes como fibras vegetales, cera, caucho, celulosa, etc.
Por lo tanto, se da preferencia a una mezcla que comprenda almidón y agentes espesantes y gelificantes en una proporción de 1:1, y opcionalmente una adición de uno o más ingredientes sólidos adicionales como fibras vegetales, cera, caucho, celulosa, pulpa de madera o una mezcla de los mismos. Además, la mezcla comprende un 30-60% en peso de la materia seca de los ingredientes sólidos de ingredientes líquidos que comprenden agua.
En algunas realizaciones, el agente espesante y/o gelificante vegetal de la mezcla de la etapa a) comprende goma guar, goma xantana, agar agar, pectina, carragenano, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola, o una mezcla de los mismos.
En realizaciones preferentes, el agente espesante en la mezcla de la etapa a) es goma guar y goma xantana, lengua del diablo, agar agar o pectina, más preferentemente una mezcla de goma guar y goma xantana.
En algunas realizaciones, el almidón vegetal en la mezcla de la etapa a) comprende almidón no procesado que comprende almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca, o almidón de mandioca, judía tuberosa, batata, ñame, Veza tuberosa, arakacha, acedera de madera tuberosa, capuchina tuberosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tannia, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote, preferentemente almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o una mezcla de los mismos.
La mezcla en a) puede comprender adicionalmente uno o más de los siguientes aditivos.
La mezcla en a) puede comprender además glicerol vegetal y/o sorbitol. La glicerina se utiliza preferentemente como solución, pero también puede añadirse a la porción líquida en forma seca. La glicerina vegetal tiene propiedades de retención de agua. Se utiliza como hidratante y emoliente. La adición de glicerina puede aumentar la flexibilidad del granulado y de los productos elaborados con él. Como alternativa al glicerol, la mezcla puede incluir sorbitol.
La mezcla en a) puede comprender además celulosa y/o pulpa de madera. Preferentemente, la celulosa y/o la pulpa de madera se fabrican, al menos parcialmente, a partir de material vegetal de baobab o bambú. Esto aumenta la estabilidad mecánica y la resistencia a la rotura del granulado y de los productos elaborados con él y puede evitar que los productos se doblen, se astillen o se rompan. Los gránulos de la presente invención contienen hasta un 20% de celulosa, pulpa de madera o fibras vegetales. Un contenido más elevado complicaría la transformación posterior en productos, ya que éstos se volverían demasiado quebradizos. Con un contenido del 4-10% se obtienen propiedades mecánicas especialmente buenas. En comparación con la pulpa de madera, la celulosa tiene la ventaja de que los productos fabricados son más transparentes.
La mezcla en a) puede comprender además fibras vegetales, como fibras de paja y/o fibras de hierba. Al igual que la celulosa o de madera, la adición de fibras vegetales también aumenta la estabilidad mecánica de los productos fabricados con ellas. En comparación con la celulosa, las fibras vegetales tienen la ventaja, al igual que la almidón, de que los productos obtenidos son más estables y se utilizan menos productos químicos en su fabricación. La mezcla de a) puede contener hasta un 20% de fibras vegetales. Preferentemente, sin embargo, entre el 1 y el 10%, y más preferentemente el 10%. Una longitud de fibra de 0,7-1,1 mm es óptima. Las fibras más largas pueden retrasar o impedir por completo el procedimiento de hinchamiento del granulado, así como la reticulación de las materias primas en el granulado durante el procesamiento posterior del granulado, es decir, al fabricar un producto deseado. Las fibras más cortas no repercuten en una mayor estabilidad del producto final.
Además, la mezcla en a) puede comprender adicionalmente cera, preferentemente cera de colza, cera de soja o cera de carnauba, más preferentemente cera de colza como sólido. La presencia de cera en los gránulos hace que los productos fabricados con ellos tengan una mayor resistencia a líquidos como el agua, los aceites y las grasas. La adición de cera en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 30% o incluso más de un 30%.
Además, la mezcla en a) puede comprender adicionalmente biopolímeros tales como caucho natural/látex natural/leche de látex natural. El caucho natural aumenta la resistencia del granulado y los productos fabricados con él al agua, la grasa y el aceite. La adición del caucho natural altamente resistente en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%. El caucho natural también puede servir como ingrediente principal de un revestimiento de los productos fabricados a partir de gránulos. Especialmente las pajitas hechas de granulado se benefician de un revestimiento con látex natural en términos de longevidad en el líquido.
La mezcla en a) puede comprender además otro biopolímero no procesado químicamente. Los biopolímeros también aumentan la resistencia de los productos elaborados con el granulado al agua, la grasa y el aceite. La adición de biopolímeros altamente resistentes en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto elaborado a partir de ellos en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%.
La mezcla en a) puede comprender además aceite, preferentemente aceite de nuez o aceite de colza. El aceite mejora las propiedades de fluidez de la masa bruta durante la producción en gránulos, así como de los gránulos durante la producción del producto.
La mezcla en a) puede contener además uno o más conservantes. Añadiendo conservantes al material del granulado se puede contrarrestar el enmohecimiento del granulado o del producto producido. Los conservantes incluyen E 220 dióxido de azufre/ácido sulfuroso, E 221 sulfito sódico, E 222 hidrogenosulfito sódico, E 223 disulfito sódico, E 224 disulfito potásico, E 226 sulfito cálcico, E 227 hidrogenosulfito cálcico, E 228 hidrogenosulfito potásico o una mezcla de los mismos. Estos conservantes están catalogados como aditivos alimentarios que, además de las propiedades clásicas de un conservante, también contrarrestan la degradación de colorantes, vitaminas, fragancias y sabores opcionalmente presentes en los gránulos por la influencia del oxígeno. Así, la vida útil general del granulado, así como del producto elaborado con él, se conserva durante más tiempo.
Además, la mezcla en a) puede comprender adicionalmente vinagre y/o lecitina. El vinagre y la lecitina se utilizan como aglutinantes de los ingredientes de los gránulos. Así, los distintos ingredientes del granulado pueden combinarse mejor y de forma más homogénea entre sí añadiendo vinagre y lecitinas.
La mezcla en a) puede comprender además un estearato vegetal como estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y/o tristearato de aluminio. Como lubricantes se utilizan estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y tristearato de aluminio. De este modo, el granulado o los productos elaborados a partir de él son menos adherentes y pueden desprenderse más fácilmente de los moldes, por ejemplo. En algunas realizaciones, la mezcla comprende preferentemente entre 0,25 y 5%, preferentemente 1% de estearato de magnesio, 0,1-0,2% de estearato de calcio, 0,1-0,4% de estearato de zinc y/o 1,6% de tristearato de aluminio.
Opcionalmente, pueden añadirse a la mezcla en a) colorantes alimentarios, aromatizantes convencionales, preferentemente aceites esenciales, fragancias, saborizantes y similares.
Realizaciones preferentes
La composición de la mezcla para la preparación de gránulos comprende
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
La composición de la mezcla para la preparación de gránulos comprende más preferentemente
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
Una composición aún más preferente de una mezcla para la preparación de gránulos comprende
que además comprende en base al peso de la masa:
Componentes líquidos
Las composiciones particularmente preferentes de la mezcla para la preparación de gránulos comprenden la variante A:
que además comprende en base al peso de la masa:
Variante B:
que además comprende en base al peso de la masa:
Variante C:
que además comprende en base al peso de la masa:
Variante D:
que además comprende en base al peso de la masa:
Variante E:
que además comprende en base al peso de la masa:
Variante F
En base al peso de esta masa, se agrega
Variante G:
En base al peso de esta masa, se agrega
Variante H:
En base al peso de esta masa, se agrega
Variante I:
En base a la materia seca
Etapa b
En la etapa b), la mezcla de la etapa a) se forma en uno o más filamentos granulares por extrusión. Puede utilizarse una extrusora "simple" o "doble". La masa pulverulenta a viscosa de a) se introduce directamente en una tolva de alimentación de una extrusora a través de la cual la masa se transfiere al cilindro de la extrusora. La entrada debe tener una temperatura de 45°C. El material puede procesarse en el cilindro a una temperatura comprendida entre 50°C y 110°C. La temperatura del cilindro debe ser, preferentemente, de 70°C de media. Se pueden ajustar diferentes rangos de temperatura mediante bandas calefactoras colocadas alrededor del cilindro, con límites de temperatura superpuestos en el cilindro. Preferentemente, se colocan cinco bandas calefactoras alrededor del cilindro durante la extrusión, que se ajustan de forma óptima a 80°C, 105°C, 100°C, 50°C sucesivamente desde la dirección de alimentación hasta la salida. La masa se comprime preferentemente con un tornillo situado en el barril (extrusora de tornillo). Puede utilizarse cualquier tipo de tornillo (simple, doble, extrusor especial o amasador). La temperatura en el canal del tornillo también depende de la geometría del tornillo. La masa se plastifica cuando se le añade energía. El resultado es una masa homogénea, reticulada y compactada. La masa compactada es guiada por la rotación del tornillo hacia una o preferentemente varias salidas y prensada/extruida a través de ellas. Opcionalmente, el agua puede ser eliminada de la masa comprimida en una zona de descompresión aguas arriba de la una o más salidas a través de una cúpula de desgasificación. De este modo, la masa compactada se forma en uno o más cordones de gránulos.
Etapa c
En la etapa c), las hebras de granulado se secan y se curan. Esto puede hacerse, por ejemplo, secando mediante ventilación o deshumidificadores. En algunas realizaciones, el producto se introduce en una máquina de "enfriamiento y corte", donde se seca mediante ventiladores y, por tanto, se endurece. Sin embargo, el curado también puede realizarse mediante calor. Esto puede hacerse alternativa o adicionalmente al curado mediante aireación/ventilación. En algunas realizaciones, el curado se lleva a cabo utilizando calor en un túnel de calentamiento. En este caso, el intervalo de temperaturas oscila entre 25 °C y 100 °C, preferentemente entre 45 °C y 90 °C, y aún más preferentemente 85 °C. En algunas realizaciones, el curado se efectúa mediante un deshumidificador. No obstante, asegúrese siempre de que los gránulos conserven un contenido de humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%.
Etapa d
En la etapa d), las hebras de pellets de la etapa c) se cortan en pellets utilizando cuchillas giratorias. Opcionalmente, las cuchillas utilizadas para este fin se enfrían con agua. El granulado tiene forma de cubo o cilindro o puede cortarse en copos.
Etapa opcional d) antes de la etapa c)
En una realización alternativa de la invención, después de la etapa b), la hebra de granulado se corta primero en gránulos de la longitud deseada y sólo después se seca La solidificación puede tener lugar, por ejemplo, en un túnel de secado o mediante ventiladores. El resultado es un granulado en forma de cilindro, perla o lente. También en este caso debe garantizarse una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22% del granulado.
Otras etapas opcionales
El procedimiento puede comprender además la irradiación de los gránulos o el producto con luz UV para su esterilización.
A continuación, el granulado acabado puede envasarse y transportarse en bolsas, cajas u otros recipientes.
Procedimiento de transformación posterior del granulado
Los gránulos de la presente invención pueden transformarse inmediatamente en un producto final sin pretratamiento adicional ni adición de más materias primas. El granulado suministrado es, por tanto, un producto "listo para usar".
Un granulado según la invención que aún no contiene aditivos como colorantes, aromas, fragancias o estearatos, estos aditivos también pueden añadirse al granulado durante el procesamiento posterior. Esto significa que a partir de un "granulado estándar" se pueden fabricar productos con colores u olores diferentes. Los aditivos se colocan en la tolva de alimentación de la máquina de moldeo por inyección o extrusora junto con el granulado.
Dependiendo del producto deseado, se selecciona el procesamiento del granulado mediante tecnología de moldeo por inyección utilizando máquinas de moldeo por inyección convencionales o mediante tecnología de extrusión utilizando extrusoras convencionales. Entre los fabricantes de máquinas de moldeo por inyección más conocidos figuran KraussMaffei, Arburg, Engel y Wittmann Battenfeld.
La humedad residual de los gránulos de la presente invención es decisiva para un procesamiento posterior sin problemas y sin mezclar componentes adicionales como agua u otros disolventes. Los gránulos deben tener una humedad residual del 10-40%, preferentemente del 18-22%, más preferentemente del 20%. Una humedad residual del granulado dentro de este rango da lugar a una compactación y homogeneización óptimas del granulado en el procedimiento de fabricación posterior hasta obtener los productos deseados. Una mayor humedad residual en el granulado da lugar a una masa grasienta en el procedimiento posterior de fabricación de los productos elaborados con el granulado, que obstruye el canal del tornillo en la máquina de moldeo por inyección. Esto provoca retrasos y paradas de producción. Si la humedad residual es demasiado baja, el material granulado no reticulará en la máquina de moldeo por inyección. Como resultado, el material se deforma, no se compacta y, por tanto, no crea un producto estable. Además, no se crea ninguna superficie lisa. Cabe señalar que, a diferencia de los gránulos de plástico, los gránulos de la presente invención no se funden, sino que cambian de forma y se reticulan mediante alta presión en la máquina de moldeo por inyección o extrusora en el canal del tornillo. En consecuencia, la humedad residual del granulado puede provocar diferencias en el producto elaborado. La alimentación de granulado según la invención en el tornillo no presenta problemas para granulado con un contenido de humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%. Los tiempos de ciclo en el procedimiento de moldeo también se acortan de forma óptima con una humedad residual del 15-22%, lo que puede suponer un ahorro considerable de tiempo en el procedimiento de moldeo.
Moldeo por inyección
Mediante el moldeo por inyección puede conseguirse casi cualquier forma y tamaño de producto. Una máquina de moldeo por inyección convencional (máquina de moldeo por inyección de émbolo roscado) consta de dos unidades, la unidad de inyección o unidad de plastificación, que plastifica, prepara y dosifica el granulado, y la unidad de cierre, que cierra, mantiene cerrado y vuelve a abrir el molde. La unidad de inyección consta esencialmente de un barril de plastificación horizontal y un tornillo situado en su interior. El tornillo gira y también puede desplazarse axialmente en el cilindro. En el extremo delantero del cilindro de plastificación hay una tolva de alimentación para llenar la materia prima, en este caso el granulado, y en el otro extremo está la boquilla que representa la transición hacia el molde o la unidad de cierre.
Los gránulos de la invención se introducen primero en la tolva de alimentación y luego, a través del alimentador, en los pasillos de la máquina de moldeo por inyección. El embudo de alimentación puede ser un embudo normal, pero también un embudo de agitación o un embudo vibratorio. El granulado es transportado por un tornillo giratorio hacia la punta del tornillo y calentado por el calor del cilindro y el calor de fricción generado por el corte y cizallamiento del material. Como se explica con más detalle a continuación, el material no se funde, como ocurriría con el granulado de plástico. El material presente se reticula y compacta en su interior y se acumula delante de la punta del tornillo cuando se cierra la boquilla. Como el tornillo es móvil axialmente, retrocede debido a la presión de la masa que se acumula en la punta. El retroceso se frena mecánica o eléctricamente para que se acumule una presión dinámica en el material. Esta presión dinámica, junto con la rotación del tornillo, compacta y homogeneiza aún más el material. En cuanto se ha acumulado suficiente masa para el volumen de la pieza, finaliza el procedimiento de dosificación y el material compactado se presiona a alta presión a través de la boquilla y el bebedero o sistema de compuerta del molde de inyección en la cavidad de moldeo. También es posible la inyección directa sin bebedero.
La temperatura del tornillo de plastificación y de los demás componentes de la máquina de moldeo por inyección es importante a la hora de llevar a cabo el procedimiento de transformación del granulado en cuestión. El embudo de llenado no tiene control de temperatura. El alimentador debe precalentarse a 45°C. A una temperatura de 50°C y 100°C, el granulado se ablanda y es trabajable. La temperatura media preferente para el tratamiento posterior del granulado según la invención es de 75°C. El barril en el que se encuentra el canal del tornillo está rodeado por varias bandas calefactoras sucesivas, opcionalmente templadas de forma diferente. Entre 50°C y 100°C se produce la reticulación y densificación del material. Por lo tanto, el canal del tornillo está preferentemente rodeado por cuatro bandas calefactoras, que preferentemente tienen temperaturas sucesivas de 45°C, 70°C, 80°C, 90°C desde la dirección de la tolva de alimentación hasta la punta del tornillo. Una desviación superior a /- 15% en cada caso no es ventajosa y debe evitarse. Sin embargo, dependiendo de la composición del granulado, una desviación de la temperatura dentro del intervalo de /- 15% no tiene ningún efecto negativo sobre las propiedades materiales del producto resultante. En algunas realizaciones, las tres bandas de calentamiento desde la dirección de la tolva de alimentación hasta la punta del tornillo tienen temperaturas sucesivas de 90°C, 80°C, 70°C.
Cuando los gránulos se procesan a una temperatura comprendida entre 50°C y 100°C, se produce una "transición vítrea", por la que se pasa de un material viscoso y gomoso en estado flexible a un estado vítreo y duro. Esta transición está causada por la temperatura, pero también por la fricción y el cizallamiento del tornillo. La humedad residual del granulado influye en esta transición vítrea. El aumento de la humedad residual en el material retrasa la transición y, por tanto, prolonga el procedimiento de fabricación. Debe evitarse una temperatura superior a 90°C. A una temperatura superior a 90°C, puede producirse un "alabeo" de la superficie del producto, así como de todo el producto. A temperaturas entre 100°C y 130°C, el alabeo era claramente visible en el producto. Por encima de una temperatura de unos 100°C, se produce vapor de agua y gases en el material reblandecido y reticulado, lo que significa que el material no puede procesarse de forma óptima. Aparecen grietas en el producto. A partir de unos 130°C, se percibe un fuerte olor a quemado durante el procesado y una decoloración pardusca del producto final. La descomposición térmica comienza a unos 275°C. La temperatura óptima de procesado del granulado en cuestión es de 80°C a 90°C.
La geometría del tornillo influye en la densidad del material y, por lo tanto, puede desempeñar un papel decisivo en la estabilidad y la estructura del producto elaborado a partir del granulado. El tornillo es preferentemente más fino en la zona de llenado y se hace más grueso hacia la boquilla. Esto comprime aún más el material.
A continuación, el material compactado se presiona a través de la boquilla sobre el bebedero en un molde. La boquilla debe tener preferentemente una temperatura de 80°C-180°C. Dado que el material compactado entra en contacto con la tobera y el calor que ésta suministra durante un tiempo relativamente corto, esto no tiene ningún efecto negativo sobre el material. Sin embargo, una temperatura de boquilla de 85-95°C es óptima. La temperatura de la boquilla también puede ser más alta para productos de paredes gruesas (>10 mm), por ejemplo 165 °C.
Durante la "inyección" del material compactado en el molde o herramienta, el compuesto se presiona a alta presión a través de la boquilla abierta y un bebedero o sistema de inyección en la cavidad de moldeo. El bebedero es la parte del molde que no pertenece al molde final y sirve de canal de alimentación a la cavidad de moldeo. Calentar la herramienta de moldeo es beneficioso para la calidad del producto resultante. El calentamiento del molde/molde a una temperatura comprendida entre 60 y 85°C, preferentemente 65°C, permite obtener una estructura superficial óptima del producto fabricado. Utilizar un molde que no se haya calentado puede provocar la formación de manchas en la superficie del producto. Además, cuando se utilizan moldes fríos, la estructura de la superficie del producto fabricado es algo más rugosa que cuando se utilizan moldes precalentados. El bebedero es difícil de aflojar debido a las propiedades del material reticulado, especialmente debido a una humedad residual del 10-13%. Por lo tanto, la sección del bebedero no debe ser demasiado estrecha y es posible que necesite un revestimiento especial. En este caso se prefirió una sección de bebedero de acero inoxidable, mientras que una sección de bebedero de aluminio no era óptima. También resultó beneficioso un nanorevestimiento de la sección del bebedero de acero inoxidable. Para las piezas moldeadas más pequeñas, la inyección directa sin bebedero ha demostrado ser ventajosa. Además, se observó que los productos se desprenden con especial facilidad de las herramientas/moldes que tienen un revestimiento superficial de teflón, cerámica o soluciones nanotecnológicas.
A título comparativo, en la industria de transformación de plásticos, el granulado de plástico se funde típicamente a una temperatura de entre 200°C y 300°C y se prensa en una herramienta a una temperatura de entre 20°C y 120°C. Por lo tanto, el gradiente de temperatura es mucho mayor aquí.
Una vez finalizada la inyección y el llenado del molde con el material compactado, el tiempo durante el cual el producto se encuentra en el molde también influye en el producto. A bajas temperaturas en el molde, pueden apreciarse características visuales y funcionales negativas en el producto, incluso con tiempos de ciclo más largos, a partir de unos 20 segundos. Para moldes precalentados, un tiempo de ciclo de 4-16 segundos es óptimo. El corto tiempo de ciclo de 4-16 segundos es, por tanto, ventajoso para la duración total del procedimiento de fabricación, así como para las propiedades ópticas y funcionales del producto. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta ventana de tiempo puede cambiar debido a las propiedades del molde, como el volumen del mismo.
Debido a una humedad residual de mayoritariamente 5-15%, preferentemente 5-10% en el producto inyectado (antes del secado), se puede observar una contracción de volumen, como también ocurre al enfriar un termoplástico. No es absolutamente necesario "reprimir" como en la transformación de plásticos, es decir, rellenar el material bajo presión hasta alcanzar el punto de sellado, es decir, hasta que el bebedero se haya solidificado. No obstante, puede utilizarse para piezas moldeadas especiales. En cambio, al crear un molde debe tenerse en cuenta un volumen mayor para que el producto final secado adquiera también las dimensiones deseadas.
La cristalización se produce durante el enfriamiento o el secado del producto granulado. A diferencia del termoplástico que contiene plástico, no hay "pico", ya que no se produce la fusión clásica del material.
Extrusión
Los gránulos según la invención también pueden procesarse por extrusión. El procedimiento es similar al moldeo por inyección en lo que respecta a las temperaturas y el diseño de los husillos. En el procedimiento de extrusión, sin embargo, la masa compactada no se inyecta en un molde/herramienta, sino que se presiona directamente y de forma continua fuera de una salida de moldeo y se libera. Esto produce un cuerpo con la sección transversal de la abertura (el extruido) de una longitud teóricamente cualquiera. El procedimiento de extrusión se utiliza para obtener productos tubulares como pajitas para beber, chupachups, soportes para globos, cordones para perchas, pero también productos como láminas.
Puede utilizarse una extrusora "simple" o "doble". Los gránulos se introducen directamente en una tolva de alimentación de una extrusora a través de la cual la masa se transfiere al cilindro de la extrusora. La entrada debe tener una temperatura de 45°C. El granulado puede procesarse en el cilindro a una temperatura comprendida entre 50°C y 110°C. La temperatura del cilindro debe ser, preferentemente, de 70°C de media. Se pueden ajustar diferentes rangos de temperatura mediante bandas calefactoras colocadas alrededor del cilindro, con límites de temperatura superpuestos en el cilindro. Preferentemente, se colocan cinco bandas calefactoras alrededor del cilindro durante la extrusión, que se ajustan de forma óptima a 80°C, 105°C, 100°C, 50°C sucesivamente desde la dirección de alimentación hasta la salida. La masa se comprime preferentemente con un tornillo situado en el barril (extrusora de tornillo). Puede utilizarse cualquier tipo de tornillo (simple, doble, extrusor especial o amasador). La temperatura en el canal del tornillo también depende de la geometría del tornillo. La masa se plastifica cuando se le añade energía. El resultado es una masa homogénea, reticulada y compactada. La masa compactada es guiada por la rotación del tornillo hacia una o preferentemente varias salidas y prensada/extrusionada a través de ellas. Opcionalmente, el agua puede ser eliminada de la masa comprimida en una zona de descompresión aguas arriba de la una o más salidas a través de una cúpula de desgasificación. De este modo, la masa compactada se forma en una o más tiras de producto, por ejemplo pajitas para beber.
Productos elaborados a partir de gránulos según la invención y sus propiedades
La presente invención también se refiere a un producto biodegradable y compostable, un artículo de uso cotidiano, fabricado a partir de los gránulos biodegradables y compostables de la invención, donde el producto es un producto desechable, película, material de embalaje, suministros médicos o artículo de uso cotidiano, por ejemplo: Medios auxiliares para comer o beber, como pajitas para beber, vasos para beber, vasos para helados, vasos para chupitos/vasos para chupitos, tenedores para patatas fritas, cubiertos desechables en general, cucharas para helados, agitadores de café, material médico como bastoncillos de algodón, cepillos de dientes y espátulas bucales, pero también artículos de uso cotidiano como perchas desechables, peines, soportes para globos, cucharas dosificadoras, por ejemplo, para detergente en polvo o café, grapas. Por ejemplo, para detergente en polvo o café, grapas, y también material de envasado como bandejas de transporte de verduras/frutas, bolsas desechables, láminas, bandejas y similares. Los productos elaborados a partir de gránulos contienen la misma composición sólida que los propios gránulos.
El producto puede ser coloreado o no.
El producto puede ser inodoro o tener el olor deseado.
El producto es dimensionalmente estable, pero puede ser más duro o más blando en función de los gránulos y los aditivos.
Revestimiento
El producto resultante puede revestirse con un revestimiento que comprenda caucho natural/látex natural y/o cera, preferentemente cera de colza o cera de carnauba. Especialmente para los productos que están en contacto directo con líquidos, como las pajitas para beber, un revestimiento es ventajoso.
Un revestimiento a base de cera que contiene cera como ingrediente principal (capa de cera) comprende un 30-50% de cera, preferentemente cera de carnauba o cera de colza, un 50-70% de agua y, opcionalmente, auxiliares y/o uno o más aditivos antiadherentes. Preferentemente, la emulsión a base de cera contiene un 32,5% de cera de carnauba, un 17,5% de parafina y un 50% de agua o un 32,5% de cera de carnauba, un 17,5% de látex natural y un 50% de agua. Otra emulsión de cera preferente consiste en un 50% de cera de carnauba y un 50% de agua.
Se prefiere en particular un revestimiento a base de látex natural, que contiene látex natural como componente principal y comprende además cargas. Una emulsión a base de látex natural está compuesta por un 50-95% de látex natural, un 5-10% de cera, preferentemente cera de carnauba o cera de colza, y opcionalmente auxiliares y/o uno o más aditivos antiadherentes. Otras emulsiones a base de látex natural contienen un 10% de cera de carnauba y un 90% de emulsión de caucho, compuesta por un 60% de caucho sólido y un 40% de agua o leche de látex natural; un 5% de cera de carnauba, un 45% de caucho y un 50% de agua; un 5% de cera de colza, un 45% de caucho y un 50% de agua; un 5% de cera de carnauba y un 95% de látex natural; o un 5% de cera de carnauba, un 2% de glicerina y un 93% de látex natural.
Además, el revestimiento exterior puede comprender uno o más aditivos antiadherentes. La presencia de estos aditivos evita que los productos individuales se peguen posteriormente entre sí cuando se apilan o alinean o se almacenan y guardan unos junto a otros. Los aditivos antiadherentes de la presente invención son aceites que comprenden aceite de colza, aceite de coco y aceite de girasol, preferentemente aceites de colza. El aceite se añade al 0-5%, preferentemente al 0,5-1%, más preferentemente al 0,5% de la cantidad de emulsión de revestimiento. Otro aditivo antiadherente es la lecitina de girasol o de soja. Se puede añadir además de un aceite para que éste se mezcle con la emulsión de cera. Un aditivo antiadherente adicional es un estearato, como el estearato de magnesio de origen vegetal. Puede añadirse a la emulsión de cera en una cantidad de 0,25%-0,75%, preferentemente 0,3%. El aditivo antiadherente opcional glicerina puede añadirse a la emulsión de revestimiento o pulverizarse como una especie de segundo revestimiento sobre el primer revestimiento curado mediante boquillas o aplicarse por inmersión en solución de glicerina.
VII. Ejemplos
La presente invención se describe en detalle mediante los siguientes ejemplos no limitativos.
Ejemplo 1: Producción de granulado, variante A
El material de partida para la producción del granulado consistió en:
En base al peso de esta masa, se agregó:
En primer lugar, se mezclaron por separado los componentes sólidos y los componentes líquidos. A continuación, se mezclaron los componentes sólidos y líquidos hasta obtener una mezcla pulverulenta (aprox. 10 - 15 min).
Posteriormente, la masa aún pulverulenta se introdujo en una extrusora a través de un embudo y una alimentación (45°C). Este tornillo de la extrusora aspiraba la mezcla producida, la compactaba y la "plastificaba" bajo el suministro de energía y, al mismo tiempo, garantizaba una masa homogénea. El canal calentado del transportador de tornillo estaba equipado con cinco elementos calefactores (en el orden: 80°C, 105°C, 100°C, 95°C, 90°C) calentados. El transportador de tornillo sinfín transportaba la masa hasta las salidas, donde se prensaba la masa. De este modo, la masa se formaba en hebras y se enfriaba mediante ventiladores en una cinta transportadora. Los filamentos producidos se cortaban ahora en gránulos con una cuchilla giratoria. Aquí, la cuchilla pasaba por unos cepillos que te limpiaban antes de cortar. Esto produjo un granulado lenticular. A continuación, los gránulos se curaron durante 2 días y finalmente se envasaron.
El granulado acabado tiene una humedad residual de 19-20% y una composición sólida de
Ejemplo 2: Producción de granulado, variante B
El material de partida para los gránulos consistió en:
En base al peso de esta masa, se agregó:
En primer lugar, se mezclaron por separado los componentes sólidos y los componentes líquidos. A continuación, se mezclaron los componentes sólidos y líquidos hasta obtener una masa pulverulenta (aprox. 10 - 15 min).
A continuación, la masa aún pulverulenta se introdujo en una extrusora mediante un embudo y una alimentación (45°C). Este tornillo de la extrusora aspiraba la mezcla producida, la compactaba y la "plastificaba" con suministro de energía y, al mismo tiempo, garantizaba una mezcla homogénea. El canal calentado del transportador de tornillo estaba equipado con cinco elementos calefactores (en el orden: 45°C, 75°C,100°C, 60°C, 20°C) calentados. El tornillo transporta la masa compactada a las salidas y la presiona. De este modo, la masa se formaba en hebras y se cortaba en gránulos mediante una cuchilla giratoria directamente a la salida. Aquí, la cuchilla pasaba por unos cepillos que te limpiaban antes de cortar. Esto produjo un granulado en forma de perla. Posteriormente, el granulado se curó mediante un deshumidificador durante 1 día y finalmente se envasó.
El granulado acabado tiene una humedad residual de 19-20% y una composición sólida de
Ejemplo 3: Producción de gránulos, variante F, y artículo de uso cotidiano fabricado con ellos
El material de partida para el granulado consistió en:
En base al peso de esta masa, se agregó
Inicialmente, los componentes sólidos y los componentes líquidos se mezclaron por separado. A continuación, se mezclaron los componentes sólidos y líquidos hasta obtener una masa pulverulenta (aprox. 10 - 15 min).
Posteriormente, la masa aún pulverulenta se introdujo directamente en una extrusora. De este modo, se aspiraba la masa generada, se compactaba y se "plastificaba" bajo el suministro de energía y, al mismo tiempo, se garantizaba una mezcla homogénea. El canal calentado del transportador de tornillo estaba equipado con cinco elementos calefactores (en el orden: 40°C, 80°C, 100°C, 60°C, 21°C) se calentaron, guiaron la masa hacia las salidas y presionaron la masa hacia fuera. De este modo, la masa se formaba en hebras y se enfriaba mediante ventiladores en una cinta transportadora. Los filamentos producidos se cortaban ahora en gránulos con una cuchilla giratoria. Aquí, la cuchilla pasaba por unos cepillos que te limpiaban antes del corte. Esto produjo un granulado lenticular. A continuación, los gránulos se curaron durante 2 días y finalmente se envasaron.
El granulado acabado tiene una humedad residual de 19-20% y una composición sólida de
A continuación, el granulado producido se introdujo en el tornillo giratorio a través de una tolva de alimentación. En él, el granulado se transportaba hacia la punta del tornillo mediante la rotación de éste en el cilindro. Aquí, el calor por fricción se generaba cortando y cizallando el granulado, lo que, junto con el calentamiento del cilindro mediante bandas calefactoras, garantizaba la deformación del granulado y la homogeneización de la masa. Teníamos a nuestra disposición una herramienta de 2 cavidades con un bebedero bajo el suelo. El molde se templó a 85°C, la boquilla a 90°C, el cilindro a 90°C, 80°C y 70°C en algunas zonas, la alimentación a 45°C.
Al continuar el procedimiento, la masa homogeneizada se acumuló en la punta del tornillo, donde se encuentra la boquilla de salida, que se cerró en este punto. Esto creó presión en el tornillo. Como es axialmente móvil, se atornilla hacia atrás fuera de la masa homogeneizada bajo esta presión. El retroceso del tornillo se frenaba mediante un cilindro hidráulico o por medio de un mando eléctrico. Esto creó una presión dinámica en la masa homogeneizada. Debido a esta presión dinámica en combinación con la rotación del tornillo, la masa homogeneizada se compactó fuertemente y se homogeneizó aún más.
Tan pronto como una cantidad suficiente de masa compactada para el volumen de la pieza a producir se ha acumulado en la punta del tornillo delante de la boquilla de salida, la rotación del tornillo se detuvo y el procedimiento de dosificación terminó.
A continuación, la unidad de inyección se trasladó a la unidad de cierre que contenía el molde. Se presionó contra la boquilla de salida y el tornillo se presurizó simultáneamente por detrás. Esto creó una presión de unos 1.200 bares, con la ayuda de la cual la masa comprimida fue presionada a través de la boquilla de salida a través del sistema de bebederos del molde en la cavidad del molde.
En el molde, el material se endureció y finalmente se solidificó. Entonces se abrió el lado eyector de la herramienta. En el procedimiento, los pasadores penetraban en la cavidad del molde y empujaban la pieza moldeada fuera del molde (desmoldeo forzado). Ahora cayó en un contenedor de espera. Las piezas pulverizadas presentaban una superficie muy lisa, pero seguían siendo muy flexibles debido al elevado contenido de agua. El bebedero se separó automáticamente. A continuación, las piezas moldeadas fabricadas pasan por un túnel de secado (aire circulante: 85 °C) durante 20 minutos a una longitud de 20 metros. La humedad residual se eliminó de las piezas moldeadas por debajo del 5%, preferentemente por completo.
Por último, el producto se apiló y envasó.
Ejemplo 4: Prueba de funcionalidad de los utensilios fabricados con gránulos
En este experimento, las propiedades de los artículos fabricados con la variante A del granulado se compararon con las de los artículos biodegradables disponibles en el mercado en cuanto a su resistencia a la tracción/rotura/desgarro. Además, se comparó la estabilidad dimensional y la estabilidad en un líquido, en este caso agua. Para ello, se eligió el objeto utilitario pajita para beber.
Se comparó una pajita para beber fabricada según la invención (denominada "pajita BAO") con una pajita para beber hecha de masa de pasta endurecida compuesta de harina de trigo, con una pajita para beber comestible de la empresa Wisefood compuesta de grano entero molido, fibra de manzana y estevia ("pajita Wisefood") y con una pajita para beber compuesta de harina de arroz ("pajita de arroz").
En una primera prueba, se comprobó la resistencia a la tracción o al desgarro de las diferentes pajitas. Los resultados figuran en laTabla 1. La resistencia a la tracción se midió con una balanza colgante. La pajita para beber estaba sujeta a un extremo. En el otro extremo, se fijaba una pinza a la que se enganchaba una balanza colgante. Tiraron de las escamas colgantes hasta que se rompió la pajita. Cabe señalar que la pajita no se rompió en la zona de la pinza y que no fue sólo la pinza la que se desprendió, sino que se produjo un verdadero desgarro del material. Los respectivos valores medidos fueron dados por el instrumento de medición en gramos.
Tabla 1
En una segunda prueba, se comprobó la resistencia a la rotura de las diferentes pajitas. Los resultados figuran en laTabla 2. La resistencia a la rotura se midió con una balanza colgante. Para ello, se fijó la pajita en ambos extremos. Se fijó un peso a la sección central libre de la pajita mediante un gancho. Se aumentó la masa de la pesa hasta que la pajita se rompió debido al peso. Los respectivos valores medidos fueron dados por el instrumento de medición en gramos.
Tabla 2
En una tercera prueba, se comparó la estabilidad dimensional y la estabilidad de otras pajitas biodegradables en contacto con líquidos como el agua, con la estabilidad de las pajitas fabricadas a partir del granulado de la variante A. Los resultados se muestran enla Tabla 3y en lasFiguras 1A-Da5A-D .Para ello, las pajitas "Pajita de pasta ", "Pajita Wisefood ", "Pajita de arroz" y una pajita según la presente invención ("Pajita Bao") se colocaron en un vaso de agua durante 24 horas y se midió su hinchazón en el líquido.
Comparada con las otras pajitas, la pajita BAO obtuvo la mejor puntuación en las horas de uso convencionales de hasta 2 horas. Comparado con los otros, éste no se hinchó y aún era posible beber de él sin problemas. Además, el agua no cambió visualmente, lo que sí pudo observarse con las otras pajitas y, a diferencia de éstas, no aportó ningún sabor propio perceptible. Esta condición se mantuvo estable hasta 6 horas en el agua. Por tanto, puede decirse que la pajita BAO puede utilizarse durante 6 horas sin problemas. Las otras pajitas probadas se reblandecían a los 30 minutos y ya no era posible utilizarlas como pajitas para beber después de 30 minutos en el agua.
Tabla 3
Curiosamente, se pudo observar que el procedimiento de descomposición en agua en las pajitas para beber de la presente invención (Pajita Bao /Pajita para beber Bao) comenzó muy lentamente al principio, pero después de unas 6 horas comenzó y ocurrió muy rápidamente, de modo que la disolución de la pajita para beber, es decir, la descomposición en sus componentes y la desintegración resultante de la pajita para beber, se logró antes que la de las otras pajitas para beber probadas. Al cabo de 24 horas, la pajita de la presente invención ya se había descompuesto hasta tal punto que podía pulverizarse incluso a muy baja presión, por ejemplo entre dos dedos. En general, la pajita para beber de la presente invención presenta una mayor resistencia en el agua durante un primer período de tiempo y, por tanto, un período más largo de uso/aplicación de la pajita para beber, con una descomposición (completa) muy rápida que se produce después del período de uso habitual en comparación con otras pajitas biodegradables para beber.
VIM. Gránulos especiales y película fabricada con ellos (gránulos de película)
Gránulos
El granulado producido preferentemente a partir de las variantes J y K se utiliza para la producción de biopelículas. Las siguientes variantes J y K se diferencian del granulado descrito anteriormente en su composición en que predomina la proporción de masa de almidón en el granulado. En este caso, el contenido de líquido es muy elevado y el granulado también debe tener una humedad residual del 30-40%, preferentemente del 35%, para poder servir para la producción de películas. Así, el granulado tiene una humedad residual del 30-40% y una composición sólida de
más preferente por
El almidón vegetal en los gránulos es almidón nativo, no procesado e incluye almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o almidón de yuca, judía tuberosa, batata, ñame, veza tuberosa, arakacha, acedera de madera bulbosa, Capuchina bulbosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tania, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote o una mezcla de ellos, preferentemente almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca o una mezcla de ellos.
El agente espesante y/o gelificante en los gránulos comprende goma guar, goma xantana, lengua del diablo, agaragar, pectina, carragenina, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola, o una mezcla de los mismos.
Preferentemente, los gránulos tienen una humedad residual del 30-40% y tienen una composición sólida de almidón de trigo, goma guar y goma xantana.
Los gránulos pueden contener además uno o más de los siguientes aditivos.
Los gránulos pueden contener además glicerol vegetal y/o sorbitol. La adición de glicerina puede aumentar la flexibilidad del granulado y de los productos elaborados con él. Como alternativa a la glicerina, los gránulos pueden contener sorbitol.
Los gránulos pueden comprender además cera, preferentemente cera de colza, cera de soja o cera de carnauba, más preferentemente cera de colza como sólido. La presencia de cera en los gránulos hace que los productos de film fabricados con ellos tengan una mayor resistencia a líquidos como el agua, los aceites y las grasas. La adición de cera en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%. al menos un 30% o incluso más de un 30%.
Además, los gránulos pueden comprender adicionalmente caucho natural/látex natural/leche de látex natural. El caucho natural aumenta la resistencia del granulado y los productos de film fabricados con él al agua, la grasa y el aceite. La adición del caucho natural altamente resistente en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%. El caucho natural también puede servir como componente principal de un revestimiento para los productos de película fabricados a partir del granulado.
Los gránulos pueden comprender además otro biopolímero como la celulosa. Los biopolímeros también aumentan la resistencia de los productos elaborados con el granulado al agua, la grasa y el aceite. La adición de biopolímeros altamente resistentes en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto elaborado a partir de ellos en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%.
Los gránulos pueden contener además aceite, preferentemente aceite de nuez o de colza. El aceite mejora las propiedades de fluidez de la masa bruta durante la producción en gránulos, así como de los gránulos durante la producción del producto.
Los gránulos también pueden contener uno o más conservantes. Añadiendo conservantes al material del granulado, se puede contrarrestar el enmohecimiento del producto granulado o en película producido. Los conservantes incluyen E 220 dióxido de azufre/ácido sulfuroso, E 221 sulfito sódico, E 222 hidrogenosulfito sódico, E 223 disulfito sódico, E 224 disulfito potásico, E 226 sulfito cálcico, E 227 hidrogenosulfito cálcico, E 228 hidrogenosulfito potásico o una mezcla de los mismos. Estos conservantes están catalogados como aditivos alimentarios que, además de las propiedades clásicas de un conservante, también contrarrestan la degradación de colorantes, vitaminas, fragancias y sabores opcionalmente presentes en los gránulos por la influencia del oxígeno. Así, la vida útil general del granulado, así como del producto elaborado con él, se conserva durante más tiempo.
Además, los gránulos pueden contener vinagre y/o lecitina. El vinagre y la lecitina se utilizan como aglutinantes de los ingredientes de los gránulos. Así, los distintos ingredientes del granulado pueden combinarse mejor y de forma más homogénea entre sí añadiendo vinagre y lecitinas.
Opcionalmente, pueden añadirse a los gránulos colorantes alimentarios, aromas convencionales, preferentemente aceites esenciales, fragancias, sabores y similares. Esto es ventajoso para la producción de bolsas de residuos orgánicos, por ejemplo.
Los presentes gránulos no comprenden además bioplásticos, plásticos de base biológica ni biopolímeros derivados del petróleo. Los bioplásticos son todos los biopolímeros obtenidos por modificación química de materias primas naturales y/o vegetales. Algunos polímeros derivados del petróleo son también biodegradables y, por tanto, por definición, "biopolímeros". Los polímeros derivados del petróleo incluyen el alcohol polivinílico (PVA), el tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT), el succinato de polibutileno (PBS), la policaprolactona (PCL) y la poliglicolida (PGA). Los polímeros derivados del petróleo no se utilizan en el presente caso y no son un componente del granulado ni de los artículos de uso cotidiano obtenidos a partir de él. Los plásticos de origen biológico producidos mediante modificación química extensiva de materias primas biogénicas (por ejemplo, los poliláctidos (PLA) fabricados a partir de ácido láctico producido mediante biotecnología blanca) no están cubiertos por el granulado ni los artículos de uso cotidiano fabricados con ellos. Además de la polilactida (PLA), los polihidroxialcanoatos (PHA), el polihidroxibutirato (PHB), los epoxiacilatos y las sustancias a base de lignina, como los termoplásticos, también pertenecen al grupo de los plásticos de origen biológico.
Todos los ingredientes de los gránulos de la presente invención son adecuados para el contacto con la piel y con los alimentos, y el consumo de los gránulos por humanos y animales no es perjudicial para el organismo.
Con una humedad residual del 30-40%, los gránulos pueden estar presentes en las siguientes variantes preferentes:
Variante J:
Variante K:
El granulado se produce a partir de una mezcla compuesta por:
En base al peso de esta mezcla
El granulado se produce preferentemente a partir de una mezcla compuesta por:
Variante J:
Variante K:
Las etapas a) a d) del procedimiento de fabricación del granulado descrito anteriormente se aplican en consecuencia. La única diferencia: la mezcla para la producción del granulado de película tiene lugar en la etapa a) en un único procedimiento de mezcla.
Tratamiento posterior del granulado mediante extrusión de película soplada
El granulado puede servir como material de partida para la producción de películas y productos de película biodegradables, preferentemente compostables.
El granulado puede servir como único material de partida para la producción de películas y productos de película biodegradables, preferentemente compostables.
Para soplar películas finas, se combina una extrusora con una matriz anular. El granulado se introduce en un barril que comprende un tornillo de una extrusora a través de una tolva de alimentación como se ha descrito anteriormente. La masa se homogeneiza y se compacta. Las bandas de calentamiento del cilindro se ajustan a 90°C, 95°C, 110°C, 110°C, 105°C. La boquilla tiene preferentemente una temperatura de 160°C. La masa compactada se forma en un tubo en el cabezal tubular situado entre la extrusora y la boquilla anular y se expulsa hacia arriba a través de la boquilla. Allí, la manguera de material se infla con aire hasta varias veces su diámetro original y se tira de ella hacia arriba a mayor velocidad. No sólo la tensión en sentido longitudinal y transversal, sino también el tiempo de enfriamiento determinan el espesor de la película.
Productos
El granulado descrito en este capítulo puede utilizarse para producir películas y productos de película biodegradables, preferentemente compostables. La película y los productos de película así producidos son preferentemente biodegradables y compostables, incluso más preferentemente biodegradables y compostables en el jardín La película y los productos de película son preferentemente adecuados para el contacto con la piel y con los alimentos.
El producto fabricado a partir del granulado es una película. El grosor de la película es variable. El espesor de la película puede ser de 0,001-2 mm, preferentemente de 0,005-1 mm, más preferentemente de 0,005-0,5 mm. La película puede utilizarse para diversos fines. Los productos fabricados con láminas sopladas incluyen envases, bolsas de recogida de basuras y bolsas para residuos orgánicos, láminas higiénicas para pañales, fundas de envío, guantes desechables y bolsas de transporte. El film puede utilizarse, por ejemplo, como film transparente para cubrir alimentos, o como film de regalo para envolver regalos.
En una realización particular, el producto es una bolsa de transporte. La bolsa de transporte puede ser plana o en forma de red. El tamaño de la bolsa es variable. La bolsa puede tener una longitud de 5-100 cm, preferentemente de 10-70 cm, incluso más preferentemente de 10-50 cm. La bolsa puede tener una anchura de 5-100 cm, preferentemente de 10-70 cm, más preferentemente de 10-50 cm. El grosor de la pared lateral es variable. El grosor de la pared lateral puede ser de 0,001-5 mm, preferentemente de 0,005-5 mm, más preferentemente de 1-3 mm.
El bolso de mano tiene varios usos. La bolsa puede utilizarse, por ejemplo, como bolsa de la compra, de fruta o verdura, de basura o para congelar.
Ejemplos
Ejemplo 5: Producción de la variante J del granulado y de una bolsa de película fabricada a partir de la misma
El material de partida para los gránulos consistió en 38% de fécula de patata, 4,6% de pectina, 1% de sulfito sódico, 1% de colorante alimentario, 17,7% de glicerina vegetal (solución al 100%), 37,7% de agua a 60°C.
El material de partida se mezcló en un mezclador calentado (95°C) hasta que se formó una masa homogénea (aprox.
10 - 15 minutos).
A continuación, la masa viscosa se vertió directamente en una extrusora. De este modo, se aspiraba la masa generada, se compactaba y se "plastificaba" bajo el suministro de energía y, al mismo tiempo, se garantizaba una mezcla homogénea. El tornillo transportador calentado con cinco elementos calefactores (en el orden 90°C, 95°C, 110°C, 110°C, 105°C) alimentaba la masa a las boquillas (160°C) y presionaba la masa hacia fuera. De este modo, la masa se formaba en hebras y se enfriaba en una cinta transportadora que pasaba por ventiladores.
Las hebras producidas se cortaron ahora en gránulos con una cuchilla. La cuchilla se enfrió con agua. Esto produjo un granulado lenticular. Después se curó durante 2 días.
Para fabricar las bolsas, el granulado fabricado se introdujo de nuevo en una extrusora a través de un embudo y se comprimió y reticuló a 120 °C. A continuación, el granulado se utilizó para fabricar las bolsas. Por último, la masa salía de una boquilla anular en forma de manguera de lámina cerrada, que se descargaba hacia arriba. Al salir de la boquilla anular y luego inflar el tubo con aire refrigerante, la película adquirió una orientación biaxial. Esto enfrió el tubo de película a temperatura ambiente y le dio su grosor final, estabilidad y resistencia al desgarro. Las secciones de la bolsa se formaron utilizando dos varillas metálicas calentadas (160°C), que reticulan el material de la película en la zona de las varillas. A continuación, la película se transportaba mediante rodillos. Tras pasar por los rodillos, la película se enrollaba formando un rollo.
La siguiente etapa fue rociar la lámina con cera de soja. Para ello, la cera se calentó a 80 °C. Una vez enfriada, la película se enrolló por segunda vez. La pulverización creó una capa superficial rugosa adecuada para imprimir en la película.
A continuación, la película se transportaba a una punzonadora y se perforaba un asa. Sólo ahora se cortaba la red de láminas en bolsas individuales y éstas se apilaban mediante varillas metálicas que giraban en círculo.
Ejemplo 6: Fabricación de una tapa por termoformado
Los gránulos se prepararon como se describe en el ejemplo 4.
A continuación, el granulado se alimentó uniformemente "en línea" directamente desde la extrusora a una máquina de moldeo automática. Posteriormente, la película resultante se calentó mediante varillas calefactoras (120 °C). En la siguiente sección del molde, la lámina calentada se sujetaba mediante un marco de sujeción. El aire comprimido se suministraba desde arriba y el vacío se creaba desde abajo. De este modo, la película se presionaba con rapidez y precisión contra la pared fría del molde de la tapa. La película, ahora una lámina rígida y sólida, se separó del molde mediante desmoldeo forzado y luego se perforó. Así se obtuvo una tapa.
IX. Gránulos especiales y artículos similares a los de espuma de poliestireno de uso cotidiano fabricados con ellos (gránulos de espuma de poliestireno)
Gránulos
A partir de este granulado se pueden fabricar productos con propiedades similares a la espuma de poliestireno.
Los gránulos aquí descritos, especialmente las siguientes variantes L-Q, difieren de los primeros gránulos descritos en su composición en que la proporción de masa de almidón en los gránulos es predominante. El contenido de líquido también es muy elevado en este caso y debe tener una humedad residual del 30-40%, preferentemente del 35%, para poder servir para la fabricación de productos similares a la espuma de poliestireno. El granulado de las variantes L-Q se utiliza, por ejemplo, en la producción de vasos aislantes o envases de "espuma de poliestireno". Hay que señalar que este granulado no es muy estable dimensionalmente. El almacenamiento en bolsas haría que los gránulos más bajos se deformaran y se entrecruzaran formando una masa pastosa debido al peso de los gránulos situados por encima. Por lo tanto, no es preferente un almacenamiento prolongado. No obstante, el granulado reticulado también puede utilizarse sin problemas para su transformación posterior. Simplemente no es fluido ni untable.
Los gránulos consistentes en componentes naturales, preferentemente puramente vegetales, que comprenden almidón y fibras vegetales naturales y tienen una composición sólida consistente en
por lo que el granulado tiene una humedad residual del 30-40%.
En una realización preferente, los gránulos comprenden una composición sólida que consiste en
y tiene una humedad residual del 30-40%.
El almidón vegetal en los gránulos es almidón nativo, no procesado e incluye almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o almidón de yuca, judía tuberosa, batata, ñame, veza tuberosa, arakacha, acedera de madera bulbosa, Capuchina bulbosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tania, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote o una mezcla de ellos, preferentemente almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca o una mezcla de ellos.
Las fibras naturales del granulado son fibras puramente vegetales que comprenden fibras de paja, fibras de hierba, celulosa, pulpa de madera y fibras del árbol baobab. Preferentemente, la celulosa y/o la pulpa de madera se fabrican, al menos parcialmente, a partir de material vegetal de baobab o bambú. Las fibras vegetales naturales aumentan la estabilidad mecánica y la resistencia a la rotura del granulado y de los productos elaborados con él, por lo que pueden evitar que los productos se doblen, astillen o desgarren. Los gránulos de la presente invención contienen hasta un 10% de celulosa, pulpa de madera o fibras vegetales. Un contenido más elevado complicaría la transformación posterior en productos, ya que éstos se volverían demasiado quebradizos. Con un contenido del 4-10% se obtienen propiedades mecánicas especialmente buenas. En comparación con la pulpa de madera, la celulosa tiene la ventaja de que los productos fabricados son más transparentes. Una longitud de fibra de 0,7-1,1 mm es óptima. Las fibras más largas pueden retrasar o impedir por completo el procedimiento de hinchamiento del granulado, así como la reticulación de las materias primas en el granulado durante el procesamiento posterior del granulado, es decir, al fabricar un producto deseado. Las fibras más cortas no repercuten en una mayor estabilidad del producto final.
Los gránulos pueden contener además uno o más de los siguientes aditivos.
Los gránulos pueden contener opcionalmente agentes espesantes y/o gelificantes vegetales como goma guar, goma xantana, agar-agar, pectina, carragenano, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola, o una mezcla de los mismos.
Los espesantes preferentes son la goma guar y la goma xantana, la lengua del diablo, el agar agar o la pectina, siendo la más preferente una mezcla de goma guar y goma xantana.
Los gránulos pueden comprender además glicerol vegetal y/o sorbitol. La glicerina se utiliza preferentemente como solución, pero también puede añadirse a la porción líquida en forma seca. La glicerina vegetal tiene propiedades de retención de agua. Se utiliza como hidratante y emoliente. La adición de glicerina puede aumentar la flexibilidad del granulado y de los productos elaborados con él. Como alternativa al glicerol, la mezcla puede incluir sorbitol.
Además, los gránulos pueden comprender adicionalmente cera, preferentemente cera de colza, cera de soja o cera de carnauba, más preferentemente cera de colza como sólido. La presencia de cera en los gránulos hace que los productos fabricados con ellos tengan una mayor resistencia a líquidos como el agua, los aceites y las grasas. La adición de cera en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 30% o incluso más de un 30%.
Además, los gránulos pueden comprender adicionalmente caucho natural/látex natural/leche de látex natural. El caucho natural aumenta la resistencia del granulado y los productos fabricados con él al agua, la grasa y el aceite. La adición del caucho natural altamente resistente en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%. El caucho natural también puede servir como ingrediente principal de un revestimiento de los productos fabricados a partir de gránulos.
Los gránulos pueden comprender además otro biopolímero. Los biopolímeros también aumentan la resistencia de los productos elaborados con el granulado al agua, la grasa y el aceite. La adición de biopolímeros altamente resistentes en los gránulos puede aumentar la estabilidad del producto elaborado a partir de ellos en contacto con un líquido en al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 25%, al menos un 100% o incluso más de un 100%.
Los gránulos pueden contener además aceite, preferentemente aceite de nuez o de colza. El aceite mejora las propiedades de fluidez de la masa bruta durante la producción en gránulos, así como de los gránulos durante la producción del producto.
Los gránulos también pueden contener uno o más conservantes. Añadiendo conservantes al material del granulado se puede contrarrestar el enmohecimiento del granulado o del producto producido. Los conservantes incluyen E 220 dióxido de azufre/ácido sulfuroso, E 221 sulfito sódico, E 222 hidrogenosulfito sódico, E 223 disulfito sódico, E 224 disulfito potásico, E 226 sulfito cálcico, E 227 hidrogenosulfito cálcico, E 228 hidrogenosulfito potásico o una mezcla de los mismos. Estos conservantes están catalogados como aditivos alimentarios que, además de las propiedades clásicas de un conservante, también contrarrestan la degradación de colorantes, vitaminas, fragancias y sabores opcionalmente presentes en los gránulos por la influencia del oxígeno. Así, la vida útil general del granulado, así como del producto elaborado con él, se conserva durante más tiempo.
Además, los gránulos pueden contener vinagre y/o lecitina. El vinagre y la lecitina se utilizan como aglutinantes de los ingredientes de los gránulos. Así, los distintos ingredientes del granulado pueden combinarse mejor y de forma más homogénea entre sí añadiendo vinagre y lecitinas.
Los gránulos pueden comprender además un estearato vegetal como estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y/o tristearato de aluminio. Como lubricantes se utilizan estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de zinc y tristearato de aluminio. De este modo, el granulado o los productos elaborados a partir de él son menos adherentes y pueden liberarse más fácilmente de los moldes, por ejemplo. En algunas realizaciones, los gránulos comprenden preferentemente entre 0,25 y 5%, preferentemente 1% de estearato de magnesio, 0,1-0,2% de estearato de calcio, 0,1-0,4% de estearato de zinc y/o 1,6% de tristearato de aluminio.
Opcionalmente, pueden añadirse a los gránulos colorantes alimentarios, aromatizantes convencionales, preferentemente aceites esenciales, fragancias, saborizantes y similares.
Los gránulos no comprenden bioplásticos, (bio)polímeros modificados químicamente que comprenden polímeros de base biológica que comprenden polilactida (PLA), polihidroxialcanoatos (PHA), polihidroxibutirato (PHB) y biopolímeros derivados del petróleo. Por lo tanto, el presente granulado no incluye bioplásticos, plásticos de base biológica ni biopolímeros derivados del petróleo. Los bioplásticos son todos los biopolímeros obtenidos por modificación química de materias primas naturales y/o vegetales. Algunos polímeros derivados del petróleo son también biodegradables y, por tanto, por definición, "biopolímeros". Los polímeros derivados del petróleo incluyen el alcohol polivinílico (PVA), el tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT), el succinato de polibutileno (PBS), la policaprolactona (PCL) y la poliglicolida (PGA). Los polímeros derivados del petróleo no se utilizan en el presente caso y no son un componente del granulado ni de los artículos de uso cotidiano obtenidos a partir de él. Los plásticos de origen biológico producidos mediante modificación química extensiva de materias primas biogénicas (por ejemplo, los poliláctidos (PLA) fabricados a partir de ácido láctico producido mediante biotecnología blanca) no están cubiertos por el granulado ni los artículos de uso cotidiano fabricados con ellos. Además de la polilactida (PLA), los polihidroxialcanoatos (PHA), el polihidroxibutirato (PHB), los epoxiacilatos y las sustancias a base de lignina, como los termoplásticos, también pertenecen al grupo de los plásticos de origen biológico.
Todos los ingredientes de los gránulos de la presente invención son adecuados para el contacto con la piel y con los alimentos, y el consumo de los gránulos por humanos y animales no es perjudicial para el organismo.
Las variantes preferentes de este granulado tienen la siguiente composición sólida, además de una humedad residual del 30-40% Variante L:
Variante M:
Variante N:
Variante O:
Variante P:
Variante Q:
Producción del granulado
El granulado se produce a partir de una mezcla compuesta por:
espesante y/o
En base al peso de esta mezcla
Las variantes preferentes de la mezcla para la preparación de este granulado son: Variante L:
En base al peso de esta masa, se agrega:
Variante M:
En base al peso de esta masa, se agrega:
Variante N:
En base al peso de esta masa, se agrega:
Variante O:
En base al peso de esta masa, se agrega:
Variante P:
en base a la materia seca:
Variante Q:
en base a la materia seca:
Las etapas a) a d) del procedimiento de fabricación de los gránulos descrito anteriormente se aplican en consecuencia.
Utilización del granulado y fabricación de los productos similares a la espuma de poliestireno
El granulado puede utilizarse como material de partida para la producción de artículos biodegradables, preferentemente compostables, de uso cotidiano.
De este modo, el granulado puede utilizarse preferentemente como único material de partida para la producción de artículos biodegradables, preferentemente compostables, de uso cotidiano.
El granulado acabado también puede utilizarse como material de envasado (copos de envasado). Estos copos de embalaje similares a la espuma de poliestireno pueden tener un contenido de humedad residual inferior al 30-40%, preferentemente del 2-30%. Esto se consigue secando aún más los trozos de granulado.
Además, el granulado puede utilizarse para producir artículos de uso cotidiano que sean biodegradables, preferentemente compostables.
Un artículo de uso diario fabricado a partir de los gránulos puede tener preferentemente propiedades similares a la espuma de poliestireno y una estructura similar a la espuma de poliestireno. Esto significa que el material es fuertemente espumado y prensado para darle forma, formando un objeto ligero parecido a la espuma. Las cámaras de aire que quedan en el material prensado confieren al material propiedades aislantes y termoaislantes. Por sus propiedades, el material puede utilizarse como aislante o material de envasado. Con "espuma de poliestireno" se establece aquí una comparación con el "poliestireno" y sus propiedades. En consecuencia, el presente granulado es adecuado para la producción de poliestireno orgánico/espuma orgánica, que está completamente libre de plástico y bioplástico.
El artículo de uso diario y el material de envasado son preferentemente biodegradables y compostables.
El artículo de uso diario hecho de gránulos según la invención y el material de envasado son preferentemente adecuados para el contacto con la piel y con los alimentos.
El artículo de uso diario hecho de gránulos según la invención puede ser una taza, una caja de envasado, una bandeja o un recipiente de envasado.
Además, tanto el granulado como los utensilios fabricados con él son compostables en el jardín. Los gránulos y los utensilios fabricados con ellos también son ultracompostables.
Los moldes y artículos que se fabrican preferentemente a partir de este granulado se producen por moldeo por inyección como se ha explicado anteriormente. En la transformación posterior de estas mezclas en un producto, hay que tener en cuenta que se utiliza un tornillo transportador que se calienta a una temperatura comprendida entre 75°C y 95°C, preferentemente a 85°C. También debe tenerse en cuenta que el molde debe tener una temperatura de 220°C-240°C. Preferentemente a 220°C. Para obtener un producto similar a la espuma de poliestireno, sólo se inyecta en el molde una pequeña cantidad de volumen de relleno, que luego se hincha en el molde. El vapor de agua y los gases se escapan. Esto crea un material de menor densidad pero con espacios de aire, lo que hace que el material sea más ligero y al mismo tiempo le confiere excelentes propiedades aislantes y una menor conductividad. Así, por ejemplo, el consumidor puede sostener fácilmente en la mano un café caliente a 80°C en una taza sin quemarse. Con una taza de café convencional de cartón revestido, o bien se necesita una "funda" o bien se utiliza desde el principio una taza de doble pared para no quemarse la mano. La adición de fibras también puede aumentar la resistencia a la rotura y al desgarro de un producto similar a la espuma de poliestireno.
La diferencia esencial con los granulados descritos anteriormente es que en este material con mayor contenido de almidón y menor volumen de inyección en el molde, la adición de fibras naturales es esencial para la funcionalidad del producto. Sin las fibras añadidas, especialmente con un contenido de almidón superior al 80%, el producto producido se rompería con mucha facilidad y no resistiría la aplicación de uso y se rompería / desintegraría fácilmente al aplicarlo en la mano del consumidor.
Ejemplos
Ejemplo 7: Producción de granulado "sustituto de la espuma de poliestireno", los llamados "copos de embalaje" mediante espumado
El material de partida para la producción del granulado corresponde a la variante M
En base al peso de esta masa, se agrega
Este material de partida se agitó en un mezclador (35°C) hasta obtener una mezcla (10 minutos).
A continuación, la masa viscosa se vertió directamente en una extrusora doble. Una extrusora doble es capaz de espumar el compuesto debido a la evaporación del agua.
La extrusora doble aspiraba el compuesto, lo comprimía y lo "plastificaba" al tiempo que añadía energía, y al mismo tiempo garantizaba una mezcla homogénea. El transportador de tornillo calentado condujo con cinco elementos de calefacción (en el orden: 70°C - 80°C - 90°C - 100°C - 100°C) la masa a las boquillas (aprox. 160°C) y presionó la masa hacia fuera. Un troquel a alta temperatura, en torno a 160 °C, hace que el compuesto extruido se hinche a medida que el vapor de agua escapa del compuesto. De este modo, la masa se formaba en hebras con mayores espacios de aire y se enfriaba en una cinta transportadora que atravesaba un túnel de ventiladores. Las hebras producidas se cortaban ahora en copos más grandes con una cuchilla. La cuchilla se enfrió con agua. Así, se obtuvieron copos de envasado. El material adquiere así buenas propiedades de aislamiento térmico y acústico y es muy ligero.
Ejemplo 8: Producción de granulado para un producto aislante (taza)
El material de partida para el granulado corresponde a la variante L:
En base al peso de esta masa, se agrega
El material de partida se agitó en un mezclador para formar una mezcla hasta que todos los componentes de la mezcla estuvieran bien mezclados (aprox. 10 - 15 minutos).
A continuación, la masa todavía pulverulenta se introdujo directamente en una extrusora. De este modo, se aspiraba la masa generada, se compactaba y se "plastificaba" bajo el suministro de energía y, al mismo tiempo, se garantizaba una mezcla homogénea. El canal calentado del transportador de tornillo estaba equipado con cinco elementos calefactores (en el orden: 35°C - 60°C - 60°C - 65°C - 25°C) calentaron y guiaron la masa hacia las salidas y presionaron la masa hacia fuera. De este modo, la masa se formaba en hebras y se enfriaba mediante ventiladores en una cinta transportadora. Los filamentos producidos se cortaban ahora en gránulos con una cuchilla giratoria. Aquí, la cuchilla pasaba por unos cepillos que te limpiaban antes del corte. Esto produjo un granulado lenticular. A continuación, los gránulos se curaron durante 2 días y finalmente se envasaron.
El granulado acabado tiene una humedad residual de 30-40% y una composición sólida de
Ejemplo 9: Producción de un producto aislante (taza) a partir de los gránulos según el ejemplo 7
El material de partida es el granulado del ejemplo 7(variante L).
Para la fabricación de un producto moldeado por inyección, el granulado se llenaba a través de una tolva de alimentación o de un alimentador automático<a>Z con la ayuda de un sistema de aspiración al vacío en un tornillo giratorio situado en el cilindro de la máquina de moldeo por inyección. En ella, el granulado era transportado por la rotación hacia la punta del tornillo. Al cortar y cizallar el granulado se generaba calor por fricción que, junto con el calentamiento del cilindro, garantizaba la homogeneización del granulado. El tornillo debe ser de transporte y calentarse a 85 °C. Así, la masa se precompactó y homogeneizó
La masa se acumula en la punta del tornillo, donde se encuentra la boquilla de salida, que en ese momento estaba cerrada. Esto creó presión sobre la masa. Como el tornillo se mueve axialmente, se atornilla hacia atrás fuera de la masa fundida, de forma similar a un sacacorchos, bajo la presión resultante en la punta del tornillo. El retroceso del tornillo se frenaba mediante un cilindro hidráulico o por medio de un mando eléctrico. Esto creó una contrapresión en la masa. Esta presión dinámica, combinada con la rotación del tornillo, comprimía y homogeneizaba aún más la masa.
Tan pronto como la cantidad de masa compactada fue suficiente para el volumen de la pieza a producir, se detuvo la rotación del tornillo y finalizó el procedimiento de dosificación. Al mismo tiempo, el tornillo se descargaba activamente para descomprimir la masa.
A continuación, la unidad de inyección se trasladó a la unidad de sujeción. Se presionó contra la boquilla y, al mismo tiempo, se presionó el tornillo en la parte posterior. Esto creó una presión de aproximadamente 1500 bar, con la ayuda de la cual el compuesto fue presionado a través de la boquilla sobre el sistema de bebederos del molde en su cavidad. El reflujo se evitó mediante una barrera antirretorno para impedir que el material saliera disparado debido a la evaporación del agua. El molde se calentó a 220 °C. En este caso, se inyectó un volumen del 20% del volumen del molde, ya que el material se expandió y se ajustó al molde debido a la elevada exposición al calor. Además, los gases y el vapor de agua escapan a través de una válvula de salida del molde. El procedimiento de cocción dura unos 25 segundos. Entonces se abrió el lado eyector de la herramienta. La pieza moldeada (por ejemplo, una taza) se separaba del molde mediante presión de aire. A continuación, un brazo robótico fijó las copas a boquillas de pulverización mediante botones de succión, que pulverizaron la pieza moldeada en un movimiento rotatorio hacia atrás con una emulsión compuesta de: 25% látex natural, 25% cera de colza y 50% agua, revestido. A continuación, las copas se transportaron a través de un túnel de secado (calor superior/inferior 65°C durante 15 min, 12 metros).
Por último, el producto se apiló y envasó. Recibimos un producto de poliestireno/cartón, en este caso un vaso.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES 1. Gránulos compuestos de ingredientes naturales, preferentemente puramente vegetales, que contienen almidón y agentes espesantes y gelificantes, que tienen una composición sólida que consiste en
    donde los gránulos tienen una humedad residual del 10-30%, preferentemente del 15-22%.
  2. 2. Los gránulos según la reivindicación 1, en los que la composición sólida consiste en
    y tiene un contenido de humedad residual del 15-22%.
  3. 3. Los gránulos según la reivindicación 1 o 2, en los que el almidón vegetal es almidón nativo y comprende almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de tapioca o almidón de mandioca, judía tuberosa, batata, ñame, veza tuberosa, arakacha, acedera de madera bulbosa, Capuchina tuberosa, ulluco, arrurruz de las Indias Orientales, arrurruz, achira, taro, tannia, nenúfar blanco, rosa amarilla de estanque o chayote, comprendiendo preferentemente almidón de trigo, almidón de patata, almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de tapioca o una mezcla de los mismos.
  4. 4. Los gránulos de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en los que el agente espesante y/o gelificante comprende goma guar, goma xantana, lengua del diablo, agar-agar, pectina, carragenano, alginato, goma garrofín, sagú, goma arábiga, harina de arroz, harina de trigo duro o sémola de trigo duro, o una mezcla de los mismos.
  5. 5. Los gránulos de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en los que los aditivos opcionales comprenden glicerol vegetal y/o sorbitol, celulosa, pulpa de madera, fibras vegetales, cera, caucho natural, biopolímero, aceite, conservantes, vinagre, lecitina, estearato vegetal, colorantes alimentarios, aromas, fragancias y una mezcla de los mismos.
  6. 6. Los gránulos de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que los gránulos no comprenden bioplásticos, polímeros químicamente modificados que comprenden polímeros de base biológica que comprenden polilactida (PLA), polihidroxialcanoatos (PHA), polihidroxibutirato (PHB) y biopolímeros derivados del petróleo.
  7. 7. Los gránulos según la reivindicación 1 o 2, que comprenden una composición sólida que consiste en
    y una humedad residual del 15-22%.
  8. 8. Procedimiento de producción de gránulos según las reivindicaciones 1-6 que comprende las etapas de: (a) preparar una mezcla formada por componentes sólidos y líquidos, donde dicha mezcla consiste en
    que además comprende en base al peso de la masa: Componentes líquidos
    b) compactar la masa y formar una hebra; c) curar y deshumidificar la hebra producida en la etapa b), en donde la hebra comprende una humedad residual del 10 al 30 %, preferiblemente del 15 al 22 %; y d) cortar la hebra producida en c) en gránulos.
  9. 9. El procedimiento según la reivindicación 8 para preparar gránulos según la reivindicación 7, en el que la mezcla de la etapa a) consiste en:
    que además comprende en base al peso de la masa:
  10. 10. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, en el que la etapa d) se ejecuta antes de la etapa c).
  11. 11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la etapa b) se lleva a cabo en una extrusora de tornillo.
  12. 12. Uso de los gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 para la producción de artículos biodegradables, preferentemente compostables, de uso cotidiano.
  13. 13. Procedimiento para la producción de artículos biodegradables, preferentemente compostables, utilizando los gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el procedimiento comprende el procesado de gránulos mediante moldeo por inyección o extrusión.
  14. 14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que la producción se lleva a cabo por moldeo por inyección a temperaturas comprendidas entre 50°C y 100°C o por extrusión a temperaturas comprendidas entre 50°C y 110°C
  15. 15. Los gránulos según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que los gránulos son compostables, preferentemente compostables en el jardín.
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