PL343178A1 - Biodegradable packaging material, method for producing same and its use - Google Patents

Description

5

3 4 3 1 7 g )/02220 A l PCT/EP99/02220 Z-797/00

Biodegradowalna kompozycja do wytwarzania opakowań, sposób wytwarzania tej kompozycji i opakowania z biodegradowalnej kompozycji 10

Wynalazek dotyczy kompozycji ulegającej biodegradacji, sposobu jej wytwarzania oraz opakowań wytwarzanych z tej kompozycji, zwłaszcza opakowań spożywczych. W obecnych czasach jeden z największych problemów ochrony środowiska 15 stanowi pozbywanie się odpadów, ich składowanie oraz zmniejszenie ich ilości. Dotyczy to zwłaszcza wyprasek (artykułów posiadających foremny kształt), takich jak kubki, talerze, filiżanki, miski, pudełka i inne pojemniki, które używa się przykładowo jako opakowania spożywcze i jednorazową zastawę w barach szybkiej obsługi. Na przykład produkty spożywcze, zwłaszcza przeznaczone do bezpośredniej konsumpcji, są często 20 sprzedawane w opakowaniach zajmujących dużą objętość. Choć owe opakowania należą do względnie lekkich, stanowią znaczną część objętości odpadów gromadzonych na wysypiskach i łatwo ulegają rozproszeniu przez wiatr. Wyrzucane zaś wprost do środowiska po skonsumowaniu zawartej w nich żywności przyczyniają się do oszpecenia krajobrazu. 25 Wiele z kompozycji dotychczas stosowanych do wytwarzania wyżej opisanych wyprasek jest produkowana z surowców nieodnawialnych, co stanowi dodatkowe obciążenie dla środowiska naturalnego.

Wyżej przedstawione okoliczności jasno wskazują na ogromne zapotrzebowanie na kompozycję nadającą się szczególnie do produkcji opakowań, która jednocześnie 2 składałaby się z surowców odnawialnych i ulegających biodegradacji. Celem przedstawionego wynalazku jest dostarczenie takiej kompozycji, której składniki stanowiłyby w większości surowce odnawialne i ulegające szybkiemu biologicznemu rozkładowi. 5 Według wynalazku, cel ten został osiągnięty przez kompozycję ulegającą szybkiej biodegradacji, a charakteryzującą się następującymi składnikami: (a) 45 do 72 % wagowych skrobi, (b) 18 do 45 % wagowych włókien zawierających celulozę, (c) 0,2 do 10 % wagowych rozdzielacza tłuszczowego, 10 (d) 0,05 do 3,0 % wagowych emulgatora oraz (e) 2 do 15 % wagowych wody, przy czym ilości podane w procentach wagowych każdorazowo odnoszą się do kompozycji ulegającej biologicznemu rozkładowi. Głównymi składnikami kompozycji według wynalazku są więc skrobia i włókna 15 zawierające celulozę, składnikami drugorzędowymi są zaś rozdzielająca substancja tłuszczowa, emulgator i woda. Kompozycja według wynalazku może dodatkowo zawierać składniki takie jak wypełniacze, na przykład kreda, kaolin, talk, gips, glinoziem, dwutlenek tytanu lub tlenek glinu, topniki, na przykład węglan magnezu, hydroksywęglan magnezu, ług sodowy i zasada amonowa, jak również barwniki chemiczne i spożywcze. Jednakże 20 kompozycja stworzona według wynalazku zawierać może też tylko składniki podane w punktach (a) do (e), bowiem są to jedyne niezbędne składniki wynalazku wyjąwszy substancje towarzyszące tym składnikom, np. naturalne zanieczyszczenia skrobi. W kompozycji według wynalazku skrobia tworzy z włóknami celulozowymi kompozyt skrobiowo - włókno wy zawierający rozdzielacz tłuszczowy i wodę, przy czym 25 ów kompozyt powstaje w procesie żelowania skrobi. Oznacza to, że przynajmniej część skrobi zawarta w kompozycji według wynalazku, a w najkorzystniejszym przypadku całość, znajduje się pod postacią kleju mącznego, tworząc ów kompozyt skrobiowo -włókno wy. Wyrażenie „klej mączny” oznacza substancję powstałą z naturalnej bądź chemicznie i/lub fizycznie zmodyfikowanej skrobi, poddanej obróbce cieplnej w obecności 3 wody a następnie schłodzonej. Rozdzielacz tłuszczowy, emulgator i woda są w kompozycie skrobiowo - włóknistym równomiernie rozprzestrzenione.

Kompozycja według wynalazku produkuje się z masy zawierającej wyżej podane składniki (a) do (d) w proporcji właściwej dla wynalazku, przy czym zawartość wody 5 powinna być większa niż 15 % wagowych Masą tą wypełnia się formę do pieczenia, nadając jej tym samym pożądany kształt, i piecze. W czasie pieczenia część wody uchodzi z masy pod wysokim ciśnieniem w postaci pary wodnej, w wyniku czego otrzymuje się kompozycja według wynalazku. Para wodna uchodzi z formy specjalnie ukształtowanymi otworami. Po pieczeniu usuwa się formę i otrzymuje gotowy kompozycja według 10 wynalazku.

Skrobia, będąca składnikiem kompozycji według wynalazku, pochodzi od skrobi naturalnej, chemicznie i/lub fizycznie zmodyfikowanej lub ich mieszaniny. Przykładem skrobi występującej w kompozycji według wynalazku jest skrobia ziemniaczana, kukurydziana, ryżowa, pszenna i inne jej rodzaje pochodzenia roślinnego. Preferowana jest 15 przy tym skrobia ziemniaczana z racji na niskie koszty jej produkcji na dużą skalę i znakomite właściwości wytwarzanej z niej kompozycji według wynalazku. Ponadto skrobia ziemniaczana w obecności wody przybiera znacznie na objętości, tworząc klej mączny o wysokiej lepkości i dobrych właściwościach klejących.

Skrobia występuje w kompozycji według wynalazku w ilościach od 45 do 72 % 20 wagowych, przy czym preferowane są ilości od 58 do 66 % wagowych, a zwłaszcza preferowane ilości 64 do 66 % wagowych, w każdym z powyższych przypadków odnosi się to do kompozycji według wynalazku. Przy takich ilościach skrobi w kompozycji według wynalazku otrzymuje się wyjątkowo stabilny kompozyt skrobiowo — włóknowy, ulegający naturalnemu rozkładowi. 25 W kompozycji według wynalazku znajdują się włókna zawierające celulozę, tworzące wraz ze skrobią, również obecną w kompozycji według wynalazku, wyżej opisany kompozyt skrobiowo - włóknowy, będący podstawową strukturą kompozycji według wynalazku. Wyrażenie „włókna zawierające celulozę” oznacza włókna zawierające bądź składające się z celulozy. Preferowaną formą włókien zawierających 4 celulozę jest miazga, tj. włókna otrzymywane z miazgi. Termin „miazga” oznacza tu kompozyt składający się z delikatnych włókien, w skład których wchodzi głównie celuloza, uzyskiwany z rozkładu drewna bądź innych roślin włóknistych.

Wyrażenie „włókna”, użyte powyżej, oznacza cienkie wytwory o ograniczonej 5 długości, przy czym ich długość jest większa od ich szerokości. Wytwory owe mogą występować pojedynczo lub w postaci wiązek. Włókna te są wytwarzane zgodnie z wiedzą fachową, przy czym szczególnie korzystne dla pozyskiwania tychże włókien okazało się rozbijanie kompozycji zawierającej celulozę przy pomocy młyna młotowego. W preferowanej formie, włókna zawierające celulozę w kompozycji według 10 wynalazku mają długość w przedziale od 0,1 do 3,0 mm, szerokość zaś w przedziale od 0,01 do 0,06 mm.

Ilość włókien zawierających celulozę w kompozycji według wynalazku wynosi 18 do 45 % wagowych, przy czym preferowane są ilości od 18 do 30 % wagowych, korzystnie preferowane ilości 21 do 24 % wagowych, zaś najkorzystniej preferowane 15 ilości - 24 % wagowych. W każdym powyższym przypadku odnosi się to do kompozycji według wynalazku. Przy takich ilościach włókien zawierających celulozę otrzymuje się w szczególnie korzystny sposób dobrą stabilność mechaniczną i znakomite właściwości rozpadowe kompozycji według wynalazku.

Proporcja skrobi do włókien w kompozycji według wynalazku wynosić może: 1 : 20 1 do 4 : 1, przy czym preferowane są proporcje 3 : 1 do 2,5 : 1 , np. ok. 2,7 : 1.

Jak już przedstawiono powyżej, w kompozycji według wynalazku znajduje się rozdzielacz tłuszczowy, występujący w ilościach od 0,2 do 10 % wagowych w odniesieniu do kompozycji. Korzystna ilość rozdzielacza tłuszczowego wynosi 0,2 do 2,5 % wagowych, najbardziej korzystna zaś to 0,6 do 1,3 % wagowych w odniesieniu do 25 kompozycji według wynalazku.

Pojęcie „rozdzielacz tłuszczowy” oznacza mieszaninę różnego rodzaju zawierającą tłuszcz bądź kilka rodzajów tłuszczów, która wspomaga oddzielenie kompozycji według wynalazku po procesie pieczenia od formy piekarniczej. Tłuszcze, czyli lipidy, stanowić mogą triglicerydy, tzn. glicerol, którego trzy grupy wodorotlenowe 5 utworzyły wiązania estrowe z kwasami tłuszczowymi, przy czym kwasy tłuszczowe w jednej cząsteczce triglicerydu mogą ale nie muszą się różnić. Tłuszcze zawarte w rozdzielaczu tłuszczowym mogą być pochodzenia naturalnego, np. zwierzęcego lub roślinnego, jak również mogą to być tłuszcze syntetyczne. Tłuszcze mogą ponadto być 5 częściowo bądź całkowicie utwardzone, przy czym tłuszcze utwardzone wykazują znakomitą stabilność w przechowywaniu i nie jełczeją. Korzystne jest, gdy rozdzielacz tłuszczowy wykazuje stabilność w przechowywaniu i dobre właściwości rozdzielające oraz jest bezpieczny fizjologicznie. Ponadto korzystne jest również, jeśli temperatura topnienia tłuszczu jest wyższa od temperatury otoczenia (ok. 18°C), i wynosi np. 40°C lub wyżej, 10 gdyż wtedy osiąga się lepsze właściwości hydrofobowe kompozycji według wynalazku. W preferowanej postaci rozdzielacz tłuszczowy w kompozycji według wynalazku zawiera w większości tłuszcz. Zawartość tłuszczu w rozdzielaczu tłuszczowym wynosi przynajmniej 90 % wagowych, przy czym preferowana jest zawartość 94,5 % wagowych, a szczególnie preferowana jest zawartość przynajmniej 98 % wagowych tłuszczu a 15 dopuszczalna jest również 100% wagowych, odnośnie do kompozycjau według wynalazku.

Rozdzielacz tłuszczowy może oprócz tłuszczu lub tłuszczów zawierać w niewielkich ilościach inne składniki jak np. oleje, wosk, przy czym nie powinny one być uznane za tłuszcz, oraz lecytynę. 20 Preferowane ilości tłuszczów w rozdzielaczu tłuszczowym to: ok.64,5 % wagowych - tłuszcze roślinne, ok. 30,0 % wagowych - tłuszcze zwierzęce i ok. 5,5 % wagowych mieszaniny lecytyny i wosku, najlepiej pszczelego. Podane wyżej dane w % wagowych odnoszą się tylko do rozdzielacza tłuszczowego. Ów rozdzielacz cechuje się znakomitą trwałością dobrymi właściwościami separującymi i jest nieszkodliwy przy 25 spożyciu, dlatego też najlepiej nadaje się do zastosowania w kompozycji według wynalazku.

Nieoczekiwanie okazało się, że owe tłuszczowe substancje rozdzielające w podanych wyżej ilościach nie wpływają negatywnie na właściwości strukturalne kompozycji według wynalazku, tak więc nie zmieniają w żaden sposób znakomitych 6 właściwości strukturalnych kompozycji do opakowań według wynalazku. Ponadto wysoka zawartości tłuszczu nie ma wpływu na zapach tej kompozycji, zatem wytworzone z niej opakowania nie wydzielają przykrego zapachu nawet przy dłuższym przechowywaniu. Dodatkowo przy takiej zawartości tłuszczów nie jest już konieczne natłuszczanie formy do pieczenia kompozycji według wynalazku, ponieważ kompozycję tę z łatwością można oddzielić od tejże formy po pieczeniu. Można więc w czasie pieczenia zrezygnować z płynnych środków rozdzielających, koniecznych przy wytwarzaniu innych biodegradowalnych kompozycji do opakowań. Obniża to koszty produkcji, zapobiega przywieraniu kompozycji do formy, a ponadto stwierdzono również, iż opisane tłuszczowe substancje rozdzielające nadają kompozycji według wynalazku charakter hydrofobowy.

Jak przedstawiono powyżej, kompozycja według wynalazku zawiera emulgator. Termin „emulgator” oznacza tu mieszaninę zawierającą różnego typu substancje amfifilowe, tj. zawierające grupę hydrofilowąi lipofilowąw cząsteczce, przy czym nie jest to mieszanina zawierająca tłuszcze. Najkorzystniejsza temperatura topnienia emulgatora powinna być wyższa od temperatury otoczenia, np. powinna wynosić min. ok. 40°C . Emulgator wspomaga równomierne (homogenne) wymieszanie się tłuszczowych składników kompozycji według wynalazku. Korzystnie jest również, jeśli emulgator zaklasyfikowany jest jako nieszkodliwy do spożycia. Dotyczy to szczególnie opakowań produkowanych z kompozycji według wynalazku. Preferowanym emulgatorem jest mono-lub digliceryd spożywczych kwasów tłuszczowych, tworzący wiązanie estrowe z kwasem organicznym, jak kwas cytrynowy, mono- i diacetylowinowy, mlekowy, octowy lub winny. Emulgatory te są zaklasyfikowane pod numerem E-472. Wyrażenie „spożywcze kwasy tłuszczowe” jest tu użyte w rozumieniu powszechnie znanym specjalistom z dziedziny, którzy wiedzą, jakie kwasy można w tym wypadku zastosować. Ponadto emulgator może być też estrem siarczanowym alkoholu alifatycznego bądź siarczanem alkoholu alifatycznego, przy czym długość łańcucha alkoholu powinna być wynosić minimum 12 atomów węgla, solą metali lekkich i wyższych kwasów tłuszczowych (przy czym długość łańcucha węglowego w cząsteczce kwasu powinna wynosić minimum 12 7 atomów węgla), na przykład stearynian sodu. Emulgator może być też mieszaniną dwóch lub więcej podanych wyżej emulgatorów.

Zawartość emulgatora w kompozycji według wynalazku wynosi od 0,02 do 3,0 % wagowych, przy czym preferowana jest zawartość od 0,05 do 0,08 %wagowych, a 5 szczególnie preferowana 0,2 do 0,4 % wagowych w odniesieniu do kompozycji według wynalazku. Niespodzianką okazał się fakt, iż przy tak małych ilościach emulgatora możliwe było równomierne rozprzestrzenienie w kompozycji według wynalazku dużych ilości substancji tłuszczowych. Również niespodzianką okazał się fakt, iż obecność emulgatora dodatkowo 10 powiększa hydrofobowe właściwości kompozycji według wynalazku. Ponadto polepsza również właściwości rozdzielające, co oznacza, że jeszcze bardziej ułatwione jest oddzielenie kompozycji według wynalazku od formy do pieczenia po jego upieczeniu. W kompozycji według wynalazku znajduje się ponadto woda w ilościach od 2 do 15 % wagowych, przy czym preferowane są ilości 6 do 12 % wagowych, w każdym 15 przypadku w odniesieniu do kompozycji według wynalazku.

Preferowane surowce do kompozycji według wynalazku podane są w tabeli nr.l

Tabela 1: Zestawienie kompozycji według wynalazku (w % wagowych)

Surowiec Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Zll Skrobia 65,5 65,4 65,1 64,8 64,4 65,1 64,8 64,5 64,2 62,9 59,5 Włókna 24 24 24 24 24 23 23 23 23 22 21 Tłuszcze 0,2 0,3 0,6 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 4,8 9,2 Emulgator 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Woda 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Surowiec Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 Z17 Z18 Z19 Z20 Z21 Z22 Skrobia 65,75 65,5 65,2 64,8 64,3 64,9 64,5 64,1 63,7 61,6 57,1 Włókna 24 24 24 24 24 23 23 23 23 22 21 Tłuszcze 0,2 0,3 0,6 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 4,8 8,9 Emulgator 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,6 3,0 Woda 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 Skrobia: Skrobia ziemniaczana; Włókna: Włókna z miazgi roślinnej Tłuszcze: Mieszanina składająca się z: 64,5 % wagowych - tłuszcze roślinne , 30 % wagowych - tłuszcze zwierzęce, 5,5 % wagowych - lecytyna i wosk pszczeli. Emulgator: Cytrynian monoglicerydu. 8

Kompozycja według wynalazku cechuje się wieloma zaletami. Przede wszystkim charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, nawet przy małej grubości (ścian) kompozycji - ok. 2 mm. Te znakomite właściwości uzyskuje się przede wszystkim 5 dzięki dużemu udziałowi włókien zawierających celulozę., dochodzącemu do 45 % wagowych Bardzo wysoka jest jednocześnie elastyczność kompozycji według wynalazku, co jest szczególnie zaskakujące zważywszy na fakt, że schłodzona skrobia staje się krucha. Jednocześnie kompozycja według wynalazku jest odporny na działanie zimnej wody do 1 godziny. Ponadto przedmioty wykonane z kompozycji według wynalazku mogą być przy 10 pomocy zimnej wody sklejane ze sobą, np. naczynie z odpowiednią do niego pokrywką, przy czym sklejenie to jest stosunkowo mocne. Kompozycja według wynalazku niemal całkowicie rozkłada się w sposób naturalny po upływie 28 dni, wg DIN 54900. Jednakowoż jest ów kompozycja również trwały w przechowywaniu, tzn. w trakcie długotrwałego przechowywania nie występują żadne zmiany kompozycji według 15 wynalazku. W skład kompozycji według wynalazku wchodzą w przeważającej większości surowce naturalne, tak więc można określać go terminem „kompozycja biologiczny”. Na koniec zawartość wody w kompozycji wg wynalazku nie musi być ustawiana na konkretnym poziomie.

Kompozycja według wynalazku nadaje się więc idealnie do produkcji różnego 20 rodzaju wyprasek (tzn. artykułów posiadających pewien foremny kształt), np. naczyń jednorazowego użytku, jednorazowa zastawa w barach szybkiej obsługi (pojemniki na hamburgery i frytki), opakowań do suchych, wilgotnych, ciastowatych i smażonych produktów spożywczych. Po nałożeniu biodegradowalnej warstwy rozdzielającej na kompozycja według wynalazku można go również używać do przechowywania płynnych 25 produktów spożywczych, np. gorących napojów i zup

Wyprasce z kompozycji wg wynalazku można nadać dowolny kształt, np. kształt miski, talerza, kubka, półmiska. Dalsze przykłady kształtów, jakie można uzyskać z kompozycji wg wynalazku, znajdują się na rysunku, Fig. 1-4. 9

Dodatkowymi kształtami są na przykład: urna, przedmiot używany przy kremacji zwłok, oraz rakieta, używana w produkcji ogni sztucznych.

Wynalazek dotyczy również sposobu otrzymywania kompozycji do opakowań, w szczególności do opakowań wspomnianych powyżej. W sposobie tym najpierw 5 przygotowuje się masę do pieczenia, w której zawartość włókien zawierających celulozę wynosi od 7 do 22 % wagowych, zawartość skrobi od 18 do 36 % wagowych, zawartość tłuszczowego rozdzielacza od 0,1 do 4,6 % wagowych, emulgatora od 0,1 do 1,5 % wagowych, zaś zawartość wody - od 50 do 60 % wagowych, odnośnie do masy do pieczenia. Powyższe składniki miesza się i na końcu piecze, nadając masie pożądany 10 kształt.

Wyrażenie „masa do pieczenia” oznacza masy tego rodzaju, które mogą być poddawane obróbce cieplnej, pieczeniu tzn. spulchnieniu i rozszerzeniu przez parę wodną. Masa użyta w procesie według wynalazku może być opisana jako miękkie, półtwarde ciasto. 15 Po pieczeniu otrzymuje się produkt (kompozycja) o następującym składzie: (a) 45 do 72 % wagowych - skrobia, (b) 18 do 45 % wagowych - włókna celulozowe, (c) 0,2 do 10 % wagowych - rozdzielacz tłuszczowy, (d) 0,05 do 3,0 % wagowych - emulgator, oraz 20 (e) 2 do 15 % wagowych - woda.

Kompozycja ta jest opisaną szczegółowo wcześniej kompozycją do produkcji opakowań. Korzystne jest więc, aby skrobia, włókna celulozowe, rozdzielacz tłuszczowy i emulgator użyte w procesie produkcji według wynalazku były składnikami użytymi 25 powyżej, w kompozycji według wynalazku.

Ilość skrobi preferowana w procesie według wynalazku wynosi od 30 do 32 % wagowych, odnośnie masy do pieczenia.

Preferowana ilość włókien celulozowych użytych w czasie produkcji wg wynalazku wynosi 10 do 12 5 wagowych, odnośnie do masy do pieczenia. 10

Ilość tłuszczowej substancji rozdzielającej preferowana w masie do pieczenia wynosi od 0,1 do 1,2 % wagowych, przy czym szczególnie korzystne są ilości 0,3 do 0,6 % wagowych W sposobie produkcji masy do pieczenia według wynalazku najkorzystniejsze ilości emulgatora wynoszą 0,03 do 0,4 % wagowych, przy czym szczególnie korzystne są ilości 0,1 do 0,2 % wagowych

Zawartość wody w procesie produkcji wg wynalazku powinna zawierać się w granicach 54 do 58 % wagowych W sposobie według wynalazku korzystne jest, aby używać włókien zawierających celulozę pod postacią runa. Tak więc włókna celulozowe są wpierw przetwarzane na runo w procesie powszechnie znanym w tej dziedzinie. Odbywa się to poprzez np. rozbijanie miazgi roślinnej przy pomocy młyna młotowego (rozplątywanie włókien), przez co otrzymuje się pojedyncze włókna, a następnie dalszą obróbkę na tzw. runo, kompozycja używany np. w przemyśle higienicznym do produkcji waty i podpasek. Sposobem według wynalazku runo to układa się płasko, np. na przenośniku taśmowym. Następnie nakłada się na nie na przenośniku pozostałe składniki (a) i (c) do (e), przy czym przenośnik może tu służyć jako środek transportu włókien pod postacią runa do miejsc gdzie nastąpi dodanie reszty składników. W sposobie według wynalazku preferowana postać skrobi składa się po części ze skrobi natywnej, i z kleju mącznego, (skrobi podgrzanej [zagotowanej] w wodzie). Najkorzystniejsze proporcje tychże wynoszą 1,0 :1 do 4,0 : 1, przy czym preferowane są proporcje 2,5 : 1 do 3,5 : 1, a szczególnie preferowane ok. 3:1. Klej mączny może już zawierać całą zawartość wody masy do pieczenia, emulgatora, rozdzielacza tłuszczowego i ew. innych dodatków. Skrobia natywna oraz chemicznie i/lub fizycznie modyfikowany klej mączny mogą być osobno dodawane do włókien zawierających celulozę.

Szczególnie korzystne przy osobnym dodawaniu skrobi natywnej i modyfikowanej okazało się następujące postępowanie: w kotle wytwarza się mieszaninę z wody, rozdzielacza tłuszczowego, emulgatora, i ew. innych dodatków i częścią skrobi, w 11 tym wypadku skrobi natywnej, i podgrzewa się w ciągu 10 minut do 1 godziny, przy czym korzystniejsze jest podgrzewanie 20 do 40 minut, przy temperaturze 60 do 80°C , najkorzystniej zaś 64 do 68°C. Poprzez podgrzewanie skrobiowej mieszaniny w kotle pierwotnie dodana do niej skrobia natywna przekształca się w klej mączny. Ostatecznie 5 włókna celulozowe zostają wymieszane zarówno ze skrobią gotowaną, klejem mącznym powstałym w wyżej opisanej mieszaninie, jak również z pozostała resztą skrobi natywnej.

Do włókien zawierających celulozę może być dodany wpierw klej mączny, a potem skrobia natywna, może jednak być odwrotnie. Jeżeli włókna zawierające celulozę są rozpostarte w postaci runa na przenośniku taśmowym, to można na nie nanieść wpierw 10 opisaną wyżej mieszaninę skrobiową, przez co wytworzy się dwuwarstwowa struktura na którą zostanie następnie naniesiona skrobia natywna poprzez rozprowadzanie i nasączanie. Nieoczekiwanie stwierdzono, iż proces ten umożliwia dokładne wymieszanie wszystkich składników w małej objętości masy, którą potem łatwo przenieść do formy do pieczenia.

Po dodaniu wszystkich podanych wyżej składników miesza się je, przy czym 15 mieszanie może zachodzić przez wyrabianie, np. maszyną do wyrabiania ciasta. W czasie wygniatania może nastąpić zmniejszenie objętości masy ok. 7 :1, gdyż włókna zawarte w masie mają niewielką gęstość. Dodawanie składników masy do pieczenia w małych ilościach znacznie ułatwia wyrabianie.

Otrzymaną masę wkłada się do formy do pieczenia i piecze. Przy tym masę w 20 formie podgrzewa się 0,5 do 15 minut, korzystniejszy czas to 1,5 do 3 minut, najkorzystniejszy zaś 1,5 minuty, w temperaturze od 100 do 300°C, korzystnie 150 do 220°C, a najkorzystniej w temperaturze 190 do 200°C . Pieczenie zachodzi w zamkniętym piekarniku. Forma, w której zachodzi proces pieczenia, ma kształt zależny od kształtu produktu końcowego, np. ma kształt miski. Forma ta składa się przy tym przynajmniej z 25 dwóch elementów, górnej i dolnej płyty do pieczenia, skręconych razem, tak, że ich powierzchnie wewnętrzne tworzą razem przestrzeń w kształcie formy do pieczenia, wypełnioną masą do pieczenia. Forma do pieczenia posiada specjalnie ukształtowane otwory do uwalniania pary wodnej. Do produkcji większej ilości wyprasek można użyć większej ilości wyżej opisanych elementów. Dozowanie masy do pieczenia w formie do 12 pieczenia odbywa się poprzez zastosowanie sprężonego powietrza, przenośników spiralnych, pompy lub próżni, przy czym preferowane jest stosowanie sprężonego powietrza. Dozowanie może się odbywać do temperatury 80°C.

Powyższe urządzenia do pieczenia bazują na powszechnie znanej technologii 5 pieczenia wafli.

Podczas pieczenia masy uchodzi z niej woda, przy czym sam proces pieczenia jest tak zoptymalizowany, że po pieczeniu zawartość wody w kompozycji jest mniejsza niż 5 % wagowych Odparowanie wody powoduje spulchnienie masy i żelowanie skrobi, przez co otrzymuje się opisany wcześniej kompozycja o skrobiowo-włóknistej strukturze. W 10 czasie przechowywania lub użytkowania kompozycja ten może przyjmować wodę z otoczenia, tak że końcowa zawartość wody może wynosić 5 - 15 % wagowych, bądź korzystniej 6 do 12 % wagowych, odnośnie do upieczonego kompozycji.

Sposób otrzymywania kompozycji według wynalazku wykazuje szereg zalet: dzięki szczególnemu doborowi składników masy do pieczenia polepszają się właściwości 15 płynne masy stosowanej w procesie wg wynalazku, możliwe jest więc dokładne dozowanie lepkiej masy przez pompy dozujące. Umożliwia to nieprzerwane prowadzenie procesu produkcyjnego wg wynalazku. Ponadto nie jest konieczne dodatkowe natłuszczanie formy do pieczenia. Wszystkie produkty otrzymane w wyniku procesu wg wynalazku zostały wytworzone szybko, stosunkowo tanio, i charakteryzują się znakomitymi właściwościami 20 kompozycji jeśli chodzi o: trwałość kształtu, odporność na pękanie, elastyczność, gęstość struktury i jakość powierzchni. Dzięki szczególnemu składowi kompozycja według wynalazku zawiera po pieczeniu mniej niż 5 % wagowych wody i jest przy tym niezwykle trwała, tak że może być bezpośrednio poddawana dalszej obróbce lub oddana do użycia.

Bliższe wyjaśnienia podano na rysunku, na którym Fig.l do 4 przedstawiają 25 przykłady opakowań w formie wyprasek, możliwych do wyprodukowania z kompozycji według wynalazku.

Fig.l przedstawia opakowanie l z dnem i wieczkiem 2, 3, połączone zawiasem 4. Nadaje się ono do przechowywania produktów spożywczych, również ciepłych, w zamkniętej postaci. Duża elastyczność umożliwia wielokrotne otwieranie i zamykanie 13 zawiasu 4. Jest to tym bardziej zdumiewające zważywszy na fakt, iż produkty ze skrobi są na ogół bardzo kruche i łatwo się łamią.

Fig.2 przedstawia wypraskę \ formie prostokątnego półmiska, który wraz z drugim odpowiednio ukształtowanym półmiskiem może tworzyć zamknięty pojemnik. Wypraska i wykazuje szereg cylindrycznych zagłębień 5, przy czym są one uszeregowane w odcinek dłuższy 6 i odcinek krótszy 7. Zagłębienia te przebiegają symetrycznie po drugiej stronie wypraski, przedzielone w środkowej części przegródką 8. „Nóżki” 9 , umieszczone po bokach, wzmacniają kształt wypraski i polepszają jej ułożenie. Taki pojemnik może być użyty np. do przechowywania długopisów, szminek, artykułów kosmetycznych, ołówków, przyrządów do pisania, lub też w przemyśle farmaceutycznym np. do przechowywania fiolek.

Fig.3 i 4 przedstawiają stosunkowo głębokie opakowania l, mogące znaleźć zastosowanie np. jako doniczki kwiatowe, naczynia siewne lub jako inne opakowania.

Przykłady I do XXII

Masy (ciasta), których skład podano w tabeli 2, wytworzono następująco:

Podane ilości wody, emulgatora, tłuszczowego rozdzielacza i natywnej skrobi ziemniaczanej podanej w tabeli 2 jako klej mączny dodano do kotła, i mieszając podgrzano do 65°C w ciągu 30 minut. W ten sposób otrzymano klej mączny zawierającą emulgator i rozdzielacz tłuszczowy. Z włókien miazgi roślinnej o długości od 0,01 do 0,06 mm wyprodukowano w konwencjonalny sposób runo.

Runo to zostało następnie płasko ułożone, a następnie naniesiono na nie wpierw wyżej opisaną skrobię. Na płótnie wytworzyła się więc warstwa kleju mącznego zawierająca emulgator i tłuszczowy rozdzielacz, na którą rozsypuje się natywną skrobię w ilościach podanych w tabeli 2. Wszystko następnie przeniesiono do maszyny wyrabiającej w celu wymieszania składników. W wyniku mieszania otrzymano masę do pieczenia (ciasto), którą następnie ułożono w formie i pieczono przez ok. 90 sekund w temperaturze ok,195°C. 14

Otrzymano w ten sposób kompozycje według wynalazku, składające się głównie z odnawialnych surowców naturalnych i szybko ulegające rozkładowi. Ponadto charakteryzowały się dużą wytrzymałością mechaniczną przy grubości ścian ok. 2mm, przy jednocześnie wysokiej elastyczności i odporności na obecność zimnej wody do 1 5 godziny.

Tabela 2: Zestawienie składu mas do pieczenia (w % wagowych)

Surowiec Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z Skrobia natywna 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 22 Klej mączny 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Włókna 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Tłuszcz 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,8 0,9 1,1 1,2 2,4 4, Emulgator 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0, Woda 57,7 57,6 57,5 57,3 57,2 57,0 56,9 56,7 56,6 55,4 54

Surowiec Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 Z17 Z18 Z19 Z20 Z21 Z Skrobia natywna 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 22 Klej mączny 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Włókna 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Tłuszcz 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,8 0,9 1,1 1,2 2,4 4, Emulgator 0,03 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,8 1, Woda 57,87 57,75 57,6 57,35 57,2 56,95 56,8 56,55 56,4 54,8 52 10 Skrobia natywna: natywna skrobia ziemniaczana,

Klej mączny: skrobia podgrzana w wodzie i ostudzona, Włókna: Włókna z miazgi roślinnej, Tłuszcz: Mieszanina 64,5 % wagowych tłuszczu roślinnego, 30 % wagowych tłuszczu zwierzęcego i 5,5 % wagowych lecytyny i wosku pszczelego, 15 Emulgator: Cytrynian monoglicerydu.

Apack AG fur biologische Verpackungen, Niemcy Pełnomocnik: żECZlftltoPĄTENTOWY 20 2 6 WRZ. 2000 sl >omircrLazewaka

Claims (2)

1. 343178 U PCT/EP99/02220 Z-797/00 Zastrzeżenia patentowe 1) że zawiera: (a) (b) (c) (d) (e) 2) ziemniaczaną, skrobi. 3) Biodegradowalna kompozycja do wytwarzania opakowań, znamienna tym, 45 do 72 % wagowych skrobi, 18 do 45 % wagowych włókien celulozowych, 0,2 do 10 % wagowych rozdzielacza tłuszczowego, 0,05 do 3,0 % wagowych emulgatora oraz 2 do 15 % wagowych wody. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera skrobię kukurydzianą, lub innego roślinnego pochodzenia albo mieszaniną różnych Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawartość skrobi wynosi 58 do 66 % wagowych, w odniesieniu do kompozycji. 2 4) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, znamienna tym, że zawiera włókna celulozowe, które są włóknami miazgi roślinnej. 5) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 4, znamienna tym, że włókna celulozowe mają długość w przedziale 0,1 do 3,0 mm 6) Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że włókna celulozowe mają grubość w przedziale 0,01 do 0,06 mm 7) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 6, znamienna tym, że zawartość włókien celulozowych wynosi od 20 do 30 % wagowych, w odniesieniu do kompozycji. 8) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 7, znamienna tym, że rozdzielacz tłuszczowy występuje w ilościach 0,2 do 2,5 % wagowych, w odniesieniu do kompozycjiau. 9) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 8, znamienna tym, że rozdzielacz tłuszczowy składa się w przeważającej mierze z tłuszczów. 10) Kompozycja według zastrz. 9, znamienna tym, że rozdzielacz tłuszczowy zawiera przynajmniej jeszcze jedną składową, będącą olejem, woskiem lub lecytyną. 11) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 10, znamienna tym, że emulgator jest mono- lub diglicerydem spożywczych kwasów tłuszczowych, powiązanym wiązaniem estrowym z kwasem organicznym, estrem siarczanowym alkoholu alifatycznego bądź siarczanem alkoholu alifatycznego, lub solą metali lekkich i wyższych kwasów tłuszczowych. 12) Kompozycja według zastrzeżenia 11, znamienna tym, że jako kwas organiczny zawier kwas cytrynowy, kwas mono- lub diacetylowinowy, kwas winowy, mlekowy, bądź kwas octowy i winowy. 3 13) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 12, znamienna tym, że emulgator występuje w ilościach od 0,05 do 0,8 % wagowych, w odniesieniu do kompozycji. 14) Kompozycja według jednego z zastrzeżeń 1 do 13, znamienna tym, że 5 zawiera wodę w ilościach od 6 do 12 % wagowych, w odniesieniu do kompozycji. 15) Sposób wytwarzania biodegrado walnej kompozycji na opakowania znamienny tym, że miesza się 7 do 22 % wagowych włókien celulozowych, 18 do 36 % wagowych skrobi, 0,1 do 4,6 % wagowych rozdzielacza tłuszczowego i 0,03 do 1,5 % wagowych emulgatora oraz 50 do 60 5 wagowych wody, w stosunku do masy do 10 pieczenia, a następnie otrzymaną masę piecze się w formę wypraski. 16) Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że włókna celulozowe stosuje się pod postacią runa. 17) Sposób według zastrz. 15 albo 16, znamienny tym, że pod pojęciem skrobi stosuje się skrobię natywnąi klej mączny. 15 18) Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosunek skrobi natywnej do kleju mącznego wynosi od 1 : 1 do 4 : 1. 19) Sposób według jednego z zastrzeżeń 15 do 18, znamienny tym, że natywną skrobię i klej mączny dodaje się oddzielnie do włókien celulozowych. 20) Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że klej mączny zawiera 20 rozdzielacz tłuszczowy i / lub emulgator. 21) Sposób według zastrz. 19 albo20, znamienny tym, że do włókien celulozowych najpierw dodaje się klej mączny, a potem skrobię natywną. 22) Sposób według jednego z zastrzeżeń 15 do 21, znamienny tym, że pieczenie prowadzi się w temperaturze od 10 do 300°C. 25 23) Sposób według jednego z zastrzeżeń 15 do 22, znamienny tym, że pieczenie zachodzi w czasie 0,5 minuty do 15 minut. 4 24) Sposób według jednego z zastrzeżeń 15 do 23, znamiennay tym, że pieczenie prowadzi się pod podwyższonym wskutek wyparowywania wody ciśnieniem, w zamkniętej formie. 25) Sposób według jednego z zastrzeżeń 15 do 24, znamienny tym, że składniki 5 miesza się poprzez wyrabianie. 26) Opakowanie z biodegradowalnej kompozycji, znamienny tym, że stosuje się kompozycję według jednego z zastrzeżeń 1 do 14. Apack AG fur biologische Yerpackungen, Niemcy Pełnomocnik:
2. 2 8 WRZ. 2000 10