WO2020239510A1 - Faserstoff für papier, pappe oder karton sowie dessen bereitstellung und verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Papier, eine Pappe und/oder einen Karton und eine Faserstoffmischung zur Herstellung davon, die einen Anteil an aus Kräutern gewonnenem Faserstoff und einen Anteil an Zellstoff beinhalten. Vorteilhaft wird der Kräuterfaserstoff aus einem Trester hergestellt, insbesondere einem Trester aus der Lebensmittelherstellung und zur Herstellung einer Verpackung für das Lebensmittel verwendet, aus dem der Trester gewonnen wurde.

Description

Faserstoff für Papier, Pappe oder Karton

sowie dessen Bereitstellung und Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Faserstoffmischung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines Faserstoffs für die Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton, insbesondere von Papier, Pappe und/oder Karton als Verpackungsmaterial.

Zur Verpackung von Stückgut oder Schüttgut, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, werden vielfach Faserstoffverpackungen aus Papier, Pappe und/oder Karton eingesetzt. Je nach zu verpackendem Produkt werden unterschiedliche Anforderungen an das verwendete Verpackungsmaterial gestellt, so dass sich Faserstoffverpackungen mit verschiedenen Eigenschaften etabliert haben. Diese unterscheiden sich meist durch ihre Grammatur, Festigkeit und Bedruckbarkeit. Es wird z. B. zwischen Seidenpapier, Pergamin, Sackpapier und Wickelpapier unterschieden. Die Eigenschaften der unterschiedlichen Faserstoffverpackungen werden hauptsächlich durch die FaserstoffZusammensetzung und die Verarbeitung der Faserstoffe bei der Herstellung des Verpackungsmaterials bestimmt.

Bei der Herstellung von Papier, Pappe und Karton werden Faserstoffe verschiedener Art und Herkunft verwendet. Holz ist dabei der wichtigste primäre Faserrohstoff und wird oft in Verbindung mit Fasern aus Einj ahrespflanzen, Hadern, synthetischen Fasern, tierischen Fasern und Altpapier verwendet. Zur Gewinnung der Fasern aus Holz wird dieses gehackt und in seine Faserrohstoffe Lignin, Zellulose und Hemizellulose überführt, die dann aufgeschlossen werden. Je nach Extraktion und Menge an Restlignin werden folgende Faserstoffsorten unterschieden: Holzschliff aus mechanischem Zerfasern, Halbzellstoff aus einem chemisch-mechanischem Aufschlussverfahren, Zellstoff aus einem chemischen Extraktionsverfahren und Altpapierstoffe als Sekundärfaserstoffe .

Obwohl der Einsatz von Altpapier in der Papierproduktion zunimmt und der Energieaufwand der Produktion gesenkt werden konnte, steigen die CO2 Emissionen der Papier- und Kartonindustrie stetig an. Rund ein Fünftel des weltweiten Holzeinschlags fällt auf die Papierproduktion zurück.

Der Wasserverbrauch ist bei der Be- und Verarbeitung von Faserstoffen und der Herstellung von Papier, Pappe und Karton sehr hoch. Der Verbrauch liegt je nach Aufschlussverfahren zwischen 15.000 1/t Papier (Holzschliff) und 80.000 1/t Papier (gebleichter Sulfatzellstoff) . Die Papierproduktion benötigt Wasser vor allem für Reinigungszwecke, Hilfszwecke und den Pulper (ca. 10.000 1/t Papier) . Ferner wird das Grundwasser bereits während der Holzgewinnung durch Maschinen und Dünger mit Ammonium, Nitrat und einer Erhöhung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) belastet. Aufgrund der Anwendung verschiedener Chemikalien, kommt es auch bei allen Faseraufschlussverfahren zu hohen Abwasserbelastungen.

Weiter haben die Faseraufschlussverfahren eine starke Luftverschmutzung zur Folge, da hier eine Vielzahl chemischer Stoffe (z. B. C02, CO, NOx) freigesetzt werden. So liegt z. B. die CO2 Freisetzung bei der Holzschliffgewinnung auf einem hohen Wert von 367 kg/1 Papier und beim gebleichten Sulfitzellstoff bei bis zu 560 kg/t Papier.

Recyclingfasern haben hier einen ökologischen Vorteil. Schon bei der eigentlichen Fasergewinnung zeigt sich, dass das Ökosystem Wald durch die stark reduzierte Holzernte in vielen Belangen geschont wird. So kommt es vor Ort z. B. zu weniger Staub, Lärm und Düngerbelastung. Im Vergleich zum Zellstoff aufschlussverfahren, sind die Aufschlussverfahren von recycelten Fasern vergleichsweise wassersparend und ärmer an Prozesschemikalien .

Ganz ohne Frischfasern kommt die Papierherstellung mit einem Recyclingkreislauf jedoch nicht aus. Da Recyclingfasern nach 4-6 maligem Recycling ihre Faserstabilität und Länge verlieren, sind sie für einen weiteren Produktionsdurchlauf ungeeignet. Aus diesem Grund müssen dem System immer wieder Primärfasern hinzugegeben werden.

Es besteht daher ein Bedarf an Alternativen zu Primärfaserstoffen aus Holz und Sekundärfaserstoffen aus Recyclingfasern. Diese können z. B. aus Pflanzen wie Gräsern oder Getreide hergestellt werden.

Aus der WO 2015/091627 Al ist z. B. ein Verfahren zur Aufbereitung von Gras für die Herstellung von Papier, Pappen und Karton bekannt. Dabei wird auf die Besonderheiten des Faserrohstoffes eingegangen, indem eine Vorzerkleinerung von Gras oder Heu mit anschliessendem Entfernen von Fremdstoffen und eine weitere Zerkleinerung und fibrillierende Mahlung mit anschliessendem Zerfasern stattfindet. Weiter ist in der EP 2825699 Bl die Herstellung einer FaserstoffZusammensetzung aus Süssgrass, Sauergras, Seegras oder Algen unter Zugabe von Frischfasern oder Altpapier beschrieben. Die Aufbereitung von Gräsern und Getreiden als Faserstoff beruht meist auf rein mechanischen Verfahren und bedarf daher keinerlei chemischer Hilfsstoffe und nur geringe Mengen an Wasser. Problematisch bei den bekannten Verfahren zur Papierherstellung, bei welchen Gräser oder Getreide als Faserstoff verwendet werden, ist der geringe Beitrag dieser Stoffe zur Festigkeit und Glätte des hergestellten Papiers, der Pappen oder Kartons. Ferner treten bei der Verarbeitung von Suspensionen mit Gras- oder Getreideanteil Probleme im Bereich der Herstellungsmaschinen auf, da es z. B. zu Verstopfungen kommen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bereitstellung eines Faserstoffs und eine Faserstoffmischung für die Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton zu schaffen, welche bestehende Ansprüche an die Papierqualität, wie etwa an die Festigkeit, erfüllen, ein kostensparendes und effizientes Vorgehen und Verarbeiten ermöglichen, Umweltbeeinträchtigungen vermeiden, und welche Vorteile für die Verpackung von Produkten bieten und sich dabei positiv auf die Umweltbilanz von Verpackung und Produkt auswirken .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Faserstoffmischung zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Bereitstellung eines Faserstoffs hierfür nach Anspruch 10, ein Verfahren zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton nach Anspruch 16, durch ein Papier, eine Pappe und/oder einen Karten nach Anspruch 18 und eine Lebensmittelverpackung nach Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor .

Eine Faserstoffmischung zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton nach der vorliegenden Erfindung enthält einen Anteil an aus Kräutern gewonnenem Faserstoff und einen Anteil an Zellstoff. Als Kräuter sollen dabei alle Pflanzen verstanden werden, die als Küchenkräuter, Gewürzkräuter oder Heilkräuter bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden. Dabei können die Kräuter in frischem oder getrocknetem Zustand vorliegen. Ferner sollen als Kräuter Pflanzen mit ätherischen Ölen verstanden werden. Die Öle können den Pflanzen und damit den Faserstoffen einen charakteristischen Duft verleihen. Der Zellstoffanteil an Faserstoffen in der Faserstoffmischung kann ein aus chemischen Extraktionsverfahren gewonnener Zellstoff und/oder ein aus chemisch-mechanischen Aufschlussverfahren gewonnener Halbzellstoff verwendet werden.

Mit einer Faserstoffmischung nach der vorliegenden Erfindung können Papier, Pappe und/oder Karton hergestellt werden, die ein charakteristisches Erscheinungsbild aufweisen. Beispielsweise können sie einen beigen bis grünlichen Ton aufweisen. Auch eine für die Kräuter charakteristische Oberflächenstruktur ist möglich. Es können beispielsweise Kräuterbestandteile auf der Oberfläche in Erscheinung treten. Insbesondere die olfaktorischen Merkmale verleihen den Papieren, Pappen und Kartons nach der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Produkten einen individuellen Charakter. Je nach verwendeten Kräutern kann das Papier, die Pappe oder der Karton eine besondere Geruchsnote aufweisen.

Vorzugsweise weist die Faserstoffmischung nach der Erfindung einen Anteil an Kräuterfaserstoff von 5% bis 70%, vorzugsweise 30% bis 60% und besonders bevorzugt 40% bis 50%, eines Gesamtgewichts von Faserstoffen in der Mischung beträgt. Es versteht sich, dass alle Gewichtsanteile gemeinsam ein Gesamtgewicht an Faserstoffen in der Mischung von 100% ergeben. Demnach besteht die Mischung zu 30% bis 95% aus einem anderen Faserstoff. Insbesondere beinhaltet dieser andere Faserstoffanteil den Zellstoffanteil . Es können aber auch weitere Zellstoffarten in diesem anderen Anteil enthalten sein, wie etwa Faserstoff aus Gras, Getreide, oder anderen Einj ahrespflanzen oder auch recyclierte Faserstoffe.

Vorzugsweise wird der Kräuterfaserstoff für die Faserstoffmischung aus einem Kräutertrester gewonnen. Als Trester sind dabei die Rückstände zu verstehen, die nach einem Auspressen von wässrigen, organischen oder gemischten Bestandteilen der Kräuter Zurückbleiben. Ein solcher Kräutertrester entsteht z. B. bei der Herstellung von Lebensmitteln aus Kräutern, insbesondere aus Kräuterextrakt bei einer flüssigen Extraktion. Der Trester fällt beim Abpressen oder Absieben an.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verpackung für ein Lebensmittel bereitgestellt, die zumindest teilweise aus Papier, Pappe und/oder Karton gefertigt ist, welches einen Anteil an Faserstoff aufweist, der aus einem bei der Herstellung des Lebensmittels anfallenden Trester gewonnen ist. Insbesondere wird bei einem zumindest teilweise aus Kräutern hergestellten Lebensmittel ein Anteil an Faserstoff in der Verpackung aus einem Kräutertrester bereitgestellt. Papier, Pappe oder Karton für die Verpackung sind vorteilhaft aus einer Faserstoffmischung nach der Erfindung hergestellt. Weiter kann der Kräuterfaserstoff in der Verpackung vorteilhaft durch das nachfolgend beschriebene Verfahren nach der Erfindung bereitgestellt werden. Bei einer Gesamtbetrachtung der erforderlichen Ressourcen für ein Lebensmittel sowie dessen Herstellung, Vertrieb und Gebrauch, ergeben sich dadurch diverse Vorteile. Faserstoffe zur Herstellung für die Verpackung können zumindest teilweise durch bei der Lebensmittelherstellung anfallende Rückstände substituiert werden. Dadurch wird der Ressourcenverbrauch im Lebenszyklus des Lebensmittels vermindert, da zur Herstellung der Verpackung zusätzlich erforderliche Ressourcen, wie Holz und Energie zu dessen Aufbereitung, durch Trester ersetzt wird. Die Verwendung von Lebensmitteltrester in der Verpackung des Lebensmittels vermindert zudem den Einfluss von Fremdstoffen auf das Lebensmittel.

Bei einer Ausführungsform einer Faserstoffmischung nach der vorliegenden Erfindung kann der Anteil an Kräuterfaserstoff aus einer Mischung von Faserstoffen bestehen, die aus verschiedenen Kräuterarten gewonnen sind. Damit können die charakteristischen Merkmale des mit der Mischung hergestellten Papiers variiert werden. Der Anteil an Kräuterfaserstoff kann aber auch nur aus einer Kräuterart gewonnen sein.

Vorteilhaft sind die Kräuter zur Gewinnung des Kräuterfaserstoffs für die Faserstoffmischung ausgewählt aus den Kräuterarten Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Eibisch, Eisenkraut, Hopfen, Kamille, Klatschmohn, Lavendel, Orangenblüte, Orangenblätter, Rosenblüte, Verveine, Apfelminze, Brennnessel, Bergamottenminze, Ingwerminze, Limettenminze, Stevia und/oder Unterarten davon.

Diese Kräuter können dem Papier, der Pappe und/oder dem Karton eine besondere optische und olfaktorische Tönung verleihen. Ferner wurde beim Aufschliessen diesen Kräuterarten als Faserrohstoff gute Ergebnisse bzgl. Faserlänge und Faserqualität erzielt. Weitere Kräuterarten, die für den Anteil an Kräuterfaserstoff in der Faserstoffmischung geeignet sind, sind z. B. Basilikum, Beifuss, Bohnenkraut, Brunnenkresse, Dill, Liebstöckel, Majoran, Melisse, Petersilie, Rosmarin, Schnittlauch, Thymian und Wacholder.

Vorteilhaft beinhaltet die Faserstoffmischung nach der vorliegenden Erfindung einen Gewichtsanteil von 30% bis 95% an Zellstoff, vorzugsweise 40% bis 70% und besonders bevorzugt 50% bis 60%. Durch einen solchen Anteil an Zellstoff wird eine gute Faserverbindung und Faserausrichtung bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton erreicht, wodurch diese eine gute Festigkeit und Bedruckbarkeit aufweisen. Durch den verbleibenden Gewichtsanteil an Kräuterfaserstoffen erhalten sie die charakteristischen Merkmale eines Kräuterfaserpapiers , -pappe oder -kartons gemäss der Erfindung. Insbesondere erhalten sie eine gewünschte Opazität.

Vorteilhaft ist der Zellstoffanteil aus einem grösseren Teil kurzfaserigem Zellstoff und einem kleineren Teil langfaserigem Zellstoff zusammengesetzt. Beispielsweise umfasst der Zellstoffanteil der Faserstoffmischung 60% kurzfaserigen Zellstoff und 40% langfaserigen Zellstoff. Als kurzfaseriger Zellstoff dient dabei ein Zellstoff mit Fasern einer Länge zwischen 0.25 mm und 0.70 mm. Als langfaseriger Zellstoff wird ein Zellstoff mit Fasern einer Länge zwischen 0.70 mm und 1.40 mm verwendet. Wobei geringfügige Abweichungen von diesen Längen möglich sind.

In einer Ausführungsform der Faserstoffmischung nach der vorliegenden Erfindung kann die Mischung neben dem Kräuterfaserstoffanteil und dem Zellstoffanteil auch einen Anteil an aus Grass gewonnenem Faserstoff beinhalten. Vorteilhaft entspricht dabei ein Gewichtsanteil an Grasfaserstoff der Hälfte des Gewichtsanteils an Kräuterfaserstoff bis zum Doppelten des Gewichtsanteils an Kräuterfaserstoff entspricht. Ist beispielsweise ein Gewichtsanteil von 20% Kräuterfaserstoff vorgesehen, kann der Anteil an Grasfaserstoff bei 10% bis 40% liegen. Die Beigabe von Grasfaserstoff begünstigt die Bindung der Faserstoffe bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton, wodurch eine verbesserte Stabilität erreicht werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Faserstoffmischung nach der vorliegenden Erfindung weist die Mischung einen Gewichtsanteil von 20% - 30% Kräuterfaserstoff, vorzugsweise 25% Kräuterfaserstoff, einen Gewichtsanteil von 20% - 30% Grasfaserstoff, vorzugsweise 25% Grasfaserstoff, und einen Gewichtsanteil von mindestens 40% Zellstoff, vorzugsweise 50% Zellstoff, aufweist. Vorzugsweise besteht der Zellstoffanteil dabei aus 60% kurzfaserigem Zellstoff und 40% langfaserigem Zellstoff. Das heisst es liegen vorzugsweise ein Gewichtsanteil von 30% kurzfaserigem Zellstoff und ein Gewichtsanteil von 20% langfaserigem Zellstoff in der Faserstoffmischung vor. Mit dieser Zusammensetzung wurden bei Tests die besten Qualitätsresultate für ein aus der Faserstoffmischung hergestelltes Papier, eine Pappe oder einen Karton erzielt, wie nachfolgend erläutert wird. Insbesondere wurden mit dieser Faserstoffmischung gute Werte bei der Reisslänge, Reissfestigkeit und Biegesteifigkeit erzielt.

Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines Faserstoffs für die Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton, bei dem Kräuter als Faserrohstoff dienen, die zur Gewinnung des Faserstoffs mechanisch und/oder chemisch aufgeschlossen werden. Die Kräuter dienen dabei als Faserrohstoff, der beim Aufschliessen in seine Faserbestandteile und seine restlichen Fasern getrennt wird und wobei die Faserbestandteile zu einem Faserstoff vereinzelt werden. Ein mechanischer Aufschluss kann z. B. durch Verschleifen erfolgen, ggf. unter Wärmezufuhr, falls dies einem einfacheren Faseraufschluss dienlich ist. Vorzugsweise erfolgt ein Faseraufschluss des Kräuterfaserrohstoffs durch auspressen des Kräutermaterials und anschliessendes Vereinzeln der Kräuterfasern . Die ausgepressten Bestandteile können vorteilhaft für die Lebensmittelherstellung als Kräuterextrakt zur Verfügung stehen. In einem vorteilhaften Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden die Kräuter zu einem Trester verarbeitet, in dem Kräutercellulose zurückbleibt und andere Kräuterbestandteile extrahiert werden.

Für das Verfahren können vorteilhaft Kräuter verwendet werden, die ausgewählt sind aus den Kräuterarten Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Eibisch, Eisenkraut, Hopfen, Kamille, Klatschmohn, Lavendel, Orangenblüte, Orangenblätter, Rosenblüte, Verveine, Apfelminze, Brennnessel, Bergamottenminze, Ingwerminze, Limettenminze, Stevia und/oder Unterarten davon. Die Verwendung weiterer Kräuterarten und Mischungen daraus wie oben angegeben sind für das Verfahren jedoch auch denkbar

Bei einer Ausführungsvariante des Verfahrens nach der Erfindung wird ein aus den Kräutern hergestellter Kräutertrester bei einer Temperatur zwischen 50ºC und 140ºC, vorzugsweise zwischen 100ºC und 130ºC, besonders bevorzugt bei 125ºC, getrocknet wird. Damit kann eine Restfeuchte von weniger als 10% erreicht werden. Bei diesen Temperaturen kann eine schonende und homogene Trocknung erreicht werden, ohne dass Feuchtigkeitsnester verbleiben. Für das Trocknen des Tresters kann z. B. ein Trommeltrockner verwendet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens wird der Kräutertrester nach dem trocknen in einem ersten Mahlvorgang zu einer Faserlänge von 5 mm bis 10 mm, vorzugsweise maximal 8mm, gemahlen. Bei diesen Faserlängen des Kräuterfaserstoffs wurde eine gute Verbindung mit und Faserausrichtung mit den Faserstoffen der Faserstoffmischung bei der Papierherstellung erreicht. Für das Mahlen der getrockneten Kräuterfasern kann z. B. eine Hammermühle verwendet werden.

Vorteilhaft durchlaufen die getrockneten und im ersten Mahlvorgang gemahlenen Kräuterfasern in einer Presse einen zweiten Mahlvorgang. Dabei werden sie auf eine Grösse von 5 mm bis 8 mm gemahlen. Anschliessend wird der Kräuterfaserstoff pelletiert. Für den zweiten Mahlvorgang und das Pelletieren kann eine Kollergangpresse verwendet werden. Vorteilhaft kann der erfindungsgemässe Kräuterfaserstoff dann in Pellets mit einer Länge zwischen 5 mm und 20 mm bereitgestellt werden.

Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Papier, eine Pappe oder ein Karton mit einem Anteil an Kräuterfaserstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Papiers, einer Pappe oder eines Kartons vorgeschlagen. Vorteilhaft wird dabei eine Faserstoffmischung nach einer oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet, wobei der Kräuterfaserstoff vorzugsweise gemäss einem oben dargelegten Verfahren bereitgestellt wird. Ein derartiges Verfahren und daraus gewonnenes Papier, Pappe oder Karton haben die eingangs erwähnten Vorteile. Sie sind effizient in der Verwertung von Ressourcen. Papier, Pappe und Karton können mit individuellen Merkmale versehen werden. Daraus hergestellte Faserstoffverpackungen können mit dem mit Ihnen verpackten Lebensmittel harmonieren. Die Herstellung eines Lebensmittels und dessen Verpackung können im Sinne eines technischen und ökonomischen Kreislaufs miteinander verknüpft werden und von einander profitieren.

Bei einer vorteilhaften Variante des Herstellungsverfahrens wird die erfindungsgemässe Faserstoffmischung mit Wasser zu einer Suspension aufgeschlagen und die Faserstoffe werden in der Suspension mit einem Mahlgrad von 2500 bis 3500 Umdrehungen, vorzugsweise von circa 3000 Umdrehungen, gemahlen. Ein derartiger Mahlgrad erlaubt eine gute Fibrillierung der Fasern, bei der Sekundärfaserwände durch Quetschen freigelegt werden und die Faseroberfläche vergrössert wird. Daraus resultiert ein verbesserter Faser- Faser-Zusammenhalt im Papier, der Pappe oder dem Karton.

Die Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton aus dieser Suspension kann nach bekannten Herstellungsverfahren erfolgen. Beispielhafte Verfahren im Laborversuch und zur industriellen Durchführung werden nachfolgend in der detaillierten Beschreibung der Erfindung dargestellt.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen, Versuchen und Figuren genauer erläutert. Diese sollen lediglich zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens dienen und sind nicht einschränkend auszulegen. Es zeigen: Fig. 1: Tabelle von Testergebnissen zu vier ausgewählten

Versuchen zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton in Zusammenhang mit Kräuterfaserstoffen nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2: Diagramm eines Verfahrensablaufs zur Trocknung während einem erfindungsgemässen Verfahren zur

Bereitstellung eines Kräuterfaserstoffs.

Zur Herstellung einer Lebensmittelverpackung aus Papier, Pappe und/oder Karton nach der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstoffmischung verwendet, die einen Anteil an aus Kräutern gewonnenem Faserstoff und einen Anteil an Zellstoff beinhaltet. Aus dieser Faserstoffmischung werden Papier, Pappe und/oder Karton hergestellt, für die Lebensmittelverpackung hergestellt .

Der verwendete Zellstoff wird z. B. durch ein Sulfit- oder ein Sulfatverfahren gewonnen. Beide Verfahren lösen durch chemische Reaktionen während eines mehrstündigen Kochvorgangs Lignin aus Holzfasern, wodurch die Fasern unbeschädigt und in voller Länge erhalten bleiben. Dadurch besitzt Zellstoff eine im Vergleich zum Holzschliff höhere Grundweiße und eine höhere Zugfestigkeit. Um den Weissegrad von Zellstoff weiter zu erhöhen, kann dieser nach dem Aufschlussvorgang mit Sauerstoff, Wasserstoffperoxid oder Natriumchlorid gebleicht werden .

Der Anteil an aus Kräutern gewonnenem Faserstoff wird vorteilhaft aus einem Trester gewonnen, der bei der Herstellung von Lebensmitteln, wie Bonbons, Teeextrakt, Gewürzbeigaben, etc., anfällt. Zur Herstellung des Tresters, werden die Kräuter gepresst, gemahlen oder zerrieben, um deren Inhaltsstoffe freizusetzen. Aufgrund der Extraktion der Kräuterinhaltsstoffe bleibt ausschließlich die Kräutercellulose und der damit für die Faserstoffproduktion wichtige Bestandteil übrig. Bei der Herstellung einer Faserstoffverpackung für das Lebensmittel aus dessen Herstellung der Kräutertrester stamm, kann damit ein Up- cycling erreicht werden, welches den Frischfaserstoffbedarf bei der Verpackungsherstellung verringert.

Zur Bereitstellung von Kräuterfaserstoff aus Trester wurden zwei Versuche durchgeführt, bei dem Kräutertrester von einem Lebensmittelhersteller bezogen und daraus Kräuterfaserstoff gewonnen wurde. Die Entnahme des Tresters erfolgt vorzugsweise direkt hinter einer Anlage zur Extraktion der Kräuterinhaltsstoffe. So kann eine Kontamination des Tresters verhindert werden und ggf. erforderlichen Hygienestandards entsprochen werden.

In einem ersten Versuch wurde ein Mischtrester verwendet, der aus einer Mischung folgender Kräuterarten gewonnen wurde: Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Lindenblüten, Zitronenmelisse, Orangenminze, Ysop und Eibisch.

Zur Trocknung des Mischtresters wurde ein Trockenschrank mit einer Temperatur von 40 ºC und eingeschaltetem Umluftgebläse verwendet. Die Kräuter wurden auf Trockenkörbe aufgeteilt. Zur Vermeidung von Feuchtigkeitsnestern wird eine geringe Schichthöhe in den Trockenkörben verwendet. Ferner wird das Kräutermaterial von Zeit zu Zeit gewendet. Nach etwa 24 Stunden wurde ein Trockengehalt von ca. 90 %. Zur Reduktion der Trocknungsdauer wird eine höhere Temperatur empfohlen. In einem zweiten Versuch wurde ein Teetrester verwendet, der aus einer Mischung folgender Kräuterarten gewonnen wurde: Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Lindenblüten, Zitronenmelisse, Ysop und Eibisch. Es wurde eine Temperatur von 60 ºC verwendet. Dadurch konnte die Trocknungszeit auf unter 18 Stunden verkürzt werden. Bei diesem Versuch kam es zudem zu keiner Bildung von Feuchtigkeitsnestern, was auf eine homogenere Trocknung schließen lässt. Auch bei diesem Versuch wurde ein

Trockengehalt von guten 92 % erreicht. Des Weiteren zeigte der zweite Trocknungsversuch eindeutig, dass es für eine spätere, industrielle Lösung wichtig ist, eine geringe Schichtdicke oder eine Durchmischung des Tresters zu gewährleisten. Nur so kann die Bildung von Feuchtigkeitsnestern und die damit verbundene hohe Trocknungszeit verhindert werden.

Mit den so gewonnen Kräuterfaserstoffen wurden Laborversuche zur Herstellung eines Kartons für eine Verpackung mit einer Grammatur zwischen 250g/m² und 260g/m² durchgeführt, die auf unterschiedlichen Faserstoffmischungen beruhen. Die

Laborversuchen sollen als Grundlage für eine industrielle Fertigung eines solchen Verpackungskartons dienen. In den ersten Versuchen wurden vor allem die Verarbeitbarkeit und die technischen Auswirkungen der einzelnen Trester untersucht. Es wurden die nachfolgend aufgelisteten Faserstoffmischungen mit Kräuterfaseranteil für die

Versuchsproben gewählt.

Es wurden die Mahlgrade 0, 500, 1000 und 3000 Umdrehungen für jede der Faserstoffmischungen verwendet.

In zweiten Versuchen wurde versucht, den aufgrund seiner Herkunft, ökologisch „schlechten", kurzfaserigen Zellstoff durch Holzschliff o.ä. zu ersetzen. Dabei wurde ausschließlich der Mahlgrad 3000 Umdrehungen angewendet, da sich dieser in den ersten Versuchen als optimal erwiesen hatte. Es wurden die nachfolgend aufgelisteten Faserstoffmischungen für die Versuchsproben gewählt.

In dritten Versuchen wurde ein Zellstoffkarton aus einer

Faserstoffmischung ohne Kräuterfasern erzeugt, um einen direkten, technischen Vergleich mit einem nicht maschinell hergestellten Zellstoffkartons zu bekommen. Es wurden die nachfolgend aufgelisteten Faserstoffmischungen für die Versuchsproben gewählt und ein Mahlgrad von 3000 Umdrehungen gewählt .

Nach dem Abwiegen der einzelnen Anteile an Faserrohstoffen für die Faserstoffmischungen□werden diese in einem Aufschlaggerät für ca. 15 Minuten in Wasser aufgeschlagen und durchmischt. Dabei lösen sich die Fasern im Wasser und bilden eine Suspension .

Nachdem Vermischen der Fasern werden diese über eine Nutsche (Büchnertrichter) mechanisch vom Wasser getrennt, sodass ein Faserkuchen entsteht. Die ist erforderlich, um das Mahlen unter standardisierten Bedingungen zu ermöglichen. Das Mahlen der Fasern geschieht durch eine PFI Mühle, welche nach DIN EN 25264-2, durch eine definierte Anzahl an Mühlradumdrehungen□ (Mahlgradzahl = Umdrehungszahl) zerkleinert. Für die Durchführung des Mahlens wird der vom Wasser getrennte Faserkuchen durch die Zugabe von Wasser auf definierte 300 g gebracht. Anschließend wird die daraus resultierende Fasermasse in der Mühlkammer gleichmässig verteilt und der Mühlvorgang gestartet. Nach dem Ablaufen der definierten Mahlumdrehungen wird das Mahlgut in ein Verteilergefäss gegeben und mit Wasser aufgefüllt. Pro Gramm Flächengewicht des späteren Blatts werden 10 ml Wasser im Verteilergefäß benötigt. Daraus ergeben sich die finalen Fasersuspensionen, mit welchen die Versuche zur Blattbildung mit den oben aufgelisteten Faserstoffmischungen durchgeführt werden können. Die labordimensionierte Blattbildung für diese Versuche erfolgt in zwei Hauptschritten, der Blattbildung und der Trocknung. Die Blattbildung unterteilt sich zusätzlich in mehrere Verfahrensabschnitte, welche eine vergleichbare und reproduzierbare Blattqualität garantieren sollen.

Dabei wird zu Beginn ein Behältnis eines Blattbildners mit Wasser gefüllt. □Dem Wasser wird die vorbereitete finale Fasersuspensionen zugeführt.□ Um eine homogene Faserverteilung in der resultierenden Suspension zu erreichen, erfolgt eine Luftzufuhr in Form von Luftwirbeln. Nach dem Abstellen der Luftwirbel wird die Suspension beruhigt. □Anschliessend wird der Suspension das Wasser entzogen und die Fasern verbleiben auf einem Sieb des Blattbildners. □Ein sich dabei bildendes Blatt wird nach dem beschichten vorzugsweise mit einem Ablösepapier vom Sieb abgeschlagen. □Nachdem das Blatt durch den Blattbildner erzeugt wurde, liegt es als dünne Faserschicht auf dem Ablösepapier vor. Erst nach einem Trockenvorgang beispielsweise in einer dampfbeheizten Vakuumpresse wird das fertige, trockene Blatt Papier, Pappe, bzw. Karton vom Ablösepapier abgezogen.

Die mit den Laborversuchen hergestellten Blätter wurden auf ihre Qualität untersucht. Es wurden Messungen durchgeführt zum Flächengewicht, der Dicke, dem spezifischen Volumen, dem Berstdruck, dem Biegewiderstand und der Biegesteifigkeit. Die Messungen wurden gemäss üblichen Verfahren durchgeführt. Für Die Bestimmung von Reisslänge/-festigkeit und Biegesteifigkeit wurden die Vorgaben der Normen ISO 1924-2 und ISO 2493 eingehalten. Vor Beginn der Messungen wurde sichergestellt, dass die Proben im Normklima ausreichend klimatisiert sind. Dadurch erhält man reproduzierbare und korrekte Ergebnisse. Messungen wurden wie folgt durchgeführt.

Flächengewicht: Die Messung des Flächengewichts erfolgte durch Einlegen des Blatts in eine tarierte Waage und automatisiertes Errechnen des Messwerts. Nach Abschluss der Messungen konnte das Flächengewicht vom Display der Waage in g/m² abgelesen werden .

Dicke: Die Dickenmessung erfolgte an einem zyklischen Dickenmessgerät, welches den Messwert in Micrometer ausgibt. Es wurden je 5 Messungen pro Blatt an unterschiedlichen Stellen (Rand, Mitte, usw.) durchgeführt. Aus diesen Messungen wurde anschliessend der Mittelwert errechnet. Hierbei konnte auch das spez. Volumen durch Division mit dem jeweils ermittelten Flächengewicht errechnet werden.

Reisslänge: Um die Reißlänge Messen zu können, musste zuvor ein Profil je Blatt angelegt werden, in dem die zuvor ermittelten Werte Flächengewicht und Dicke eingetragen wurden. Dadurch kann das Messgerät automatisch die Reißlänge des jeweiligen Blatts errechnen. Nach einem Referenzdurchlauf wurden Teststreifens eingelegt und automatisiert fixiert. Eine der fixierenden Klemmbacken befindet sich an einem festen Teil des Messgeräts, eine andere sitzt auf einem beweglichen Schlitten, welcher sich nun von der festen Klemmbacke linear entfernt. Dadurch wird der Teststreifen auseinandergerissen, während ein Kraftmesser die benötigte Zugkraft ermittelt.

Berstdruck: Bei der Messung des Berstdrucks wird die Probe über eine Runde Membran mit einem pneumatischen Niederhalter gespannt. Anschliessend wird die Membran mit Glycerin gefüllt, wodurch sie sich ausdehnt und das zu messende Blatt durchdringt. Reisst das Blatt aufgrund zu hoher Druckbelastung, so fährt die Membran in ihre Ausgangsposition zurück und die nächste der drei Prüfpositionen kann eingespannt werden. Während der Messung ermittelt ein an der Membran angebrachtes Manometer den aufgewendeten hydraulischen Berstdruck in kPa. Anschließend wurden die drei Messergebnisse in einem errechneten Mittelwert zusammengefasst.

Biegesteifigkeit: Die Messung der Biegesteifigkeit erfolgte durch Einspannen der Probe und Biegen um 5°, während ein freies Ende der Probe einen Fühler einer Kraftmessdose berührt. Hierbei wird die Biegesteifigkeit in mNm gemessen. Anschließend wird der Karton um weitere 25° auf 30° Gesamtbiegung gedreht, wobei der Biegewiderstand an den Winkeln 7,5°, 15° und 30° in mN ermittelt wird. Für die weitere Betrachtung der Messwerte werden nur der Biegewiderstandswert bei einer Biegung von 15° und die Steifigkeitswerte bei 5° betrachtet.

Die Ergebnisse der Messungen sind in der Tabelle der Figur 1 zusammengefasst. Bei den für die Versuche verwendeten unterschiedlichen Faserstoffmischungen zeigten sich überraschenderweise deutliche Unterschiede in den gemessenen Festigkeitswerten. Es ist zu erkennen, dass der Mischtrester im Vergleich zum Teetrester höhere Werte bei Biegewiderstand und -Steifigkeit erzielt. Dies kann auf seinen höheren Grobanteil in der Kräutermischung in Form von z. B. Biberneilwurzelstücken oder Minzgeäst zurückgeführt werden. Die langen stabilen Fasern dieser Anteile und die dadurch höhere mittlere Faserlänge, geben dem Papier eine hohe Biegefestigkeit. Demzufolge erzielte das Mischtresterpapier mit 25% Kräuteranteil den höchsten Wert bei der Biegesteifigkeit und dem Biegewiderstand. Der im Vergleich zum Mischtrester feinere Teetrester (geringere, mittlere Faserlänge) erzeugt im Papier ein geringeres spez. Volumen, wodurch dessen Dichte bei gleicher Dicke zunimmt und die Faser-Faser Verbindungen verstärkt werden. Dadurch erzielt der Teetrester im Vergleich zum Mischtrester, leicht bessere Werte beim Berstdruck Versuch.

Weiterführend ist zu beobachten, dass der Kräuteranteil im Papier, Auswirkungen auf die Verarbeitbarkeit und Festigkeit des Papiers hat. Papier mit einem hohen Kräuteranteil von 55%, ließ sich auf dem Blattbildner nur be- dingt vom Sieb abschlagen. Ein Kräuteranteil von 60 % bereitete zudem bereits beim Entwässern erhebliche Probleme. Damit ist auch die geringe, durchschnittliche Grammatur dieser Blätter zu begründen. Des Weiteren erzielten diese Blätter weniger gute Festigkeitswerte bei Berst-, und Biegeversuch. Dies ist auf den geringen Zellstoffanteil, im Genaueren den fehlenden kurzfaserigen Zellstoff zurückzuführen. Kurzfaseriger Zellstoff hat im Papier die Hauptaufgabe Lücken zu füllen und damit einen besseren Faser-Faser Zusammenhalt zu erzeugen. Langfaseriger Zellstoff kann dies nur bedingt ausgleichen, da er vor allem Biegefestigkeit und Volumen in Form einer hohen mittleren Faserlänge und einer hohen Anzahl intakter Fasern erbringt. Durch das Fehlen dieser Zellstoffanteile kommt es zu keinem hinreichenden Faser-Faser Zusammenhalt auf dem Blattbildner, wodurch die gesiebte FaserstoffSchicht beim Abschlagen zerfallen kann.

Weiter hat der Mahlgrad der finalen Fasersuspension einen Einfluss auf die Blattqualität. Es ist bei allen Versuchen der ersten Versuchsreihe zu erkennen, dass die Festigkeitswerte, seien es Berstdruck, Reißlänge, Reiswiderstand oder Biege- widerstand, durch eine Verfeinerung des Mahlgrades (hohe Umdrehungszahl) zunehmen. Dies ist durch eine erhöhte Fibrillierung der Fasern zu erklären, wodurch ein besserer Faser-Faser Zusammenhalt erzeugt wird. Beim Fibrillieren werden Sekundärfaserwände durch Quetschen freigelegt, wodurch es zu einer Vergrößerung der spezifischen Faseroberfläche kommt. Dadurch können mehr Bindungsaktive Stellen an der Oberfläche der Faser gebildet werden, wodurch der Faser-Faser Zusammenhalt steigt.

Durch die Laborversuche spiegelten sich eindeutig gute Mischungen und Mahlgrade für die Kräuterpapierproduktion heraus. Generell konnte festgestellt werden, dass eine Mahlung der Fasermischung von großer Bedeutung für die späteren Papiereigenschaften ist. Des Weiteren bildete der Anteil an kurzfaserigem Zellstoff einen wichtigen Faktor, für die Verarbeitbarkeit und Festigkeit des Papiers. Ohne die Zugabe dieses Zellstoffs brachen die Festigkeitswerte bei allen Festigkeitsmessungen deutlich ein.

Als sehr gute Parameterzusammenstellung hat sich die Faserstoffmischung mit 25 % Kräuterfasern aus Mischtrester, 25% Grasfasern, 20% langfaserigem Zellstoff und 30% kurzfaserigem Zellstoff herausgestellt. Die Grasfasern bilden einen ökologisch hervorragenden Zellstoffersatz im Papier. Dennoch enthält das Papier auch 20 % langfaserigen Zellstoff und 30 % kurzfaserigen Zellstoff, da diese für die Verarbeitbarkeit und Festigkeit vorteilhaft sind. Durch diese Zusammenstellung erreicht das Papier im Test die besten Werte in Reißlänge, Reißfestigkeit und Biegesteifigkeit.

Bei den Festigkeitswerten zeigte sich ein deutlicher Unterschied zwischen rein zellstoffhaltigem Papier, Graspapier und dem Kräuterpapier. Das Zellstoffpapier erreicht aufgrund seiner intakten, chemisch aufbereiteten Fasern einen sehr guten Faserzusammenhalt . Dadurch besitzt das Zellstoffpapier sehr gute Werte in allen mechanischen Eigenschaften. Dennoch stellte sich im Versuch heraus, dass die groben z. T. auch wurzelhaltigen (Holz ähnlichen) Kräuterfasermischungen bessere Biegesteifigkeitswerte im Kräuterpapier erreichen, als das reine Zellstoffpapier.

Alle Kräuterpapierproben zeigen einen deutlichen Grünton, welcher durch den Kräutereintrag erzeugt wurde. Optisch wir das Papier mit abnehmendem Mahlgrad interessanter aber auch unruhiger. Zudem wird die Oberfläche des Kräuterpapiers bei geringen Mahlgraden <1000 sehr inhomogen, was zu Problemen beim Beschichten, Kaschieren oder Bedrucken führen kann. Bei feinen Nahlgraden >1000 wird eine homogene und glatte Oberfläche erzeugt, da keine großen Fasern das Papierbild bzw. die Papieroberfläche stören.

Olfaktorisch besitzt das Kräuterpapier eine angenehme Kräuternote, wodurch es einen sehr natürlichen „Touch" bekommt .

Für eine Herstellung eines Papiers, einer Pappe oder eines Kartons mit industriellen Anlagen wurde der Kräuterfasterstoff für die erfindungsgemässe Faserstoffmischung einer hierfür geeigneten Vorbereitung unterzogen. Der Kräutertrester wurde getrocknet und zu Pellets verarbeitet, wie sie üblicherweise in der industriellen Herstellung Verwendung finden.

Die Trocknung erfolgt in einem Trommeltrockner . Durch diese Trocknungsart ist eine dauerhafte Durchmischung des zu trocknenden Tresters gewährleistet . Dadurch werden Feuchtigkeitsnester zuverlässig verhindert und die Trocknungszeit minimiert. Die Eintrittstemperatur der Kräuter in den Trommeltrockner entspricht in etwa der Umgebungstemperatur (bei Versuch ca. 25°) . Der Feuchtegehalt des Tresters liegt bei Eintritt in etwa bei 85 - 90 % und wird innerhalb von 3 min. auf einen Feuchtegehalt von 10 - 12 % reduziert. Dabei passiert der Kräutertrester die gesamte Trommellänge drei Mal, ehe er diese mit einer Temperatur von ca. 90 ºC wieder verlässt. Der Trocknungsvorgang selbst geschieht bei einer Trommelendtemperatur von eingestellten 125 ºC. Die Temperatur am Heißlufteintritt der Trommel, beträgt zwischen 550 ºC und 600 ºC. Der Volumenstrom dieser Heißluft liegt bei etwa 50 '000 m³/h, wodurch eine maximale Verdampfungsleistung von 6500 kg Wasser pro Stunde erreicht wird .

Figur 2 zeigt den detaillierten Ablauf und die einzelnen Stationen in der Trocknungs- und Pelletieranlage.

Der Ablauf kann folgendermassen zusammengefasst werden. Zunächst erfolgt die Bereitstellung von Kräutertrester 1. Dieser wird einer Dosierung 2 unterzogen und anschliessend in einem Hackschritt 3 gehackt und in einem Trocknungsschritt 4 getrocknet. In einem Schwergut-Abscheideschritt 5 wird Schwergut abgeschieden und in einem Feingut-Abscheideschritt 6 wird Feingut abgeschieden. Das Erzeugnis aus den Schritten 5 und 6 wird in einem Mahlschritt 7 gemahlen und das gemahlene Gut in einem Mahlgut-Abscheideschritt 8 abgeschieden. Anschliessend erfolgt ein Pelletieren 9. Das pelletierte Gut wird in einem Kühlschritt 10 gekühlt und dann als Endprodukt 11 bereitgestellt. Während dem Prozess wir Zuluft 12 beim Trocknungsschritt 4 und beim Kühlschritt 10 zugeführt. Abluft 13 wird aus dem Feingut- Abscheideschritt 6, beim Pelletieren 9 und beim Kühlschritt 10 abgesogen

Mahlschritt 7 : Nachdem der Trester im Trocknungsschritt 4 getrocknet wurde, wird er im Mahlschritt 7 in einer Hammermühle gemahlen. Dies ist wichtig um die Faserqualität und -große vor dem Pelettieren 9 zu homogenisieren, wodurch die Pelletqualität verbessert wird. Der Mahlgrad wird über den Lochdurchmesser des Mahlsiebes gewählt. Vorzugsweise wird ein Durchmesser von 8mm verwendet, da die nachgeschaltete Pelletiermaschine eine Kollergangpresse (=Kollermühle ) ist, wodurch ein weiterer Mahlvorgang erfolgt. Bei der Verwendung eines 5 mm Siebs wären durch die doppelte Mahlung die Feinanteile im späteren Pellet zu groß, was zu einer starken Mehrbelastung des Maschinenabwassers.

Bei der Wahl der Trocknungstemperaturen im Trockungsschritt 4 tastete man sich von der höchsten Temperatur (180 ºC) zur optimalen Temperatur von 125ºC heran. Somit ist ausgeschlossen, dass es zu einer Verstopfung aufgrund von nicht getrocknetem Trester kommt. Dadurch erhielten die produzierten Pellets eine Restfeuchte von <10 %, was für die Konservierung der Pellets optimal ist. Zudem werden die Kräuter schonend genug getrocknet, damit eine Aschebildung durch verbrennende Kräuterfeinstoffe vermieden wird.

Pelletieren 9: Das Pelletieren 9 erfolgt nach der Abscheidung der Transportluft, welche bis dahin die getrockneten und gemahlenen Kräuter durch die Rohrleitungen der Anlage befördert. Die Kollerpresse, pelletiert nun über zwei

Kollerräder die gemahlenen Kräuter in Pellets mit 8 mm Durchmesser. Durch die dabei entstehenden Kräfte erfolgt eine zusätzliche Mahlwirkung, wodurch eine weitere Homogenisierung der Kräuterpartikelgrößen erfolgt. Anschließend werden die Pellets über mehrere Bandkühler abgekühlt, da sie aufgrund ihrer trocknungs- und pelletierbedingten Eigenwärme zu einer Feuchtezunahme durch Kondensation neigen. Ist der Kühlvorgang abgeschlossen, stehen die Kräuterfaserstoffpellets für die Papierherstellung zur Verfügung.

Für das auf der Industrieanlage herzustellende Papier wurde eine Faserstoffmischung mit 15% Kräuter, 15% Grass und 70% Zellstoffanteil verwendet. Es wurde wiederum eine Grammatur von 250g/m² gewählt. Obgleich die Laborversuche ergaben, dass ein Anteil von 25% Kräuterfaserstoff optimal ist, wurde für die industrielle Herstellung ein Anteil von 15% gewählt, da zum Zeitpunkt der Papierherstellung die Bereitstellung einer ausreichend grossen Menge an Kräuterfaserstoffen nicht möglich war. Ferner ist die verwendete Industrieanlage noch nicht auf die Herstellung mit Kräuter- oder Grassfaserstoffen optimiert.

Für die Papierherstellung wurden 7 t Kräuterpellets der Produktion zugeführt. Im Pulper (Mischkübel) der Papiermaschine wurden die 7 t Kräuterfasern mit weiteren 7 t Grasfasern und 33 t Zellstoff zu einer Fasersuspension gelöst und gemischt. Anschliessend wurde die Fasersuspension dem laufenden Papierherstellungsprozess zugeführt. Hierbei durchlaufen die Papiermaschine mehre 100 m Anlaufmakulatur, in der der angestrebte Kräuterfaseranteil aufgrund Durchmischung mit einer zuvor verwendeten Fasersuspension nicht garantiert werden kann. Nachdem diese Makulatur die Papiermaschine durchlaufen hat, wurde bis zum Aufbrauchen der Kräuterfasersuspension konstant Kräuterpapier hergestellt. Nachdem das Papier hergestellt wurde, wurde es am Folgetag mit einem transparenten Stärkestrich versehen. Dies soll die Bedruckbarkeit des Kräuterpapiers verbessern.

Dieses industriell mit 15% Kräuterfaseranteil erzeugte Kräuterpapier hat mehrere besondere Eigenschaften. Mit zunehmendem Kräutereintrag können die Eigenschaften wie der Geruch und die Optik weiter verändert werden.

Optik: Die Optik des Kräuterpapiers erscheint in einem beigen leicht grünlichen Ton, mit vielen kleinen grünen und schwarzen Kräuter- bzw. Grasfasern. Dadurch erhält das Kräuterpapier eine sehr natürliche aber auch eine neue, einzigartige bzw. unbekannte Optik.

Haptik: Haptisch ähnelt das Kräuterpapier einem ungestrichenen Kraft- oder Recyclingpapier.

Olfaktorik: Der Geruch des Kräuterpapiers ist direkt nach der Produktion am intensivsten. Hier weist das Papier eine deutliche Kräuternote auf.

Für die Verwendung als Verpackungsmaterial ist es wichtig, dass das Kräuterpapier keinen Geruch bzw. Geschmack an das verpackte Lebensmittel abgibt. Hierzu wurde ein Robinson-Test durchgeführt, mit welchem das Übertragsverhalten anhand kleiner Schokoladenstücke überprüft wurde. Dazu wurden 4 Bechergläser mit 3 Streifen (50 mm x 150 mm) Kräuterpapier und kleiner Schokoladenecken gefüllt. Anschliessend wurden die Gläser luftdicht verschlossen und eingelagert. Nach 5 Tagen wurden die Gläser geöffnet und die Schokoladen geruchs- und geschmackstechnisch ausgewertet. Bei allen 4 Proben nahm die Schokolade nahm keinen Kräuter-/Gras-Geschmack oder Geruch an. Daher kann es als geruchs-/geschmackstechnisch unproblematisch gewertet werden.

Daraus ergibt sich, dass ein Papier, eine Pappe oder ein Karton mit einem Anteil an aus Kräutern gewonnenem Faserstoff gut für die Verpackung von Lebensmitteln geeignet ist. Die Qualitätseigenschaften eignen sich z. B. für eine

Beutelverpackung, aber auch für eine Schachtelverpackung für die eine höhere Biegesteifigkeit erforderlich ist. Somit kann problemlos aus einem Trester, der bei der

Lebensmittelherstellung anfällt, ein Verpackungsfaserstoff bereitgestellt werden, der für die Verpackung des Lebensmittels diverse ökologische Vorteile hat, wie eingangs erläutert .

Claims

Patentansprüche

1. Faserstoffmischung zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton, die einen Anteil an aus einem Kräutertrester

gewonnenen Kräuterfaserstoff und einen Anteil an Zellstoff beinhaltet .

2. Faserstoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Kräuterfaserstoff 5% bis 70%, vorzugsweise 30% bis 60% und besonders bevorzugt 40% bis 50%, eines

Gesamtgewichts von Faserstoffen in der Mischung beträgt.

3. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kräuterfaserstoff aus einer Mischung von Faserstoffen besteht, die aus verschiedenen Kräuterarten gewonnen sind.

4. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kräuter zur Gewinnung des

Kräuterfaserstoffs ausgewählt sind aus den Kräuterarten

Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Eibisch, Eisenkraut, Hopfen,

Kamille, Klatschmohn, Lavendel, Orangenblüte, Orangenblätter, Rosenblüte, Verveine, Apfelminze, Brennnessel,

Bergamottenminze, Ingwerminze, Limettenminze, Stevia und/oder Unterarten davon.

5. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung einen

Gewichtsanteil von 30% bis 95% an Zellstoff beinhaltet.

6. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstoffanteil aus einem grösseren Teil kurzfaserigem Zellstoff und einem kleineren Teil langfaserigem Zellstoff zusammengesetzt ist.

7. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung einen Anteil aus Grass gewonnener Faserstoffe beinhaltet, wobei ein

Gewichtsanteil an Grasfaserstoff der Hälfte des

Gewichtsanteils an Kräuterfaserstoff bis zum Doppelten des Gewichtsanteils an Kräuterfaserstoff entspricht.

8. Faserstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gewichtsanteil von 20% - 30% Kräuterfaserstoff (vorzugsweise 25%), einen

Gewichtsanteil von 20% - 30% Grasfaserstoff (vorzugsweise 25%) und einen Gewichtsanteil von mindestens 40% Zellstoff (vorzugsweise 50%) aufweist, wobei alle Gewichtsanteile gemeinsam ein Gesamtgewicht an Faserstoffen in der Mischung von 100% ergeben.

9. Verfahren zur Bereitstellung eines Faserstoffs für die

Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton, bei dem

Kräuter als Faserrohstoff dienen, die zur Gewinnung des

Faserstoffs mechanisch und/oder chemisch aufgeschlossen und zu einem Trester verarbeitet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Kräutertrester

Kräutercellulose zurückbleibt und andere Kräuterbestandteile extrahiert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kräuter

ausgewählt sind aus den Kräuterarten Bibernelle, Ehrenpreis, Salbei, Holunderblüten, Thymian, Spitzwegerich, Frauenmantel, Schlüsselblume, Malve, Andorn, Pfefferminze, Schafgarbe, Eibisch, Eisenkraut, Hopfen, Kamille, Klatschmohn, Lavendel, Orangenblüte, Orangenblätter, Rosenblüte, Verveine,

Apfelminze, Brennnessel, Bergamottenminze, Ingwerminze, Limettenminze, Stevia und/oder Unterarten davon.

12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, wobei ein aus den Kräutern hergestellter Kräutertrester bei einer Temperatur zwischen 50ºC bis 140ºC (vorzugsweise 125ºC) getrocknet wird.

(Restfeuchte von < 10%) (Trommeltrockner)

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der

Kräutertrester getrocknet und anschliessend in einem ersten Mahlvorgang zu einer Faserlänge von 5mm bis 10mm

(vorzugsweise maximal 8mm) gemahlen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der getrocknete und

gemahlene Kräutertrester in einer Presse einen zweiten

Mahlvorgang durchläuft.

15. Verfahren zur Herstellung von Papier, Pappe und/oder Karton, bei dem eine Faserstoffmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein gemäss einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 gewonnener Kräuterfaserstoff verwendet wird .

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Faserstoffmischung mit Wasser zu einer Suspension aufgeschlagen wird und die

Faserstoffe in der Suspension mit einem Mahlgrad von 2500 bis 3500 (vorzugsweise 3000) gemahlen werden.

17. Papier, Pappe oder Karton hergestellt aus einer

Faserstoffmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder aus einem Kräuterfaserstoff, der gemäss einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 gewonnenen ist.

18. Verpackung für ein Lebensmittel, die zumindest teilweise aus Papier, Pappe und/oder Karton gefertigt ist, dadurch

gekennzeichnet, dass das Papier, die Pappe und/oder der

Karton einen Anteil an Faserstoff aufweist, der aus einem bei der Herstellung des Lebensmittels anfallenden Trester

gewonnen ist.

19. Verpackung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel zumindest teilweise aus Kräutern hergestellt ist und der Anteil an Faserstoff aus einem Kräutertrester

bereitgestellt ist, wobei der Kräutertrester aus der

Herstellung des Kräuterlebensmittels stammt.

20. Verpackung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Faserstoff durch ein Verfahren nach einem der

Ansprüche 9 bis 14 bereitgestellt ist.