ES2652181T3 - Método para la fabricación de molduras biodegradables, en particular vajillas y embalajes - Google Patents

Abstract

Un método para fabricar una moldura biodegradable aplicando el método de provocar presión de vapor de agua dentro de un molde de varias partes, comprendiendo dicho método mezclar salvado suelto, de una granulación de 0,01 a 2,80 mm que contiene en una cantidad del 95-100 % del peso más de un 14 % del peso de agua estructuralmente unida en forma de humedad con sustancias de impregnación, aditivos de sabor, aditivos de fragancia, cargas no fibrosas, humectantes, colorantes o combinaciones de los mismos, en una cantidad de hasta el 5 % del peso para obtener una mezcla de material suelto; calentar el molde a una temperatura de 120 °C o superior; colocar en una de las partes el molde de varias partes de la mezcla del material suelto; cerrar el molde; someter la mezcla a una operación simultánea de temperatura y presión, en donde la presión es de 1 MPa a 10 MPa; despresurizar el molde formando un hueco de 0,5 mm o menos entre los bordes del molde y liberar la presión de vapor de agua dentro del molde, realizándose la despresurización al menos una vez; y abrir el molde, en donde las etapas de cierre del molde, sometimiento de la mezcla a una operación simultánea de temperatura y presión y despresurización del molde se llevan a cabo con una máquina programada previamente que controla digitalmente el movimiento del molde de varias partes dependiendo de los parámetros previstos para el producto acabado.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para la fabrication de molduras biodegradables, en particular vajillas y embalajes

El objetivo de la invention es un metodo para la fabricacion de molduras biodegradables, en particular, vajillas y embalajes.

El metodo para la fabricacion de molduras biodegradables, en particular, vajillas y embalajes, es conocido en virtud de la memoria descriptiva de la patente polaca PL 195130. Se conoce un metodo similar por la solicitud de patente europea EP 0 474 095 A1. El metodo implica el mezclado en seco de salvado suelto, preferentemente salvado de trigo, de una granulation de 0,01 a 2,80 mm que contiene en la cantidad de 95-100 % en peso de 7 % a 45 % de agua estructuralmente unida en forma de humedad, si se necesita, con una mezcla de sustancias de impregnation y/o aroma y/o aditivos de fragancia y/o cargas no fibrosas y/o humectantes y/o aditivos colorantes en la cantidad de 5 % en peso, colectivamente. La cantidad medida del material suelto obtenido tal como se ha descrito se coloca en una de las partes de un molde de varias partes, preferentemente de dos partes, y a continuation, se cierra el molde y se somete a la operation simultanea de una temperatura comprendida dentro del intervalo de 20 a 450 °C y una presion comprendida en el intervalo de 1 a 10 MPa y/o la fuerza de hasta 100 t/cm2 con una presion del piston de hasta 320 MPa durante un perlodo de varios segundos. En el caso de aplicar presion, preferentemente, se lleva a cabo el metodo de la invencion del siguiente modo: se sella el molde antes de cerrarlo completamente y despues se presiona la segunda parte del molde para producir presion dentro del molde. La aplicacion de la fuerza se lleva a cabo preferentemente con prensas hidraulicas, prensas mecanicas, un martillo hidraulico o un equipo especialmente disenado para este fin. Se calientan todas las piezas del molde en virtud de lo cual deberan calentarse la parte superior e inferior del molde a diferentes temperaturas permitiendo as! el control del flujo del vapor de agua formado. Este efecto permite seleccionar que superficie del molde sera la menos porosa. El perlodo de tiempo total que se somete la mezcla a la operacion de presion o fuerza y temperatura de varios segundos puede completarse en un ciclo o en varios ciclos de varios segundos alternando el desprendimiento de la carga.

El metodo de acuerdo con la invencion puede llevarse a cabo en un ciclo si el molde tiene agujeros, huecos o poros que permiten la descarga de vapor de agua formado durante las operaciones de temperatura y presion o fuerza. Preferentemente, se recubren los productos acabados con una capa de formation de pellcula de alguna manera.

Para llevar a cabo dicho metodo, se aplican dos tecnicas. La primera de ellas consiste en someter la materia contenida en el molde a repetidas operaciones de presion con el piston de la prensa hidraulica. Cada liberation del piston abre el molde y libera el vapor de agua formado. La formacion del producto final requiere varios impulsos del piston y el vapor de agua que sale abruptamente de la masa parcialmente licuada causa del desgarramiento de los moldes. La perdida representa hasta un 50 %. La capacidad para controlar el proceso y llevar un seguimiento esta limitada. Por otra parte, la aplicacion de presion al cerrar el molde, el sellado y la operacion de la presion generada por el vapor de agua formado en el molde impenetrable no permite la relajacion de la masa en los subsiguientes ciclos. No se aplica mas de un ciclo, ya que no resulta practico sellar el molde cada vez tanto desde el punto de vista tecnico como el economico. En el metodo se aplican moldes que tienen poros o huecos que permiten que salga el vapor de agua utilizando la fuerza de la presion del piston de prensado.

El metodo de acuerdo con la description de la patente polaca No PL 195130 se aplica en la practica para moldes planos, tales como platos, en la version de aplicar la fuerza de la presion del piston y para productos que tienen una profundidad significativa, tales como tazas, incluyendo el metodo el cierre impenetrable del molde y un solo ciclo. En ambos casos, es significativa la perdida de la materia prima que tiene lugar al rebasar la masa del molde, as! como el desgarramiento de los moldes durante la apertura abrupta de los moldes. Por otra parte, el proceso es practicamente impredecible y las molduras formadas no son identicas ni tienen colores y densidades identicos. La formacion de una moldura tarda unos segundos, lo que influye en un comportamiento tecnologico bastante deficiente acompanado de una cantidad significativa de residuos. En la practica, no es posible provocar una alta presion dentro del molde ya que esta puede causar el completo desgarramiento del producto y, por anadidura, el desgarramiento del producto, algo que puede ser peligroso para las personas que se encuentran proximas a la llnea de production.

La formacion de molduras de acuerdo con el metodo que se ha descrito es por tanto muy sensible a los cambios de parametros, como por ejemplo la presion, la temperatura, la humedad de la materia prima, las veces que se cierre y se abra el molde. Hasta el mas insignificante cambio de al menos uno de estos parametros causa un aumento no controlado de la presion que desgarra el producto durante la apertura de los moldes ya en el primer ciclo. Estos parametros, sin embargo, son esenciales para el aspecto, la densidad y el tiempo de presion en particular, as! como el control del proceso de produccion en su totalidad. Los productos son transparentes y al tener una densidad relativamente reducida, son suficientemente flexibles para absorber facilmente el agua. Los productos fabricados mediante el metodo descrito son el resultado de una extrusion muy delicada. Como maximo, se pueden producir cuatro molduras por minuto.

El objetivo de la invencion es un metodo de fabricacion de molduras biodegradables, en particular, vajillas y embalajes con la aplicacion de un metodo que consiste en provocar la presion del vapor de agua dentro del molde. Se mezcla en seco salvado suelto, preferentemente, salvado de trigo, de una granulacion de 0,01 a 2,80 mm, que

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contiene en una cantidad de 95-100% del peso contiene mas de un 14% de agua unida estructuralmente unida en forma de humedad, si se necesita, con una mezcla de sustancias de impregnacion y/o aroma y/o aditivos de fragancia y/o cargas no fibrosas y/o humectantes y/o aditivos colorantes en una cantidad de 5 % del peso colectivamente. La cantidad medida de material suelto obtenida de esta forma se coloca en una parte de un molde calentado, impenetrable, de varias partes, preferiblemente de dos piezas, se cierra el molde y se somete la mezcla a la operacion simultanea de temperatura hasta 120 °C y presion en el intervalo de 1-10 MPa, a continuation, se despresuriza el molde formando un hueco entre los rebordes del molde no superior a 0,5 mm y, a continuacion, si es necesario, se vuelve a cerrar el molde y se repiten los ciclos de despresurizacion y, a continuacion, en el ultimo ciclo, se abre el molde y el numero de despresurizaciones es al menos 1 y el proceso en su totalidad tarda unos segundos. El proceso de despresurizacion y cierre del molde se lleva a cabo con arreglo al programa de la maquina que controla digitalmente el movimiento del molde dependiendo de los parametros previstos para el producto final. Gracias a la aplicacion del molde impenetrable y la apertura no completa del molde entre un ciclo y otro, es posible obtener el producto con los parametros flsicos y mecanicos calculados de antemano y programables, as! como un color y un aspecto determinados. La solution de la tecnica anterior con la aplicacion de la presion del vapor de agua formado teniendo en cuenta solamente una vez y la apertura completa del molde impedla controlar el proceso. Actualmente, con el metodo propuesto, gracias a una etapa de al menos una despresurizacion del molde antes de su completa apertura y la posibilidad de cerrar el molde impenetrable de forma repetida y realizar mas de un ciclo de la operacion de presion, es posible obtener molduras que tienen mejores parametros operativos, tales como la densidad, el color y la fragancia. Es posible provocar una alta presion sin distorsionar la moldura y sin perdidas de production. El color, la fragancia y la densidad son particularmente importantes cuando se aplican las molduras para vajilla desechable para servir comida. Esta vajilla es adecuada para consumo para servir comidas y por tanto, el gusto y la fragancia son importantes. La caracterlstica mas importante de las molduras obtenidas como resultado de la aplicacion del metodo de acuerdo con la invention es su mayor densidad y el significativo descenso de la perdida de produccion. La densidad de las molduras influye en su mayor resistencia a la absorcion de llquidos, platos calientes, salsas y otros llquidos. Asimismo, las molduras son mas rlgidas y mas comodas de sujetar por parte del consumidor. El tiempo de produccion de cada moldura es importante asimismo, reduciendose varias veces con la mejora simultanea de los parametros operativos del producto final. Asimismo, el metodo de acuerdo con la invencion permite llevar un control del proceso para obtener el producto con los parametros requeridos para el fin determinado. Cada ciclo de despresurizacion y cierre puede tener como resultado diferentes parametros, de manera que se proporciona la posibilidad de producir productos con diferentes parametros planificados de antemano tales como: aspecto, caracterlsticas de resistencia, absorcion de agua y densidad. El nuevo metodo permite la produccion, a partir de la misma forma de molde, por ejemplo un cuenco, de productos con diferentes caracterlsticas externas e internas de acuerdo con una produccion planificada regulando el tiempo, la temperatura y el numero de despresurizaciones. Es posible producir hasta 20 molduras por minuto en comparacion con las cuatro que permite el metodo conocido en la tecnica.

Ejemplo 1

A partir de salvado suelto que contiene humedad estructuralmente unida en un 17,5 % obtenido de la molienda del trigo, se seleccionaron los siguientes cortes tamizando las cantidades de 0,1/0,2 mm - 35 % del peso, 0,2/0,4 mm - 25 % del peso, 0,4/0,8 mm - 40% del peso. Se preparo el material para formar molduras biodegradables mezclando 99 % del peso del salvado seleccionado tal como se ha indicado con 0,3 % en peso de sorbitol 0,4 % en peso de azucar quemada y 0,3 % en peso de colorante apto para aplicacion en productos alimentarios. El molde tenia dos partes. La parte interior del molde reflejaba la forma del producto final y sus bordes se tocaban entre si mediante un sistema de lenguetas y ranuras para cerrar hermeticamente el molde. Se vertio en el molde calentado a 120 °C la mezcla preparada con un 10 % mas en peso con respecto al peso del producto acabado y despues se cerro. Se suministro el calor necesario para licuar la mezcla y evaporar agua en el interior de los moldes. Para obtener las caracterlsticas requeridas del producto, es necesario conseguir una humedad de 10-11 %. Al cerrar, se suministro calor y, cuando se despresurizo, se dio paso a la evaporation del agua. En este caso, se aplicaron 5 ciclos de cierre durante 1 s y entre ciclo y ciclo, se despresurizo el molde cada vez durante 0,5 segundos. Se controlo digitalmente el proceso completo de cierre y despresurizacion. Se despresurizo el molde dentro de los limites de 0,1 mm a 0,2 mm. Se obtuvo un producto que tenia la densidad de 1,600 g/cm3 mientras que en el metodo conocido de la tecnica, la densidad de las molduras obtenida es de 1,200 g/cm3.

Ejemplo 2

Mezcla de salvado de 17,5 % de humedad.

Temperatura 170 °C.

Se midio la portion exacta (sin desbordamiento).

El procedimiento es el mismo que el del Ejemplo 1 para obtener un producto preparado con 11 % de humedad.

Se cierra el molde y se cierran los bordes antes de una completa licuefaccion.

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La alta temperatura con la presion completa provoca un aumento abrupto de la presion en el interior, el material alcanza facilmente un alto nivel de licuefaccion y absorbe la temperatura necesaria para la evaporacion de agua. En este metodo, el agua en el material tras la licuefaccion alcanza la temperatura del punto de ebullicion solamente al final del primer cierre. El cierre y la apertura del primer ciclo tardan aproximadamente 3 segundos y se controla digitalmente. El segundo cierre causa un efecto similar al del primero pero el material ya esta llquido y la alta presion y temperatura influyen en la densidad del producto preparado. Practicamente, tras la segunda presion, el producto alcanza 11-12 % de humedad y se puede finalizar el proceso. Para el aspecto y el brillo, se aplica una tercera presion pero unicamente con fines cosmeticos y la energla aplicada en esta presion es insignificante. El primer cierre 1,5 s, la primera despresurizacion - 1,0 s, la repeticion del cierre - 2 s, la repeticion de la despresurizacion - 1 s, la repeticion del cierre 1 s, despresurizacion 0,5 s. Se obtuvo una densidad del producto de 1.600 g/cm3 mientras que en el metodo conocido en la tecnica, la densidad de las molduras es de 1,200 g/cm3 y el tiempo de production es de mas de 30 s.

Ejemplo 3

Mezcla de salvado de humedad 17,5 %.

Temperatura 190-200 °C.

La portion exacta del molde cerrado y el procedimiento son los mismos que los del Ejemplo 2 en los que el objetivo es el producto preparado con una humedad de 11 %. Se cierran los moldes y una temperatura y una presion incluso mas altas causan facilmente la licuefaccion. Al cabo de 5 s, se despresuriza el molde durante 2 s y, a continuation, se abre. La densidad del producto obtenida es 1,400 g/cm3 mientras que con los metodos conocidos en la tecnica, la densidad de las molduras es de 1,200 g/cm3 y el tiempo de produccion tarda mas de 30 s.

En la tabla 1 se ilustra la humedad obtenida de aproximadamente 10-11 % dependiendo del numero de cierres del molde y la temperatura.

Tabla 1

Numero de cierres

Temperatura del molde

120 °C

170 °C 190 °C

1

16,5 15,9 11.3

2

14,1 13,8 10.2

3

13,2 12,2

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11,8 11,1

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10,9 9,9

Humedad de materia prima estable a un nivel de 17,5%

En estos ejemplos, se fabricaron cuencos con un diametro de 200 mm y platos con un diametro de 240 mm. En la Tabla 2 se muestra el estudio de la absorcion de agua de 20 °C y aceite y entrada de agua de la temperatura de ebullicion. El estudio consistio en rellenar el cuenco y el plato y medir el tiempo que tardo en aparecer una huella de filtration. Los resultados de todas las medidas indicaron el doble o incluso el triple de resistencia a la filtration que los platos y cuencos fabricados con el metodo anterior. El estudio indico que una presion mas alta en el curso de la produccion tiene como resultado productos de mayor densidad e influye decisivamente en la absorcion del agua de los productos preparados. Los ciclos finales de acuerdo con la presente invention son unicamente cosmeticos para mejorar el aspecto.

Tabla 2. Declaration de las caracterlsticas de los productos obtenidos de acuerdo con la tecnica anterior y el segun el metodo de la invencion

Producto

Rigidez MPA Densidad g/cm3 Espesor mm Peso g Color Fragancia Numero de ciclos de produccion

Cuenco 20 cm

1100 1,100 1,6 45-50 Claro Salvado 5

*Cuenco 20 cm

1650 1,550 1,6 57-62 Marron claro brillo natural Salvado tostado 3

Plato 24 cm

980 1,180 1,8 80-90 Marron claro Salvado 5

*Plato 24 cm

1400 1,600 1,8 95-100 Marron oscuro brillo natural Corteza 3

* Se refiere al metodo de acuerdo con la invencion

Claims (5)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para fabricar una moldura biodegradable aplicando el metodo

   de provocar presion de vapor de agua dentro de un molde de varias partes, comprendiendo dicho metodo mezclar salvado suelto, de una granulacion de 0,01 a 2,80 mm que contiene en una cantidad del 95-100 % del peso mas de un 14 % del peso de agua estructuralmente unida en forma de humedad con sustancias de impregnacion, aditivos de sabor, aditivos de fragancia, cargas no fibrosas, humectantes, colorantes o combinaciones de los mismos, en una cantidad de hasta el 5 % del peso para obtener una mezcla de material suelto; calentar el molde a una temperatura de 120 °C o superior;

   colocar en una de las partes el molde de varias partes de la mezcla del material suelto; cerrar el molde;

   someter la mezcla a una operacion simultanea de temperatura y presion, en donde la presion es de 1 MPa a 10 MPa;

   despresurizar el molde formando un hueco de 0,5 mm o menos entre los bordes del molde y liberar la presion de vapor de agua dentro del molde, realizandose la despresurizacion al menos una vez; y abrir el molde,

   en donde las etapas de cierre del molde, sometimiento de la mezcla a una operacion simultanea de temperatura y presion y despresurizacion del molde se llevan a cabo con una maquina programada previamente que controla digitalmente el movimiento del molde de varias partes dependiendo de los parametros previstos para el producto acabado.
2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que se repiten las etapas de cierre del molde, sometimiento de la mezcla a una operacion simultanea de temperatura y presion y despresurizacion del molde.
3. 3. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el molde de varias partes es un molde de dos partes.
4. 4. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en el que el salvado es trigo.
5. 5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 en el que la moldura biodegradable es vajilla o embalaje.