DE4211888A1

DE4211888A1 - Ganzpflanzen-Formteile

Info

Publication number: DE4211888A1
Application number: DE19924211888
Authority: DE
Inventors: Wulf V Dr Bonin; Ulrich V Dr Gizycki; Hans Joachim Muenchmeyer
Original assignee: BONIN WULF V DR 51519 ODENTHAL DE
Current assignee: BONIN WULF V DR 51519 ODENTHAL DE
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-10-14

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kohlehydrat- und/oder Protein-gebundenen Formteilen dadurch ge kennzeichnet, daß man eine landwirtschaftsübliche, Kohlehydrate und/oder Proteine als Nutzbestandteil produzierende Nutzpflanze als ganze Pflanze, ggf. unter Miteinbeziehung ihres unterirdischen Pflanzenanteils, aberntet, ohne spezielle Separierung ihres Nutz fruchtanteils zerkleinert, zu einem wasserhaltigen Teig anmischt, diesen, ggf. nach Vorschaltung eines Vorerhitzungs- und/oder mecha nischen Homogenisierungsprozesses, einer Formgebung unterwirft und ihn während oder nach der Formgebung auf Temperaturen zwischen 80 und 250 °C erhitzt und das so hergestellte, verformte und ge lierte Ganzpflanzenmaterial in vorliegender oder nachgetrockneter Form der Verwendung als Formteil zuführt.

Hierbei können dem Ganzpflanzenteig noch Hilfsmittel z. B. zur Verbesserung der Rheologie, zur Konservierung, zur Odorierung, Bindung, pH-Einstellung, zur Schaumbildung, Färbung, Hydrophobie rung, Alterungsbeständigkeit, Flammfestausrüstung, Benetzung, Formtrennung oder Füllstoffe und Verstärkungsmaterialien zugesetzt werden, seien sie organischer oder anorganischer Natur, pulverig oder faserig.

Von besonderem Interesse im Sinne der vorliegenden Erfindung sind als Nutzpflanzen alle Getreidepflanzen; es kommen auch Pflanzenge mische in Betracht.

Wenngleich sich die Erfindung vorzugsweise solcher Nutzpflanzen bedient, die im landwirtschaftlichen Sinne als "reif" bezeichnet werden, kommen auch solche Nutzpflanzen in Betracht, die noch nicht als "reif" bezeichnet werden.

Die Herstellung von Formteilen aus den Früchten von Nutzpflanzen und deren Zerkleinerungsprodukten, z. B. die Herstellung von Bro ten, Plätzchen oder kompliziert aufgebauten Waffeln aus Weizenmehl, ist seit altersher bekannt. Auch die Kombination z. B. von Weizen mehl mit den Schalen des Weizenkorns, der Kleie, ist in ähnlicher Weise bekannt. Es ist inzwischen auch bekannt, aus derartigen Brot- oder Waffelteigen Formteile für industrielle Zwecke, etwa für Verpackungszwecke, herzustellen.

Der Sinn der inzwischen begonnenen Verwertung von ursprünglich zu Ernährungszwecken dienenden Getreidemehlteigen für industrielle Zwecke liegt in dem Bestreben, gut abbaubare und umweltverträg liche, toxikologisch unbedenkliche Verpackungsmaterialien herzu stellen.

Es war auch relativ naheliegend, hierfür auf die landwirtschaft lich in großem Maße erzeugten und preiswert zur Verfügung stehen den Stärken verschiedenster Herkunft zurückzugreifen. Diese Stär ken werden z. B. aus dem erdroschenen Weizen- oder Maiskorn herge stellt.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, nicht etwa das z. B. erdroschene Mais-, Reis- oder Weizenkorn bzw. dessen Mehlanteil, sondern die gesamte Mais-, Reis- oder Weizenpflanze, ggf. mit Wurzelanteil, zur industriellen Formteil herstellung heranzuziehen, indem man daraus ein sogenanntes "Ganz pflanzenhomogenisat" bei Temperaturen unter 80 °C, vorzugsweise unter 50 °C, herstellt und dieses bei Temperaturen über 80 °C, vorzugsweise 80-250 °C, unter Formgebung in offenen oder geschlos senen Formen einem Gelierungs- bzw. Bindungsprozeß nach Art eines Backverfahrens unterwirft.

Der Erfindungsgedanke vereinigt beispielsweise folgende Vorteile in technischer und ökonomischer sowie ökologischer und merkantiler Hinsicht:

A) Der Ernteprozeß wird stark vereinfacht, es werden keine Sepa rierungsprozesse, sondern lediglich Zerkleinerungsvorgänge benötigt. Das Ernteprodukt ist z. B. ein gehäckseltes Ganzpflan zenmaterial und nicht eine Vielzahl von verschiedenartigen Produkten wie Korn, Spreu, Stroh.
B) Für den industriellen Verwertungsprozeß wird in Form der Ge samtpflanze, sei es mit oder ohne Wurzelanteil, ein Maximum der landwirtschaftlich erzeugten Biomasse nutzbar gemacht, was sich in der energetischen Bilanzierung des Gesamtprozesses auswirkt, u. a. weil hierbei ein Optimum an Sonnenenergie indu striell verfügbar gemacht wird.
C) Das aus dem Ernteprodukt, z. B. Ganzpflanzenhäcksel, ggf. nach Zwischentrocknung hergestellte, zur Bereitung des späteren Teiges vorgesehene Zerkleinerungsprodukt, sei es durch Mahl- oder Schneidprozesse hergestellt, kann im allgemeinen nicht für Nahrungszwecke verwendet werden und stört daher den Nahrungs mittelmarkt nicht.
D) Andererseits wird hier der Landwirtschaft ein neuer Produktbe reich erschlossen, dessen Produktion nahezu keine produktions spezifischen Abfallprobleme hervorruft.
E) Die zur späteren industriellen Herstellung des Ganzpflanzenteigs vorgesehenen Ganzpflanzen-Zerkleinerungsprodukte sind prinzipi ell noch wesentlich preiswertere Ausgangsmaterialien für indu strielle Zwecke als die landwirtschaftlich erzeugten Stärken.

Demgemäß ist das technisch, ökonomisch und ökologisch vorteilhafte Verfahren der Erfindung wie folgt zu kennzeichnen:

Es handelt sich um ein

1) Verfahren zur Herstellung von ökologisch problemlos zu entsor genden Formteilen auf Basis von, den üblichen Backverfahren analog, erhältlichen Gelierungsprodukten von nativen Stärken und Proteinen, wie sie durch landwirtschaftlichen Pflanzenan bau zur Verfügung gestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur der Frucht- oder Stärkekörper der Nutzpflanze, sondern die ganze Pflanze, ggf. unter Einbeziehung ihres unterirdischen Teils, abgeerntet und in ein Ganzpflanzenhomo genisat durch Zerkleinerungsprozesse überführt wird, welches dann als solches ggf. nach Zusatz von Wasser und/oder sonsti gen Zusatzstoffen, nach Verfahren, die in Analogie zu Backver fahren bzw. Holzspanpreßverfahren stehen, zu Formteilen verar beitet wird.
2) Verfahren gemäß 1) dadurch gekennzeichnet, daß als Nutzpflan zen Weizen, Mais, Reis, Roggen, Hafer, Gerste, Raps ggf. im Gemisch und/oder im Gemisch mit Gräsern, Binsen, Schilfen, Nesseln, sogenannten Unkräutern als Ganzpflanzenerntegut gewonnen und verarbeitet werden.
3) Verfahren gemäß 1) und 2) dadurch gekennzeichnet, daß das Erntegut bereits während des Ernteprozesses einer Vorzerklei nerung unterworfen und während oder nach dieser Vorzerkleine rungsstufe einem zusätzlichen Zerkleinerungsprozeß zugeführt wird, der den ursprünglichen pflanzlichen Verbund der Bauele mente des Pflanzenkörpers lockert und/oder auflöst, d. h. das ursprüngliche Pflanzenmaterial mechanisch weitgehend aufschließt, wobei die Massetemperaturen unter 80 °C bleiben.
4) Verfahren nach 1)-3) dadurch gekennzeichnet, daß das erzeug te Ganzpflanzenhomogenisat noch faserige und/oder blättchen förmige Anteile mit Längen zwischen ca. 1 und 50 mm enthält.
5) Verfahren nach 1)-3) dadurch gekennzeichnet, daß das Ganz pflanzenhomogenisat im wesentlichen aus Teilchen mit geringe rer Länge als 1 mm besteht.
6) Verfahren nach 1)-5) dadurch gekennzeichnet, daß das Ganz pflanzenhomogenisat vor der Verarbeitung zu Formteilen auf Wassergehalte zwischen ca. 1 und ca. 85 Gew.-% eingestellt wird.
7) Verfahren nach 1)-6) dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung der Ganzpflanzenhomogenisate zu Formteilen Geliertemperaturen von 80-250 °C verwendet werden.
8) Verfahren nach 1)-7) dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung des Ganzpflanzenhomogenisats zu Formteilen Drucke von Atmosphärendruck bis ca. 100 bar eingesetzt werden.

und es bezieht sich auf

9) Formteile gemäß 1)-8) dadurch gekennzeichnet, daß sie wäh rend des Herstellungsprozesses und/oder danach einer Trock nung unterworfen werden.
10) Formteile gemäß 1)-9) dadurch gekennzeichnet, daß sie wäh rend des Herstellungsprozesses und/oder danach einer Tempe rung zwischen 250 und ca. 1200 °C, ggf. unter Luftausschluß, unterworfen werden.
11) Verpackungsmaterialien, Gehäuse, Behälter, Isolationsmateria lien, Bauelemente mit ökologisch vorteilhafter Entsorgbarkeit hergestellt gemäß 1)-10).

Das zur Teigherstellung erfindungsgemäß zu verwendende Ganzpflan zenmaterial enthält neben Stärken und Proteinen als Bindemittel gleichzeitig auch pulverige, blättchenförmige und insbesonders auch faserige Pflanzenbestandteile, die für die spätere Formteil herstellung als wichtiger inhärenter Anteil von Verstärkungsmate rial dienen und zu vorteilhaften mechanischen Eigenschaften führen.

Die erfindungsgemäß zugänglichen Formteile sind nach prinzipiell bekannten, für die Verarbeitung von Stärke- bzw. Getreidemehltei gen bzw. Holzspangemischen, Kunststoffpreßmassen entwickelten Techniken zu erhalten.

Da die erfindungsgemäß erhältlichen Formteile total oder im wesent lichen aus natürlichem Pflanzenmaterial bestehen, sind sie problem los wieder durch letztendliche Verarbeitung zu Kompost oder Dünge mittelsubstanz in den natürlichen Kreislauf zurückzuführen.

Da sie die relativ witterungsbeständigen Nichtstärke-Pflanzenteile in angemessener Menge enthalten, haben die Formteile eine gegenüber Reinstärkematerialien verbesserte Beständigkeit gegen Atmosphärili en.

Im Sinne der aufgeführten Techniken unterscheidet sich die Erfin dung grundsätzlich vom Stande der Technik dadurch, daß das indu striell verwendete Ganzpflanzen-Zerkleinerungsprodukt nicht durch Abmischung von z. B. Getreidemehlen oder -stärken mit separat gewonnenen und konditionierten sonstigen, ggf. ebenfalls landwirt schaftlich zugänglichen Zusatzmaterialien hergestellt wird, son dern direkt als Ganzpflanzenprodukt beim Ernteprozeß anfällt bzw. durch dessen Nachbehandlung entsteht.

Natürlich ist in Betracht zu ziehen, das Ganzpflanzenernteprodukt noch mit weiteren Zusatzstoffen abzumischen, bevor es der industri ellen Verarbeitung zu Formteilen zugeführt wird.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Nutzpflanzen sind bevorzugter maßen Getreidepflanzen wie etwa Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Raps, Mais, Reis; es kommen aber auch sonstige landwirtschaftlich ge nutzte Pflanzen in Betracht wie beispielsweise Buchweizen, Hirse, Lupinen, Kartoffeln, Erbsen, Bohnen, Rüben, Zuckerrohr, Bananen, Buchweizen, Sonnenblumen, Dinkel, Erdnüsse, Lein, Klee, Tobinambur, Maniok, Sojabohnen, Erbsen. Es ist auch in Betracht zu ziehen, Mischkulturen aufzuziehen und abzuernten bzw. Mischkulturen aus z. B. Getreiden und Gräsern, Schilfen oder Nesseln.

Die Pflanzen werden vorzugsweise als ganzes, insbesonders oberir disch wachsendes Material, ggf. aber auch inclusive der unterir disch wachsenden Pflanzenteile geerntet und verarbeitet. Es ist aber auch in Betracht zu ziehen, lediglich den Fruchtstand und Anteile der Restpflanze zu ernten, sofern dies als sinnvoll er scheint, bzw. das Schwergewicht des Erntegutes auf unterirdische Pflanzenteile, z. B. Knollen und Wurzeln, zu legen. Als besonders zweckmäßig hat sich das Abernten von Getreidepflanzen kurz ober halb des Boden erwiesen. Besonders geeignete Getreidepflanzen sind beispielsweise Mais, Weizen und Reis.

In den meisten Fällen erweist es sich als zweckmäßig, beim Ernte prozeß die Pflanze unmittelbar mit oder nach dem Schnitt auch einer Vorzerkleinerung, einer Häckselung, zu unterwerfen, weil das so hergestellte primäre Ernteprodukt dabei relativ gut homo genisiert wird und gleichzeitig besser zu lagern, zu transportie ren, zu fördern, abzumischen und ggf. nachzutrocknen ist.

Als Häckselung wird die zumeist mit Schneidemaschinen erfolgende Zerkleinerung der Pflanze in Abschnitte einer Länge von größenord nungsmäßig 6 cm und weniger, vorzugsweise 0,5 bis 5 cm, verstanden.

Wenn ggf. Pflanzengemische zum erfindungsgemäßen Einsatz kommen, ist es zweckmäßig, diese Gemische bereits als solche anzubauen, gemeinsam zu ernten und zu häckseln und falls das nicht möglich ist, Gemische von getrennt geernteten Pflanzen gemeinsam zu häck seln. Natürlich ist auch in Betracht zu ziehen, getrennt geerntete Pflanzentypen einzeln zu häckseln bzw. weiter zu zerkleinern und dann zu mischen.

Neben Gemischen landwirtschaftsüblicher Nutzpflanzen kommen auch Gemische solcher Pflanzen mit anderen in Betracht, seien es Gräser wie z. B. Ryegras, Schilfe und schilfartige Pflanzen, junges Busch werk, Blattwerk, Nesseln oder Sisal, Bärenklaugewächse, Wegeriche, Baumwolle, Binsen, Knöterichgewächse.

Solche Zumengungen sind ggf. in hohen Anteilen mitzuverwenden, zweckmäßigerweise sollten jedoch ca. 50 Gew.-%-Anteile nicht überschritten werden.

Das gut transport- und lagerfähige Häckselmaterial wird, um biolo gische Zersetzungen zu vermeiden, zweckmäßigerweise getrocknet, wobei Restwassergehalte von unter 20%, vorzugsweise zwischen 3 und 15%, insbes. 6 und 12%, sich als vorteilhaft erwiesen haben.

Vorzugsweise in diesem vorgetrockneten Zustand wird das Häckselma terial der Weiterverarbeitung zugeführt. Diese besteht in einem weiteren Zerkleinerungsprozeß, der im wesentlichen die Aufgabe hat, die Inhaltsstoffe der Häckselmasse in feiner verteilter Form für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte verfügbar zu machen, also die Stärken, die Proteine, die Faseranteile und Haut-, Rinden- bzw. Blattcellulosen in Form von Fasern, Blättchen, Pulvern oder Bruchstücken, deren maximale Größe durch die Häckselung limitiert ist.

Es handelt sich um eine Art Mahlung des Häckselmaterials, die auf Walzenstühlen, Mahlsteinen, Kugelmühlen, Mörsern, Reibaggregaten, Kollergängen, Schlagmühlen, Schneidmühlen des Standes der Technik in üblicher Weise vorgenommen werden kann.

Der Sinn dieser feineren Zerkleinerung besteht darin, den im gehäck selten Pflanzenmaterial noch erhaltenen pflanzlichen Verbund, der z. B. bei Stengelstücken, intakten Körnern, Blattabschnitten noch gegeben ist, stärker zu lockern bzw. auf zulösen, ohne jedoch sämt liches Material zu einer einheitlich pulverigen Konsistenz zu bringen. Ein derart mechanisch aufgeschlossenes Pflanzenmaterial, in dem noch aus dem ursprünglichen Pflanzenverband herausgelöste Faser-, Spelzen-, Verholzungsanteile neben den aus dem Fruchtmate rial freigesetzten Proteinen und Stärken und sonstigen Zellinhalts stoffen vorhanden sind, stellt ein besonders gut geeignetes Aus gangsmaterial zur erfindungsgemäßen Formteilherstellung dar.

Für viele Verarbeitungsverfahren bzw. Einsatzbereiche ist es jedoch auch von Interesse, das Ganzpflanzenmaterial, ggf. nach vorheriger Trocknung, soweit zu zerkleinern, daß es pulverigen Charakter erhält und einem üblichen Backmehl ähnelt.

Das so erhaltene als Ausgangsmaterial dienende Ganzpflanzenhomoge nisat kann vor der weiteren Verarbeitung noch mit Zusatzstoffen vermischt werden.

Neben Wasser als Zusatzstoff wären hier beispielsweise zu nennen: Füllstoffe in faseriger, pulveriger oder blättchenförmiger bzw. kristalliner Gestalt auf organischer oder mineralischer Basis. Etwa Kreide, Gips verschiedenster Hydratisierungsgrade, Talkum, Glimmerminerale, Gesteinsmehle, Koks, Kohle, Graphit, Glas, Holz späne, Holzmehl, Fruchtschalenmehle, Knochenmehle, Thermoplaste, Duroplaste, wobei zumeist Einsatzmengen unter 200 Gew.-% des Ganz pflanzenmaterials, vorzugsweise 0-100%, in Betracht zu ziehen sind.

Zusatzstoffe, die der Hydrophobierung und/oder der besseren Verar beitbarkeit wegen verwendet werden, sind z. B. aus der Papierher stellung bekannte Leimungsmittel, Naßfestmittel, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und/oder deren Ester, basische Fettsäure amide, Alkoxylierungsprodukte von Fettsäuren, Fettalkoholen und Ölen, Amide, Salze, Wachse, Paraffine, Silikone, usw.

Zusatzstoffe zur Verbesserung der Flammwidrigkeit sind z. B. Borate, Phosphate und Phosphonate, etwa der Alkali-, Erdalkalimetalle oder von Aluminium oder Salze aus sauren Phosphaten bzw. Phosphona ten oder von Phosphorsäuren bzw. Phosphonsäuren und Aminen wie Ammoniak, Ethylendiamin, Polyethylenpolyaminen, Alkanolaminen, Melamin, Guanidin, aber auch Harnstoff, Melamin, Dicyandiamid, Sulfamid, Blähgraphite, Intumeszenzmischungen, wie sie für Brand schutzzwecke Verwendung finden, Alkalisilikate vom Wasserglastyp usw.

Zusatzstoffe sind Blähmittel ("Backpulver"), etwa Carbonate, Olefine, flüchtige Lösungsmittel oder Tenside als Luftporenbildner, Farbstoffe und Farbpigmente, Alterungsschutzmittel, etwa auf phenolischer Basis, Parfümöle, Weichmacher, etwa auf Basis von Glykol, Glyzerin bzw. deren Alkoxylierungsprodukte, Konservierungsmittel wie Benzoe säure, Salicylsäure und deren Ester, Sorbinsäure, o-Phenylphenol, Urotropin usw.

Es ist auch in Betracht zu ziehen, noch zusätzliche Bindemittel einzuarbeiten, etwa aliphatische und/oder aromatische Polyisocya nate, Harnstoff-, Dicyandiamid-, Melamin-Methylolverbindungen, Klärschlämme, Melassen, Kaseine, Teere, Bitumina, sowie natürliche und synthetische Polymere, vorzugsweise in Form von wäßrigen Lösungen und/oder Dispersionen und/oder Emulsionen, z. B. Natur gummi, Eiweiße, PVC, PVA, PVAc, Kohlehydrate, Zucker, Olefin(co) polymere, Natur- oder Synthesekautschuke, Polyurethane, Polyamide, Poly(meth)acrylate, Cellulosederivate, Fruchtmehl, Tierhydrolysate, Gelatinen, Methylolierungsprodukte von Phenolen, Amiden, Aminen und Alkoholen, Kollophonium oder sonstige Harze.

Wenngleich es auch möglich ist, fallweise größere Mengen dieser Zusatzstoffe einzusetzen, werden sie jedoch vorzugsweise in Mengen unter 10 Gew.-% in dem Ganzpflanzenhomogenisat enthalten sein, insbesonders in Mengen zwischen 0 und 5 Gew.-%, um den naturnahen Charakter des späteren Formteils möglichst weitgehend zu wahren.

Der Wassergehalt des zur Herstellung der Formteile eingesetzten Ganzpflanzenmaterials kann je nach Verarbeitungsverfahren zwischen 0,1, d. h. unter 1 Gew.-% und ca. 85% variieren. Zweckmäßigerweise liegt er zwischen ca. 1 und 25%, wenn man das Material durch Heißpressung bei 120 - ca. 250 °C und höher beispielsweise zu Plattenmaterial, bzw. profiliertem Flächenmaterial nach Techniken der Holzspanplattenfertigung verarbeiten will. Hier sind insbeson ders Wassergehalte zwischen ca. 1 und 15% vorteilhaft.

Bei diesen bekannten Verfahren zur Verarbeitung von Spanmateriali en, die sowohl zur Herstellung von Plattenmaterial als auch zur Herstellung von sonstigen dreidimensional konstruierten Formtei len geeignet sind, werden bei ca. 130 - ca. 180 °C und 10-150, vorzugsweise 20-60 bar, Formteile mit Raumgewichten in der Nähe von 1 erhalten.

Will man Formteile mit niedrigeren Raumgewichten herstellen, so empfiehlt es sich, bei ähnlichen Temperaturen, aber erheblich niedrigeren Drucken, zu arbeiten, z. B. Drucken zwischen Atmosphä rendruck und 10 bar.

Insbesondere bei Wassergehalten der Mischungen über ca. 15 Gew.-%, z. B. bei Wassergehalten um 50-80%, können die Formteile auch durch Spritzgußmaschinen verarbeitet werden, wobei nach Art der Waffelfabrikation vorzugsweise in heiße Formen eingespritzt wird. In den Formen erfolgt dann der Aufschluß der Stärke und Proteine durch das Wasser bei 80 - ca. 180 °C und die Gelierung bzw. Aus bildung des Materialverbundes.

Für dieses Verfahren der Verarbeitung sind besonders gut solche Ganzpflanzenhomogenisate geeignet, die bis zu Teilchengrößen unter 5 mm, insbesondere unter 1-2 mm, zerkleinert sind. Die so zugäng lichen Formteile haben vielfach einen mit Bisquits oder den bekann ten Eiswaffeln vergleichbaren Charakter und können in heiß-feuch tem Zustand auch noch plastisch verformt werden, wie es bei solchen Waffeln auch bekannt ist und z. T. vorgenommen wird. Nach dem Abkühlen bzw. Austrocknen sind solche Formkörper dann formstabil.

Die erfindungsgemäßen Ganzpflanzenhomogenisate können auch durch Extrusionsverfahren z. B. zu Profilen verarbeitet werden, wobei die Gelierung des Materials zweckmäßigerweise im beheizten Düsen teil der Extrusionsvorrichtung vorgenommen wird.

Es ist auch in Betracht zu ziehen, solche Ganzpflanzenhomogeni sate, insbesonders, wenn sie genügend fließfähig eingestellt sind, zur Beschichtung von ggf. saugfähigen Substraten z. B. nach Gieß- oder Rakelverfahren zu verwenden und dann auf diesen Substraten durch Temperung zu gelieren, wodurch ggf. beim Einsatz von beheiz baren Doppelbandpressen auch kontinuierliche Formgebungs- bzw. Flächenprofilherstellungsverfahren zum Einsatz gelangen können.

Es ist auch in Betracht zu ziehen, Sandwiches aus den erfindungs gemäß zu verwendenden Ganzpflanzenhomogenisaten herzustellen, indem man sie in Formvorrichtungen geliert bzw. dem Back-, d. h. Temperungsprozeß unterwirft, die ganz oder teilweise mit Holzfur nieren, Papieren, Filzen, Schaumstoffen, Pappen, Preß(span)platten, Geweben, Gewirken, Vließen, Gestricken, Kunststoff- oder Metallfo lien ausgekleidet sind.

Die für die Formgebung verwendeten Formen sind vorzugsweise geschlos sene Formen, die jedoch Austrittsmöglichkeiten für Gase und Wasser dampf haben, obgleich, insbesonders bei niedrigen Raumgewichten der Formteile und wenn der Backprozeß mit einer Trocknung verbun den werden soll, auch offene Formen von Bedeutung sind.

Das Formenmaterial ist vorwiegend Metall, um einen guten Wärmeüber gang zu ermöglichen. Als Formenmaterial kommen jedoch auch Kunststoffe, Glas oder Keramik in Betracht. Antihaftbeschichtungen, z. B. mit Fluorpolyme ren oder Silikonharzen, Emaillierungen, Korrosionsschutzbeschich tungen, sind in Betracht zu ziehen, genau so auch "interne" Trenn hilfen wie Öle, Fette, Wachse.

Die Beheizung kann in üblichen "Backöfen" oder "Waffeleisen", in Heißluft oder Heizgasen, Dampf bzw. Heizbädern erfolgen, aber auch durch Strahlung, Mikrowellen, Induktion, Wechselstrom.

Es ist auch in Betracht zu ziehen, die erfindungsgemäß erhältlichen Formkörper während oder nach dem Gelier- bzw. Backprozeß bzw. während oder nach einem Trockenprozeß noch einer Temperung, ggf. unter Luftausschluß bzw. unter Inertgasen zu unterwerfen, die zu einer thermischen, ggf. auch oxydativ unterstützten Verschwelung oder Verkokung, ggf. auch Graphitisierung des Formmaterials führen kann, falls dies für spezielle Einsatzzwecke der Formteile er wünscht ist.

Die verfahrensgemäß zugänglichen Platten, Profile, Formteile finden vorzugsweise dort Verwendung, wo bisherige Kunststofformteile oder ökologisch problematische Verpackungs- und Transportmateriali an durch solche Produkte ersetzt werden sollen, die auf naturnahen und möglichst nachwachsenden Rohstoffen basieren und ohne ökologi sche Probleme verrotten, kompostiert oder verbrannt werden können, bzw. sogar als Bodenverbesserungsmittel eine Endverwendung finden können.

Daher ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäßen Formteile auch mit Hilfe ökologisch unbedenklicher Zubereitungen weiter konfektioniert, z. B. eingefärbt, kaschiert, bedruckt, beschich tet, verklebt werden.

Die erfindungsgemäßen Formteile finden in Gestalt von Granulaten Anwendung als isolierende, aufsaugende und stoßabsorbierende Fül lungen von Verpackungen, insbesondere solche mit Raumgewichten unter 500 g/l bzw. Schüttgewichten unter 250 g/l. Als Plattenware z. B. dienen sie als Verpackungswerkstoff, aber auch in Form von vorzugsweise angepaßten Formteilen. In dieser Form oder auch in Form von Sandwiches oder waffelartig profilierten Elementen dienen die Formteile als ökologisch interessantes Isoliermaterial, insbe sonders bei Raumgewichten unter 300 kg/m³.

Von Interesse ist es auch, Behälter für Nahrungsmittel und sonstige Güter aus dem Ganzpflanzenmaterial herzustellen, die ggf. noch Isolierwirkung besitzen. Von Interesse ist auch die Herstellung von Sandwiches, indem man das Ganzpflanzenhomogenisat ein- oder beidseitig mit wasserundurchlässiger Folie kaschiert, die sich beim Recycling- oder Entsorgungsprozeß leicht von dem Basismate rial wieder abziehen läßt. Aus solcherart modifiziertem Material lassen sich Verkleidungen, Sitze, Stützen usw. im Bereich des Möbel- oder Fahrzeugbaus herstellen, ohne daß das Problem des Feuchtezutritts relevant wird.

In derart geschützter, in lackierter oder auch weitgehend unbehan delter Form können solche Materialien auch im Gehäusebau bei elek trischen oder elektronischen Geräten, bei Maschinen und sonstigen Vorrichtungen Verwendung finden, die nicht direkt mit Feuchtigkeit in Kontakt zu kommen pflegen bzw. im Innenraumbereich Aufstellung finden. Auch die Herstellung von Griffen, Dekorationselementen, Deckenelementen, Abhängedecken, Deckenkassetten, Fußbodenplatten, Schallschutzelementen, Trittschalldämmelementen, Sitzschalen, Sportartikeln, Kleinmöbeln, Spulenkörpern, Wickelkernen, sonstigen Bauelementen, Rädern, Rollen, von Abdeckungen und Transportpalet ten im Einwegbereich ist in Betracht zu ziehen.

Von besonderem Interesse sind die erfindungsgemäß zugänglichen Formteile für sog. Einwegartikel wie Pfropfen, Verschlußkappen, Pflanzbehälter und verrottbare Pflanzentöpfe, Träger für Saaten, Stecklinge und Pflanzlinge, als Pflanzsubstrat, ggf. in Verbindung mit eingebrachten Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln, Blumen töpfe, Nährstoffdepots, aber auch als Zigarren- und Zigaretten schachtel-Material, als Filtermaterial für Zigarettenmundstücke, als Verpackung und Vorratsbehälter im Kühl- und Tiefkühlbereich, als Bausteine, Wegebegrenzungen, Brett- und Verkleidungsmaterial mit zeitlich begrenzter Haltbarkeit.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung beispielhaft erläu tern, ohne sie hierdurch auf bestimmte Nutzpflanzen oder Pflanzen gemische zu beschränken.

Beispiel 1

Mit einem Ernteschredder, d. h. einem Gerät, das die Getreidepflan ze unmittelbar über dem Boden abschneidet und dann in ca. 2-3 cm lange Stücke zerschneidet, wird ein übliches reifes Maisfeld abge erntet. Dann wird das Erntegut durch eine Schneidmühle gegeben und auf maximale Längen von ca. 1,5 cm zerkleinert. Dann wird das vorzerkleinerte Material durch eine Kugelmühle mit Stahlkugeln von 2 cm Durchmesser gegeben und so der pflanzliche Verbund des Pflanzenmaterials weltestgehend aufgelöst. Man erhält ein aus Pulverpartikeln, Flächenpartikeln und Fasern bestehendes Ganzpflanzenhomogenisat mit einem Feuchtegehalt von ca. 16 Gew.-%. Es wird als Ganzpflanzenhomogenisat 1 bezeichnet.

Beispiel 2

Es wird wie bei Beispiel 1 gearbeitet, nur wird ein reifes Weizen feld abgeerntet. Man erhält das Ganzpflanzenhomogenisat 2, welches sich kaum von dem Ganzpflanzenhomogenisat 1 unterscheidet, Feuchte gehalt ca. 14%.

Beispiel 3

Es wird gemäß Beispiel 1 ein stark verunkrautetes Futtergemenge feld abgeerntet, das zu wesentlichen Anteilen aus Hafer, Gerste und Weizen, aber auch vielen Gräsern, Blumen und Unkräutern, z. B. Melden zusammengesetzt ist. Das erhältliche stärker chlorophyllhal tige Ganzpflanzenhomogenisat 3 hat einen Feuchtegehalt von ca. 17%.

Beispiel 4

Gemäß Beispiel 1 wird ein Sonnenblumenfeld als Schreddergut abge erntet. Dieses Schreddergut wird im Gewichtsverhältnis 1:2 mit dem gemäß Beispiel 2 erhältlichen Schreddergut gemischt und dann weiter durch die Vorzerkleinerung und Mahlung gemäß Beispiel 1 geführt. Man erhält ein gemischtes Ganzpflanzenhomogenisat 4 mit einem Feuchtegehalt von 21%.

Beispiel 5

Topinambur wird mit Knollen und Stengeln durch einen Schredder gemäß Beispiel 1 gegeben und im Gewichtsverhältnis 1:1 mit ge schreddertem Rye-Gras vermischt. Dann wird das Material durch die weitere Zerkleinerung gemäß Beispiel 1 gegeben. Man erhält ein gemischtes Ganzpflanzenhomogenisat 5 mit einem Feuchtegehalt von 24%.

Beispiel 6

Gemäß Beispiel 1 wird aus Zuckerrohr ein Schredderprodukt herge stellt und dieses im Gewichtsverhältnis 1:1:1 mit dem Schredder produkt gemäß Beispiel 1 und 3 vermischt. Sodann wird es der wei tergehenden Zerkleinerung gemäß dem Beispiel 1 unterworfen. Man erhält ein Ganzpflanzenhomogenisat 6 mit einem Feuchtegehalt von ca. 20%.

Beispiel 7

Das Homogenisat 2 wird auf einen Feuchtegehalt von ca. 3% getrock net und auf Korngrößen unter 0,5 mm vermahlen. Das pulverige Mate rial ist backmehlähnliches rieselfähiges Homogenisat 7. Bei diesem wie den Zerkleinerungsprozessen gemäß den Beispielen 1-6 wird keine Massetemperatur über 50 °C erreicht.

Beispiel 8

Die Ganzpflanzenhomogenisate gemäß den Beispielen 1-7 werden durch Trocknung im Umlufttrockner bzw. durch Konditionierung mit Wasser zusätzen auf einen Feuchtegehalt von 10 Gew.-% eingestellt.

Dann wird eine beheizbare Etagenpresse, wie sie für die Spanplatten fertigung Verwendung findet, mit 21 kg/m² des jeweiligen Ganzpflan zen-Homogenisats beschickt, bei 180 °C mit 64 bar auf 2 cm zugefah ren und 15 min. in Preßstellung belassen. Als Trennmittel wurde ein emulgiertes Rapsölpräparat verwendet. Nach dem Auffahren der Presse werden die erhaltenen Platten, deren Raumgewicht bei ca. 1 g/cm³ liegt, entnommen und abgekühlt. Sie haben sämtlich eine glatte ebene Oberfläche und lassen sich nageln, sägen und schrauben.

Diese Platten finden Verwendung im Decken- und Fußbodenbau im Wohnungsinnenbereich. Die Entsorgung solcher Plattenware kann durch Kompostierung erfolgen, da sie durch Feuchtigkeit angegrif fen werden. Die Platten als solche können nach Zerkleinerung auch zu Fütterungszwecken eingesetzt werden, sie sind auch gefahrlos als Heizmaterial verwendbar.

Beispiel 9

Die Ganzpflanzenhomogenisate 1-7 werden gemäß Beispiel 8 bei hal ber Beschickungsmenge der Etagenpresse zu 0,9 cm starken Platten verarbeitet. Diese Platten sind wie die gemäß Beispiel 8 erhält lichen zur Herstellung von Kisten, Kleinmöbeln oder Verkleidungen geeignet. Sie können nach entsprechendem Zuschnitt auch als tempo rär wirksame Beeteinfassung Verwendung finden.

Beispiel 10

Auf einer beheizten 13 cm-Tellerpresse werden bei 180 °C im 2-Minuten- Takt aus jeweils ca. 30 g Pflanzenhomogenisat 1-7 bei eingestell ter Feuchte von 13% unter einem Preßdruck von ca. 100 bar Pick nickteller hergestellt. Diese Teller sind nach dem Abkühlen steif und stabil, sie können nach einmaliger Benutzung verworfen werden, ohne daß die Natur Schaden nimmt, denn sie werden durch die Wetter bedingungen der gemäßigten Klimazonen oder tropischer Bereiche zersetzt, ohne Fremdstoffe in die Natur einzutragen.

Beispiel 11

Auf einer beheizten Doppelbandpresse wird aus einem auf 25% Wasser gehalt eingestellten Homogenisat 2 bei 170 °C, einem Andruck von ca. 3 bar, einer Schichtdicke von ca. 2,5 mm und Heizverweilzeiten von ca. 1,8 Minuten zwischen Polyfluorpolymer-beschichteten Stahl bändern kontinuierlich ein pappeähnliches flächiges Material herge stellt. Dieses läßt sich in feucht-heißem Zustand gut biegen, falten und kniffen. Nach dem Trocknen und Abkühlen ist es steif und behält die gegebene Form bei. Dieses Material ist geeignet für Faltkartons für Zigarren bzw. Zigaretten, Waschpulver, Futter mittel, die unproblematisch durch Kompostierung oder Verbrennung zu beseitigen sind.

Beispiel 12

Durch Abmischen mit Wasser bei RT wird aus dem Homogenisat 7 ein dünnflüssiger Teig mit einem Wassergehalt von ca. 70% hergestellt. Dieser Teig wird in eine teflonisierte Metallform eingegossen, die nach Art eines konventionellen Waffeleisen gestaltet ist. In dieser wird das Material bei 180 °C geliert. Aus der Form kann man dann eine gewaffelte Platte entnehmen, die in feucht-heißem Zustand zu Behältern gerollt, gewickelt oder gefaltet und gefalzt werden kann.

Diese Behälter sind zwar im wesentlichen nicht als Genußmittel verwendbar, aber toxikologisch und hygienisch unbedenklich. Man kann aus ihnen Geschirre oder Nahrungsmittelbehälter formen, die bei Feuchtezutritt in der Natur leicht kompostieren bzw. auch zu Futterzwecken verwendbar sind.

Wenn man das flüssige Teigmaterial in eine auf 180 °C beheizte Topfform einspritzt und in dieser gelieren läßt, erhält man Pflan zengefäße für die Pflanzenvermehrung, die sich im Boden langsam zersetzen und für die rationelle Pflanzenaufzucht verwendet wer den können.

Beispiel 13

Es wird wie in Beispiel 9 gearbeitet, jedoch wird die Presse mit 45 kg/m² eines 50% Wasser enthaltenen Homogenisates beschickt und nicht auf 1 cm Plattendicke, sondern auf ca. 4 cm Platten dicke zugefahren. Hierbei erhält man Platten, die einen integra len Aufbau besitzen, d. h. die Außenflächen haben eine glatte, kompakte Oberfläche, während die Dichte der trockenen Platte, die ein Bruttoraumgewicht von ca. 250 kg/m³ besitzt, nach innen zu abnimmt. Solche Platten können als leicht entsorgbares Isolierma terial im Bausektor Verwendung finden.

Beispiel 14

Es wird gearbeitet wie bei Beispiel 12. Anstelle von Wasser ver wendet man jedoch einen auf ca. 25% Feststoffgehalt verdünnten Naturkautschuklatex. Man erhält ein Beispiel 12 analoges Waffel- Plattenmaterial, das sich durch mechanisch besseres Materialver halten auszeichnet. Ähnliches Material wird auch erhalten, wenn man anstelle von Naturkautschuklatex einen synthetischen Latex von Butadien-Acrylsäure-Copolymerisat bzw. Ethylenvinylacetat- Copolymerisat verwendet, z. B. Baystal P 8525 (Bayer AG) bzw. Vinnapas EV 25 (Wacker-Chemie).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von ökologisch problemlos zu entsor genden Formteilen auf Basis von den üblichen Backverfahren analog erhältlichen Gelierungsprodukten von nativen Stärken und Proteinen, wie sie durch landwirtschaftlichen Pflanzen anbau zur Verfügung gestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur der Frucht- oder Stärkekörper der Nutzpflanze, sondern die ganze Pflanze, ggf. unter Einbeziehung ihres unterirdischen Teils, abgeerntet und in ein Ganzpflanzenhomo genisat durch Zerkleinerungsprozesse überführt wird, welches dann als solches ggf. nach Zusatz von Wasser und/oder sonsti gen Zusatzstoffen, nach Verfahren, die in Analogie zu Backver fahren bzw. Holzspanpreßverfahren stehen, zu Formteilen verar beitet wird.

2. Verfahren gemäß 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nutzpflan zen Weizen, Mais, Reis, Roggen, Hafer, Gerste, Raps ggf. im Gemisch und/oder im Gemisch mit Gräsern, Binsen, Schilfen, Nesseln, sogenannten Unkräutern als Ganzpflanzenerntegute gewonnen und verarbeitet werden.

3. Verfahren gemäß 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erntegut bereits während des Ernteprozesses einer Vorzerklei nerung unterworfen und während oder nach dieser Vorzerkleine rungsstufe einem zusätzlichen Zerkleinerungsprozeß zugeführt wird, der den ursprünglichen pflanzlichen Verbund der Bauele mente des Pflanzenkörpers lockert und/oder auflöst, d. h. das ursprüngliche Pflanzenmaterial mechanisch weitgehend aufschließt, wobei die Massetemperaturen unter 80 °C bleiben.

4. Verfahren nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeug te Ganzpflanzenhomogenisat noch faserige und/oder blättchenför mige Anteile mit Längen zwischen ca. 1 und 50 mm enthält.

5. Verfahren nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ganz planzenhomogenisat im wesentlichen aus Teilchen mit geringe rer Länge als 1 mm besteht.

6. Verfahren nach 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ganz pflanzenhomogenisat vor der Verarbeitung zu Formteilen auf Wassergehalte zwischen ca. 1 und ca. 85 Gew.-% eingestellt wird.

7. Verfahren nach 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung der Ganzpflanzenhomogenisate zu Formteilen Ge liertemperaturen von 80-250 °C verwendet werden.

8. Verfahren nach 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung des Ganzpflanzenhomogenisats zu Formteilen Drucke von Atmosphärendruck bis ca. 100 bar eingesetzt werden.

9. Formteile gemäß 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß sie wäh rend des Herstellungsprozesses und/oder danach einer Trocknung unterworfen werden.

10. Formteile gemäß 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie wäh rend des Herstellungsprozesses und/oder danach einer Temperung zwischen 250 und ca. 1200 °C, ggf. unter Luftausschluß, unterworfen werden.

11. Verpackungsmaterialien, Gehäuse, Behälter, Isolationsmateria lien, Bauelemente mit ökologisch vorteilhafter Entsorgbarkeit, hergestellt gemäß 1-10.