-
Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung essbarer
Stärkeprodukte
mit einer spezifischen Verwendung in Form von essbaren Produkten
für Tiere
oder als Haustier-Kauprodukt. Das Herstellungsverfahren, welches
hier offenbart wird, verwendet das aufschmelzende Mischen von Stärke mit
ausgewählten
Mengen von Additiven, einschließlich
Wasser und anderen Füllstoffen,
und das nachfolgende Spritzgießen
in eine ausgewählte
Form. Die Verfahrensbedingungen einschließlich der Zylindertemperaturen
und der Kühlprofile,
wie im Fall der Extrusionsmischung, werden ebenso wie der Anteil
an Additiven und die Wassermengen in einzigartiger Weise eingestellt,
um gegossene Stärkeprodukte
mit einem wesentlich verbesserten Eigenschaftsprofil zu erhalten.
-
Der
Stand der Technik enthält
eine Fülle
von Offenbarungen, die auf die Überführung von
Stärke
oder ähnlichen
Materialien in gegossene oder geformte Artikel gerichtet ist. Die
nachfolgenden Ausführungen
bieten daher einen kurzen chronologischen Überblick über die Entwicklung solcher
Techniken, wie sie in der Patentliteratur der letzten Jahrzehnte
aufgetreten ist.
-
Zum
Beispiel wurde, angefangen mit US-Patent Nr. 2,602,755 (1952), welches
den Titel "Thermoplastic
Compositions of Water-Soluble Cellulose Ethers" trägt,
offenbart, dass eine wasserlösliche
Modifikation von pulverförmiger
Methylcellulose mit einer bestimmten schmalen Bandbreite von Mischungen
aus Propylenglykol und Glycerin gemischt werden konnte, um Zusammensetzungen
bereitzustellen, die unter Druck und bei Temperaturen von 150 bis
170°C gegossen
oder extrudiert werden konnten, ohne dass eine Zersetzung auftrat.
Nachfolgend wurde in US-Patent Nr. 3,137,592 (1961) mit dem Titel "Gelatinized Starch
Products" ein Verfahren
zur Herstellung von homogenen gelatinisierten Stärkeprodukten beschrieben, wobei
sich diese Methode durch intensive mechanische Arbeit oder Scherung
der Stärke
bei erhöhten
Temperaturen und Drücken
in Gegenwart eines geringen Anteils von stärkequellenden Agenzien auszeichnet.
Dieses Verfahren offenbart weiterhin die Verwendung von Schneckenextrudern
ebenso wie Wasser als bevorzugtes stärkequellendes Agens oder Plastifizierungsmittel
aufgrund seiner niedrigen Kosten und des relativ niedrigen Siedepunkts.
-
Als
nächstes
wird die Aufmerksamkeit auf US-Patent Nr. 3,038,895 (1962) mit dem
Titel "Water-Dispersible
Partially Substituted Derivatives of Amylose" gerichtet, in dem ein Mittel zur Herstellung
von Amylosederivaten beschrieben wird, die leicht in Wasser ohne
die Notwendigkeit der Verwendung erhöhter Temperaturen über 130°C dispergiert
werden konnten, wobei die Dispersion als "viskositätsstabil" bezeichnet wurde und Folien mit einer
hervorragenden Wasserbeständigkeit
gebildet wurden. Kurze Zeit später
wurde in US-Patent Nr. 3,074, 803 (1963) mit dem Titel "Molding Starch Composition" ein Verfahren zur
Herstellung von gegossenen Stärkezusammensetzungen
offenbart, wobei dieses Verfahren auf die Mischung von hochschmelzenden
Fettsäureestern
mit Stärke
gerichtet ist, deren Mischungen dann zugeschrieben wurde, dass sie
eine Zusammensetzung bilden, die im Wesentlichen frei von Ölaufbau
in Kombination mit einem Minimum an Stärkestauben war.
-
Nachfolgend
wurde durch US-Patent Nr. 3,117,014 (1964) mit dem Titel "Amlaceous Compositions
for Shaped Articles and Process" Stärkemischungen
beschrieben, die unter Druck und Hitze fließfähig sein sollen, wobei die
Zusammensetzungen ein Derivat von amylosehaltigem Material umfassen,
ein Plastifizierungsmittel für
dieses Derivat sowie Wasser, wobei der Anteil von Wasser zwischen
1,0 und 20 Gew.-% liegt. Nachfolgend wurde in US-Patent Nr. 4,076,846
(1978) mit dem Titel "Protein-Starch
Binary Molding Composition and Shaped Articles Obtained Therefor" eine essbare, wasserlösliche thermoplastische
Schmelzzusammensetzung, die ein Stärkematerial umfasst, offenbart,
wobei zusätzlich
ein neutrales anorganisches Alkalisalz eines proteinhaltigen Materials,
Wasser, ein essbares Plastifizierungsmittel, ein essbares Schmiermittel
und weitere Additive anwesend waren. Solche Zusammensetzungen sollen
eine exzellente Gießbarkeit
und Verarbeitbarkeit aufweisen, wenn sie in verschiedenen gängigen Plastifizierungsverarbeitungstechniken,
wie z.B. der Hochdruckplastifizierung, dem Transferschmelzen, dem
Strangpressen, dem Blasformen, dem Aufblasschmelzen, dem Spritzgießen, dem
Vakuumformen, dem Ziehformen, dem Heißsiegeln usw., eingesetzt werden.
-
Jüngere Offenbarungen
schließen
das US-Patent Nr. 4,673,438 (1987) mit dem Titel "Polymer Compositions
and Injection Molding" ein.
Diese Offenbarung gibt an, dass Kapseln und andere geformte Produkte aus
Stärkezusammensetzungen,
enthaltend Stärke
mit einem molekularen Massenbereich von 10.000 bis 20.000.000 Dalton
und einem Wassergehalt von 5 bis 30 Gew.-%, gebildet werden können. Das
zitierte Verfahren verwendet eine Spritzgussmaschine, bei der die
Stärke/Wasser-Zusammensetzung
bei einem Wassergehalt von 5 bis 30 Gew.-% unter geregelten Bedingungen
der Temperatur und des Druckes gehalten werden muss, wobei die vorgenannte
Stärke/Wasser-Zusammensetzung
unter erhöhtem
Druck auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur und des
Schmelzpunkts erhitzt werden muss, während der Wassergehalt beibehalten
wird, um eine Schmelze zu bilden, und nachfolgend diese geschmolzene
Stärke/Wasser-Zusammensetzung
weiter erhitzt und plastifiziert wird, um die Stärke in dem Wasser zu lösen, um
eine Schmelze zu bilden, die als im Wesentlichen molekular dispergierte
Lösung
bezeichnet wird. Nachfolgend wird die Stärke/Wasser-Schmelze in eine
Schmelzkavität
injiziert, wobei ein vorbestimmter Wassergehalt beibehalten wird
und nachfolgend die Zusammensetzung in der Form abgekühlt wird,
um ein gegossenes Produkt bei einer Temperatur, die unterhalb der
Glasübergangstemperatur
der Zusammensetzung liegt, zu bilden und nachfolgend das gegossene
Produkt aus der Form auszuwerfen.
-
In
US-Patent Nr. 4,738,724 (1988) mit dem Titel "Method for Forming Pharmaceutical Capsules
from Starch Compositions" werden
spritzgegossene Kapseln aus Stärke
für pharmazeutische
Anwendungen offenbart, wobei das Verfahren dem in Patent'438 diskutierten
vergleichbar ist, und es wird festgestellt, dass man zuerst eine
Stärke/Wasser-Mischung
mit einem Wasseranteil im Bereich von etwa 5 bis 30 Gew.-%, basierend auf
dem Gewicht von Stärke
und Wasser, herstellen soll. Nachfolgend wird die Stärke/Wasser-Mischung
bei erhöhten
Temperaturen über
ihre Glasübergangstemperatur
und den Schmelzpunkt hinaus erhitzt, wobei der Wassergehalt beibehalten
wird, um eine Schmelze zu erhalten, wobei nachfolgend diese geschmolzene
Stärke/Wasser-Mischung weiter erhitzt
und plastifiziert wird, um die Stärke in dem Wasser zu lösen, und
nachfolgend ein Spritzgießen
der plastifizierten Stärke
bei erhöhten
Temperaturen und Druck in eine Form durchgeführt wird, wobei eine Mehrkammerkonfiguration
gebildet wird und die gegossene Kapsel anschließend aus der Form ausgeworfen
wird.
-
US-Patent
Nr. 5,405,564 (1995) mit dem Titel "Method of Forming Shaped Articles Made
From Pre-Processed Starch" offenbart
ein Verfahren zur Bildung von geformten Artikeln aus Stärke. Das
Verfahren wird so beschrieben, dass überraschenderweise gefunden
wurde, dass beim Spritzgießen
von Stärke
zwei wichtige Schritte vorzugsweise voneinander getrennt werden
sollten. Das heißt,
die Offenbarung gibt an, dass man zuerst die Stärke/Wasser-Mischung mit einem
Wassergehalt von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht
der Stärke
in einem abgeschlossenen Raum auf eine Temperatur zwischen etwa
120°C bis etwa
190°C bei
einem Druck, der dem Wasserdampfdruck bei dieser Temperatur entspricht
und bis zu etwa 150 × 105 N/m2 beträgt, erhitzen
muss, um eine Schmelze zu formen, wobei diese Schmelze zu einem
verfestigten und partikelförmigen
Produkt extrudiert und abgekühlt
wird. Darauf folgt dann eine Erhitzung dieser festen Stärkezusammensetzung
in dem Schneckenextruder einer Spritzgussmaschine oder einem Extruder,
wobei der Wassergehalt dieser festen Zusammensetzung etwa 10 bis
etwa 20 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht dieser Stärke ist,
bei einer Temperatur von etwa 80°C
bis etwa 200°C
und einem Druck von etwa 0 bis etwa 150 × 105 N/m2 für
eine Dauer, die ausreicht, um eine Schmelze destrukturierter Stärke zu bilden,
und nachfolgend diese Schmelze destrukturierter Stärke in eine
Form übertragen
wird oder diese Schmelze destrukturierter Stärke extrudiert wird, wobei
der Wassergehalt in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-%
in Bezug auf das Gewicht der Zusammensetzung gehalten wird und nachfolgend
diese Schmelze destrukturierter Stärke in dieser Form oder außerhalb
dieses Extruders abgekühlt
wird, um einen festen geformten Artikel zu erhalten.
-
Abschließend wird
die Aufmerksamkeit auf nachfolgende US-Patente oder mitanhängige Anmeldungen
gerichtet, die alle dem Inhaber dieses Patentes gehören: US-Patente
Nr. 5,200,212; 5,240,720; 5,476,069; US-Anmeldungen Seriennr.: 08/923,070
mit dem Anmeldetag 3. September 1997 und dem Titel "Vegetable Based Dog
Chew"; 08/738,423
mit dem Anmeldetag 25. Oktober 1997 und dem Titel "Edible Dog Chew"; 08/784,834 mit
dem Anmeldetag 17. Januar 1997 und dem Titel "Carrot-Based Dog Chew"; 08/888,611 mit dem
Anmeldetag 7. Juli 1997 und dem Titel "Vegetable Dog Chew"; 09/114,872 mit dem Anmeldetag 14.
Juli 1998 und dem Titel "Heat
Modifiable Edible Dog Chew";
08/993,748 mit dem Anmeldetag 19. Dezember 1997 und dem Titel "High Starch Content
Dog Chew"; 09/138,804
mit dem Anmeldetag 21. August 1998 und dem Titel "Improved Edible Dog
Chew"; 09/116,070
mit dem Anmeldetag 15. Juli 1998 und dem Titel "Wheat & Casein Dog Chew With Modifiable
Texture"; 09/116,555
mit dem Anmeldetag 15. Juli 1998 und dem Titel "Heat Modifiable Peanut Dog Chew". Zusätzlich zu
diesen Patenten und Anmeldungen wird auf den Stand der Technik,
der in diesen Patenten und Anmeldungen zitiert wird, aufmerksam
gemacht, sofern er zu dem Gebiet der gegossenen Stärkeprodukte
gehört.
-
Kapseln
und andere geformte Produkte, die aus gießbaren Stärkezusammensetzungen in einer Spritzgussmaschine
hergestellt werden, werden in
EP 0 118 240 A2 offenbart.
EP 0 118 240 A2 lehrt, dass
ein spezieller Wassergehalt der Stärkezusammensetzung notwendig
ist, um die Temperatur unterhalb einer bestimmten Grenze zu halten,
um die Degradierung von Stärke
zu verhindern. Große
Mengen von Wasser sind hilfreich beim Spritzgießen, da bei einem höheren Wassergehalt
höhere
Flussraten erreicht werden können. Andererseits
sind größere Mengen
an Wasser in dem Endprodukt unerwünscht, da dies zu einem Produkt
mit nicht ausreichender Qualität
führt,
z.B. mit großen
Dimensionsabweichungen im Endprodukt. In Bezug auf dieses Problem
wird in
EP 0 118 240 beschrieben,
dass es wichtig ist, den Wassergehalt der Stärke so konstant wir möglich zu
halten.
-
Aus
der oben angegebenen Zusammenfassung des Standes der Technik ist
ersichtlich, dass eine Vielzahl von Versuchen durchgeführt wurden,
um Stärke
mit einer minimalen Degradierung in gegossene Produkte einer gewünschten
Form zu überführen. Diese
Versuche konzentrierten sich auf die Verwendung von Propylenglykol,
Fettsäureestern,
Alkalisalzen von eiweißhaltigem
Material und/oder Wasser als Stärkeadditiv,
wobei nachfolgend Schmelzgussverfahren, wie z.B. die Extrusion und/oder
das Spritzgießen,
ausgeführt
wurden. In Bezug auf die Verwendung von Wasser wurde – obwohl
schon offenbart wurde, dass Wasser offenbar die Regulierung der
Stärkedegradation
unterstützt – eine intensive
und andauernde Suche zur Optimierung des Wassergehalts durchgeführt, der,
wenn er mit dem entsprechenden optimalen Verfahrensprofil kombiniert
wird, die Stärke
vollständig
vor Überhitzung
und letztendlicher Degradierung schützt und damit die Entwicklung
gegossener Produkte von höchstmöglicher
Qualität
bewirkt.
-
Dementsprechend
ist es das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Stärkezusammensetzung
zu formulieren, gefolgt von einem Verarbeitungs/Schmelz-Profil,
wobei die Formulierung und das Verarbeitungs/Schmelz-Profil es erlauben,
ein gegossenes Stärkeprodukt
mit mechanischen Eigenschaften bereitzustellen, die gegenüber den
im Stand der Technik beschriebenen Stärkeprodukten wesentlich verbessert sind.
-
Ein
weiteres vorrangiges Ziel dieser Erfindung ist es, die Menge an
Zusätzen
für Stärkezusammensetzungen
so zu entwickeln und zu optimieren, dass die Stärke nach Anwendung einer gewünschten
Schmelzverarbeitungstechnik und Überführung in
die gewünschte
Form optimale und einzigartige Eigenschaften für die Herstellung von essbaren
Stärkeprodukten
und/oder Haustier-Kauprodukten aufweist.
-
Ein
Verfahren zur Überführung von
Stärke
in gegossene Produkte unter Verwendung von Schmelzverarbeitungstechniken
und das Produkt, das durch dieses Verfahren hergestellt wird, wobei
das Verfahren die Verbindung von Stärke und Wasser unter Bildung
einer Mischung mit einem Wassergehalt im Bereich von etwa 20,0 bis
40,0 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht dieser Stärke umfasst, Einbringen und
Aufheizen der Mischung in einem Extruder, wobei der Wassergehalt
des Produkts bei Austritt aus dem Extruder geringer ist als der
Wassergehalt des Produkts bei Eintritt in den Extruder, und Einbringen
des Produkts aus Schritt b) in eine Spritzgussmaschine und Spritzgießen sowie
Abkühlung
zur Ausbildung des gegossenen Artikels, wobei der Wassergehalt dieses
gegossenen Artikels etwa ≤ 20
Gew.-% beträgt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von essbaren Stärkeprodukten offenbart,
welches das Extrusionsschmelzmischen von Stärke mit ausgewählten Anteilen
von Additiven, inklusive Wasser und anderen Füllstoffen verwendet, gefolgt
von Spritzgießen
in die gewünschte
Form. Vorzugsweise werden die Produkte in Form von Kauspielzeugen
und anderen ähnlich
geformten Produkten für
Haustiere hergestellt.
-
Tabellen
1 bis 6 illustrieren die verschiedenen Verfahrensparameter und Produktcharakteristika
der unterschiedlichen bevorzugten Ausführungsformen für die Herstellung
der geformten Produkte der vorliegenden Erfindung. Den beigefügten Tabellen
kann entnommen werden, dass vorzugsweise Kartoffelstärke oder auch
jedes Kohlenhydrat natürlicher
oder pflanzlicher Herkunft gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, wenn es im Wesentlichen Amylose
und/oder Amylopektin enthält.
Es kann aus unterschiedlichen Pflanzen extrahiert werden, wie z.B.
Kartoffeln, Reis, Tapioka, Mais und Cerealien, wie z.B. Roggen,
Hafer und Weizen. Besonders bevorzugt sind jedoch Kartoffelstärke und
Maisstärke,
Mehl und Mischungen davon.
-
Der
Wassergehalt der Stärke
wird zunächst
im Bereich von etwa 20 bis 40 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht der Stärke eingestellt,
wobei die Mischung vorzugsweise durch Mischen von Stärke mit
Wasser in einem Wenger DDC Vorkonditionierer erhalten wird, der
eine geregelte Vorfeuchtung und vollständige Mischung des Wassers
mit dem Stärkematerial
garantiert. Nachfolgend wird die Stärke/Wasser-Mischung in einen
Extruder verbracht und hierbei wird vorzugsweise ein Wenger TX Magnum-Extruder
verwendet, der bei der Firma Wenger erhältlich ist. Während Doppelschneckenverfahren
bevorzugt sind, ist eine Einzelschneckenextrusion auch eine akzeptable
Alternative. Die Extrusionsbedingungen, die solche Einstellungen
wie die Extruderwellengeschwindigkeit, die Regelung der Temperaturen
in den unterschiedlichen Extruderzonen, den Dampfdruck etc. einschließen, sind
alle in den beigefügten
Tabellen aufgelistet. Abschließend
wird in dem Kontext der vorliegenden Erfindung, wobei der Wasseranteil,
der in den Extruder eingebracht wird, während der Dauer der Extrusion
vorzugsweise verringert wird, ein Zylinderextruder mit Entgasung
(vented barrel extruder) verwendet, wobei diese Belüftung den
Wasseranteil auf das gewünschte
Niveau herabsetzt. Um die Änderung
des Wasseranteils zu erleichtern, stellte sich als besonders hilfreich
heraus, ein geringes Vakuum an den Zylinderextruder über den
Entgasungsstutzen anzulegen, wobei so eine effizientere Entfernung
von Wasser aus dem Extrudat gewährleistet
wird.
-
Wie
bereits dargestellt, beträgt
der Anteil an Wasser in der Stärke/Wasser-Mischung, die in
den Extruder eingebracht wird, zu Beginn etwa 20 bis 40 Gew.-%, aber vorzugsweise
wird der Wasseranteil am besten auf die nachfolgenden Bereiche eingestellt:
25 bis 35%, 30 bis 35% und 30 bis 33%. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
beträgt
der Wasseranteil der Stärke/Wasser-Mischung, die in
den Extruder eingebracht wird, etwa 31,2%, 31,1 %, 30,2%, 22,5%
und 25,2%, wie in den Beispielen I bis V in den beigefügten Tabellen
1 bis 6 angegeben. Trotzdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung
der Fachmann erkennen, dass die Bereiche nur bevorzugte Bereiche
sind und andere Anteile an Wasser optional aus der gesamten Lehre, die
hier bereitgestellt wird, ausgewählt
werden können.
Die resultierenden Extrusionsprodukte liegen praktischerweise in
Form von Kügelchen
vor, wobei die Größe mittels
einer Standardpelletierausrüstung
variiert werden kann.
-
Wenn
die extrudierten Kugeln geformt sind, was den verschiedenen bevorzugten
Ausführungsformen, die
in den beiliegenden Tabellen angegeben werden, entnommen werden
kann, ist der Wasseranteil der Kügelchen,
die den Extruder verlassen, geringer als der Wasseranteil der Stärke/Wasser-Mischung,
die in den Extruder eingebracht wurde. Im Kontext der vorliegenden
Erfindung wurde erkannt, dass dadurch, dass man mit dem hier angegebenen
Stärke/Wasser-Anteil beginnt, sichergestellt
wird, dass letztlich das Spritzgießen mit einem angemessenen
Wassergehalt durchgeführt
wird, um eine stabile Schmelze (nicht- degradiert) und hochqualitative spritzgegossene
Stärkeprodukte
mit einem verbesserten Eigenschaftsprofil zu erhalten.
-
Tabelle
1 Extrusionsbedingungen
-
- I. Kartoffelstärke
93,5% (Marke Redisol) mit 5% Calciumcarbonat und 1,5% Blendmax-Lecithin
als Verarbeitungs-Hilfsstoff.
- II. Kartoffelstärke
93,03% mit 4,98% Calciumcarbonat und 1,99% Blendmax-Lecithin.
- III. Kartoffelstärke
88,5% mit 10,0% Calciumcarbonat und 1,5% Blendmax-Lecithin.
-
-
-
Tabelle
4 Extrusionsbedingungen
-
- IV. Maismehl 91,49% mit 7,01% Calciumcarbonat und 1,5% Lecithin.
- V. Reismehl 91,49% mit 7,01% Calciumcarbonat und 1,5% Lecithin.
-
-
-
Nach
der Rückgewinnung
des Stärke/Wasser-Extrudats
kann das Extrudat optional für
unterschiedliche Zeiträume
in einen Trockner eingebracht werden (siehe Tabellen 2 und 5), wobei
der Wasseranteil des Extrudats abhängig von den Trocknungsbedingungen
um einen weiteren Anteil gesenkt werden kann. Vorzugsweise wird
der Wasseranteil des Stärke/Wasser-Extrudats
auf einen Bereich von etwa 15 bis 20% reduziert, was bedeutet, dass
das Extrudat für
das Spritzgießen
richtig konditioniert ist.
-
Während des
Schrittes des Spritzgießens
wird vorzugsweise die Spritzgusstechnik ähnlich konfiguriert, um den
Feuchtigkeitsanteil erneut zu reduzieren, um einen Endanteil zu
erhalten, der etwa ≤ 20
Gew.-% des Stärkematerials
beträgt.
Trotzdem kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Endanteil von
Wasser in dem gegossenen Produkt zwischen etwa 5 bis 20 Gew.-% liegen,
und in einer bevorzugteren Ausführungsform
wird der Wasseranteil des gegossenen Artikels auf etwa 10 bis 15
Gew.-% eingestellt, und in einer am meisten bevorzugten Ausführungsform
wird der Wasseranteil des gespritzten Produkts auf etwa 11 bis 14 Gew.-%
oder 11 bis 13 Gew.-% eingestellt. Es wurde somit festgestellt,
dass durch die gestaffelte Reduzierung von Wasser von der Extrusion
bis zum Spritzgießen
eine hervorragende Qualität
für die
verschiedenen geformten Produkte erzielt wurde, die gemäß dieser
schrittweisen Reduzierung der Feuchtigkeitsgehalte über den
gesamten Verlauf des hier offenbarten Spritzgussverfahrens hergestellt
wurden.
-
In
diesem Zusammenhang wurde überraschenderweise
gemäß der vorliegenden
Erfindung festgestellt, dass es sehr wichtig ist, die Einfüllzone oder
die Zonen der Spritzgussmaschine, die sich in der Nähe der Trichtereinfüllstation
befinden, zu kühlen,
um dadurch die Qualität
der produzierten Spritzgussteile wesentlich zu verbessern. Dies
widerspricht natürlich
herkömmlichen
Spritzgussverfahren, wobei ein einheitliches Erhitzen auf oberhalb
des Harzschmelzpunktes normalerweise auf alle Zonen der Spritzgussanlage
angewendet wird.
-
Der
Fachmann wird erkennen, dass eine Spritzgussmaschine normalerweise
eine Trichtereinfüllstation,
einen Zylinder und eine Auslassdüse
aufweist, einschließlich einer
Vielzahl von Heizzonen in dem Zylinder, der sich von der Trichtersektion
bis zur Düse
erstreckt. Deshalb wurde gemäß der vorliegenden
Erfindung festgestellt, dass die Temperatur in der ersten Zone,
die neben dem Einfülltrichter
liegt, vorzugsweise auf einer Temperatur von weniger als etwa 65,5°C gehalten
werden sollte. Bevorzugter wird die erste Zone neben dem Trichter
auf eine Temperatur von etwa 7,5 bis 65,5°C, vorzugsweise weniger als
etwa 27°C
und am meisten bevorzugt weniger als etwa 24°C eingestellt. In einer noch
bevorzugteren Ausführungsform,
d.h. wenn eine erste Zone neben dem Trichter und eine zweite Zone
neben der ersten Zone angeordnet ist, wird die Temperatur der ersten
Zone auf etwa 7,5 bis 21°C
eingestellt und die Temperatur der zweiten Zone auf etwa 21 bis 65,5°C. Diese
Temperaturen können
am einfachsten durch die Verwendung von Kühlschlangen, die den Zylinder
der Spritzgussmaschine umgeben, eingestellt werden, wobei diese
Kühlschlangen
Kupferkühlkanäle mit zirkulierendem
Wasser enthalten.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird das nachfolgende Temperaturprofil erfolgreich auf eine Standard-Spritzgussmaschine übertragen:
Zone 4 (dem Trichter am nächsten)
= etwa 4,5 bis 26,5°C, vorzugsweise
etwa 7,5 bis 21 °C;
Zone 3 = etwa 21 bis 6,5 °C;
Zone 2 = etwa 65,5 bis 149°C;
Zone 1 = etwa 135 bis 190,5°C;
Düse =
etwa 135 bis 199°C.
Zusätzlich
kann die Extrusionshülse
(innerhalb der Schmelze) vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen
etwa 149 und 218,3°C
eingestellt werden. Die Temperatur der Schmelze wird vorzugsweise
auf etwa 1,4 bis 18,4°C
eingestellt.
-
Der
Vorteil des oben angegebenen einzigartigen Temperaturprofils ist,
dass im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahren der Erhitzung des Zylinders der Schnecke, um das Material
in den Zonen, die sich in der Nähe
des Trichters befinden, zu schmelzen, der Extrusionszylinder in
diesen Regionen gekühlt
wird, um das Stärkematerial
vor Überhitzung
oder Verbrennung zu schützen.
Der Fachmann wird erkennen, dass im Fall der Herstellung von Hochqualitätsspritzgussteilen
das Verbrennen bisher ein schwerwiegendes Problem darstellte. Deshalb
ist es die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, dass erkannt
wurde, dass diese Überhitzung
und das Verbrennen durch ein Spritzgussheizzonenprofil eingestellt
werden kann, das den Zylinder der Spritzgussmaschine kühlt, wodurch
die Möglichkeit
der Stärke,
thermisch zu degradieren, minimiert wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
weitere Additive vorteilhaft mit der Stärke/Wasser-Mischung kombiniert
werden, um die Qualität
oder die Festigkeitseigenschaften der letztendlich hergestellten Spritzgussteile
weiter zu verbessern. In diesem Zusammenhang und für den Zweck
der Herstellung von Haustier-Kauprodukten wurde festgestellt, dass
es wünschenswert
ist, weitere Lockstoffe, wie z.B. Hühnerpulver, Leberpulver, Schinken,
Truthahn, Rindfleisch und/oder Fisch in einer Menge von etwa 1,0
bis 5,0 Gew.-% beizugeben.
-
Nachdem
ein Spritzgussprodukt gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde, wurde z.B. auch festgestellt, dass
mit der Zeit Wasser aus der Stärke
migrieren kann, wodurch die Stärke
brüchig
wird, was natürlich
dazu führen
würde,
dass sie nicht mehr für
ein Haustier-Kauprodukt geeignet ist. Durch die Zugabe eines Anfeuchters,
d.h. eines Additivs, das Wasser in dem Material selbst unter Einwirkung
von Wärme bindet,
werden die hier beschriebenen Produkte jedoch über einen längeren Zeitraum duktiler bleiben.
Ein besonders bevorzugter Anfeuchter sind Haferfasern, und der Anteil
eines solchen Anfeuchters liegt vorteilhafterweise im Bereich von
0,1 bis 5,0%, bevorzugter 0,5 bis 3%, und in einer am meisten bevorzugten
Ausführungsform
0,5 bis 1,0%.
-
Bei
den unterschiedlichen Haustier-Kauprodukten, die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurden, wurde z.B. festgestellt, dass Hunde
die Produkte aufgrund ihrer Kaubarkeit und Konsistenz und aufgrund
ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften die Produkte sehr
mögen.
Wenn der Hund das Produkt kaut, werden kleine Bereiche des Produkts
abgelöst
und versorgen so das Tier mit den in den Komponenten enthaltenen
Nährstoffen.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
daher entweder während
der Extrusion oder während
des Spritzgießens
Additive wie z.B. Vitamine dem Produkt zugesetzt werden.
-
Ein
bevorzugtes Hunde-Kauprodukt der vorliegenden Erfindung wird aus
einem Kartoffelstärkeprodukt,
welche unter dem Handelsnamen PARAGON 1010IM von AVEBE, Veendam,
Niederlande, vertrieben wird, hergestellt. PARAGON 1010IM wird in
Form von thermoplastischen Granulen verkauft, die gemäß den neuen
Spritzgussverfahrensbedingungen, die hier offenbart wurden, unter
den oben angegebenen Bedingungen gegossen werden können, wobei
die Zone oder die Zonen in der Nähe
des Trichters nicht etwa erhitzt, sondern gekühlt werden. Bei solchen bevorzugten
Formulierungen beträgt
der Anteil an Stärke
etwa 70%, der Wasseranteil etwa 15%, dazu kommen 5 bis 10% Calciumcarbonat
und 1 bis 5% natürlicher
pflanzlicher Additive. Das Calciumcarbonat erhöht nachweislich die Härte der
Produkte, die hiermit hergestellt werden.
-
Die
Erfindung wurde oben im Detail beschrieben, aber der Fachmann sollte
wissen, dass die zahlreichen Beispiele nur der Darstellung dienen.
Deshalb werden sich Modifikationen und Variationen einstellen, auf die
zurückgegriffen
werden kann, ohne dass man vom Schutzbereich dieser Erfindung abweicht.
Deshalb werden solche Modifikationen und Äquivalente so verstanden, dass
sie innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen, wie er in
den nachfolgenden Patentansprüchen
angegeben ist: