专利名称：可生物降解模制产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及制备食品级可生物降解模制产品的方法。更具体地，本发明涉及用于包装和储存的容器用可生物降解产品。
背景技术：
在生产用于包装、食品餐饮用具和许多用途的エ业材料中通常使用塑料。这些塑料的实例包括聚こ烯，聚丙烯，聚氯こ烯，聚酰胺(尼龙)，聚酯和聚氨酷。这些塑料是耐用的，它们降解非常缓慢。使得塑料如此耐用的化学键同样使得它耐受自然降解过程。非可生物降解塑料材料的使用引起对环境的威胁，其中毒性材料每年以增量连续丢弃到垃圾填埋场中和环境中。因此，制造商最近开始由可生物降解材料例如淀粉制造包装材料。
将由生物聚合物(BP)制造的可生物降解(可堆肥)包装材料引入市场中，以降低常规包装材料的量。可生物降解塑料是当暴露于日光、水或湿分、细菌、酶，某些情况下啮齿目有害动物或昆虫侵袭，或其它形式的生物降解或环境降解时能够分解或降解的塑料。生物塑料或有机塑料是源自可再生生物质来源例如植物油、玉米淀粉、豌豆淀粉或微生物丛的塑料形式，而不是源自石油的化石-燃料塑料形式。生物塑料的实例包括淀粉基塑料、聚乳酸(PLA)塑料和许多其它塑料。虽然它们被作为生物塑料考虑，但是并不全部都是可生物降解的，因此没有提供对消除或减少对全球环境污染威胁的解决方案。已经尝试在标准设备和利用塑料エ业中已知的技术处理淀粉。例如，美国专利No. 4，863，655 ;5，035，930和5，043，196公开了用于制备具有至少45重量％直链淀粉含量的发泡淀粉材料的组合物和方法。高的直链淀粉含量是昂贵的，使得产品在热潮湿和使用储存条件中非常易于收缩和劣化。这是不可行的，因为最终产品在运输、储存或使用期间遇到的温度内必须具有弾性和尺寸稳定。上述发明都没有使用或建议生产完全由食品级材料制得的可生物降解模制产品，其中使用的主要组分或材料源自食品农作物的废物，使得它非常经济可行和是消除或減少土壤污染的有效解决方案。其它技术非常依赖于它们的大量农作物产品，其需要进行种植、收获和处理。因此，需要提出ー种方法，该方法在组合物中基本使用食品级材料，导致更安全、可生物降解和不含化学品的模制产品，同时对于宽范围的产品的大量使用具有高弾性，和在非常经济的价格下。
发明内容
本发明涉及生产100%可生物降解模制产品的方法。所述方法包括使用例如淀粉和玉米废物的材料。玉米废物将包括除玉米粒之外的整个农作物，即例如玉米棒、玉米杆、玉米根和玉米叶。因此，将玉米废物粉化和加入确定比例的水和淀粉，以生产纸浆混合物。随后利用确定量的纸浆混合物，将纸浆混合物模制成所需的产品形状，以防止损耗。模制过程在升高的温度下进行，以赋予模制产品永久的形式和形状，同时也使其中含有的水蒸发。与利用常规方法生产的之前产品不同，可生物降解模制产品不需要涂层用于防水性。这些可生物降解模制产品可模制用于多种用途，例如餐饮用具，用于多种エ业的包装和容器。所得可生物降解产品是适合于宽范围的消费类产品的廉价、可生物降解和高弹性的包装材料。
具体实施例方式本发明提供利用来自玉米废物的玉米棒、玉米叶、玉米根或玉米杆作为其初始物料，生产100%可生物降解模制产品的方法。本文描述了本发明的优选实施方案。然而，应理解，将描述局限于本发明的优选实施方案仅仅是为了促进讨论本发明，并且设想本领域技术人员可以在不偏离所附权利要求范围的条件下设计多种修改和等价方案。在生产模制产品中将玉米废物用作初始物料。从各种来源、优选其中将玉米棒、玉米叶、玉米根或玉米杆作为废物的各种来源收集玉米废物。这些在其中种植、收获和处理玉米的区域中将可容易和便宜地获得，其在其它情况下将被丢弃。在使用前，从玉米废物中除去不需要的材料，例如沙子、土壤颗粒。将玉米废物彻底清洁和洗涤，以除去任何不需要的异物，例如沙子和灰尘。随后利用通常用于粉化植物材料的粉化设备将玉米废物粉化成纸浆。纸浆随后与以总重计约20重量％_50重量％的淀粉混合。木薯淀粉是该方法中的优选淀粉。然而，可以使用其它淀粉，例如西米淀粉，马铃薯淀粉，甘薯淀粉，玉米淀粉和大米淀粉。任选将玉米蛋白(其是ー种玉米蛋白质)加入混合物中。玉米蛋白在该过程中的功能是充当粘合剂和向模制产品提供关于湿分和有机或非有机溶剂的改进耐受性。除了使用玉米蛋白，还可以使用其它粘合剤，例如淀粉酶，支链淀粉，海藻酸，黄芪胶，聚こ烯基吡咯烷酮和羧甲基纤维素。将选定的粘合剂以I重量％_2重量％加入混合物中。随后将水以30%-50重量％的比例加入纸浆和淀粉的混合物。表I :各材料的重量百分比例
重量比例(%)
玉米废物30-60
淀粉20-50
水30-50.
粘合剂1~2随后利用普通混合装置彻底混合含有纸浆、淀粉、水和玉米蛋白的纸浆混合物，直至混合物充分混合。通常，花费约15-30分钟以形成可模制混合物。需要时，可以将食品级着色物质加入纸浆混合物中，以提供着色后产品。应领会，可以加入エ业中已知的其它试剂例如增塑剂，软化剂，或脱模剂。然而，更长的混合时间也是选项，因为这将导致模制产品更白的(whiter)精制。需要时，可以利用或采用已知方法，将模制产品经历进一歩的处理，例如表面精制、表面涂层、表面修饰。可模制纸浆混合物的比例和量在模制过程之前确定。将取决于目标最终产品的预定重量的可模制混合物放置于模具中。随后在模具中模制纸浆混合物，将模具加热至150-200°C的温度约20-50秒。參数也取决于所用的材料、纸浆混合物的组成以及最终产品的性质，例如厚度、形状和尺寸。加热将使可模制纸浆混合物根据所用的模具而硬化成模制制品。加热过程从可模制纸浆混合物中除去湿分，因此使制品成形。加热过程还确保除去可能导致模制产品中缺陷的可模制纸浆混合物中存在的微生物。一旦模制产品成形，随后将其从模具中取出和冷却。生产的整个周期需要20-50秒。随后，不同于常规过程(由此最终产品需要进ー步的再调节)，模制产品已经准备好，根据任何需求决定是否对其进行修整或最小的修整。可以利用食品级材料对成品模制产品进行任选的喷涂和涂覆。可模制纸浆混合物中各种材料的比例取决于最终产品的衍生特征。例如，纸浆混合物中玉米废物和淀粉的组成可能在10%-50%之间变化。因此，可以相应调节淀粉和水的量以补足纸浆混合物的组成。对于生产某些产品例如杯子、盘、汉堡包盒等，玉米棒是优选的实施方案。对于其它不同产品，例如包装材料、容器和其它产品，其它玉米废物例如玉米叶和玉米杆可以与玉米棒以变化的比例掺混在一起和使用。除此之外，根据最终产品，也可 以在没有玉米棒的条件下以变化比例利用其它玉米废物。本发明的新颖性在于使用玉米废物，该玉米废物在玉米的有用部分、特别是玉米粒已经被除去用于其它用途之后通常被丢弃。除此之外，利用该方法生产产品是不含化学品的。因此，这使得产品是食品级的，与利用其它方法制备的其它产品相比更安全和非常廉价。模制产品耐受湿分，和耐受有机物或非有机物。它们也适合于微波利用和储存在冷的温度下。对于待放入模具中的纸浆混合物量进行预定，以产生最少或不产生浪费。与利用其它当前常规方法(其中产品需要在使用前进行修整)生产的产品不同，不需要修整或需要最少的修整。这降低了劳动カ和能量的成本。成品模制产品不需要用涂层喷涂以更好的精制和耐受湿分和多种溶剤。当在模制前，将之前提及的玉米蛋白质或其它粘合剂实例掺混入可模制纸浆混合物中时，该方法中不需要涂层。因此，不需要修整和喷涂，整个方法消耗更少的能量、成本，也需要较低的劳动カ成本。此外，在模制所述产品之前，可以将杀真菌剂、抗菌剂、用于防止臭味或气味的掩蔽剂、食品级着色剂加入纸浆混合物。根据本文描述的方法制备的产品包括但不限于杯子，碟子，碗，盘，盘状“蛤壳式”容器，具有铰链和锁的汉堡包盒，以及所有种类的エ业包装和储存物品。
权利要求
1.一种用于生产多种形状的可生物降解食品级产品的方法，其中步骤包括 a.将不含异物的玉米废物粉化成纸浆； b.将淀粉加入纸浆； c.将水加入纸浆； d.将从步骤(a)-(c)获得的纸浆混合物混合成可模制混合物； e.将确定量的可模制混合物放入模具中； f.将可模制混合物压制成模制产品； g.通过加热使模制产品硬化；和 h.从模具中除去模制产品。
2.权利要求I的方法,其中玉米废物的比例是30重量％-60重量％，淀粉的比例是20重量％-50重量％和水的比例是30重量％-50重量％。
3.权利要求I的方法，其中使用的玉米废物选自玉米棒，玉米叶，玉米根和玉米杆。
4.权利要求I的方法，其中将粘合剂包括入可模制混合物中。
5.权利要求4的方法，其中加入纸浆混合物的粘合剂的比例是I重量％_2重量％。
6.权利要求4的方法，其中使用的粘合剂选自以下的ー种或多种玉米蛋白，淀粉酶，支链淀粉，海藻酸，黄芪胶，聚こ烯基吡咯烷酮和羧甲基纤维素。
7.权利要求I的方法，其中使用的淀粉选自以下的ー种或多种木薯淀粉，西米淀粉，马铃薯淀粉，甘薯淀粉，玉米淀粉和大米淀粉。
8.权利要求I的方法，其中在形成模制产品时使用的温度在150°C-200°C内。
9.权利要求I的方法，其中在模具中形成可模制产品为20秒-50秒。
10.根据权利要求1-9生产的模制产品。
11.一种用于生产多种形状的可生物降解食品级产品的方法，其中步骤包括 a.将不含异物的选自玉米棒、玉米叶、玉米根或玉米杆的玉米废物以30%-60%的比例粉化成纸浆； b.将选自木薯淀粉、西米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉中的ー种或多种的使用的淀粉以20重量％-50重量％的比例加入纸浆； c.将水以30重量％-50重量％的比例加入纸浆； d.将从步骤(C)获得的纸浆混合物混合成可模制混合物； e.将确定量的可模制混合物放入模具中； f.将可模制混合物形成模制产品； g.通过加热至150°C-200°C使可模制混合物硬化；和 h.从模具中除去模制产品。
12.权利要求11的方法，其中将粘合剂包括入可模制混合物中。
13.权利要求11的方法，其中加入纸浆混合物的粘合剂的比例是I重量％_2重量％。
14.权利要求12的方法，其中使用的粘合剂选自以下的ー种或多种玉米蛋白，淀粉酶，支链淀粉，海藻酸，黄芪胶，聚こ烯基吡咯烷酮和羧甲基纤维素。
15.权利要求11的方法，其中在模具中形成可模制产品为20秒-50秒。
16.根据权利要求1-9或权利要求10-15任一项生产的模制产品。
17.—种可生物降解食品级模制产品，其中所述产品含有玉米废物、淀粉和玉米蛋白或其它粘合剂的材 料。
全文摘要
本发明涉及生产100%可生物降解模制产品的方法。所述方法包括使用例如淀粉和玉米废物如玉米棒、玉米杆、玉米根和玉米叶的材料。因此，将玉米废物粉化和加入确定比例的水和淀粉，以生产纸浆混合物。随后利用确定量的纸浆混合物，将纸浆混合物模制成所需的产品形状，以防止损耗。与利用常规方法生产的之前产品不同，可生物降解模制产品不需要涂层用于防水性或修整。这些可生物降解模制产品可模制成多种用途，例如食品餐饮用具，用于多种工业的包装和容器。所得可生物降解产品廉价、100%可生物降解且是有用的。
文档编号D21H11/12GK102686803SQ201080043728
公开日2012年9月19日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者R·默罕萨斯·纳拉亚纳萨梅 申请人:R·默罕萨斯·纳拉亚纳萨梅