ES2379927A1 - Procedimiento para fabricación de elementos biodegradables de relleno para protección en embalaje, y elemento biodegradable producido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricación de elementos biodegradables de relleno para protección en embalaje, y elemento biodegradable producido.Comprende la solidificación y expansión mediante un equipo de extrusión de una mezcla fluible obtenida a partir de almidón natural, un aglutinante y agua, siendo obtenido dicho aglutinante a partir de una fibra vegetal y comprendiendo el método unas etapas de aglomeración en pastillas de dicha mezcla fluible de partida seguida de una etapa de gelatinización de dichas pastillas previa a la extrusión para formación de los elementos biodegradables expandidos.
Description
Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables de relleno para protección en embalaje, y elemento
biodegradable producido.
La presente invención concierne a un
procedimiento para la obtención de unos elementos o cuerpos,
completamente biodegradables, utilizables como material de embalaje,
en particular como un relleno para protección de todo tipo de
productos en su empaquetado para la comercialización y otros usos,
implicando en general transporte y manipulación bajo diversas
condiciones de dichos productos.
La invención concierne asimismo a unos elementos
o cuerpos biodegradables espumados obtenidos mediante el
procedimiento preconizado que constituyen un material de gran
capacidad de adaptación a los productos embalados, a los que
confieren una eficaz protección contra el impacto y la vibración,
disponiendo asimismo de una excelente capacidad de absorción de
humedades y líquidos que puedan desprenderse del producto protegido
o provenientes del exterior. Además el material biodegradable de que
están constituidos los citados elementos proporciona un excelente
aislamiento frente a las variaciones de temperatura.
En el documento
CH-A-679564 se describe un
procedimiento de producción de artículos conformados por
solidificación de un material susceptible de fluir obtenido a partir
de un almidón obtenido por esterificación utilizando un agente de
reticulación tal como una melamina o una resina de melamina y un
formaldehído y/o una uratropina, producido en una extrusora.
En la
WO-A-02/088245 se describe un método
para la producción de material de embalaje biodegradable en donde se
parte de una mezcla de almidón y agua y unos agentes espesantes
incluyendo sustancias fibrosas naturales combinados por presión y
temperatura, incluyendo derivados de almidón de harina de
cereal.
En la
US-B-5186990 se describe un método
para obtención de material biodegradable de baja densidad para
embalaje comprendiendo la mezcla de al menos un grano, un agente
ligante biodegradable y agua para facilitar la expansión, para
formar una mezcla inicial y proceder a la extrusión de dicha mezcla
bajo calentamiento.
La US-B-5897944
describe un material espumado biodegradable obtenido a partir de
almidón que comprende unas secciones expandidas a las que se dota de
capacidad adhesiva.
La EP-A-0376201
divulga un producto conformado biodegradable comprendiendo un
producto expandido de celdas cerradas, de baja densidad y
compresible obtenido a partir de almidón con un contenido de un 45%
en peso de amilosa.
La presente invención describe un procedimiento
para obtención de elementos biodegradables, a partir de un almidón
natural, que se diferencia de los antecedentes citados por la
composición de la mezcla inicial de partida y por unas etapas de
aglomeración y gelatinización de los elementos antes de pasar a una
etapa final de extrusión.
La presente invención concierne a un
procedimiento para fabricación de elementos biodegradables de
relleno para protección en embalaje, que comprende al igual que
algunos de los antecedentes citados una solidificación y expansión
mediante un equipo de extrusión de una mezcla susceptible de fluir
obtenida a partir de almidón natural, un aglutinante y agua.
Conforme a la propuesta de esta invención se
utiliza en funciones de aglutinante una fibra vegetal seleccionada
de un grupo que comprende bambú, eucalipto y paja.
Por otra parte el método comprende una etapa de
aglomeración en pastillas de dicha mezcla fluible de partida seguida
de una etapa de gelatinización de dichas pastillas previa a la
extrusión para formación de los elementos biodegradables
expandidos.
La Fig. 1 es un diagrama simplificado
descriptivo de las etapas del procedimiento de esta invención.
Se describirá a continuación y con referencia a
la Fig. 1 el procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables de relleno para protección en embalaje de esta
invención.
Tal como se ha indicado el procedimiento está
basado en la solidificación y expansión mediante un equipo de
extrusión de una mezcla fluible obtenida a partir de almidón
natural, un aglutinante y agua. Según la presente invención el
citado aglutinante es obtenido a partir de una fibra vegetal.
Conforme a un primer ejemplo de realización la
mezcla de partida comprende de un 90-95% en peso de
almidón natural, aproximadamente un 3%-10% en peso de fibra vegetal
y la proporción restante es agua.
En un segundo ejemplo de ejecución, preferido,
la mezcla de partida comprende de un 90-95% en peso
de almidón natural y aproximadamente de un 4,5%-7% en peso de la
citada fibra vegetal, siendo la proporción restante agua.
Se ha previsto también, a efectos de mejorar la
plasticidad de dicha muestra que la misma contenga aproximadamente
un 1,5% de PVA (polivinil alcohol).
Dicha mezcla inicial es altamente homogénea y se
prepara mediante dosificación de los componentes: almidón 10
(obtenido ventajosamente a partir de trigo o de patata), fibra 11
(por Ej. fibra de bambú) y agua 12 que son alimentados en continuo a
un equipo mezclador 14.
El método comprende unas etapas de aglomeración
en pastillas de dicha mezcla fluible de partida seguida de una etapa
de gelatinización de dichas pastillas previa a la extrusión para
formación de los elementos biodegradables expandidos.
Dicha fase de aglomeración en la que se genera
una temperatura aproximada de unos 85ºC, emplea un dispositivo de
granulación automático 15 que proporciona una compactación con un
grado de compresión de las materias en forma de pastillas adaptadas
a una ulterior fase de gelatinización que se realiza en la sección
16, con aportación de agua.
La citada fase de gelatinización, que se realiza
tras la aglomeración, comprende una etapa de enfriamiento a 45ºC de
las pastillas con una adición de un 8% de agua dosificada en 17, 18
con una duración aproximada de 5 minutos.
Después de la etapa de gelatinización se realiza
un enfriamiento a unos 30ºC antes de la alimentación de las
pastillas gelatinizadas a la extrusora 20.
En general se procede a un almacenamiento de las
pastillas en unas grandes bolsas 19 antes de su aportación a la
extrusora.
Para la aportación a la extrusora se utiliza un
equipo dosificador 21 y un dispositivo dosificador 22 de agua para
una aportación aproximada de un 0,5% de agua.
El proceso de extrusión se realiza
ventajosamente en una turboextrusora 20, aunque se puede realizar
igualmente en una extrusora.
El procedimiento comprende una fase final de
equilibrado del producto extrusionado en silos transpirabas 31 con
control de la temperatura y humedad, es decir con estabilización de
la temperatura y control del contenido de agua.
El procedimiento comprende una etapa final de
filtrado de polvo y partículas adheridos al producto previa al
envasado.
A partir de harina de Maíz mezclada con agua, se
mezclaron 50 kgs de harina de maíz con 8 litros de agua y el
resultado se guardó en la nevera a 4ºC aprox. durante 24 hrs., luego
se dosificó manualmente mediante una pala de forma progresiva a una
extrusora. El resultado fue un extrusionado en forma de cilindro de
diámetro 15 mm y longitud unos 45 mm que podía ser modificado en
función de la velocidad de la extrusora o la de la cuchilla de
corte. El producto resultante era de una estructura frágil y con un
olor pronunciado a palomitas.
A partir de este resultado se hicieron otras
pruebas con la misma harina de trigo y la adición de fibras
vegetales (se utilizo eucalipto en primera instancia y más adelante
se sustituyó por fibra de bambú al ser una fibra que se renueva
anualmente y más consistente) para reducir su fragilidad y mejorar
su estabilidad.
Para eliminar el olor a palomita, se probó con
almidón de trigo sin proteína, mezclando: 10 kgs de almidón con 400
grms de fibra de eucalipto y 100 grms de agua en una mezcladora tipo
hormigonera durante 5 minutos. Esta operación se repitió 10 veces y
con los 100 kgs obtenidos la mezcla en polvo se convirtió en pelets
de 5x15 mm, pues la extrusora no aceptaba bien la dosificación del
producto en polvo. Los 100 kgs de pastillas se dosificaron a una
extrusora y el resultado no condujo a un producto expansionado. Al
comprobar el contenido de humedad de la pastilla se observó que
estaba por debajo del 10% pues el proceso de
granulación/peletización eliminaba una parte importante del
contenido de humedad. Así pues se decidió volver a pasar las
pastillas por la hormigonera con la adición de más agua. La
operación se realizó de forma progresiva repitiendo toda la
operación varias veces hasta comprobar cuál era el porcentaje de
contenido de humedad y el estado de gelatinización más adecuado en
el que el almidón granulado se transformaba durante su mezclado con
agua en la hormigonera. A continuación se hicieron pruebas en una
extrusora con las 5 muestras de 100 kgs preparados con este sistema
y distintos contenidos de agua suplementaria para la
gelatinización.
Se pudo también comprobar que a pesar de
incrementar la cantidad de agua añadida en la hormigonera, el
contenido de humedad del resultado no variaba, pero si el grado de
gelatinización, concluyendo que con una adición del 8% de agua
suplementaria el resultado en la extrusora era óptimo.
Las pruebas se hicieron en una extrusora de
doble sinfín que dio como resultado un extrusionado (cilindros de
15x45 mm) de color blanco muy flexible y estable a la humedad con
una densidad de 12 kgs/m^{3} aunque la productividad era baja y el
control de arranque difícil, así como su limpieza y montaje, por lo
que se decidió hacer pruebas también con una turboextrusora,
mejorando notablemente el resultado, la efectividad, y facilidad de
limpieza y montaje, consiguiendo además mayor producción y mejor
control, y una densidad del producto resultante de 10
kgs/m^{3}.
Claims (14)
1. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables de relleno para protección en embalaje, que comprende
la solidificación y expansión mediante un equipo de extrusión de una
mezcla fluible obtenida a partir de almidón natural, un aglutinante
y agua, caracterizado porque dicho aglutinante es obtenido a
partir de una fibra vegetal y porque el método comprende unas etapas
de aglomeración en pastillas de dicha mezcla fluible de partida
seguida de una etapa de gelatinización de dichas pastillas previa a
la extrusión para formación de los elementos biodegradables
expandidos.
2. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la anterior reivindicación,
caracterizado porque dicha fibra vegetal utilizada en función
de aglutinante es seleccionada de un grupo que comprende bambú,
eucalipto y paja.
3. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la reivindicación 2, caracterizado
porque dicha mezcla de partida comprende de un
90-95% en peso de almidón natural, aproximadamente
un 3%-10% en peso de fibra vegetal y la proporción restante es
agua.
4. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la reivindicación 3, caracterizado
porque dicha mezcla de partida comprende de un
90-95% en peso de almidón natural y aproximadamente
de un 4,5%-7% en peso de fibra vegetal.
5. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la reivindicación 3, caracterizado
porque dicho almidón es obtenido a partir de trigo o de patata.
6. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la reivindicación 1, caracterizado
porque dicha mezcla de partida es homogénea y se prepara mediante
dosificación de los componentes: almidón, fibra y agua que son
alimentados en continuo a un equipo mezclador y porque dicha fase de
aglomeración emplea un sistema de granulación automático que
proporciona una compactación con un grado de compresión de las
materias en forma de pastilla adaptado a una ulterior fase de
gelatinización.
7. Procedimiento para fabricación de elementos
biodegradables, según la reivindicación 6, caracterizado
porque dicha fase de gelatinización comprende una etapa previa de
enfriamiento a 45ºC de las pastillas resultantes de la aglomeración,
con una adición de un 8% de agua con una duración aproximada de 5
minutos.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque tras la etapa de gelatinización se
realiza un enfriamiento a unos 3+0ºC antes de la alimentación de las
pastillas gelatinizadas a la extrusora con la aportación de un 0,5%
de agua, aproximadamente.
9. Procedimiento según la reivindicación 7
caracterizado porque dicho proceso de extrusión se realiza en
una turboextrusora.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende una fase final de equilibrado
del producto extrusionado en silos transpirable con control de la
temperatura y humedad.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende una etapa final de filtrado de
polvo y partículas adheridos al producto previa al envasado.
12. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha mezcla contiene aproximadamente un
1,5% de PVA.
13. Elemento biodegradable expandido obtenido
según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado
porque está obtenido a partir de un material de base que comprende
almidón natural y fibras vegetales como aglutinante.
14. Un elemento biodegradable expandido según la
reivindicación 13, caracterizado porque dicho material de
base comprende almidón natural obtenido de trigo o patata en una
proporción en peso de un 90-95% y dichas fibras
participan en una proporción en peso de un 4,5%-7%.
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| ES2379927B1 (es) | 2013-04-01 |
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