Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material auf der Basis von Makroalgen, das Grünalge sowie Rot- und/ oder Braunalge enthält, ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung des Materials.

Der stetig steigende Bedarf an Verpackungsmaterialien verursacht zunehmend Probleme durch ihren Ressourcenverbrauch an fossilen Rohstoffen und ungelöste Entsorgungsfragen, die zu zunehmenden Müllberge und der Anreicherung von Kunststoffen in der Umwelt führen.

Es besteht daher ein Bedarf an Alternativen zu erdölbasierten Verpackungen, insbesondere für Einwegverpackungen. Ein wichtiger Ansatz sind hierbei Verpackungsmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen, die möglichst zusätzlich bioabbaubar sind.

Bisher findet als nach wachsender Rohstoff häufig Papier Anwendung im Bereich von Verpackungen oder Einweggeschirr. Papier wird aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz hergestellt und ist recyclingfähig. Jedoch ist Papier oder Pappe nur bis zu einer gewissen Wiederholungsrate recyclingfähig (Verkürzung der Fasern nach mehreren Recyclingzyklen) und das Recyclingmaterial ist teils ungeeignet für den Einsatz im Lebensmittelbereich (z.B. durch Mineralölrückstände). Weiterhin ist der Herstellungsprozess von Papier sehr ressourcenintensiv und führt zur Monokultivierung bei der Aufforstung von Wäldern, um genügend geeignetes Holz als Rohware für Papier bereit zu stellen.

Bekannte Verfahren zur Erzeugung fester, teils flexibler Strukturen und/oder Formen aus biobasierenden Fasern (z.B. Frischholzfasern, Bagasse, Weizenkleie oder auch Altpapier) mit oder ohne Kunststoffanteil sind Faserguss, Faserspritzguss, Thermoformen oder Thermokompression und weitere. Diese Verfahren werden zur Erzeugung von Formteilen aller Art, u.a. Menüschalen für den Lebensmittelbereich, verwendet (Azwa, Z. N.; Yousif, B. F.; Manalo, A. C.; Karunasena, W. (2013): Areview on the degradability of polymeric composites based on natural fibres. In: Materials & Design 47, S. 424-442. DOI: 10.10i6/j.matdes.20i2.11.025; Wysocki, Jerzy (1999): Material for making biodegradable mouldings from bran and method thereof, am 12.06.1999. Veröffentlichungsnr: WO2001039612A1).

Jedoch sind diese Materialien meist nicht essbar und bei diesen Verfahren werden regelmäßig Additive oder Imprägnierungsmitteln verwendet, um die gewünschten Barriereeigenschaften zu erreichen.

Eine alternative und nachhaltige Rohstoffquelle, die weltweit in Salz- und Süßwasser verfügbar ist, sind Makroalgen. Makroalgen können in drei Gruppen, den Grün-, Rot- und Braunalgen, eingeteilt werden. Die schnelle Biomassegenerierung oder die Produktion durch landunabhängige Systeme auf dem Meer oder in Küstenregionen, genauso wie landbasierte Aquakulturen, zeichnen Makroalgen aus. Ebenso charakteristisch für Makroalgen sind ihr hoher ernährungsphysiologischer Nutzen, der durch Makronährstoffe sowie Spurenelemente und sekundäre Metaboliten, wie Jod oder Polyphenole, gegeben ist. Verzehrt werden Makroalgen in unterschiedlichen Kulturen schon seit Jahrtausenden.

Bisherige Anwendungen der Makroalgen im Lebensmittelbereich als essbares Verpackungsmaterial sind beispielsweise Nori-Blätter, die zur Zubereiten von Sushi in Asien verwendet werden. Es ist weiterhin bekannt, dass Braun- oder Rotalgen mittels Extraktionsverfahren behandelt werden, um typische Gelier- oder Dickungsmittel, wie beispielsweise Alginat oder Agar für die Lebensmittel-, Pharma- oder Kosmetikindustrie zu gewinnen. Hierfür erfolgen jedoch immer ein oder mehrere Extraktionsschritte, um die Gelier- oder Dickungsmittel oder Kohlenhydrate und Proteine zu isolieren, zu reinigen und meist rein zur Verfügung zu stellen. Aus diesen unterschiedlichen Extrakten werden zum Teil bioabbaubare und/oder essbare Filme und Coatings (z.B. Alginatfilme, Agar-Filme etc.) für Anwendungen der Lebensmittel- , Pharma-, Agrar- oder Kosmetikindustrie erzeugt. Diese Anwendungen stellen allerdings meist nur sehr dünne, wenig mechanisch stabile und meist transparente oder milchige/opaque Filme oder Folien dar, die sich nicht zum Verpacken von transportfähigen kalten oder heißen Lebensmittel bzw. Speisen eignen.

Weitere biobasierte Filme und Materialien aus Stärke und Cellulosen sind bekannt und können durch unterschiedliche Verfahren (z.B. Extrusion) zu verschiedenen Verpackungen verarbeitet werden. Jedoch stehen diese Rohstoffe dem Anbau von Futter- und Lebensmitteln auf den Ackerflächen in Konkurrenz. Auch eine Beimischung von Makroalgenextrakten (extrahierte Stärken, Hydrokolloide etc.) oder —pulvern zu Papier, Karton oder Kunststoffen ist bekannt.

Die WO2014/108887A2 offenbart ein essbares Verpackungsmaterial aus Rot- und Braunalgen. Aufgrund der Algenzusammensetzung ist der Jodgehalt sehr hoch. Die Verwendung von Grünalgen wird nicht offenbart.

Die US2016/0052693A1 betrifft ein Verpackungsmaterial aus Algen. Es muss durch eine synthetische Polymerfolie vor dem Verpackungsgut geschützt werden, da es keine Barriereeigenschaften aufweist.

Die KR101189105A offenbart eine essbare Folie aus Rotalgen, die aber mindestens einen Weichmacher enthält.

Die DE102008053858A1 betrifft die Herstellung von Faserstoffbahnen aus entölten Grün- und Blaualgen. Dabei handelt es sich um Mikroalgen, die vorbehandelt sind.

Weitere im Lebensmittelbereich verwendete essbare Verpackungen oder Transportbehälter stellen beispielsweise Eistüten oder Schalen aus Weizen- oder Maisteigen dar, die durch ausbacken oder frittieren hergestellt werden. Diese Art von Materialien weist nur zum Teil Barriereeigenschaften gegen in den Lebensmitteln enthaltenes Wasser oder Öl auf. Daher sind diese Materialien nur für sehr kurze Anwendungszeiten von wenigen Minuten geeignet. Allen beschriebenen Verfahren ist gleich, dass diese die Makroalgen meist chemisch (z.B. Zugabe von Säure, Salzen, Lösungsmitteln etc.) aufarbeiten und einen Rohstoff extrahieren, modifizieren, reduzieren oder die Makroalge oder deren Bestandteilen vorab filtriert und/oder getrocknet und teilweise zu einem Pulver bestimmter Korngröße verarbeitet werden muss. Dies erhöht zwar die Homogenität des variierenden Ausgangsmaterials, führt aber gleichzeitig zum erhöhen Einsatz von Energie, Chemikalien und Verfahrenstechnik, die das Verfahren teuer machen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein nachhaltiges Verpackungsmaterial bereitzustehen, das Nachteile des Standes der Technik überwindet, sich insbesondere als Verpackung von Lebensmitteln eignet und vorzugsweise eine verbesserte Durchbruchszeit gegen Öl und Wasser, eine verbesserte Zugfestigkeit sowie eine verbesserte Dehnfähigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Material auf Basis von Makroalgen, wobei das Material ein Gemisch von zumindest zwei Makroalgen umfasst, umfassend a) zumindest eine Grünalge; und b) zumindest eine Rot- und/ oder Braunalge und/ oder zumindest ein weiteres Biomaterial; wobei das zumindest eine weitere Biomaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Weißkohl, Rotkohl, Obst- und Gemüsetreber, Zuckerrübenschnitzel, fermentierte oder weitere pflanzliche Rest- und Nebenströme, Mikroalgen und Fisch- Gelatine.

Die Kombination der zwei oder drei Makroalgengruppen ermöglicht eine Verbesserung der Festigkeit, insbesondere der Durchstoßfestigkeit, der Flexibilität, der Barriereeigenschaften gegenüber Öl und Wasser sowie eine Optimierung des Materialvolumens und des Jodgehalts.

Alternativ oder zusätzlich zu der Rot- und/oder Braunalge kann die Grünalge mit einem der genannten weiteren Biomaterialien, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl, kombiniert werden. Eine entsprechende Kombination führt zur vorteilhaften Barriereeigenschaften gegenüber Wasser und Öl sowie zu verbesserten Zugfestigkeits- und Dehnfähigkeitseigenschaften.

Vorteilhafterweise ist das Material auf Basis von Makroalgen biobasiert. Biobasiert bedeutet, dass das Material aus nachwachsenden Rohstoffen, wie z.B. im Meer wachsenden Makroalgen oder aus Aquakultur, gewonnen werden kann.

Weiterhin ist das Material auf Basis von Makroalgen vorteilhafterweise bioabbaubar. Bioabbaubar bedeutet, dass sich ein Material nach einer festgeschriebenen Zeit unter definierten Temperatur-, Sauerstoff und Feuchtebedingungen in der Anwesenheit von Mikroorganismen oder Pilzen zu mehr als 90 Prozent zu Wasser, Kohlendioxid (C0 ₂ ) und Biomasse abgebaut haben muss. Zudem ist das Material auf Basis von Makroalgen vorteilhafterweise kompostierbar. Kompostierbar bedeutet, dass das Material in einer festgeschriebenen Zeit in großtechnischen Kompostieranlagen oder wässrigen Medien zu mindestens 90 Prozent abgebaut haben muss. Dabei ermöglicht das Makromaterial auch die Aufarbeitung zu wertvollen Kompostbestandteilen, wie z.B. Nährstoffen und Mineralien oder bodenverbessernder Humus.

Das erfindungsgemäße Material auf Basis von Makroalgen erfüllt die Anforderungen der DIN EN 13432 und DIN EN 14995.

Weiterhin ist das Material auf Basis von Makroalgen vorteilhafterweise essbar. Essbar bedeutet, dass das Material zum Verzehr durch den Menschen geeignet sowie vorgesehen ist und keine gesundheitsschädlichen Inhaltsstoffe enthält. Ferner eignet sich das Material auch als Futtermittel.

Grünalgen sind insbesondere Makroalgen der Gruppe ( Phylum ) Chlorophyta. Bevorzugte Grünalgen sind ausgewählt aus der Klasse der Ulvophyceae mit dem Genus Ulva insbesondere Ulva lactuca und Ulva spp.

Rotalgen sind insbesondere Makroalgen der Gruppe ( Phylum ) Rhodophyta. Bevorzugte Rotalgen sind ausgewählt aus Klassen der Bangiophyceae und Florideophyceae mit den Genera Mastocarpus spp., insbesondere Mastocarpus stellatus; Chondrus spp.; Agarophyton spp., insbesondere Agarophyton vermiculophyllum (vorher Gracilaria vermiculophylla ); und Porphyra, insbesondere Porphyra umbilicalis.

Braunalgen sind insbesondere Makroalgen der Gruppe ( Phylum Ochrophyta ) Heterokontophyta. Bevorzugte Braunalgen sind ausgewählt aus der Klasse der Phaeophyceae mit den Genera Sargassum, insbesondere Sargassum muücum; Saccharina, insbesondere Saccharina latissima; Laminaria, Ascophyllum, Undaria und Fucus, insbesondere Fucus spiralis, Fucus versicolusus, Fucus serratus und Fucus spp.

Angaben von Gew-% beziehen sich stets auf das Gesamtgewicht des getrockneten Materials auf Basis von Makroalgen, wenn nicht anders angegeben. Als getrocknet gilt das Material auf Basis von Makroalgen bei einem Restwassergehalt von etwa 10 Gew.-

%.

Die angegebenen Prozentangaben überschreiten addiert einen Wert von insgesamt 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, nicht.

Das erfindungsgemäße Material kann Grünalge im Bereich von 5-99 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-99 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50-95 Gewichtsprozent, bevorzugt 60-85 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 70-80 Gewichtsprozent enthalten. Diese Mengen sind insbesondere dann bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Material Grünalge, Rot- und/oder Braunalge aber kein weiteres Biomaterial umfasst. Das erfmdungsgemäße Material kann Grünalge im Bereich von 5-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-50 Gewichtsprozent, bevorzugt 5- 30 Gewichtsprozent. Diese Mengen sind insbesondere dann bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Material Grünalge, optional Rot- und/oder Braunalge und ein weiteres Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl, umfasst.

Das erfindungsgemäße Material kann Rotalge im Bereich von 1-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-50 Gewichtsprozent, bevorzugt 15-40 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 20-30 Gewichtsprozent, alternativ 5-20 Gewichtsprozent, enthalten.

Das erfindungsgemäße Material kann Braunalge im Bereich von 0,1-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-50 Gewichtsprozent, bevorzugt 15-40 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 20-30 Gewichtsprozent, alternativ 5-20 Gewichtsprozent, enthalten.

Das erfindungsgemäße Material kann weiteres Biomaterial im Bereich von 1-95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-95 Gewichtsprozent, darüber hinaus bevorzugt 10- 90 Gewichtsprozent, enthalten. Alternativ, insbesondere wenn das erfmdungsgemäße Material neben Grünalge auch Rot- und/oder Braunalge enthält, kann das weitere Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl, in einer Menge von 5-30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-25 Gewichtsprozent, enthalten.

Bevorzugt ist ein Material, das Grünalge im Bereich von 50-90 Gew. -96 und Rotalge im Bereich von 10-50 Gew.-% enthält.

Bevorzugt ist ein Material, das Grünalge im Bereich von 50-99 Gew. -96 und Braunalge im Bereich von 1-50 Gew.-% enthält.

Besonders bevorzugt ist ein Material, das Grünalge im Bereich von 50-90 Gew. -96, Rotalge im Bereich von 5-45 Gew. -96 Braunalge im Bereich von 5-45 Gew. -96 enthält.

Darüber hinaus bevorzugt ist ein Material, das Grünalge in einem Bereich von 5-95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-70 Gewichtsprozent, darüber hinaus bevorzugt 5-55 Gewichtsprozent; und weiteres Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl, in einem Bereich von 5-95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70-95 Gewichtsprozent, enthält.

Darüber hinaus bevorzugt ist ein Material, das Grünalge in einem Bereich von 5-95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-70 Gewichtsprozent, darüber hinaus bevorzugt 5-55 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-30 Gewichtsprozent; Rot- und/oder Braunalge in einem Bereich von 5-30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-20 Gewichtsprozent; und weiteres Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl, in einem Bereich von 5-95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-90 Gewichtsprozent, alternativ 10-25 Gewichtsprozent, enthält.

Besonders bevorzugt ist ein Material, enthaltend 1-10 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 5 Gewichtsprozent, Grünalge; 1-10 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 5 Gewichtsprozent, Rot- und/oder Braunalge; und 80-98 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 90 Gewichtsprozent, weiteres Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl. Ebenso bevorzugt ist ein Material, umfassend etwa 10 Gewichtsprozent Grünalge und etwa 90 Gewichtsprozent weiteres Biomaterial, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen, Biertreber, Zuckerrübenschnitzel oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl. „Etwa“ in diesem Zusammenhang bedeutet, ±3 Gewichtsprozent, vorzugsweise ±2 Gewichtsprozent, vorzugsweise ±1 Gewichtsprozent. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Material im Wesentlichen frei von Mikroalgen, bevorzugt frei von Mikroalgen.

Vorzugsweise besteht das erfindungsgemäße Material aus Grünalge sowie Rot und/oder Braunalge und/oder weiterem Biomaterial, wobei das zumindest eine weitere Biomaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Weißkohl, Rotkohl, Obst- und Gemüsetreber, Zuckerrübenschnitzel, fermentierte oder weitere pflanzliche Rest- und Nebenströme, Mikroalgen und Fisch-Gelatine, vorzugsweise Rotkohl, Weißkohl, Sellerieschalen oder Gurken- und Salatresten, besonders bevorzugt Rotkohl.

Die Makroalgen können frisch bzw. roh verwendet werden. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, vorbehandelte Makroalgen zu verwenden, die z.B. bereits getrocknet, gemahlen oder extrahiert wurden. Geeignete Makroalgen stammen aus natürlichen Quellen, wie sie auf der ganzen Welt zu finden sind, marinen und landbasierten Aquakulturen oder aus Verarbeitungsprozessen von Makroalgen, wie z.B. der Agarextraktion.

Es hat sich ferner vorteilhaft gezeigt, dass das erfindungsgemäße Material einen ernährungsphysiologischen Mehrwert bietet, wenn keine zusätzlichen Additive hinzugefügt werden, die seiner Essbarkeit entgegenstehen. Das erfindungsgemäße Material zeichnet sich durch einen vorteilhaften Jodgehalt, Mineralstoffgehalt, Ballaststoffgehalt und Gehalt von sekundären Metaboliten aus. Insbesondere der Jodgehalt wird durch die Verwendung der verschiedenen Makroalgenstämme auf ein für die Mehrheit der Weltbevölkerung zuträgliches Maß gesenkt. Der Jodgehalt wird insbesondere durch den Grünalgenanteil gesenkt, da der Jodgehalt in Grünalgen, wie z.B. Ulva spp., um bis zu mehr als das 20-fache kleiner ist als der Jodgehalt in Rotalgen, z.B. Agarophyton mit 1100 mg Jod/kg. Ferner kann der Salzgehalt eines in dem erfindungsgemäßen Material verpackten Lebensmittels reduziert werden, was einen weiteren ernährungsphysiologischen Vorteil bietet. Weiterhin kann der Jodgehalt zusätzlich durch das Waschen der Makroalgen gesenkt werden. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Material weniger als 50 mg Jod/kg, bevorzugt weniger als 30 mg Jod/kg, besonders bevorzugt weniger als 20 mg Jod/kg. Das erfindungsgemäße Material kann eine restfeuchte Gehalt im Bereich von 5-65 Gewichtsprozent, bevorzugt 5-45 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 5-25 Gewichtsprozent aufweisen.

Das erfindungsgemäße Material kann einen pH-Wert im Bereich von 4, 0-9,0, bevorzugt im Bereich von 5, 0-8,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 6, 0-7,5 aufweisen.

Das erfindungsgemäße Material kann zusätzlich Additive enthalten. Die Additive können in einem Bereich von o bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 3 Gew. -96 enthalten sein. Geeignete Additive sind etwa lebensmitteltaugliche Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vernetzungsmitteln, z.B. Salzen wie CaCl ₂ oder CaC0 ₃ , Muschelkalk; Enzymen, z.B. Transglutaminase; Imprägnierungsmitteln, z.B. Fetten, Wachsen und Emulsionen; Säuren, z.B. Salzsäure; Basen, z.B. Natriumhydroxid; Feuchthaltemitteln, z.B. Glycerin; Aroma- und Farbstoffen; Antioxidationsmitteln, z.B. Ascorbinsäure; und Konservierungsstoffen, z.B. Sorbinsäure und deren Salze. Besonders geeignete Additive sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus lebensmitteltauglichen Vernetzungsmitteln, z.B. CaCl ₂ , Muschelkalk; Imprägnierungsmitteln, z.B. Wachsen und Emulsionen; Säuren, z.B. Salzsäure; Basen, z.B. Natriumhydroxid; und Feuchthaltemitteln, z.B. Glycerin.

Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße Material gebleicht werden, um die Farbgebung anzupassen. Geeignete Methoden sind chemisches Bleichen, Photobleichen mit Oxidationsmitteln oder deren Kombination.

Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials sind in einem weiten Bereich von flexibel bis fest einstellbar. Sie können durch die Art der Zerkleinerung, die Partikelgröße, die Art der Formgebung, z.B. die Maschenweite beim Faserguss, dem Druck bei der Pressung, der Art der Trocknung oder durch die optionale Zugabe von Additiven gezielt eingestellt werden. Eine feine und kleine Partikelgrößenverteilung, die Anwendung von Druck und/oder erhöhter Temperatur führen zu homogeneren, festeren Materialien. Dabei kann ein festes Material insbesondere durch einen hohen Gewichtanteil von Grünalge erreicht werden. Ein flexibles Material kann hingegen insbesondere durch eine Kombination aus Grün- und Braunlage mit einem Vernetzungsmittel (z.B. CaCl ₂ ) erhalten werden. Dabei kann das Vernetzungssalz vor, während oder nach der Zerkleinerung aber immer vor der Trocknung zugegeben werden. Die Zugabe von Additiven kann die Materialeigenschaften weiter optimieren, beispielsweise kann durch die Zugabe von Feuchthaltemitteln das Material flexibler gestaltet werden.

Das erfindungsgemäße Material weist vorzugsweise eine Durchstoßkraft von 0,5-50 N, bevorzugt 0,75-20 N, besonders bevorzugt 1-10 N auf. Die Durchstoßkraft kann mittels einer Durchstoßprüfung (Prüfmaschine zwicki 2,5 kN, Firma Zwick-Roell) stumpfer oder spitzer Nadel, einer Materialgeometrie von 4 x 4 cm und einer Prüfgeschwindigkeit von 50 mm/min gemessen werden. Die Durchführung kann in Anlehnung an die DIN EN 14477 für technische Kunststoffe erfolgen. Ferner weist das erfindungsgemäße Material vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 1-80

N, bevorzugt 5-50 N, besonders bevorzugt 10-30 N. auf. Die Zugfestigkeit kann mit Hilfe eines Zugfestigkeitstests (Prüfmaschine zwicki 2,5 kN, Firma Zwick-Roell) mit einer Materialgeometrie von 10 cm x 1 cm und einer Geschwindigkeit von 50 mm/min gemessen werden. Die Durchführung kann in Anlehnung an die DIN EN ISO 1942-2 für Kunststofffolien und Papier im trockenen Zustand erfolgen.

Weiterhin weist das erfindungsgemäße Material vorzugsweise eine Dehnbarkeit von

O,1 bis 50 mm, bevorzugt 0,15-10 mm, besonders bevorzugt 0,2-5 mm auf. Die Dehnbarkeit kann im Rahmen der oben genannten Messmethoden zu Durchstoßkraft und Zugfestigkeit gemessen werden.

Außerdem weist das erfindungsgemäße Material vorzugsweise eine Materialstärke (Dicke) von 0,1-3 mm, bevorzugt o, 1-1,5 mm, besonders bevorzugt o, 2-1,1 mm auf. Die Materialstärke kann mittels Abtaster oder Mikrometerschraube gemessen werden.

Zudem weist das erfindungsgemäße Material vorzugsweise ein Flächengewicht von 10- 2000 g/m ² , bevorzugt 10-1000 g/m ² , besonders bevorzugt 50-750 g/m ² auf. Das Flächengewicht kann mit Hilfe eine Waage zur Bestimmung des Gewichtes und eines Lineals zur Bestimmung der Geometrie gemessen werden.

In Abhängigkeit von der Zusammensetzung kann die Farbe des erfindungsgemäßen Materials verblassend bis kräftig braun, verblassend bis kräftig grün, verblassend bis kräftig violett, verblassend bis kräftig rot oder grau sein.

In Abhängigkeit von der Zusammensetzung weist das erfindungsgemäße Material sensorisch ein leicht maritimes bis gemüseartiges Aroma sowie eine geschlossene, homogene Struktur auf.

In einer Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Material weitere Biomaterialien oder biobasierte, nachwachsende Rohstoffe. Diese können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein. Beispiele sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weißkohl, Rotkohl, Obst- und Gemüsetreber, Zuckerrübenschnitzel, fermentierte oder weitere pflanzliche Rest- oder Nebenströme, Mikroalgen und Fisch-Gelatine. Das Mischungsverhältnis von Grünalge zu weiterem Biomaterial beträgt in Gew.-% vorzugsweise 10:90 bis 90:10, bevorzugt 70:30 bis 30:70, besonders bevorzugt 75:25, am meisten bevorzugt 90:10 oder 10:90 mehr; .

In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Lagen des erfindungsgemäßen Materials kombiniert. Die jeweiligen Lagen können die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Grundsätzlich ist auch die Kombination mit Lagen aus anderen Materialien möglich.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Materials auf Basis von Makroalgen. Das erfmdungsgemäße Verfahren umfasst, dass die Makroalgen und/ oder das weitere Biomaterial a) gegebenenfalls gereinigt werden, b) mit Wasser gemischt werden, c) zerkleinert werden, d) in Form gebracht werden und e) getrocknet werden.

Das erfmdungsgemäße Verfahren ermöglicht die direkte Nutzung von Rohmakroalgen. Insbesondere sind keine Extraktions- und/ oder Fällungschritte oder eine chemische Vorbehandlung notwendig. Es kann aber auch vorbehandeltes Makroalgenausgangsmaterial verwendet werden.

Die optionale Reinigung dient der Entfernung von Sand, Muscheln und anderen Verunreinigungen, die insbesondere rohen Makroalgen anhaften können. Die Reinigung kann z. B. durch Abspülen der Makroalgen mit Wasser erfolgen.

Die Makroalgen werden mit Wasser, insbesondere Trinkwasser, zu einer Suspension von Makroalgen gemischt. Bevorzugt weisen die Makroalgen einen Gewichtsanteil, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung von Makroalgen und Wasser, im Bereich von 2-60 Gew.-%, besonders bevorzugt 3-25 Gew.-%, am meisten bevorzugt 5- 10 Gew. -96 auf. Anstatt Wasser kann auch eine andere wässrige Lösung verwendet werden, z.B. eine Salzlösung oder eine Mischung von Wasser mit organischen Lösungsmitteln, insbesondere polaren organischen Lösungsmitteln. Besonders geeignet ist eine Mischung von Wasser mit Ethanol.

Die Suspension von Makroalgen wird anschließend zerkleinert. Vorzugsweise weisen die zerkleinerten Makroalgenpartikel eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 0,001 bis 5 mm, bevorzugt von 0,01-2,5 mm und besonders bevorzugt von 0,05-1,5 mm auf. Die Zerkleinerung kann beispielsweise durch ein Rotor-Stator-System, rotierende Messer oder zyklische Verkleinerungsverfahren erfolgen. Die mittlere Partikelgröße kann über die Partikelgrößenverteilung als D ₅₀ -Wert mit Hilfe von Nasssiebverfahren, Laserbeugung oder per Bildauswertung ermittelt werden.

Die Formgebung kann in porösen, gitterartigen oder geschlossenen Formen mittels Sprüh-, Vakuum-, Tauch- oder Düsenverfahren, wie z.B. Faserguss- Faserspritzguss, Thermokompressions- oder Castingverfahren, erfolgen. Die Formgebungs verfahren können unter Wärmezufuhr und/oder Druck, insbesondere zyklische Druckbelastung, durchgeführt werden. Im Fasergussverfahren hat das Metallgitter vorzugsweise eine Maschenweite von mindestens 0,05 mm. Die Temperatur im Formgebungsverfahren beträgt vorzugsweise 30-220 °C für 1 s-200 min, bevorzugt 35-180 °C für 3 s-180 min, besonders bevorzugt 40-180 °C für 5 s-140 min. Der Druck im Formgebungs verfahren beträgt vorzugsweise 40-4000 bar, bevorzugt 50-2500 bar, besonders bevorzugt 60- 1000 bar.

Der Trocknungsschritt kann vorzugsweise durch Dampfaufschlag, Heißluftzufuhr, Infrarotbestrahlung oder zwischen zwei oder mehreren warmen Platten, z.B. Gussplatten, oder auf Matten oder Blechen, die vorzugsweise anti-haftbeschichtet sind, erfolgen. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise bei 25-220 °C, bevorzugt bei 30- 180 °C, besonders bevorzugt bei 40-140 °C.

Das erfindungsgemäße Material auf Basis von Makroalgen eignet sich als Verpackungsmaterial, insbesondere als Verpackungsmaterial für den Transport, die Zubereitung und/oder den Verzehr von Lebensmitteln.

Das erfindungsgemäße Material auf Basis von Makroalgen eignet sich als Verpackungsmaterial für Kosmetikprodukte, pharmazeutische Produkte, Gesundheitsprodukte, landwirtschaftliche Produkte, Gartenbauprodukte,

Futtermittel und/oder Textil- und Baumaterialien oder als Geschirr, insbesondere Einweggeschirr.

Das erfindungsgemäße Material eignet sich als Verpackung oder Geschirr, z.B. Becher oder Schalen, insbesondere Einweggeschirr.

Das erfindungsgemäße Material eignet sich als Mulchfolie.

Das erfindungsgemäße Material eignet sich als essbarer Ersatz für Wraps und andere Lebensmittel, z.B. Dürüm oder Rollo, in denen Speisen in eine essbare Hülle, z.B. einen Teig, eingewickelt werden.

Sämtliche Kombinationen von bevorzugten Bereichen oder von Ausführungsformen sind besonders bevorzugt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Ausführungsbeispiele

1. Allgemeines Verfahren ohne besondere Formgebung

Die Makroalgen wurden in Wasser suspendiert und mit Hilfe eines Zerkleinerers (z.B. Rotor-Stator-System) auf eine Partikelgröße zwischen 0,05 - 2,5 mm zerkleinert. Diese Mischung wurde entweder auf anti-haftbeschichtete (z.B. PTFE) Materialien aufgetragen oder durch ein Fasergussverfahren mit einem Metallgitter der Maschenweite von mindestens 0,05 mm aufgefangen, in Form gepresst (40 - 4000 bar) und kurzzeitig hoch erhitzt (30 - 220 °C für ls - 200 min), um dann anschließend getrocknet (z.B. Um- oder Heißlufttrocken, IR-Trocknung etc., bei 20 -220 °C) zu werden. Folgende Messverfahren wurden an konditionierten Materialien (Raumtemperatur 21 ± 2 °C; relative Luftfeuchtigkeit 53 ± 3 %) angewendet:

Die Durchstoßbelastung in N wurde mit Hilfe einer Durchstoßprüfung (Prüfmaschine zwicki 2,5 kN, Firma Zwick-Roell) in Druckrichtung mit spitzer Nadel, einer Materialgeometrie von 4 x 4 cm und einer Prüfgeschwindigkeit von 50 mm/min ermittelt. Die Durchführung erfolgte in Anlehnung an die DIN EN 14477 für technische Kunststoffe.

Die Zugbelastung in N wurde mit Hilfe eines Zugfestigkeitstests (Prüfmaschine zwicki 2,5 kN, Firma Zwick-Roell) in Zugrichtung mit einer Materialgeometrie von 10 cm x 1 cm und einer Geschwindigkeit von 50 mm/min ermittelt. Die Durchführung erfolgte in Anlehnung an die DIN EN ISO 1942-2 für Kunststofffolien und Papier im trockenen Zustand.

Die Dehnfähigkeit in mm wurde innerhalb des Zugfestigkeitstests und/oder des Durchstoßtests ermittelt. Bevorzugt wurde die Dehnung mit dem Zugfestigkeitstest ermittelt.

Die Materialstärke in mm wurde mit Hilfe einer digitalen Mikrometerschraube ermittelt.

Die Durchbruchzeiten für Öl und Wasser in s, min oder h wurden durch das Aufträgen von 0,3 ml Öl oder Wasser und dem Stoppen der Zeit bis zum optisch erkennbaren Durchbruch der Substanzen ermittelt.

1. Vergleichsbeispiel (100% Grünalge)

Die Makroalge Ulva spp. (z.B. Ulva lactuca ) wurde als 3 g getrocknete Alge in 60 g Wasser eingewogen und mit einem Rotor-Stator-System mind. 1 min bei 25 000 Umdrehungen/min auf eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,50 mm zerkleinert. Daraus wurde im Casting- Verfahren ein planes Verpackungsmaterial hergestellt und mit Umluft bei 40 °C getrocknet. Das Material ist fest und wenig spröde und weist eine mittlere Materialstärke von 0,56 mm, eine Durchstoßkraft von 2,98 N sowie eine Zugfestigkeit von 9,9 N auf. Das Material hat eine Dehnfähigkeit von mind. 0,55 mm. Das Material ist charakteristisch grünlich gefärbt und weist einen leicht typischen Algengeruch auf. Hierzu sind Angaben in Tabelle 1 gemacht.

Tabelle 1: Vergleichsversuch Vi 2. Beispiel 1 Material auf Basis von Grünalge mit Rot- oder Braunalge

Es wurde die Grünalge Ulva spp. (z.B. Ulva lactuca ) mit einem Mindestgewichtsanteil von mind. 30 % eingesetzt. Dazu wurden z.B. 2 g getrocknete Ulva spp. oder 19,8 g frische Ulva spp. mit z.B. 1 g getrockneter Rotalge oder 4,3 g frischer Rotalge (z.B. Agarophyton vermiculophyllum ) in 60 g Wasser (z.B. demineralisiertes Wasser) eingewogen und mit einem Rotor-Stator-System mind. 1 min bei 25000 Umdrehungen/min auf eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,75 mm zerkleinert. Anschließend wurde im Casting- Verfahren ein planes Verpackungsmaterial hergestellt und mit Umluft bei 40 °C getrocknet. Das erhaltene Material ist fest und wenig spröde und weist die in Tabelle 2 angegebenen Materialkennwerte auf. Das Material ist charakteristisch grünlich-bräunlich gefärbt und weist einen leicht typischen Geruch auf.

Den Ergebnissen ist zu entnehmen, dass die Zugabe von Rotalge zu hervorragenden Barriereeigenschaften gegenüber Öl und zu guten Barriereeigenschaften gegenüber Wasser führen. Weiterhin verbessern sich die Zugfestigkeit und die Dehnfähigkeit. Die Zugabe von Braunalge verbessert die Zugfestigkeit und die Dehnfähigkeit.

Tabelle 2: Beispiele Ri bis R2 und Bi bis B3 von Materialien auf Basis von Grünalge mit Rot- oder Braunalge

3. Beispiel 2 Material auf Basis von Grünalge mit Rot- oder Braunalge und weiteren Behandlungen oder Additiven

Es wurde die Grünalge Ulva spp. (z.B. Ulva lactuca ) mit einem Mindestgewichtsanteil von 30 Gew. -96 eingesetzt. Dazu wurden z.B. 2 g getrocknete Ulva spp. oder ca. 19,8 g frische Ulva spp. mit z.B. 1 g getrockneter Braunalge (z.B. Fucus serratus), ggf. zusammen mit einer Calcium-Quelle (z.B. Calciumchlorid oder Muschelkalk), auf 60 g Wasser eingewogen und mit einem Rotor-Stator-System mind. 1 min bei 25 000 Umdrehungen/min) auf mittlere Partikelgröße von etwa 0,69 mm zerkleinert. Anschließend wurde im Casting- Verfahren ein planes Verpackungsmaterial hergestellt und mit Umluft bei 40 °C getrocknet. Das Material ist fest und wenig spröde und weist die in Tabelle 3 angegebenen Materialkennwerte auf. Das Material ist charakteristisch grünlich-bräunlich gefärbt und weist einen leicht typischen Algengeruch auf.

Bei den Versuchen R5 und R6 wurde die Makroalgensuspension bei 80 °C für 60 min im Wasserbad (großtechnisch im erwärmten Wasserkessel/Doppelmantelkessel mit Rührer) nach der Zerkleinerung und vor der Trocknung wärmebehandelt.

Die Versuche R3 und R4 mit Rotalge und Wärmebehandlung zeigen gegenüber dem Vergleichsbeispiel eine verbesserte Durchstoßbelastung, Zugfestigkeit, Ölbarriereeigenschaften und Dehnfähigkeit bei geringerer Materialdicke. Der Versuch B4 mit Braunalge zeigt eine verbesserte Dehnfähigkeit, wie sie für ein flexibles Material geeignet ist. Tabelle 3: Beispiele R3 bis R4 und B4 von Materialien auf Basis von Grünalge mit Rot- oder Braunalge

4. Beispiel 3 Material auf Basis von Grünalge mit Rot- oder Braunalge und weiteren Biomaterialien

Es wurde die Grünalge Ulva spp. (z.B. Ulva lactuca ) mit einem Mindestgewichtsanteil von 5 Gew.-% eingesetzt. Dazu wurden z.B. 2 g getrocknete Ulva spp. oder ca. 1,49 g frische Ulva spp. mit z.B. 0,15 g getrockneter Braunalge (z.B. Fucus spp.) oder 0,15 g Rotalge (z.B .Agarophyton spp.) zusammen mit Rotkohl als weiterem Biomaterial auf 60 g Wasser eingewogen und mit einem Rotor-Stator-System mind. 1 min bei 25 000 Umdrehungen/min zerkleinert. Anschließend wurde im Casting-Verfahren ein planes Verpackungsmaterial hergestellt und mit Umluft bei 40 °C getrocknet. Das Material ist fest und wenig spröde und weist die in Tabelle 4 angegebenen Materialkennwerte auf. Das Material ist charakteristisch grünlich violett gefärbt und weist einen leicht typischen Algen- und Gemüsegeruch auf.

Die Versuche K5, K9 und K10 mit Grünalge und einer weiteren Algenart in Kombination mit dem Biomaterial zeigen gegenüber dem Vergleichsbeispiel (Vi und Kl) eine verbesserte Zugfestigkeit und Dehnfähigkeit bei geringerer Materialdicke.

Der Versuch B4 mit Braunalge zeigt eine verbesserte Dehnfähigkeit, wie sie für ein flexibles Material geeignet ist. In den Versuchen K6, K7 und K9 und K10 konnten die Barriereeigenschaften gegenüber Öl und Wasser gegenüber dem Vergleichsbeispiel (Vi und Kl) verbessert werden. Tabelle 4: Beispiele K2 bis K10 von Materialien auf Basis von Grünalge, optional Rot- oder Braunalge sowie weiteren Biomaterialien