[0002] 本申请要求2009年4月6日递交的美国临时
专利申请号61/167,092的优先权，其全文以参考方式被合并于此。
背景技术
[0003] 目前用于解决常规的可弃置食物容器产品的环境问题的一个方法是制造基于
淀粉的可弃置物品，如
包装容器，托盘，盘子，和碗。急需提高这种专
门用途的(如饮食服务)材料的性能。
[0004] 相应地，需要改进的系统，用于生产有利生态的可弃置的包装物品，其可以适合通常容器，盘子，托盘，和碗使用的全部用途。
发明内容
[0005] 概述
[0006] 一个实施方式是一种组合物，其包括
水；淀粉；天然
纤维材料；一种或多种提高某些性能(如热传递性，
微生物抗性，清除活性或保存期限)的添加剂；
脱模剂；
调味剂；
着色剂；和/或蜡乳液，
蛋白质，或其它调整产品特性以用于特定应用的天然聚合化合物。
[0007] 详细说明
[0008] 为了彻底理解获得以上列举的细节及其它本发明的优点和目的的方式，将参照本发明的具体实施方式对其做更详细的说明。
[0009] 一个实施方式提供了
包装材料，其可食用并且比标准的
冰淇淋锥形筒配方坚固得多，而在烘箱和
微波环境中保持其功能性。典型的本实施方式的预期应用包括更坚固的冰淇淋锥形筒，馅饼壳，松饼托盘，热狗托，糖果托盘，冰淇淋托盘，饼干托，和甜品托盘。通过以可食用的，抗潮湿的涂料涂覆该托盘，可以提供具有增强的抗潮湿性的产品。当食品的长期储存要求密封的潮湿和
氧气阻挡层时，可以用常规的已涂覆的纸或塑料膜材料作为阻挡材料，并以刚性的，可食用的，可堆肥的，和可
生物降解的插入物用于容纳和保护该食物物品。
[0010] 也可以根据本实施方式生产宠物食物容器。这些容器不仅是可食用的，而且(不像许多常规的包装材料)也是对宠物的
牙齿安全的。此种新的宠物可食用包装可以是经调味的，以在该宠物结束进食后作为“款待”，或者作为该进食本身的一部分。消灭
宠物食品包装会给宠物提供额外的膳食纤维来源，减少目前被送去填埋的废弃物流中的宠物
食品包装材料的量，并通过消除废弃的包装材料增加宠物食物递送的总效率。
[0011] 在一个实施方式中，根据一些可以由其生产可食用的包装物品(容器，盘子，托盘，碗，圆锥筒，和杯子，以及其它新的形状)的实施方式，提供了一种配方，其包括水；淀粉；任选的若干种组合使用的天然纤维材料，其既在
烘焙物品中作为结构成分(分几种粒度大小)，又作为
无机填料的廉价的有机代替物；任选的蛋白质和天然聚合化合物，其减少为用于干燥环境的所生产物品的脆性，并防止该物品通常干燥时在形成后立即破裂；任选的蜡乳液，其增加成品的抗水性能；任选的脱模剂，其减少被烘焙的部分和该模具系统之间的粘附；以及任选的食品级着色和/或调味剂，其增加该物品的感官吸引
力。
[0012] 在另一个实施方式中，根据上述实施方式的该配方可以额外并且任选地包括添加剂，以提高该配方的各种性能，如热传递性，清除性能，保存期限，以及细菌或其它微生物抗性。
[0013] 用于一些实施方式的淀粉可以包括，但不限于，
植物来源，如植物的
块茎，根，
种子，和/或果实，并且特定的植物来源可以包括玉米，
马铃薯，木薯，大米，或小麦或类似物，或动物来源，也就是糖元，不过植物来源是最优选的。此外，淀粉优选为预胶凝和未蒸煮的淀粉的混合物。优选地，预胶凝淀粉的浓度为该配方中的全部淀粉重量的约0％至约30％，更优选为3％至20％，最优选为5％至15％。可以包括已经通过交联，稳定化，或添加亲脂性的官能团修饰的食品级淀粉(预胶凝或未蒸煮)，以增加该产品在暴露于含水食物时对于
软化的抵抗力。
[0014] 用于一些实施方式的蛋白质和天然聚合化合物可以包括，但不限于由
酪蛋白，大豆蛋白质分离物或浓缩物制造的制品，或类似的这种制品。一种此类制品可以分以下三个步骤进行制备：1)根据通常的厂商建议蒸煮酪蛋白或大豆蛋白质分离物的水溶液(约占重量的10％，通常是通过浸泡来水化该蛋白质，然后逐步升高溶液的
温度和pH至180°F和pH＝9至9.5，然后将该溶液在180°F保持15分钟)；2)冷却该制品至室温；以及任选地，3)加入
防腐剂并彻底混和。防腐剂在该制品中的优选浓度为约0.1％或以下，其取决于该蛋白质溶液所需的保存期限，在最终产品中所需的蛋白质浓度，以及政府条例对于在可食用材料中的防腐剂化合物的剂量规定的限制。
[0015] 其它蛋白质也可以和该酪蛋白或大豆蛋白质制品组合或分开使用，以提高该容器的抗水性。例如，这种蛋白质可以包括蛋白，明胶，或者类似物。
[0016] 若干种天然纤维材料可以被组合使用，在该烘焙物品中作为结构成分(分几种粒度大小)，和或作为廉价的有机填料。纤维成分被用于控制该润湿的糊状物的模塑特性，以及提高完成的饮食服务物品的结构
稳定性。尽管在该配方中的纤维长度和纤维纵横比是连续的，该配方的纤维组分可以在一般意义上(根据纤维长度)分为具有不同功能的三类。长或极长(约4至25毫米或更长)的纤维或复合纤维成分被用于形成网络，其有助于在该糊状物于模具中展开时防止其中形成
缺陷。中等长度的纤维(约0.5至5毫米)也有助于控制该润湿的糊状物的流动特性，并用于增加完成的饮食服务物品的坚韧性，防止其在处理和正常使用期间破裂。短纤维(＜0.5毫米)主要作为将易于被生物降解的材料引入该配方的手段，即，比基于淀粉的包含填充材料的基质更抗水的填充材料。(所有类型的纤维都提供此功能，但需要存在中等，长，和极长的纤维是由于它们提供的强度，模塑，处理和使用特性，而短纤维成分的存在主要是由于其对于抗水性的贡献。)
[0017] 任选地，这些较短的纤维可以被用于联合，或者代替其它可赋予和这些较短纤维的相同优点的填充材料。填充剂和/或短纤维的浓度可以为该配方干重的约0％至约25％，该配方总的干重的约2.5％至约20％，该配方干重的约5％至约15％，该配方总的干重的约5％至约20％，或者该配方干重的约7％至约17％。
[0018] 在本发明实施方式的一个方面中，该有机填充材料可以包括
磨碎的胡桃壳。磨碎的胡桃壳可形成含短纤维的纤维簇。该磨碎的胡桃壳可以被单独用作填充材料，或和其它填充材料组合使用。当被单独使用时，优选的浓度为约干重的8％。其它短纤维材料包括碾磨后的木头，
粉碎后的
纤维素(来自多个来源)，磨碎的纸浆，磨碎的谷壳，磨碎的椰子壳和
外壳以及类似物。优选的有机填充剂将不含主要的过敏原蛋白质。
[0019] 在该配方中通常包括来自若干来源的纤维。来自禾草或芦苇类的较高品质纤维提供中等长度的纤维，其主要对于所完成物品的结构稳定性和弹性有贡献。长至极长的纤维或纤维
复合材料可以来自稍做处理后的农业副产物，例如，已经被切碎，磨碎，或碾磨为适当尺寸的茎或外壳材料。在适当的加工条件下(例如，锤磨)，这些材料还可以提供可观量的用于代替淀粉的极短纤维，并增加所完成物品的抗水能力。磨碎的坚果壳(或其它非常硬的，富含木质素的植物材料)形式的纤维材料也可以作为有机的，相对抗水的，
可生物降解的纤维，其可以代替常规的填充剂材料。
[0020] 另外，这些在基于淀粉的饮食服务物品中适于作为结构成分的其它来源的纤维是易于获取的。其中的一些来自快速生长植物，其可以被广义表征为禾草类或芦苇类，如红麻和竹，其提供纤维的相关环境成本比从树木取得纤维更低。纤维工业的增长部分就是基于这些植物纤维的使用。在许多情形下，取自这些植物的纤维的品质和一致性(加工后)和木浆工业提供的一样好。另外，纤维也可以作为农业生产的副产品被广泛获取。例如，来自谷物颗粒的茎，干，和皮是现成的纤维材料来源，不过其品质不如取自木头或较好的草类物种的纤维，但极其便宜，并且作为副产品，基本没有额外的环境成本(即超过与主要作物的生产相关的所有环境成本)。
[0021] 包括于此处所述的配方中的该纤维材料的纤维长度和纤维纵横比均可大幅变化。然而，优选这些材料的平均纤维长度小于约2毫米，平均纵横比为约5∶1至25∶1。
[0022] 在一些实施方式中，添加剂可以被单独地或者以组合形式加入组合物中(如以上所述组合物或者2004年8月26日递交的美国专利申请号10/928,602；2005年11月21日递交的美国专利申请号11/285,508；2008年7月3日递交的美国专利申请号12/168,049所述的组合物，它们以参考方式被全文合并于此)。所述组合物可以被修饰，以保留某些期望的性能(如粘性)，配方的
修改可以通过例如增加水或者减少填充剂的方式来弥补由于此处所述的其它期望的添加剂的加入。这些添加剂包括，但不限于金属，金属氧化物，金属硫化物，基于
碳的材料，和防腐剂。这些添加剂可以是或者不是可生物降解的，可堆肥的或者可食用的，并可以各种形式添加，如薄片，粉末，胶体，溶液，或者任何其它适合的形式。
[0023] 根据特定的添加剂和期望的最终产品的性能，一种或多种添加剂的浓度可以为该配方干重的约0％至约25％，该配方总的干重的约2.5％至约20％，该配方干重的约5％至约15％，该配方总的干重的约5％至约20％，或者该配方干重的约7％至约17％，或者该配方总的干重的约10％。
[0024] 在一些实施方式中，添加剂被添加，以提高该组合物的热传递性能。可以提高热传递性能的添加剂的例子为以下金属，包括
铝(Al)，
铁(Fe)，
铜(Cu)，钴(Co)，锰(Mn)，镍(Ni)，
银(Ag)，钨(W)，锌(Zn)，锆(Zr)，钼(Mo)，和
钒(V)，以及它们的氧化物。在一些实施方式中，该金属氧化物可以包括氧化铝(Al2O3)，
磁铁矿(Fe3O4)，赤铁矿(Fe2O3)，包括CuO的氧化铜，包括Co2O3的氧化钴，包括NiO的氧化镍，包括MnO2的氧化锰和包括WO3的氧化钨。在一些实施方式中，该金属或者金属氧化物被添加的浓度约为2％至12％。其它可以提高热传递性能的添加剂的例子是金属硫化物，包括硫铁矿(FeS)，方铅矿(PbS)，
黄铜矿(CuFeS2)，辉铜矿(Cu2S)以及其它包括硫化银(Ag2S)的添加剂，以及基于碳的材料和
纳米材料，如
炭黑，
石墨，
石墨烯，
碳纤维和碳
纳米管。导电的添加剂还可用于增加所形成物品的静电耗散和
电磁屏蔽性能。
[0025] 一些提高热传递性能和/或可以作为微波承受器的添加剂特别适于微波应用。这些添加剂包括金属氧化物，如NiO，MnO2，Co2O3，CuO，WO3，和Fe3O4(磁铁矿)，包括天然矿物质的金属硫化物，其包括硫铁矿(FeS)，方铅矿(PbS)，黄铜矿(CuFeS2)，辉铜矿(Cu2S)及其它包括硫化银(Ag2S)的添加剂。金属本身包括Al，Co，Cu，Fe，Mo，Zn，Zr，W和V也可以提高热传递性能。
[0026] 出乎意料地，发现了使用金属不会在微波下引起火花或者其它不期望的效果。不受特定理论限制，相信在添加剂被适当分散的情况下，该添加剂部分地或者基本上被该基于淀粉的基质的淀粉包封，阻止了这种效果。
[0027] 在一些实施方式中，添加剂被添加，以使组合物和由其形成的物品有氧气清除性能。在一个实施方式中，金属铁粉末被用作增加氧气清除性的添加剂。已知各种盐可和铁粉一起使用，以催化与氧气的反应，并增加氧气清除率。例如，氯化
钾，
氯化钠，
硫酸钠，碳酸钠，铁(II & III)的氯化物，硫酸
钙，碳酸钙，氢
氧化钙，
氯化钙，氯化镁，
硫酸镁，碳酸镁，氢氧化镁，以及类似物。还被用于催化该反应的是酸性成分，如
柠檬酸，马来酸，
酒石酸，
磷酸，偏磷酸和它们的钠或者
钾盐。
抗坏血酸，异抗坏血酸和它们的盐自身既是优良的氧清除剂，并也可以作为催化剂用于铁的氧化。由于基于淀粉的基质有些吸湿性，使其成为潮湿活化的氧气清除组合物的理想载体，最优选的催
化成分将是吸湿性的。
[0028] 可以被加入基于淀粉的组合物的其它氧气清除组合物被公开于US5,798,055，US5,941,037，US 5,977,212，US 6,387,461，和US 6,592,919中，其以参考方式被全文合并于此。
[0029] 在另一个实施方式中，金属锌，铜和铁以及它们的氧化物可以被单独或者组合用作可清除臭的含硫化合物(如
硫化氢和硫醇)的添加剂。特别优选的硫清除剂是锌和氧化铜。描述于US 7,241,481中的硫清除剂可以被用于该基于淀粉的组合物，该文献以其全文合并于此。
[0030] 在一些实施方式中，可以添加添加剂，以提高该组合物的微生物抗性。这些添加剂也可以提高热传递性能或者其它性能。在一个实施方式中，银胶体和/或银粉可被用于对抗细菌生长以及提高该组合物的热传递性能。
[0031] 在一些实施方式中，可以包括添加剂，以提高该组合物的保存期限。可以使用的添加剂包括，但不限于，用于食物的防腐剂，例如，抗微生物的防腐剂，如丙酸钙，羟苯甲酯，羟苯丙酯，
硝酸钠，EDTA二钠和硫化物，其包括二氧化硫，亚硫酸氢钠，亚硫酸钠，和亚硫酸氢钾；抗
氧化剂，如丁基羟基苯甲醚(BHA)，
没食子酸丙酯和丁基羟基
甲苯(BHT)；以及其它防腐剂，如甲
醛，戊二醛，
乙醇和甲基氯异噻唑啉
酮。
[0032] 用于增加抗水能力的该配方的优选的蜡乳液是稳定的水乳液，其通常由棕榈蜡，小烛树蜡，米糠，
石蜡，氢化甘油三酯，或者任何其它食品级的蜡制成：
植物蜡优于动物和矿物腊，天然蜡优于合成品种。蜡的类型根据具体用途和最终产品所期望的性能进行选择。在一些实施方式中，熔点在约54℃和85℃之间的氢化
植物油可被用于替代蜡，以提高该配方的抗潮湿性。适宜的氢化甘油三酯可以由动物或者植物油脂以及油(如
牛脂，猪脂，
花生油，豆油，芥花油，玉米油以及类似物)制备。适宜的氢化植物油包括可以从EvCo Research获得的商品名为EVCOPEL EVCORR和EVCOPEL EVCEAL的氢化植物油。在一些实施方式中，该氢化甘油三酯的用量多达5％。该氢化甘油三酯可以固体粉末，
熔化物，或者乳液的形式被添加至该配方。该蜡乳液通常由乳化剂和机械搅拌的方式进行制备。适合用于本配方的蜡乳液的例子包括乳化的棕榈蜡和乳化的小烛树蜡。乳化剂包括所有准许用于食品用途的乳化剂，包括(但不限于)山梨醇酐单
硬脂酸酯，聚山梨酸酯60，聚山梨酸酯65，聚山梨酸酯80，食品级胶(例如阿拉伯半乳聚糖，
角叉菜胶，红藻胶，黄原胶)，硬脂酰柠檬酸单甘油酯，琥珀酰硬脂精(succistearin)，羟基化卵磷脂，和许多其它化合物。
[0033] 提供了脱模剂，或者防粘剂，以减少烘焙部分和模具系统之间的粘附力。适用于本配方的特定脱模剂的例子包括，但不限于金属硬脂酸盐化合物(例如，硬脂酸铝，镁，钙，钾，钠，或者锌)，
脂肪酸(例如，油酸，亚麻油酸等)，脂肪，油，或者类似的材料，或者任何上述成分的组合。
[0034] 优选用于本配方的着色剂是非
水溶性的被认为在食品中使用安全的色素类型(例如，氧化铁，群青，铬-钴-铝氧化物，亚铁氰化铁铵，亚铁氰化铁，锰紫，咔唑紫)。或者，铝色淀着色剂，水溶性的食品染料，以及色素的组合，或者色素与色淀和/或染料的组合也可被用于一些应用。
[0035] 根据一些实施方式，由混合配方制成的容器可以有不同的形状和厚度，其取决于最终容器所期望的用途以及性能。例如，该容器可以被制成敞开的容器，如托盘，圆锥筒，馅饼盘，杯子，或者碗，或者任何其它本领域已知的结构。
[0036] 进一步地，该容器的任何部分的厚度优选在约0.5毫米至约3.2毫米范围内变化，更优选为约1.5毫米至约3.0毫米，最优选为约1.6毫米至约2.5毫米。该容器的厚度也可以沿该容器的横截面变化。
[0037] 在另一个实施方式中，可生物降解的材料(如可食用的涂料和或
密封剂)可以被涂覆于该混合配方制成的容器。所述可生物降解的材料可以被涂覆为渗入该容器的内和/或外表面，从而改善该容器的抗水性和抗热性。当所述材料作为涂料被涂覆时，可以部分或者完全渗入该容器基质，或者形成涂层并部分或者完全渗入该容器基质，两种方式组合。
[0038] 进一步的实施方式包括用作食物或者饮料容器的容器或者其它物品的生产方法。所述方法包括，提供以上所述的混合配方；在具有所期望形状的模具中加热所述混合物，以形成具有相应的所期望形状的容器。所述方法可以进一步包括2003年6月27日递交的美国专利申请号10/608,441中所述的步骤，其以参考方式被全文合并于此。
[0039] 根据本发明的进一步的方法包括步骤：提供一模具装置，其具有所期望的最终产品形状的内腔，以及用于在加热或者烘焙期间从该模具装置排出水蒸气的一个或多个间隙，加热或者烘焙该模具装置，在闭合该模具装置前向该模具装置的内腔加入液体或者半液体的混合物，然后闭合该模具装置，其中在加热或者烘焙期间在该内腔中产生水蒸气或者
蒸汽，该混合物被水蒸气或者
蒸汽压力推压，以完全填充该内腔，以及在该混合物充分
接触该被加热的模具装置后，该混合物的外表面上形成表层，该表层对于水蒸气或者蒸汽是可透性的或者半可透性的，并且该表层和间隙一起使得它们容许蒸汽或者水蒸气自该内腔逸出至该模具装置的外部，但不容许任何显著量的该混合物逸出。此处所称“任何显著量的混合物”是任何其损失会导致任意一个
现有技术中发现的缺陷达到有意义量的量，如原材
