DE2619708A1

DE2619708A1 - Klebstoff fuer erzeugnisse der tabakwarenindustrie und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2619708A1
Application number: DE19762619708
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Battard; Jean Buisson
Original assignee: Societe Nationale dExploitation Industrielle des Tabacs et Allumettes SAS
Current assignee: Societe Nationale dExploitation Industrielle des Tabacs et Allumettes SAS
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1976-11-18
Also published as: BE841472A; GB1550693A; IT1063209B; NL7604787A; CH598343A5; JPS51139699A; ES447621A1; FR2310396A1; JPS594986B2; DE2619708C2; BR7602816A; FR2310396B1

Description

SERVICE D«EXPLOITATION INDUSTRIELLE

DES TABACS ET DES ALLUMETTES

53, Quai d'Orsay

Paris 7e

Frankreich

Patentanmeldung

Klebstoff für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Klebstoff für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie, wie z.B. für Zigaretten, Zigarillos, Zigarren, Filterstäbe, Hül!manschetten etc.. Die Erfindung betrifft also eine Verbesserung bei der Herstellung von strangförntigen Varen, die von einem Bandmaterial umgeben sind. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere das Kleben der Hüllbänder oder -materialien auf derzeit üblichen Hochleistungsmaschinen oder in schwierigen Verarbeitungsfällen, wenn das Bandmaterial z.B. schwer klebbar ist.

Für das Kleben von Zigaretten, bei dem bei strangförmiger Herstellung ein Klebstoffauftrag entlang einer Papierkante vorgenommen wird, bevor diese Papierkante umgeschlagen wird und das Strangmaterial in eine Klebevorrichtung gelangt, konnte bislang mit kalten Klebstoffen gearbeitet werden, wie z.B. mit stärkehaltigen Klebstoffen in wässriger Lösung. Klebstoffe auf Stärkebasis oder auf der Basis wenig modifizierter Stärkemehle werden aus Trockenpulver durch, einfaches Auflösen in warmem, lauwarmem oder gar kaltem Wasser, je nach ihrer genauen Zusammensetzung, zubereitet. Diese Zubereitung hat den Vorteil einer relativ

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großen Preisgünstigkeit und insbesondere wegen der völligen Ungefährlichkeit für die Gesundheit des Rauchers vor oder nach der Pyrolyse, da sie auf Lebensmittelprodukten basiert und seit sehr vielen Jahren konstant verwendet wird. Ferner benötigen die am häufigsten gebrauchten und sich durch einfaches Umrühren und/oder unter Druck setzen verflüssigenden Gele zu ihrer Verarbeitung keine aufwändigen Gerätschaften.

Diese Klebstoffe weisen jedoch Nachteile auf, die ihre Anwendung auf sehr einfache Herstellungsverfahren beschränken. Diese Nachteile sind im wesentlichen auf ihren starken Wassergehalt zurückzuführen. Einmal trocknen sie bei Umgebungstemperatur sehr schnell aus, so daß häufiges Säubern der Maschinenteile notwendig wird, wie z.B. der Klebescheiben und anderer Klebeteile beim geringsten Stillstand sowie der Klebstoffbehälter und —Zuleitungen bei längerem Maschinenstillstand. Zum anderen bleibt ihre Haftfähigkeit gering, so daß sie schwierig zu verwenden sind bei besonderen Hüllmaterialien, die im allgemeinen we \iger porös sind als normales Pergamentpapier, wie z.B. farbige oder wasserabweisende Papiere oder auch zu rauhe und/oder staubige Materialien wie wiedergewonnener Tabak. Schließlich liegt der größte Nachteil dieser Klebstoffe in ihrer Trockenzeit, die mit heutigen Herstellgeschwindigkeiten unvereinbar ist. Während man nämlich mit den bekannten Klebstoffen bis vor einigen Jahren etwa 2000 Zigaretten pro Minute herstellen konnte, was einem Strangvorschub von etwa i40m/min entspricht, werden heute mehr als 4000 Zigaretten pro Minute hergestellt, was einem Strangvorschub von mehr als 28O m/min entspricht. Selbst wenn man unter diesen Bedingungen die Klebekatnmern verlängert und die Heizkraft der Heizorgane erhöht, bleibt die Kontaktzeit zum Austrocknen der Strangnaht sehr kurz, und zwar insbesondere dann, wenn man eine zu große Überlastung der Maschine und ein Vergilben des Papiers verhindern will.

Bei der Herstellung von Filterstäben, bei der die Vorschubge— schwindigkeit des Material stranges bis zu 400 m/min betragen kann, wenn es sich um einen einfachen Docht aus Zelluloseazetat handelt,

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konnte man diesen Nachteil durch Verwendung von Warmklebstoffen umgehen oder durch Reaktivieren fester Klebstoffe, was auch unter der Bezeichnung "hot-melt" bekannt ist. Dabei wird der Klebstoff durch einfaches Abkühlen wieder fest oder ultra-viakos, so daß er nach Austritt der Filterstäbe aus der Maschine aushärtet.

Bei der Herstellung von Zigaretten sind die für die Herstellung der Filterstäbchen handelsüblichen Klebstoffe in den meisten Fällen nicht verwendbar, weil sie zunächst auf synthetischen Harzen aufgebaut sind und weil die Pyrolyseprodukte dieser Hochpolymere für die Gesundheit des Rauchers verdächtig sind. Ferner sind sie durch starken Temperaturanstieg reaktivierbar, so daß man bei so geklebten Zigaretten fürchten muß, daß die Klebenaht im Glutbereich aufreißt oder sich verschiebt, was im Experiment nachgewiesen ist. Schließlich könnte das Verschieben der Klebenaht unter ungewollter Durchmesserveränderung schon beim Austritt aus der Maschine vor der vollständigen Abkühlung stattfinden, weil der Kompressionsgrad des Tabaks und seine elastische Reaktion größer sind als diejenigen der Filterstoffe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Klebstoff für Zigaretten und andere Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie vorzuschlagen, der die oben aufgezeichneten Nachteile nicht besitzt. Dabei soll gleichzeitig dem Verbraucher ein Klebstoff für preisgünstige Zigaretten angeboten werden, der den Bestimmungen des Lebensmittelgesetzee entspricht. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, einen Klebstoff vorzuschlagen, der sowohl die Vorteile von Warmklebstoffen (lange Konservierung nach der Zubereitung, kein Fließen beim Stillstand, Wartung der Klebeorgane in großen Zeitabständen oder gar Wartungsfreiheit, verbesserte Haftkraft nach der Herstellung der Erzeugnisse) als auch diejenigen der Kaltklebstoffe auf Stärkebasis aufweist, nämlich Einfachheit der Zubereitung und Verarbeitung, relativ geringe Verarbeitungstemperatur (keine Verbrennungsgefahr, geringer Energiebedarf), Vereinfachte Reinigung der verschmutzten Teile (wie z.B. der Klebekammer) durch seine Löslichkeit in warmem Wasser, keine der Pyrolyse eigene Geruchsbelästigung etc..

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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung bei dem eingangs genannten Klebstoff vor, daß er sich bei Umgebungstemperatur in Form eines Gels darstellt, das sich hauptsächlich aus Wasser und Gelatine zusammensetzt, -wobei die Gelatinekonzentration bezogen auf das Fassergewicht zwischen 25 und 180$ liegt, sowie aus einer geringen Menge eines Weichmachers der Gelatine in wässriger Lösung aus der Gruppe der Lebensmittelpolymere mit natürlichem oder modifiziertem Pflanzengummi, insbesondere mit Zelluloseätheren, wobei die Weichmacherkonzentration bezogen auf die Gelatine allein zwischen 0,25 und 8 io liegt und derart eingerichtet ist, daß diejenige Temperatur, bei der die Viskosität des verflüssigten Gels über 50 Centipoise bleibt und unter 1000 Centipoise fällt, zwischen 40 und 75° C liegt.

Unter dem Begriff "Lebensmittelpolymere'¹ sollen diejenigen Substanzen verstanden werden, die den Bestimmungen des Lebensmittel— gesetzes des entsprechenden Landes als Gelierstoffe, Bindemittel, Stabilisierungsstoffe oder Emulsionsstoffe entsprechen. In der Europäischen Wirtschaftgemeinechaft (EWG) gehören zu dieser Stoffgruppe die Substanzen E 401 bis einschließlich E 408, E 410 bis einschließlich E 4i4, E 440 und E 461 bis einschließlich E 466 sowie die in der Zukunft in diese Rolle und ihren Anhang aufzunehmenden Stoffe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, um bei der Synerese des Lösungsmittels nicht zuviel Wasser evakuieren zu müssen, vorgesehen, daß die Gelatinekonzentration bezogen auf das Wassergewicht zwischen 30 und 5Oj6 liegt, wobei die Weichmacherkonzentration bezogen auf die Gelatine allein zwischen 0,5 und 4$ liegen kann und so eingerichtet ist, daß diejenige Temperatur, bei der die Viskosität des verflüssigten Gels über 70 Centipoise und weniger als 850 Centipoise beträgt, zwischen 45 und 65°C liegt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Weichmacher Natriumalginat wegen seines großen Viskositätsbereiches und kommt in einer Konzentration von etwa \°jo bezogen

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auf das Gewicht der Gelatine zur Anwendung. In einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung kann der Weichmacher auch ein Karragenat in derselben Konzentration sein. Andere natürliche Gummistoffe wie Guargummi und Gummiarabikum sowie die Pektine können in verschiedenen Konzentrationen ebenso geeignet sein.

Der Weichmacher kann ebenfalls ein Gumme pflanzlichen oder biologischen Ursprungs mit mehreren Transformationen sein. Aus den bevorzugten Weichmachern dieser Art seien insbesondere die Polysaccharide erwähnt und in einem etwas geringeren Maße die mehr oder weniger modifizierten Stärken und die Galactomannane.

Der Weichmacher kann schließlich auch ein Zelluloseäther sein. Bei dieser Gruppe wird erfindungsgemäß der Vorzug der Carboxymethylzellulose gegeben, die üblicherweise in Form von Salz (Natriumsalz) zur Anwendung kommt.

Für alle oben genannten Weichmacher kann gemäß der Erfindung die Gewichtskonzentration bezogen auf die Gelatine allein sehr niedrig liegen, und zwar in einer Größenordnung von beispielsweise einigen Einheiten pro Hundert. Die genaue Konzentration muß jedoch für jede zur Anwendung kommende Produkttype bestimmt werden, um bestmöglich die Viskosität des Klebstoffes einzustellen, und zwar sowohl warm (wo er sich in soleartigem Zustand befindet und relativ flüssig sein muß, um gut zu verlaufen, ohne jedoch zu flüssig zu sein, damit man seinen Durchsatz bequem steuern kann) als auch kalt, wo das ihn bildende Gel (oder neubildjande Gel) dick sein muß, ohne jedoch zu starr zu sein.

In diesem Hinblick bringt die Erfindung ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie in Vorschlag, das sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß man in einem zwischen 50 und 70 C temperierten Wasser eine solche Gelatinmenge auflöst, daß die Gewichtskonzentration der Gelatine bezogen auf das Wasser zwischen 25 und 60$ liegt, daß man dann an einer Probe die stöchiometrische Proportion eines Weichmachers der Gelatine aus der Gruppe der Lebens-

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mittelpolymere, umfassend die natürliclien und modifizierten Gummi (Zelluloseätherβ) zur Erzielung einer Viskosität der Lösung zwischen 60 und 1000 Centipoise bei Zubereitungstemperatur bestimmt, daß man daraufhin der Lösung die kleinste so bestimmte und dem aar Anwendung· kommenden Gelatinegewicht entsprechende Weichmachermenge beimischt und daß man schließlich die Mischung auf Umgebungstemperatur abkühlt.

Der so zubereitete Klebstoff kann ohne besondere Vorkehrungsmaßnahmen in Gelform aufbewahrt werden. Durch Beigabe von sehr kleinen Mengen eines Schimmelverhütungsmittels, wie z.B. von Kaliumsorbat, kann er sehr einfach vor Feuchtigkeit geschützt werden. Seine Verwendung in Maschinen zur Verarbeitung von endlosem, strangförmigem Material macht eine Verflüssigung nur zum Zeitpunkt seiner Anwendung nötig, die durch Temperaturerhöhung zwischen den oben genannten Grenzen erzielt wird. Für eine Gelatinekonzen-r tration von 35$ bezogen auf das Wassergewicht ist- eine Temperatur von 55 C besonders gut geeignet.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Aufzählung einiger Mischungsbeispiele für einen Klebstoff gemäß der Erfindung.

Beispiel 1; In 10 Liter Wasser, das auf eine Temperatur zwischen 50 und 7O⁰C erhitzt und auf einer Temperatur von z.B. 60 C konstant durch einen Mischer mit Thermostatsteuerung gehalten wird, gibt man langsam kO Gramm Natriumalginat. Vorab hat matt zur Schimmelverhütung schon 18 Gramm Kaliumsorbat dem Wasser beigemischt. Sobald die Hydrierung des Alginate abgeschlossen ist, gibt man langsam 3500 Gramm Gelatine in Lebensmittelqualität zu, die bakteriologisch nach der Richtlinie AFNOR Nr. 1 (Association Frande Normalisation) geprüft worden ist.

Die Gewichtskonzentration der Gelatine bezogen auf das Wasser Cg$ (Masse der Gelatine geteilt durch die Masse des Wassers und mit hundert multipliziert) liegt in der Größenordnung von 35$· Die Gewichtskonzentration des Weichmachers (¹¹APV¹¹) bezogen auf die Gelatine Cp$ (Masse des Weichmachers geteilt durch die Masse

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der Gelatine und mit hundert multipliziert) liegt in der Größenordnung von 1,1%.

Man gießt diesen Sud warm in Behalter, die ein bequemes Ausformen erlauben, und läßt ihn auf Umgebungstemperatur abkühlen. Auf diese Weise erhält man schnell ein Gel, das sich ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen mehrere Wochen lang aufbewahren läßt. Dabei ist es sehr einfach zu handhaben, weil es weder klebrig noch dickflüssig ist. Man kann es in Stücke gewünschter Größe zerschneiden, um den (aufgeheizten) Klebstoffbehälter einer Maschine der Tabakwarenindustrie ohne Schwierigkeiten zu füllen. Bei einer Temperatur von 45 C beträgt die Viskosität des geschmolzenen Klebstoffes etwa 16O Centipoise und bei 65°C liegt sie etwa bei 60 Centipoise. Eine Verarbeitungstemperatur von 55°C hat ausgezeichnete Ergebnisse für das Kleben der Hülle eines Pilterdochtes (Azetat) bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 400 m/min und einem Klebstoffdurchsatz von etwa 1 Gramm für 100 Meter Materialstrang gezeitigt.

Das Trocknen der Klebenaht geschieht mit einem herkömmlichen Trockeneisen und die Abkühlung bedarf keiner besonderen Maßnahme. Die Güte der Klebung ist ausgezeichnet und bei einer nachfolgen» den Erwärmung auf über 100 C ergab sich keinerlei Öffnen der Klebenaht, was mit den bisher gebräuchlichen Klebstoffen nicht der Fall ist.

Der Klebstoff gemäß der Erfindung kann selbstverständlich unmittelbar nach seiner Zubereitung in flüssigem und noch warmem Zustand verarbeitet werden und braucht nicht neu geschmolzen zu werden.

Beispiel 2: Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser aber mit 5900 Gramm Gelatine und mit 2300 Gramm wässriger Alginat lösung mit 2$, die etwa 46 Gramm Weichmacher und 2250 Gramm Wasser aufweist.

Die Gewichtskonzentration Cg$ (Gelatine) beträgt etwa 30$ und die

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Gewichtskonzentration des ¥eichmachers Cp<i6 beträgt etwa 0,89ε. Die Viskosität der abgekühlten Mischung liegt bei 79Ο Centfcpoise. Ein so zubereiteter Klebstoff ist geeignet für starke Klebungen bei einer Verarbeitungstemperatur von etwa 70⁰C, wie z.B. für die Verklebung von Haltemanschetten für Filter an Zigaretten.

Beispiel 3: Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser aber mit 5000 Gramm Gelatine und 175 Gramm Natriumalginat in Pulverform, entsprechend den Anforderungen des Codex. Die Gelatinekonzentration Cg$ beträgt etwa 50$, während die Weichmacherkonzentration Cp% etwa 3,59ε beträgt. Die Viskosität liegt bei 45°C etwa bei 250 Centipoise. Verwendung des Klebstoffes wie in Beispiel 1 oder 2·

Beispiel 4; Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser aber mit 4100 Gramm Gelatine und 120 Gramm Carragenat. Die Gelatinekonzentration Cg# beträgt etwa 41$, während die Weichmacherkonzentration etwa 2,95ε beträgt. Die Viskosität bei 45°C beträgt etwa I85 Centipoise. Verwendung des Klebstoffes wie in Beispiel 1 oder Verkleben von Zigarrenmundstücken an Deckblättern aus wiederzusammengesetztem Tabak.

Beispiel 5» Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser aber mit 3300 Gramm Gelatine und I5 Gramm Guargummi. Die Galatinekonzentration Cg$ beträgt etwa 32,5$, während die Weichmacherkonzentration Cp# etwa 0,4596 beträgt. Die Viskosität bei 45°C beträgt etva 125 Centipoise. Dieser leichte Klebstoff ist bei 55⁰C für Zigarettenpapier (bei einem Durchsatz von 2,5 Gramm pro 100 Meter Strangmaterial) verwendbar oder wie in Beispiel 1. Beide Klebstoffe haben im übrigen ähnliche Eigenschaften.

Beispiel 6; Man wiederholt wie in Beispiel 1 mit 10 Liter Wasser, in d·· man 37ΟΟ Gramm Gelatine und 4θ Gramm Gummiarabikum löst. Nach Abkühlung erhält man ein Gel mit einer Gewichtskonzentration des Gelatins Cg# von etwa 3796 und einer Weichmacherkonzentration Cp$ (bezogen auf die Gelatine) von etwa 1,1$ (diese Werte haben auch für die obigen Beispiele Gültigkeit).

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Man verflüssigt das Gel bei 55°C in dem Klebstoffbehälter einer Zigarettenherstellungsmaschine und verklebt Pergamentpapier, das auch Maispapier genannt wird ("mais") und am schwierigsten zu verarbeiten ist, mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 310 m/min für das strangförmige Material. Bei einem Verbrauch in der Größenordnung des Beispiel 5 erzielt man eine völlig zufriedenstellende Verklebung, die jedoch etwas weniger energisch ist als in dem vorigen Beispiel.

Beispiel 7s Man verfährt wie in Beispiel 6, verwendet jedoch anstelle des Gummiarabikum eine wässrige Lösung mit ko Gramm acetylierter Stärke (amidon acetyle). Die Ergebnisse sind gleichwertig denen nach Beispiel 5 und 6.

Beispiel 8; Man verfährt wie in Beispiel 6, wendet jedoch anstelle des Gummiarabikum eine wässrige Lösung mit 40 Gramm Carboxymethylzellulose. Die Ergebnisse sind bei derselben Anwendung wie in Beispiel 6 ausgezeichnet und gar besser als bei dem Klebstoff nach Beispiel 5·

Andere Weichmacher sind mit Erfolg bei Konzentrationen Cpfo in der Größenordnung der obigen Beispiele (1,19ε) zur Anwendung gekommen. So hat man die Methylzellulose der Galactomanne, der Polysaccharide und anderer Biopolymere verwendet. Die so zubereiteten Klebstoffe sind teilweise weniger einfach zu handhaben oder sicher als in den Beispielen 5 bis 8, können jedoch in einigen Fällen besonders interessante Eigenschaften aufweisen, so daß sie durchaus in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

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Claims

/ b ί .-.· / υ α - 10 Patentansprüche i

1. Klebstoff für Erzeugnisse der Tabakwarenindustrie, wie z.B. für Zigaretten, Zigarren, Filterstäbe, Hüllmanschetten etc, dadurch, gekennzeichnet, daß er sich bei Umgebungstemperatur in Form eines Gels darstellt, das sich hauptsächlich aus Wasser und Gelatine zusammensetzt, wobei die Gelatinekonzentration bezogen auf das Wassergewicht zwischen 25 und 1809ε liegt, sowie aus einer geringen Menge eines Weichmachers der Gelatine in wässriger Lösung aus der Gruppe der Lebensmittelpolymere mit natürlichem oder modifiziertem Pflanzengummi, insbesondere mit Zelluloseätheren, wobei die Weichmacherkonzentration bezogen auf die Gelatine allein zwischen 0,25 und 8$ liegt und derart eingerichtet ist, daß diejenige Temperatur, bei der die Viskosität des verflüssigten Gels über 50 Centipoise bleibt und unter 1000 Centipoise fällt, zwischen 40 und 75°C liegt.

2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelatinekonzentration bezogen auf das 1. as sergewicht zwischen 30 und 50 io liegt, wobei die Weichmacherkonzentration bezogen auf die Gelatine allein zwischen 0,5 und k ⁰Jo liegt und so eingerichtet ist, daß diejenige Temperatur, bei der die Viskosität des verflüssigten Gels über 70 Centipoise und unter 85Ο Centipoise fällt, zwischen k5 und 65 C liegt.

3. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein wasserlösliches Algenat ist.

k, Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein wasserlöslicher Zelluloseäther ist.

5. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Alginat, insbesondere ein Natriumalginat ist.

6. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher eine Carboxymethylzellulose ist.

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7· Klebstoff nach einem der Ansprüche 1,bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtskonzentratiön/des Weichmachers bezogen auf die Gelatine in der Größenordnung von 1 $ liegt·.

8. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtskonzentration der Gelatine bezogen auf das Wassergewicht in der Größenordnung von kO °/o liegt.

9. Verfahren zur Zubereitung eines Klebstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6_t dadurch gekennzeichnet, daß man in einem zwischen 50 und 70 C temperierten Wasser eine solche Gelatinmenge auflöst, daß die Gewichtskonzentration der Gelatine bezogen auf das Wasser zwischen 25 und 60 °/o liegt, daß man dann an einer Probe die stöchiometrische Proportion eines Weichmachers nach Anspruch 1 zur Erzielung einer Viskosität der Lösung zwischen 60 und 1000 Centipoise bei Zubereitungstemperatur bestimmt, daß man daraufhin der Lösung die kleinste so bestimmte und dem zur Anwendung kommenden Gelatinegewicht entsprechende Weichmachermenge beimischt und daß man schließlich die Mischung auf Umgebungstemperatur abkühlt.

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