Feuchteregelnde Folien für verpackungsrelevante Anwendungen

02.11.2017

Schimmel auf Erdbeeren, welke Champignons und Knäckebrot, das nicht mehr knackt – trotz Verpackung sind Beeinträchtigungen der Qualität von Lebensmitteln bis hin zu ihrem Verderb nicht ausgeschlossen. Klimatische Einwirkungen, Gasaustausch und Kondenswasserbildung sind die Ursachen. Können aktive Verpackungen hier Abhilfe schaffen?

Sven Sängerlaub, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Freising, stellte den langen Entwicklungsweg einer Folie vor, die zurecht als aktiver oder smarter Packstoff bezeichnet werden kann. Mit Sven Sängerlaub wird erstmals ein Absolvent als Referent in dieser Veranstaltungsreihe begrüßt. Sängerlaub studierte in einer der letzten Diplom-Matrikel im Studiengang Verpackungstechnik und startete das Auftakt-Kolloquium in Wintersemester 2017-18.

Active packaging oder smart packaging sei ein Megatrend, jedoch mit eher langsamem Wachstum. Smart bedeutet, dass die Funktionen der Verpackung über das übliche Maß hinausgehen, was sich im vorgestellten Beispiel auf feuchteabsorbierende Eigenschaften bezieht.

Nicht nur dem Verpackungstechniker ist bekannt, dass die Qualität des Packgutes, insbesondere von Lebensmitteln, durch Wasseraktivität beeinflußt wird. Fettoxidation, Enzymaktivität, Verlust der Rösche und beschleunigtes Wachstum von Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien sind mögliche Folgen von Wasseraufnahme.

Wasser in einer Packung entsteht, wenn die Gleichgewichtsfeuchte zwischen Makro- und Kryptoklima gestört wird, es am Packmittel zur Kondensation von Wasser kommt und dieses auf das Gut tropft. Als Gegenmaßnahme werden zum Beispiel Saugeinlagen oder Absorber verwendet, die das Wasser aufnehmen. Jedoch ist es damit nicht möglich, die relative Feuchte zu regulieren und Wasserbildung zu vermeiden.

Diese Feuchteregulierung soll nun eine modifizierte Folie bieten. Als Wasserabsorber fungieren klassische Trockenmittel wie Silica-Gel und Salze wie Calciumchlorid (CaCl2) und Natriumchlorid (NaCl). Bei Feuchtigkeitsaufnahme geht der Feststoff in eine Lösung über, kann bei Reduzierung der Luftfeuchtigkeit das Wasser aber auch wieder abgeben. Konstanz der Feuchtigkeit wird erzielt.

Die Einlagerung der Salze in die Folie erfolgt bei der Herstellung, indem die Kristalle fein gemahlen (Korngröße < 2 µm) der Polymerschmelze beigefügt und über die Scherkräfte im Extruder gleichmäßig verteilt werden. Die für die Aufnahme der Wassermoleküle benötigten porösen Strukturen entstehen durch Recken und/oder Schäumen der Folie. Eine Vielzahl von Versuchen unterschiedlicher Polymer-Trockenmittel-Kombinationen und unter variierenden Einflussparamtern wurde durchgeführt.

Wer den Dreisatz beherrscht, sei Experte in der Verpackungsindustrie, meint der Referent mit einem Augenzwinkern. Doch wenn man seinen formel- und diagrammgespickten Ausführungen zur Beschreibung der Phänomene folgt, wird schnell klar, dass Aufmerksamkeit in der Mathematikvorlesung nicht schadet.

Abschließend kommt der Referent zum Spannenden, wie er sagt, denn die ganze Theorie interessiere die Firmen nicht. Für sie sind praktische Ergebnisse relevant, die schließlich mit Champignons, Erdbeeren und Tomaten erzielt wurden.  Die praktischen Versuche mit den feuchteregelnden Folien beweisen: der Hut des Champignons bleibt geschlossen, seine helle Farbe erhalten, und Schimmelbildung bei Erdbeeren tritt verzögert auf.

Nun heißt es, die zunächst nur unter Laborbedingungen durchgeführte Folienproduktion in industriellen Maßstab zu überführen und eine Zulassung der Folien gemäß EU-Verordnung zu bewirken.

Von der gegenüber herkömmlichen Folien veränderten Optik und Haptik konnten sich die Zuhörer selbst überzeugen. Fragen nach Bedruckbarkeit und Verarbeitbarkeit kamen auf. Die Entwicklung sei hier noch nicht abgeschlossen, Versuche zur Generierung optimaler Folieneigenschaften werden sich bezüglich Bedruckung und Verarbeitung fortsetzen. Als wichtige Frage wurde auch die nach der Geschmacksneutralität gestellt. Auch hier gehen die Forschungen weiter.

 

Text und Foto: Inés Heinze