INNOVATIVE LEBENSMITTELVERPACKUNGEN

Entwicklung umweltfreundlicher Papier-basierter Verpackungsmaterialien

Cobb Testing
Foto: Robert Josipovic (Delsci GmbH)

MVTR Testing
Foto: Robert Josipovic (Delsci GmbH)

Shelf-life Testing
Foto: Robert Josipovic (Delsci GmbH)

Papier und Karton werden seit hunderten Jahren zur Verpackung von Lebensmitteln und verderblichen Gütern eingesetzt. Es besteht jedoch ein immenser Bedarf an technologischen Verbesserungen, um den vielen teils widersprüchlichen Anforderungen an moderne Verpackungsmaterialen gerecht zu werden. Verpackungen dienen als physische Barrieren zum Schutz der verpackten Güter vor äußeren Einflüssen; sie sollen Kontaminationen und den Verlust von Nährstoffen vermeiden und dabei den Konsumentenwünschen wie auch den gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich Lebensmittelsicherheit entsprechen. Das jeweilige Verpackungsmaterial soll die Qualität des Lebensmittels bis zum Kunden garantieren (Geschmack, Haptik, Geruch etc.) und häufig auch die Haltbarkeit eines Produkts im Sinne der Nachhaltigkeit (Abfallvermeidung durch weniger Lebensmittel, die weggeworfen werden müssen) verlängern. Weiters sollen möglichst umweltverträgliche Produktionsbedingungen und Produktlebenszyklen möglich sein, ohne dabei die betriebswirtschaftliche Rentabilität zu gefährden.

Papierbasierte Verpackungen schneiden bei den letztgenannten Punkten sehr gut ab, haben aber im Vergleich zu Plastikmaterialien oft Nachteile in Bezug auf Wasserdampfdurchlässigkeit sowie Fettbeständigkeit. Die Entwicklung von papierbasierten Verpackungen für Lebensmittel mit hohem Wasser- oder Fettgehalt ist ein hochaktives Forschungsgebiet. Es wurden bereits viele Forschungserfolge in diesem Bereich erzielt, indem die Beständigkeit von Papieren mit Beschichtungen, Laminierungen und Imprägnierungen mit Wachsen oder Harzen zur Verbesserung der Barrierefunktion erhöht wurde. Gleichzeitig jedoch bleiben die Vermeidung von Umweltbelastungen während der Produktion und die Rezyklierbarkeit eines Barriere-Papierprodukts, sowie in letzter Konsequenz eine rasche Abbaubarkeit der Produkte am Ende des Lebenszyklus, wichtige Entwicklungsziele.

Derzeit bieten auf dem Markt erhältliche hochsperrende Papierverpackungslösungen Wasserdampfdurchlässigkeitsraten (WVTR) von < 10 g m-2 d-1 und Sauerstofftransferraten (OTR) < 100 cm³ m-2 d-1. Diese Verpackungspapiere haben jedoch nach dem Falten und Formen der Verpackung immer noch Probleme mit ihrer Biegerissbeständigkeit, und die Barriereeigenschaften nehmen ab. Auch die Gleichmäßigkeit solcher Beschichtungen weist oft Unregelmäßigkeiten auf, die Probleme hinsichtlich der Lagerstabilität von Lebensmitteln verursachen können. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die Barriereeigenschaften des Papiers durch das Falten abnehmen und die Gleichmäßigkeit solcher Beschichtungsfilme schließlich Fehlstellen aufweist, welche Probleme hinsichtlich der Lagerstabilität von Lebensmitteln verursachen können. Darüber hinaus nutzen Lebensmittelproduzenten zum Teil überfunktionalisierte Verpackungen mit perfekten Barriereeigenschaften, die möglicherweise gar nicht erst erforderlich sind und durch aktuelle Papierverpackungen mit den bereits erwähnten Barriereeigenschaften ersetzt werden könnten.

Im Rahmen dieses Projekts werden wir maßgeschneiderte Verpackungsmaterialen entwickeln, die präzise auf ihr Anwendungsgebiet abgestimmt sind und dabei einen möglichst kleinen ökologischen Fußabdruck hinterlassen.

Mit Lagerversuchen werden wir ihre Eignung für den Erhalt labiler Lebensmittelinhaltsstoffe untersuchen, indem wir während der Lagerung relevante Parameter, wie die antioxidative Kapazität und die Wasseraktivität, beobachten. Gleichzeitig werden mit Hilfe von Infrarot-Spektroskopie die Widerstandsfähigkeit der Verpackungsmaterialien gegenüber den verpackten Gütern und damit verbundenen chemischen Änderungen und Alterung untersucht. Wir erwarten dabei, Verpackungsmaterialien mit ähnlich vorteilhaften Eigenschaften wie konventionelle Vergleichsprodukte zu identifizieren. Diese werden dann in einem letzten Schritt mikrobiellen Abbauversuchen unterzogen, um deren biologische Abbaubarkeit zu evaluieren.

Lead Researcher:

DI Dr. Markus Brandstetter
Head of Infrared & Raman Spectroscopy,
RECENDT GMBH (Research Center for
Non Destructive Testing GmbH)

markus.brandstetter@recendt.at
+43 (732) 2468 - 4620
www.recendt.at