Jun 122017
 
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Eine Möglichkeit, Lebensmittel haltbarer zu machen, ist das Entkeimen unter bestimmten Temperatur-/Zeit-Kombinationen
(siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Sterilisation). Dazu gehören Pasteurisations- und Sterilisationsprozesse, die zwar eine Verlängerung des Mindesthaltbarkeitsdatums bewirken, jedoch auch gleichzeitig eine enorme Belastung für das Verpackungsmaterial durch die Temperatur- und Feuchtebehandlung bedeuten. Die Hauptfunktion der Verpackung besteht darin, das Produkt zu schützen. Daher muss sichergestellt sein, dass das Material für diese Prozesse auch geeignet ist.

In der industriellen Fertigung werden Autoklaven eingesetzt, um die Lebensmittel zu sterilisieren. Es handelt sich dabei um einen Behälter, der gasdicht verschlossen werden kann, um Stoffe, z. B. Lebensmittel, im Überdruckbereich thermisch zu behandeln (siehe auch Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Autoklav).

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Abbildung 1: Industrie-Autoklaven

Da Erprobungstests in den groß-industriellen Anlagen aufwendig und somit kostenintensiv sind, können grundsätzlich die Materialeigenschaften zunächst auch im Labormaßstab untersucht werden. Der Innoform Testservice nutzt dafür einen Autoklaven, der analog zu den groß-industriellen Anlagen mit Heißwasser- bzw. Kühlwasserberieselung arbeitet, und bei dem der Gegendruck gesteuert werden kann, damit eventuelle Gaspolster in der zu sterilisierenden Packung nicht zum Platzen führen.

Die Temperaturprogramme können frei definiert werden, so dass alle in der Praxis gängigen Programme der Pasteurisation und Sterilisation auch im Labor durchgeführt werden können.

Abbildung 2: vertikaler Labor-Autoklav

Abbildung 2: vertikaler Labor-Autoklav

 

Abbildung 3: Musterbeutel in Labor-Autklaven

Abbildung 3: Musterbeutel in Labor-Autoklaven

 

 

 

 

 

 

 

Folgende Materialeigenschaften werden häufig im Vergleich zu den Ausgangseigenschaften vor Sterilisation untersucht, da sie als kritisch für die Praxis zu bewerten sind:

  • Dimensionsstabilität/Optik
  • Verbundhaftung zwischen den einzelnen Materialschichten
  • Siegelnahtfestigkeit
  • Sauerstoffbarriere: Beim Einsatz von feuchtigkeitsabhängigen Werkstoffen,
    wie z. B. EVOH und PA, sinkt die Gas-Barrierewirkung des Materials durch den Sterilisationsprozess häufig. Wie stark der Einfluss ist bzw. wie lange es dauert, bis das Material sich davon „erholt“, kann durch eine Abklingkurve gemessen werden, indem die Permeationsmessung unmittelbar nach der Sterilisation gestartet wird.
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Abbildung 4: Abklingkurve der Sauerstoffdurchlässigkeit nach Sterilisation

 

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Abbildung 5: Sauerstoffbarriere-Material mit coextrudierten Schichten aus EVOH und PA

Untersuchung des Einflusses auf die lebensmittelrechtliche Eignung durch Autoklavierung

Der Übergang von Substanzen aus Verpackungsmaterialien auf ein Lebensmittel ist von vielen Parametern abhängig. Neben z. B. der Löslichkeit der Substanzen, dem pH-Wert und den Diffusionseigenschaften der verwendeten Materialien spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle. Eine Temperaturerhöhung führt zur Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit. Als Faustregel geht man bei einer Temperaturerhöhung um 10° C (exakter10 K) von 10 K einer Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit aus (Arrhenius-Regel). Daher kann es für Sterilisationsanwendungen sehr wichtig sein, die Migration bei erhöhten Temperaturen zu messen.

Für die Herstellung von Kaschierklebern auf Polyurethan-Basis werden Isocyanate als Ausgangssubstanzen verwendet. Beim Erwärmen der daraus hergestellten Verbundfolien kann der Kleber durch Hydrolyse zurückspalten, und es können sich primäre aromatische Amine bilden, obwohl der Kleber zuvor ausgehärtet war und mit Standardtests (z. B. 2 h/70° C) Aminfreiheit bestätigt werden konnte.  Einige Vertreter der Substanzgruppe der primären aromatischen Amine (paA) sind bekanntlich krebserzeugend; daher ist die Auswahl der richtigen Klebstoffe für Sterilisationsanwendungen essentiell, wie auch die Überprüfung der Klebstoffe unter realistischen Temperaturbedingungen.

Für Sterilisationsverfahren wurde beobachtet, dass die Ersatzbedingungen von 4 h bei Rückflusstemperatur geringere Amin-Migrationswerte als eine Sterilisation von 30 min bei 121° C ergeben können. Die Eignung eines Kaschierklebers kann nur durch eine Prüfung auf paA-Migration nach Sterilisation im Autoklaven und Einhaltung der Grenzwerte unter diesen Praxisbedingungen sichergestellt werden.
Damit Sie Ihre Produkte nicht in großen Industrieanlagen prüfen müssen, betreiben wir seit einiger Zeit einen modernen Laborautoklaven mit aktueller Steuerungs- und Kühltechnik, so dass wir industrielle Sterilisationsprozesse schnell und kostengünstig simulieren können.

Bei Interesse sprechen Sie uns gern an:

Innoform Testservice GmbH
Matthias Bösel
Industriehof 3
26133 Oldenburg
Tel.: +49 441 94986-0
Fax: +49 441 94986-29
www.innoform-testservice.de
E-Mail: matthias.boesel@innoform.de

Jun 122015
 
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Barriere und Verpackung, ein Thema, das wieder mehr in den Focus rückt und Schwerpunkt der Innoform und SKZ Kooperationstagung „Barriere-Verbundfolien – Verbesserte Haltbarkeit von Lebensmitteln“ am 23.09/24.09 2015 in Würzburg ist.

Auf der diesjährigen Tagung, die 2-jährig stattfindet, dreht sich alles um die Haltbarkeitsverbesserung von Lebensmitteln mittels Barrierefolien.
Gegenstand der Tagung sind relevante Folien – sowohl mit organischen (Kunststoff-) als auch anorganischen Barriereschichten – die eine Barriere gegen Licht, Wärme, Gase oder zunehmend auch gegen Migration unerwünschter Stoffe aus der Umwelt schaffen.
Experten aus Lebensmittelproduktion, Folienherstellung und Maschinenbau referieren über Einsatzmöglichkeiten von Barrierefolien.
Nicht nur die eigentlichen Barrierefolien, deren Herstellung und Verarbeitung sind Thema der Tagung, sondern auch neue Sterilisationsmethoden und deren Einfluss auf Material und Maschine.

Mit der rasanten Zunahme der industriellen Lebensmittel- und Verpackungsproduktion steigt der Bedarf an Barrierefolien, um das Produkt sicher zum Konsumenten zu bringen, mit wachsendem Umweltbewusstsein und steigenden Rohstoffpreisen verschiebt sich die Verwendung konventioneller Rohstoffe immer mehr in Richtung nachwachsender bzw. biobasierter Rohstoffe. Gleichzeitig rückt eine qualitative und bewusste Ernährung immer mehr in den Vordergrund. Die Verbraucher fordern natürliche und auf ursprüngliche Art und Weise hergestellte Lebensmittel.

Hier ergibt sich ein neues, spannendes Feld für Barrierefolien – Erhöhung des Verbraucherschutzes durch Barriere gegen alle möglichen, unerwünschten Stoffe. Sei es das viel besprochene Mineralöl aus Zeitschriften in Recyclingkartons, die Geruchsträger, die beim Transport und Lagerung übergehen können oder einfach die unerwünschten Gase z.B. beim Vertrieb an Tankstellen.

Drei Viertel der Verbraucher legen Wert auf das Recycling der Verpackung. Rund 40 % wollen seriöser über Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit des Produkts und des Verpackungsmaterials informiert werden

In Forschungsprojekten wird daran gearbeitet, biobasierte Barriereschichten zu entwickeln und die Barriereeigenschaften von Biopolymeren wie z.B. Proteine, Polysaccharide und Lipide für die Anwendung in Lebensmittelverpackungen zu verbessern. Verschiedene Proteine, wie z.B. Molke, Casein, oder Gelatine werden bereits als Rohstoff für Verpackungskonzepte verwendet; Protein basierte Folien und Beschichtungen können durch unterschiedliche Technologien wie Lackieren und Extrusion verarbeitet und hergestellt werden.

Die Forderung nach ursprünglich hergestellten Lebensmitteln hat Einfluss auf neue Methoden der Haltbarmachung: Frisch und knackig sollen Lebensmittel schmecken, gesund aussehen und sich dann auch noch gut anfühlen. Maschinenbauer, Folienhersteller und Abpacker müssen sich hier neuen Herausforderungen stellen. Was ist bei der Auswahl der Materialen zu berücksichtigen und welchen Einfluss hat diese Methode auf die Füllgüter und das Material?
Welche Anforderungen ergeben sich für die Materialien? Was muss bei der Entwicklung neuer Maschinenkonzepte berücksichtigt werden und welche Folien kommen zum Einsatz?
Durch neue Möglichkeiten der (Hochdruck-)Sterilisation bleiben Lebensmittel frisch und knackig, das Risiko einer Verunreinigung durch Mikroorganismen wird auf ein Minimum reduziert, ernährungsphysiologisch wertvolle Inhaltsstoffe wie Enzyme und Aromen bleiben fast unverändert und das bei einer Reduzierung des Energieaufwands im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie die thermische Erhitzung.

Auch für die klassischen Haltbarmachungsverfahren Sterilisation und Pasteurisation sind neue Folien am Markt – auch hier diskutieren Fachleute die neuen, sicheren Folien.

Neben Haltbarkeit verbessernden Methoden runden neue Entwicklungen in der Maschinenbautechnik zur Folienherstellung ab:

Wie kann das bestehende Folienspektrum durch die Aufrüstung vorhandener Maschinen erhöht werden? Welche Kosten und Rohstoffeinsparungen ergeben sich daraus? Wie viel nachhaltiger kann das im Vergleich zum Neuinvest sein?

Zum ersten Mal widmet sich ein Vortrag dem Thema Wärmebarriere mit Folien – hier als Beitrag zum Convenience-Trend, der nach wie vor die Verpackungsbranche in Schwung hält.

Auf dieser Tagung erfahren die Teilnehmer alles über die neuesten Trends und Entwicklungen in der Barrierefolientechnologie. Es werden Lösungen für verbesserte Folien und ganze Verpackungssysteme vorgestellt und die neuen wie bekannten Anforderungen an die Barriere im Verarbeitungsprozess detailliert diskutiert.

 

Weitere Informationen finden Sie unter http://sp.innoform.de

Innoform Coaching GbR

Karen van Wüllen
Stüvestraße 25
49205 Hasbergen
Tel.: +49 (0)5405 80767-280
E-Mail: karen.vanwuellen@innoform.de