Schutzschild gegen Keime

IVLV
Schutzschild gegen Keime
Siegelfähige und antimikrobiell wirksame Folien für die Lebensmittelverpackung
schen Füllgut, Verpackung und
Packungsatmosphäre positive
Wechselwirkungen geschaffen,
ohne den gezielten Einsatz mo- welche die Haltbarkeit verbesderner Verpackungen auf der
sern sollen, um die Sicherheit
Basis von Polymermaterialien
und Qualität der so verpackten
nicht mehr vorstellbar. Diese
Lebensmittel zu gewährleisten.
müssen sich aber immer neuen Einen Teilbereich der aktiven
Herausforderungen stellen.
Verpackungssysteme bilden anDazu gehören aktuell die wach- timikrobiell ausgerüstete Matesenden Anforderungen des
rialien, die zur Verpackung von
Verbrauchers an Qualität und
Fleisch, Fisch, Geflügel und
Sicherheit von Lebensmitteln.
Käse sowie Brot oder Gemüse
Diese sollen so naturbelassen
eingesetzt werden können.
wie möglich sein und auf scho- Diese werden in den kommennende Art haltbar gemacht
den Jahren auch in Europa und
werden. Gleichzeitig fordern
damit in Deutschland stetig an
Handel und Marketing leichte,
Bedeutung gewinnen, da sie
flexible und transparente Verein Weg sind, diese Ziele zu erpackungsmaterialien, die natür- reichen.
lich auch unter ökologischen
Gesichtspunkten gute EigenNeue rechtliche
schaften aufweisen sollen. Als
Grundlagen
Beitrag zur Lösung dieser Probleme ist das Konzept des „Ak- Seit ungefähr einem Jahr ist
tiven Verpackens“ entwickelt
durch das Erscheinen der neuworden. Dabei werden zwien EU-Verordnung 450/2009
über aktive und intelligente
Materialien und Gegenstände
auch die rechtliche Grundlage
für antimikrobiell aktive Folien
gelegt. Hiernach sind aktive
Materialen so definiert, dass
sie gezielt Bestandteile enthalten, die Stoffe an das verpackte
Lebensmittel abgeben oder
diesem entziehen können. Die
Veränderung der Lebensmittel,
die durch die Abgabe dieser
Stoffe bewirkt wird, darf jedoch
Vergleich der Siegelnahtfestigkeiten bei verschiedenen Siegelnicht zu einer Irreführung des
temperaturen in Abhängigkeit vom Sorbinsäuregehalt in der
Verbrauchers führen, etwa
Lackschicht
durch Kaschieren des Verderbs.
Gleichzeitig muss die Verpackung mit den Gemeinschaftsvorschriften für Lebensmittel in Einklang stehen. Im
Projekt handelte es sich bei
den antimikrobiellen Bestandteilen um konventionelle Konservierungsstoffe: Sorbinund Benzoesäure sind für eine
Vielzahl von Lebensmitteln
zugelassen.
Die Lebensmittel können durch
Migrationsverlauf der Sorbinsäure in Wasser, aufgetragen gegen die Quadratwurzel der Zeit zum Nachweis der Diffusion
aktive Verpackungen mit weni-
Am Fraunhofer IVV in Freising wurde im Rahmen
eines Forschungsprojekts
der Industrievereinigung
für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V.
(IVLV) untersucht, wie
Verpackungsfolien mit
einer Schicht aus Polyvinylactetat, die antimikrobiell
aktive Substanzen enthält,
lackiert werden können,
um die Haltbarkeit des
verpackten Lebensmittels
zu verlängern. Die Wirksamkeit und Praxistauglichkeit der entwickelten
Siegelfolie konnte nachgewiesen werden.
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LEBENSMITTELTECHNIK 6/2010
ine erfolgreiche Vermarktung industriell erzeugter
E
Nahrungs- und Genussmittel ist
IVLV e.V.
Schragenhofstraße 35
80992 München
Tel.: 089/14 90 09 0
Fax: 089/14 90 09 80
Internet: www.ivlv.de
E-Mail: [email protected]
ger direkter Konservierung
belastet werden. Stattdessen
konzentriert man sich auf einen
unerlässlichen Oberflächenschutz. Für mikrobiologisch
besonders anfällige Lebensmittel wie Fisch oder Frischfleisch, das sehr häufig von
mittelständischen Unternehmen erzeugt und vermarktet
wird, eröffnen sich hier interessante Möglichkeiten. In herkömmlichen Verpackungen
haben diese Produkte auch
bei Kühlung nur eine sehr begrenzte Haltbarkeit. Lässt sich
durch den Einsatz von antimikrobiellen Verpackungen die
Haltbarkeit nur um wenige
Tage verlängern, bedeutet
dies einen erheblichen wirtschaftlichen Zugewinn.
Praxistaugliche
Konzepte erarbeitet
Ein Ziel des AiF-Projekts „Entwicklung und Anwendung siegelfähiger antimikrobiell aktiver Folien zur Lebensmittelverpackung“ war es, solche Folien weiterzuentwickeln. Dazu
wurden antimikrobielle Wirkstoffe in eine Lackschicht aus
Polyvinylacetat eingebracht,
die zugleich als Siegelschicht
diente. Dieser Ansatz ist neu
und wurde in der wissenschaftlich-technischen Fachliteratur
vorher nicht beschrieben. Auf
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IVLV
ABBILDUNGEN: FRAUNHOFER IVV BILDDATENBANK, C. HAUSER
eine optimale Maschinengängigkeit hin verfeinert. Als letzter Schritt der Projektarbeit
wurden praxisnahe Tests an
realen Lebensmitteln durchgeführt.
Wie sich herausstellte, eignen
sich die gängigen Polyolefine
als Basisfolien. Verwendet wurden EK-Flex NB in der Spezifikation 20/70 (PA/PE) von der
EK-Pack Folien GmbH sowie
LDPE. Für Polyolefine ist eine
Aktivierung der unpolaren
Oberfläche zwingend erforderlich um die Haftung von Lackaufträgen sicherzustellen, für
polare Werkstoffe wie Polyamid wird sie empfohlen. Für
die Oberflächenbehandlung
wurden zwei unterschiedliche
Verfahren erprobt, das weit
verbreitete und standardmäßig
weise ergab sich durch das Einfügen von Sorbinsäure als aktiver Komponente eine Verbesserung der Siegelfähigkeit.
Auch die Art der Basisfolie war
relevant für die Siegelkraft.
keime wurden Mikroorganismen aus verschiedenen Lebensmittelbereichen ausgewählt, wobei insgesamt eine
möglichst große Breitenwirkung der Folien angestrebt
wurde. Zum Einsatz kamen
daher der Verderbniserreger
Prüfung der
Pseudomonas fluorescens, die
Release-Eigenschaften
pathogenen Keime Staphylococcus aureus und Escherichia
Der gesetzlich festgelegte
coli, sowie als Vertreter der HeGrenzwert für das Vorhandenfen Saccharomyces cerevisiae
sein von Sorbinsäure in ausgewählten Lebensmitteln variiert. und als sehr resistenter SchimDaher ist es wichtig, die genaue melpilz Aspergillus niger. Die
Migrationsmenge aus der Lack- Keimabtötung lag nach 24 Stunden bei allen vegetativen Keischicht in ein Lebensmittelmen bei mindestens 5 log-Stusimulanz zu bestimmen. Diese
fen. Dies entspricht bei diesem
lässt sich quantitativ mittels
Testverfahren einer fast vollHPLC (Hochleistungs-Flüssigständigen Abtötung der Keime.
keits-Chromatographie) mit
UV-Detektion bei 260 nm ermit- Antimikrobiell aktive Schichten
teln. Das Release-Verhalten ge- mit Polyvinylacetat als Lackgrundstoff können diese Keime
gen Wasser wurde
an Folien gemessen, also wirksam bekämpfen. Es
wurden mehrere entsprechend
die zwischen null
ausgestattete Folien im Techniund zwanzig Prokumsmaßstab auf Produktionszent Sorbinsäure
anlagen hergestellt. Es war daim Lack enthielten.
bei möglich, unter ProduktionsDie Migrationsparametern zunächst eine entansätze dauerten
sprechend fließfähige Lackbis zu zehn Tagen.
schicht zu erreichen und diese
Es konnte festgeauf der Basisfolie zu verankern,
stellt werden, dass
die Abgabe der Sor- sodass bei den Folien konstante Eigenschaften erzielt wurbinsäure über die
Zeit dem Diffusions- den. Eine antimikrobielle Wirkung kann auch bei der technigesetz folgt. Der
Schematische Darstellung der Lackier- und Kaschieranlage
schen Herstellung der Folie
Kristallisationsgrad
durchgeführte Corona-Verfahsowohl mit schnelleren Trockvon Sorbinsäure scheint die
packungskonzept ist weltweit
nungszeiten und damit auch
Abgabe zu fördern. Bei den
auf dem Vormarsch, besonders ren und zum Vergleich ein
höheren Trocknungstemperafür Fleisch, Fleischerzeugnisse Niederdruck-Plasma-Verfahren. sorbinsäurehaltigen Folien
Als geeignetes Lösemittel für
turen, als auch bei niedrigeren
stellt sich bereits nach einem
und Molkereiprodukte.
Polyvinylacetat und Sorbinsäu- bis drei Tagen ein Endwert im
Schichtdicken gewährleistet
Wesentliche Punkte der Prowerden. Eine gewisse Mindestjektarbeit bezogen sich auf die re erwies sich Ethylacetat. Die angrenzenden Medium ein.
schichtdicke bleibt jedoch aufIn mehreren MigrationsverOberfläche des Basispolymers. aufgetragenen Schichtdicken
grund der Siegeleigenschaften
suchen konnte nachgewiesen
Sie muss eine optimale Haftung betrugen nach dem Trocknen
bis zu 20 µm. Die Herstellung
des Lacks sicherstellen. Das
werden, dass die von der Folie erstrebenswert. Die Wirksamkeit der Folien wurde im RahLösemittel für den Lackauftrag der beschichteten Folien eran das Lebensmittelsimulanz
men des Projekts an verpackmuss leicht entfernbar und wie- folgte halbautomatisch auf eiabgegebenen Konservierungstem Käse nachgewiesen.
dergewinnbar sowie lebensmit- ner Lackiermaschine der Firma stoffmengen bei allen in der
Erichsen, Modell Multicoater
CH/ct I
telgeeignet sein. Die ReleaseLackschicht getesteten KonzenK 303. Die meisten Siegelversu- trationen weit unter den für
Eigenschaften und die antimiche wurden nach dem konven- verschiedene Lebensmittel
krobielle Wirkung wurden antionellen Heißsiegelverfahren
hand von Migrationsuntersuzulässigen Höchstmengen lieDer ausführliche Projektmit glatten Siegelwerkzeugen
chungen und mikrobiologigen. Der Nachweis der antibericht kann bei der IVLVdurchgeführt. Neben der
schen Versuchen mit Testkeimikrobiellen Wirkung erfolgte
Geschäftsstelle unter office@
men aus dem Bereich der Bak- Schichtdicke auf den Folien
qualitativ anhand des modifiivlv.de angefordert werden.
terien, Hefen und Schimmelpil- wurden die Temperatur und
zierten Hemmhoftests sowie
der Druck der Werkzeuge vari- quantitativ mit dem Test auf
ze ermittelt. Die Abgabe der
iert. Die Siegelnahtfestigkeit
Wirkstoffe wurde quantitativ
antimikrobielle Wirksamkeit
Das Projekt wurde initiiert
steigt mit steigendem Siegelbestimmt. Die besten Muster
JIS Z 2801:2000, einer Methode durch Dieter Sandmeier, der
druck und steigender Dicke der der japanischen Gesellschaft
aus den Untersuchungen wurim August 2008 überraschend
Siegelschicht. Überraschender- für Industrienormen. Als Testden in weiteren Schritten auf
verstorben ist.
der Basis erprobter und eingeführter Verfahren lassen sich
mit den Ergebnissen des Forschungsvorhabens neue innovative Lebensmittelverpackungen entwickeln und herstellen.
Die Auswahl der benötigten
Komponenten aus lebensmittelrechtlich zugelassenen Ausgangsprodukten stellt sicher,
dass keine aufwändigen Zulassungsverfahren für die neuen
Folien erforderlich sind. Als
Agenzien wurden die Konservierungsstoffe Benzoesäure
und Sorbinsäure eingesetzt.
Antimikrobiell aktive Verpackungssysteme setzen einen
direkten Kontakt zwischen
der Lebensmitteloberfläche
und dem Packstoff voraus, Bedingungen, die in Skin-Packungen erfüllt sind. Dieses Ver-
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