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Aktive VerpackungenSven Sängerlaub, Kajetan Müller, Klaus Rieblinger
BDVI-Seminar, 29. September 2010
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Forschung und Dienstleistungen im Fraunhofer IVV
- Food Ingredients
- Lebensmittelqualität
- Verpackungen
- Produktsicherheit und Analytik
- Recycling
- Biogene Rohstoffe
- Analytische Sensorik
- Maschinen und Anlagen der Verpackungstechnik
- Informationen: www.ivv.fraunhofer.de
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Klassifizierung von Lebensmitteln nach Klassifizierung von Lebensmitteln nach Klassifizierung von Lebensmitteln nach Klassifizierung von Lebensmitteln nach äääähnlichen hnlichen hnlichen hnlichen SchSchSchSchäääädigungsmechanismendigungsmechanismendigungsmechanismendigungsmechanismen (Beispiele):(Beispiele):(Beispiele):(Beispiele):• trockene fetthaltige Lebensmittel (z. B. Snacks, Trockensuppen,
Getreideerzeugnisse, Müsli): Fettoxidation, Wasseraufnahme• trockene fettarme Lebensmittel (Trockenbackwaren): Wasseraufnahme• kompakte fetthaltige Lebensmittel (Pflanzenöle, Butter, Margarine,
Schokoladen, Süßwaren, Ölsamenkerne): Fettoxidation, Wasseraufnahme• flüssige wasserhaltige Lebensmittel (Fruchtsaft, Softdrinks): Aromaverlust, Wasserverlust, Vitaminabbau, Farbveränderungen
• Molkereiprodukte (Käsesorten, Milchsorten, Joghurt): Mikroorganismenwachstum, Wasserverlust, Fehlaromen (Lichtgeschmack)
• Fertiggerichte: Mikroorganismenwachstum, Wasserverlust, Fettoxidation• Fleischprodukte, zubereitet: Mikroorganismenwachstum, Wasserverlust, Fettoxidation, Farbveränderungen
• Tiefkühlprodukte (fettfrei, fetthaltig, ...): Wasserverlust, Fettoxidation• pflanzliche Frischprodukte (Obst, Gemüse): Mikroorganismenwachstum, Wasserverlust, Konsistenzverlust
• Frischfleisch: Farbveränderungen, Mikroorganismenwachstum
Schädigungsmechanismen bei Lebensmitteln
Quelle: Prof. Dr. H.-C. Langowski, Lehrstuhl für Lebensmittelverpackungstechnik, TUM München
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Zusammenfassung: Wichtige Ursachen für Verderb
Wasserhaushalt: Wasseraufnahme,
Wasserverlust
Sauerstoffhaushalt:Sauerstoffaufnahme,
Sauerstoffmangel
Lichteinfluss: sichtbares Licht / UV-Licht
mikrobiellerVerderb
Migration aus der Verpackung
Wirkung Ethylen
Quelle: Prof. Dr. H.-C. Langowski, Lehrstuhl für Lebensmittelverpackungstechnik, TUM München
Passive Verpackungen bieten begrenzte Funktionalitä t: Zusätzlicher Schutz durch Aktive und Intelligente Verpackungen r ealisierbar.
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Begriffsbestimmung Aktive Verpackung
“Aktive Lebensmittelkontakt-Materialien und -Gegen stände sind derart beschaffen, dass sie gezielt "aktive"Bestandteile enthalten, die auf das Lebensmittel über-gehen oder ihm bestimmte Stoffe entziehen sollen.”
Konservierungs- Sauerstoffmittel FeuchteAntioxidantien EthylenKohlendioxid KohlendioxidAromastoffe (Gerüche)
Quelle: Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 des Europäischen Parlaments und Rates
Füllgut
Motivation für Einsatz: Zusätzlicher Schutz, Reduzi erung oder Vermeidung von Zusatzstoffen in Lebensmitteln/Pharm azeutika
Packstoff, Packmittel
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Aktive Verpackung
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Aktive Verpackung
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive und Intelligente Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Getränke: empfindlich gegenüber Sauerstoff und Licht , Mineralwasser in PET: Migration Acetaldehyd
���� Farbveränderungen
���� Geschmacks-veränderungen
� Abbau wertgebenderInhaltsstoffe (Vitamine, Antioxidantien)
Empfindlichkeit einiger Getränke
Wichtigste Sauerstoffquelle: Sauerstoffpermeation d urch Wandungund Verschluss in die Packung (abhängig von Abfüllp rozess)���� Anwendung O 2-Absorber zur Verringerung der O 2-Permeation
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Lebensmittel Toleranzschwelle (mg O2 / kg)Bier 1 – 4 Wein 3Milch 8steril. Gemüse 15Ketchup 15Fruchtsäfte 20Röstkaffee 110Emmentaler Käse 500
nach Dr. Rudolf Heiss
Empfindlichkeit einiger Lebensmittel
Angaben für Toleranzschwellen veraltet: Neuermittlun g notwendig���� IVLV-Projekt (www.ivlv.de) „ Sauerstoffverträglichkeit
verpackter Lebensmittel Schwerpunkt„: Fruchtsäfte
Toleranzschwellen für Sauerstoff:
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Empfindlichkeit: Photosensibilisierte Reaktion
Singulett-Sauerstoff
SauerstoffSensibilisatorFarbstoff
92 kJoule/mol
Singulett-Sauerstoff
zerstört den Farbstoff
Licht
- natürliche Farbstoffe führen zu photosensibilisier ten Oxidationen - Antioxidantien nicht wirksam - transparente Verpackungen verstärken Problematik
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Polyamidbasierte Sauerstoff-Absorber (PA-MXD6) :
Maßname: Sauerstoff-Absorber für Getränke
Na2SO3 + ½ O2 Na2SO4
Source: T. Ching, Tasteless Oxygen Scavenging Polymers, 2000
Natriumsulfitbasierte Sauerstoff-Absorber:
Feuchte
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Sauerstoff-Permeation: Kunststoff-Flasche für Milch
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 20 40 60 80
time [days]
OTR [cm
³/(Pck d bar)]
Scavenger bottle 1
Scavenger bottle 2
without scavenger
mit Absorbermit Absorberohne Absorber
Zeit [Tage]
O2-Durchlässigkeit
[cm³O2/(Flasche d bar)]
Vereinfachte Überschlags-rechnung zu MHD:
- O2-Empfindlichkeit Milch:8 mg O2 / kg Milch ���� ~ 6 cm³ O2
- O2-Durchlässigkeit Flasche ohne Absorber: ���� 0,5 cm³/d (0 ���� 100 % O2)���� 0,1 cm³/d (0 ���� 21 % O2)
Haltbarkeit = 6 [cm³ O2] /0,1 [cm³ O2 / d] = 60 Tage
- Flasche mit AbsorberHaltbarkeit: “600 Tage”���� abhängig von Kapazität des Absorbers
Sauerstoff-Absorber für lange Haltbarkeit: Hohe Kap azität notwendig.
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0
0,5
1
1,5
2
0 30 60 90 120
Zeit in Tagen
O2-
Auf
nahm
e in
ein
e
0,5-
l-Fla
sche
in m
g/l
unbeschichtetinnenbeschichtetaußenbeschichtetSauerstoff-AbsorberPEN
Scavenger verbraucht
Sauerstoff-Permeation: PET-Flasche für Bier
O2-Toleranz von Bier���� MHD
Bei PET-Flaschen für Bier stehen Sauerstoff-Absorbe r in Konkurrenz zu Barrierebeschichtungen.
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Mineralwasser: Acetaldehyd in PET-Flaschen
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Mineralwasser: Übergang von Acetaldehyd aus PET
Acetaldehyd in Mineralwässern:
- Acetaldehyd kann bei Herstellung von PET-Flaschen entstehen- gefundene Mengen bis 30 µg / l: ungiftige Mengen- Geruchsschwelle in Wasser: 10 … 120 µg / l- Grenzwert für Übergang Acetaldehyd von Kunststoff in
Lebensmittel: max. 6000 µg / kg- tritt eher bei Einwegflaschen auf: Mehrwegflaschen enthalten
zum Teil Acetaldehyd-AbsorberQuelle: Stiftung Warentest 8/2008
Vergleich Acetaldehyd in Kaffeepulver: 35.000 bis 7 0.000 µg/kg.
Fehlgeschmack in Mineralwässern aus PET-Flaschen:
Quelle: Czerny M, Christlbauer M, Schieberle P et al: Reinvestigation on odour thresholds of key food aroma compounds and development of an aroma language based on odour qualities of defined aqueous odorant solutions, Eur Food Res Technol, Springer, 2008
Quelle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie, 2001
Quelle: Mayer, 1999
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Quelle:„RICHTLINIE 2002/72/EG DER KOMMISSION vom 6. August 2002Über Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen“
Übergang von Acetaldehyd, Grenzwert
US Patent 6,274,21214. August 2001
• Nach BfR (Empfehlung XVII, Stand 01.04.2004) nur Anthranilsäureamidals Acetaldehyd-Absorber in PET zugelassen (maximal 0.05%)
• Reaktion in der PET-Schmelze bei der Preformherstellung
• Reduktion der Acetaldehydkonzentration in der Flaschenwand (71% bei 0.05%, Quelle US 6,274,212)
O
NH2
NH2
C H 3
OH---- HHHH2222OOOO+
Quelle: Frank Welle, Fraunhofer IVV
Mineralwasser: Acetaldehyd-Absorber für PET
NH
NH CH3
O
detector response
detector response
detector response
detector response
RetentionszeitRetentionszeitRetentionszeitRetentionszeit [min][min][min][min]
ohne Acetaldehyd-Absorber4.7 ppm AA4.7 ppm AA4.7 ppm AA4.7 ppm AA
1.6 ppm AA1.6 ppm AA1.6 ppm AA1.6 ppm AA
O O
CH3
EthylenglycolEthylenglycolEthylenglycolEthylenglycol
Mineralwasser: Wirkung Acetaldehyd-Absorber in PET
mit Acetaldehyd-Absorber
Acetaldehyd-Absorber können die Migration von Acetalde hyd aus PET in Mineralwasser deutlich reduzieren. Quelle: Frank Welle, Fraunhofer IVV
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive und Intelligente Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Schädigung von Wurst, Fleisch und Fertiggerichten
Mikrobieller Verderb- startet meistens an der Oberfläche- Maßnahmen:
- Hygiene, - Kühllagerung- Schutzbegasung: CO 2 + N2 oder
CO2 + O2 (nur Frischfleisch)- Einsatz Konservierungsmittel ���� Reduzierung durch Antimikrobielle
Verpackung möglich
Fleisch, Wurst und Fertiggerichte empfindliche gege nüber mikrobiellem Verderb und Sauerstoff
1
2 3
Schweinehals1 frisch2 nach 12 Tagen 3 nach 12 Tagen, verdorben
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Antimikrobielle Verpackung
Verpackung mit Antimikrobieller Substanz ���� Substanz migriert an die Oberfläche des Lebensmittels
Ansatz Fraunhofer IVV: Compound oder Lack mit
- Benzoesäure
- Sorbinsäure
Trägerfilm
aktive Schicht
AntimikrobiellerWirkstoff:
Abtöten des Mikroorganismus
Quelle: Dr. D. Sandmeier, Fraunhofer IVV
Die Feuchtigkeit an der Oberfläche des Lebensmittel s löst den anti-mikrobiellen Wirkstoff und ermöglicht die Migration zum Mikroorganismus.
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Test: Petrischalen mit Testkeime und antimikrobiellen PET-Folien => Hemmhof
Quelle: Dr. D. Sandmeier, Fraunhofer IVV
Antimikrobielle Verpackung
Direkter Kontakt mit Lebensmittel notwendig für Wir ksamkeit.
Anwendungsgebiet für Antimikrobielle Verpackungen:Skinverpackungen
Quelle: Dr. D. Sandmeier, Fraunhofer IVV
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Vergrauen von Fleischwurst:
Quelle: Sandmeier, D.: Welche Auswirkungen hat Sauerstoff auf Lebensmittel? Fraunhofer IVV, Freising, Jahrestagung 2004
Schädigung durch Sauerstoff
Sauerstoff: Oxidation, photosensibilisierte Oxidati on- photosensibilisierte Oxidation: an Oberfläche, bereits geringe
Sauerstoffkonzentrationen wirksam
- Maßnahmen: Schutzbegasung (CO 2/N2-Gemische), Lichtschutz und optimierte Kühlthekenbeleuchtung
- Sauerstoffquellen: Restsauerstoff von Schutzbegasung (0,5 – 2% O2), Sauerstoffpermeation, Restsauerstoff in Produkt���� Absorption durch schnell reagierenden Sauerstoff-Absorber
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Aromaschwelle in Wasser (µg/kg)Beispiele
Hexanal 10Octenal 4Nonenal 0,8
Aldehyde
KetoneOctenon 0,036Octadienon 1,2 x 10
-3
Oxidationen führen zu flüchtigen Carbonylverbindungen mit zum Teil sehr geringen Aromaschwellen.
Schädigung durch Sauerstoff
Abbauprodukte der Oxidation:
Quelle: Sandmeier, D.: Welche Auswirkungen hat Sauerstoff auf Lebensmittel? Fraunhofer IVV, Freising, Jahrestagung 2004;
Czerny M, Christlbauer M, Schieberle P et al: Reinvestigation on odour thresholds of key food aroma compounds and development of an aroma language based on odour qualities of defined aqueous odorant solutions, Eur Food Res Technol, Springer, 2008
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Ox.: Fe ���� Fe2+ + 2 e-
Red.: ½ O2 + H2O + 2 e- ���� 2 OH-
------------------------------------------------Redox.: Fe + ½ O2 + H2O ���� Fe(OH)22 Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O ���� 2 Fe(OH)32 Fe(OH)3 ≡≡≡≡ Fe2O3 * 3 H2O
Anwendung:- Sachets, Schalen, Folien
Absorber wird durch Feuchtigkeit des Lebensmittels aktiviert.
Reaktionsgleichung: Eisenbasierter Sauerstoff-Absorber
Sauerstoff-Absorber
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Sauerstoff-Absorber in Verpackung: Sachets
Sachets: Einsatz sinnvoll, wenn durch Verbraucher a kzeptiert.
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Sauerstoffabsorbierende Folie
O2
Umgebung
Lebensmittel
O2
Passive Barriereschicht (EVOH)
sauerstoffzehrende Schicht (eisenbasiert)
Siegel- / Kontaktschicht
Trägerschichten
Die Auswahl der Polymere – Wasserdampf und Sauerstof fdurch-lässigkeit – hat einen großen Einfluss auf die Kineti k.
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Sachets versus sauerstoffabsorbierende Folie
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
0 1 2 3Zeit (Tage)
O2-Konzentration [%]
Temperatur: 23 °CFolien-Dicke: 120 µmrelative Feuchte: 100 %
Temperatur: 23 °C, Folien-Dicke: 120 µmrelative Feuchte: 100 %, Kopfraum: 125 cm³
Kopfraum: 130 cm³Temperatur: 23 °CMasse: ca. 3 g
Die Absorptionsgeschwindigkeit (Kinetik) sauerstoff absorbierender Folien muss verbessert werden.
Zu beachten ist:
Um photoinduzierte Oxidationen zu verhindern muss der gesamte Restsauer-stoff absorbiert werden.
erstellt in Zusammen-arbeit mit Linde Gas AG
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Verbesserung der KinetikAnsatz I (Fraunhofer IVV): Verbesserung eisenbasier ter SauerstoffabsorberAnsatz:Ansatz:Ansatz:Ansatz:- Verbesserte Auswahl von Polymeren für sauerstoff-absorbierende Folien: hohe Wasserdampf- und Sauerstoff-durchlässigkeit
- Modifikation des Abpackprozesses zur Erhöhung der Wirksamkeit der Folie
AiF-Projekt„Optimierung transparenter Verpackungen mit eisen-basierten Sauerstoff-Scavengern für Kühlthekenprodukte“Start: 2008, Ansprechpartner: Dr. Klaus Rieblinger, Tel.: 08161-491 611; E-Mail: [email protected]
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½ O2 + H2 H2O
Verbesserung der Kinetik: Wasserstoff und Palladium
Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:Palladium
MMMMöööögliche Applikationen:gliche Applikationen:gliche Applikationen:gliche Applikationen:
- nanoskalige Vakuumbeschichtung auf Folie
Initialisierung:Initialisierung:Initialisierung:Initialisierung:
- MAP-Begasung mit H2
- Wasserstoff ist ein zugelassener Lebensmittel-zusatzstoff: E949
Ansatz II (Fraunhofer IVV): Pd-basierter Sauerstoff -Absorber
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0
0,5
1
1,5
2
0 2 4 6 8 10 12 14Zeit [Stunden]
Sauerstoffkonzentration [%]
Referenz
Pd-bedampfte Folie
- Kopfraum der Zelle: 150 cm³- nanoskalige Palladiumschicht
Referenz (Zelle ohne Probe)
Folie II
Folie I
Verbesserung der Kinetik: Wasserstoff und Palladium
Palladiumbasierter Sauerstoff-Absorber: schnelle Re aktion ���� viel versprechend für Weiterentwicklung
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive und Intelligente Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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O2-Mangel
mikrobiellerVerderb
Wirkung Ethylen
Schädigung von Obst und Gemüse
Wasserverlust
zu hohe CO2-Konzentration
Großer Einfluss: Vorerntebedingungen, Licht, Temperatur, relative Luftfeuchte
mechanische Belastungen
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C2H4 + 4 MnO4- + 4 H+ ���� 4 MnO2 + 2 CO2 + 4 H2O
Quelle: V. Fleischmann,, Fraunhofer IVV
Ethylenabsorber: Sachet
Reaktionsgleichung Reaktionsgleichung Reaktionsgleichung Reaktionsgleichung KaliumpermanganatKaliumpermanganatKaliumpermanganatKaliumpermanganat::::
Weitere Ethylen-Absorber: Molekularsieb, Aktivkohle
Zusätzliche Elemente – Sachets – werden aus Marketinggründen oft nicht gewünscht ���� Integration in Verpackung sinnvoll
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0 h 1 h 2 h 4 h 8 h 16 h 32 h 64 hZeit
Ges
amta
ufna
hme
von
Eth
ylen
in m
l / 1
g
Ansatz Fraunhofer IVV: Integration von Ethylen-Abso rbern in Wandung von Wellpappe
Ethylenabsorber: Neue Entwicklung
Referenz
verschiedene Modifikationen
Ethylenabsorbierende Wellpappe: erfolgreiche Versuc he mit Labormustern ���� viel versprechend für Weiterentwicklung
Quelle: V. Fleischmann, Fraunhofer IVV
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Antimikrobielle Verpackung: SO2-Emitter für Weintrauben
organische Säure + H2O ���� H3O+ + organische Säure-
CaSO3 + H3O+ ���� Ca2+ + H2SO3
H2SO3 ���� H20 + SO2 ↑
SO2-Desorber für Weintrauben (engl. sulphur pad)
Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:Reaktionsgleichung:
Applikation:Applikation:Applikation:Applikation:
- wirkt gegen Grauschimmel - Beilagen (Matten) für Verpackungen von
Weintrauben
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Feuchteregulierung: Motivation
Optimale Lagerbedingungen für Obst und Gemüse:- O2: 1 bis 10 (20) %- CO2: 0 bis 10 (20) %- rel. F.: 80 bis 95 % - T: 0 bis 15 °C - stark speziesabhängig- Temperatur beeinflusst
Atmungsrate- Ethylen startet Reife
Für viele Frischeprodukte gilt grob: Q 10= 2 … 5(Die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht sich bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C um den Faktor Q 2 bis 5 .)
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Feuchteregulierung: Idee zur Lösung der Aufgabe
024681012141618202224
70 75 80 85 90 95 100
Gleichgewichtsfeuchte / relative Feuchte [%]
Wassergehalt [gH2O/g
NaCl]
Literaturwerte, 20 °C
23 °C
7 °C
verzögerter Anstieg der rel. F. (von 75 auf 100 % rel. F.)
Wasserdampf-Sorptionsisotherme von Speisesalz (NaCl)
Deliqueszente Salze absorbieren/desorbieren definiert große Mengen Wasserdampf ���� Feuchteregulierung. Dabei bilden sich Salzlösungen.
Silicagel
Superabsorber
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Aufbau feuchteregulierender Folien
Siegelschicht (Innenschicht)
Barriereschicht (Außenschicht)
feuchteregulierende Schicht
Aktive Schicht muss Hohlräume enthalten, um Salzlös ung zu speichern.
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Nachweis der feuchteregulierenden Funktion
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 1 2 3 4 5 6
Zeit [Tage]
Wassergehalt [g
H2O/g
Folie]
Desorption: 60 % rel. F., 23 °C
Absorption: 100 % rel. F., 23 °C
PP mit 6 Masse-% NaCl, geschäumt und gereckt
Folien mit Salz absorbieren reversibel Wasserdampf.
45
Feuchteregulierung: Schalen mit Champignons, 8 Tage
Vergleich:
0 Tage
ohne NaCl 6 % NaCl, o. Sie.-S. 18 % NaCl
46
Feuchteregulierung: Masseverlust der Champignons
Masseverlust korreliert mit NaCl-Gehalt der Schalen.
47
Feuchteregulierung: Keimzahlbestimmung Champignons
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
0 2 4 6 8 10
Lagerzeit [Tage]
koloniebildende Einheiten KBE
(log KBE/g)
Schale, PP ohne NaCl
Schale, PP / PP mit 6 % NaCl / Siegelschicht PP (45 µm)
Schale, PP / PP mit 6 % NaCl
Schale, PP / PP mit 12 % NaCl
Schale, PP / PP mit 18 % NaCl
Tendenz zur Verringerung der Gesamtkeimzahl durch Wirkung von Salz.
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Feuchteregulierung: Helligkeit, L-Wert, Champignons
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
102
0 2 4 6 8 10
Lagerzeit [Tage]
L-Wert
Schale, PP ohne NaCl
Schale, PP / PP mit 6 % NaCl / Siegelschicht PP (45 µm)Schale, PP / PP mit 6 % NaCl
Schale, PP / PP mit 12 % NaCl Schale, PP / PP mit 18 % NaCl
Bessere Farberhaltung durch Wirkung von Salz.
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Inhaltsverzeichnis
1. Ursachen für den Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutika
2. Verpackungen mit Zusatzfunktion: Aktive und Intelligente Verpackungen
3. Spezielle Anwendungsfelder für Aktive Verpackungen• Getränke• Wurst, Fleisch, Fertiggerichte• Obst, Gemüse• Pharmazeutika
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Schädigung durch Feuchtigkeit
Pharmazeutika empfindlich gegenüber Wasseraufnahme,Sauerstoff und Licht
Luftfeuchtigkeit
Wirkung vonWirkung vonWirkung vonWirkung von FeuchtigkeitFeuchtigkeitFeuchtigkeitFeuchtigkeit::::
• Abbau von Inhaltsstoffen• Verklumpen von inhalierbaren Pulvern• Änderung der Struktur
Wirkung vonWirkung vonWirkung vonWirkung von SauerstoffSauerstoffSauerstoffSauerstoff::::• Oxidation von Inhaltsstoffen
Zersetzung von Acetylsalicylsäure (Aspirin)
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Sachet, Behälter u. Verschlüsse für Pharmazeutika
versch. Trockenmittel
versch. Anbieter
Blisterverpackungen, Vermeidung der Kantenproblematik
Aluminium-verbundfolie mit Trockenmittel
Alcan, Formpack
spritzgegossene Teile und (Folien) für den Pharma- und technischen Bereich
Molekularsieb, Silicagel in Polymer
Capitol Europe, Activ-Pak
Grace Davison, FloTechSüdchemie, 2AP
EinsatzWirksubstanzFirma, Handelsname
Feuchte-Absorber am Markt: Compound, Masterbatch
Quelle: Grace DavisonAdsorbents
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Band mit Molekularsieb: Feuchteabsorption
Feuchteabsorption bei 10 % relativer Luftfeuchte
53
Sauerstoff-Absorber am Markt
PharmaKeepPharmaKeepPharmaKeepPharmaKeep®®®® System von SSystem von SSystem von SSystem von Süüüüdchemie:dchemie:dchemie:dchemie:
Kapazität min. 20 cm3 O2 / Kanister
Sauerstoff-Absorber kann mit Trockenmittel kombinie rt werden.Quelle: Dr. C. Kröhnke, Airsec – Süd-Chemie, Frankreich
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E = Al, Zr,Ti, ...
Heteroatom in der anorganischen Struktur
organischeVernetzung
funktionelleGruppe
SiOO
O
E
SiO
O O
O
OO
SiO
R
O Si
anorganisches Silicat-netzwerk
Sauerstoff-Absorber auf Basis Hybrid Copolymer
Aufbau:
- Silikat-Netzwerk mitSauerstoff-Absorber
- Katalysator
- Photoinitiator
- Antioxidantien
Strukturelemente der anorganisch-organischen Hybridpolymere (ORMOCER®)
Funktionalität kann an versch. Applikationen angepasst werden.
Quelle: Fraunhofer ISC
ACOSIC - A project supported by the European Commission.
Ansatz Fraunhofer ISC: UV-aktivierbarer Lack
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UV-initiierte, metall-katalysierte Oxidation der aktiven Substanz, die kovalent am Silikatnetzwerk gebunden ist.
Sauerstoff-Absorber auf Basis Hybrid Copolymer
Quelle: Fraunhofer ISCZeit [Tage]
Sauerstoff-Absorption
[cm³O2 / g Schicht]
UV-Aktivierung nach 7 Tagen Lagerung bei 21 % O2
Vorteil: Partieller Auftrag möglich.���� Applikation: Folien, Dosen, Blister.
ACOSIC - A project supported by the European Commission.
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Aktive Verpackungen am IVV, Gemeinschaftsforschung
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Kontakt:
Sven Sängerlaub
Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und VerpackungAbteilung: MaterialentwicklungGiggenhauser Straße 35,D-85354 Freising
Telefon: +49 (0) 8161 / 4 91-503mailto: [email protected]://www.ivv.fraunhofer.de
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.