BioActiveMaterials – Nachhaltige und biobasierte Verpackungsmaterialien für sichere Lebensmittel

Verpackungen schützen Lebensmittel und helfen dadurch, Lebensmittelabfälle zu reduzieren. Andererseits werden für die Herstellung der Verpackungen Materialien benötigt, die nach dem Gebrauch entsorgt werden müssen. Daher besteht ein großer Bedarf, herkömmliche mineralölbasierte Lebensmittelverpackungen durch biobasierte Materialien zu ersetzen. Gleichzeitig muss jedoch die Sicherheit der verpackten Güter nach wie vor gewährleistet sein.

Ziel des Projekts ist es, die Lebensmittelverschwendung zu reduzieren und gleichzeitig nachhaltigere Verpackungsrohstoffe einzusetzen. Als Grundmaterial für die Verpackung soll Papier verwendet werden. Neue biobasierte Beschichtungen sollen dem Papier neue Funktionalitäten verleihen, wodurch sich zusätzliche Einsatzmöglichkeiten als Verpackungsmaterial ergeben.

Im Projekt BioActiveMaterials wurden aktive Beschichtungen auf Papier und daraus erste Demonstratoren für typische Packmittel (Siegelbeutel, Einschlagpapier) erarbeitet. Neben der Funktionalität der beschichteten Papiere wurde auch deren Rezyklierbarkeit untersucht.

Funktionale Eigenschaften durch Kombination von Protein- und wachshaltigen Beschichtungen

Am Fraunhofer IGB haben wir verschiedene biobasierte Schichten entwickelt, die eine Barriere gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf und Mineralölen aufweisen, sowie antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften besitzen. Hierfür wurden Kombinationen aus verschiedenen Proteinschichten und wachshaltigen Beschichtungen untersucht, die natürliche Wachse wie Carnauba-, Bienen- oder Candelillawachs sowie natürliche Antioxidantien enthalten. Letztere dienen der Stabilisierung der Filme und können durch ihre antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften das verpackte Gut zusätzlich schützen.

Langzeitstabile Dispersionen zur Herstellung homogener Beschichtungen

Zur Herstellung homogener Beschichtungen wurden Protokolle zur Formulierung langzeitstabiler und gut verarbeitbarer wässriger Dispersionen erarbeitet. Auf einer Pilotbeschichtungsanlage des Projektpartners wurden mit diesen Dispersionen beschichtete Papiere hergestellt.

Wirksame Barriere gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf und Mineralölen

Die Untersuchung der Barriereeigenschaften der besten Kombinationen ergab für die Sauerstofftransmissionsrate 5 cm³/(m²*d*bar) und für die Wasserdampftransmissionsrate 500 g/(m²*d). Gegenüber Mineralölen wurde eine gute Barrierewirkung gemessen.

Ein Bedrucken der beschichteten Papiere ist möglich.

Eine Langzeitbeständigkeit gegenüber Wasser dagegen ist bisher noch nicht gegeben, hierfür sind weitere Optimierungen notwendig.

Alternativer Sprühauftrag als essbare Beschichtung

Alternativ könnten die entwickelten wachshaltigen Dispersionen auch direkt auf Lebensmittel aufgetragen werden – als essbare Beschichtungen. Dies soll in weiterführenden Kooperationen untersucht werden.