Haltbarmachung von Lebensmitteln durch Hochdruck – welchen Einfluss hat die Verpackung?
42. Kulmbacher Woche - Kurzfassung Vortrag
In Zukunft wird der Lebensmittelabsatz von einer höheren Wertschätzung für haltbare Marken- und Qualitätsprodukte geprägt sein. Für Fleischerzeugnisse wird sich langfristig ein Absatzanteil von länger haltbaren SB-Waren von bis zu 50 % ergeben, wobei der Anteil der Discounter beim Fleischwarenabsatz auf 25 % wachsen wird (Quelle: Verbandsmitteilung Deutscher Raiffeisenverband e.V. (2005)). Um die geforderte mikrobiologische Stabilität von Lebensmitteln zu verlängern, setzt man neben der konventionellen thermischen Behandlung und der chemischen Konservierung auch Verfahren wie das Verpacken unter Schutzgas oder aktive Verpackungen ein. Seltener wird die Bestrahlung oder die Ultraschallbehandlung verwendet. Zur besonders schonenden Haltbarmachung wird seit einigen Jahren die Hochdruckbehandlung (HDB) in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
Für die meisten Güter liegt es aufgrund des diskontinuierlichen Betriebs von Hochdruckanlagen nahe, bereits verpackte Lebensmittel mit Hochdruck zu behandeln, wodurch sich eine Rekontamination bei der Abfüllung vermeiden lässt und eine Packstoffentkeimung in der Regel entfallen kann. Obwohl auch befüllte, starre Behälter mit flexiblen Verschlüssen bereits mit HD behandelt wurden, ist es für die Mehrzahl dieser Anwendungen einfacher, flexible Verpackungen auf Polymerbasis einzusetzen, die eine gleichmäßige Druckverteilung ermöglichen und sich daher für diese Behandlungsmethode besonders eignen. Diese flexible Verpackung stellt meist auch die Konsumverpackung dar.
Um die gewünschten Eigenschaften einer Kunststoffverpackung, wie Transparenz, Durchstossfestigkeit, Sauerstoff-, Wasserdampfbarriere oder UV-Schutz, zu erreichen, werden verschiedene Materialien zu einem Verbund zusammengefügt. Dabei kommen zwei Fügetechniken zum Einsatz, die einen Einfluss auf die Hochdruckstabilität haben können: die Klebstoff- und die Extrusionskaschierung. Allerdings sind auch die Eigenschaften der einzelnen Polymere bei der HDB von Bedeutung. Für die mechanische Stabilität einer Verbundfolie ist es wichtig, dass die einzelnen Elastizitätsmoduli der Folienkomponenten sich nicht zu stark unterscheiden, um einem Delaminieren vorzubeugen. Damit die in der Lebensmittelindustrie geforderte Gasbarriere bei gleichzeitigem Erhalt der Transparenz gewährleistet wird, werden polymere, funktionale Hochbarriereschichten, z. B. aus Ethylen-Vinyl-Alkohol – EVOH, in die Verbundfolie integriert. Eine andere Möglichkeit zur Barriereverbesserung stellt die Bedampfung mit anorganischen Schichten, wie SiOx und AlOx, oder die zusätzliche Verwendung von aktiven Komponenten, wie Sauerstoff bindenden Scavengern, dar. Als weitere Maßnahmen zur Haltbarkeitsverlängerung von Lebensmitteln ist die Verwendung einer Schutzgasatmosphäre zu sehen, die das Wachstum von Keimen unterdrückt. Die für Normaldruckbedingungen gültigen Funktionalitäten und Stabilitäten gelten aber nicht uneingeschränkt auch für die HDB.
Beispielswiese machen die in der Industrie zu findenden variierenden Druckbereiche und Behandlungsparameter, wie die Starttemperatur, die einfache oder Intervall-Druckbehandlung oder die Druckaufbau- und Abbaugeschwindigkeit, deutlich, dass die Verpackung sehr unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Häufig treten daher Schäden und unerwünschte morphologische Veränderungen auf, deren ursächliche Mechanismen teilweise noch unbekannt sind.
Grundsätzlich gibt es zwei Arten, Lebensmittel zu verpacken: in einer Vakuum- oder Schutzgasverpackung. Da die Schutzgasatmosphäre zusätzliche bakteriostatische Vorteile und eine bessere Produktpräsentation als eine Vakuumverpackung bietet, wird sie vielfach bevorzugt. Allerdings werden bei einer HDB durch die Kompression großer Gasvolumina hohe Anforderungen an den Packstoff gestellt.
Es zeigte sich, dass flexible Kunststoffe grundsätzlich für die HDB in Kombination mit einer Schutzgasverpackung geeignet sind, dass jedoch unter ungünstigen Bedingungen, wie eines zu schnellen und hohen Druckaufbaus, verschiedene druckinduzierte Veränderungen der Folien auftreten können. Es wurde eine Abhängigkeit der Schadensart und -intensität von der Mischung der Schutzgase, der Lebensmittelzusammensetzung, der Prozessführung und der Packungsform beobachtet. Da diese Effekte vor allem bei zu schnellem und zu hohen Druckauf- und -abbau entstehen, steht eine verpackungsschonende HDB im Konflikt mit qualitativen und sensorischen Anforderungen, die das Lebensmittel hat. Die Verpackungskonzepte der bereits auf dem Markt befindlichen hochdruckbehandelten Produkte stellen bisher lediglich individuelle empirisch gefundene Lösungen dar, die sich nicht einfach auf andere Produkte übertragen lassen. Die Herausforderung der Lebensmittelverpackungstechnik besteht also darin, ein Konzept zu entwickeln, bei dem die Verpackung gleichermaßen für die HDB wie für den Verkauf und die Lagerung geeignet ist. Die erforderlichen Barriere- und Schutzfunktionen der Verpackung müssen im Rahmen der Mindesthaltbarkeit stets gewährleistet sein. Bei Kunststoffverpackungen ist auszuschließen, dass zum einen niedermolekulare Komponenten der Polymermaterialien in unzulässigen Mengen in das Lebensmittel übergehen und dass zum anderen wertgebende Inhaltsstoffe, z. B. Aromen, aus dem Lebensmittel in oder durch die Verpackung abwandern.
Quelle: Kulmbach [ RICHTER, T., München-Weihenstephan ]
