Entwicklung und Implementierung nachhaltiger Verpackungen Anforderungen der Lebensmittelindustrie und der Konsumenten

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1 Entwicklung und Implementierung nachhaltiger Verpackungen Anforderungen der Lebensmittelindustrie und der Konsumenten Sophia Dohlen bio innovation park Rheinland

2 Anforderungen der Lebensmittelindustrie & Konsumenten an nachhaltige Verpackungen Anforderungen an Verpackungen Sicht: Industrie Schutz des Produktes Handhabung, Lade & Transportfunktion Erhalt der Qualitätskriterien Erhöhung der Sicherheit & Haltbarkeit Sicht: Konsument Handhabung & Stabilität Information & Kommunikation Nachhaltigkeit: Umweltfreundliches Material Nachhaltigkeit: Food waste Reduktion Wirtschaftlichkeit Entwicklung eines Verpackungsmaterial Implementierung einer alternativen Verpackung

3 Entwicklung einer aktiven Verpackung Meinungen aus der Industrie Lebensmittelunternehmen, Verpackungsindustrie und Handel haben ein großes Interesse an aktiven Verpackungen, dabei ist wichtig: Signifikante Erhöhung der Lebensmittelhaltbarkeit und Sicherheit Keine zusätzlichen hohen Kosten Prinzip sollte möglichst nicht deklariert werden müssen Weiterentwicklung inhärent antimikrobiell wirkender Polymere zu Verpackungsmaterialien für den Selbstbedienungsbereich von Fleisch und Fleischerzeugnisse

4 Sustainable Active Microbicidal (SAM ) Polymere Ziel Entwicklung antimikrobiell wirkender Folien, Schalen und Vliese Auswirkungen der Materialien und Verpackungen auf die Lebensmittelsicherheit, haltbarkeit und Ressourceneffizienz in der Lebensmittelproduktion SAM Polymer Poly(TBAMS) Antimikrobielle Funktion ist im Polymer verankert Wirksamkeit beruht auf elektrostatischen Wechselwirkungen Gute allgemeine Werkstoffeigenschaften + NR'R'' NR'R'' NR'R'' NR'R'' NR'R'' NR'R'' Struktur von SAM Polymeren

5 Untersuchungen Bestimmung der Wirksamkeit und Haltbarkeitszeiten durch Vergleich der Keimgehalte von Referenzen und Poly(TBAMS)Materialien Materialien Polymer Formkörper Folien Vliese Mikroorganismus Pathogene Bakterien Verderbniserregende Bakterien Schimmelpilze & Hefen Mischflora Niedrige und hohe Keimgehalte Lagerung Kühltemperaturen Gasatmosphäre Luftfeuchtigkeit Langzeitstabilität Medium NaCl Fleischextrakt Proteine Fleischsaft Geflügelbrustfilet Kalbschnitzel Kochschinken Bauernschinken

6 log 10 [KbE/ml] Poly(TBAMS) Wirksamkeit Mikroorganismen Wirksamkeit von Poly(TBAMS) gegen fleischspezifische Mikroorganismen REM Aufnahmen 8 7 C 24 h Referenz Poly(TBAMS) B. thermosphacta auf Referenzen 0 Staph. aureus E. coli Ps. fluorescens B. thermosphacta L. monocytogenes Lact. spp. C. jejuni B. thermosphacta auf Proben Sehr gute antimikrobielle Wirksamkeit von Poly(TBAMS)

7 Staph. aureus log 10 [KbE/mL] Herstellung von Folien Technikumsversuche 7 C 24 h Referenz Poly(TBAMS) ,5% 3% 5% 10% 12% 15% Wirksamkeit von Poly(TBAMS) steigt mit der Konzentration an Herstellung von Mehrschichfolien mit LLDPE als Basispolymer und 15% Poly(TBAMS) in der Innenschicht

8 Herstellung von Folien Produktionsversuch Produktionsversuch Folie Mehrschichtfolie mit Gasbarriere

9 Poly(TBAMS) 15 % in der Innenschicht / 10 % in Faser 15 % Poly(TBAMS) in Innenschicht 10 % Poly(TBAMS) in Faser 6 7 C 24 h Referenz Poly(TBAMS) 6 Referenz Poly(TBAMS) Staph. aureus log 10 [KbE/mL] Staph. aureus log 10 [KbE/mL] Sehr gute antimikrobielle Wirksamkeit von Poly(TBAMS)

10 log 10 [KbE/mL] Poly(TBAMS) 15 % in der Innenschicht / Haltbarkeit von Kochschinken Haltbarkeit von Kochschinken RAMAN Spektroskopie Aufnahmen 7 C h 7 6 Lactobacillus spp Zeit [h] Einbindung von höheren Prozenten an Poly(TBAMS) in die Folien Vergrößerung der Polymeroberfläche Poly(TBAMS) bietet großes Potential als Verpackungsmaterial die Haltbarkeit und Vermarktungszeiträume zu verlängern

11 15,5 % Ausschüsse bei frischem Geflügelfleisch Reduzierung durch aktive Verpackungen 15 % Einzelhandel: t/a Food Waste Reduzierung um 15 % durch aktive Verpackungen* Verluste [%] 15,5 Verluste [t] Tiere km: Bonn nach Lissabon Futter [t] % Weizen 3553 Fußballfelder Wasser [m³] Wasser 1906 Haushalte * 15 %Bei einer Verlängerung der Haltbarkeit um 2 Tage

12 Entwicklung einer aktiven Verpackung Meinungen aus der Industrie und der Konsumenten Lebensmittelunternehmen, Verpackungsindustrie und Handel haben ein großes Interesse an aktiven Verpackungen, dabei ist wichtig: Signifikante Erhöhung der Lebensmittelhaltbarkeit und Sicherheit Keine zusätzlichen Kosten Prinzip sollte möglichst nicht deklariert werden müssen Konsumenten: Generell skeptisch bei Stoffen, die zusätzlich in Verpackungen integriert werden müssen Skeptisch gegenüber längeren Haltbarkeitszeiten, Notwendigkeit und Zusammenhang Food Waste wird nicht gesehen

13 Nachhaltigkeit von neuen Verpackungstechnologien Nachhaltigkeit neuer Verpackungstechnologien in Hinblick auf eine ressourcenschonende Lebensmittelproduktion Entwicklung, Implementierung und Bewertung neuer Technologien Umweltaspekte Life Cycle Assessement: Verpackungsmaterial, größen Bewertung zur Reduktion von Food Waste Soziale Aspekte Akzeptanz der Lebensmittelindustrie Verbraucherakzeptanz Ökonomische Aspekte Kosten Rechtliche Aspekte Chemieindustrie Konsumenten Transportindustrie Interdiziplinäre Forschung Verpackungsindustrie Agrar und Ernährungsindustrie Entsorgung und Verwertung

14 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Kontakt: Sophia Dohlen Universität Bonn Institut für Ernährungs und Lebensmittelwissenschaften Arbeitsgruppe Cold Chain Management

15 Referenzen Appendini, P. and Hotchkiss, J.H. (2002) Review of antimicrobial food packaging. Innov Food Sci Emerg Technol. 3, Brodkorb, F., Fischer, B., Kalbfleisch, K., Robers, O., Braun, C., Dohlen, S., Kreyenschmidt, J, Lorenz, R. and Kreyenschmidt, M. (2015) Development of a New Monomer for the Synthesis of Intrinsic Antimicrobial Polymers with Enhanced Material Properties. Int J Mol Sci, Special Issue Antimicrobial Polymers , Coma, V. (2008): Bioactive packaging technologies for extended shelf life of meatbased products. Meat Science 78, Dohlen, S., Braun. C., Brodkorb, F., Fischer, B., Ilg, Y., Kalbfleisch, K., Kreyenschmidt, M., Lorenz, R. and Kreyenschmidt, J. (2015): The action profile of a new class of antimicrobial packaging material to improve meat safety and shelf life. Vortrag, Innovations in Food Packaging, Shelf Life and Food Safety, , Erding, Germany. Dohlen, S. and Kreyenschmidt, J. (2016): Frischeverlust verzögern Aktive und intelligente Verpackungen reduzieren Ausschüsse in Fleisch erzeugenden Ketten. Fleischwirtschaft 5, Kreyenschmidt, J., Albrecht, A., Braun, C., Herbert, U., Mack, M., Rossaint, S., Ritter, G., Teitscheid, P. and Ilg, Y. (2013): Food Waste in der Fleisch verarbeitenden Kette. Fleischwirtschaft 10, Quintavalla, S. and Vicini, L. (2002) Antimicrobial food packaging in meat industry. Meat Sci 62, Simon, P., Chaudhry, Q. and Bakos, D. (2008). Migration of engineered nanoparticles from polymer packaging to food a physiochemical view. Journal of Food and Nutritional Research 47: SusFoFlex: Smart and sustainable food packaging utilizing flexible printed intelligence and materials technologies, Reference number: , founded under: FP7KBBE, Verghese, K. Lewis, H., Lockrey, S. and Williams, H. (2015) Packaging's Role in Minimizing Food Loss and Waste Across the Supply Chain. Packaging Technology and Science Volume 28, Issue 7, pages , July 2015