Innovative Verpackungskonzepte: State of the Art und Zukunftstrends

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1 Innovative Verpackungskonzepte: State of the Art und Zukunftstrends PD Dr. Judith Kreyenschmidt, Lehrstuhl Lebensmittelverfahrenstechnik, Cold-Chain Management Group, Universität Bonn Rheinbach, PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

2 Aufgaben für eine Verpackungen Aufgaben der Verpackung Darbietung, Werbefunktion Information und Kommunikation Schutz der Ware Handhabung, Lade und Transportfunktion Verzögerung des Qualitätsverlustes Erhöhung der Lebensmittelsicherheit Verlängerung der Haltbarkeit Reduzierung von Ausschüssen, Nachhaltigkeit 2 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

3 Auswahlkriterien für eine Verpackungen Aufgaben der Verpackung Darbietung, Werbefunktion Information und Kommunikation Schutz der Ware Handhabung, Lade und Transportfunktion Verzögerung des Qualitätsverlustes Erhöhung der Lebensmittelsicherheit Verlängerung der Haltbarkeit Reduzierung von Ausschüssen, Nachhaltigkeit Auswahlkriterien Produktanforderungen, Charakteristika Erhalt der Qualitätskriterien Sicherstellung Lebensmittelsicherheit, Auswirkung Haltbarkeit Einsatz, Wertschöpfungskette Anforderungen der unterschiedlichen Akteure der Supply Chain, inkl. Konsumenten Preis Nachhaltigkeitsaspekte 3 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

4 Lieferketten leichtverderblicher Lebensmittel Herausforderungen Lange Transportwege und komplexe Lebensmittelketten Produktion und Lieferung von sicheren und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln Herz, Leber, Niere Schnauze, Ohren, Füße, Magen, Blase, Schwanz, Knochen Zunge Filet, Bauch Schinken, Schulter, Kotelett Nord Asien Russland Nord- & Südostasien Mexico 4 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

5 Anforderungen an eine Fleischverpackung Kennzeichen des Frischverlustes von Frischfleisch: - Kurze Haltbarkeitzeit - Verderb gekennzeichnet durch mikrobiologiesches Wachstum - Hohes Risiko für Wachstum von pathogen Keimen Haltbarkeitszeiten Produkt Schweinefleisch Geflügelfilet Aerobe Verpackung 6 Tage (4 C) 5 Tage (4 C) Kurze Vermarktungsfenster 5 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

6 Anwendung von Schutzgasen Haltbarkeitszeiten Produkt Aerobe Verpackung Schutzgasverpackung Schweinefleisch 6 Tage (4 C) Tage Geflügelfilet 5 Tage (4 C) Tage Signifikante Verlängerung des Vermarktungsfensters Schutzgasverpackungen: Veränderung der Gasatmosphäre in der Verpackung N 2, CO 2, O 2, Ar, Anwendung in SB Theken (national) Produkt-Gasverhältnis 1:2,5 (Aspekt der Nachhaltigkeit) 6 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

7 Anwendung von Vakuumverpackungen Haltbarkeitszeiten Produkt Aerobe Verpackung Schutzgasverpackung Vakuumverpackung Schweinefleisch 6 Tage (4 C) Tage 14 Tage Geflügelfilet 5 Tage (4 C) Tage 12 Tage Vakuumverpackung: Entzug von Sauerstoff in der Verpackung Schrumpfverpackungen, Skinverpackungen Anwendung: Internationaler Handel, Belieferung LEH 7 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

8 Verpackungsstrategien zur Verbesserung der Lebensmittelqualität, Sicherheit und Haltbarkeit Aktive Verpackungen Zusatz von Substanzen, [ ] die aktiv mit dem Produkt oder der Umwelt reagieren Intelligente Verpackungssysteme Bereitstellung von Informationen über die Historie, Frische, Sicherheit und Haltbarkeit eines Produktes 8 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

9 Übersicht über aktive Verpackungen Kissen, Etiketten, Vliese, Folien, Antimikrobielle Substanzen: Folien, Vliese, Bindung von : O 2, H 2 O, Geruch, CO 2 Absonderung von Gasen: CO 2, Ethanol Aktive Polymere: Chitosan, SAM Polymere Einbindung von: Metalle: - Silber, Stahl, Kupfer Organische Säuren: - Milch-, Propion-, Essigsäure Pflanzenextrakte: -Kräuteröle, Senföle, Wasabi Bakteriozine: Nisin, Lactacin, Pediocin Enzyme: Peroxidase, Lysozym 9 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

10 Aktive Verpackungen Verpackungstyp Ziel Anwendungsbeispiele Sauerstoff- Absorber Feuchtigkeitsabsorber (Absorbierende Pads, Sachets) Ethylen-Absorber (Sachets, Folien) Schwefeldioxide, SO 2 - Emitter Schutz vor Fettoxidation & Verfärbungen, Reduziert Wachstum von Mikroorganismen Kontrolliert oder absorbiert die Feuchtigkeit. Reduziert Wasseraktivität des Lebensmittels & somit mikrobielles Wachstum Verlangsamung der Reifung und des Weichwerdens Reduziert das Schimmelwachstum Fleischprodukte, ready-to-eat Produkte, Kaffee, Tee, Nüsse, Fleisch, Geflügel, Fisch, Früchte und Gemüse Früchte: Äpfel, Pfirsiche, Gemüse: Karotten, Kartoffeln, Rosenkohl Früchte Ethanol Emitters Hemmende Wirkung gegen Schimmel und Hefen Backprodukte, Trockenfisch CO 2 - Emitters Reduktion von Bakterien und Schimmel Fisch, Geflügel, Fleisch, Früchte, Gemüse 10 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

11 Übersicht über aktive Verpackungen Kissen, Etiketten, Vliese, Folien, Antimikrobielle Substanzen: Folien, Vliese, Bindung von : O 2, H 2 O, Geruch, CO 2 Absonderung von Gasen: CO 2, Ethanol Aktive Polymere: Chitosan, SAM Polymere Einbindung von: Metalle: - Silber, Stahl, Kupfer Organische Säuren: - Milch-, Propion-, Essigsäure Pflanzenextrakte: -Kräuteröle, Senföle, Wasabi Bakteriozine: Nisin, Lactacin, Pediocin Enzyme: Peroxidase, Lysozym 11 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

12 Prinzipien von antimikrobiell wirkenden Substanzen Biozidfreisetzung Abtötung bei Kontakt Metalle: Silber, Kupfer Bakteriocine: Nisin, Lacticin Organische Säuren: Benzoesäure, Sorbinsäure Enzyme: Lysozyme, Peroxidasen Pflanzenextrakte: Rosmarinöl, Senföl Chitosan SAM Polymere (mod. from Tiller 2006, Ilg & Kreyenschmidt 2012) 12 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

13 Verpackungsstrategien zur Verbesserung der Lebensmittelqualität, Sicherheit und Haltbarkeit Aktive Verpackungen Zusatz von Substanzen, [ ] die aktiv mit dem Produkt oder der Umwelt reagieren Intelligente Verpackungssysteme Bereitstellung von Informationen über die Historie, Frische, Sicherheit und Haltbarkeit eines Produktes 13 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

14 Neue Wege zur Informationsbereitstellung über den Zustand des Produktes Intelligente Verpackungen: Informationen über die Sicherheit (Bio-Sensoren Informationen über die Frische Informationen über die Frische, Temperaturhistorie Informationen über die Historie Gas-Indikatoren Elektronische Indikatoren 14 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

15 Zeit-Temperatur-Indikatoren (TTI) Nutzen / Vorteile Kontinuierliche Überwachung der Produkttemperatur Hilfsmittel für Verbraucher Indirekte Beurteilung des Frischezustandes bzw. die verbleibende Resthaltbarkeit des Produktes (produktbegleitende Kontrolle) Lagerhaltungsoptimierung (LSFO-FIFO) 15 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

16 Zeit-Temperatur-Indikatoren (TTI) Temp. Ende Mindeshaltbarkeitsdatum Tatsächliche Haltbarkeit 4 C Temp. 25 C Zeit Ende Mindesthaltbarkeitsdatum 4 C 16 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt Zeit (Fuchs, 2009)

17 Software Tool zur Kontrolle der Kühlkette auf Basis der Temperaturhistorie 17 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

18 Die Zukunft: elektronische Mindesthaltbarkeitsdaten Resthaltbarkeit: 8 Tage Produktion Handel Warenfluss (Fleischprodukt mit intelligenter Verpackung) 18 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

19 Biokunststoffe Biobasiert: vollständig oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen Biobasiert (e.g. Biobasiertes PE, PA, PET, PTT) Bioabbaubar und biobasiert (e.g. PLA, PHA, PBS, Stärke- Blends) Nicht bioabbaubar Synthetisch Bioabbaubar Bioabbaubar: Zersetzung in Wasser, CO2 und Biomasse (e.g. PE, PP, PET) (e.g. PBAT, PCL) Fossilbasiert 19 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

20 Bewertung der 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 20 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Cold Chain Management Group Universität Bonn, 21 PD Dr. Ing. Judith Kreyenschmidt