Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projekte

Selbstheilende Barriereschichten in Lebensmittelverpackungen basierend auf dem Prinzip der Mikroverkapselung - SmartBarriers

Ziele

Entwicklung von selbstheilenden Barriereschichten aus biobasierten Polymeren für Lebensmittel-Kartonverpackungen

Aufgaben

Kartons zum Verpacken von Lebensmitteln werden für viele Anwendungen mit einer Barriereschicht versehen. Wird der flache Karton zur fertigen Verpackung gefaltet, können in der Barriereschicht Mikrorisse entstehen, die negative Einflüsse auf die Sperreigenschaft haben. Um dies zu verhindern, sollen Barriereschichten mit mikroverkapselten Selbstheilungskomponenten entwickelt werden. Wird während der Verarbeitung die Barriereschicht beschädigt, brechen die Mikrokapseln auf und geben die Heilungskomponente zum Verschließen der Risse frei.

Die biobasierten Barriereschichten sollen aus Stärke und Cellulose entwickelt werden. Für die Mikroverkapselung der Selbstheilungskomponenten werden drei Ansätze untersucht: Mikroverkapselung von Pflanzenölen, von Barrierematerial und von wasserfreien Salzen.

Status Quo

Auf der Suche nach möglichst nachhaltigen Verpackungen werden papierbasierte Verpackungen verstärkt nachgefragt. Für Anwendungen im Lebensmittelbereich werden die Papiere und Kartons oft mit einer zusätzlichen Beschichtung ausgestattet, um die notwendigen Barriereeigenschaften zu erreichen. Hierfür werden zurzeit vorwiegend fossilbasierte Polymere eingesetzt.

Vorteile

Werden Verpackungskartons mit einer biobasierten Barriere beschichtet, ist das Endprodukt vollständig biobasiert. Biobasierte Barrieren auf Basis von Stärke und Cellulose zeichnen sich zudem durch eine gute Sperreigenschaft gegenüber Mineralölen aus.

Zurzeit nicht gelöst ist die verarbeitungstechnisch bedingte Beschädigung der Barrierebeschichtungen. Bisher zur Verfügung stehende Systeme mit einem Selbstheilungsprinzip beruhen auf toxischen Stoffen, die für den Einsatz im Lebensmittelbereich nicht in Frage kommen. Mikroverkapselte lebensmittelkompatible Komponenten bieten einen innovativen alternativen Lösungsansatz.

Projektdaten

Das Projekt „Selbstheilende Barriereschichten in Lebensmittelverpackungen basierend auf dem Prinzip der Mikroverkapselung“ wird von folgenden Partnern realisiert:

  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) (Förderkennzeichen 22015118)
  • Papiertechnische Stiftung PTS
  • Mitsubishi Hitec Paper Europe
  • Smurfit Kappa
  • Solam GmbH
  • Prüfbau GmbH

Laufzeit: September 2019 – August 2022

 

Verpacktes Gemüse; Bild: Smurfit Kappa
Prinzip der Selbstheilung nach Rissbildung: Mikrokapseln (rote Kreise) brechen auf, wenn die Barriereschicht (grün) verletzt wird und entlassen die „Heilungskomponenten“, die wiederum die Risse verschließen. 
Bild: Fraunhofer IAP

Prinzip der Selbstheilung nach Rissbildung: Mikrokapseln (rote Kreise) brechen auf, wenn die Barriereschicht (grün) verletzt wird und entlassen die „Heilungskomponenten“, die wiederum die Risse verschließen.

Bild: Fraunhofer IAP

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