Sorgfältig auswählen

Eigenschaften von Kunststofffolien

17.02.2007 Kunststoffe müssen gewisse Eigenschaften für den korrekten Schutz des Inhalts aufweisen. Die Auswahl ist bei dem großen Spektrum der lieferbaren Kunststoffe enorm. Die Eigenschaften von Monofolien und Verbundfolien sind zudem sehr unterschiedlich. Demzufolge sind die verwendeten Kunststofffolien jeweils separat zu bewerten. Abschließende Erkenntnisse sollten durch eigene Lagertests gewonnen werden, um die Entscheidung für die geeignete Kunststofffolie zu untermauern.

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Die Barriereeigenschaften für die einzelnen Gase, Dämpfe oder Aromen werden als Durchlässigkeit angegeben. Kleine Durchlässigkeitswerte bedeuten also gute Barriereeigenschaften. Die Angabe der Wasserdampfdurchlässigkeit erfolgt in g/m²·Tag bei 25°C. Das Feuchtigkeitsgefälle beträgt während des Packmitteltests in der Regel 85auf 0% relative Luftfeuchtigkeit.

Feuchtigkeit und Sauerstoff Paroli bieten

Im Food-Bereich wird PE mit einer Dicke von 50µm als ausreichender Feuchtigkeitsschutz eingeschätzt. Die Durchlässigkeit beträgt hier 1,5g/m²·Tag. PETP amorph beispielsweise weist bei einer Dicke von 100µm eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 2 g/m²·Tag auf. Für höhere Ansprüche sollte eine Metallisierung, eine PVDC-Lackierung oder für eine absolute Wasserdampfsperre eine Aluminium-Kombination verwendet werden. Aluminium gilt bereits ab einer Dicke von 12µm als Wasserdampfbarriere. Als Orientierungshilfe dient die DIN 53122 für Einzelfolien.

Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 60% und bei Kondenswasserbildung, zum Beispiel bei Kühllagerung, kann es zu einer Materialschwächung bei Karton- und Papierverpackung kommen. Das schlägt sich in einer Verringerung des sogenannten Kantenstauchwiderstands nieder. Die Palettiervorgänge und die Stabilität fertig konfektionierter Paletten während des Transport können beeinträchtigt werden. Lange Transportwege durch unterschiedliche Klimazonen sind also zu bedenken.

Bereits geringste Sauerstoffmengen rufen Reaktionen mit Lebensmittelinhaltsstoffen, verbunden mit einer Qualitätsverschlechterung, hervor. Die Sauerstoffaufnahmegrenzen eines Lebensmittels, bevor eine sensorische Qualitätsminderung erkennbar ist, sind bei Bier (1 bis 4mg/kg), bei Fruchtsäften (10mg/kg), bei Sterilmilch (1 bis 8mg/kg), bei Speiseölen (50 bis 100mg/kg), bei Nüssen (5 bis 15mg/kg) und bei Röstkaffee (110mg/kg) niedrig.

Der Schutz eines sauerstoffempfindlichen Produkts muss durch eine dichte Verpackung ohne Beschädigungen, Dünnstellen und Löcher gewährleistet werden. Darüber hinaus sind Lager- und Verarbeitungsbedingungen (Kühltemperaturen, Sterilisation) zu beachten. Faustregel: Eine Temperaturerhöhung um 10°C zieht eine Verdoppelung der Sauerstoffdurchlässigkeit des Packmittels nach sich. Die Gasdurchlässigkeit wird in cm³/m²·bar·Tag angegeben.

Durch einen Verbund mit PVDC oder EVOH können Monofolien eine Sauerstoffdurchlässigkeit von weniger als 10 cm³/m²·bar·Tag erreichen. Polypropylen besitzt ebenfalls eine gute Sauerstoffbarriere. Vielen Folienhersteller bezeichnen die eingebaute Gasbarriere mit X. Als absolute Sauerstoffbarriere gilt der Aluminium-Verbund.

Das Aroma wirkungsvoll schützen

Aromen können durch Verpackungen diffundieren. Dabei können sie einen Fremdgeruch oder -geschmack im Füllgut selbst hervorrufen. Die Aromadichtigkeit gilt als die anspruchsvollste Aufgabe eines Packstoffes und ist schwierig zu beurteilen. Es ist unerlässlich, Lager- und Eignungstests mit dem Originalprodukt durchzuführen und die sensorische Qualität zu prüfen. Eine thermische Behandlung, wie zum Beispiel Sterilisieren, kann dabei die Durchlässigkeit des Packstoffs erhöhen. Einige Kunststoffe, wie beispielsweise PE, nehmen teilweise Aromen auf. Dieser Vorgang wird Aromascalping genannt. Er führt zu einem erkennbaren Verlust der sensorischen Eigenschaften. Ein bekanntes Beispiel ist der Geruchsstoff Limonen in Orangensaft, das in das PE vom Getränkeverbundkarton wandern kann.

Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff werden in der Verpackungstechnik häufig als Schutzgase für die MAP-Verpackung (Modified Atmosphere Packaging) eingesetzt. Diese Gase können aus der Verpackung entweichen. Hohe CO2-Konzentrationen in der MAP-Verpackung wirken hemmend auf das Keimwachstum, durch CO2-Verluste geht diese Eigenschaft verloren. CO2-haltige Getränke werden hierbei schal. In Füllgütern mit hohem Wasser- oder Fettgehalt, wie etwa Käse, löst sich das CO2 insbesondere bei niedrigen Temperaturen gut. Damit geht das CO2 der eigentlichen Schutzgasatmosphäre verloren.

Eine erhöhte Gasdurchlässigkeit der Packfolie kann durch das Entstehen von Dünnstellen während des Tiefziehens, durch undichte Siegelnähte, durch ungeeignete Verschlusssysteme oder durch Temperaturerhöhungen während des Transports auftreten. Deswegen müssen nicht nur die Kenndaten des Packstoffes, sondern auch die Gasdurchlässigkeit der fertigen kompletten Verpackung berücksichtigt werden.

Kunststoffe weisen gegenüber Kohlendioxid eine höhere Permeabilität als bei Sauerstoff und Stickstoff auf. Man gibt das Verhältnis der Durchlässigkeit von Kohlendioxid:Sauerstoff:Stickstoff als Faustregel mit 4:1:0,25 an.

Lichtschutz undChemikalienbeständigkeit

Das sichtbare Licht weist eine Wellenlänge von 400 bis 800nm auf. Unter 400nm liegt der Spektralbereich des ultravioletten Lichts (UV-Licht), über 800nm der Bereich der Infrarotstrahlung (IR). Lichtenergie beschleunigt die biochemischen Reaktionen, vor allem die Oxidation. Davon besonders betroffen sind ungesättigte Fettsäuren, Vitamine (A, B2, B6, B12, E und K) und Farbstoffe wie Karotinoide, die ausgebleicht werden.

Füllgüter, die durch Licht verändert werden, bezeichnet man als lichtempfindlich. Sie benötigen also einen Lichtschutz. Ein einfacher Schutz erfolgt durch Einfärbung des Granulats bei der Folienherstellung oder eine PVDC-Lackierung. Ein guter Schutz wird durch Metallisierung der Monofolie oder eine schwarz eingefärbte Zwischenlage erreicht. Absoluten Schutz bietet ein Verbundaufbau mit einer Alu-Folie.

Standfeste Tiefziehverpackungen aus PVC-Monofolie sind gegen Säuren, Laken, Öle und Fette weitgehend beständig. Bei Verbundfolien wird die Beständigkeit durch die dem Füllgut zugewandte Materialseite (Siegelschicht) und den eingesetzten Kaschierkleber bzw. Haftvermittler (Primer) bestimmt.

Gegen Hitze gefeit

Frosten lassen sich alle Verbund- und Monofolien außer dem unlackierten Zellglas und PP. Bei Hartfolien aus PVC und PS ist eine sogenannte kälteschlagfeste Einstellung zu wählen.

Pasteurisieren bei 80°C lassen sich außer PVC, PETP, OPS und unlackiertem Zellglas alle Verbundfolien mit Siegelschichten aus mitteldichten PE-Typen oder herstellerspezifischen Mischungen. Ein qualitativ passender Kaschierkleber bzw. Haftvermittler ist Voraussetzung. PS bzw. PS-Verbunde sind teilweise bis 95°C verwendbar. Beispiel für den Aufbau von Verbundfolien für die Pasteurisation: Der Deckel besteht aus PETP biaxial gereckt/Kaschierkleber (kochfest)/Alu 10µm-Kaschierkleber (kochfest)/PE. Für den Boden kann man PA/EVOH/PA-Kaschierkleber (kochfest)/PE wählen.

Kochen lassen sich außer PVC, PS, OPS, PETP und Zellglas alle Verbundfolien mit Siegelschichten aus entsprechenden mitteldichten PE-Typen oder speziellen Mischungen. Ein qualitativ passender Kaschierkleber bzw. Haftvermittler ist Voraussetzung.

Sterilisierbar (121°C) sind Verbunde aus PETP (biaxial gereckt), Aluminium, PP und Sonder-PE inklusive der Barriereschichten aus PVDC und EVOH. Ein qualitativ passender Kaschierkleber bzw. Haftvermittler ist wiederum wichtig. Beispiel für den Aufbau von Verbundfolien für die Sterilisation: Deckel PETP biaxial gereckt-Kaschierkleber (kochfest)/Alu 10µm-Kaschierkleber (kochfest)/PP. Der Boden hat dann folgende Konfiguration: PP/ Haftvermittler-EVOH-Haftvermittler/PP (standfest).

Dampfsterilisieren (135°C) lassen sich flexible Spezialfolien aus gegossenem PETP mit einer Siegelschicht aus PP. Bei standfesten Verpackungen setzt man eine Monofolie aus PP ein. Als Deckelbahn benötigt man medizinisches Spezialpapier. Erhitzen im Backofen (200 bis 240°C) kann man C-PET, ein kristallisierendes Polyester. Der Packstoff ist jedoch erst nach fachmännischer Warmverformung hitzestabil.

Bei kombinierten Verbundfolien aus Monofolien wird immer die geringste Belastbarkeit zu Grunde gelegt. Bei der Temperaturbelastung einer geschlossenen Packung ist immer für einen entsprechenden Gegendruck zu sorgen. Bei der Heißabfüllung in flexible Tiefziehmulden muss in Abhängigkeit der Abfüll- und Tiefziehtemperatur mit einem sogenannten Rückschrumpf gerechnet werden.

Die Formstabilität tiefgezogener Hartschalen sowie die Temperaturbeständigkeit von Hart- und Weichfolienbehältnissen bei der Erwärmung durch Mikrowellen ist abhängig vom Kunststoff und dem Produkt. Für wasserhaltige Produkte wie Suppen sind Verpackungen aus PA/PE, PA/PP, PETP/PE, PETP/PP, OPA/PE und OPA/PP geeignet. Bei Öl und Fett kann es zu einer lokalen Überhitzung kommen. Das führt zu durchgebrannten Stellen am Packstoff.

Bei Hartschalen verwendet man PS/PE, PS/PP, PS/PP-Blend/PE, PA/PP, PP und C-PET. PS ist hier ein spezielles, kochfestes PS. PS/PP-Blend-Verbunde sind bis zu 120°C beständig. C-PET-Schalen halten bei fachgerechter Verformung sogar Temperaturen bis 200°C stand.

Heftausgabe: Februar 2007

Über den Autor

Thomas Birus , Fachschule für Lebensmitteltechnik, Kulmbach
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