FH Aachen schließt erfolgreich Forschungsprojekt "Intellipack" ab

Aseptische Verpackungen aus Karton werden vor der Befüllung mit dem jeweiligen Lebensmittel üblicherweise sterilisiert, damit schädliche Mikroorganismen, die zum Verderb des Produkts führen oder gesundheitsschädlich für den Endverbraucher sein können, inaktiviert werden.

Um diesen Prozess stichprobenartig kontrollieren zu können, wurden im Rahmen des Forschungsprojekts Intellipack am Institut für Nano- und Biotechnologien der FH Aachen gemeinsam mit der „von Hoerner & Sulger GmbH“ sogenannte intelligente Verpackungen erforscht. Das sind Verpackungen, die dank eines eingebetteten RFID-Sensorchips (Radio Frequency Identification) und einer integrierten Mikroelektronik Informationen darüber vermitteln, ob die Packstoffsterilisation mit gasförmigem Wasserstoffperoxid erfolgreich war. Ziel ist es, den Ausschuss unsteril verpackter Lebensmittel zu vermeiden, die Haltbarkeit der Produkte zu gewährleisten und dem Kunden den Kauf verdorbener Nahrungsmittel zu ersparen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützte dieses zweijährige Forschungsprojekt im Rahmen der Fördermaßnahme „KMU-innovativ Informations- und Kommunikationstechnologie“ (IKT) mit rund einer halben Millionen Euro. Nach intensiver Forschung wurden kalorimetrische Sensoren auf Chipebene realisiert, die während des Sterilisationsprozesses zur Bestimmung der Wasserstoffperoxid-Konzentration in der Verpackung, dem entscheidenden Prozessparamater für eine ausreichende Sterilität, eingesetzt werden sollen. Mit den neuartigen Sensorchips kann somit Erfolg oder Misserfolg des Sterilisationsprozesses dokumentiert werden. Die Sensorchips lassen sich auch in unzugänglichen Ecken und Faltkanten der Kartonverpackungen platzieren, d.h. an den kritischen Stellen während der Packstoffsterilisation.

Ein zweites technologisches Ergebnis des Projekts ist die berührungslose Übertragung der Sensordaten: Ein passiver RFID-Datentransponder, der über eine integrierte Mikroelektronik mit dem kalorimetrischen Sensor kontaktiert ist, übermittelt durch Modulation von hochfrequenten Sendepulsen die Sensordaten an ein externes RFID-Lesegerät. Mit dieser „intelligenten“ Verpackung lässt sich der Sterilisationsprozess in Echtzeit überwachen.

Neben der Zusammenarbeit mit der von Hoerner & Sulger GmbH gab es eine enge Kooperation mit einem Anwender der kommunikativen Verpackung, der Firma Elopak GmbH, die sich innerhalb des Projektes sehr engagierte.

Nach Abschluss des BMBF-Projektes „Intellipack“ ist im nächsten Schritt der Aufbau eines marktreifen Prototyps der „intelligenten“ Verpackung, mit der Sterilisationsprozesse in industriellen Abfüllanlagen inline überwacht werden können, geplant. Bei 10.000 Kartonverpackungen pro Stunde könnte stichprobenartig beispielsweise jede fünftausendste Verpackung mit einem RFID-Gassensor ausgestattet sein, der Auskunft über die Sterilität gibt. „Intelligent und kommunikativ sind die Verpackungen der Zukunft“, darauf stellen sich die Forscher der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael J. Schöning an der FH Aachen ein.