Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biopolymerbasierte Mehrlagenfolien mit natürlichen Beschichtungen für Lebensmittelverpackungen

14.01.2020

Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff werden speziell angepasst, damit die Produkte vor Umwelteinflüssen wie Licht, Verunreinigungen, Beschädigungen, Mikroorganismen geschützt sind. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS mit dem Folienspezialisten POLIFILM Extrusion GmbH an der Entwicklung von biopolymerbasierten Folien für Lebensmittelverpackungen. Dabei setzen die Fachleute unter anderem auf Chitosanbeschichtungen, um die Lebensmittel gegen mikrobiologische Angriffe widerstandsfähiger zu machen.

Es gibt einen hohen industriellen Bedarf an technischen Folien und Verpackungsfolien, wie sie beispielsweise zum Schutz für Getränkeflaschen, Möbelfronten, Ladungstransporte und vieles mehr eingesetzt werden.


Querschnitt einer Mehrlagenfolie (STEM).

Fraunhofer IMWS

Im Bereich der Lebensmittelverpackungen werden zumeist flexible, transparente Folienprodukte verwendet, die zahlreichen Anforderungen genügen müssen:

Sie benötigen zum Transportschutz eine hohe mechanische Stabilität und bewahren durch eingebrachte Migrationsbarrieren sowohl die wertvollen Aroma- sowie Geschmacksstoffe der Produkte als auch die Frische und Haltbarkeit.

Um all diese Ziele zu vereinen, kommen häufig Mehrlagenfolien zum Einsatz, die verschiedene Materialeigenschaften miteinander kombinieren. Die meisten dieser technischen Folien werden heute nach wie vor aus den Kunststoffen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt.

Die Hersteller werden durch das 2019 in Kraft getretene Verpackungsgesetz dazu angehalten, die Recycling-Quote für Kunststoffverpackungen von derzeit 36 Prozent auf zukünftig 63 Prozent zu verbessern.

Damit nimmt die Nachhaltigkeit in der Verpackungsmittelindustrie einen immer bedeutsameren Stellenwert ein und recycelte beziehungsweise recycelfähige Materialien, biologisch abbaubare und/oder biobasierte Kunststoffe werden zukünftig an Bedeutung gewinnen.

Hier gilt es, Materialinnovationen voranzutreiben und Alternativen zu den konventionellen Polymersubstraten einschließlich der Barrierematerialien zu identifizieren und darauf basierende Produkte zu entwickeln. Neue Materialien, die im besten Falle biologisch abbaubar, gut recycelbar und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind, können außerdem dazu beitragen, alternative Entsorgungswege zu erschließen und ressourcenschonender zu produzieren.

Hier möchte das Fraunhofer IMWS mit der POLIFILM Extrusion GmbH aus Weißandt-Gölzau in Sachsen-Anhalt in einem bis August 2021 laufenden Forschungsvorhaben ansetzen: Gemeinsam wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler biopolymerbasierte Folien für Lebensmittelverpackungen herstellen, die den komplexen Anforderungen genügen, nachhaltiger hergestellt und besser recycelt werden können.

Ziel ist die Entwicklung und Herstellung von neuen, innovativen Mehrlagenfolien auf Biopolymerbasis mit verschiedenen Barriereeigenschaften und funktionalen Folienoberflächen für den Einsatz in Verpackungsmaterialien.

»Wir wollen eine Mehrlagenfolie aus Biopolymeren entwickeln, die eine effiziente Barrierewirkung und trotzdem eine hohe mechanische Stabilität, hinreichende Transparenz und weitere für den späteren Einsatz relevante Eigenschaften aufweist«, sagt Dr. Sandra Richter, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS.

Die Barriereeigenschaften der neuartigen Folien sollen dabei durch geeignete Biopolymerkombinationen und/oder die Einarbeitung von plättchenförmigen Füllstoffen erreicht werden. Die Projektpartner wollen die Folienoberfläche zudem mit antimikrobiellen Eigenschaften ausstatten.

Dies soll durch eine Modifizierung mittels Chitosan oder Chitosan-Derivaten erfolgen, die in mehreren Aufarbeitungsschritten aus Chitin hergestellt werden. »Chitosan ist ein Naturstoff, der aus den Schalen von Krustentieren gewonnen wird.

Damit nutzen wir für die Modifizierung der Biopolymerfolien einen weiteren natürlichen Rohstoff. Das Chitosan besitzt neben einer antibakteriellen Wirkung eine sehr gute Biokompatibilität, es ist bioabbaubar, nicht toxisch und hat eine natürliche Barrierewirkung«, so Richter.

Das Chitosan soll in die Außenschicht der Verpackungsfolie eingetragen, als netzartiges Vlies aufkaschiert oder als nasschemische Beschichtung auf die Folie aufgebracht werden. Ein industrielles Verfahren, das die Projektpartner entwickeln möchten, soll die Herstellung der Biopolymer-Verpackungsfolie in großen Mengen ermöglichen.

Zudem streben die Forschungspartner die Entwicklung einer zerstörungsfreien Diagnostikmethode an, die speziell für Mehrlagenfolien geeignet ist und Erkenntnisse etwa über die Schichtdicken der einzelnen Folienlagen, eventuelle Verbundfehler durch Delamination oder Einschlüsse erlaubt.

So kann sichergestellt werden, dass auch die neuen Bio-Folien auf industrieprozessgerechte Weise getestet werden können und die nötigen Qualitätsanforderungen erfüllen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Sandra Richter, Teamleiterin Oberflächen und Plasma, Gruppe Thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge, Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, Walter-Hülse-Straße 1, 06120 Halle (Saale),
Telefon +49 345 5589-259, Mail sandra.richter@imws.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://www.imws.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/biopolymerbasierte-m...

Michael Kraft | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ein 18-Karat-Nugget aus Plastik
10.01.2020 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Neuartiges Verbandmaterial wirkt blutstillend und verklebt nicht
09.01.2020 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: World Premiere in Zurich: Machine keeps human livers alive for one week outside of the body

Researchers from the University Hospital Zurich, ETH Zurich, Wyss Zurich and the University of Zurich have developed a machine that repairs injured human livers and keep them alive outside the body for one week. This breakthrough may increase the number of available organs for transplantation saving many lives of patients with severe liver diseases or cancer.

Until now, livers could be stored safely outside the body for only a few hours. With the novel perfusion technology, livers - and even injured livers - can now...

Im Focus: SuperTIGER on its second prowl -- 130,000 feet above Antarctica

A balloon-borne scientific instrument designed to study the origin of cosmic rays is taking its second turn high above the continent of Antarctica three and a half weeks after its launch.

SuperTIGER (Super Trans-Iron Galactic Element Recorder) is designed to measure the rare, heavy elements in cosmic rays that hold clues about their origins...

Im Focus: Laserphysik - Am Puls einer Lichtwelle

Physiker des Labors für Attosekundenphysik an der LMU und am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und haben einen neuartigen Detektor entwickelt, mit dem sich der Verlauf von Lichtwellen exakt bestimmen lässt.

Licht ist flüchtig. Es breitet sich mit fast 300.000 Kilometer pro Sekunde aus, seine Wellen schwingen einige Millionen Milliarden Mal pro Sekunde. Weniger als...

Im Focus: LZH’s MOMA laser ready for the flight to Mars

One last time on Earth it has been turned on in France in December 2019. The next time the MOMA laser developed by the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) is going into operation will be on Mars. The ExoMars rover into which the laser is integrated has now successfully passed the thermal vacuum tests at Airbus in Toulouse, France.

For 18 days the ExoMars rover Rosalind Franklin was subjected to thermal vacuum tests at Airbus. There, it had to withstand strong changes in temperature and...

Im Focus: Atacama-Wüste: Eine neu entdeckte Lebensgemeinschaft aus Flechten, Pilzen und Algen prägt ganze Landschaften

Die Atacama-Wüste in Chile ist die älteste und trockenste Wüste der Erde. Organismen, die hier leben, haben sich über Tausende von Jahren an die extremen Bedingungen angepasst. Ein Forscherteam um Dr. Patrick Jung hat nun eine bislang unbekannte Lebensgemeinschaft aus Flechten, Pilzen, Cyanobakterien und Algen entdeckt und untersucht. Sie besiedelt winzige Steinchen, sogenannten Grit. Den Wasserbedarf deckt sie durch Nebel und Tau. Die Organismen zersetzen dabei auch das Gestein, auf und in dem sie leben. Die Forscher vermuten, dass sie auf diese Weise das Landschaftsbild der Atacama-Wüste geprägt haben. Die Studie ist in der renommierten Fachzeitschrift „Gebiology“ erschienen.

In vielen Wüstengebieten finden sich größere schwarze Flecken im Sand. Dabei handelt es sich um mineralische Ablagerungen, den sogenannten Wüstenlack.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Drinks, Drugs – Drama. Was macht die Leber?

10.01.2020 | Veranstaltungen

Sicher in der Elektrotechnik - 9. Expertennetzwerk am 06.-07. Mai 2020 in Berlin

09.01.2020 | Veranstaltungen

Innovativ und nachhaltig: Eine Zukunfts-Konferenz als Prüfungsleistung

09.01.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Intelligentes Löschen von überflüssigen Dateien

14.01.2020 | Informationstechnologie

Autophagie: Recycling-Zentrum der Pflanzen erforscht

14.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

Heißes Gas füttert die Spiralarme der Milchstraße

14.01.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics