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Bioaktive Papierbeschichtung fürs Essen Die besondere Biotüte – Verpackung ohne Kunststoff

Autor / Redakteur: Dr. Claudia Vorbeck*, Karin Agulla** / Christian Lüttmann

Lieferdienste und Essen to go sind praktisch, aber auch ein Verpackungsalptraum. Um Lebensmittel nicht mehr in Kunststoff verpacken zu müssen, haben Fraunhofer Forscher eine spezielle Beschichtung für Papier entwickelt. So präparierte Tüten sollen sogar länger frisch halten als ihre Pendants aus Plastik und können nach Gebrauch im Altpapier entsorgt und recycelt werden.

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Ein Siegelbeutel aus Papier mit einer speziellen Beschichtung auf der Innenseite: Nach der Nutzung landet die Verpackung mit den bioaktiven Materialien in der Altpapiertonne – eine ökologische Verpackungslösung für Lebensmittel.
Ein Siegelbeutel aus Papier mit einer speziellen Beschichtung auf der Innenseite: Nach der Nutzung landet die Verpackung mit den bioaktiven Materialien in der Altpapiertonne – eine ökologische Verpackungslösung für Lebensmittel.
(Bild: Fraunhofer (Hintergrund von Unsplash: Boxed Water Is Better))

Stuttgart, Freising – Wer heute seine Lebensmittel beim Discounter holt, kauft fast immer die Kunststoffverpackung mit. Wurst, Käse, Fleisch und Fisch sind normalerweise abgepackt. Auch Obst, Salat und Gemüse kommen häufig in der Kunststoffverpackung. Diese ist hygienisch und schützt das Lebensmittel beim Transport nach Hause. Allerdings tragen die mineralölbasierten Kunststoffe zum Anwachsen der Müllberge bei. In Deutschland wurden allein im Jahr 2017 pro Einwohner insgesamt 38,5 Kilogramm Müll aus Plastikverpackungen erzeugt. Der Plastikmüll schwimmt auf den Ozeanen oder wird zur Entsorgung in asiatische oder afrikanische Länder exportiert. Durch Abrieb oder Zerfall entsteht Mikroplastik, das am Ende in der Nahrungskette landet. Eine Reduzierung der Kunststoffverpackungen auch im Bereich der Lebensmittel tut also Not.

Nun haben das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV und das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB eine neue, nachhaltige Lösung für Lebensmittelverpackungen vorgestellt, die Lebensmittel haltbarer macht – aber ohne Kunststoff. Nach der Nutzung lässt sich die Verpackung in der Altpapiertonne entsorgen und kann problemlos recycelt werden.

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Sauerstoffsperrschicht und Wasserdampfbarriere

Wie ist die Kunststoff-freie Verpackung aufgebaut? Als Basismaterial nutzen die Entwickler Papier, das zu verschließbaren Siegelrandbeuteln oder Einschlagpapier verarbeitet wird. In dem Projekt „Bioactive Materials“ beschichten die Forscher das Papier dann mit einem Gemisch aus Proteinen sowie Wachsen mit biobasierten Additiven.

Die spezielle Formulierung der langzeitstabilen Beschichtung erfüllt mehrere Funktionen. „Zum einen dienen die Proteine als Sauerstoffsperrschicht und die Wachse als Wasserdampfbarriere, so trocknet beispielsweise Obst nicht so schnell aus“, erklärt Dr. Michaela Müller, Leiterin des Innovationsfelds Funktionale Oberflächen und Materialien am Fraunhofer IGB. „Zum anderen verleihen die biobasierten Additive antioxidative und antimikrobielle Wirkung. Fleisch und Fisch verderben dann nicht so schnell. Insgesamt wird die Haltbarkeit des Lebensmittels deutlich verlängert.“ Auch die Proteine in der Beschichtung übernehmen bestimmte Aufgaben. Sie verhindern, dass Mineralöl aus dem Papier auf die Lebensmittel übergeht. Gerade Altpapier enthält Reste von mineralölhaltiger Druckerfarbe.

Natürliche Rohstoffe und klassische Labortechnik

Bei der Wahl der Rohstoffe für das neue Verpackungspapier setzte das Fraunhofer-Team auf natürliche, lebensmittelrechtlich zugelassene Substanzen. Für die Protein-Komponente etwa experimentierten sie mit Raps, Lupinen, Molke oder Sonnenblumen. In der Praxis könnten landwirtschaftliche Betriebe nicht verwertete Reststoffe aus der Produktion an die Verpackungsindustrie liefern. Bei den Wachsen setzen die Forscher auf Bienenwachs und auf Wachse, die aus dem in Nordmexiko vorkommenden Candelilla-Busch sowie aus der brasilianischen Carnauba-Palme gewonnen werden. „Wir haben uns für diese Wachse entschieden, da sie biologisch abbaubar, lebensmittelrechtlich zugelassen und auf dem Markt leicht verfügbar sind“, erklärt Forschungsleiterin Müller.

In der Herstellung kommt klassische Labortechnik zum Einsatz, also Zerkleinern, Erhitzen, Rühren und Mixen. „Die Kunst besteht im Mischungsverhältnis und in der Reihenfolge, in der man die einzelnen Substanzen dazugibt“, sagt die Wissenschaftlerin. „Die Flexibilität beim Mischungsverhältnis der Substanzen ermöglicht es uns auch, die Beschichtung für bestimmte Anwendungen zu optimieren.“ So könnte etwa eine Verpackung für Fleisch durch mehr Antioxidantien eine besonders starke antimikrobielle und antioxidative Wirkung entfalten, während der Salat in der Tüte durch eine Wachsbeschichtung besonders gut vor Austrocknung geschützt ist.

Obst und Gemüse im Wachsmantel?

Auch an praktische Aspekte haben die Forscher gedacht. So lässt sich neben Papier auch Karton mit der bioaktiven Beschichtung ausstatten. Ein Bedrucken der Verpackung ist dabei kein Problem. Ein Hersteller könnte sein Logo oder lebensmittelrechtlich vorgeschriebene Angaben zu Inhaltsstoffen aufdrucken.

Die Projektpartner vom Fraunhofer IVV und vom Fraunhofer IGB experimentieren bereits mit Konzepten, bei denen die Beschichtung direkt auf Lebensmittel wie etwa Obst oder Gemüse aufgetragen wird und so die Haltbarkeit erhöht. Aus gesundheitlicher Sicht ist die Beschichtung schließlich unbedenklich – sie könnte einfach mitgegessen werden.

* Dr. C. Vorbeck, Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, 70569 Stuttgart, **K. Agulla, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, 85354 Freising

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