Leckagen auf der Spur

Thomas Abelen

Empfindliche Snack-Produkte verpackt man häufig unter Schutzgas-Atmosphäre. Während des Verpackungsprozesses wird die Luft durch einströmende Schutzgase wie Stickstoff oder Kohlendioxid ausgetauscht. Durch Leckagen kann jedoch im Laufe der Haltbarkeitsdauer erneut unerwünschter Luftsauerstoff in die Verpackung eindringen. Dieser führt unter Umständen zu vorzeitigen Qualitätsverlusten der Produkte.

Traditionelle Leckage-Prüfmethoden sind der Wasserbad- und der Farbeindringtest. Mit diesen Tests lassen sich zwar größere Leckagen sicher nachweisen, sie sind aber nicht empfindlich genug, um sehr kleine Leckagen oder Mikroleckagen aufzuspüren. Typische Leckagen und die dazugehörigen Leckageraten sind in der Tabelle zusammengefasst. Der wesentliche Vorteil der Dichtheitsprüfstation Contura Z liegt in der zuverlässigen und einfachen Detektion von sehr kleinen Leckagen. Aufgrund der sehr hohen Empfindlichkeit der Prüfstation können sogar Leckagen im Bereich der Viren- oder Bakteriendichtigkeit problemlos aufgespürt werden. Zudem lässt die gemessene Leckagerate Aussagen darüber zu, wie die Sauerstoffkonzentration bzw. der Sauerstoffpartialdruck in der Verpackung bis zum Ende der Haltbarkeitsdauer ansteigen wird. Dazu Abbildung 1: Ausgangspunkt ist ein Sauerstoffgehalt von ca. 0,5% unmittelbar nach der Siegelung. Bei einer Packung mit einem Nettovolumen von 0,1 l und einer Leckagerate von 10-4 mbar l/s wird die Sauerstoffkonzentration nach 100 Tagen auf ca. 6% angestiegen sein.

Diese extrapolierende Herangehensweise ermöglicht eine realistische Bewertung der Qualität von Verpackungsprozessen. Im Unterschied zum einfachen IO-/NIO-Prinzip kann mit Prozesskontrollkarten der zeitliche Verlauf der Packungsdichtheit realistisch vorhergesagt werden. Des Weiteren ist es jetzt möglich, die Auswirkungen von sich ändernden Maschinenparametern, beispielsweise der Temperatur von Siegelwerkzeugen, auf die Verpackungsqualität unmittelbar zu erfassen. Auf der Basis dieser Daten lassen sich Verpackungsmaschinen optimal einstellen, so dass sie in einem engen Prozessfenster arbeiten.

Die Dichtheitsprüfstation Contura Z nutzt Helium als Prüfgas, das mit Hilfe eines Massenspektrometers detektiert und quantifiziert wird. Helium, das geringer Konzentration in der Verpackung enthalten sein muss, gelangt durch ein eventuell vorhandenes Leck in die Prüfkammer und von dort in das Massenspektrometer.

Voraussetzung für die Anwendung dieser Prüfmethode ist, dass die Schutzgasatmosphäre in der zu untersuchenden Verpackung Helium in einer Konzentration von ca. 3 bis 6% enthält. Das ist auf zwei Wegen erreichbar: Entweder bezieht man vom Gaslieferanten eine Schutzgasmischung, die bereits das Prüfgas enthält. Oder der Schutzgasmischung wird vor Ort über ein Nadelventil mit Durchflussmesser Helium zudosiert. Dabei können alle oder nur die zu prüfenden Verpackungen mit Helium beaufschlagt werden. Ein Prüfzyklus dauert etwa 15 s; die Prüfung der Gebinde erfolgt offline. Gemäss eines vorher festgelegten Prüfplanes werden stichprobenweise fertige Packungen aus der Verpackungslinie entnommen und getestet. Das Prüfpersonal erkennt mit Hilfe von Contura Z nicht nur undichte Verpackungen sofort, sondern auch Trends bezüglich der Packungsdichheit. Mit Hilfe einer Handsonde lässt sich das Leck millimetergenau lokalisieren (Abb. 2). Diese Stichprobenkontrollen erlauben verlässliche Aussagen über die Qualität und Dichtheit aller auf der Linie hergestellten Verpackungen.

Mit der Dichtheitsprüfstation Contura Z können Verpackungsprozesse mit gleichbleibender Qualität realisiert werden. Zusätzlich lässt sich die „Einfahrzeit“ der Verpackungsmaschinen nach dem Folienwechsel oder dem Produktionsstart deutlich verkürzen.

Halle 14.1, Stand F62

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