Für Schutzgasverpackungen in der Lebensmittelindustrie kommen in der Regel Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) zum Einsatz, in manchen Ländern auch Kohlenmonoxid (CO) oder Argon (Ar). Jedes Produkt benötigt eine andere Zusammensetzung dieser Gase. Während Hartkäse in der Regel mit bis zu 100 % CO2 verpackt wird, enthalten Weichkäseverpackungen nur bis zu 40 % CO2. Weichkäse hat die Eigenschaft, CO2 aufzunehmen. Bei hohen CO2 -Anteilen würde das Gasvolumen in der Verpackung abnehmen und die Verpackung zusammenfallen. Dies wird durch einen hohen Stickstoffanteil vermieden. Weiteres Beispiel: Soll Sauerstoff in der Verpackung weitgehend vermieden werden, enthalten MAP-Verpackungen bei frischem Obst und Gemüse häufig bewusst einen gewissen Sauerstoffanteil, damit die Produkte während der Lagerung weiter „atmen“ können. Und rohes, rotes Fleisch wird mit Sauerstoffkonzentrationen von bis zu 70 % verpackt, um möglichst lange die rote Farbe des Produkts zu erhalten.
Erzeugung der Gase
Ist die passende Mischung gefunden, stellt sich die Frage, woher man die gewünschte Zusammensetzung für die Schutzgasverpackungen bekommt. Manche Gase sind als Fertiggemische in Flaschen verfügbar. Für kleine Verpackungseinheiten mit geringem Gasverbrauch und nur einem Gemisch ist das möglich. In der Regel werden heute aber Gasmischgeräte verwendet, um die Schutzatmosphäre vor Ort herzustellen. Diese Geräte erzeugen sehr präzise Gemische, verbrauchen wenig Energie und sind wartungsarm. Entscheidend ist aber, dass der Anwender damit verschiedene Gemische erzeugen kann, je nachdem, welche Zusammensetzung das Produkt erfordert. Zudem ergeben sich durch die Verwendung von Einzelgasen Kostenvorteile im Vergleich zu Fertiggemischen.
Das Spektrum an Gasmischgeräten für Schutzgasverpackungen reicht von kleinen, mobilen Einzelplatzlösungen bis hin zu großen Gasinstallationen zur Versorgung mehrerer Verpackungslinien. Die Gasmischer unterscheiden sich bezüglich der verbauten Technik. Es gibt mechanisch oder elektrisch gesteuerte Systeme mit klassischen Proportional-Mischventilen, Durchflussmengenregler mit einem Sinterkörper oder auch Geräte mit Mass Flow Controllern (MFC). Bei der Auswahl des Gerätes kommt es etwa darauf an, welche Mischgasmenge benötigt wird, welche Gasdrücke in der Installation zur Verfügung stehen und welcher Arbeitsdruck vorhanden sein muss. Wichtig ist auch zu wissen, ob die Entnahme konstant oder stark schwankend erfolgt und ob das Gemisch fix ist oder häufig wechselnde Gemische benötigt werden.
Gasanalyse im Prozess
Auch wenn moderne Gasmischer sicher sind, ist es zur Qualitätssicherung von Schutzgasverpackungen sinnvoll, die Mischer mit Inline-Gasanalysatoren zu kombinieren. Dabei geht es nicht allein um die Kontrolle des Mischgerätes, sondern vielmehr um die Überwachung des Verpackungsprozesses. Bei Tiefziehverpackungsmaschinen oder Traysealern kann die Analyse im Gasbehälter stattfinden. Dabei ist ein Gasanalysator zur permanenten Überwachung des Gasgemisches in das Gasmischsystem integriert. Zwischen Gasmischer und Verpackungsmaschine speichert ein Pufferbehälter das Mischgas, das taktend von der Maschine entnommen wird. Der Gasanalysator überwacht laufend die korrekte Zusammensetzung des Gasgemisches im Pufferbehälter. Alternativ kann bei Tiefziehverpackungsmaschinen oder Traysealern das Gasgemisch auch direkt in der Kammer der Maschine analysiert werden. So lässt sich eine nachträgliche Abweichung vom korrekten Gasgemisch vermeiden.
Bei Schlauchbeutelverpackungsmaschinen wird mittels einer Lanze während des Einbringens der Schutzatmosphäre in die Verpackung eine Probe aus der Verpackungskammer gezogen und die Einhaltung des gewünschten Gasgemisches vom Gasanalysator überwacht. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der Analyse. Denn Ziel ist es, mit möglichst wenig Gaseinsatz die Luft möglichst vollständig zu verdrängen. Dank der Inline-Analyse wird immer nur so viel Gas eingesetzt, wie für ein optimales Verpackungsergebnis erforderlich ist.
Zusätzliche Stichprobenkontrolle
Im Anschluss an den Verpackungsprozess ist es zusätzlich empfehlenswert,die Gaszusammensetzung stichprobenartig zu kontrollieren. Geräte wie das tragbare Modell Oxybaby von Witt sind praktisch und einfach in der Handhabung. Mittels einer Nadel wird eine Probe aus der Verpackung entnommen. Aufgrund des geringen Gasbedarfs von weniger als 2 ml können selbst Verpackungen mit einer sehr kleinen Schutzgasmenge getestet werden. Die digitale Archivierung aller Prüfungen dient als Nachweis im Rahmen der Zertifizierung.
Eine weitere Möglichkeit ist die Gasanalyse mit Infrarotlaserlicht. Dadurch bleiben die Verpackungen beim Test unversehrt. Mit der zerstörungsfreien Prüfung sind z. B. auch Langzeitmessungen möglich. Allerdings ist diese Technik nicht für alle Verpackungsarten geeignet, die Handhabung ist etwas anspruchsvoller und der Anschaffungspreis der Lasertechnik ist höher.
Dichtheitsprüfung zum Abschluss
Letzter Schritt der Qualitätssicherung sollte eine Dichtheitsprüfung der Schutzgasverpackungen sein. Dazu haben Hersteller die Wahl zwischen Stichproben- oder Inline-Prüfung. Intuitiv ist die Verwendung eines Wasserbads, etwa beim Leak-Master Easy von Witt. Die Packung wird in eine mit Wasser gefüllte Kammer gegeben, die evakuiert wird. Durch den entstehenden Unterdruck entweicht aus undichten Stellen Luft und wird in Form von Bläschen im Wasser sichtbar. Vorteil der Methode ist, dass die undichte Stelle direkt lokalisiert werden kann. Mit diesem Wissen kann man den Prozess dauerhaft verbessern. Allerdings erfordert die Wasserbadprüfung das wachsame Auge eines Prüfers und macht die weitere Nutzung der getesteten Verpackung unmöglich.
Unabhängig vom Prüfer und zudem zerstörungsfrei kann man mit Spurengasgeräten testen. CO2 bietet sich als Spurengas an, da es in den meisten Schutzgasverpackungen bereits enthalten ist. Das Prüfprodukt wird in eine Vakuumkammer gegeben. Im Falle einer Undichtigkeit strömt Gas aus der Verpackung und wird durch CO2-Sensoren schnell und zuverlässig entdeckt.
Vollständige Sicherheit bietet letztendlich aber nur eine Inline-Dichtheitsprüfung. Auch hier haben sich Maschinen mit CO2-Sensoren bewährt. Gängig sind folgende Methoden: Entweder der Anwender übt Druck auf die Verpackung aus oder er nutzt eine Vakuumkammer. Die erste Methode ist zwar schneller, ermöglicht aber nur das Aufspüren von recht großen Undichtigkeiten und eignet sich nicht für jede Verpackung. Die in der Praxis viel problematischeren Microleaks kann man nur in der Vakuum-Kammer sicher aufspüren. Die schnellsten Maschinen am Markt schaffen bis zu 15 Takte pro Minute. Wenn Umverpackungen oder ganze Vorzüge geprüft werden, ermöglicht dies eine echte 100-%-Kontrolle.
Witt-Gasetechnik GmbH & Co KG, Witten
Halle 8.1, Stand E061
Autor Alexander Kampschulte
Leiter Marketing,
Witt-Gasetechnik
