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Papierbasierte Verpackungen für Lebensmittel

Gefragte Fasermaterialien
Papierbasierte Verpackungen für Lebensmittel

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Das Thema Nachhaltigkeit spielt eine wichtige Rolle, wenn es um die Entwicklung von Verpackungen für Lebensmittel geht. Gefragte Packstoffe sind derzeit vor allem Papier, Pappe und Karton. Welche technologischen Herausforderungen sind bei der Umstellung auf papierbasierte Verpackungen zu meistern? Und wie nachhaltig sind diese Materialien?

Anlässlich des Tages der Verpackung im Jahr 2019 wollte das Deutsche Verpackungsinstitut (dvi) von Konsumenten wissen, wie stark die Nachhaltigkeit der Verpackung ihre Kaufentscheidungen beeinflusst. Das Ergebnis der repräsentativen Umfrage: Über die Hälfte der Deutschen hat schon mindestens einmal auf den Kauf eines Produktes verzichtet, weil es in ihren Augen nicht nachhaltig genug verpackt war, knapp 20 % tun dies regelmäßig. „Die Erwartungen der Verbraucher sind in den letzten Jahren gerade im Bereich Nachhaltigkeit und Recycling enorm gestiegen“, sagt Kim Cheng, Geschäftsführerin vom dvi. „Ging es bis vor einigen Jahren noch vor allem darum, den Energie- und Materialeinsatz zu minimieren, sind aufgrund der aktuellen Ocean-Littering-Debatte nun die Kunststoffe und das Thema Kreislaufwirtschaft bzw. Recycling ins Zentrum gerückt.“ Neben der Innovationsarbeit der Industrie spiele, so Cheng, aber auch der Handel eine wichtige Rolle, denn dieser reagiere am sensibelsten auf die Erwartungen der Kunden und stelle entsprechende Anforderungen an die Industrie oder gehe selbst in die Verpackungsentwicklung. Auch die Politik versucht mit verschiedenen Maßnahmen, nachhaltige und recyclingfähige Verpackungen zu fördern. So wurden im novellierten Verpackungsgesetz die Recyclingquoten erhöht und die Dualen Systeme dazu verpflichtet, bei der Festlegung ihrer Beteiligungsentgelte die tatsächliche Recyclingfähigkeit von Verpackungen zu berücksichtigen.

Besonders gefragt sind momentan papierbasierte Packstoffe. Ein klarer Vorteil dieser Materialien ist neben ihrer hohen Wiederverwertungsquote auch ihr ökologisches Image bei den Verbrauchern. „Es gibt seit einiger Zeit eine Renaissance von Papier, das sich Anwendungsgebiete erobert, die vorher eine reine Domäne von Kunststoff waren“, sagt Cheng vom dvi. Beispiel Tiefkühlkost: Das Unternehmen Frosta verpackt Tiefkühlgemüse seit Kurzem in Beutel aus ungebleichtem Kraftpapier und wird dadurch in Zukunft nach eigenen Aussagen rund 40 Millionen Plastikbeutel pro Jahr einsparen.

Trend zu papierbasierten Verpackungen

„Der Trend gerade zur papierbasierten Verpackung ist deutlich spürbar“, sagt auch Dr. Martina Lindner vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV. Die Verpackungsingenieurin und ihre Kollegen unterstützen Lebensmittelhersteller an verschiedenen Stellen bei der Umstellung auf papierbasierte Verpackungen, zum Beispiel bei der Entwicklung von biobasierten Barrierebeschichtungen und der Optimierung der Maschinengängigkeit. Der Wechsel auf papierbasierte Materialien ist komplex und kann nach Aussagen von Lindner mehrere Jahre dauern. „Die größte Herausforderung ist es, ausreichend Barrieren gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf und Fett zu schaffen“, sagt Lindner. „Dafür werden Papiere bisher meist mit Kunststofffolien kaschiert oder mit Kunststoffen wie EVOH, PP oder PE beschichtet.“ Für die Erzielung der Siegelfähigkeit sind in der Regel ebenfalls Kunststoffe notwendig, denn nur wirklich gasdichte und stabile Siegelnähte schützen Lebensmittel vor Verderb. Laut Lindner sollte bei der Entwicklung von papierbasierten Verpackungen aus Gründen der Nachhaltigkeit aber auch ihre spätere Rezyklierfähigkeit berücksichtigt werden (siehe Kasten).

Barrierebeschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen

Als Alternative zu herkömmlichen Kunststoffbeschichtungen entwickelt das Fraunhofer IVV Barrierebeschichtungen aus biobasierten Kunststoffen und Polymeren wie Proteinen, Cellulose, Wachsen, PLA (Polymilchsäure), PHA (Polyhydroxyalkanoate) und PBS (Polybutylensuccinat). „Bislang gibt es erst wenige industrielle Anwendungen, doch wir arbeiten mit Unternehmen zusammen mit dem Ziel, biobasierte Beschichtungen weiter zu industrialisieren“, erzählt Lindner. Potenziale sieht die Wissenschaftlerin in naher Zukunft vor allem für den Einsatz von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden aus pflanzlichen Reststoffen für Verpackungen, die für Lebensmittel mit mittleren Barriereanforderungen wie Molkereiprodukte oder Müsli eingesetzt werden. Als Beispiele nennt sie Kartoffelproteine aus der Stärkeproduktion, Nanocellulosen aus Weizenstroh und Wachse aus Olivenblättern.

Weiterentwicklung von funktionellen Papieren

Der Papierhersteller Sappi führte im Jahr 2016 die Hochbarrierepapiere Sappi Guard ein, die nach eigenen Angaben vollständig recyclingfähig sind. Um Barrieren gegen Sauerstoff, Wasserdampf, Fett und Mineralöl zu schaffen, werden wässrige Dispersionsbeschichtungen unterschiedlicher Rezepturen mit Streichaggregaten auf die Papiere aufgetragen. Für die zweite Produktgeneration, die Anfang des Jahres auf den Markt kam, verzichtet das Unternehmen auf PVCD und bis 2025 will es die Barrieren ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugen. In die funktionellen Papiere sind unter anderem Nuss- und Fruchtriegel, Tee, Schokolade sowie
Cerealien verpackt. „Wir begleiten unsere Kunden von der Produktauswahl bzw. Produktentwicklung bis hin zum Verpackungsprozess, denn Produkt, Material und Maschine müssen eine funktionale Einheit bilden“, sagt René Köhler, Head of New Business Development Packaging Solutions der Abteilung Innovation & Sustainability bei Sappi Europe.

Anspruchsvoller Verpackungsprozess

Auch bei der Verarbeitung von papierbasierten Materialien auf Verpackungsmaschinen gibt es einige Besonderheiten zu beachten. So ist Papier deutlich weniger robust und erfordert im Vergleich zu Kunststoff eine schonendere Materialführung, wie Danny Köppl, Produktmanager Folien und Verbrauchsmaterialien bei Multivac, einem Anbieter von integrierten Verpackungslösungen, berichtet. „Das kann zu einer im Vergleich zur Kunststoffverpackung verringerten Durchlaufgeschwindigkeit führen. Außerdem müssen die notwendigen niedrigeren Siegeltemperaturen durch einen höheren Siegeldruck bzw. eine längere Siegelzeit ausgeglichen werden, was wiederum Einfluss auf den Packungsausstoß und damit die Effizienz der Maschine hat.“ Auf den Standardverpackungsmaschinen des Unternehmens können mit geringen Anpassungen die MAP- und die Skin-Verpackungen des Paperboard-Portfolios von Multivac verarbeitet werden. „Durch verschiedene Maßnahmen lässt sich die Materialeffizienz verbessern“, so Köppl. „So können durch ein intelligentes Design der Schneidwerkzeuge Überstände und Randstege eliminiert oder auf ein Minimum reduzieret werden.“

Nachhaltigkeitsziele definieren

Carolina Schweig, selbstständige Verpackungsberaterin und Nachhaltigkeitsexpertin, sieht den Trend zu papierbasierten Verpackungsmaterialien kritisch. „Die Herstellung der Zellulose, der hohe Rohstoffbedarf, die Herkunft der Hölzer, der Flächenbedarf der Bäume, das relativ hohe Gewicht von Faserstoff für bestimmte Funktionen, all das wird oft ausgeblendet“, sagt Schweig. Die Entwicklung einer papierbasierten Verpackung sollte keine Bauchentscheidung, sondern Ergebnis einer exakten Analyse und eines durchdachten Konzeptes sein. „Es kommt darauf an, genaue Anforderungen an das Produkt, die Anlagen und die Logistik festzulegen, klare Nachhaltigkeitsziele zu definieren und Punkt für Punkt immer wieder zu überprüfen, ob die Faserstofflösung noch den gesteckten Zielen entspricht. Die genaue Definition der Bestandteile hinsichtlich ihrer Eigenschaften und ihres Umweltimpacts schafft ein optimiertes Faserstoffprodukt, das die Chance hat, ökologischer zu sein als eine Kunststoffverpackung.“ Manchmal ist aber auch Kunststoff die nachhaltigere Alternative.


Das Prüfsiegel des Instituts Cyclos-HTP kennzeichnet recyclingfähige Verpackungen. Im Prüfsiegel wird entweder der Grad der Recyclingfähigkeit oder eine Klassifizierung wie AAA angegeben.
Bild: Cyclos-HTP

Kurz Erklärt: Design for Recycling

Bei der Entwicklung von Verpackungen sollten Unternehmen darauf achten, dass sich die eingesetzten Materialien später gut recyceln lassen. „Alle Komponenten, die nicht als Wertstoff klassifiziert und nicht prozessbedingt abgetrennt werden, mindern oder gefährden die Möglichkeiten der Wiederverwertung“, erklärt Sandra Beckamp, Geschäftsführerin beim Institut Cyclos-HTP, das einen Standard zur EU-weiten Zertifizierung von recyclingfähigen Verpackungen entwickelt hat und ein entsprechendes Prüfsiegel vergibt. „Bei faserbasierten Verpackungen ist diesbezüglich beispielsweise die Klebeneigung relevant, die aus gewissen Klebstoffapplikationen oder Beschichtungsarten resultiert“. Generell können faserbasierte Primärverpackungen sehr gute
Bewertungen für die Recyclingfähigkeit erzielen, wenn sie gute Stofflöseeigenschaften aufweisen und keine Kontaminanten oder Druckfarben mit kritischen Inhaltsstoffen enthalten. Eine hochgradige Rückgewinnbarkeit der Papierfasern lässt sich zum Beispiel auch durch den Verzicht auf eine nassfeste Ausrüstung und den sensiblen Einsatz von Klebstoffen erreichen.


claudia Bär

Redakteurin

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