Fertigprodukte erfreuen sich einer wachsenden Beliebtheit. Gesch\u00fctzt werden die Lebensmittel meist durch Folien, die auf fossilen Rohstoffen basieren. Forscher haben jetzt nicht nur ein Biomaterial aus Molkeprotein entwickelt, sondern auch ein wirtschaftliches Verfahren, mit dem sich Multifunktionsfolien industriell herstellen lassen.<\/b><\/p>\n
Ob abgepackter Camembert oder eingeschwei\u00dfter Leberk\u00e4se: Ohne die richtige Verpackung geht heute nichts mehr. Die Lebensmittel m\u00fcssen gesch\u00fctzt werden \u2013 vor Sauerstoff, Wasserdampf und chemischen sowie biologischen Einfl\u00fcssen. Und nat\u00fcrlich sollen sie m\u00f6glichst lange frisch bleiben. Oft sch\u00fctzen transparente Mehrschichtfolien Nahrung vor externen Einfl\u00fcssen. Damit m\u00f6glichst wenig Sauerstoff an das Nahrungsmittel gelangt, werden h\u00e4ufig petrochemisch basierte und teure Polymere wie Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) als Barrierematerial verwendet. Die Gesellschaft f\u00fcr Verpackungsmarktforschung sch\u00e4tzt, dass im Jahr 2014 in Deutschland mehr als 640 Quadratkilometer an Verbundmaterialien mit EVOH als Sauerstoffbarriere-Schicht produziert und verbraucht werden \u2013 das entspricht in etwa der Fl\u00e4che des Bodensees. Da liegt es auf der Hand, ein nachhaltiges Verpackungsmaterial zu entwickeln, das \u00d6konomie mit \u00d6kologie verbindet. <\/p>\n
In dem EU-Projekt “Wheylayer” nutzen Forscher Molkeprotein statt petrochemisch basierter Kunststoffe. Die in der Molke nat\u00fcrlich vorkommenden Inhaltsstoffe verl\u00e4ngern die Haltbarkeit von Lebensmitteln, und die Molkeproteinschicht l\u00e4sst sich biologisch abbauen. Die Forschungsergebnisse sind vielversprechend. “Es ist uns gelungen, eine Formulierung aus Molkeprotein als Basis f\u00fcr die Folienbeschichtung zu gewinnen. Und wir haben einen Prozess entwickelt, mit dem sich die Multifunktionsfolien im industriellen Ma\u00dfstab wirtschaftlich herstellen lassen”, res\u00fcmiert Markus Schmid vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising.<\/p>\n
Aber l\u00e4sst sich aus Molke \u00fcberhaupt eine Barriereschicht fertigen? Zun\u00e4chst haben die IVV-Wissenschaftler S\u00fc\u00df- und Sauer-Molke aufgereinigt und hochreine Molkeprotein-Isolate hergestellt. Um geeignete Proteine mit herausragenden filmbildenden Eigenschaften zu erhalten, haben sie unterschiedliche Modifikationswege gepr\u00fcft. Damit die gewonnenen Proteine den gew\u00fcnschten mechanischen Beanspruchungen standhalten, wurden sie mit verschiedenen, ebenfalls biobasierten Weichmachern und anderen Zus\u00e4tzen in unterschiedlichen Konzentrationen formuliert. <\/p>\n
“Diese Zus\u00e4tze sind allesamt zugelassene Substanzen”, sagt Schmid. Die Suche nach der optimalen Formulierung gestaltete sich f\u00fcr die Freisinger Forscher aufw\u00e4ndig: Verwendet man beispielsweise zu viele Weichmacher, sinkt die Barriereeigenschaft gegen\u00fcber Wasserdampf und Sauerstoff \u2013 das Lebensmittel w\u00e4re nicht ausreichend gesch\u00fctzt. Am Ende haben die Freisinger aber nicht nur die optimale Formulierung entwickelt, sondern auch das entsprechende Verfahren, um im industriellen Ma\u00dfstab wirtschaftlich Molkeproteinfilme auf Kunststofffolien aufzubringen und diese durch andere Technologien mit anderen Folien zu verbinden. So entstehen Mehrschichtstrukturen mit Barrierefunktionen, die in flexiblen, transparenten Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. “Am IVV haben wir erstmals einen solchen Mehrschichtaufbau im Rolle-zu-Rolle-Verfahren realisiert \u2013 eine Weltneuheit”, erkl\u00e4rt Schmid. Unternehmen, die k\u00fcnftig auf Molkeproteine umsteigen wollen, m\u00fcssen ihre Anlagen nur geringf\u00fcgig umr\u00fcsten. Das entsprechende Patent ist eingereicht.<\/p>\n
Die IVV-Forscher sind von der Zukunft der Molkeproteine als alternatives Verpackungsmaterial so \u00fcberzeugt, dass sie ein eigenes Projekt initiiert haben, das einen Schritt weiter geht: Denn laut einer Umfrage der Gesellschaft f\u00fcr Verpackungsmarktforschung (GVM) steigt nicht nur die Nachfrage nach Folienverbunden, sondern auch der Bedarf an Verbunden, die sich durch W\u00e4rme verformen lassen. Deren Volumen wird sich in Deutschland aufgrund der steigenden Nachfrage an Fertigprodukten in Schalen von 76 497 Tonnen im Jahr 2009 auf 93 158 Tonnen im Jahr 2014 erh\u00f6hen. Die Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck daran, in thermogeformten Verbunden die EVOH-Schicht durch eine auf Molkeprotein basierende Barriereschicht zu ersetzen. Auch diese alternative Anwendung schont die Ressourcen und verringert den Eintrag von Kohlendioxid in die Atmosph\u00e4re.<\/p>\n
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