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Porträt des Autors:
Dr. Klaus Noller ist seit nunmehr neun Jahren am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und
Verpackung IVV und leitet dort die Abteilung Materialentwicklung. Bevor er ins Fraunhofer IVV kam, war er mehrere Jahre in der Industrie tätig.
Biopolymere – Beschichtungen für nachhaltige Verpackungen
Das Fraunhofer-Institut für Verfahrens technik und Verpackung IVV zeigt auf der ICE Europe 2011
in Halle B5 am Stand 1031 eine im Rahmen des EU-Projektes "Wheylayer" entstandene Verpackungsfolie mit einer Barriereschicht aus Molkeprotein. Molke fällt bei der Käseherstellung in großen Mengen an und verfügt über anti- mikrobielle Inhaltsstoffe, die gleichzeitig die Haltbarkeit von Lebensmitteln verlängern. Zur Herstellung der Folie arbeitete das Fraunhofer IVV an der Optimierung der Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit sowie an der aktiven antimikrobiellen Wirkung der Beschichtung. Dazu wurden besonders reine Proteinisolate gewonnen. Die filmbildenden Eigenschaften von Molkeproteinen aus Süß- und Sauermolke werden durch chemische Modifizierungen optimiert. Auf Basis dieser Proteine entstehen so innovative Molkeprotein- formulierungen, die sowohl eine hohe Barrierewirkung als auch eine ausge- zeichnete Haftung und Resistenz gegenüber mechanischer Beanspruchung aufweisen. Auf die Beschichtung von konventionellen Verpackungssubstraten mit synthetischen Barrierepolymeren kann so verzichtet werden und Polymer- schichten in Verpackungsfolien durch ein
neues Biomaterial aus Molkeprotein ersetzt werden. Daraus resultiert zum einen die Einsparung an CO2
-Emissionen,
zum anderen ermöglicht es eine Material sparende Produktion und durch die gezielte Auflösbarkeit der Wheylayer- Schicht ein sortenreines Recycling. Die Mehrschichtfolie wurde im Rolle-zu-Rolle- Verfahren in einem patentierten Prozess hergestellt. Dieser Schritt stellt eine wichtige Voraussetzung dar, um mit dem Verfahren auch wirtschaftliche Kriterien erfüllen zu können. Die im Labor- und Pilotmaßstab entwickelten Formulierungen und Prozesse werden bis zum Projektabschluss noch in diesem Jahr in den Industriemaßstab überführt, damit das neue Wheylayer-Material bald im Verpackungssektor eingesetzt werden kann.
Das Fraunhofer IVV arbeitet auch an Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen für Papier, die sich z. B. für Getränkeverpackungen eignen. Im Projekt BioPaperCoating, gefördert von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungs vereinigungen (AiF), ensteht in einer kombinierten Werkstoff- und Verfahrensentwicklung ein Biokunststoff- compound und dessen verfahrens tech- nische Verarbeitung. Damit sollen
Beschichtungen auf Papier, Pappe und Karton für Verpackungen von festen und flüssigen Lebensmitteln erzeugt werden. Diese Verbundwerkstoffe werden als neues Verpackungsmaterial die zum jetzigen Zeitpunkt dominierenden fossil basierten Kunststoffe, vor allem Polyethylen, in den Verbundverpackungen ersetzen. Grund lage des Werkstoffsystems sind kompatibi lisierte Blends aus Polymilchsäure und Polyhydroxy- Alkanoaten, welche die jeweiligen Vorteile der Einzelkomponenten vereinen. Am Fraunhofer IVV werden die Formulierungen auf die Anwendung unter industrienahen Beschichtungsgeschwin- digkeiten geprüft und gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT optimiert. Auch weitere Funktionalitäten, wie z. B. eine zusätzliche Coextrusionsschicht, werden dem Werkstoffsystem hinzugefügt.
Im Projekt FlexPakRenew, das zum 7. EU- Forschungsrahmenprogramm gehört, werden neuartige flexible Papiere mit einer Multilayerstruktur von 50 bis 90 g/m2
vollständig aus nach-
wachsenden Rohstoffen für den Food- und Non-Food-Bereich entwickelt. Durch einen mehr schichtigen Aufbau in Kombination mit aktuellen Entwicklungen aus der Nanotechnologie und der Oberflächen- beschichtung sollen Barriereeigenschaften erreicht werden, die vergleichbar sind mit herkömmlichen Kunststoffverbunden und Composites mit mittlerer aber auch hoher Barriere. Darüber hinaus soll eine geringe Permeabilität gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff sowie gegenüber Fett und Aromastoffen erzielt werden. Mit einem ökoeffizienten Herstellungsprozess und einer optimierten Recyclingfähigkeit oder Bioabbaubarkeit des Materials wird die Emission von Treibhausgasen reduziert. Das Fraunhofer IVV entwickelt den Prozess der Vakuumbeschichtung mit SiOX
und Al2 O3 weiter, um die
Wasserdampf- und Sauerstoffbarriere des vorbeschichteten Papiers zu verbessern.
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8 – 10 November 2011 Neue Messe München, Munich, Germany
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