Impact van materiaal, proces & design op zuurstof-doorlaatbaarheid van gethermoformeerde verpakkingen

Waarom dit project?

Voedingsverpakking is, naast andere functies zoals marketingtool en gebruiksgemak voor consument, belangrijk om de houdbaarheid van voedingsproducten te garanderen. Veelal worden daarbij multilaag verpakkingen toegepast: zo kan men functionaliteiten combineren, bv. polyethyleen (PE) laag voor sealability, ethyleenvinylalcohol (EVOH) als O2-barrière, PP als waterdampbarrière, …

Gethermoformeerde schaaltjes (trays) zijn zeer populair in de voedingsindustrie, ze hebben immers een relatief lage kost, zijn eenvoudig te produceren, vullen en sealen aan hoge capaciteit, lenen zich voor MAP (modified atmosphere packaging), CAP (controlled atmosphere packaging) en vacuüm verpakken én lenen zich voor invriezen, pasteuriseren en steriliseren.

Thermovorming wordt o.a. toegepast voor de productie van schalen voor diverse verse vleeswaren, ijs, kaas, margarine, salades, sandwiches, snacks, kant-en-klaarmaaltijden, lasagne, etc. Afhankelijk van de bereiding en mogelijkheden van afvulling van een voedingsproduct, maakt men gebruik van pre-forms of wordt de verpakking in-line gethermoformeerd, afgevuld en gesealed (form/fill/seal proces).

Het thermovormingsproces heeft enerzijds een directe impact op het design van de verpakking (vorm, volume, aantrekkelijkheid, etc.), maar anderzijds ook op diverse fysische en chemische eigenschappen van het uitgangsmateriaal. De koelingstap bv. is essentieel is om krimpen van de schalen na de productie te verhinderen. Daarnaast is de fysische materiaalverdunning met ongelijke materiaalverdeling in de wanden en hoeken, vaak oorzaak van ongewenste en tot op heden vaak onvoorspelbare eigenschappen van de uiteindelijke tray.

Eén van de belangrijkste eigenschappen van voedselverpakkingen, zeker onder vacuüm of modified en controlled atmosphere (MAP, CAP) is de gasdoorlaatbaarheid voor zuurstof. Om de organoleptische en nutritionele kwaliteit en de microbiële veiligheid van een voedingsproduct te behouden en de shelf-life te verlengen moet de verpakking garant staan voor een optimale barrière tegen zuurstof, en dit bij gewenste temperatuur en relatieve vochtigheid.

In de voedings- en verpakkingsindustrie gebruikt men vaak nog de technische gegevens van de zuurstofdoorlaatbaarheid (OTR, oxygen transmission rate) van het uitgangsmateriaal (film/folie), om barrière-eigenschappen van de gethermoformeerde verpakking te specificeren. Gebruik van deze waarden geven echter een vertekend beeld over de uiteindelijke zuurstofbarrière van de verpakking. Want enerzijds neemt het materiaaloppervlak en de materiaalverdunning van de uitgangsfilm toe, en anderzijds vindt ook mogelijks een heroriëntatie van de polymeer-moleculen (kristallisatie) plaats tijdens het thermoformeren. Vandaar dat de meeste bedrijven vaak in het duister tasten wat betreft de werkelijke OTR van de uiteindelijke gethermoformeerde verpakking.

Onderzoek en resultaten

In het collectief onderzoeksproject MaProDe_Ox (type VIS-CO) werd aan de hand van een aantal specifieke casestudies de impact van het materiaal, het design en de procesparameters op de OTR van gethermoformeerde trays bestudeerd. Inzicht in impact van materiaal, proces en design op O2- en CO2-doorlaatbaarheid van gethermoformeerde verpakkingen laat bedrijven toe om een optimale keuze te maken van materiaal, thermovormprocesparameters en verpakkingsdesign in functie van de houdbaarheid die men wenst te garanderen.

Vervolgacties

Vervolgproject OptiThe_Ox2 richtte zich op het optimaliseren van de gasdoorlaatbaarheid van gethermoformeerde verpakkingen.

Het MaProDe_Ox project riep nieuwe onderzoeksvragen op, die enerzijds focussen op het verder uitdiepen van de gevonden trends en anderzijds focussen op nieuwe aspecten op het vlak van: 

Materiaal:

  • Biomaterialen
  • Additieven met potentiële in vloed op OTR

Proces:

  • Effect van een warmtebehandeling op de OTR van gethermoformeerde schaaltjes
  • Inzicht in stresslijnen die het thermoformeerproces veroorzaakt in de schaaltjes

Design:

  • Vertaling van OTR gegevens van folies naar meer complexe, reële schaaltjes (met ribben, specifieke bodems,…)

Projectpartners

Flanders’ FOOD beheert en coördineerde het project. De uitvoering was in handen van:

  • XIOS Hogeschool Limburg, Onderzoeksgroep Verpakkingstechnologie & VerpakkingsCentrum
  • UHasselt, Onderzoeksgroep Toegepaste en analytische Chemie

Aanschaffen van de resultaten

Het project is afgelopen sinds 28/02/2013, maar het rapport met de resultaten kan wel nog besteld worden. Bij de bestelling van het rapport kan er ook een persoonlijke toelichting worden gegeven door de verantwoordelijke projectmanager (Steven Van Campenhout). De prijs hiervan is afhankelijk van de deelnameprijs voor een project, en is afhankelijk van de ouderdom van de resultaten en de grootte (aantal werknemers) van het bedrijf. Voor meer info en/of een bestelling, neemt u best contact op met de projectbeheerder.