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Verbesserung der Haltbarkeit von Obst und Gemüse durch geeignete Verpackungstechnologien: FRESHSAFE von MULTIVAC

Basiswissen: Stoffwechselprozesse bei Obst und Gemüse

Frisches Obst und Gemüse lebt. Zum Leben brauchen die Produkte Sauerstoff. Denn ihr Stoffwechsel bleibt auch nach der Ernte aktiv. Die beiden wichtigsten Prozesse dabei sind die Respiration und die Transpiration.

Bei der Respiration bzw. Atmung nehmen die Pflanzen Sauerstoff auf und geben Kohlenstoffdioxid, Wasser und Wärme ab. Bei der Transpiration, die auch während des Wachstumsprozesses ebenso wie nach der Ernte stattfindet, nehmen sie nur noch Sauerstoff auf. Reifung, Gärung, Verfärbung und letztendlich endgültiger Verderb durch Abbau des Zellgewebes sowie Wachstum von Schimmel und anderen unerwünschten Mikroorganismen sind die Folge.

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Das Reifegas Ethylen ist dabei einer der Stoffe, die den Prozess der Reifung beschleunigen können – und stellt nicht nur im Verarbeitungs- und Verpackungsprozess, sondern auch beim Verbraucher zuhause eine besondere Herausforderung dar. Es wird als gasförmiges Phytohormon Ethen aufgenommen und regt die Reifung der Früchte an, indem Enzyme Speicherstoffe in Zucker und Energie umwandeln. Die Früchte werden dadurch süß, aber auch weich. Ethylen ist gasförmig und wirkt stimulierend auf andere Lebensmittel in der Umgebung.

Grundsätzlich respirieren manche Früchte und Gemüse schneller, können also schneller verderben. Andere respirieren langsamer und sind per se länger haltbar. Die Frequenzen bei der Atmung sind jedoch unterschiedlich – und auch abhängig von der Jahreszeit und Umgebungstemperatur, der Region oder dem Erntezeitpunkt. Sogar bei derselben Sorte.

In der Regel sind ganze, unbeschädigte Produkte grundsätzlich immer haltbarer als geschnittene Ware. Bei Gemüse und Salaten sowie insbesondere bei den im Trend liegenden verzehr- und küchenfertigen Mischungen ist die Gefahr des mikrobiellen Verderbs noch um ein Vielfaches höher, weil an den Schnittstellen die schützende Schicht wie zum Beispiel eine Schale fehlt. In Abhängigkeit von Sorte, Erntebedingungen, Reifegrad, Verarbeitung, Verpackungsmaterial und Verpackungstechnologie können so in kürzester Zeit, auch vor Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums Verfärbungen, Schimmelbefall und Flüssigkeitsansammlungen auftreten.

Gegenwart und Zukunft: Anspruchsvolle Anforderungen im Markt

Lebensmittelerzeuger und -produzenten, Industrie, Verpacker, Exporteure und Importeure sowie der Handel sind also gefordert, verfügbare, optimale Verpackungstechnologien, Verpackungsmaschinen und Verpackungsmaterialien zu nutzen, um die Haltbarkeit zu verbessern und die Qualität der empfindlichen und schnell verderblichen Produkte zu verbessern - und so zu einer maximalen Lebensmittelsicherheit und einem maximalen Verbraucherschutz beizutragen.

Die Verpackungsmaschinenhersteller stehen permanent vor der Aufgabe, bedarfsgerechte, moderne, ganzheitliche Lösungen für den Markt zu entwickeln, die den Verpackungsprozess sicher und zugleich wirtschaftlich gestalten und optimale Packungsergebnisse für jedes Produkt erzielen.

Alle Beteiligten der Prozesskette – auch die Konsumenten – tragen Verantwortung für einen schonenden Umgang mit den Ressourcen, den Schutz unserer Umwelt und die Eindämmung der Lebensmittelverschwendung, die weltweit gesehen rund 1,3 Milliarden Tonnen pro Jahr beträgt. Bei Obst und Gemüse sind es sogar 40 bis 55 Prozent der Anbaumenge – also fast die Hälfte aller angebauten Produkte verderben und werden nicht genutzt.

Zusammengefasst sind heute im Wesentlichen vier große Herausforderungen zu bewältigen:

  1. Erhöhung der Lebensmittelsicherheit und des Verbraucherschutzes
  2. Schonender Umgang mit den Ressourcen
  3. Entwicklung und Nutzung von Lösungen, die aktuellen wie künftigen Trends gerecht werden
  4. Reduzierung der Nahrungsmittelverschwendung

 

Demzufolge haben Maßnahmen zur besseren Verwertung frischer und empfindlicher Lebensmittel oberste Priorität. Ein wichtiger Ansatz hierfür ist der Verpackungsprozess. Denn Verpackungen tragen neben dem Produktschutz dazu bei, die Haltbarkeit von verpackten Produkten zu verlängern und die Lebensmittelsicherheit zu erhöhen. Allerdings kommt es darauf an, Technologien einzusetzen, die für die jeweiligen Lebensmittel geeignet sind – und die darüber hinaus für den jeweiligen Produzenten beherrschbar, bedarfsgerecht und auch wirtschaftlich sind.

Gängige Verfahren: MAP und EMAP

Vorrangig kommen zur Verlängerung der Haltbarkeit bei Obst und Gemüse bislang MAP- und EMAP-Verpackungen zum Einsatz. Bei MAP-Packungen (Modified Atmosphere Packaging) wird die natürliche Atmosphäre in der versiegelten Verpackung durch eine auf das jeweilige Produkt abgestimmte modifizierte Atmosphäre bzw. Gasmischung ersetzt. Üblicherweise besteht sie aus Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff. Ihre genaue Zusammensetzung richtet sich nach der Sorte, der Lagertemperatur und der Beschaffenheit der Produkte, ihrem Reife- und Zerkleinerungsgrad sowie vielen anderen Faktoren. Durch die Reduzierung bzw. Anpassung der Sauerstoffmenge wird die Atmungsaktivität des Lebensmittels herabgesetzt und damit der Alterungsprozess verlangsamt. Fehlt der Sauerstoff allerdings völlig in dem Gemisch, setzt eine Fermentation bzw. Gärung ein und die Ware verändert sich sensorisch sehr stark.

Bei EMAP-Packungen (Equilibrium Modified Atmosphere Packaging) findet durch eine gezielte Mikroperforation der Verpackungsfolie ein Atmosphärenaustausch zwischen Packung und Umwelt statt. So gelangt CO2 nach außen und O2 nach innen. In der Packung herrscht damit eine Gleichgewichtsatmosphäre, die auch eine Bombagenbildung verhindert. Generell verzögert eine Kombination aus geringerer Menge Sauerstoff und höherer Menge an CO2 den Oxidationsprozess, der beispielsweise für Verfärbungen, Geschmackseinbußen und mikrobielles Wachstum verantwortlich ist. Doch auch hier muss die richtige Zusammensetzung des Gasgemisches ebenso wie die Dichte der Perforation auf das Produkt und seine natürliche Atmung abgestimmt werden. Zusätzlich muss auch die Bildung von Ethylen möglichst präzise in die Berechnungen einfließen. Denn in der Regel wird auch das Reifegas über die Mikroperforation ausgetauscht, so dass seine Konzentration in der Verpackung nicht zu stark ansteigt. Erst durch das Zusammenspiel von Atmung und Durchlässigkeit der Folie stellt sich eine für das Lebensmittel haltbarkeitsfördernde Atmosphäre im Innern der Verpackung ein.

Der Unterschied zwischen beiden Verfahren liegt darin, dass bei MAP-Packungen eine statische Atmosphäre mit Hilfe reaktionsträger bzw. inerter Gase künstlich erzeugt wird, während bei EMAP ein dem Produkt angepasster, präzise berechneter Atmosphärentausch über die Mikroperforation stattfindet und die Veränderung aktiv durch die Atmung des Packguts selbst erfolgt.

EMAP in Perfektion: FRESHSAFE von MULTIVAC

Mit FRESHSAFE bietet MULTIVAC ein innovatives Verpackungssystem mit einer integrierten Perforationsstation für Tiefziehverpackungsmaschinen und Traysealer, in denen die Oberfolie während des Verpackungsprozesses perforiert wird. Dadurch kann Standard-Folie verarbeitet werden - es ist also keine Bevorratung perforierter Folie erforderlich.

Gemeinhin werden die kleinen Öffnungen durch die bewährten Nadelrollen erzeugt. Allerdings kann künftig zunehmend auch Lasertechnologie zum Einsatz kommen. Die teurere Laserperforation empfiehlt sich besonders für Automatisierungslösungen, bei denen eine schnelle Anpassung der Permeabilität an die zu verpackenden Produkte gefragt ist.

Durch die preisgünstige Nadelperforation können alle gängigen Oberfolien auf ihre individuelle erforderliche Permeabilität eingestellt werden. Dies macht sich in der Verlängerung der Haltbarkeit und der Reduzierung der Ausschussware bemerkbar. Durch den Einsatz von preislich günstigen Standardfolien und durch dauerhafte Einsparungen bei der Wartung stellt sich zudem ein schneller ROI ein, die Investition in eine solche Anlage amortisiert sich schnell.

Praxisbeispiel FRESHSAFE

Für die unterschiedlichen Anforderungen im Markt bietet MULTIVAC die jeweils passende Lösung – im Bereich der Tiefziehverpackungsmaschinen ebenso wie bei Traysealern und Kammermaschinen. Es stehen sowohl wirtschaftliche Einstiegsmodelle als auch vollautomatische Lösungen für große Chargen zur Verfügung.

Einem niederländischen Pilzfabrikanten gelang zum Beispiel durch den Einsatz des vollautomatischen Traysealers T 800 der Einstieg in ein neues Marktsegment. Denn um frische und geschnittene Champignons möglichst frisch zu den Großhandelsmärkten und -ketten und anschließend direkt zum Verbraucher in ganz Europa zu bringen, brauchte das Unternehmen eine zuverlässige Verpackungslösung, die die Qualität der sensiblen Produkte erhält und sich attraktiv am Point of Sale in Szene setzen lässt. Hierzu musste eine Verpackung gefunden werden, die den Entwicklungsprozess der Pilze berücksichtigt. Denn Pilze enthalten große Mengen Wasser, das beim Respirationsprozess verdampft. Die Folge: Sie verlieren ihre Frische, ihr appetitliches Aussehen und natürlich auch an Gewicht. Verbraucher erkennen ohnehin an den dunkelbraun bis schwarz verfärbten Lamellen und einer verschrumpelten, trockenen Oberfläche, ob die Champignons noch kaufenswert sind.

Im Innovation Center von MULTIVAC in Wolfertschwenden testete das Unternehmen die verschiedenen Packungsvarianten. Richtig überzeugen konnte jedoch nur FRESHSAFE. Denn bei Vergleichstests verdoppelte sich die Haltbarkeit der Champignons, die mit dieser Technologie verpackt wurden, von vier auf acht bis neun Tage. Damit ergab sich für die Lieferkette deutlich mehr Spielraum – und für den Pilzproduzenten die Möglichkeit, die geschnittenen oder auch ganzen Champignons in den Handel und damit direkt zum Verbraucher zu bringen.

Da der T 800 in eine komplette, end-to-end Verpackungslinie integriert werden konnte und zudem kostengünstige Standardfolie zum Einsatz kommt, stellt sich der Verpackungsprozess nicht nur effizient, sondern auch wirtschaftlich dar. Die Inline-Perforation mittels Nadeln erlaubt die Herstellung unterschiedlicher Packungen, weil die Durchlässigkeit der Oberfolie unter anderem an die jeweilige Packungsgröße, das Produkt, Gewicht und die Lagertemperatur angepasst werden kann. Die Folie muss also bei einem Wechsel auf ein anderes Format oder Produkt nicht jedes Mal gewechselt werden. Weiterer Vorteil: Die versiegelten Trays lassen sich im Supermarkt nicht einfach vom Verbraucher zur visuellen und haptischen Begutachtung des Packungsinhalts vor dem Kauf öffnen. Auch dies trägt zu einem besseren Schutz bei.

Zusammenfassung

Mit FRESHSAFE bietet MULTIVAC ein innovatives Verfahren, das zu einer deutlich verlängerten Haltbarkeit empfindlicher Lebensmittel beiträgt und sich – durch die Verwendung von Standardfolien – auch wirtschaftlich darstellen lässt. FRESHSAFE eignet sich sowohl für Tiefziehverpackungsmaschinen als auch für Traysealer und Kammermaschinen. Das Verpackungskonzept kann selbst auf kompakten Einsteigermaschinen wie zum Beispiel der Tiefziehverpackungsmaschine R 105 umgesetzt werden, ebenso wie auf dem für kleine bis mittlere Chargen ausgelegten Traysealer T 300 oder der platzsparenden Kammermaschine C 200.

White paper FreshSafe for fruits and vegetables:
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