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Gehen Sie in die Tiefkühlabteilung eines Supermarkts und nehmen Sie eine Tüte Tiefkühl-Pommes frites oder eine Tiefkühlpizza in die Hand. Nur wenige Menschen halten inne, um über eine Frage nachzudenken: Warum kann diese dünne Kunststoffverpackung ein Jahr lang in einem Kühlraum bei -18 °C gelagert werden, ohne spröde zu werden, Risse zu bilden oder undicht zu werden?
Die Antwort liegt in der Materialwissenschaft und der Präzisionsfertigung. Was wie eine gewöhnliche flexible Verpackungsfolie aussieht, ist in Wirklichkeit das Ergebnis des Zusammenspiels mehrerer Materialien.
Für Tiefkühlmarken ist die Wahl der richtigen Hersteller flexibler Lebensmittelverpackungen ist daher wichtig, da die Verpackung unter niedrigen Temperaturen ihre mechanische Festigkeit, ihre Dichtungsleistung und ihre Flexibilität beibehalten muss.
Auch Kunststoff kann „einfrieren“
Gewöhnliche Plastiktüten können nach längerer Einwirkung niedriger Temperaturen spröde werden. Dies geschieht, weil niedrige Temperaturen die Flexibilität der Polymermolekülketten verringern, wodurch sich das Material von etwas, das einem Gummiband ähnelt, in etwas verwandelt, das eher einem Glasstab gleicht.
Verpackungen für Tiefkühlkost dürfen sich nicht so verhalten. Sie müssen der Handhabung, dem Stapeln und dem Herunterfallen bei -18 °C oder sogar -35 °C, wobei die Verpackung ordnungsgemäß verschlossen bleiben muss.
Dazu ist eine wichtige Eigenschaft erforderlich: Kaltzähigkeit.
Für eine Hersteller von Verpackungen für Tiefkühlkost, Bei der Materialauswahl müssen daher nicht nur die Eigenschaften bei Normaltemperatur berücksichtigt werden, sondern auch das Verhalten der Folie während des gesamten Lagers und Transports im gefrorenen Zustand.
Drei Ebenen, die zusammenwirken
Bei Verpackungen für Tiefkühlkost kommt selten nur eine einzige Kunststoffschicht zum Einsatz. Stattdessen wird üblicherweise eine mehrschichtige Laminatstruktur, wie zum Beispiel PET/NY/PE.
| Ebene | Material | Funktion |
|---|---|---|
| Äußere Schicht | PET (Polyester) | Verleiht der Verpackung Steifigkeit und Druckbarkeit und fungiert dabei als strukturelles „Skelett“ der Verpackung |
| Mittlere Schicht | NY (Nylon) | Bietet Durchstoßfestigkeit und gute Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen und trägt so dazu bei, dass Eis, Knochen oder scharfe Lebensmittelzutaten die Verpackung nicht beschädigen |
| Innenschicht | PE (Polyethylen) | Dient als Heißsiegelschicht |
In dieser Struktur kann die PE-Schicht spezielle Metallocen-PE (mPE), das selbst bei Temperaturen bis hinunter zu etwa -40 °C.
Gewöhnliches PE kann bei niedrigen Temperaturen spröde werden, während mPE weist eine besser kontrollierte Molekülstruktur auf, die dazu beiträgt, die Flexibilität unter gefrorenen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Das Bedrucken ist mehr als nur das Aufbringen eines Musters
Die ansprechenden Grafiken auf Tiefkühlverpackungen können mithilfe von kältebeständige Zweikomponenten-Polyurethan-Druckfarben.
Herkömmliche Druckfarben können bei niedrigen Temperaturen spröde werden oder abblättern und zudem Bedenken hinsichtlich einer unerwünschten Stoffmigration aufkommen lassen.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist Kontrolle von Lösungsmittelrückständen. Beim Druckvorgang kommen Lösungsmittel wie Ethylacetat und Isopropylalkohol zum Einsatz. Bleiben übermäßige Rückstände zurück, kann dies zu Geruchsbelästigungen oder Verunreinigungen führen.
Die ursprüngliche Produktionsanforderung sieht einen Gesamtgehalt an Lösungsmittelrückständen von ≤ 5 mg/m².
Nach dem Bedrucken muss die flexible Verpackungsfolie etwa 48–72 Stunden, damit die Lösungsmittel ausreichend verdunsten und der Klebstoff vollständig vernetzen kann.
Für eine Maßgeschneiderte Verpackungen für Tiefkühlkost Bei diesem Projekt müssen diese Druck- und Aushärtungsprozesse im Zusammenhang mit der endgültigen Verpackungsanwendung berücksichtigt werden.
Laminierung: Das Verkleben verschiedener Materialien
Verschiedene Folienmaterialien lassen sich nicht einfach nebeneinander legen. Sie müssen durch Trockenlaminierung unter Verwendung von tiefkühlbeständiger Polyurethan-Klebstoff.
Ein wichtiger Punkt ist, dass die Aushärtungstemperatur nicht zu hoch sein sollte. Temperaturen über 60 °C können die Flexibilität der Klebeschicht bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigen.
Die empfohlene Aushärtungstemperatur beträgt etwa 45–50 °C, wobei die Aushärtung mehr als zwei Tage dauert.
Wird der Aushärtungsprozess überstürzt, kann es später bei einer langfristigen Lagerung im gefrorenen Zustand zu einer Ablösung der Klebeschicht kommen.
Für eine Herstellung flexibler Verpackungenr, daher ist die Steuerung des Laminier- und Aushärtungsprozesses für die Aufrechterhaltung der Verpackungsintegrität bei Tiefkühlanwendungen von entscheidender Bedeutung.
Abdichtung: Die letzte Verteidigungslinie
Selbst robuste Verpackungsmaterialien können eine mangelhafte Versiegelung nicht ausgleichen.
Verpackungsmaschinen für Tiefkühlkost können etwa 80–120 Beutel pro Minute, daher muss die Heißsiegelschicht über einen relativ breiten Temperaturbereich hinweg eine stabile Siegelleistung aufweisen, und zwar von 120–160 °C.
Vor dem Versand kann jede Produktionscharge mehreren Qualitätsprüfungen unterzogen werden:
Prüfung der Heißsiegelfestigkeit: Die Dichtung sollte einer Zugkraft von ≥40 N.
Unterdruck-Dichtheitsprüfung: Die Verpackung wird einer Vakuumprüfung unterzogen, um -0,08 MPa für 30 Sekunden ohne Leckage.
Tropfenfalltest bei Minustemperaturen: Ein mit Wasser gefülltes Päckchen wird vollständig eingefroren und fällt frei aus einer Höhe von 1,2 Meter ohne zu zerbrechen.
Anhand dieser Tests lässt sich überprüfen, ob die Verpackungsfolie für Tiefkühlkost ihre Leistungsfähigkeit während der Lagerung und des Transports beibehält.
Die unsichtbaren Sicherheitsanforderungen
Verpackungen für Tiefkühlkost sind eine Art von Verpackungen für den Kontakt mit Lebensmitteln, daher müssen Produkte, die in verschiedene Märkte exportiert werden, den jeweiligen Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln entsprechen.
Zum Beispiel:
- Vereinigte Staaten: Anforderungen gemäß FDA 21 CFR
- Europäische Union: Anforderungen gemäß EU 10/2011
- Sonstige Märkte: Geltende lokale Anforderungen an Materialien mit Lebensmittelkontakt und an Migrationsprüfungen
Das bedeutet, dass Faktoren – von Schwermetallen in Druckpigmenten bis hin zur möglichen Migration aus Klebstoffen in Lebensmittel – bewertet werden müssen.
Die Gesamtmigration und andere relevante Prüfparameter müssen möglicherweise ebenfalls durch Laboruntersuchungen überprüft werden.
Für internationale Einkäufer kann die Klärung der geltenden Anforderungen an den Kontakt mit Lebensmitteln mit dem Verpackungslieferanten vor Produktionsbeginn dazu beitragen, Compliance-Risiken im weiteren Verlauf des Projekts zu verringern.
Schlussfolgerung
Wenn Sie das nächste Mal eine vollkommen unbeschädigte Tüte mit tiefgefrorenen Pommes frites oder eine Tiefkühlpizza aus dem Gefrierschrank nehmen, schauen Sie sich die dünne Verpackungsschicht, die sie umgibt, noch einmal genauer an.
Hinter dieser Verpackung stehen sorgfältig ausgewählte Materialstrukturen, kontrollierte Druck- und Lösungsmittelrückstände, kontrollierte Laminier- und Aushärtungsprozesse sowie strenge Versiegelungs- und Qualitätsprüfungen.
Eine Tiefkühlpizza ist möglicherweise noch 12 Monate, doch die Verpackung muss während dieses gesamten Zeitraums niedrigen Temperaturen und den Transportbedingungen standhalten, ohne ihre Schutzfunktion zu verlieren.
Das ist die unsichtbare Stärke der modernen, flexiblen Lebensmittelverpackungsindustrie.
Für Marken, die Verpackungen für Tiefkühlkost beschaffen, ist die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Hersteller flexibler Lebensmittelverpackungen kann dazu beitragen, Materialauswahl, Druck, Laminierung, Versiegelung und Qualitätskontrolle in einem einzigen Produktionsprozess zu vereinen.
