Steffi Haberer und Stephanie Küchler

Präsentation zum Fachbereichstag
am 22.10.2010
Projektarbeit Master LT
SS 2010
„Untersuchung der Auswirkungen
von Behandlungs- und Lagerungsbedingungen auf Polylaktat- und
PE-Verpackungen und darin
verpackte Lebensmittel“
Steffi Haberer
Stephanie Küchler
Steffi Haberer &
Stephanie Küchler
Projektarbeit Lebensmitteltechnologie Master
SS 2010, FB V
Vielen lieben Dank!
Vielen Dank für die tolle Unterstützung während der
Projektphase:
Prof. Dr. rer. nat. Ulrike Steinhäuser
Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Kabbert
Prof. Dr.-Ing. Ingo Sabotka
Prof. Dr. med.vet. Tassilo Seidler
Dipl.-Ing. Mario Schubert
Dipl.-Ing. Christian Wyrwich (TU Berlin)
Dipl.-Ing. David Wagenknecht
Fachkraft des FB V: Carsten Schwandt
Einleitung
Ablauf
Fachbereichstag 22.10.2010
Folien
Ergebnisse
Fazit
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Steffi Haberer &
Stephanie Küchler
Projektarbeit Lebensmitteltechnologie Master
SS 2010, FB V
Gliederung
1. Einleitung
2. Versuchsablauf
3. Folienherstellung
4. Versuchsergebnisse
5. Fazit und Ausblick des Projekts
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Steffi Haberer &
Stephanie Küchler
Projektarbeit Lebensmitteltechnologie Master
SS 2010, FB V
Thema und Zielstellung
Thema:
o Umweltgedanke: Nachhaltigkeit + Kompostierbarkeit
o Herstellung von Biopolymer-Folien (PLA)
o Verpacken von Lebensmitteln (LM) in die Folien
o Lagerung + Vergleich mit PE-Folie
Zielstellung:
o Belastbarkeit und Handhabbarkeit der selbst hergestellten Folien
prüfen
o Gasdurchlässigkeit anhand oxidativer Veränderung an LM
charakterisieren
o Einschätzung des Einsatzes von PLA-Folien im LM-Bereich
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Vorbereitungsphase
Lebensmittel:
Folien:
o Tiefkühl-Spinat
o eine PE Folie
o Selbst hergestellte Tomatensoße
 passierte Tomaten
 Senf
 Öl
o zwei Polylaktatbasierte Folien
o PLA kann industriell
hergestellt werden aus:

Milchsäure  Polykondensation

Dilactid  Ringöffnungspolymerisation
o Tiefkühl-Karotten
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Behandlung und Lagerung
Spinat:
o Keine thermische Behandlung
 Lagerung bei -18 C
Tomatensoße + Möhren:
o Keine thermische Behandlung
 Lagerung bei -18 C
o Thermische Behandlung (Wasserbad: 100 C, 30 min)
 Lagerung bei Raumtemperatur
Messung und Auswertung verschiedener Parameter
o im Ausgangszustand
o nach 7 und 13 Wochen Lagerzeit
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Mess- und Analyseverfahren
Folien




Optik
Zugfestigkeit
Mikrotomschnitt
Farbe (L*a*b-Farbmessgerät)
Lebensmittel






Einleitung
Sensorik
Massenbilanz
Vitamin C Gehalt (nach WHEELER)
Peroxidzahl (HPLC)
Farbe (L*a*b-Farbmessgerät)
pH-Wert
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folienherstellung
Rohstoffe:
PLA-Folienrohstoffe (Blends)
PE-Folienrohstoff
Firma FKuR Kunststoff GmbH
DWO Chemicals Company
Material F = BioFlex F2110 Granulat
Polyethylen LD Granulat
Material A = BioFlex A4100C Granulat
Herstellen von 3-Lagenfolien nach dem Schichtprinzip:
Folienbezeichnung
Außenschicht
Mittelschicht
Innenschicht
PE
PE
PE
PE
FAF
Material F
Material A
Material F
AFA
Material A
Material F
Material A
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Ergebnisse der Untersuchungen
Ausschluss der Tiefkühl-Karotten aus Versuch
Grund:
o mikrobieller Verderb weit über 104 Keime/g
 aerobe Bazillen und Sporenbildner
 Milchsäurebakterien
 Staphylokokken (kein St. aureus)
o geruchsbelästigende Bombagen
Ursache:
o keine ausreichenden keimabtötenden Behandlungen
o primäre oder sekundäre Kontaminationen
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Ergebnisse Folien
Optische Beurteilung
Farbe
Zugfestigkeit
Mikrotomschnitt
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folien - Optik
Farbaufnahme (am Beispiel Tomatensoße)
 besonders nach Erhitzung und bei FAF  messtechnisch bestätigt
Grund:
o Strukturveränderung der PLA-Moleküle  Farbeinlagerung
o rauhe Oberfläche
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folien - Optik
Formveränderung & Eintrübung
 besonders nach
Erhitzung bei
PLA-Folien
 Gefrieren keinen
sichtbaren
Einfluss
 schlechte Siegelnaht
Grund:
o Nachkristallisation der PLA-Moleküle → Eintrübung
o Schichtentrennung  Untransparenz
o Materialien unterschiedliche Ausdehnungs- & Auflöseverhalten
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folien - Zugfestigkeit
Messung:
o Einspannung der Folien-Streifen
o Aufzeichnung der Zugspannung bis zur irreversiblen Deformation
Ergebnisse:
o Stark abhängig von Dicke und Temperatur
o Größte Abnahme bei erhitzter Folie
 Strukturveränderung
o Stark streuende Werte in Längsrichtung
o Quer einheitlicher und geringer
PE:
AFA:
Einleitung
niedrigster Anfangswert
sehr dehnbar, kaum Veränderung nach Lagerung
höchster Anfangswert
nimmt am deutlichsten ab  Schichttrennung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folien - Mikrotomschnitt
Keine Tendenz über Lagerung erfasst
 Werte nicht vergleichbar
 PE-Folie (50 µm) dünner als PLA‘s (70 µm)
 relativ homogene Schichtenverteilung im Präparat aber auch
ganze Folie?
Grund:
o kleinstes Stück Folie repräsentiert ganze Folie
 aber inhomogene Folie
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Folien - Mikrotomschnitt
Farbaufnahme bzw. Strukturveränderung?
Einleitung
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Ergebnisse Lebensmittel
Sensorik
pH-Wert
Farbe
POZ
Massenbilanz
Vitamin C Gehalt
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Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Lebensmittel - Sensorik
Konsistenzveränderung Tomatensoße:
Erhitzt:
in PLA-Folien deutlich pastöser
Gefroren: alle sehr wässrig und flockig
Geschmack Spinat:
Off-Flavor-Entwicklung bei PLA-Folien
pH:
keine signifikante Änderung
POZ:
ungeeignete Methode
Farbe:
Abbau Lycopin/Chlorophyll
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Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Lebensmittel - Massenbilanz
Deutliche Massenverluste bei PLA-Proben
Massenverlust:
Raumtemperatur: ca. 40%
Gefroren:
ca. 1%
Grund:
PLA-Folien sind gasdurchlässig
 Wasser entweicht durch Verdampfung bzw. Sublimation
Stärkster Verlust bei AFA-Folie
 Schlechte Barriere? Schichttrennung?
Masse der PE-Proben bleibt in etwa konstant
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Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Lebensmittel – Vitamin C
Geringer Anfangswert
Probe
Vitamin C Konzentration
L(+)-Ascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure in mg/100g
Ausgang
nach
7 Wochen
PE
FAF
AFA
5,0
SOLL: 9,0
1,2
1,5
1,0
Abbau > 70%
Grund:
o Spinatsorte nicht genügend Anfangsvitamingehalt
o Auftauprozesse & Umgebungseinflüsse führen zu schnellem Abbau
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Lebensmittel – Vitamin C
Schwierige Aussage über Vitaminabbau nach Lagerung
Grund:
o Umgebungsbedingungen  Vitaminabbau
 UV-Einstrahlung
 Fehlende Puffersubstanz bzw.
starke pH-Abhängigkeit
 Hohe Umgebungstemperatur
o unterschiedliche Probenaufarbeitung
 Gefroren vs. Aufgetaut
o Auswertung problematisch  Peaküberlagerung
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Fazit
Zusammenfassung:
o PLA-Folien nicht zur Lagerung von wasserhaltigen LM bei Raumtemperatur geeignet
 Gasdurchlässigkeit  Wasserverlust, Oxidationsvorgänge
o PLA-Folien geeignet für kurzzeitige Gefrierlagerung
 stark verlangsamte oxidative und enzymatische Prozesse
Ausblick:
o Optimierung der Vitamin C- & POZ-Bestimmung für komplexe LM
o Herstellung und Untersuchung von Monofolien aus Biopolymeren
o Verpacken von Modell-LM
Einleitung
Ablauf
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Folien
Ergebnisse
Fazit
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Quellen
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http://www.carl-roth.de/jsp/de-de/sdpdf/5670.PDF (09/2010)
Einleitung
Ablauf
Fachbereichstag 22.10.2010
Folien
Ergebnisse
Fazit
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Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit!