Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Aktive Verpackungen zur Haltbarkeitsverlängerung bei Obst, Gemüse und Schnittblumen

 

Consumer accepted active packaging materials (ethylene scavenging; release of plant based antimicrobials; water vapour condensation control) will be developed for fruit, vegetables and flowers to extend the shelf-life, to maintain safety and to reduce losses by more than 30 %. Numeric simulations will be developed to determine the best combination of different functionalities.

Low cost ethylene scavenging materials will be developed using a plasma coating process. Sorption kinetic data (sorption rate, capacity) and permeability coefficients for the ethylene scavenging of different materials will be measured and mathematically described including the impact of temperature and humidity. Such data will be integrated into a new numerical model which will be used to design polymer blends (ethylene scavenger concentration; polymer type; blend formulation), ethylene scavenging films (area; thickness; food to packaging ratio) to match with the ethylene release by packaged food. The plant based antimicrobials will be examined for their activity. Ethylene scavenging and antimicrobial substances will be embedded into biopolymers having high water vapour transmission rate or coated on them. Release kinetics of the antimicrobials will be studied and mathematically modelled for single and synergetic activity. Finally, selected fruit, vegetables and flowers will be packed in the newly designed packaging material and the shelf-life will be evaluated.

Involved SMEs will profit as suppliers of new nano-porous materials and fibers; packaging producers for films, pouches; and expand the market of SME growers and sellers of fresh produce using these materials. SME consultants will use the knowledge for their businesses. All results will be documented in a simple way so that small agricultural businesses from growing, packaging and selling fruit, vegetables and flowers can use the knowledge for new developments related shelf life extension, losses reduction, and creation of new products.

Ergebniszusammenfassung:

Aus einem Screening potentieller Ethylenfänger wurden geeignete Kandidaten ermittelt und weiter charakterisiert. Behandlungen und Modifikationen zur Optimierung dieser Materialien wurden bestimmt. Sie können beispielsweise in Sachets als aktive Verpackungszusätze eingesetzt werden.

Das geplante Einbringen von Ethylenscavengern in die Verpackung direkt (Polymer, Papierbeschichtung) führte zur Inaktivierung selbiger. Hier wären weitere, grundlegende Arbeiten nötig, um dieses Ziel zu erreichen.

Lagertests zeigten die Effektivität von Ethylenscavengern in Sachets zur Verlängerung der Haltbarkeit von Tomaten und Glockenblumen. Bei Heidelbeeren zeigte sich kein Unterschied zur Kontrollgruppe. Dies zeigt, dass der Einsatz von Scavengern in bestimmten Fällen sinnvoll sein kann, wobei dies auf Produktbasis bestimmt werden muss.

Ein mathematisches Modell zur Simulation des Ethylenhaushalts verpackter klimakterischer Güter wurde implementiert und gegen Lagertests verifiziert. Gemeinsam mit dem bereits vorhandenen Respirationsmodell kann dies zum Design und zur Optimierung von Verpackungen angewendet werden.

Verschiedene antimikrobielle Wirkstoffe auf Metall- und biologischer Basis wurden gegen eine Reihe relevanter Testorganismen getestet. Auch als Zusatz zu Verpackungsmaterialien wurde die Effektivität im Laborversuch nachgewiesen. Dies kann zur Entwicklung marktreifer antimikrobieller Verpackungsmaterialien genutzt werden.

In Lagertests wurde die Wirksamkeit antimikrobieller Verpackungsmaterialien zur Haltbarkeitsverlängerung demonstriert. Dies zeigt das Anwendungspotential dieser Substanzen. Eine Anwendung auf dem Markt hängt u.a. von wirtschaftlichen Erwägungen ab.