Verbundverpackung Molke ersetzt Kunststoff – neue Verbundverpackung auf Molkeprotein-Basis

Die Herstellung von Lebensmittelverpackungen ist aufwändig und teuer. In der Produktion wird deshalb Wert auf effiziente und kostengünstige Verpackungsmaterialen gelegt. Umweltbelastungen durch nicht-recycelbare Kunststoffe werden dabei in Kauf genommen. Dass es auch anders geht, zeigt das EU-Forschungsprojekt Wheylayer, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, eine ökologische und leicht recycelbare Verbundverpackung auf der Basis von Molkeproteinen zu entwickeln.

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Bremerhaven – Um Nahrungsprodukte vor raschem Verderb und Qualitätsverlust zu schützen, ist die Verwendung von Verbundverpackungen aus synthetischen Polymeren üblich. 14 Partner aus sieben Ländern entwickeln im EU-Projekt Wheylayer seit 2008 eine recyclingfähige Barriereschicht, die Verpackungsschichten aus Kunststoff ersetzen soll. Unter Nutzung von Molkeproteinen gelang es, herkömmliche und teure Polymere wie Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) bei Lebensmittelverpackungen zu ersetzen.

Das Biomaterial Molke fällt bei der Käseherstellung als Nebenprodukt an. Durch die Aufbereitung der Molke werden nicht nur Entsorgungskosten gespart, sondern auch eine ganzheitliche Verwertung von Milch erreicht. Der Molkeproteinfilm enthält nicht nur natürliche antimikrobielle und antioxidative Wirkstoffe, sondern zeichnet sich darüber hinaus durch seine biologische Abbaubarkeit aus.

Das vom 7. Rahmenprogramm (RP7) der EU geförderte Projekt (GA Nr. 218340) umfasst Unternehmen und Verbände der Verpackungs-, Recycling- und Milchindustrie sowie Forschungseinrichtungen. Das Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising ist einer der 14 Wheylayer-Projektpartner.

Entwicklung von Molkeproteinformulierungen und Beschichtung

Das Institut gewann bei der Verarbeitung der Molkeproteine zunächst reine Proteinisolate. Durch die Modifikation der Molkeproteine und die Entwicklung von Molkeproteinformulierungen mittels chemischer Modifizierungen, enzymatischer Partialhydrolyse bzw. Hochdruckverfahren optimierte das IVV die filmbildenden Eigenschaften der Molkenproteine. Durch Zugabe von Weichmachern und anderen Additiven wurde eine Beschichtung entwickelt, die mechanischen Belastungen standhält und eine hohe Barrierewirkung der Beschichtung erzielt. Eine Coronabehandlung erhöhte die Oberflächenenergie der zu beschichtenden Produkte, wodurch eine optimale Haftung erreicht wurde.

In einem Scale-Up beschichtete das Fraunhofer IVV mit einer Lackier- und Kaschieranlage verschiedene konventionelle Substrate im Walzenauftragverfahren. Anschließend wurden die Produkte durch Heißluftkonvektion getrocknet und ausgehärtet. Die so entstandene, mit Molkeproteinen beschichtete Folie wurde anschließend mit einem konventionellen Kunststoff laminiert, um Verbundverpackungen herzustellen.

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