Welke peelable seal houdt zich het best bij hitte en kou

Het nieuwe onderzoek naar optimale peelable seals voor verpakkingen die thermische processen ondergaan, is grootschalig opgezet. Naast de twee Belgische universiteiten en IVV Fraunhofer in Dresden zijn er vier organisaties bij betrokken: Flanders'Food, ILVO, Pack4Food en Essenscia. Daarnaast werken - vooralsnog - vijftien Vlaamse en dertien Duitse bedrijven sturend mee aan het onderzoek. Het gaat daarbij zowel om leveranciers van kunststof granulaat, converters, voedingsproducenten als verpakkingsmachinebouwers. Het onderzoek kan volgens de initiatiefnemers ook interessant zijn voor farmaproducenten en zij kunnen eveneens aansluiten. Het concrete einddoel dat de onderzoekers voor eind 2020 voor ogen hebben is dat er een kant en klare handleiding beschikbaar komt voor bedrijven waarmee zij kunnen kiezen voor de meest geschikte peelable seal voor hun productverpakking. Europees verantwoordelijk is Bart De Ketelaere van de universiteit van Leuven en Vlaams verantwoordelijk Prof. Roos Peters van de universiteit van Hasselt."Peelable seals worden steeds relevanter omdat we te maken hebben met een ouder wordende bevolking en een consument die steeds hogere eisen stelt aan het gebruiksgemak van een verpakking." Aldus Bram Bamps die namens Universiteit Hasselt als projectingenieur bij het onderzoek is betrokken."Peelable seals moeten dus aan de ene kant makkelijk te openen zijn, maar hebben aan de andere kant te maken met zowel een hitte- als koudebehandeling. Bij een hittebehandeling gaat het om pasteuriseren of steriliseren of microgolven bij de consument thuis, waarbij de verpakking en daarmee de seal bloot worden gesteld aan temperaturen tot mogelijk 120°C. Bij de koudebehandeling moet je denken aan de opslag in een koeling of diepvries waarbij de temperatuur kan dalen tot wel -20°C. En wat is dan het effect op de peelbare seal?""Het vinden van een optimale peelable seal is een complexe zoektocht", bevestigt Bart De Ketelaere van KU Leuven. "Niet alleen is er de invloed van het gebruikte materiaal zelf, maar ook de settings van de lasbalken waarmee de seal wordt gevormd (temperatuur, druk, tijd) kunnen invloed hebben. Die invloeden kunnen dan weer verschillend zijn voor toepassingen met verschillende temperatuursbereiken waaraan de verpakkingen worden blootgesteld tijdens het verdere - pasteurisatie- en/of koelings - proces." De Ketelaere vervolgt: "Hier in Leuven zijn we gespecialiseerd in het opstellen van optimale experimentele ontwerpen die ons toelaten om met een minimaal aantal héél gerichte combinaties van al deze invloedsfactoren hun juiste invloed te achterhalen. Eenmaal we die invloeden in kaart hebben, kunnen we dan voor eender welke combinatie een optimalisatie doen zodat de seal eigenschappen zo dicht mogelijk aanleunen bij wat de klant wil."Omdat er nog maar weinig bekend is over hoe easy peelable seals zich onder extreme temperaturen houden, werd dit onderwerp van een nieuw wetenschappelijk onderzoek van een internationaal onderzoeksconsortium. Wat de onderzoekers vooraf al wel wisten is dat extreme temperaturen grote invloed hebben op de seal van de verpakking. En dat die extreme temperaturen onvermijdelijk zijn. Als het gaat om voeding moet een combinatie product-verpakking regelmatig gepasteuriseerd of gesteriliseerd worden. Daarbij komen temperaturen voor van 120°C. "Dat is hoger dan de temperatuur waarbij de meeste kunststoffen, waaronder PE en PET, beginnen met sealen. Deze ligt rond de 100-110°C", aldus Bamps. "Bovendien wordt er binnen de verpakking druk opgebouwd bij deze temperaturen waardoor peelbare verpakkingen kunnen opengaan." Vervolgens wordt de verpakking aan extreme kou blootgesteld als deze in de koeling of diepvries wordt opgeslagen waar de temperatuur tot mogelijk -20°C komt. "Als dat gebeurt kan het sealmateriaal bros worden. Dit heeft een effect op de mechanische eigenschappen waardoor de verpakking mogelijks niet meer goed afsluit."Daarom was er volgens Bamps vooral bij KMO's behoefte aan een methode om easy peelfolies te testen en welk soort materialen geschikter zijn bij extreme temperaturen dan anderen. "Want de seal moet natuurlijk wel peelable zijn, maar niet opengaan als je dat niet wilt."Dit nieuwe project kwam voort uit een eerder onderzoek. Het begon eind 2017 namelijk met een brainstorm over wat een goed vervolgonderzoek op het vorige CORNET-onderzoeks-project 'EVOCOSEAL' zou zijn, dat toen nog volop liep. In dat vorige project stond het sealen doorheen voedselvervuiling centraal. Dit werd in samenwerking met dezelfde onderzoekspartijen uitgevoerd als in het huidig project, waarbij ook de manier van aanpak veel gelijkenissen vertoonde." Eind augustus 2018 werd dat project afgesloten."Na de brainstorm hebben we eerst begin 2018 een enquête gehouden onder 72 bedrijven en daarvan bleek 85 procent enthousiast over het thema (Optimale peelable seals in verpakkingsconcepten die thermale processen ondergaan, red). Eind maart hebben we vervolgens een aanvraag ingediend die afgelopen oktober werd goedgekeurd door de Europese instituten in samenwerking met de Vlaamse en Duitse overheid."In het onderzoek worden zowel trays als pouches onderzocht. "Daarbij kan de topfilm een gelijkaardige samenstelling hebben als een pouch", legt Bamps uit. "Bijvoorbeeld PET, OPA, PP, papier als buitenlaag en een PE-, PP-, PET-seallaag. En als er een barrière in de verpakking zit, heeft dit laminaat ook nog lagen van EVOH of aluminium. De trays zelf bestaan in de regel uit PP, PET, papier en aluminium. Ook hier bestaan seallagen vooral uit PE, PP of PET. Tot slot zijn er naast deze veelvoorkomende materialen ook andere sealmaterialen mogelijk zoals PLA, zetmeel of acrylaat coating."Hersluitbaarheid wordt in dit onderzoek niet meegenomen, maar is wellicht wel onderwerp van een vervolgstudie. Dat geldt ook voor de folies van monomateriaal zoals die nu in opkomst zijn in het kader van de verduurzaming van kunststof verpakkingen. "Voor peelable seals kan men nu nog niet zonder een laminaat van bijvoorbeeld PET of PE." Je moet daarbij wel rekening houden welk materiaal er aan de buitenkant zit, zodat de folie bij verhitting niet tegen de sealbalken blijft plakken. Dat kan worden voorkomen door bijvoorbeeld de balken te tefloniseren of gebruik te maken van een sealtechniek waarbij de hitte gericht wordt aangebracht in het sealoppervlak zoals bij ultrasoon sealen."Tussen de universiteiten van Hasselt en Leuven bestaat al sinds 2012 samenwerking op het gebied van verpakkingsonderzoek. Met Fraunhofer is het contact er sinds 2015. "Fraunhofer en wij zijn daarbij complementair qua onderzoeksmethode", vertelt Bamps. "Bij Fraunhofer worden volledige verpakkingen getest. Wij testen kleine stalen van 15 millimeter breed tot 5 à 10 centimeter lang, zodat wij dit kunnen inklemmen in onze trekbank en de sterkte kunnen bepalen bij verschillende temperaturen. Er wordt bestudeerd hoe de vele resultaten op kleine stalen vertaalbaar zijn naar volledige verpakkingen. Op die manier verhogen we de bruikbaarheid van de resultaten voor bedrijven. Zij werken namelijk met volledige verpakkingen."Voor wat betreft UHasselt en KU Leuven geldt er volgens Bamps eenzelfde complementariteit. "Wij hebben vaak een goed zicht op belangrijke eigenschappen voor verpakkingen waarvoor Leuven de methode en de parametercombinaties ontwikkelt waarbij er getest wordt. Wij voeren vervolgens een beperkt aantal testen uit en KU Leuven verwerkt de resultaten met een aantal statistische methodes. Karlien D'huys, die tijdens haar doctoraatsonderzoek werkte aan niet-invasieve kwaliteitscontrole systemen voor voedingstoepassingen, waaronder verpakkingen: "Aan de KU Leuven doen we veel onderzoek naar kwaliteit meten en deze metingen zetten wij om in bruikbare informatie. Samen met de expertkennis van UHasselt wat betreft verpakkingsmaterialen zijn we in staat de bakens te verzetten in het verpakkingsonderzoek."