Die Anwendung von PP in der Lebensmittelindustrie

PP (Polypropylen) ist ein in der Lebensmittelindustrie weit verbreiteter thermoplastischer Kunststoff. Dank seiner hervorragenden chemischen Stabilität, hohen Temperaturbeständigkeit, guten Verarbeitbarkeit sowie seinen Sicherheits- und Umweltschutzeigenschaften ist es zu einem wichtigen Werkstoff für den Lebensmittelkontakt geworden. Seine Anwendungsgebiete erstrecken sich von der Lebensmittelverpackung über die Geräteherstellung bis hin zur Zusatzausrüstung. PP erfüllt die Lebensmittelsicherheitsstandards der meisten Länder und Regionen weltweit (z. B. China GB 4806.7, EU Nr. 10/2011 und die US-amerikanische FDA). PP enthält keine Schadstoffe wie Bisphenol A (BPA) und seine Sicherheit ist seit langem nachgewiesen.

1. Hauptvorteil: Anpassung an die wichtigsten Merkmale der Lebensmittelindustrie

PP kann in der Lebensmittelindustrie aufgrund seiner hohen Kompatibilität mit den Anforderungen der Lebensmittellagerung, -verarbeitung und des Transports populär gemacht werden

Hervorragende Temperaturbeständigkeit: PP hat einen Schmelzpunkt von ca. 160–170 °C und hält hohen Temperaturen von 100–120 °C stand. Es kann direkt zum Aufbewahren von warmen Speisen (wie frisch gekochtem Reis oder heißer Suppe) verwendet werden und eignet sich auch zur Pasteurisierung und Dampfdesinfektion in der Lebensmittelverarbeitung. Es kann sogar in der Mikrowelle erhitzt werden (wählen Sie PP-Produkte mit der Kennzeichnung „mikrowellengeeignet“, um die Zugabe von Weichmachern zu modifiziertem PP zu vermeiden). Dadurch wird das Problem gelöst, dass sich die meisten Kunststoffe bei Hitzeeinwirkung verformen und schädliche Substanzen freisetzen.

Hohe chemische Stabilität: PP weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen, Salzen und den meisten organischen Lösungsmitteln (wie z. B. üblichen Lebensmittelgewürzen wie Speiseöl, Essig, Sojasauce usw.) auf, reagiert nicht chemisch mit Lebensmittelzutaten und löst sich beim Kontakt mit Ölen und Saucen nicht auf oder setzt keine niedermolekularen Substanzen frei. Es kann den Geschmack und die Qualität von Lebensmitteln lange erhalten und eignet sich besonders für die Verpackung und Lagerung von öligen und sauren Lebensmitteln.

Hohe Verarbeitungsflexibilität: PP kann durch verschiedene Verfahren wie Spritzguss, Blasformen, Extrusion und Thermoformen in verschiedene Produktformen verarbeitet werden – von Folien und Behältern bis hin zu Rohren und Platten. Nach dem Formen weisen die Produkte eine gute Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit auf und sind nicht so leicht zu zerbrechen (z. B. PP-Lunchboxen, die beim Herunterfallen weniger leicht brechen, was besser ist als spröde PS-Lunchboxen (Polystyrol).

Umweltfreundlich und recycelbar: PP gehört zu den recycelbaren Kunststoffen (gekennzeichnet mit "Nr. 5" für Recycling) und kann nach dem Recycling zu lebensmitteltauglichen oder nicht lebensmitteltauglichen Produkten weiterverarbeitet werden (z. B. kann recyceltes PP zur Herstellung von Lebensmittel-Umschlagboxen verwendet werden). Dies entspricht dem aktuellen Umwelttrend zur Reduzierung von Kunststoff- und CO2-Emissionen in der Lebensmittelindustrie. Einige biobasierte PP (hergestellt aus Pflanzenstärke) können die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen weiter reduzieren.

2. Hauptanwendungsszenarien: Vollständige Kettenabdeckung von der Verpackung bis zum Geschirr

(1) Lebensmittelverpackungen: der Kernanwendungsbereich mit dem höchsten Anteil

Die Anwendungsformen von PP in Lebensmittelverpackungen sind vielfältig und decken die Lager- und Verkaufsbedürfnisse von primär frischen Lebensmitteln bis hin zu stark verarbeiteten Lebensmitteln ab:

Folienverpackung: PP-Folie, hergestellt durch Extrusion (z. B. gegossene CPP-Polypropylenfolie, biaxial orientierte BOPP-Polypropylenfolie), vereint Transparenz und Barriereeigenschaften. BOPP-Folie wird aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihres guten Glanzes nach dem Recken häufig als äußere Verpackungsschicht für Kekse, Kartoffelchips und Schokolade verwendet. Sie wird mit einer inneren Schicht aus PE-Folie (Polyethylen) kombiniert, um die Versiegelung zu verbessern und die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern. CPP-Folie ist weich und hitzebeständig und eignet sich für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln, z. B. als Verpackungsfolie für Brot und gekochte Speisen. Sie kann mit Aluminiumfolie kombiniert werden, um Dampfbeutel herzustellen (zum Verpacken von verschiedenen Getreidesorten und Fertiggerichten, kann direkt gekocht und erhitzt werden).

Hartbehälter: PP-Behälter, die im Spritzguss- oder Blasformverfahren hergestellt werden, sind gängige Behälter für die Lagerung und den Verkauf von Lebensmitteln. Beispiele hierfür sind gängige Konservierungsboxen in Supermärkten (erwärmbar in der Mikrowelle, geeignet für die Aufbewahrung von Essensresten und Obst zu Hause), Soßenflaschen (wie Weithalsflaschen für Douban-Soße und Salatdressing, korrosionsbeständig und leicht auszugießen), Speiseölfässer (PP-Ölfässer in 5–20-Liter-Behältern, temperaturbeständiger als herkömmliche PET-Ölfässer, im Winter weniger spröde) sowie Einweg-Joghurtbecher und Geleebecher (leicht und kostengünstig, geeignet für die Massenproduktion).

Wende- und Transportverpackungen: Wendeboxen und -schalen aus PP eignen sich aufgrund ihrer hohen Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Kältebeständigkeit (bis -20 °C) für den Kühlkettentransport von frischen und gefrorenen Lebensmitteln. Sie sind mehrfach wiederverwendbar und widerstandsfähig. PP-Gewebesäcke (mit PE-Folie überzogen) werden außerdem zum Verpacken von Schüttgütern wie Reis, Mehl und verschiedenen Getreidesorten verwendet. Sie sind feuchtigkeitsbeständiger als herkömmliche Stoffsäcke und zudem leicht und einfach zu transportieren.

(2) Lebensmittelkontaktgeräte: vollständige Anpassung an den Einsatz im Haushalt und im gewerblichen Bereich

PP wird aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit und der einfachen Reinigung häufig bei der Herstellung von Utensilien für die Lebensmittelverarbeitung und den Lebensmittelkonsum verwendet.

Haushaltsgeräte: Herkömmliche Mikrowellen-Lunchboxen, Reiskocher-Einsätze (PP-beschichtet), Frischhaltedeckel, Küchenwasserfilterkörbe, Essstäbchen usw. bestehen alle aus PP als Rohmaterial. Unter anderem muss die PP-Lunchbox für Mikrowellenherde einer zufälligen Copolymerisation unterzogen werden, um die Temperaturstabilität zu verbessern und Verformungen beim Erhitzen zu vermeiden. PP-Essstäbchen sind aufgrund ihrer Schimmelresistenz (besser als Holzstäbchen) und der einfachen Reinigung zu einer beliebten Wahl in Haushalten geworden.

Gewerbliche Geräte: Einweg-PP-Mahlzeitenboxen, Suppenschüsseln, Strohhalme (ersetzen herkömmliche PS-Strohhalme, sind hitzebeständiger und weniger verformungsanfällig) in der Gastronomie sowie PP-Förderleitungen, Lagertanks, Filtersiebe usw. in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben. PP-Förderleitungen können beispielsweise zum Transport flüssiger Lebensmittel wie Saft und Soße verwendet werden, ohne dass diese durch längeren Kontakt verunreinigt werden. PP-Filtersiebe eignen sich zum Sieben von Mehl und Puderzucker, sind verschleißfest und leicht zu reinigen.

Essgeschirr für Säuglinge und Kleinkinder: Aufgrund seiner hohen Sicherheit ist PP auch das Hauptmaterial für Essnäpfe und Flaschenzubehör (wie Trinkhalme und Saugerbasen) für Säuglinge und Kleinkinder. Aus modifiziertem PP (z. B. schlagfestem PP) lässt sich auch Säuglings- und Kleinkindgeschirr herstellen, das sturzsicher und schadstofffrei ist und den strengen Sicherheitsstandards für Säuglings- und Kleinkindprodukte entspricht.

(3) Andere spezielle Anwendungen: angepasst an die segmentierten Bedürfnisse der Lebensmittelverarbeitung

In der Lebensmittelverarbeitung wird PP auch für einige Hilfsgeräte und Materialien verwendet:

Dichtungen und Dichtungsringe in Lebensmittelqualität: Dichtungsringe aus PP können zum Abdichten von Vorratsbehältern und Flaschenverschlüssen verwendet werden, um das Auslaufen von Lebensmitteln oder Feuchtigkeit zu verhindern. Bei Verpackungen wie Dosen und Gläsern können PP-Dichtungen während des Sterilisationsprozesses hohen Temperaturen standhalten und die Dichtungsleistung aufrechterhalten.

3D-Druck von Lebensmittelformen: Aus einigen lebensmittelechten PP-Materialien lassen sich durch 3D-Druck individuelle Formen herstellen, die in der Backindustrie für Keksformen, Schokoladenformen usw. verwendet werden. Die Verarbeitung ist flexibel und kann die Anforderungen der individuellen Kleinserienfertigung erfüllen. Gleichzeitig hält es den mittleren und niedrigen Temperaturen von Öfen (unter ca. 150 °C) stand.

3. Aktuelle Herausforderungen und Entwicklungstrends

(1) Hauptherausforderungen

Unzureichende Kältezähigkeit: Gewöhnliches PP neigt bei niedrigen Temperaturen (z. B. unter -10 °C) zur Sprödigkeit, was die Lebensdauer von Kisten und Behältern im Kühlkettentransport beeinträchtigen kann. Um die Kältebeständigkeit zu verbessern, ist eine Modifizierung durch Zugabe von Härtemitteln (z. B. EPDM-Ethylen-Propylen-Kautschuk) erforderlich.

Eingeschränkte Barriereeigenschaften: PP hat geringere Barriereeigenschaften gegen Sauerstoff und Kohlendioxid als PET (Polyethylenterephthalat) und EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer). Bei alleiniger Verwendung für Lebensmittel mit hohem Frischegrad (wie Frischfleisch und Meeresfrüchte) muss es mit anderen Materialien mit hoher Barrierewirkung (wie Aluminiumfolie und EVOH-Dünnfilm) kombiniert werden, was die Produktionskosten erhöht.

Reinheitskontrolle beim Recycling: Recyceltes PP erfordert eine strenge Kontrolle des Verunreinigungsgehalts (z. B. Vermeidung von Vermischungen mit anderen Kunststoffen und Ölflecken), um seine Wiederverwendung im Lebensmittelkontaktbereich zu gewährleisten. Derzeit muss die globale Recyclingquote von recyceltem PP für Lebensmittel noch verbessert werden.

(2) Entwicklungstrends

Forschung und Entwicklung von hochleistungsfähigem modifiziertem PP: Durch die Zugabe von Nanopartikeln (wie Montmorillonit) und biobasierten Materialien werden PP" mit hoher Barrierewirkung und PP" mit extrem niedriger Temperaturbeständigkeit entwickelt, um die Abhängigkeit von Verbundverpackungen zu verringern. Gleichzeitig kann durch die Forschung und Entwicklung von biologisch abbaubarem PP (wie die Zugabe von Stärke, PBAT und anderen Abbaukomponenten) die Umweltbelastung weiter reduziert werden.

Integrierte Verpackungslösung: Durch die Kombination der Verarbeitungsflexibilität von PP können integrierte Verpackungserhitzungsprodukte für essbare Lebensmittel entwickelt werden, wie beispielsweise vorverpacktes PP-Gemüse, das direkt in der Mikrowelle erhitzt werden kann, wodurch die Anzahl der Verpackungsschichten reduziert und der Verbraucherkomfort verbessert wird.

Hochwertige Nutzung von recyceltem PP: Mit der Verschärfung der Umweltrichtlinien fördern Lebensmittelunternehmen das Modell des geschlossenen Recyclingkreislaufs, bei dem PP-Lebensmittelverpackungen recycelt und gereinigt und in lebensmittelechte Behälter (wie z. B. Frischhalteboxen aus recyceltem PP) umgewandelt werden, um ein Ressourcenrecycling zu erreichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PP aufgrund seiner Hauptvorteile Sicherheit, hohe Temperaturbeständigkeit und einfache Verarbeitung zu einem unverzichtbaren Material in der Lebensmittelindustrie geworden ist. Seine Anwendungsszenarien erweitern sich kontinuierlich durch Materialmodifizierungstechnologien und Umweltschutzanforderungen. In Zukunft wird PP unter dem Trend zu Sicherheit, Funktionalität und Umweltfreundlichkeit seine wichtige Position in der Lebensmittelindustrie weiter festigen.