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Undichte Verpackungen vermeiden


Ist die Verpackung von Lebensmitteln oder gar Medikamenten bereits beim Kauf undicht, nimmt das Image des Herstellers Schaden. Ein Dünnschicht-Temperatursensor erlaubt es Unternehmen künftig, potenziell undichte Verpackungen schnell und zu verlässig bereits im Herstellungsprozess zu entdecken und auszusortieren.


Erika Schumacher

Früher kauften Kinder mit ihrem Taschengeld Süssigkeiten am Kiosk: Heute kaufen sie Bonbons und Gummibärchen in Tüten verpackt im Supermarkt. Und nicht nur die: Weltweit produzieren Unternehmen pro Jahr rund eine Billion Folienverpackungen für Nahrungsmittel, Kosmetik-, Pharma- und Technikprodukte. 90 Prozent dieser Verpackungen werden mit Wärmekontaktverfahren hergestellt, sprich mit heissen Werkzeugen versiegelt. Dabei kann es vorkommen, dass Füllmaterial in die Siegelnaht gelangt und diese dann undicht ist. Bisher können Hersteller die Verpackungen meist nur stichprobenartig kontrollieren. Landen undichte Lebensmittelverpackungen im Supermarkt – oder unsauber verschlossene medizinische Produkte in Apotheken –, kann das die Produktqualität oder die -haltbarkeit beeinträchtigen und für die Hersteller zu einem Imageschaden führen.

Blick in die Vakuumkammer während eines Beschichtungsprozesses. (Fotonachweis: Fraunhofer IWM)

Dünnschichtsensor überwacht Verpackungsprozess
Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Dresden haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich undichte Verpackungen künftig deutlich reduzieren, wenn nicht sogar ganz vermeiden lassen: Ein Dünnschicht-Temperatursensor direkt auf der Siegelschiene erlaubt eine Inline-Überwachung des Verpackungsprozesses. Statt den bisherigen stichprobenartigen Tests können Hersteller damit jede einzelne Verpackung überprüfen. Sie haben somit eine deutlich höhere Sicherheit, dass alle Lebensmittel- oder Medikamentenverpackungen dicht verschlossen sind. Zudem entfallen aufwändige, nachgelagerte Prüfschritte. Beispiel Bonbonverpackungen: Bislang klemmen zwei beheizte Siegelschienen einen Folienschlauch ein, schmelzen den Kunststoffverbund teilweise auf und versiegeln auf diese Weise die Packung. Die Bonbons werden eingefüllt, der Schlauch an der passenden Stelle von den Werkzeugen geklemmt und auf die gleiche Weise per Heisssiegeln geschlossen. Danach schneidet ihn ein Messer ab. Wie gut die Siegelnaht hält, hängt vor allem von der Temperatur der Siegelschienenoberfläche ab: Ist sie zu heiss, verbrennt die Folie. Ist sie zu kalt, verschweissen die Folienbereiche nicht fest genug miteinander. Das Ergebnis ist in beiden Fällen gleich: Die Verpackung ist undicht. Die Hersteller betreiben daher einen enormen Aufwand, um solchen Fehlern auf die Schliche zu kommen. So werden einige Verpackungen stichprobenartig im Wasserbad überprüft, aufsteigende Luftblasen weisen dann auf eine Undichtigkeit hin.

Mit Dünnschichtsensoren ausgestattete Siegelschienen (links).
Weisslichtinterferometrische Aufnahme einer Messstelle mit Leiterbahnen von ca. 250 nm Dicke und ca. 600 μm Breite (rechts).

Ende der Stichproben
Aber es geht auch anders. «Wir bringen die Temperatursensoren direkt auf der Siegelschiene auf und erhalten somit bei jedem Siegelvorgang eine unmittelbare Information zu jeder Packungseinheit», erläutert Gregor Wendt, Wissenschaftler am IVV Dresden. Ist die Temperatur zu hoch oder zu niedrig, kann dies an der Maschine sofort nachgeregelt werden – noch bevor zahlreiche undichte Verpackungen vom Band gelaufen sind. Auch ein eingeklemmtes Produkt, etwa ein in die Naht gerutschtes Bonbon, erkennt die Inline-Qualitätsprüfung zuverlässig. Das Prinzip: Schweissen die Siegelschienen die Folien zusammen, nehmen diese einen Teil der Wärme der Schienen auf. Die Schiene kühlt also ein wenig ab. Wie weit die Temperatur sinkt, hängt von der eingeklemmten Masse ab: Hat sich ein Bonbon in die Nahtzone verirrt, nimmt dieses ebenfalls einen Teil der Wärme auf – die Schiene kühlt stärker ab als ohne eingeklemmtes Füllgut. Das System ist sehr sensitiv: Sogar Kaffeepulver in der Naht kann es erkennen – schneller und empfindlicher als bisher im Siegelprozess genutzte Sensoren.

Konstruktionsentwurf einer vollinstrumentierten Siegelschiene mit Sensorarray und Detailansicht der Sensoren auf der Siegelschienenoberfläche.

Angepasste Schutzschichten
Beim Sensor selbst setzen die Beschichtungs-Spezialisten auf Thermoelemente, die sie über etablierte Dünnschicht-Verfahren herstellen: Sie dampfen dabei die verschiedenen Materialien des Thermoelements im Vakuum direkt auf die Siegelschiene auf. Der entstehende Sensor ist mit einigen hundert Nanometern Schichtdicke extrem dünn und besitzt eine sehr kurze Ansprechzeit. Am IWM entwickeln die Forscherinnen und Forscher angepasste Schutzschichten für spezifische industrielle Anwendungen. Ihre Kolleginnen und Kollegen vom IVV Dresden integrieren mit Sensoren bestückte Siegelschienen in die Verpackungsanlagen und kümmern sich um die Kontaktierung des Sensors. An einem Laborsiegelgerät konnte das Forschungsteam bereits zeigen, dass der Siegelprozess mit integriertem Dünnschichtsensor funktioniert. In weiteren Schritten erarbeiten die Wissenschaftler derzeit Lösungen, um diese Technik für gängige Werkzeuge in der industriellen Fertigung und die damit verbundenen hohen Taktzahlen und unterschiedlichen Folienmaterialien anzupassen.

*Wissenschaftler Funktionale Schichtmaterialien, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV


Lebensmittel-Industrie Ausgabe 7/8 August 2016

EVENTS

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 9.-11. Juni 2026

Ort: Nürnberg (D)

TUTTOFOOD

Internationale Fachmesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Datum: 11.-14. Mai 2026

Ort: Mailand (I)

PLMA die Welt der Handelsmarken

Internationale Fachmesse für Produkte wie Frisch-, Kühl- und TK-Lebensmittel, Getränke und haltbare Lebensmittel sowie Non-Food-Kategorien wie Kosmetika, Gesundheits- und Schönheitsartikel sowie Haushalts- und Küchenprodukte.

Datum: 19.-20. Mai 2026

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ArbeitsSicherheit Schweiz

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Datum: 20.-21. Mai 2026

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Swissmem Industrietag

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Datum: 23. Juni 2026

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Free From Functional Food Expo

Internationale Fachmesse und Konferenz für funktionelle, vegane und Bio-Lebensmittel sowie deren Zutaten

Datum: 16.-17. Juni 2026

Ort: Wien (A)

GS1 Excellence Days

Konferenz für Innovationen und Lösungen im Bereich der Standardisierung, Identifikation und Geschäftsprozesse

Datum: 18. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

FILTECH

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Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

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maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. August 2026

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all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

Swiss Green Economy Symposium

Konferenz zum Thema Wirtschaft und Nachhaltigkeit in der Schweiz

Datum: 2.-4. September 2026

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Lubricant Expo Europe

Fachmesse für Schmierstofftechnologie

Datum: 15.-17. September 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Ilmac Lausanne

Fachmesse und Branchentreff für die Chemie- und Life-Science-Industrie in der Westschweiz

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Lausanne (CH)

POWTECH

Internationale Fachmesse für Technologien zur Verarbeitung von Pulvern, Feststoffen und Flüssigkeiten

Datum: 29. September -1.Oktober 2026

Ort: Nürnberg (D)

W3+ Fair Jena

Events für Hightech-Innovationen aus den Schlüsseltechnologien Optik, Photonik, Elektronik und Mechanik

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Jena (D)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 13.-15. Oktober 2026

Ort: Nürnberg (D)

SIAL

Internationale Fachmesse für die Lebensmittelindustrie

Datum: 17.-21. Oktober 2026

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Südback

Fachmesse für das Bäcker- und Konditorenhandwerk

Datum: 24.-27. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

Sensorik Lizenz Schokolade

Weiterbildung für sensorische Eigenschaften von Schokolade systematisch zu erkennen, zu prüfen und nach internationalen Standards zu beurteilen

Datum: 26. Oktober 2026

Ort: Wädenswil (CH)

Swiss Industry 4.0 Conference

Schweizer Fachveranstaltung zum Thema Digitalisierung und digitale Transformation in der Industrie

Datum: 29. Oktober 2026

Ort: Baden (CH)

Swissmilk-Symposium

Symposium zu aktuellen Ernährungsthemen

Datum: 2. November 2026

Ort: Bern (CH)

Nahrungsergänzungsmittel 2025

Jahrestagung für Informationen, Innovationen und Diskussionen zu aktuellen Entwicklungen im NEM-Bereich

Datum: 3.-4. November 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Brennpunkt Nahrung

Führende Fachkonferenz für Trends und Perspektiven in der Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft

Datum: 3. November 2026

Ort: Luzern (CH)

SÜFFA

Fachmesse für das Fleischerhandwerk und die mittelständische Fleischindustrie

Datum: 7.-9. Novmber 2026

Ort: Stuttgart (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 10.-12. November 2026

Ort: Nürnberg (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

Fi Europe

Internationale Fachmesse für Lebensmittelzusatzstoffe

Datum: 17.-19. November 2026

Ort: Frankfurt (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

Leitmesse für die Verpackungs- und Intralogistikbranche

Datum: 24.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

Agro Food-Fachseminare

Fachseminare mit praxisrelevanten Themen der Land- und Ernährungswirtschaft

Datum: Januar 2027

Ort: Sursee (CH)

Empack Schweiz

Schweizer Fachmesse für Verpackungslösungen und -technologien

Datum: 27.-28. Januar 2027

Ort: Zürich (CH)

Logistics & Automation

Fachmesse für Intralogistik, Distribution, Transport und E-Logistik in der Schweiz

Datum: 27.-28. Januar 2027

Ort: Zürich (CH)

ISM

Weltleitmesse für Süsswaren und Snacks

Datum: 31. Januar - 3. Februar 2027

Ort: Köln (D)

Pro Sweets Cologne

Internationale Zuliefermesse für die Süßwaren- und Snackindustrie

Datum: 31. Januar - 3. Februar 2027

Ort: Köln (D)

ZHAW - Lebensmitteltagung

Veranstaltung für Lebensmittel- und Getränkeinnovation

Datum: Februar 2027

Ort: Wädenswil (CH)

CHEESEAFFAIR

Nationale Handelstage für Schweizer Käse

Datum: 8.-9. Februar 2027

Ort: Aarau (CH)

Fruit Logistica

Weltweite Messe aller Frisch-Produkte

Datum: 3.-5. Februar 2027

Ort: Berlin (D)

glug.swiss

Schweizer Fachmesse und ein Treffpunkt für die Getränkeindustrie, insbesondere für Brauer und Getränkeproduzenten

Datum: 11.-12. Februar 2027

Ort: Aarau (CH)

New Food Festival 2025

Konferenz und Messe, die sich mit der Zukunft der Ernährung

Datum: Februar 2027

Ort: Stuttgart (CH)

Glug deguFESTIVAL

Kongress für Trend-Getränke für Handel & Gastronomie

Datum: 11.-12. Februar 2027

Ort: Aarau (CH)

BioFach

Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

Datum: 16.-19. Februar 2027

Ort: Nürnberg (D)

EuroCIS

Fachmesse für Retail Technology (Einzelhandelstechnologie)

Datum: 16.-18. Februar 2027

Ort: Düsseldorf (D)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für gedruckte Elektronik

Datum: 2.- 4. März 2027

Ort: München (D)

Ostschweizer Food Forum

Fachveranstaltung für die Ernährungswirtschaft in der Ostschweiz

Datum: März 2027

Ort: Weinfelden (CH)

INTERNORGA

Leitmesse für Hotellerie, Gastronomie, Bäckereien und Konditoreien

Datum: 12.-16. März 2027

Ort: Hamburg (D)

Pro Wein

Internationale Fachmesse für Weine und Spirituosen

Datum: 7.-9. März 2027

Ort: Düsseldorf (D)

Forum Kreislaufwirtschaft

Veranstaltung für die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft in verschiedenen Bereichen

Datum: 18. März 2027

Ort: Zürich (CH)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Datum: 23.-26. März 2027

Ort: Köln (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 16.-18. März 2027

Ort: Stuttgart (D)

Schoggifestival

Festival für nachhaltige und faire Schokoladenproduktion

Datum: 21. März 2027

Ort: Zürich (CH)

Global Industrie

Messe für den gesamten industriellen Sektor in Frankreich und darüber hinaus

Datum: 15.-18. März 2027

Ort: Paris (F)

LABVOLUTION

Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflow.

Datum: Mai 2027

Ort: Hannover (D)

Achema

Weltleitmesse für Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

Automatica

Weltleitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 31. August- 2. September 2027

Ort: Bern (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 21.-23. September 2027

Ort: Basel (CH)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 21.-24. September 2027

Ort: Berlin (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 21.-23. September 2027

Ort: Nürnberg (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 9.-13. Oktober 2027

Ort: Köln (D)

LOUPE Europe

Fachmesse für die Etiketten-, flexible Verpackungs- und Faltschachtelindustrie, die sich auf Drucktechnologien, Materialien und Produktionslösungen

Datum: 5.-8. Oktober 2027

Ort: Barcelona (ESP)

A + A

Weltleitmesse für sicheres und gesundes Arbeiten

Datum: 19.-22. Okotber 2027

Ort: Düsseldorf (D)

iba

Führende Weltmesse für Bäckerei, Konditorei und Snacks

Datum: 24.-28. Oktober 2027

Ort: München (D)

transport-CH

Schweizer Fachmesse für Nutzfahrzeuge und Automobil-Werkstattbedarf

Datum: 10.-13. November 2027

Ort: Bern (CH)

AQUA Suisse

Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement

Datum: 1.-2.Dezember 2027

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 1.-2. Dezember 2027

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Fachmesse der Schweizer Bau- und Immobilienwirtschaft

Datum: 18.-22. Januar 2028

Ort: Basel (CH)

aqua pro

Schweizer Fachmesse für die Bereiche Trinkwasser, Abwasser und Gas

Datum: Februar 2028

Ort: Bulle (CH)

IFFA

Weltleitmesse der Fleisch- und Proteinwirtschaft

Datum: 13.-18. Mai 2028

Ort: Frankfurt am Main (D)

Drinktec Deutschland

Weltleitmesse für die Getränke- und Liquid-Food-Industrie

Datum: 11.-15. September 2028

Ort: München (D)

EuroShop

Fachmesse für den Investitionsbedarf des Handels

Datum: 18.-22. Februar 2029

Ort: Düsseldorf (D)

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