Unterschiedliche Verpackungskonzepte und Methoden zum Qualitätserhalt von Fleisch

In Abhängigkeit der Verarbeitungsstufe innerhalb der Wertschöpfungskette und des jeweiligen Produktes bieten sich verschiedene Verpackungskonzepte an. So sind bei der Herstellung von Transport- und Reifeverpackungen für Frischfleisch andere Technologien und Packstoffe erforderlich als bei Verkaufsverpackungen für den Endverbraucher. Zu den wichtigsten Zielsetzungen einer Verpackung zählt neben hohen Anforderungen hinsichtlich der Hygiene und Funktionalitäten insbesondere eine verlängerte Haltbarkeit der verpackten Produkte.

Fleisch ist ein wertvolles Lebensmittel. Der sorgsame Umgang mit diesem Rohstoff sollte daher für alle Beteiligten der Prozesskette Pflicht sein. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Verarbeitung der Produkte, die so ressourcenschonend wie möglich erfolgen soll. Aber auch der Verpackung kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie zum Qualitätserhalt sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit der Produkte und damit auch zur Reduzierung der Lebensmittelverschwendung beiträgt. Welche Methoden bzw. Technologien und welche Verpackungskonzepte jeweils optimal geeignet sind, hängt im Wesentlichen von den Produkten ab.

Die Transportverpackung

Transport- oder auch Reifeverpackungen werden in der Regel für die größeren Fleischstücke im B2B-Bereich genutzt. Diese Industrieverpackungen schützen die Großhandelsschnitte vor äußeren Einwirkungen und minimieren zudem das Austrocknen des Fleisches. Sie werden für den Transport der Ware vom Produzenten oder Zerlegebetrieb, zum Fleischverarbeiter, Wurstfabrikanten, Großhandel, der Filialmetzgerei und der Gastronomie sowie für den innerbetrieblichen Warentransport verwendet. Ein weiterer Vorteil: Das Fleisch kann in der Verpackung reifen und somit weiter an Qualität gewinnen. Deshalb kommt dies vor allem bei Rindfleisch zur Anwendung. Ein gutes Beispiel hierfür ist das Roastbeef, das von Südamerika nach Europa transportiert und hier weiterverarbeitet wird.

Eine optimale Verpackungsart für diese großen Zuschnitte sind Vakuum- oder Schrumpfverpackungen, die sich auf Kammermaschinen oder Kammerbandmaschinen unterschiedlicher Leistungsklassen herstellen lassen. Die Auswahl der Maschinen erfolgt in Abhängigkeit der zu verpackenden Produkte, ihrer entsprechenden Formate und Gewichte sowie des gewünschten Ausstoßes bzw. Effizienzgrades. Für das Verpacken von gleichstückigen Produkten können zusätzlich zur Beutelverpackung auch andere Verpackungskonzepte zum Einsatz kommen, die einen höheren Automatisierungsgrad erlauben. Hier sei beispielsweise die Tiefziehverpackungstechnologie genannt.

Die Verkaufsverpackung

Bei Verkaufsverpackungen erweitert sich die Zielsetzung um den Aspekt Marketing. Denn die Packung muss sich am Point of Sale ansprechend präsentieren lassen und den Verbraucher zum Kauf anregen. Als Differenzierungsmerkmale wirken u.a. Optik und Haptik, Sichtbarkeit des Produktes, Etikettierung sowie unterschiedliche Funktionalitäten wie etwa Öffnungshilfen, Wiederverschließbarkeit oder gute Stapelbarkeit im Verkaufsregal.

Parallel hat sich in den letzten Monaten, beeinflusst durch die aktuelle Diskussion über den Einsatz von Kunststoffverpackungen, die EU Kunststoffstrategie und das aktuelle Verpackungsgesetz ein Trend zu mehr Nachhaltigkeit und höherem Umweltbewusstsein etabliert. Dieser Trend wirkt sich unmittelbar auf die Herstellung, das Design und die zum Einsatz kommenden Packstoffe aus. Demnach sollte beim Verpacken von Lebensmitteln nur so viel Packstoff eingesetzt werden, wie unbedingt zum Schutz des Packungsinhaltes erforderlich ist. Darüber hinaus gewinnen alternative, insbesondere papierfaserbasierte Verpackungslösungen auch für die Fleischindustrie immer stärker an Bedeutung. Denn sie tragen zu einer erhöhten Recyclingfähigkeit der Packung bei.

In Abhängigkeit des Produktes und insbesondere der Erwartungshaltung sowohl des Handels als auch des Verbrauchers reicht das Spektrum im Bereich der Verkaufsverpackungen von formstabilen Tiefziehverpackungen und Trays bis zu flexiblen Verpackungen in unterschiedlichsten Ausprägungen. Beispiele hierfür sind Vakuum-, Vakuum-Skin- oder auch Schrumpfverpackungen. Für die unterschiedlichen Anforderungen steht neben den bereits erwähnten Kammer- sowie Kammerbandmaschinen eine ganze Bandbreite an geeigneten Tiefziehverpackungsmaschinen und Traysealern zur Auswahl.

Methoden zum Qualitätserhalt

Vakuum- und MAP-Verpackungen sind für den Erhalt der Produktqualität wie auch zur Verlängerung der Haltbarkeit von Fleisch in der Regel eine bevorzugte Verpackungsart. Die Variabilität, die die unterschiedlichen Ausgangsprodukte mit sich bringen, erfordert jedoch eine individuelle Auslegung des Verpackungskonzeptes. Prinzipiell sind beide Methoden hinsichtlich ihres Beitrags zur mikrobiellen Haltbarkeit vergleichbar.

Extra Infokasten neben diesem Textabschnitt: Forschungsinstitute, Hochschulen, führende Maschinen- und Folienhersteller sowie Verwertungspartner arbeiten konsequent an der Verlängerung der Haltbarkeit und des Erhalts der Produktqualität durch geeignete Verpackungstechnologien. Ein aktuelles Beispiel ist das Projekt QualiMeat, das vom europäischen Programm Interreg gefördert wird und noch bis Dezember 2019 läuft. Die sechs beteiligten Partner – die Hochschule Kempten, die Universität sowie das Management Center Innsbruck, MULTIVAC, das Zentrum für Lebensmittel und Verpackungsindustrie Kempten e.V. und NATURABIOMAT - untersuchen hierbei die Wechselwirkungen verschiedener Verpackungssysteme und Packstoffe auf Frischfleisch. Ziel ist die Optimierung von Verpackungsmaterial und -prozessen zur Verbesserung des Qualitätserhalts von frischen Fleisch.

Vakuumverpacken

Bei Vakuumverpackungen wird eine verlängerte Haltbarkeit durch den Entzug von Sauerstoff (O2) erreicht. Denn der Sauerstoff würde infolge chemischer oder biologischer Prozesse zum baldigen Verderb des Lebensmittels führen. Das Vakuum verhindert jedoch das Wachstum von aeroben Mikroorganismen wie zum Beispiel Pseudomonaden. Trotzdem laufen in der Vakuumverpackung die Stoffwechselvorgänge von anaeroben Milchsäurebakterien weiter, die auf dem Fleisch auch natürlicherweise wachsen. Diese Milchsäurebakterien produzieren durch ihren Stoffwechsel Kohlenstoffdioxid (CO2), das sich im weiteren Verlauf wieder im Fleisch löst und den pH-Wert des Fleisches absenkt. Hierdurch werden andere Keime im Wachstum gehemmt.

Sauerstoff bzw. der Entzug von Sauerstoff wirkt sich zudem auch auf die Farbe des Fleisches aus. Die Fleischfarbe ist im Wesentlichen abhängig vom Myoglobin-Gehalt und -Zustand. Das Myoglobin ist für den intramuskulären Sauerstofftransport zuständig und in den Ausgangsprodukten in unterschiedlicher Menge vorhanden. So beinhaltet mageres Schweinefleisch etwa 2 Gramm pro Kilogramm Fleisch, Rindfleisch kann einen Anteil von bis zu 20 Gramm pro Kilogramm enthalten. Da in frisch angeschnittenem Fleisch überwiegend Deoxymyoglobin vorliegt, besitzt es eine violette Farbe, die je nach Fleischart etwas blasser oder stärker anmutet.

Doch die Farbe ist nicht stabil. Bei höherer Konzentration von Sauerstoff und in Abhängigkeit der jeweiligen Fleischqualität und des Verarbeitungsprozesses oxygeniert das Deoxymyoglobin zu Oxymyoglobin. Die ursprünglich violette Farbe des Fleisches wechselt dann zu einem Ziegelrot. Wird der Sauerstoffgehalt auf einen niedrigen Wert reduziert oder das Fleisch lange unter Sauerstoff gelagert, wird automatisch der unattraktive braune Farbstoff Metmyoglobin gebildet. Das Fleisch kann dann zwar mikrobiell noch einwandfrei sein, wird aber aufgrund seiner Optik häufig nicht mehr vom Verbraucher akzeptiert.

Ein weitgehender Entzug des Sauerstoffs wie beim Vakuumverpacken führt daher auch zu einem stabileren Farberhalt des Fleisches – und damit zu einer höheren Akzeptanz beim Verbraucher. Wird der Verpackung der Sauerstoff völlig entzogen, tendiert die Farbe des Fleisches dank Deoxymyoglobin wieder zu violett. Aber auch hier spielt die Fleischqualität grundsätzlich eine wichtige Rolle. Reicht die Reduktionskapazität nicht aus, um den nach dem Verpackungsprozess in der Packung befindlichen und im Fleisch gelösten Restsauerstoff zu verstoffwechseln, erscheint das Fleisch trotz Abwesenheit von Sauerstoff in der Packung braun. Allerdings ist dies beispielsweise bei Rindfleisch in Vakuumpackungen noch eher vom Endverbraucher akzeptiert als bei Schweinefleisch.

Ein weiterer Aspekt, der beachtet werden sollte: Der austretende Fleischsaft wird in Vakuumpackungen nicht wie beim Verpacken unter Schutzgas durch eine Saugeinlage aufgefangen, sondern sammelt sich in den Freiräumen um das Fleisch. Dieser Leerraum lässt sich durch Schrumpf- oder Skinverpackungen reduzieren, indem die Folie durch spezielle Verfahren hauteng um das Fleisch gelegt und der Saftaustritt hierdurch vermindert wird.

Grundsätzlich können die unterschiedlichen Vakuumverpackungen sowohl auf Tiefziehverpackungsmaschinen als auch auf Traysealern und Kammermaschinen hergestellt werden. Zwei attraktive Ausprägungen der Vakuumverpackung, die sich im Markt etabliert haben, sind die die Vakuum-Skin- sowie die Schrumpfverpackung.

Verpackungsvielfalt für Vakuum – die Vakuum-Skinverpackung

Vakuum-Skinverpackungen liegen aufgrund ihres guten Produktschutzes und der appetitlichen Optik insbesondere im SB-Bereich im Trend. Bei dieser Art der Verpackung legt sich die Oberfolie der Packung spannungsfrei wie eine zweite Haut um das Produkt und wird vollflächig mit der Unterfolie beziehungsweise dem Tray versiegelt. Das Packgut wird nicht verformt und behält sein natürliches Aussehen. Zudem ist das Lebensmittel fest in der Schale fixiert, so dass es nicht verrutschen kann und sich stehend, hängend oder liegend am Point of Sale präsentieren lässt. Dabei trägt das Vakuum in der Verpackung zu einer verlängerten Haltbarkeit des Produktes bei. Neben weichen Lebensmitteln wie Filetstücken oder Pasteten lassen sich auch Produkte mit scharfen oder harten Bestandteilen wie Knochen sicher verpacken. Bei der Tiefkühllagerung schützen Vakuum-Skinverpackungen zudem zuverlässig vor Gefrierbrand.

Allerdings ist die Wahl eines geeigneten Folienmaterials entscheidend. So müssen die mechanischen Eigenschaften der Oberfolie auf verschiedene Produktformen und -höhen der jeweiligen Produkte ausgelegt sein, so dass sich beispielsweise auch Produkte mit einem hohen Überstand oder solche mit scharfkantigen Bestandteilen ansprechend und sicher verpacken lassen. Für die Herstellung von Vakuum-Skinverpackungen auf Traysealern kommen dabei ausreichend dimensionierte Standardtrays zum Einsatz. Beim Tiefziehverpacken hingegen wird Unterfolie und Oberfolie von der Rolle verarbeitet. Der Vorteil liegt neben logistischen und finanziellen Vorteilen durch die Nutzung von universell einsetzbaren Folien insbesondere in einer höheren Flexibilität, weil beispielsweise Packungen mit abgerundeten Ecken oder mit individuell geformten Konturen hergestellt werden können.

Infokasten: Mit MultiFresh™ bietet MULTIVAC ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Vakuum-Skinverpackungen an, das sich auf Traysealern wie auf Tiefziehverpackungsmaschinen realisieren lässt. Das umfassende Maschinenportfolio erfüllt die unterschiedlichsten Anforderungen an Verpackungsgröße, Ausstoß und Automatisierungsgrad. Die speziellen MultiFresh™-Folien verbinden funktionale Vorteile mit herausragenden optischen Eigenschaften. Denn die MultiFresh™-Verpackungen zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Transparenz und einen brillanten Glanz aus – und bieten darüber hinaus einen optimalen Produktschutz und sorgen für eine verlängerte Haltbarkeit der Produkte.

Verpackungsvielfalt für Vakuum – die Schrumpfverpackung

Bei Schrumpfverpackungen hingegen wird das Produkt in einer schrumpffähigen Spezial-Folie vakuumverpackt. Durch den kurzen Kontakt mit heißem Wasser werden die Schrumpfeigenschaften der Folie aktiviert. Als kosteneffiziente und automatisierte Alternative zum herkömmlichen Verpacken mit Schrumpfbeuteln hat MULTIVAC mit FormShrink® ein eigenes Verfahren entwickelt, bei dem besonders dünne Tiefziehfolien mit speziellen Schrumpfeigenschaften die Produkte rundum wie eine zweite Haut umschließen. Die Rahmensiegelung einer Tiefziehverpackungsmaschine erzeugt dabei Siegelnähte mit einer hohen Festigkeit und Haltbarkeit. Ein integrierter Formschnitt trennt Folienüberstände exakt und automatisch ab, so dass die von konventionellen Schrumpfverpackungen bekannten überstehenden Folienreste auf ein Minimum reduziert sind. Mit FormShrink® erhält jedes Produkt also unabhängig von seiner Form und Größe eine individuelle Maßverpackung.

Vakuum

Das Verpacken unter Vakuum verlängert die Haltbarkeit von Produkten, da durch den Entzug der Atmosphäre der biochemische Verfall des Produkts verlangsamt wird. Da die Produkte im Prozess komprimiert werden, sind Vakuumpackungen nur für druckunempfindliche Lebensmittel geeignet.

MultiFresh™

Beim MultiFresh™ Vakuum-Skin-Verpacken werden spezielle Skinfolien eingesetzt, die das Produkt spannungsfrei wie eine zweite Haut umschließen und vollflächig mit der Unterfolie versiegeln. Zur Aktivierung der Folieneigenschaften durchläuft die Oberfolie eine Heizstation und wird anschließend im Siegelwerkzeug vorgedehnt.

FormShrink

Im FormShrink-Prozess kommen spezielle, extrem schrumpffähige Tiefziehfolien zum Einsatz. Die fertige Packung durchläuft eine Schrumpfeinrichtung. Durch den Wärmeeintrag des heißen Wassers wird das Schrumpfverhalten der Folie aktiviert, woraufhin sich diese eng an das Produkt anlegt.

Modifizierte Atmosphäre (MAP)

Bei Verpackungen mit Schutzatmosphäre wird die Atmosphäre in der Packung durch eine auf das Produkt abgestimmte Gasmischung ersetzt. Diese besteht üblicherweise aus Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff.

Verpacken unter modifizierter Atmosphäre (MAP)

Insbesondere die frischen Produkte für den SB-Bereich wie Hackfleisch, Gulasch oder die in einer Packung geschindelten Nackensteaks und Koteletts werden häufig in MAP-Packungen angeboten. Bei MAP-Packungen erfolgt der Austausch der natürlichen Atmosphäre in der Packung durch eine auf das jeweilige Produkt abgestimmte modifizierte Atmosphäre. Das Gasgemisch setzt sich typischerweise aus Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff zusammen. Für das jeweilige Packgut müssen jedoch stets die chemischen Prozesse, die während der Lagerung der Produkte und infolge einer nicht hundertprozentigen Barriere des Verpackungsmaterials ablaufen, bei der Zusammensetzung der Atmosphäre berücksichtigt werden.

Für Frischfleisch kommt in der Regel eine Mischung von 60 bis 70 Prozent Sauerstoff und 20 bis 30 Prozent Kohlenstoffdioxid zur Verwendung. Die Sauerstoffmenge muss dabei individuell an die nötige CO2-Menge angepasst und die erforderliche Barriere des Verpackungsmaterials auf die erwartete Lagerzeit und Haltbarkeit abgestimmt werden. Ab einer Sauerstoffkonzentration von ca. 21 Prozent herrscht die gewünschte ziegelrote Fleischfarbe vor, mit der Verbraucher die Frische und Qualität des Produktes assoziieren. Sauerstoff kann sich aber unter Umständen auch negativ etwa durch Wasserverlust und Zähigkeit des Fleisches bemerkbar machen. Darüber hinaus können Oxidationsprodukte von Fetten und Proteinen auftreten. Inwiefern diese Auswirkungen aber tatsächlich als negativ wahrgenommen werden, muss vom fleischverarbeitenden Unternehmen bewertet werden, da bei der relativ kurzen Haltbarkeit diese Effekte eventuell unter der Wahrnehmungsgrenze bleiben.

Das CO2 wiederum besitzt eine bakterio- und fungistatische Wirkung, da durch das CO2 der pH-Wert im Fleisch gesenkt wird. Dies trägt maßgeblich zu einer Verlängerung der Haltbarkeit des Produktes bei. In Kombination mit niedrigen Lagertemperaturen werden hierdurch Verderbnis erregende Keime effektiv gehemmt. Die Temperatur ebenso wie die Veränderung der pH-Werte haben bei der Fleischreifung einen wesentlichen Einfluss auf Farbe, Konsistenz, Geschmack und auch die Haltbarkeit.

Die Problematik liegt jedoch darin begründet, dass CO2 stärker als O2 aus der Packung migriert. Zudem löst es sich teilweise im Produkt. Hierdurch verändert sich die Menge an CO2 in der Packungsatmosphäre über die Lagerzeit stärker als die Menge O2. Auch diese beiden Aspekte müssen daher bei der Zusammensetzung des Gasgemischs berücksichtigt werden, um die verlängerte Haltbarkeit und den größtmöglichen Qualitätserhalt des Fleisches erzielen zu können. Denn wird zu viel CO2 hinzugegeben, kann die Packung aufgrund des im Laufe der Lagerzeit entstehenden niedrigeren Innendrucks unter Umständen zusammenfallen – ein sogenanntes Pseudovakuum entsteht. Wird zu wenig CTM hinzugegeben, kann es eventuell seine bakteriostatische Wirkung nicht vollständig entfalten, der haltbarkeitsverlängernde Effekt ist dadurch nicht so stark ausgeprägt.

MAP-Packungen werden vorrangig auf Tiefziehverpackungsmaschinen und Traysealern hergestellt. Nach dem Befüllen der Packungsmulden bzw. Schalen mit dem Packgut erfolgt bei beiden ein Austausch der Packungsatmosphäre entweder durch eine Gasspülung oder durch die Vakuumabsaugung mit anschließender Rückbegasung unter Verwendung des speziellen Gasgemischs. Anschließend wird die Packung mit der Oberfolie versiegelt. Für die Herstellung von MAP-Packungen stehen unterschiedlichste Materialien aus Kunststoff sowie auch papierfaserbasierte Packstoffe zur Verfügung.

Vakuum oder MAP?

Welche Verpackungsform nun für welches Fleisch am besten geeignet ist, ist schwierig zu beantworten. Sowohl Vakuum- als auch MAP-Packungen tragen zur Verlängerung der Haltbarkeit und einer attraktiven Präsentation des Produktes bei. Ein wichtiges Kriterium ist jedoch die Formgebung des Produktes. Kompakte Fleischstücke wie Filets etwa werden vorrangig vakuumverpackt, Gulasch- oder Hackfleischportionen gelangen meist in MAP-Packungen ins Kühlregal.

Beim Farberhalt bzw. bei der Farbstabilität ist die Vakuumpackung der schutzbegasten Packung überlegen, da die Farbe über die Lagerzeit konstant bleibt – eine ausreichende Sauerstoffbarriere des Verpackungsmaterials vorausgesetzt. Bei schutzbegastem Fleisch kann durch Sauerstoff die erwünschte rote Farbe eingestellt werden, die Stabilität der Farbe ist jedoch stark von der Fleischqualität, dem Produktionsprozess und den Lagerbedingungen abhängig.

Der Qualitätserhalt des Fleisches ist grundsätzlich im Zusammenhang mit der mikrobiologischen wie auch sensorischen Haltbarkeit zu bewerten. Eine hohe Keimzahl bzw. ein großes Keimwachstum stellt neben einer Gesundheitsgefahr für den Konsumenten auch einen Qualitätsverlust des Produktes dar. Dieser lässt sich beispielsweise durch den Geruch oder die Beschaffenheit des Fleisches feststellen. Die sensorische Haltbarkeit macht sich allerdings auch unabhängig von mikrobiellen Parametern bemerkbar, etwa durch eine Farbveränderung, die für den Endverbraucher das erste und unmittelbarste Kriterium zur Beurteilung der Frische darstellt.

Mikrobiell ist die Unterscheidung etwas schwieriger. Da bei Vakuumverpackungen kein Kohlenstoffdioxid durch Gasaustausch vorhanden ist, wird dieses erst durch fleischeigene Mikroorganismen wie Milchsäurebakterien gebildet. Das CO2 ist wie oben beschrieben von signifikanter Bedeutung, da es eine bakterio- und fungistatische Wirkung besitzt und zusammen mit niedrigen Temperaturen das Wachstum von Mikroorganismen hemmt. Dies in Zusammenhang mit dem langsameren Stoffwechsel von anaeroben Keimen trägt maßgeblich zu einer Verlängerung der Haltbarkeit des Produktes bei. Jedoch kann durch die gewachsenen Milchsäurebakterien ein unangenehm saures Aroma nach dem Öffnen der Packung wahrgenommen werden, welches sich aber nach kurzer Zeit verflüchtigt.

In MAP-Packungen hemmt der haltbarkeitsverlängernde Effekt von Kohlenstoffdioxid im Grunde auch sonst wachsende aerobe Keime wie Pseudomonaden, so dass der Sauerstoffgehalt mikrobiell einen geringeren Einfluss hat.

Grundsätzlich ist anzuraten, dass bei jedem Produkt die jeweiligen Eigenschaften, Zielsetzungen und auch Rahmenbedingungen einbezogen und die Wechselwirkungen mit dem verwendeten Packstoff untersucht werden. Auch das Zusammenspiel von Maschine und Packstoff hat einen signifikanten Einfluss auf die Packungs- und damit Produktqualität – ebenso wie auf die Effizienz des gesamten Verpackungsprozesses. Als führender Maschinenhersteller unterstützt MULTIVAC seine Kunden dabei von Anfang an. Das Spektrum an Services reicht von der eingehenden Beratung über umfassende Verpackungstests und Bemusterungen bis hin zur Zusammenarbeit mit führenden Folienherstellern, um spezifische Packstoffe für den kundenindividuellen Bedarf zu entwickeln.