Shelf-Life-Simulation – Vorhersage der Haltbarkeit und Verpackungsoptimierung

Mit der Shelf-Life-Simulation können wir eine Vorhersage zur Haltbarkeit Ihrer Produkte treffen und zugleich die Verpackung speziell für Ihre Produkte optimieren.

Wir beraten und begleiten Sie mit unseren modularen Programmen bei der Neuentwicklung, Optimierung oder Fehlerdiagnose von Verpackungssystemen. Mit mathematischen Shelf-Life-Modellen, mit denen wir die Haltbarkeit von Produkten berechnen, liefern wir schnell und umfassend, auch ohne experimentellen Aufwand, aussagekräftige Antworten zu einer optimalen Verpackung sowohl von technischen Produkten als auch von Lebensmitteln. Statistische Methoden beurteilen die Vertrauenswürdigkeit der Prognosen.

Eine produktspezifisch maßgeschneiderte Verpackung maximiert die Haltbarkeit eines Lebensmittels.

Aus unserer langjährigen Forschungsarbeit sowohl auf dem Gebiet Lebensmittel als auch auf dem Gebiet Verpackung stehen uns umfangreiche Datensätze zu verschiedenen qualitätsbestimmenden Faktoren zur Verfügung. Damit können wir im Baukastensystem komplexe Qualitätseinflüsse interdisziplinär kombinieren und daraus die Haltbarkeit eines Lebensmittels modellieren. Für die Simulation berücksichtigen wir Daten aus verschiedenen Prozessen wie Veränderung der intrinsischen Qualitätseigenschaften  (z. B. Geschmack, Geruch), mikrobiologische Prozesse im Lebensmittel, Prozessabläufe im Kopfraum der Verpackung und charakteristische Materialeigenschaften der Verpackung.

Grundlage für die Haltbarkeitsprognosen sind die exklusiv am Fraunhofer IVV erstellten Simulationen. Diese basieren auf stets aktuellen Datenbanken und mathematischen software-basierten Modellen.

Sie formulieren die Anforderungen für das Packgut, wir führen eine Shelf-Life-Simulation durch, in der wir in kurzer Zeit verschiedenste Verpackungsszenarien berechnen und validieren.

Unsere leistungsfähigen Modelle funktionieren nach dem Baukastenprinzip. Wir passen sie flexibel an Ihre konkreten Vorgaben an. Bereits bei geringer Datenlage können wir zuverlässige Aussagen treffen und zusätzlich deren statistische Sicherheit ermitteln. Durch unsere langjährige Erfahrung können wir auf fundiertes Experten Know-how zurückgreifen.

Ohne experimentellen Aufwand beantworten wir Ihre Fragen zur Haltbarkeit bzw. Lebensdauer eines Produktes in einem Verpackungssystem.

Anwendungsbereiche

• Im Verpackungsbereich für Lebensmittel, insbesondere bei der Anwendung von MAP
  
  
• In der Pharma- und Kosmetikindustrie
  
  
• Im Verpackungsbereich für technische Produkte
  
  
• Als Hilfestellung bei der Auswahl bzw. Neugestaltung eines Packstoffes
  
  
• Für die Entwicklung neuer Packstoffe inklusive aktiver Verpackungen
  
  
• Zur Planung von Transportketten
  
  
• In der Qualitätskontrolle

Für die Prognose der Haltbarkeit wurde ein theoretisches Modell entwickelt und mit einem parallel durchgeführten Lagerversuch verglichen.

Systemanalyse und Modellierung

Als Kenngrößen für die Qualitätsentwicklung der Erdbeeren wurden Geschmack, Geruch und Aussehen festgelegt. Anschließend wurde das Verpackungssystem in ein mathematisches Modell übertragen, das alle relevanten Prozesse in Gleichungssystemen abbildet. In diesem Fall sind das der Gastransport durch die Verpackung, das Wachstum von Mikroorganismen sowie die Atmung der Erdbeeren.
 

Validierung

Die Untersuchung hat ergeben, dass die Erdbeeren bei den genannten Bedingungen 10 Tage haltbar sind. Nach diesem Zeitpunkt steigt die mikrobielle Belastung deutlich an und die Gaszusammensetzung in der Packung verändert sich. Zudem unterschreitet die sensorische Bewertung die Verkehrsgrenze.

Der Vergleich der Kenngrößen von Simulation und Experiment zeigt, dass das mathematische Modell die Vorgänge in der Erdbeerverpackung zuverlässig abbildet (s. Graphik).
Jederzeit kann das Modell nun an neue Fragestellungen angepasst oder auf ein ähnliches Packgut übertragen werden.

Simulation und Prognose

Mit Hilfe unserer Software werden nun nach Kundenwunsch verschiedene Szenarien nachgestellt. So kann z. B. die Lagertemperatur oder die Anzahl der Perforationen variiert werden. Wie sich diese Änderungen auf die Qualität der Erdbeeren oder der Gaszusammensetzung in der Verpackung auswirken, wird in der Simulation schnell sichtbar.
Zuverlässig und flexibel können so Prognosen zur Haltbarkeit erstellt werden.

Ausblick

Entsprechend dieser Vorgehensweise erstellen wir Modelle für beliebige Lebensmittel, aber auch für andere Packgüter, z. B. im technischen Bereich. Die Fraunhofer IVV-eigene Software ermöglicht nach dem Baukastenprinzip die individuelle Anpassung von Modellen an Ihre Fragestellung.