Saucen- und Milchkonserven: Lebensmittelchemie, Beschichtungen und Verschlüsse

Eine Tomatensoße und eine Käsesoße können zwar in der gleichen Dosengröße abgefüllt werden, aber es entstehen dadurch nicht die gleichen Verpackungsbedingungen.

Die Leistungsfähigkeit von Innenbeschichtungen hängt von der jeweiligen Lebensmittelzusammensetzung ab: pH-Wert, Säuregehalt, Salzgehalt, Fett-, Protein- und Feststoffgehalt, Zusatzstoffe und thermische Verarbeitung. Diese Faktoren können Korrosion, Haftung, Migration, Verfärbungen, Blasenbildung und die Langzeit-Barrierewirkung der Beschichtung beeinflussen.

Die Produktbezeichnung allein reicht nicht aus. Gemäß den Definitionen der FDA gelten Lebensmittel mit einem pH-Wert im Endzustand über 4,6 und einer Wasseraktivität über 0,85 im Allgemeinen als säurearm, während angesäuerte Lebensmittel einen pH-Wert im Endzustand von 4,6 oder darunter und eine Wasseraktivität über 0,85 aufweisen. Pizzasauce, Chili oder Currysauce lassen sich daher nicht allein anhand des Etiketts zuverlässig klassifizieren.

Bei der Dosenauswahl ist die bessere Frage: Welcher Formulierung und welchem Prozess wird die Verpackung tatsächlich unterzogen werden?

1. Häufig in Soßen- und Milchkonserven verpackte Produkte

Saucen und Milchprodukte lassen sich in mehrere praktische Gruppen unterteilen:

• Säurehaltige und tomatenbasierte Saucen: Pizzasauce, Pastasauce, Enchiladasauce, einige Chili- und Currysaucen
• Käse und Milchsaucen: Käsesauce, Nacho-Käsesauce, Cheddar-Käsesauce
• Fleischprodukte: Rindfleischsoße, Hühnersoße, Fleischchili, Fleischcurry
• Kokosnussprodukte: Kokosmilch und Kokoscreme
• Konzentrierte Milchprodukte: Kondensmilch und gezuckerte Kondensmilch

Jede Gruppe erzeugt ein anderes chemisches Milieu im Inneren der Dose.

1.1 Säure-, Salz- und Beschichtungsbeständigkeit

Bei Saucen auf Tomatenbasis ist der pH-Wert der Endlösung wichtig, sollte aber nicht als alleiniges Kriterium herangezogen werden.

Auch die titrierbare Säure, die Säureart, die Chloridkonzentration und der thermische Prozess beeinflussen das Lebensmittel-Beschichtungssystem. Die FDA-Richtlinien für Lebensmittelkontakt weisen darauf hin, dass saure Bedingungen eine Bewertung mit Medien wie Wasser und 3%-Essigsäure erfordern können, wenn der Säuregehalt die Migration oder die Materialeigenschaften wesentlich beeinflussen kann.Quelle)

Salz verdient die gleiche Aufmerksamkeit.

Eine Studie der Ohio State University über mit BPA-NI beschichtetes Weißblech ergab, dass unter den Testbedingungen, 3,5 wt% NaCl war eine der schädlichsten Umgebungen, die getestet wurden. Niedriger pH-Wert und Nitratgehalt verstärkten ebenfalls den Beschichtungsabbau.Quelle)

Das bedeutet nicht, dass jede Beschichtung bei einem Salzgehalt von 3,51 µT versagt. Es zeigt aber, warum die Chloridkonzentration bei der Qualifizierung von Dosen für Soßen, Bratensoßen, Chili und Käseprodukte berücksichtigt werden sollte.

Zwei Saucen mit gleichem pH-Wert, aber einem Salzgehalt von 0,51 TP5T bzw. 31 TP5T sollten nicht automatisch die gleiche Verpackungsspezifikation erhalten.

Die Farbe der Beschichtung ist ebenfalls kein geeignetes Auswahlkriterium. Gold, Weiß oder Transparent beschreiben hauptsächlich das Aussehen. Die tatsächliche Beständigkeit hängt von der Harzzusammensetzung, der Aushärtung, dem Schichtgewicht, der Beschichtungskontinuität, dem Substrat und der Leistung des Verpackungsmaterials ab.

1.2 Fett, Milchbestandteile und Lebensmittelkontaktverträglichkeit

Fettreiche Lebensmittel sollten nicht einfach als “ätzender” behandelt werden.”

Fett verändert die Umgebungsbedingungen im Lebensmittelkontakt und kann die Migration und die Verträglichkeit von Beschichtungen beeinflussen. Die FDA-Richtlinien für Lebensmittelkontaktmaterialien verwenden Speiseöle als anspruchsvolle Simulantien für Anwendungen mit fetthaltigen Lebensmitteln und fordern Testbedingungen, die der vorgesehenen Temperatur und Kontaktzeit entsprechen.

Dies gilt für Kokosmilch, Kokoscreme, Käsesauce, Nacho-Käsesauce und Kondensmilch.

Die sinnvolle Anforderung lautet nicht “einen dickeren Lack verwenden”. Die Beschichtung muss für den Kontakt mit fetthaltigen Lebensmitteln, den vorgesehenen thermischen Prozess und die erforderliche Haltbarkeit validiert werden.

Kokosmilch zeigt, warum der Fettgehalt allein nicht ausreicht.

Gemäß Codex CXS 240-2003:

• Leichte Kokosmilch hat einen Mindestfettgehalt von 5%;
• Kokosmilch, 10%;
• Kokoscreme, 20%;
• Kokoscremekonzentrat, 29%.

Die Norm legt außerdem einen Mindest-pH-Wert fest. 5.9 und beschreibt Kokosmilch als eine Emulsion, die vor oder nach dem Verschließen einer geeigneten Wärmebehandlung bedarf, um Verderb zu verhindern.Quelle)

Aus Verpackungssicht ist Kokosmilch daher eine eine säurearme, fettreiche, wässrige Emulsion, die einer Wärmebehandlung unterzogen wurde.

Zusatzstoffe können das Bild erneut verändern.

Ein Jahr 2021 Zeitschrift für Lebensmitteltechnik Eine Studie über mit Epoxid-Phenol beschichtete Weißblechdosen für Kokosmilch untersuchte Guarkernmehl, CMC, Polysorbat 60, Zitronensäure und Natriummetabisulfit. Sterilisation verringerte die Beschichtungsleistung, und unter den getesteten Bedingungen Natriummetabisulfit und CMC zeigten die aggressivsten Wirkungen., einschließlich Blasenbildung. Die Studie brachte die Blasenbildung mit dem Eindringen von Na⁺, Wasser und Sauerstoff durch die Beschichtung in Zusammenhang.Quelle)

Daher sollten bei der Bewertung der Verpackungsverträglichkeit auch Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Emulgatoren und Konservierungsmittel für Kokosmilchdosen berücksichtigt werden.

Kondensmilch ergibt eine andere Kombination.

Die Codex-Spezifikationen für Standard-Kondensmilch fordern mindestens 7,51 TP5T Milchfett und 251 TP5T Milchtrockenmasse, Während fettreiche Kondensmilch mindestens 15% Milchfett. Zulässige Formulierungssysteme können auch Citrate, Phosphate, Chloride, Carrageen und Lecithin enthalten.

Die Beschichtung weist daher folgende Merkmale auf:

Fett + Eiweiß + Mineralionen + hoher Feststoffgehalt + thermische Verarbeitung.

Retortenbeständigkeit, Haftung, Migrationsverhalten, Ionenbeständigkeit, Geschmacksneutralität und langfristige Barriereintegrität sind allesamt wichtig.

Für gesüßte Kondensmilch sollten nicht einfach dieselben Annahmen gelten.

Codex CXS 282-1971 legt fest, dass mindestens 8% Milchfett und 28% Milchtrockenmasse für normale gezuckerte Kondensmilch, während die fettreiche Variante mindestens 16% Milchfett.

Ein hoher Zuckergehalt bedeutet nicht automatisch eine stärkere Korrosion. Zucker verändert den Feststoffgehalt, die Wasseraktivität, die Viskosität und die Struktur der Lebensmittelmatrix. Das tatsächliche Beschichtungsverhalten hängt weiterhin von pH-Wert, Salzen, Zusatzstoffen, der Beschichtungschemie und der Verarbeitung ab.

1.3 Käsesauce, Bratensoße und andere komplexe Lebensmittel

Käsesaucen vereinen mehrere Variablen gleichzeitig: Milchfett, Eiweiß, Natrium und Chlorid, Phosphate oder Citrate, Emulgiersalze, Stärke oder Gummi und manchmal Paprika oder Tomaten.

Eine Spezifikation wie “lebensmittelechter Goldlack” sagt sehr wenig darüber aus, ob die Dose den eigentlichen Verpackungsprozess überstehen wird.

Kommerzielle Beschichtungssysteme setzen zunehmend auf BPA-freie/BPA-NI-Technologien. Sherwin-Williams beispielsweise beschreibt seine V30/V60-Polyester-Lebensmitteldosensysteme als retortengeeignete Plattformen für D&I Dosen, dreiteilig Konservendosen, und Schließungen.Quelle)

Das bedeutet nicht, dass Polyester automatisch die richtige Beschichtung für jede Käsesauce ist. Harzsystem, Beschichtungsgewicht, Aushärtung, Substrat, Rezeptur und Retortenbedingungen müssen weiterhin in Verpackungstests geprüft werden.

Proteinreiche Produkte wie Rindfleischsoße, Hühnersoße, Fleischchili und Fleischcurry bringen ein weiteres Problem mit sich: schwefelbedingte Verfärbungen und die Verträglichkeit mit Beschichtungen.

Schwefelbeständigkeit ist nach wie vor eine geforderte Eigenschaft bei einigen Beschichtungsplattformen für Lebensmitteldosen. AkzoNobel beschreibt beispielsweise Innenbeschichtungssysteme für dreiteilige Lebensmitteldosen mit hoher Barrierewirkung und Schwefelbeständigkeit.Quelle)

Bei proteinreichen Produkten kann daher die Schwefelbeständigkeit zu den Auswahlkriterien für die Beschichtung gehören, insbesondere wenn eine Retortenverarbeitung erfolgt.

2. Anforderungen an die Innenbeschichtung von Saucen- und Milchkonservendosen

Die Auswahl der Innenbeschichtung sollte mit der fertigen Rezeptur beginnen, nicht mit der Beschichtungsfarbe.

Nützliche Qualifikationsdaten sind beispielsweise:

• Gleichgewichts-pH-Wert und titrierbare Säure;
• Salz- und Chloridkonzentration;
• Fett- und Eiweißgehalt;
• Zucker, Brix-Wert und Gesamtfeststoffe;
• Stärke und Gummi;
• Sulfite und Konservierungsstoffe;
• Emulgatoren;
• Fülltemperatur;
• Retortentemperatur und -zeit;
• angestrebte Haltbarkeitsdauer.

Diese Werte beschreiben die tatsächliche Expositionsumgebung.

Salze und Säuren beeinflussen die chemischen Bedingungen an der Beschichtungsoberfläche. Fett verändert die Migrations- und Kompatibilitätsanforderungen. Proteinreiche Lebensmittel können schwefelbedingte Probleme verursachen. Gummi und Stärke beeinflussen die Viskosität, während einige Zusatzstoffe direkt mit der Beschichtung interagieren können.

Die thermische Verarbeitung stellt eine zusätzliche Belastung dar.

Die Beschichtung muss ihre Haftung und Barrierefunktion auch nach gleichzeitiger Einwirkung von Hitze, Feuchtigkeit, Druck und der Lebensmittelrezeptur beibehalten. Blasenbildung, Haftungsverlust, Verfärbungen oder erhöhte Durchlässigkeit können erst nach der Sterilisation sichtbar werden.

Die Haltbarkeit muss ebenfalls berücksichtigt werden. Eine Beschichtung, die unmittelbar nach der Verarbeitung akzeptabel aussieht, hat nicht zwangsläufig nach 12, 24 oder 36 Monaten eine zufriedenstellende Leistung erbracht.

Aus diesem Grund, ein Kompatibilitätsmatrix für Lebensmittelbeschichtungen in Kombination mit tatsächlichen Verpackungstests ist sinnvoller, als einen einzigen generischen Lack einer ganzen Produktkategorie zuzuordnen.

3. Retortenverarbeitung und Hitzebeständigkeit

Viele Saucen und Milchprodukte werden nach dem Verschließen thermisch verarbeitet, daher ist die Retortenbeständigkeit Teil der Verpackungsspezifikation.

Änderungen der Retortentemperatur, der Haltezeit, der Abfülltemperatur, des Feststoffgehalts des Produkts, der Behältergröße oder der Viskosität können die Bedingungen verändern, denen sowohl das Produkt als auch die Verpackung ausgesetzt sind.

Die Viskosität ist besonders relevant für Käsesauce, Bratensoße, Chili und dickflüssige Pastasaucen.

Die FDA-Richtlinien erkennen die Viskosität von Soßen als potenziell kritischen Faktor in geplanten thermischen Prozessen an. Die Erwärmung kann durch Konvektion, Wärmeleitung oder eine Kombination aus beidem erfolgen, und die Produktkonsistenz beeinflusst die Wärmedurchdringung.

Eine Rezepturänderung, die Stärke, Gummi, Partikelgröße, Füllgewicht oder Viskosität betrifft, sollte daher nicht als geringfügiges Verpackungsdetail betrachtet werden.

Auch der Kopfraum ist wichtig. Laut FDA-Richtlinien kann ein unzureichender Kopfraum die Wärmebehandlung und die Vakuumbildung beeinträchtigen und zu Problemen wie Klappern oder Federn führen. Ein zu großer Kopfraum hingegen kann zu viel Luft im Behälter zurücklassen und den Verderb des Produkts oder der Verpackung beschleunigen.

Die thermische Verarbeitung bleibt in der Verantwortung des Verarbeiters und seiner Prozessbehörde. Aus Sicht des Dosenherstellers ist die Sache einfach: Eine Änderung der Produkt- oder Behälterbedingungen kann eine erneute Überprüfung des Prozesses erforderlich machen.

4. Anforderungen an Doppelnaht und Abdichtung

Bei Saucen- und Milchkonserven hängt eine geeignete Innenbeschichtung nach wie vor von einem zuverlässigen Verschlusssystem ab.

Dosenkörper, Bodenprofil, Dichtungsmasse, Verschließmaschineneinstellungen und Prozessbedingungen müssen optimal aufeinander abgestimmt sein. Bei fetthaltigen, salzigen, sauren oder sterilisierten Produkten sollte die Kompatibilität der Dichtungsmasse im Hinblick auf das jeweilige Produkt und den Prozess bewertet werden und nicht nur danach, ob der Boden mechanisch verschlossen werden kann.

Dreiteilige Dosen erfordern an der verschweißten Seitennaht besondere Aufmerksamkeit.

Beim Schweißen wird die ursprüngliche Karosseriebeschichtung unterbrochen, daher Seitennahtstreifen oder Reparaturbeschichtung wird über dem Schweißbereich aufgebracht. Bei sterilisierten Saucen und Milchprodukten ist dieser Streifen Teil des Lebensmittelkontaktschutzsystems und keine rein kosmetische Maßnahme.

Die Qualitätskontrolle sollte die Streifenkontinuität, die Schweißnahtabdeckung, die Aushärtung, die Haftung und das freiliegende Metall überprüfen.

Die Inspektion von Doppelnähten erfordert ebenfalls definierte Kontrollmechanismen.

Für säurearme Konserven, Die Inspektionsrichtlinien der FDA legen fest, dass visuelle Doppelnahtprüfungen in Abständen von höchstens 30 Minuten Betriebszeit, mit zusätzlichen Kontrollen nach Ereignissen wie Störungen der Nahtmaschinen, Justierungen oder längeren Stillständen.

Die Abnahmeprüfungen sollten von geschultem Stilllegungspersonal in Abständen von höchstens 4 Stunden Betriebszeit, einschließlich mindestens einer Dose von jedem Verschließkopf.

Zu den typischen Prüfpunkten gehören Körperhaken, Abdeckhaken, Nahtbreite, -dicke, -festigkeit und Überlappung.

Diese Prüfintervalle legen keine einheitliche Nahtvorgabe fest. Die genauen Nahtabmessungen und Akzeptanzgrenzen richten sich nach der genehmigten Spezifikation für die jeweilige Dose, den Deckel, die Dichtungsmasse und die Verschließmaschine sowie nach den Vorschriften des Zielmarktes.

5. Wie man die richtige Soße oder Milchkonserve auswählt

Ein praktischer Prozess zur Auswahl von Dosen beginnt mit vier Informationssätzen.

Lebensmittelrezeptur: Gleichgewichts-pH-Wert, titrierbare Säure, Salz- oder Chloridgehalt, Fettgehalt, Proteingehalt, Zuckergehalt oder Brix-Wert, Gesamtfeststoffgehalt und relevante Zusatzstoffe.

Produktstruktur: Viskosität, Partikelgröße, Stärke, Gummi, Emulgatoren und Konservierungsmittel.

Prozessbedingungen: Abfülltemperatur, Abfüllgewicht, Kopfraum, Retortentemperatur und Prozesszeit.

Paketanforderungen: Dosengröße, Dosenkonstruktion, Verschlusssystem, Dichtungsmasse, gegebenenfalls Seitennahtschutz und angestrebte Haltbarkeitsdauer.

Von dort aus kann die Innenbeschichtung an die reale chemische und thermische Umgebung angepasst und durch Packungstests bestätigt werden.

Bei dreiteiligen Dosen sollten die Korpusbeschichtung, der Seitennahtstreifen, die Endbeschichtung, die Dichtungsmasse und die fertige Naht als ein Verpackungssystem betrachtet werden.

6. Schlussfolgerung

Die richtige Saucen- oder Milchkonserve wird durch die Rezeptur und die Herstellungsbedingungen bestimmt, nicht durch die Lackfarbe oder den Produktnamen.

Tomatensaucen bringen Säure und Chlorid in den Qualifizierungsprozess ein. Käsesaucen enthalten Fett, Eiweiß, Salze, Emulgatoren und erhöhen die Viskosität. Kokosmilch kombiniert einen hohen Fettgehalt, eine wässrige Emulsion, Zusatzstoffe und wird im Autoklaven verarbeitet. Bei Fleischprodukten ist möglicherweise auf Schwefelbeständigkeit zu achten.

Vor der Auswahl des Beschichtungs- und Verschlusssystems sollten die genauen Anforderungen an Rezeptur, Wärmebehandlung und Haltbarkeit ermittelt werden.

Diese Werte bieten eine wesentlich bessere Grundlage für die Qualifizierung von Dosen als die einfache Frage, ob der Kunde eine “Goldlackdose” benötigt.”