Schokolade unter Laborbedingungen

Verpackungen erforschen: So viel wie nötig – so wenig wie möglich

Wissenschaftler testen die Verpackungen von Schokoladen

In einem hermetisch abgeriegelten Raum in einem Schweizer Labor liegen 700 Tafeln Schokolade. Sie sind umhüllt von einer durchsichtigen Verpackung, angeschlossen an Sensoren und 24 Stunden pro Tag Licht ausgesetzt.

Es geht um Schutz. Frische. Geschmack. Und Verpackung – oder vielmehr darum, jährlich Tonnen davon einzusparen. Manche Produkte reagieren auf Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Luft und Licht stärker als andere. Doch wir wissen nicht genug darüber, in welchem Maß diese so genannten Degradationsfaktoren Produkte im Laufe ihrer Haltbarkeitszeit beeinflussen.

Das kann dazu führen, dass Hersteller das Maß an Schutz zu hoch einschätzen, welches die Verpackung für ein Produkt gewährleisten muss. Zu viel oder eine zu komplexe Verpackung wiederum erhöht den Rohstoffverbrauch und belastet die Umwelt. Je genauer man die Empfindlichkeit eines Produkts auf Umwelteinflüsse während eines bestimmten Zeitraums vorhersagen kann, desto besser lassen sich die optimalen Verpackungsmaterialien bestimmten, um ein Produkt frisch zu halten und vor Umwelteinflüssen zu schützen.

Wie viel Sauerstoff verträgt Schokolade?

Die Verpackungen von 700 Tafeln Schokolade testet Nestlé im Schweizer Labor
Die Verpackungen von 700 Tafeln Schokolade testet Nestlé im Schweizer Labor.

„Die perfekte Verpackung gibt es so gut wie nie“, sagt Robert Witik, der die Studie am Nestlé Research Center in Lausanne leitet. „Manch einer denkt beispielsweise, dass Sauerstoff Plastik nicht durchdringen kann. Doch alle Kunststoffe sind durchlässig. Nur die Höhe der Durchlässigkeit ist unterschiedlich.“

Witik will unter anderem herausfinden, ab welchem Punkt eine bestimmte Menge an Sauerstoff Geschmack und Qualität eines Produktes beeinflusst. Mit anderen Worten: Wie viel Sauerstoff verträgt Schokolade, bevor sich ihre Eigenschaften merklich verändern?

In Vorbereitung auf die Tests packten Robert Witik und seine Mitarbeiter alle 700 Schokoladentafeln sorgfältig in verschiedene Umhüllungen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften. So lassen manche Sauerstoff besser durch als andere. „Zusätzlich ist auch die Menge an Sauerstoff innerhalb der Verpackungen von vornherein unterschiedlich“, sagt Witik.

Vergleichsgruppe unter Realbedingungen

Das Licht, das bei diesem Experiment auf die Schokoladentafeln trifft, ist – was Belichtungsdauer und Intensität betrifft – allerdings für alle gleich. „Unter Realbedingungen wäre die Schokolade einer derartigen Bestrahlung nicht ausgesetzt“, sagt Witik.

Wie viel Licht die Schokolade unter normalen Umständen abbekommt, testet das Team parallel in einer zweiten Studie. Dabei wird die Reise durch die Verwertungskette simuliert. Diese Gruppe von Tafeln, eingepackt wie die der Vergleichsgruppe unter Dauerlicht, wird verschiedenen Perioden von Licht und Dunkelheit ausgesetzt, um die Reise vom Lager zum Geschäft bis zum Schrank in der Küche nachzustellen.

Im ersten Versuch werden die Wissenschaftler im Verlauf der nächsten Monate messen, welche Menge an Sauerstoff die Schokoladentafeln überhaupt aufnehmen. Dies geschieht mit Hilfe von Sensoren, die direkt an der Schokolade angebracht sind.

Am Ende steht die Sensorik-Prüfung

Maschinen messen den Sauerstoffgehalt in den Verpackungen
Maschinen messen unter anderem den Sauerstoffgehalt, dem die Schokoladen ausgesetzt sind.

Alle 30 Tage werden einige Tafeln aus jeder Testgruppe einer anderen Art von Untersuchung unterzogen. Dabei prüfen Sensorik-Experten, ob die Schokolade an Qualität und Geschmack verloren hat.

Aber die Forschungen mit den Schokoladentafeln ist nur der Anfang. Witik und sein Team untersuchen bereits andere Produkte. Ziel ist es, eine Methodik zu entwickeln, die auf das gesamte Nestlé-Portfolio angewendet werden kann.

Am Ende soll ein Tool entstehen, das den Verpackungsingenieuren des Unternehmens helfen soll, präzisere, datengestützte Entscheidungen über die Verpackungen zu treffen, die sie für ein bestimmtes Produkt auswählen. „Damit können wir die Leistung einer Verpackung besser auf das tatsächliche Schutzbedürfnis eines Produktes abstimmen“, sagt Witik.

Verpackungsmaterialen können sehr komplex sein, mit verschiedenen Schichten, die unterschiedliche Funktionen haben. Daher sei es ein ausgefeilter technischer Prozess, das richtige Material auszuwählen, so der Forscher weiter.

Produktlebensdauer in Frage stellen

Aber es gibt noch ein anderes Ziel. Die Wissenschaftler wollen Produktmanager ermutigen, ihre Vorstellung der jeweiligen Produktlebensdauer in Frage zu stellen, die sie für ein bestimmtes Lebensmittel festgelegt haben. Der Grund: Angenommen, die Produktlebensdauer wurde auf 24 Monate festgelegt. Üblicherweise wird das Produkt aber in neun Monaten verbraucht. Dann ist das Produkt vermutlich überverpackt, der Schutz unnötig hoch.

Indem man die erwartete Lebensdauer verkürzt und die Verpackungsanforderungen anpasst, kann man auf einfache, aber effektive Weise die Umweltbelastung verringern. Eine Erfahrung, die Nestlé durch ein Pilotprojekt auf den Philippinen gemacht hat.

Pilotprojekt senkt Verbrauch an Verpackung um 1.500 Tonnen

Forscher hatten dabei die Informationen über den Einfluss von Feuchtigkeit auf Getränkepulver und Kaffeemischgetränke genutzt,  um die Lebensdauer von manchen dieser Produkte neu anzupassen – und damit auch die Anforderungen an die Verpackung. Dadurch konnte das Unternehmen die Menge an Verpackungsmaterialien um jährlich 1.500 Tonnen reduzieren.

Das Forschungsprojekt in Lausanne gehört zu Nestlés öffentlicher Verpflichtung, die Umweltverträglichkeit seiner Verpackungen zu verbessern. Damit verbunden ist eine Selbstverpflichtung, den Verbrauch bis 2017 um mindestens 100.000 Tonnen zu verringern und dabei die Qualität sowie den Schutz der Produkte weiterhin zu garantieren.

Es mag vielleicht irritieren, 700 Tafeln Schokolade in durchsichtiges Plastik zu verpacken und monatelang zu beleuchten, um Verpackung zu reduzieren. Doch umso besser Nestlé vorhersagen kann, wie Produkte auf bestimmte Umwelteinflüsse reagieren, desto weniger Verpackung ist für diese Produkte nötig.

Bildrechte: Nestlé Deutschland AG

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