Anwendung von Silikon-Trennbeschichtung in Backpapier:

Synergistische Fortschritte in Technologie und Lebensmittelsicherheit

Backpapier, ein unverzichtbarer Verbrauchsstoff in modernen Backprozessen, verdankt seine Funktionalität seinen Antihafteigenschaften und seiner Hitzebeständigkeit, die beide maßgeblich von der Silikon-Trennschicht beeinflusst werden. Dank ihrer besonderen chemischen Struktur und technologischen Vorteile haben sich Silikon-Trennschichten als die vorherrschende Lösung für die Beschichtung von Backpapier etabliert. Dieser Artikel beleuchtet ihren Anwendungswert aus drei Perspektiven: technologische Grundlagen, Prozessinnovationen und Markttrends.

Der Hauptbestandteil der Silikon-Trennbeschichtung ist reaktiv SilikonpolymereDeren Molekülketten weisen Si-O-Si-Bindungen mit deutlich höherer Bindungsenergie als herkömmliche Kohlenstoffkettenpolymere auf. Diese Eigenschaft verleiht ihnen außergewöhnliche thermische Stabilität und chemische Beständigkeit. In Backpapierbeschichtungen wirken Silikon-Trennschichtbeschichtungen über folgende Mechanismen:

Niedrige OberflächenenergieMit einer kritischen Oberflächenspannung von 19–24 dyn/cm (deutlich niedriger als die von Fett, die etwa 30 dyn/cm beträgt) minimieren sie das Anhaften von zuckerreichen oder fettreichen Teigen und gewährleisten so eine automatische Trennung zwischen Lebensmittel und Papier während des Backens.

WärmewiderstandSie sind temperaturbeständig von −55 °C bis 300 °C und behalten ihre Stabilität bei 220 °C für 20 Minuten ohne Zersetzung bei, wodurch sie den Anforderungen beim Backen von Kuchen, Brot und Gebäck gerecht werden.

Kontrollierbare AuslösekraftDurch die Anpassung der Vernetzungsdichte und des Molekulargewichts lässt sich die Ablösekraft auf 5–500 g/25 mm einstellen, wodurch sich Anwendungen von zarten Keksen bis hin zu dicken Schichttorten eignen.

Chemische Inertheit: Sie reagieren nicht mit Lebensmittelbestandteilen und erfüllen die Lebensmittelsicherheitsstandards (z. B. FDA, EU 10/2011).

Physikalische BarriereSie bilden eine gleichmäßige hydrophobe Schicht auf Papieroberflächen, wodurch der direkte Kontakt mit Lebensmitteln reduziert wird.

LanglebigkeitNach dem Aushärtungsprozess weisen die Beschichtungen Stabilität und Wiederverwendbarkeit auf (z. B. Silikon-Backmatten).

Die Entwicklung der Backpapierbeschichtungsverfahren spiegelt die technologischen Fortschritte wider in Silikon-Trennbeschichtungen:

Lösemittelbasierte Beschichtungen (Auslaufphase)

Eigenschaften: Verwenden Sie organische Lösungsmittel (z. B. Toluol, Aceton, Benzin) zum Verdünnen des Silikonöls, gefolgt von einer Aushärtung bei hoher Temperatur nach dem Auftragen.

Anwendungsgebiete: Geeignet für Backpapier mit hohem Flächengewicht und starker Antihaftwirkung; allerdings stehen die VOC-Emissionen und Lösungsmittelrückstände im Widerspruch zu modernen Umweltauflagen, weshalb ein Ersatz durch umweltfreundliche Alternativen erforderlich ist.

Lösemittelfreie Beschichtungen (Standardverfahren)

Eigenschaften: 100 % Feststoffgehalt, keine VOCs, Aushärtung durch Platinkatalyse, jedoch ist eine hochentwickelte Mehrwalzen-Präzisionsbeschichtungsanlage erforderlich, was die Produktionskosten erhöht.

Anwendungsgebiete: Die bevorzugte Wahl für modernes Backpapier, in Übereinstimmung mit den Vorschriften für Lebensmittelkontaktmaterialien (z. B. FDA 21 CFR 175.300).

Emulsionsbasierte Beschichtungen (Zukünftige Entwicklung)

Eigenschaften: Wasserdispergierte Formulierungen, wie beispielsweise die Emulsion DEHESIVE® EM 490 CN von Wacker (Siemtcoat® EM5502 von Topwin) mit 45 % Feststoffgehalt, ermöglichen eine Aushärtung bei niedrigen Temperaturen von ca. 120–150 °C. Dies unterstützt verschiedene Beschichtungsverfahren, darunter Walzen- und Tiefdruck, und ermöglicht eine lösungsmittelfreie und hocheffiziente Produktion.

Anwendungsbereiche: Ideal für Backvorgänge bei niedrigen Temperaturen, wie z. B. Kekse oder Schokoladenfüllungen.

Mehr erfahren: Anwendungsprozesse für Silikon-Trennbeschichtungen auf Backpapier

Substratauswahl

Basispapier: Lebensmittelechtes Kraftpapier oder Pergaminpapier muss hohen Temperaturen standhalten, eine hohe Festigkeit aufweisen und frei von optischen Aufhellern sein.

Vorbehandlung: Eine Oberflächenreinigung zur Entfernung von Staub oder Fett verbessert die Haftung von Silikon-Trennbeschichtungen.

Beschichtungsmethoden

Tauchbeschichtung: Eintauchen in Silikonemulsion für gleichmäßige dünne Beschichtungen.

Sprühbeschichtung: Präzise Kontrolle des Beschichtungsgewichts für Papiere mit hohem Flächengewicht.

Rakelbeschichtung: Ideal für hochviskose Silikone, gewährleistet gleichmäßige Beschichtungen.

Aushärteprozesse

Thermische Aushärtung: Backen bei 120–150 °C zur Vernetzung der Silikonschichten (z. B. platinkatalysierte Additionshärtung).

Elektronenstrahlhärtung (EB): Lösungsmittelfrei und umweltfreundlich (allerdings zu höheren Kosten).

III. Lebensmittelsicherheit: Umfassende Schutzmaßnahmen von Rohstoffen bis zu Vorschriften

Da Backpapier direkt mit Lebensmitteln in Berührung kommt, muss es strengen Sicherheitsprüfungen unterzogen werden:

Substrat SWahl: Spezialpapiere aus Zellstoff aus ungebrauchtem Holz oder Bambus müssen Immersionstests unterzogen werden (kein Zerfall in Wasser über 24 Stunden), um eine Migration von Schwermetallen zu verhindern.

BeschichtungszertifizierungDie Einhaltung der Norm GB 9685-2016 für Zusatzstoffe in Lebensmittelkontaktmaterialien verbietet Karzinogene wie PFAS und priorisiert lebensmitteltaugliche Silikone, die von der FDA und dem BfR zertifiziert sind.

MigrationstestsUnter simulierten Backbedingungen (220 °C/20 min) muss die Migration von Silikonöl unter 0.01 mg/dm² bleiben, um sicherzustellen, dass keine toxischen Rückstände vorhanden sind.

UV-HärtungstechnologieUnternehmen wie Evonik (Deutschland) und Bluestar (China) haben UV-härtbare Silikon-Trennbeschichtungen entwickelt, die in Sekundenschnelle aushärten, den Energieverbrauch um 70 % reduzieren und die Kompatibilität mit Substraten mit geringer Hitzebeständigkeit wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) ermöglichen.

Nanomodifizierte BeschichtungenDurch die Einarbeitung von Nano-Siliciumdioxid wurde die Abriebfestigkeit der Beschichtung verbessert, sodass sie 100,000 Reibungszyklen ohne Beschädigung übersteht und eine Abschwächungsrate der Lösekraft von weniger als 5 % gewährleistet wird;

Wasserbasiertes Silikon Popularisierung:Elkem SILCOLEASE™ 902 Serie (Topwin's Siemtcoat® EM5502), eine auf Wasser basierende Emulsionssilikon-Trennbeschichtung, die die Aushärtungsgeschwindigkeit um 30 % erhöht und die FSC-Waldzertifizierung einhält, wodurch die Entwicklung umweltfreundlicher Verpackungen gefördert wird.

Silikon-Trennbeschichtungen gewinnen an Bedeutung:

Mikrowelle-HEATING / HEIZEN BeschichtungenEntwicklung von Silikon-Trennbeschichtungen, die bei 120 °C mikrowellenbeständig sind und sich für die Verpackung von Instantpizzen und gefrorenen Desserts eignen;

Zusammengesetzt Perpackung MaterialienIn Kombination mit Aluminiumfolie und PET entstehen mehrschichtige Strukturen, die öl- und feuchtigkeitsbeständig und leicht abziehbar sind, wodurch die Haltbarkeit von Lebensmitteln verlängert wird.

Intelligente EtikettenThermochrome Beschichtungen auf Backpapier erleichtern die Temperaturmessung und -rückverfolgbarkeit. Beispielsweise zeigt thermochromes, silikonbeschichtetes Papier optisch an, wann der Backvorgang abgeschlossen ist.

Fazit

Der Einsatz von Silikon-Trennbeschichtungen in der Backpapierindustrie verdeutlicht die enge Verzahnung von Materialwissenschaft und Lebensmittelindustrie. Angesichts immer strengerer Umweltauflagen und sich stetig wandelnder Konsumgewohnheiten werden wasserbasierte, nanotechnologische und funktionelle Technologien zunehmend zum Standard. Silikon-Trennbeschichtungen, die Produktionseffizienz und Lebensmittelsicherheit in Einklang bringen, werden die Backpapierindustrie künftig weiterhin zu umweltfreundlicheren und intelligenteren Innovationen führen.