Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...
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vielen Fällen gehen diese Mo<strong>de</strong>lle jedoch entwe<strong>de</strong>r von physikalischen inkorrekten<br />
Bedingungen aus: wie etwa bei Mercea et al. [87], Czeremuszkin et al. [89,91] Yanaka et al. [98] aus. O<strong>de</strong>r sie verwen<strong>de</strong>ten Näherungen, um das gestellte<br />
Permeationsproblem zu lösen: z. B. Prins und Hermans [85] und das darauf aufbauen<strong>de</strong><br />
Mo<strong>de</strong>ll von Mercea et al. [86].<br />
Grundlagen 44________________________________________________________________2 Seite<br />
Da in <strong>de</strong>n meisten Fällen keine direkte Überprüfung <strong>de</strong>r mo<strong>de</strong>llierten<br />
Permeationsergebnisse mit experimentell ermittelten Werten stattfand, muss die Frage<br />
geklärt wer<strong>de</strong>n, ob und in welchem Maß die verschie<strong>de</strong>nen Mo<strong>de</strong>lle die Realität<br />
abbil<strong>de</strong>n. Zu diesem Zweck wur<strong>de</strong>n eigene numerische Mo<strong>de</strong>lle mit hoher<br />
Rechengenauigkeit erstellt. Bei vorgegebener Defektgröße und -häufigkeit zeigen sich<br />
so Unterschie<strong>de</strong> in <strong>de</strong>n berechneten Permeationsraten zwischen <strong>de</strong>n einzelnen Mo<strong>de</strong>llen<br />
von bis zu 50%; siehe hier Abschn. 6.3, S. 130.<br />
Lediglich die numerischen Metho<strong>de</strong>n scheinen hier eine akzeptable Vorhersage <strong>de</strong>r<br />
experimentellen Ergebnisse zu ermöglichen. Des weiteren sind lediglich die<br />
dreidimensionalen numerischen Simulationsmetho<strong>de</strong>n in <strong>de</strong>r Lage unterschiedliche<br />
Defektformen und auch eine Wechselwirkung <strong>de</strong>r Defekte untereinan<strong>de</strong>r physikalisch<br />
korrekt zu berücksichtigen. Zylin<strong>de</strong>rsymmetrische Betrach<strong>tu</strong>ngsweisen scheitern hier.<br />
Daher sollte zur quantitativen Berechnung auf dreidimensionale numerische Metho<strong>de</strong>n<br />
zurückgegriffen wer<strong>de</strong>n.<br />
2.4 Beschich<strong>tu</strong>ng von Substraten im Vakuum<br />
Wie bereits zu Beginn <strong>de</strong>s Grundlagenkapitels ange<strong>de</strong>utet führt die Wechselwirkung <strong>de</strong>s<br />
verpackten Produkts mit Gasen, Dämpfen o<strong>de</strong>r Aromen mit <strong>de</strong>r Umgebung zu einer<br />
Verschlechterung <strong>de</strong>r Produktqualität. Da die Permeationsrate indirekt proportional zur<br />
Foliendicke ist, kann die Barrierewirkung durch eine Foliendickenerhöhung verbessert<br />
wer<strong>de</strong>n. Dieser Barrieregewinn ist jedoch im Vergleich zu an<strong>de</strong>ren Maßnahmen relativ<br />
gering. Durch Verdopplung <strong>de</strong>r Foliendicke reduziert sich so die Durchlässigkeit nur um<br />
die Hälfte. In vielen Fällen wird jedoch eine sehr hohe Barriere benötigt. Die Folie<br />
müsste daher äußerst dick sein, was <strong>de</strong>utlich höhere Kosten verursacht und die<br />
Flexibilität <strong>de</strong>r Verpackung reduziert. Ein an<strong>de</strong>rer Lösungsweg wäre <strong>de</strong>r Einsatz an<strong>de</strong>rer<br />
Polymere, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung eine höhere<br />
Barrierewirkung gegenüber <strong>de</strong>n permeieren<strong>de</strong>n Stoffen besitzen. In <strong>de</strong>n meisten Fällen<br />
ist dies ebenfalls keine praktikable Lösung, da solche Spezialpolymere ebenfalls hohe<br />
Kosten mit sich bringen.<br />
Ruft man sich nun das Laminat-Mo<strong>de</strong>ll in Erinnerung, so besagt dies gera<strong>de</strong>, dass bereits<br />
eine dünne Schicht mit hoher Sperrwirkung die Barriereeigenschaften <strong>de</strong>s<br />
Gesamtverbunds bestimmt. Wie im Abschnitt zur Permeation durch Metalle gezeigt<br />
wur<strong>de</strong>, weisen Metalle für lebensmitteltechnisch relevante Gase o<strong>de</strong>r Dämpfe eine<br />
verschwin<strong>de</strong>nd geringe Permeationsrate auf. Daher bietet es sich an, dünne