Grote voordelen PEF voor verwerking groente en fruit

Pasteurisatie zonder te verhitten, verbeteren van extractie, verhogen van het gehalte bioactieve stoffen, versnellen van droogprocessen: de mogelijkheden van PEF-behandeling zijn heel divers. Maar altijd zijn het milde processen die waardevolle nutriënten intact laten, vaak in combinatie met product- en procesverbetering en energiebesparing. Wat zijn de mogelijkheden van pulsed electric field processing voor de verwerking van groente en fruit?

Pulsed electric field behandeling is zeer geschikt voor microbiële inactivatie in vloeistoffen, zoals dranken en (semi-)vloeibare voedingsmiddelen. Bij deze milde conservering blijft zowel de versheid als de nutritionele en functionele waarde behouden, doordat de temperatuur relatief laag blijft. Micro-organismen worden gedood door elektroporatie van hun celwanden, als gevolg van een serie ultrakorte pulsen met een hoog voltage. Onder meer eiwitten en vitaminen worden niet aangetast door deze behandeling.
Met PEF kan de houdbaarheid worden verlengd van (koelverse) groente- en fruitsappen, smoothies en andere voedingsmiddelen op basis van groente en fruit, zoals puree en compote. De vereiste veldsterkte en energie-opname tijdens dit type PEF-behandeling bedragen 10 tot 20 kV/cm en 50 tot 120 kJ/kg.
De houdbaarheid van dit soort koud-gepasteuriseerde dranken en voedingsmiddelen is vergelijkbaar met die van traditioneel met hitte gepasteuriseerde producten. Een uitdaging is wel dat enzymen niet (volledig) worden geïnactiveerd door PEF. Gekoeld bewaren is nodig.
Naast pasteurisatie is sterilisatie mogelijk, en wel door een gecombineerde hitte- en PEF-behandeling. Kritische punten hierbij zijn ook het effect op enzymen, de inactivatie van sporen en het aseptisch afvullen.
Pulsemaster heeft PEF-apparatuur ontwikkeld op industriële schaal onder de naam Conditioner met behandelcapaciteiten tot 5000 l/uur voor microbiële inactivatie. De verwachte kosten zijn 10 euro per ton (1 eurocent per liter of kg).

Structuurmodificatie

Een heel andere toepassing van PEF is het modificeren van de structuur van plantaardige grondstoffen als groente en fruit. Door het pulserende elektrische veld worden plantaardige cellen geëlektroporeerd, met een verbeterd massatransport als belangrijk resultaat. Extractie van olie, sappen en bioactieve componenten wordt zo verbeterd en het rendement verhoogd. Ook allerlei snij- en pelprocessen worden verbeterd, terwijl droogprocessen worden versneld.
Voor dit type toepassingen – ook wel celdesintegratie genoemd – levert Pulsemaster Conditioner-systemen met behandelcapaciteiten tot 50.000 kg/uur. Op commerciële schaal zijn de verwachte kosten 1 euro per ton (0,1 eurocent per liter of kg).

Mogelijke toepassingen

Een goed voorbeeld is de behandeling van tomaten in water met pulserende elektrische velden bij omgevingstemperatuur. De PEF-behandeling maakt het weefsel van de tomaten zachter en verhoogt het pelrendement. De standaard hittebehandeling die nodig is voor het pellen, kan zo vervallen. En in vergelijking met hittebehandeling duurt PEF-behandeling zeer kort met een veel lager energieverbruik.
Een andere applicatie voor tomaat is lycopeenextractie. Lycopeen is een carotenoïde pigment dat zorgt voor de rode kleur in tomaten. Bij deze applicatie verhoogt PEF-processing het extractierendement.
Doelgerichte structuurmodificatie stimuleert ook het gebruik van nieuwe grondstoffen. Harde en inconsistente groenten, zoals zoete aardappels, knolraap en rode bieten, kunnen met PEF makkelijker en beter worden verwerkt tot groenteproducten.
Desintegratie van groente-en fruitweefsel door een PEF-behandeling vóór het drogen versnelt het transport van water uit het weefsel. Dit kan bijvoorbeeld worden toegepast bij de productie van gedroogde paprika’s. De vereiste veldsterkte is hier 1,0 tot 3,0 kV/cm en de energieopname bedraagt 5 tot 10 kJ/kg.

Glucosinolaten

Heel interessant is ook het effect dat elektroporatie heeft op om de vorming van secundaire metabolieten in plantencellen. PEF-behandeling blijkt bijvoorbeeld het gehalte aan glucosinolaten in broccoli te kunnen verhogen. Glucosinolaten beschermen het menselijk lichaam tegen de werking van kankerverwekkende stoffen. De benodigde veldsterkte voor deze toepassing is gering, namelijk 0,1 tot 0,5 kV/cm. De energie-opname is dan 0,1 tot 1,0 kJ/kg.