Veel gestelde vragen

Pulsed electric field (PEF) processing is een efficiënte niet-thermische voedselverwerkingstechniek die gebruik maakt van korte pulsen met een hoog voltage. De pulsen maken poriën in plantaardige, dierlijke en microbiële cellen (poratie), wat leidt tot celdesintegratie en microbiële inactivatie.

Ja, de termen PEF-processing en elektroporatie beschrijven dezelfde techniek. Het pulserende elektrische veld induceert poriën in celmembranen ‒ daar komt het woord elektroporatie vandaan. Een andere veel gebruikte term is permeabilisatie.

Het algemene doel is het toevoegen van waarde door natuurlijke grondstoffen zo goed mogelijk te benutten. Elektroporatie verhoogt de opbrengst, versheid, smaak en kwaliteit van een brede range van voedingsmiddelen en applicaties.

Bij PEF-processing worden korte (microseconde) elektrische pulsen toegepast van 10 tot 60 kV. De pulsen maken met hun hoge voltage poriën in celmembranen, waardoor de barrièrefunctie daarvan verloren gaat, de inhoud van cellen naar buiten lekt en cellen afsterven.

Afhankelijk van het doel van de PEF-behandeling kunnen vaste, semi-vloeibare en vloeibare voedingsmiddelen worden behandeld.
Is celdesintegratie het doel, dan zijn er vrijwel geen beperkingen voor de grootte van de te behandelen deeltjes. Zo is PEF-processing toepasbaar op hele vruchten, groenten en aardappelen, fruit- of groentestukjes en fruit- of groentemoes, voorafgaand aan scheidingsprocessen. Wel moet het plantaardige of dierlijke product uiteraard kleiner zijn dan het gat in de behandelkamer.
Voor microbiële inactivatie is de toepassing beperkter, omdat daarvoor een hogere behandelintensiteit is vereist. PEF-technologie is dan alleen inzetbaar voor verpompbare producten met een deeltjesgrootte van minder dan 20 mm.

De diëlektrische sterkte van de voedselmatrix heeft een grote invloed op de toepasbaarheid van een pulserend elektrisch veld, omdat diëlektrische overslag of doorslag moet worden voorkomen. Lucht- of gasbellen kunnen echter geen hoge veldsterktes doorstaan. Ze kunnen aanwezig zijn in koolzuurhoudende dranken of vrijkomen door temperatuurverhoging. Daarom moet lucht worden verwijderd uit het product, in het bijzonder bij de hogere veldsterktes die voor microbiële inactivatie nodig zijn. Het aantal luchtbellen kan worden geminimaliseerd met behulp van vacuümontgassing of het op druk brengen van het medium tijdens PEF-processing met positieve achterdruk (positive back pressure).

Kenmerkende toepassingen zijn de milde conservering van dranken en semi-vloeibare voedingsmiddelen, behandeling van aardappels ter vervanging van thermische voorverwarming, en allerlei extractie- en persprocessen, zoals de extractie van antioxidanten, extractie van olie of eiwit uit algen, extractie van suiker uit suikerbieten en extractie van nutriënten of vezels uit schillen en stengels. Daarnaast is PEF is toepasbaar voor de verwijdering van acrylamide, concentratie van aardappeleiwit, en de productie van gekookte ham en droge worst.

Pulsed electric field-processing kan tijd en geld besparen en waarde toevoegen door het verhogen van de productkwaliteit. Langzame massatransportprocessen, zoals tijdens het drogen van plantaardige producten, kunnen worden versneld, wat leidt tot kortere verwerkingstijden. De opbrengst van sap- of olie-extractie kan worden verhoogd. Bij de productie van gekookte ham verbetert PEF het zouttransport, wat leidt tot een reductie van tumbletijden. Bij de productie van droge worst wordt het vochttransport verbetert, met kortere droogtijden als resultaat. Voordeel is ook dat PEF een snelle en continue behandeltechniek is.

Het gebruik van PEF-systemen in plaats van preheaters heeft verschillende voordelen voor de aardappelverwerkende industrie. Door de PEF-behandeling wordt de snijkwaliteit vergroot en het percentage gebroken frietstaven significant verlaagd. Ook het water- en energieverbruik gaan omlaag. Blancheer-, droog- en voorbaktijden worden verkort en de uitloging van suikers wordt verbeterd. Verder kan PEF-processing zorgen voor een lagere olieopname bij het voorbakken, tot wel 50 procent reductie.

Elektroporatie tast specifiek de celmembranen aan. Daardoor kunnen vegetatieve bederforganismen en pathogene micro-organismen worden geïnactiveerd. Op enzymen, sporen en virussen heeft het pulsed electric field weinig effect. Andere bestanddelen, zoals vitaminen, mineralen, kleurstoffen en aromastoffen, blijven ook behouden. En in tegenstelling tot hittebehandeling tast PEF de functionele eigenschappen en voedingswaarde van eiwitten nauwelijks aan.

Het gebruik van PEF als conserveringstechniek rijkt verder dan milde pasteurisatie. In combinatie met hogere temperaturen kunnen ook sporen worden uitgeschakeld, waardoor sterilisatie van voedingsmiddelen mogelijk wordt.

Ja, in het algemeen is de houdbaarheid vergelijkbaar. En net als thermisch gepasteuriseerde voedingsmiddelen moeten PEF-behandelde producten meestal koel worden bewaard.

Ja, Pulsemaster heeft apparatuur ontwikkeld op industriële schaal onder de naam Conditioner met behandelcapaciteiten tot 5000 l/uur voor microbiële inactivatie en tot 50.000 kg/uur voor celdesintegratie. Daartoe behoren pulsgeneratoren en behandelkamers die zich in de praktijk goed hebben bewezen. De systemen zijn klaar voor industrieel gebruik en voldoen aan alle veiligheidsvoorschriften.
Er is ook specifieke PEF-apparatuur voor de wetenschappelijke sector ontwikkeld. Zo maakt Pulsemaster een reeks systemen op basis van pulserende elektrische velden voor wetenschap en onderzoeksinstituten. Elk systeem wordt op maat gemaakt om aan de specifieke onderzoekseisen te voldoen. Dankzij het compacte en modulair ontwerp zijn deze systemen eenvoudig te integreren, op te schalen en te onderhouden. Ook de bediening is eenvoudig.

Ja, omdat pulsed electric field-processing een continu proces is dat weinig ruimte vraagt, kan het makkelijk worden geïmplementeerd in bestaande lijnen. Een PEF-verwerkingslijn voor celdesintegratie van vaste stoffen bestaat uit een transportsysteem met behandelkamer en een pulsgeneratorunit. Voor de milde conservering van vruchtensappen bestaat de opstelling gewoonlijk uit een toevoertank, een vloeistofpomp, een pulsgeneratorunit, een koeler (indien nodig) en een buffertank. De apparatuur kan worden gereinigd volgens CIP (Clean In Place) of SIP (Steam In Place) procedures.

PEF is een energiezuinig proces. Afhankelijk van het type applicatie ligt het specifieke energieverbruik in de orde van 10 tot 100 kJ per liter product. Voor kleinere cellen is een hogere behandelintensiteit vereist. Op commerciële schaal zijn de verwachte kosten 1 euro per ton voor celdesintegratie (0,1 eurocent per liter of kg) en 10 euro per ton (1 eurocent per liter of kg) voor milde pasteurisatie.

Pulsemaster biedt zijn klanten PEF-systemen op labschaal en andere labfaciliteiten voor (challenge) tests en voor product- en procesontwikkeling. Zo kunnen zowel vertrouwelijke productevaluaties als validaties voor voedselveiligheid en houdbaarheid worden uitgevoerd.

Vanwege vertrouwelijkheid kunnen we niet zo maar voorbeelden geven, maar het commercieel gebruik van PEF-systemen groeit wereldwijd. Op dit moment zijn wereldwijd sappen verkrijgbaar die met PEF-technologie zijn gepasteuriseerd; onder meer in de VS is een installatie operationeel. Aardappelverwerkers hebben grote belangstelling voor PEF-technologie voor celdesintegratie, als alternatief voor preheaters. In de VS en Canada zijn al aardappelsystemen operationeel. Daarnaast wordt elektroporatie commercieel toegepast in Europa, Australië, India en China.

De Europese wetgeving voor novel foods geldt voor voedingsmiddelen en ingrediënten op de markt in de Europese Unie (EG 258/97). Nieuwe verwerkingsprocessen voor voedingsmiddelen moeten eerst worden beoordeeld. Een product is geen novel food als het proces geen grote veranderingen in de samenstelling of structuur veroorzaakt die invloed hebben op de voedingswaarde, het menselijk metabolisme of het gehalte aan ongewenste componenten. Na een PEF-behandeling zijn er tot nu toe geen significante veranderingen aangetoond in de samenstelling of structuur die invloed hebben de voedingswaarde, het metabolisme of ongewenste bestanddelen. Daarom kan worden aangenomen dat vruchtensappen die met PEF zijn behandeld, geen novel foods zijn.