Definisjon og utstyr 

PEF-teknologi består i å bruke høye elektriske felt (1–50 kV/CM) i korte pulser (µs-ms) på et produkt som ligger mellom to elektroder, slik at strøm sendes gjennom matproduktet. 

Det som trengs i et PEF-behandlingssystem er en pulsmodulator og et behandlingskammer der maten blir utsatt for elektriske felt (se bildet øverst). Pulsmodulatoren omdanner strømmen til pulser med tilstrekkelig toppspenning og pulsenergi, og sendes deretter til behandlingskammeret ved hjelp av en bryter. 

PEF-behandling kan gjøres i batch og/eller i kontinuerlige prosesser. Den kan også benyttes på en eksponentiell eller rektangulær måte, og en kan benytte monopolare og bipolare pulser. 

Virkemåten til PEF-danning av porer 

Eksponering for elektriske felt fører til at det dannes porer, såkalt permeabilisering. Når en gjør dette på mikrobielle plante- eller dyreceller, så kalles dette fenomenet «elektroporering».

Bilde

Ifølge den mest anerkjente teorien dannes disse porene fordi bruken av et eksternt elektrisk felt gjør at det samles opp en stor mengde frie ladninger med motsatt ladning på begge sidene av de biologiske membranene. Siden disse ladningene er motsetninger, tiltrekker de hverandre, og når en kritisk elektrisk feltverdi eller terskel nås, vil ikke membranen lenger være i stand til å motstå kompresjonskreftene, slik at det dannes porer. 

Behandlingsparametere 

De mest relevante parameterne ved PEF-prosessering er: 

• elektrisk feltstyrke (i kV/cm) 
• behandlingstid 
• pulsform (eksponentiell eller rektangulær; mono- eller bipolar) 
• pulsbredde 
• pulsfrekvens 
• spesifikk energi 
• behandlingstemperatur 

For å danne porer i plante- eller dyreceller kreves det som regel en elektrisk feltstyrke på 1 kV/cm, mens for mikrobiell inaktivering skjer dette først når man oppnår et elektrisk felt på 15 kV/cm.  

Selv om PEF-teknologien i utgangspunktet var ment brukt som en ikke-termisk (uten varme) teknikk for konservering av mat, viser det seg at effekten av PEF på biologiske membraner øker med økende temperaturer. I tillegg kan PEF også brukes til volumetrisk varmebehandling av matvarer, som er en av bruksmåtene som er blitt utforsket den siste tiden.

Les også: PEF i matindustrien 

Kilder:

Microbiological aspects related to the feasibility of PEF technology for food pasteurization. Saldaña, G.; Álvarez, I.; Condón, S.; Raso, J. 

Applications of pulsed electric field treatments for the enhancement of mass transfer from vegetable tissue. Donsì F, Ferrari G, Pataro G. 

Pulsed Electric Field-assisted extraction of valuable compounds from microorganisms. Martínez, JM, Delso, C, Álvarez, I, Raso, J. 

Ohmic heating and moderate electric field processing. Sastry, S. 

Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry. Buchmann L and Mathys A 

Mechanisms of cell membrane electropermeabilization: a minireview of our present (lack of?) knowledge. Teissie, J., Golzio, M., and Rols, M. P. 

Pulsed electric fields treatment in food technology: Challenges and opportunities. Jaeger, H., and Knorr, D 

Handbook of Electroporation, ed D. Miklavčič (Cham: Springer International Publishing AG), 2657–2680. 

Application of pulsed electric field in the production of juice and extraction of bioactive compounds from blueberry fruits and their by-products. Bobinaite, R., Pataro, G., Lamanauskas, N., Šatkauskas, S., Viškelis, P., and Ferrari, G.