Hva er PEF?

Når maten utsettes for pulserende elektriske felt (PEF) dannes porer (hull) i cellemembranen til produktet som får behandlingen. Avhengig av frekvens og styrke på de elektriske feltene, kan man inaktivere og drepe mikroorganismer, eller man kan endre strukturen til cellene i råvaren, slik at de får gunstige egenskaper.

Porene som dannes i celleveggen gjør det enklere for molekyler å trenge inn i eller slippe ut av celler. Derfor har denne metoden også en rekke andre bruksområder i næringsmiddelindustrien, som ekstraksjon av komponenter, forbedring av tørkeprosesser og/eller teksturendring. 

Se film om hvordan PEF fungerer.

Bruksområder i matindustri 

PEF har flere bruksområder i matproduksjon:

Konservering av mat 

PEF kan inaktivere både kvalitetsforringende og sykdomsfremkallende bakterier (men ikke sporer eller enzymer) i næringsmidler, uten at sensoriske og ernæringsmessige egenskaper forringes.

PEF kan derfor brukes til pasteurisering for å forlenge holdbarheten til flytende næringsmidler, særlig produkter med lav pH der sporer ikke vil kunne vokse. Dette betyr at ett av de mest relevante bruksområdene for PEF er pasteurisering av fruktjuice. Det er også gjort studier på en rekke andre næringsmidler som egg, melk- og grønnsaksprodukter.

Bilde

PEF-behandling krever en del energi hvis den brukes alene, og derfor er den ofte brukt i kombinasjon med andre metoder, som mild varmebehandling. De fleste industrielle PEF-produksjonslinjene for juice utnytter synergieffekten ved å kombinere disse behandlingene, og bruker et oppsett for forvarming og nedkjøling som opererer innenfor 30–40 °C, og med en maksimal produkttemperatur langt under 60 °C. Denne kombinerte tilnærmingen gjør det også mulig å gjenvinne den elektriske energien som brukes, for optimal energieffektivitet. 

Ekstraksjon av nyttige komponenter 

Bilde

Siden PEF lager porer i cellemembraner, anses teknologien som svært nyttig for skånsom ekstraksjon av nyttige komponenter fra dyr, planter, alger og sopp. Teknologien har lav energikostnad, unngår kjemikaliebruk, og har høy selektivitet.

PEF sitt potensial til å forbedre ekstraksjonsprosessen av svært spesifikke komponenter som klorofyll, karotenoider, polyfenoler, luteiner og til og med proteiner (som dehydrogenaser, kinaser, β-d-galaktosidaser) fra ulike kilder, er grundig dokumentert.

Teknologien har også potensial til å forbedre prosesser for ekstraksjon av intracellulære komponenter, som vin- (ekstraksjon av antioksidanter og pigmenter) eller olivenoljeproduksjon, helt opp i industriell skala. I tillegg kan PEF brukes som forbehandling i enkelte prosesser, for eksempel innen juiceproduksjon, for å øke utbyttet fra produksjonen. 

Forbedrede tørkeprosesser 

Tørking har lange tradisjoner for å bevare maten og  for å hemme vekst av mikroorganismer. Behandling av mat med PEF gjør at det dannes porer i membraner. Dette gjør at tørkeprosessene kan forenkles for plante- og kjøttprodukter. PEF kan bidra til å redusere tørketiden med opptil 20 prosent og forhindre inntørking og krymping.

Bilde

Denne typen behandling kan også gjøre at en kan bruke lavere tørketemperaturer, slik at tørkeprosessens negative innvirkning på farge, form og smak til produktet blir mindre. Reduksjonen i tørketid og temperatur vil også bidra til å spare energi. PEF-behandlinger kan forbedre alle typer tørketeknologier/-prosesser: fra tradisjonell lufttørking til vakuum- og frysetørking og osmotisk tørking. 

Teksturendring på plantebaserte produkter 

Når porene dannes i planteceller, kan man oppnå flere effekter som påvirker teksturen. En av dem er en endring i hvordan skall eller skinn sitter fast på frukt og grønnsaker. Dette fenomenet kan for eksempel gjøre det enklere å fjerne skinnet fra tomater. PEF-eksponering øker mengden vann under tomatskallet, som fordampes når de PEF-behandlede tomatene varmes opp (dampes).

Bilde

Når PEF brukes på denne måten, blir prosessen mer effektiv, kvaliteten på produktet bedres, og både vann- og energibehovet reduseres. Sammenlignet med konvensjonell dampbehandling reduseres dermed damptrykket, energiforbruket og tiden som brukes på å fjerne skall/skinn, med rundt 20 prosent. 

En annen svært aktuell endring er at vevet blir mykere og dermed lettere å kutte. PEF-behandlinger gjør også vevet mer fleksibelt. Dette er spesielt interessant i prosessering av nøtter og frø. Cashewnøtter får for eksempel økt elastisitet, og dette gjør at de ikke ødelegges så lett under avskalling, og gjør at nøtten eller frøet blir mer robust.

Bilde

På samme måte bidrar det også til å forhindre at (frosne) pommes frites knekker under lagring og transport. PEF-behandling gir også pommes frites andre fordeler. Eksempler er bedre sprøhet/«crunch» og farge, lavere mengde olje i det ferdige produktet, og muligheten til å bruke lavere temperaturer ved fritering. Sistnevnte gjør at det produseres mindre akrylamid, og opptil 90 % mindre forbruk av vann og energi benyttes sammenlignet med standard behandlingsmetoder. Lignende fordeler fås også ved produksjon av gulrot, pastinakk og rødbetechips. 

Forbedring av prosesser i kjøtt- og fiskeindustrien 

I tillegg til at PEF kan brukes i forbindelse med tørking av kjøttprodukter, kan metoden også bidra til å forbedre andre prosesser som vanligvis brukes i kjøtt- og fiskeproduksjon, som saltlakebehandling og tromling. Det forskes fortsatt på bruk av PEF til mørning av kjøtt, og funnene så langt har vært motstridende, trolig på grunn av kompleksiteten til denne prosessen. 

Muligheter for varmebehandling 

Selv om PEF tradisjonelt har vært brukt som en ikke-termisk metode (uten bruk av varme), så blir elektrisk strøm sendt gjennom produktet under PEF-behandlingen. Dette gjør at produktet varmes litt opp (gjennom ohmsk oppvarming som følge av Joule-effekten) - også kjent som volumetrisk varmebehandling. Det betyr at ved å øke styrken på de elektriske feltene, og/eller behandlingstiden, øker man energien som overføres til matproduktet som behandles.

Dette åpner for at PEF kanskje kan brukes som et varmebehandlingssystem med høy kapasitet for mikrobiell inaktivering og blansjering. Dette vil være på lignende måte som med mikrobølger eller radiobølger, men med høyere inntrengingskapasitet i produktet, og med en energieffektivitet på nærmere 90 %. Videre vil PEF gjøre det mulig å gi en jevnere behandling av hele produktet, særlig ved behandling av faste produkter. 

Les også: Hvordan fungerer PEF?