Công nghệ xữ lý điện trường xung PEF trong thực phẩm

Điện trường xung PEF là sản phẩm tức thì, có mục tiêu, linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và do nhiệt được giảm thiểu nên sản phẩm có thời hạn sử dụng lâu hơn đồng thời duy trì giá trị dinh dưỡng tốt hơn so với các kỹ thuật chế biến thực phẩm truyền thống.

PEF cải thiện tỷ lệ chiết xuất của nước trái cây, đường, chất tạo màu và các chất hoạt tính khác và kéo dài đáng kể thời hạn sử dụng. Quá trình khuếch tán, như loại bỏ nước khỏi mô thực vật hoặc động vật hoặc hấp thụ nước ướp, gia vị và các chất phụ trợ được đẩy nhanh, do đó tiết kiệm thời gian quý giá trong quá trình sản xuất.

Quá trình xử lý PEF có giống như quá trình điện tử không?

Quá trình xử lý và kết hợp điện PEF đều được sử dụng để mô tả cùng một kỹ thuật. Điện trường xung tạo ra sự thẩm thấu của màng tế bào – đó là nguồn gốc của từ điện tích. Permeabilization là một thuật ngữ khác được sử dụng trong ngữ cảnh này.

Màng tế bào của vi sinh vật, mô thực vật hoặc động vật có thể được làm cho thấm bằng cách sử dụng công nghệ PEF của Pulsemaster. Quá trình kết hợp điện này thích hợp để sử dụng trong một loạt các quy trình thực phẩm và quy trình sinh học sử dụng mức năng lượng thấp.

Mục đích của quá trình xử lý hoặc kết hợp điện PEF là gì?

Mục đích chung là tạo ra giá trị bằng cách tối đa hóa hiệu quả của các nguyên liệu thô tự nhiên. Quá trình điện tử tạo ra sự gia tăng đáng kể về năng suất, độ tươi và hương vị trên nhiều loại thực phẩm và ứng dụng.

Đặc biệt, chế biến PEF có thể được sử dụng để tăng cường quá trình vận chuyển khối lượng lớn trong quá trình chiết xuất, ép hoặc sấy khô trái cây và rau quả. Tính thấm của mô thịt có thể được sử dụng để tăng cường quá trình làm khô, ngâm nước muối và ướp.

Được áp dụng trên chất lỏng và bán lỏng PEF có thể bảo quản thực phẩm không dùng nhiệt trong khi vẫn duy trì độ tươi và chất lượng sản phẩm cảm quan và dinh dưỡng.

Điện trường xung PEF hoạt động như thế nào?

Quá trình xử lý PEF liên quan đến việc áp dụng các xung điện áp cao micro giây theo thứ tự từ 10 đến 60 kV. Các xung điện áp cao được áp dụng gây ra các lỗ trong màng tế bào, gây mất chức năng rào cản, rò rỉ nội bào và mất sức sống.

Phương pháp điều trị được áp dụng liên tục trong một buồng – một thiết lập của nhiều điện cực. Trong khi được bơm (chất lỏng và chất lỏng bán nhớt) hoặc vận chuyển (chất rắn) qua buồng xử lý, sản phẩm tiếp xúc với xung điện áp cao. Thời gian điều trị cần thiết là ít hơn một giây. Các xung được áp dụng với tốc độ lặp lại lên đến 1000 mỗi giây để cho phép xử lý đủ tất cả các phần tử âm lượng.

Bên cạnh các thông số điện như cường độ trường và năng lượng đầu vào cụ thể, nhiệt độ sản phẩm và công thức sản phẩm cũng có tác động đến cường độ xử lý.

Tế bào chất được bao bọc bởi một lớp mỏng bán thấm là màng tế bào. Màng hoạt động như một hàng rào bán thấm cho sự vận chuyển trong và ngoài tế bào của các ion và đại phân tử. Màng tế bào này là một lớp kép phospholipid với độ dày 5 nanomet (nm).

Khi cho tế bào tiếp xúc với điện trường xung, màng tế bào sẽ bị thủng. Màng bị thủng với các lỗ nhỏ 50-100 nanomet mỗi lỗ. Hiệu ứng này được gọi là sự kết hợp điện, là sự mất chức năng hàng rào của tế bào cho phép tiếp cận các nội dung có giá trị của tế bào.

Quá trình điện phân diễn ra sau 1 micro giây (µs). Quá trình này diễn ra nhanh chóng, linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và do nhiệt được giảm thiểu nên sản phẩm có thời hạn sử dụng lâu hơn mà vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng tốt hơn so với các kỹ thuật chế biến thực phẩm truyền thống. Quá trình xử lý hoặc kết hợp điện trường xung mục tiêu (PEF) hoạt động bằng cách làm thủng màng tế bào, bất kể kích thước của tế bào.

Quá trình này được nhắm mục tiêu, nhẹ nhàng và sạch sẽ. Kết quả là, chúng tôi đo lường sự gia tăng đáng kể trong năng suất và việc bảo quản các sắc tố, chất chống oxy hóa và vitamin. PEF làm cho các sản phẩm lành mạnh tồn tại lâu hơn.

Kích thước tế bào có thể là 20-100 micromet (µm), kích thước vi khuẩn từ 2-10 micromet (µm). Mỗi lỗ có thể có kích thước từ 50-100 nanomet (nm). Những lỗ chân lông nhỏ này sẽ là những lỗ chân lông ổn định hơn khi màng tế bào chịu nhiều xung động hơn. Pulsmaster’s Conditioner có thể chạy tối đa 500 xung mỗi giây (tốc độ lặp lại xung tối đa 500Hz).

Mất chức năng rào cản của màng tế bào gây chết vi sinh vật. Mặc dù tác động có mục tiêu trên màng tế bào, PEF không ảnh hưởng đến vitamin, hương vị hoặc protein. Điều này cho phép khử nhiễm vi sinh vật đối với chất lỏng nhạy cảm với nhiệt trong khi vẫn giữ được chất lượng cảm quan và giá trị chức năng của chúng.

Sự phá vỡ màng xảy ra khi điện thế màng cảm ứng vượt quá giá trị tới hạn 1 V trong nhiều hệ thống tế bào, tương ứng với điện trường bên ngoài khoảng 10 kV / cm trong trường hợp của E. coli. Trong trường hợp tiêu diệt E. coli và giảm tải lượng vi sinh vật của chất lỏng, bạn cần giá trị ngưỡng tối thiểu khoảng 10 kV / cm. Quá trình điện tử hóa là không thể đảo ngược trên một ngưỡng nhất định.

Những loại thực phẩm nào có thể ứng dụng được điện trường xung PEF?

Tùy thuộc vào mục đích ứng dụng, thực phẩm rắn, nửa lỏng và lỏng có thể được xử lý.

Xử lý mô thực vật hoặc động vật nhằm mục đích phân hủy tế bào trên thực tế không có giới hạn về kích thước. Nó có thể được áp dụng cho toàn bộ trái cây, rau và củ khoai tây, trái cây hoặc miếng rau và trái cây hoặc rau nghiền, trước khi quy trình tách. Tuy nhiên, kích thước tối đa của mô thực vật hoặc động vật phải nhỏ hơn khe hở của buồng xử lý.

Để đạt được sự bất hoạt của vi sinh vật, cần cường độ xử lý cao hơn, hạn chế khả năng áp dụng cho các sản phẩm có thể bơm được có đường kính hạt nhỏ hơn 20 mm.

Có thể áp dụng quy trình xử lý điện trường xung PEF cho các sản phẩm có chứa bọt khí không?

Độ bền điện môi của chất nền thực phẩm có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng áp dụng PEF, vì cần phải ngăn ngừa sự cố điện môi. Các bọt khí không thể chịu được cường độ điện trường cao. Chúng có thể có trong các sản phẩm lấp lánh hoặc được giải phóng do nhiệt độ tăng.

Đặc biệt để khử hoạt tính của vi sinh vật, khi yêu cầu cường độ điện trường cao hơn, không khí phải được loại bỏ khỏi sản phẩm. Khử khí chân không hoặc tạo áp lực cho môi trường xử lý trong quá trình xử lý PEF, sử dụng áp suất ngược dương, có thể giảm thiểu sự hiện diện của bọt khí.

Để xử lý thực phẩm rắn, chẳng hạn như nguyên liệu thực vật hoặc động vật hoặc trái cây nghiền, phải loại bỏ các màng bọc không khí để tránh phóng điện. Các sản phẩm tạo bọt có thể không phù hợp để xử lý PEF.

Các ứng dụng điển hình của xử lý điện trường xung PEF là gì?

Các ứng dụng của PEF bao gồm bảo quản nhẹ đồ uống và các sản phẩm thực phẩm bán lỏng, xử lý khoai tây để thay thế nhiệt sơ bộ, và các quy trình chiết xuất như chiết xuất chất chống oxy hóa, chiết xuất dầu và protein từ tảo, chiết xuất đường từ củ cải đường và chiết xuất các chất dinh dưỡng hoặc sợi từ vỏ và thân cây.

Hơn nữa, chế biến PEF có thể được áp dụng để loại bỏ acrylamide, nồng độ protein từ khoai tây và nâng cao quy trình sản xuất giăm bông nấu chín và xúc xích khô.

Những lợi ích của việc áp dụng điện trường xung PEF

Xử lý điện trường xung có thể tiết kiệm thời gian, tiền bạc và tạo ra giá trị bằng cách nâng cao chất lượng sản phẩm. Quá trình vận chuyển khối lượng chậm, ví dụ như trong quá trình làm khô mô thực vật hoặc động vật, được đẩy nhanh, cho phép giảm thời gian xử lý.

Sản lượng nước trái cây hoặc dầu khai thác được tăng lên. Một lợi ích khác là giảm thời gian nhào trộn trong chế biến thịt vì cải thiện quy trình ngâm nước muối. Trong sản xuất xúc xích khô công nghệ PEF nâng cao quá trình sấy, giảm thời gian sấy cần thiết.

PEF áp dụng cho bảo quản thực phẩm tạo ra thực phẩm và đồ uống chất lượng cao, tươi như dạng lỏng, có giá trị dinh dưỡng và chức năng cao. Không giống như thanh trùng bằng nhiệt, PEF không ảnh hưởng đến vitamin, protein và các thành phần dinh dưỡng và chức năng có giá trị khác. Đối với thực phẩm lỏng nhạy cảm với nhiệt không phải là một lựa chọn để thanh trùng bằng nhiệt, xử lý PEF sẽ có lợi.

Với PEF, bạn có thể tạo ra và đo lường chính xác sự gia tăng đáng kể về năng suất, độ tươi và bảo quản hương vị trên nhiều loại thực phẩm. PEF mang lại những thay đổi tích cực và đáng kể cho lĩnh vực sản xuất. Cải thiện sản lượng, giảm chi phí lao động, hợp lý hóa hậu cần chuỗi cung ứng và giảm thiểu lãng phí bán lẻ.

Lợi ích của việc thay thế phương pháp gia nhiệt sơ bộ trong chế biến khoai tây bằng phương pháp xử lý điện trường xung PEF

Sử dụng các hệ thống PEF thay vì các thiết bị gia nhiệt sơ bộ có một số lợi thế cho quá trình chế biến khoai tây. Xử lý PEF cải thiện chất lượng cắt và giảm đáng kể tình trạng vỡ cá bột của Pháp. Giảm tiêu thụ nước và năng lượng; thời gian chần, sấy khô và chiên trước được rút ngắn. Hơn nữa, quá trình rửa trôi đường được cải thiện. Việc xử lý này cũng có thể làm giảm sự hấp thụ dầu chiên và hàm lượng chất béo lên đến 50%.

Các thành phần khác ảnh hưởng đến quá trình điện hóa

Quá trình điện hóa có tác động có chủ đích đến màng tế bào. Trong khi tất cả các loại hư hỏng sinh dưỡng và vi sinh vật gây bệnh đều có thể bị bất hoạt, ảnh hưởng hạn chế đến các enzym, bào tử và vi rút được tìm thấy.

Các thành phần khác như vitamin, khoáng chất, sắc tố và hương vị cũng được giữ lại. Ngược lại với xử lý nhiệt, chức năng và giá trị dinh dưỡng của protein hầu như không bị ảnh hưởng.

Có thể tiệt trùng thực phẩm bằng công nghệ điện trường xung PEF không?

Việc sử dụng PEF để bảo quản thực phẩm không chỉ giới hạn ở mục đích thanh trùng nhẹ. Có thể khử trùng thực phẩm bằng PEF kết hợp với nhiệt độ cao hơn để loại bỏ bào tử.

Thời hạn sử dụng của thực phẩm được xử lý bằng điện trường xung PEF có thể so sánh với thực phẩm thanh trùng bằng nhiệt không?

Nhìn chung, thời hạn sử dụng của cả thực phẩm được xử lý bằng PEF và thực phẩm được thanh trùng bằng nhiệt là tương đương nhau. Giống như thực phẩm được thanh trùng bằng nhiệt Các sản phẩm được xử lý bằng PEF thường được bảo quản trong tủ lạnh.

 Có thiết bị cân thương mại không?

Có, Pulsemaster đã phát triển thiết bị quy mô công nghiệp – với công suất xử lý lên đến 5.000 l / h (1320 US gal./h) để khử hoạt tính của vi sinh vật và lên đến 50.000 kg / h (110.000 lb / h) để phân hủy tế bào. Các máy phát xung và buồng điều trị đã được kiểm chứng tốt luôn có sẵn. Thiết bị đã sẵn sàng trong ngành và tuân thủ tất cả các quy định an toàn.

Hệ thống PEF cho lĩnh vực khoa học cũng đã được phát triển. Pulsemaster sản xuất một loạt các hệ thống PEF cho các tổ chức khoa học và nghiên cứu, được điều chỉnh để phù hợp với các nhu cầu nghiên cứu cụ thể. Thiết kế của các hệ thống điện trường xung được thiết kế riêng này nhỏ gọn và có dạng mô-đun để dễ dàng tích hợp và nâng cấp công suất. Hệ thống khoa học vừa dễ sử dụng, vừa dễ bảo trì và bảo dưỡng, nhờ vào thiết kế mô-đun với các đơn vị có thể thay thế tại hiện trường.

Hệ thống điện trường xung PEF có thể được thực hiện trong các dây chuyền xử lý hiện có không?

Có, vì một quá trình liên tục trong thời gian ngắn với yêu cầu không gian thấp, quá trình xử lý điện trường xung có thể dễ dàng được thực hiện trong các dây chuyền hiện có. Đối với các ứng dụng phân hủy tế bào, một dây chuyền xử lý điển hình bao gồm bộ phận bể xử lý và bộ tạo xung.

Để bảo quản nhẹ nước trái cây, một dây chuyền chế biến điển hình bao gồm một thùng cấp liệu, một máy bơm chất lỏng, một bộ phận tạo xung, một bộ làm lạnh (nếu cần) và một thùng đệm. Dây chuyền xử lý có thể được làm sạch CIP (Clean In Place) hoặc SIP (Steam In Place).

Chi phí của công nghệ điện trường xung PEF

PEF là một quá trình năng lượng thấp. Tùy thuộc vào loại ứng dụng mà mức tiêu thụ năng lượng cụ thể nằm trong khoảng từ 10 đến 100 kJ / l (2,6-26,4 KJ / US gal.) Của sản phẩm. Các tế bào đích càng nhỏ thì cường độ điều trị cần thiết càng cao. Ở quy mô thương mại, tổng chi phí dự kiến ​​là 1 Euro / tấn (= 0,1 Euro / lít hoặc kg) để xử lý tế bào thực vật và 10 Euro / tấn (= 1 Euro / lít hoặc kg) để khử hoạt tính vi sinh vật.

Tính theo đô la Mỹ, tổng chi phí khoảng 0,056 đô la Mỹ / lb cho việc phân hủy tế bào và 4,92 đô la Mỹ cho mỗi gallon để khử hoạt tính vi sinh vật phải được dự kiến ​​trên quy mô thương mại.

Có thể thử nghiệm điện tử ở đâu?

Pulsemaster cung cấp cho khách hàng việc sử dụng các hệ thống PEF có kích thước trong phòng thí nghiệm và các cơ sở phòng thí nghiệm khác cho các mục đích thử nghiệm, phát triển sản phẩm và quy trình cũng như các thử nghiệm thử thách. Có thể tiến hành đánh giá sản phẩm bí mật cũng như xác nhận an toàn thực phẩm và thời hạn sử dụng.

Bạn có ví dụ và trường hợp thực hiện PEF và thực phẩm, đồ uống đã qua xử lý PEF được đưa ra thị trường không?

Những điều này rất khó đưa ra vì các vấn đề bảo mật, nhưng việc áp dụng thương mại các hệ thống PEF đang ngày càng gia tăng trên toàn thế giới. Cho đến nay, một số loại nước trái cây đã qua xử lý PEF có sẵn trên thị trường trên toàn thế giới. Đối với các mục đích phân hủy tế bào, đặc biệt là các nhà chế biến khoai tây tỏ ra rất quan tâm đến công nghệ PEF như một giải pháp thay thế hiệu quả cho các máy gia nhiệt sơ bộ của họ. Ứng dụng khoai tây đã hoạt động ở Mỹ và Canada.

Hơn nữa, trong vài năm, một ứng dụng thanh trùng nước trái cây ở Mỹ đã sử dụng PEF. Ngoài ra còn có các ứng dụng thương mại thực phẩm PEF ở nhiều nước khác nhau ở Châu Âu, cũng như ở Úc, Ấn Độ và Trung Quốc.

Các chuyên gia kỹ thuật có tay nghề cao của chúng tôi có kiến ​​thức sâu rộng và kinh nghiệm trong ngành trong việc thiết kế và xây dựng hơn 70 hệ thống PEF từ năm 2009 cho nhiều ứng dụng và đầu ra trong ngành công nghiệp thực phẩm trên toàn thế giới. Các máy phát xung được ứng dụng có thành tích đã được chứng minh cho các ứng dụng nghiên cứu của PEF và ngành công nghiệp thực phẩm.

Tất cả các hệ thống PEF được ngành công nghiệp sử dụng để làm khoai tây chiên và khoai tây chiên giòn, được xây dựng theo mô hình thể rắn của Marx và hoạt động thành công trong ngành công nghiệp khoai tây ở Đức, Mỹ, Canada, Hà Lan, Bỉ, Áo, Úc, Ấn Độ và Trung Quốc, về mặt kỹ thuật đều có nguồn gốc từ công việc của đội ngũ chuyên gia kỹ thuật người Đức có trình độ cao của Pulsemaster.

Mỗi hệ thống Pulsemaster PEF đều được chế tạo với kỹ thuật chất lượng cao nhất của Đức và Hà Lan để có thể hoạt động liên tục (24/24) trong công nghiệp.

Thực phẩm được xử lý bằng phương pháp đốt điện có phải là một loại thực phẩm mới?

Luật Thực phẩm Mới áp dụng cho các sản phẩm và thành phần thực phẩm thuộc một số danh mục nhất định được bán trên thị trường trong Liên minh Châu Âu (EG 258/97).

Quy trình sản xuất thực phẩm mới phải được đánh giá. Để không được coi là một thực phẩm mới, chúng không được gây ra bất kỳ thay đổi đáng kể nào về thành phần hoặc cấu trúc của thực phẩm hoặc các thành phần thực phẩm ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, sự trao đổi chất của con người hoặc mức độ của các chất không mong muốn.

Sau khi điều trị PEF, không có thay đổi đáng kể nào về thành phần hoặc cấu trúc ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, sự chuyển hóa hoặc mức độ của các chất không mong muốn cho đến nay. Có thể giả định rằng nước trái cây đã qua xử lý PEF không phải là thực phẩm mới.

Kết luận

Điện trường xung PEF là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực điện tử và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiển và chuyển đổi điện năng. Với sự phát triển của công nghệ, điện trường xung PEF đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghệ thực phẩm đến y tế và điện tử. Nếu bạn đang tìm hiểu về điện trường xung PEF, bài viết này hy vọng đã giúp bạn có một cái nhìn tổng quan về khái niệm này và các ứng dụng của nó.