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dei TREND SCHONENDE HALTBARMACHUNG VON LEBENSMITTELN Bilder: Elea Lebensmittel mit dem PEF-Verfahren haltbar machen FLÜSSIGES SANFT KONSERVIEREN Die Elea Technology GmbH ist eine Ausgründung aus dem Deutschen In stitut für Lebensmitteltechnik. Das in Quakenbrück ansässige Unter - nehmen hat sich auf die Technologie der gepulsten elektrischen Felder, kurz PEF, spezialisiert. Dr. Claudia Siemer, Leiterin Forschung und Entwicklung, erklärt, wie das PEF-Verfahren zur schonenden Haltbarmachung von flüssigen Lebensmitteln eingesetzt werden kann. 10 dei 05-2023
Frau Dr. Siemer, was macht PEF zu einer schonenden Konservierungsmethode, beispielsweise für Fruchtsäfte oder Smoothies? Dr. Claudia Siemer: Klassischerweise werden Säfte durch thermische Pasteurisation haltbar gemacht. Das heißt, das Lebensmittel wird mehrere Sekunden lang einer Temperatur von 60 bis 90 °C ausgesetzt. Beim PEF-Verfahren wird das Produkt dagegen wenige Millisekunden lang Hochspannungspulsen ausgesetzt. Da die elektrischen Pulse nicht auf die Inhaltsstoffe wirken, hat der Saft nach der PEF-Behandlung eine sehr hohe Qualität. Er schmeckt sehr frisch. Auch wertgebende Bestandteile wie Vitamin C und Farbstoffe bleiben erhalten. Grüne Gemüse-Smoothies sehen nach einer thermischen Behandlung zum Beispiel oft etwas braun aus. Nach einer Behandlung mit gepulsten elektrischen Feldern ist das nicht der Fall. Man kann durch PEF also ein mikrobiologisch sicheres Produkt herstellen, ohne die Qualität maßgeblich zu beeinflussen. Wie werden Mikroorganismen durch gepulste elektrische Felder abgetötet? Dr. Siemer: Sie müssen sich das so vorstellen: Das Produkt und damit der Mikroorganismus befindet sich zwischen zwei Elektroden. Der Mikroorganismus hat eine äußere Membran als Schutzschicht, die aus Phospholipiden besteht. Phospholipide sind Iso - latoren, das heißt sie leiten den elektrischen Strom nicht. Die Zelle besitzt eine natürliche Ladung, das sogenannte Transmembran - potenzial. Wird der Mikroorganismus elektrischem Strom ausgesetzt, kommt es zu einer Ionenwanderung. Die Ionen sammeln sich an der Membran, sodass Druck aufgebaut wird und gleich - zeitig steigt das Transmembranpotenzial. Irgendwann kann die Zelle dem Druck nicht mehr standhalten, die Membran bricht auf und es werden Poren in duziert. Dieses Prinzip nennt man Elektro - po ration. Die Zell membran wird quasi durchlöchert, dadurch läuft die Zelle aus und wird inaktiviert. Welche elektrische Feldstärke ist für die Abtötung von Mikro - organismen in Lebensmitteln notwendig? Dr. Siemer: Die elektrische Feldstärke ist neben dem Energie - eintrag der Hauptparameter der PEF-Technologie. Die elektrische Feld stärke muss den kritischen Wert von 10 kV/cm überschrei - ten, damit Poren in der Membran induziert und die Zellen irreversibel ge schädigt werden. Vor der PEF-Behandlung müssen die Produkte auf 30 bis 40 °C vorgewärmt werden. Warum? Dr. Siemer: Durch die Vorerwärmung wird die Zellmembran em - pfindlicher für die PEF-Behandlung, das heißt, man braucht weniger Energie, um die Mikroorganismen zu inaktiveren. „Durch die PEF-Behandlung kann man ein mikrobiologisch sicheres Produkt herstellen, ohne die Qua lität maßgeblich zu beeinflussen.“ Um wie viele log-Stufen werden Mikroorganismen durch die PEF- Behandlung inaktiviert? Dr. Siemer: Eine Studie hat ergeben, dass E.-Coli-Bakterien in Orangensaft durch die PEF-Behandlung um 5 log-Stufen inaktiviert werden. Dieser Wert wird auch von den Behören vorgegeben. PEF ist also eine sichere Methode zur Haltbarmachung von Lebensmitteln. Mit den PEF-Advantage-Pipe-Anlagen lassen sich flüssige Lebensmittel mit gepulsten elektrischen Feldern haltbar machen. Sie bestehen aus einem Generator und einer Behandlungszelle. Gibt es einen Unterschied zwischen der Wirkung der elektrischen Felder auf Hefen und ihrer Wirkung auf Bakterien? Dr. Siemer: Ja. Hefen sind viel größer als Bakterien und je größer die Zelle ist, desto einfacher lässt sie sich durch PEF inaktivieren. Das heißt, für die Abtötung von Hefen ist eine geringere Energiemenge notwendig als für die Inaktivierung von Bakterien. In Fruchtsäften sind oft sporenbildende Bakterien ein Problem. Kann das PEF-Verfahren auch Sporen abtöten? Dr. Siemer: Ja, PEF kann sowohl vegetative Bakterien auch Sporen inaktivieren. Um Sporen abzutöten, muss die PEF-Behandlung allerdings an eine Temperaturerhöhung auf ca. 100 °C gekoppelt sein. Diese Temperatur ist aber viel geringer als die Temperatur bei einer Sterilisation, die meist zur Abtötung von Sporen genutzt wird. Welche Haltbarkeiten können durch PEF erzielt werden? Dr. Siemer: Die Haltbarkeit kann der Anwender durch die Para meter Feldstärke und Energieeintrag selbst definieren. Die Feldstärke gibt an, wie hoch die Spannung des elektrischen Puls ist. Die Energiemenge hängt von der Spannung und der Anzahl der Pulse ab. Je mehr Energie man in das Produkt einbringt, desto länger ist die Haltbarkeit, die sich durch die PEF-Behandlung erzielen lässt. Typischerweise wollen unsere Kunden bei Säften eine Halt - barkeit von drei Monaten bei einer Lagerung bei 4 °C erreichen. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist Nachhaltigkeit seit einigen Jahren ein sehr wichtiges Thema. Inwiefern lassen sich durch das PEF- Verfahren Energieeinsparungen im Vergleich zur Pasteurisierung erzielen? Dr. Siemer: Das Produkt wird, wie gesagt, vor der PEF-Behandlung auf 30 bis 40 °C gewärmt. Durch den Energieeintrag bei der Behandlung kommt es zu einer zusätzlichen Erwärmung auf 50 bis 60 °C für wenige Millisekunden. Wird diese Temperaturerhöhung genutzt, um das Produkt vorzuwärmen, muss nur die elektrische Energie in das System eingetragen werden. Die Wärmerückgewinnung macht den Prozess also nachhaltiger. Welche Produktgruppen eignen sich für die Haltbarmachung mit gepulsten elektrischen Feldern neben Säften und Smoothies noch? Dr. Siemer: Generell kann man mit der Technologie alle Produkte behandeln, die pumpfähig sind, neben Säften und Smoothies zum Beispiel auch Milch und Suppen. Die Produkte können auch stückig sein oder Pulpe enthalten. dei 05-2023 11
