Công nghệ trường xung điện trong thực phẩm (PEF)

Hòa nhịp cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật. Ngành công nghệ thực phẩm cũng đang hướng tới việc phát triển những ứng dụng của kỹ thuật hiện đại trong sản xuất thực phẩm. Hiện nay, có ba kỹ thuật hiện đại đang được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm đó là:

+ Kỹ thuật trường xung điện

+ Kỹ thuật áp suất cao

+ Kỹ thuật siêu âm

Trong đó, kỹ thuật trường xung điện đang được quan tâm khá nhiều. Bởi những ưu điểm của kỹ thuật này hoàn toàn phù hợp với xu hướng của thị trường người tiêu dùng thực phẩm.

Vậy kỹ thuật trường xung điện là gì? Nó được sử dụng như thế nào trong ngành thực phẩm? Những ưu điểm của kỹ thuật này là gì? Liệu người tiêu dùng có được hưởng lợi gì từ kỹ thuật này hay không?

Để giải đáp tất cả những câu hỏi đó, các bạn hãy tiếp tục cùng IFOOD tìm hiểu trong bài viết ngày hôm nay nhé!!!

Khái niệm về trường xung điện

Điện trường xung PEF là một phương pháp bảo quản thực phẩm không dùng nhiệt, sử dụng các xung điện ngắn để khử hoạt tính của vi sinh vật và gây ra tác động bất lợi tối thiểu lên các thuộc tính chất lượng thực phẩm. Công nghệ PEF nhằm mục đích cung cấp cho người tiêu dùng thực phẩm chất lượng cao. Đối với các thuộc tính chất lượng thực phẩm, công nghệ PEF được coi là vượt trội so với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống vì nó tránh hoặc làm giảm đáng kể những thay đổi bất lợi về tính chất cảm quan và vật lý của thực phẩm. Công nghệ PEF nhằm mục đích cung cấp cho người tiêu dùng thực phẩm chất lượng cao. Đối với các thuộc tính chất lượng thực phẩm, công nghệ PEF được coi là vượt trội so với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống vì nó tránh hoặc làm giảm đáng kể những thay đổi bất lợi về tính chất cảm quan và vật lý của thực phẩm ( Quass, 1997 ).

Nguyên lí hoạt động

Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của PEF:

– Vi sinh vật có màng tế bào dùng để trao đổi chất có chọn lọc với môi trường bên ngoài, nhờ vào màng tế bào mà chúng có thể sống sót. Ở trạng thái bình thường thì tồn tại các lớp điện tích trước và sau màng tế bào tạo nên sự đồng đều về áp suất giữa hai môi trường trong và ngoài tế bào.

– Khi đưa một trường điện từ chạy qua tế bào làm cho sự tích tụ điện tích trong màng tế bào và tạo nên một thế phụ trong và ngoài màng tế bào, thế điện phụ này phụ thuộc vào lực điện trường do chênh lệch điện tích. Sự chênh lệch này tác động vào màng tế bào, làm cho màng tế bào biến dạng, tại một số vị trí của màng tế bào mỏng đi và vượt quá giới hạn đàn hồi thì chúng bị thủng thành các lỗ nhỏ. Điện thế đánh thủng màng tế bào cần đạt đến độ chênh lệch khoảng 1V giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung (PEF) phụ thuộc vào hướng tác động của điện trường lên vi sinh vật mà nó làm biến dạng màng và phá hỏng chúng, khi tạo thành các lỗ nhỏ không thể khắc phục được thì chúng không còn chức năng bán thấm nữa và làm mất cân bằng áp suất thẩm thấu dẫn đến hư hỏng tế bào.

Công nghệ điện trường xung là ứng dụng của các xung rất ngắn (từ micro đến mili giây), ở cường độ điện trường 10-80 kV/cm, áp dụng cho một sản phẩm thực phẩm được giữ giữa hai điện cực trong buồng, thường ở nhiệt độ phòng. Thực phẩm có khả năng truyền điện vì sự hiện diện của một số ion, tạo cho sản phẩm một mức độ dẫn điện nhất định. Vì vậy, khi một điện trường được áp dụng, dòng điện sẽ truyền vào thức ăn lỏng và được truyền đến từng điểm trong chất lỏng do có các phân tử tích điện. Việc sử dụng điện trường xung để thanh trùng thực phẩm lỏng có tiềm năng cao và một tương lai đầy hứa hẹn trong thực phẩm xử lý nói chung vì thời gian xử lý cực ngắn của phương pháp và lợi thế chung của nó so với phương pháp thanh trùng nhiệt.

Ưu và nhược điểm

Ưu điểm:

Tiêu tốn ít nhiên liệu và thời gian xử lý rất ngắn nên giảm được giá thành của sản phẩm. Và góp phần tiết kiệm nhiên liệu.
Phương pháp sử dụng điện thông thường nên đảm bảo an toàn và không gây ô nhiễm môi trường.
Thích hợp để xử lý vi tảo ướt hoặc khô.
Không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Thực phẩm được xử lý bằng kỹ thuật này vẫn giữ nguyên được giá trị dinh dưỡng cũng như tính chất cảm quan. Ví dụ, trong sản xuất phomat sử dụng sữa được xử lý bằng PEF có thể để loại bỏ các tác nhân gây bệnh có trong sữa. Một ví dụ thứ hai là các loại nước trái cây sau khi xử lý PEF vẫn giữ được hương vị như trái cây tươi vắt.
Ít tốn thời gian hơn (thời gian hoạt động từ micro giây đến giây).
Khả năng kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm.

Nhược điểm:

Chi phí đầu tư thiết bị cao.
Công nghệ PEF chỉ có hiệu quả đối với việc vô hiệu hóa vi khuẩn thực vật.
Các vi sinh vật bị phá hủy bởi PEF nhưng các bào tử, với lớp vỏ bảo vệ cứng và các tế bào mất nước có thể sống sót.
Bảo quản lạnh là cần thiết để kéo dài thời hạn sử dụng.
Công nghệ không làm bất hoạt enzyme
PEF là một phương pháp chế biến liên tục, không phù hợp với các sản phẩm thực phẩm rắn không có khả năng bơm.
Công nghệ PEF được giới hạn trong các sản phẩm thực phẩm không có bọt khí và có độ dẫn điện thấp.

Một số ứng dụng của PEF

– Ứng dụng quá trình tách chiết: PEF có thể làm rách màng tế bào của vi sinh vật, thuận lợi cho quá trình tách chiết các hợp chất trong tế bào ra ngoài. PEF còn ứng dụng vào việc làm rách màng bán thấm của tế bào động vật và thực vật, ứng dụng vào việc ép các chất dinh dưỡng từ trái cây, từ đường mía,…

– Ví dụ quá trình áp dụng PEF cho việc tách chiết nước ép táo có năng suất tăng từ 67-73% so với phương pháp ép thông thường và sản phẩm trong hơn, với nước ép carrot tăng từ 51-67% khi sử dụng PEF và đạt được hàm lượng cao β-carotene tốt hơn phương pháp ép cổ truyền.

– Hỗ trợ quá trình sấy: PEF làm tăng quá trình truyền khối và truyền nhiệt của thực vật và động vật nhờ vào khả năng làm rách màng tế bào.

– Bảo quản các chất rắn và bán rắn: tiêu diệt vi sinh vật.