电场灭菌替代加热灭菌

作者:Claudia Siemer 文章来源:PF《现代食品工程》 发布时间:2018-07-02
巴氏灭菌法的一种替代方法是脉冲电场(PEF)技术。PEF处理可以替代热处理,可用于生产能在贮存期内保持稳定的高品质果汁和果昔产品。

用于生产高品质(绿色)果汁的脉冲电场技术——市场对新鲜果汁产品的需求一直在稳步上升。特别是果昔因其高健康属性而非常盛行。市场上涌现了越来越多称为绿色果昔的产品,当中含有菠菜、甘蓝或各种沙拉叶菜。这些绿色果昔产品富含维生素和矿物质。赋予新鲜制成果昔鲜亮绿色的提取物是次生植物化合物叶绿素。由于叶绿素与血液当中血红素的结构类似,因此对新生血细胞的形成具有支持作用。此外,次级代谢产物也对人体健康有促进作用。

新鲜制成果昔的健康成分浓度最高。由于果昔产品的来源和果昔的制作工艺,这些产品的贮存期限非常短。为了实现商业应用,其中必须加入保鲜工序。传统上,会将这类产品加热并保持在一个特定温度。这种巴氏灭菌工序减少了微生物浓度并延长了产品的贮存期限。

但是,不仅是果汁或果昔当中的微生物受到了热处理工序的影响,其中有健康促进作用的成分也受到了影响,诸如绿色果昔产品当中的叶绿素。还有一部分维生素被破坏,其数量也受到不利影响。果昔的颜色会变得较深。举例来说,经过热处理之后,新鲜制成果昔的明亮绿色会遭到破坏,其基本原因是次生代谢产物的氧化。

巴氏灭菌法的一种替代方法是脉冲电场(PEF)技术。PEF处理可以替代热处理,可用于生产能在贮存期内保持稳定的高品质果汁和果昔产品。在这种处理当中,液体产品经泵送流过电极,在电极处接受若干秒的高压电脉冲处理。这些电脉冲会在微生物细胞膜内诱发电穿孔现象,也就是说,细胞被穿孔了。

方法不同,效果一样

发生穿孔后,细胞被消灭活性,液体产品当中的微生物浓度下降,产品的贮存变得更加稳定。与灭活机制依靠细胞蛋白质和酶变性的热处理相比,PEF采用了不同的灭活机制。尽管机制不同,但这两种处理方法针对微生物群落的效果相同,都能够赋予产品一定的贮存期限。

未经处理、经热处理和经PEF处理桔汁在4 ℃下贮存期间的微生物浓度

未经处理、经热处理和经PEF处理桔汁在4 ℃下贮存期间的微生物浓度

如例,图1所示为经PEF处理和热处理桔汁与未经处理桔汁的总平板菌数(TPC)。在冷藏条件下贮藏期间,未经处理桔汁的微生物浓度上升得非常快,而经低强度PEF处理的桔汁微生物生长速度则较慢。一般来看,较长的贮存期限要求更大强度的处理。

能量输入量决定贮藏期限

在采取热处理时,处理强度通过温度和湿度保持时长来调节。对于PEF处理,进气温度、能量和电场强度是用于描述处理强度的主要过程参数。

60 kJ/kg范围内的低能量输入量可得到21天的贮存期限,并取决于生产厂家的微生物限值。而约100 kJ/kg的能量则能赋予产品超过3个月的贮存期限。从图1可以看出,采用更强烈的PEF处理可以获得更长的贮存期限,在超过60天以上期限的果汁中并没有检测到微生物生长现象。

总之,Elea PEF技术能够有效抑制微生物浓度,可用于生产贮存期限稳定的果汁和蔬菜汁。这一技术相较于热处理的主要差别在于处理后品质。热处理的工作原理以变性作用为基础,高温会部分或全部破坏维生素和其他健康成分。而PEF处理作用机制则只影响液体产品当中会造成腐败的微生物,体现品质的化合物仍保有活性。

绿色果汁:新鲜果汁、热处理果汁和Elea PEF技术处理后果汁

绿色果汁:新鲜果汁、热处理果汁和Elea PEF技术处理后果汁

举例来说,绿色果昔的一项主要品质属性是次级代谢产物叶绿素,叶绿素赋予产品鲜亮的绿色,如图2所示。在热处理之后,叶绿素被破坏,产品呈现棕褐色。而PEF处理过程所产生的热量则比传统巴氏灭菌法少得多,因此叶绿素仍保有活性。由此,应用PEF技术就可以生产出贮存期限稳定的绿色新鲜果昔产品。

PEF的工作原理不仅适用于绿色果昔,也可以处理其他新鲜果汁、奶制品或奶昔。Elea CoolJuice®和Cool- Dairy®系统具备从针对小批量生产和测试性生产设施的50 L/h直至适用于工业化生产的高达1万L/h的各种产量规格。

总结

总而言之,PEF技术的优点在于能够确保微生物稳定性,同时保持高品质、近乎新鲜的口味、维生素和矿物质含量以及其他健康成分。除了高品质产品的益处之外,更长的贮存期限还对供货范围有着相当显著的影响。将新鲜制作未经处理的产品贮存期限与新鲜制成经PEF处理产品相比,更长的贮存期限可以达成更大的市场覆盖范围。此外,送货和产品搬运成本下降,意味着退回产品的比率更低。就生产而言,Elea PEF技术在生产物流方面的灵活性更高。通过分成小批量生产,可以生产更大批量的产品,降低管理开销成本和生产成本。归根结底,PEF创新技术带来了一个机会,令厂家可以生产贮存期限稳定且品质标准最高的果汁产品。

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