Sweet Potato Twist3 Elea PEF. ELEA

Elea B1 System 6t per h. ELEA

Prof. Stefan Töpfl (Elea/SGLWT). ELEA

Potenziale der PEF-Anwendung

Publiziert

Der «SGLWT TechTalk» mit Prof. Stefan Töpfl gab Einblick in den Stand der Entwicklung der «Pulsed Electric Field»-Technologie (PEF). Weitere TechTalks sollen in Zukunft regelmässig stattfinden.

Prof. Stefan Töpfl, Geschäftsführer der elea GmbH und Technologieberater am Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik (DIL) führte die Online-Teilnehmenden in die Technologie-Grundlagen des Pulsed Electric Field (PEF) und deren Einsatzgebiete ein.

Vielfältiges Anwendungspotenzial
Das PEF-Anwendungspotenzial ist gross, über die Lebensmittel-Verarbeitung hinaus auch in der Medizin und Biotechnologie. So erlaubt das Öffnen der Zellen durch Elektroporation, dass die Zellmembranen durchlässiger werden, was genutzt wird, um bestimmte Stoffe leichter aus den Zellen zu extrahieren, beziehungsweise einzubringen. Am Beispiel von Pommes frites zeigte Töpfl auf, dass sich Kartoffeln durch den Einsatz von PEF nicht nur leichter schneiden lassen und weniger Bruch entsteht, sondern auch weniger Öl aufgenommen wird und die Stärkeverluste verringert werden. Etablierte Praxisanwendungen sind für Gemüsechips sowie die Herstellung von Wein, Bier und Olivenöl erprobt. Bei der Gefriertrocknung verschiedener Produkte, etwa Erdbeeren, sorgt PEF für ein verbessertes Ergebnis. Viele weitere Einsatzgebiete der Technologie werden aktuell erforscht. «Die Forschungsarbeiten fokussieren sich auf den Einsatz der Extraktion aus Mikround Makroalgen, die Gewinnung pflanzlicher Öle und Proteine sowie auf die Fermentation», zeigt der Ausblick von Prof. Stefan Töpfl auf die in naher Zukunft absehbaren Praxisanwendungen. «Einsatzgebiete für die Haushaltsküche sind derzeit noch nicht absehbar», ergänzt Stefan Töpfl, wobei solche Anwendungen grundsätzlich durchaus denkbar seien.

Ersatz klassischer Verfahren?
Die Frage liegt nahe: Kann das PEF-Verfahren herkömmliche Erhitzungsverfahren ersetzen? Wie Prof. Stefan Töpfl am TechTalk erläuterte, steht in der Praxis oft eher die gegenseitige Ergänzung von Verfahren im Vordergrund. Dank einer PEF-Vorbehandlung liessen sich bei einigen Anwendungen die Haltbarmachung bei tieferen Erhitzungstemperaturen sicherstellen. PEF stelle zudem nur eine von verschiedenen neueren physikalischen Verfahren, wie etwa die Hochdruckpasteurisation (HPP), dar, je nach Lebensmittel und Zielsetzung der Verarbeitung die Wahl des passenden Verfahrens und allfällige Kombinationen anders ausfallen.

Praxisforschung auch in der Schweiz
An der Schweizer Fachhochschule HESSO Wallis befasst sich Prof. Dr. Michael Beyrer als Leiter der Forschungsgruppe «Food and Natural Products» mit der PEF-Technologie und weiteren innovativen Verfahren. Um die Anwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen, erläutert er die technologische Ausgangslage: «Im Gegensatz zur ohmschen Erhitzung wird bei gepulsten Feldern die elektrische Energie auf eine höhere Spannung transformiert. Dies erfolgt nicht als Sinuskurve, sondern in Form quadratischer Einzelpulse, die mit einer bestimmten Wiederholungsrate angewendet werden. Strom wird beim Durchfliessen eines elektrischen Widerstandes, in diesem Fall das Lebensmittel, in Wärme umgewandelt. Zusätzlich führen die Hochspannungspulse zu irreversiblen Defekten an Zellmembranen.»
Das Verständnis dieser Rahmenbedingungen sei wichtig, bei der Suche nach sinnvollen Anwendungen, so die Erfahrung von Prof. Dr. Michael Beyrer: «Sehr verallgemeinert kann man annehmen, dass je grösser die Membranoberfläche, desto einfacher ist die sogenannte Elektroporation auszulösen, also desto geringer muss die Spannung sein, um die Elektroporation zu erreichen.» Im elektrischen Feld seien «grosse» Pflanzenzellen leichter zu perforieren als «kleine» Bakterienzellen. «Trockene» Zellen, also Sporen, reagieren nicht auf das angelegte Potenzial und man müsste via Stromfluss die ohmschen, also thermischen Effekte, zur Inaktivierung nutzen.

Potenzial in der Milchtechnologie
Ein weiterer in kommerzialisierten Verfahren bewusst eingesetzter Effekt von elektrischen Feldern bei auch Normalspannung sei die Elektrolyse von Wasser und Herstellung von Wasserstoff als Energieträger, erläutert Michael Beyrer. Die Elektrodialyse im Gleichspannungsfeld lasse sich zudem für die Trennung von Ionen und neutralen Inhaltsstoffen einsetzen. Eine konkrete darauf basierende Anwendung sei die Aufreinigung von Laktose aus Molke. «Bei der Käseherstellung kann bei Casein-Agglomeration durch eine pH-Wert-Senkung, eine Temperaturerhöhung und enzymatische Reaktion ausgelöst werden.»
Mit Blick auf weiter zu erforschende Praxisanwendungen ergänzt Prof. Dr. Michael Beyrer: «Mit einer entsprechenden Skalierung liesse sich das Wasserbindevermögen von Proteinen verändern, die Viskositätsbildung von Verdickungsmitteln beeinflussen oder die Stabilität der Proteine anpassen. Bei der Suche nach nachhaltig produzierten Proteinen wie aus verschiedenen Pflanzen sind diese Optionen von besonderem Interesse. Derzeit arbeiten wir insbesondere mit gut bekanntem Molkenprotein, um die Verfahrensoptionen zunächst besser zu verstehen.»

EVENTS

ISM

Weltleitmesse für Süsswaren und Snacks

Datum: 30. Januar - 02. Februar 2022

Ort: Köln (D)

Pro Sweet Cologne

Internationale Zuliefermesse für Süsswaren- und Snackindustrie

Datum: 30. Januar - 02. Februar 2022

Ort: Köln (D)

Ble.ch

Fachmesse für Metall- und Stahlbearbeitung

Datum: 08. - 10. März 2022

Ort: Bern (CH)

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 08. - 10. März 2022

Ort: Köln (D)

Frühjahrstagung

Vereinigung der Backbranche Schweiz

Datum: 10. - 11. März 2022

Ort: Seminarhotel Bocken, Horgen (CH)

Future Food Market

Food Innovations Pop-Up: Zeige verträgliche Lösungen für Mensch und Planet.

Datum: 11. - 12. März 2022

Ort: dieCuisine (CH)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 14. - 15. März 2022

Ort: Berlin (D)

embedded world

Als internationale Weltleitmesse mit dem ausschließlichen Fokus auf Embedded-Technologien.

Datum: 15. - 17. März 2022

Ort: Nürnberg (D)

INTERNORGA

Leitmesse für den Ausser-Haus-Markt

Datum: 18. - 22. März 2022

Ort: Hamburg (D)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für Gedruckte Elektronik

Datum: 22. - 24. März 2022

Ort: München (D)

Safety Talk

Kursthema: Lebensmittelsicherheit Kursbezeichnung: FSSC 22000 Version 5

Datum: 24. März 2022

Ort: Wallisellen (CH)

Pro Wein

Internationale Fachmesse Weine und Spirituosen

Datum: 27. - 29. März 2022

Ort: Düsseldorf (CH)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 30. - 31. März 2022

Ort: Bern Expo (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 04. - 08. April 2022

Ort: Frankfurt am Main (D)

Fruit Logistica

Weltweite Messe aller Frisch-Produkte

Datum: 05. - 07. April 2022

Ort: Berlin (D)

Lebensmitteltag

Die führende schweizerische Lebensmittelfachtagung von bio.inspecta und SQS

Datum: 07. April 2022

Ort: Luzern (CH)

Hannover Messe

TRANSFORMING INDUSTRY TOGETHER

Datum: 25. - 29. April 2022

Ort: Hannover (D)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel-und Getränkeindustrie

Datum: 26. - 29. April 2022

Ort: Köln (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 03. - 06. Mai 2022

Ort: Basel (CH)

Swisstech

Internationale Fachmesse für Werkstoffe, Komponenten und Systembau

Datum: 03. - 06. Mai 2022

Ort: Basel (CH)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 10. - 12. Mai 2022

Ort: Online (D)

VITAFOODS EUROPE

Messe für Nutraceuticals, Functional Food & Drinks

Datum: 10. - 12. Mai 2022

Ort: Genf (CH)

IFFA

Internationale Leitmesse – Technology for Meat and Alternative Proteins

Datum: 14. - 19. Mai 2022

Ort: Frankfurt (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 17. - 20. Mai 2022

Ort: Lyon (F)

Ostschweizer Food Forum

Genuss im Wandel - Zwischen Generationen, Grenzen, Gesellschaften und Geschäftsmodellen

Datum: Mai 2022

Ort: Olma Halle 9.0, St. Gallen (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 30. Mai - 03. Juni 2022

Ort: München (D)

EuroCIS

Fachmesse für Retail Technologien

Datum: 31. Mai - 02. Juni 2022

Ort: Düsseldorf (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 31. Mai - 02. Juni 2022

Ort: Stuttgart (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 01. - 02. Juni 2022

Ort: Bern (CH)

GS1 Excellence Days

Informieren – Inspirieren – Vernetzen

Datum: 08. - 09. Juni 2022

Ort: Kursaal Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 08. - 10. Juni 2022

Ort: Bulle (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 21. - 24. Juni 2022

Ort: München (D)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 21. - 24. Juni 2022

Ort: München (D)

Topsoft

Inspiring Digital Business

Datum: 22. - 23. Juni 2022

Ort: Umwelt Arena Schweiz Spreitenbach (CH)

BioFach

Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

Datum: 26. – 29. Juli 2022

Ort: Nürnberg (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 30. August - 01. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 31. August - 01. September 2022

Ort: Zürich (CH)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05. - 07. September 2022

Ort: Bern (CH)

Oils + fats

Leitmesse der Öl- und Fettindustrie in Europa.

Datum: 12. - 16. September 2022

Ort: München (D)

Drinktec Deutschland

Auf der Weltleitmesse der Getränke- und Liquid-Food-Industrie

Datum: 12. - 16. September 2022

Ort: München (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 28. - 29. September 2022

Ort: Lausanne (CH)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 11. - 13. Oktober 2022

Ort: Nürnberg (D)

SIAL

Fachmesse für Nahrungsmittel-Innovationen

Datum: 15. - 19. Oktober 2022

Ort: Paris (F)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 18. - 19. Oktober 2022

Ort: Stuttgart (D)

Südback

Fachmesse für das Bäcker- und Konditorenhandwerk

Datum: 22. - 25. Oktober 2022

Ort: Stuttgart (D)

ZAGG

DER BRANCHENTREFFPUNKT MIT RELEVANTEN GASTRO-TRENDS

Datum: 23. - 26. Oktober 2022

Ort: Luzern (CH)

Brennpunkt Nahrung

Die 7. Fachkonferenz über Trends, Märkte und Management

Datum: 23. November 2022

Ort: Luzern (CH)

electronica

Komponenten, Systeme, Anwendungen, Lösungen

Datum: 15. - 18. November 2022

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 21. - 24. November 2022

Ort: Paris (F)

Fi Europe

Internationale Fachmesse für Lebensmittelzusatzstoffe

Datum: 06. - 08. Dezember 2022

Ort: Paris (F)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 15. - 16. Februar 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 15. - 16. Februar 2023

Ort: Zürich (CH)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 15. - 16. Februar 2023

Ort: Zürich (CH)

EuroShop

Fachmesse für den Investitionsbedarf des Handels

Datum: 26. Februar - 02. März 2023

Ort: Düsseldorf (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04. - 10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

TUTTOFOOD

Internationale B2B-Messe für Food & Beverage

Datum: 08. - 11. Mai 2023

Ort: Mailand (I)

LABVOLUTION

Als europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows bildet die LABVOLUTION das gesamte Spektrum der Laborwelt ab und zeigt neue Wege für Anwenderbranchen auf.

Datum: 09. - 11. Mai 2023

Ort: Messegelände Hannover (D)

AM Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 12. - 13. September 2023

Ort: Luzern (CH)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 27. - 29. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 07. - 11. Oktober 2023

Ort: Köln (D)

SÜFFA

Die Fachmesse für die Fleischbranche

Datum: 21. bis 23. Oktober 2023

Ort: Stuttgart (D)

iba

Die führende Weltmesse für Bäckerei, Konditorei und Snacks

Datum: 22. - 26. Oktober 2023

Ort: München (D)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24. - 27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 14. – 16. November 2023

Ort: Nürnberg (D)

Mefa

Fachmesse für Fleischwirtschaft und Lebensmittelproduktion

Datum: November 2023

Ort: Basel (CH)

igeho

Internationale Plattform für Hotellerie, Gastronomie, Take-away und Care-Institutionen in der Schweiz

Datum: November 2023

Ort: Basel (CH)

Bezugsquellenverzeichnis