SCHONEND UND OHNE QUALITÄTSVERLUST
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Anlässlich des Firmenjubiläums veranstaltete die Elea Technology GmbH am 16. und 17. November ihren "PEF Advantage Day". Begrü.t wurden in Quakenbrück Besucher und Partner aus der ganzen Welt, die sich über das Potenzial kurzer Hochspannungsimpulse für die Lebensmittelindustrie informieren konnten. Den Einstieg in das umfangreiche Programm der Veranstaltung ebnete Elea-Gesch.ftsführer Stefan Töpfl. „Bei der Herstellung von Pommes ist die PEF-Technologie als Vorbehandlung vor dem Schneiden inzwischen weltweit zum Standard geworden. Dies begründet sich aus zahlreichen Prozess- und Produktqualitätsvorteilen während der gesamten Verarbeitung“, so Töpfl. In seinem Vortrag erläuterte er die Vorteile von PEF und den Effekt der Elektroporation, der dem Verfahren zugrunde liegt. „Während die Technologie in der Vergangenheit vor allem Anwendung bei Kartoffeln, Gemüse und Obst fand, verzeichnen wir aktuell ein starkes Interesse im Bereich der Olivenölverarbeitung“, so Töpfl gegenüber LT.
Weiterentwicklung des Verfahrens
Seit der Gründung im Jahr 2012 ist die Weiterentwicklung der Technologie ein zentrales Anliegen des multidisziplinären Unternehmens, das als Spin-off des DIL gestartet ist. Dr. Claudia Siemer, Research & Development Managerin bei Elea, bestätigt: „Im Rahmen unserer Studien ergeben sich immer wieder neue Anwendungsgebiete für das Verfahren.“ In ihrem Vortrag widmete sich Siemer der Wirkung gepulster elektrischer Felder auf die Zellstrukturen verschiedener Obst- und Gemüsesorten. „Bei Speisepilzen konnten wir eine Verringerung des Schneideverlustes um 15 Prozent feststellen“, so Siemer. Und auch bei Spargel führe PEF aufgrund erhöhter Elastizität und Flexibilität zu nachweisbar weniger Bruch.
Einsatz in der Snackindustrie
In zwei Gastbeiträgen wurden anschließend konkrete Fallstudien diskutiert. Marianna Giancaterino, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Wiener Universität für Bodenkultur (BOKU), sprach über die Auswirkungen gepulster elektrischer Felder auf die Gefriertrocknung. Konkret bedeutet dies für die Trocknung von Lebensmitteln, dass die Elektroporation die Zellmembran öffnet und die interne Diffusion im Produkt erhöht. So behandelte Erdbeeren seien knackiger als herkömmliche Erzeugnisse, was sich vorteilhaft auf die Attraktivität des Produktes als Snack auswirke. „PEF ermöglicht eine schonende Verarbeitung ohne Qualitätsverlust und mit geringerem Wasser- und Energieverbrauch“, so Giancaterino.
Artur Wiktor, Professor an der Warschauer Universität für Biowissenschaften, erläuterte anschließend den Einfluss des elektrischen Feldes auf die Produkteigenschaften während der Trocknung. „Vorteilhaft am PEF-Verfahren ist, dass es mit allen herkömmlichen Trocknungsmethoden kombiniert werden kann, sei es Heißluft-, Gefrier-, Vakuum-, Mikrowellen- oder Infrarottrocknung“, betonte der Wissenschaft- ler. Bei luftgetrockneten Mangos konnte er, ähnlich wie bei Karotten, eine Halbierung der Trocknungszeit feststellen.
Extraktion wertgebender Substanzen
Die Demonstrationen am Nachmittag konzentrierten sich auf die Einsatzszenarien in der Kartoffel- und Gemüseverarbeitung, bei Extraktionsverfahren sowie im Rahmen der Konservierung von Fruchtsäften. Die Live-Vorführungen fanden im hauseigenen Technikum statt. Zwei Hallen wurden dafür mit modernsten Einrichtungen ausgestattet, um die Produktionsprozesse in der Lebensmittelindustrie abzubilden. Die Elea-Experten Madita Kirchner und Kevin Hill präsentierten das PEF-Verfahren am Beispiel von Sü.kartoffeln und Sellerie. Die Behandlung resultiert in einer Gewebeerweichung durch Austritt von Zellflüssigkeit und Verlust des Zellinnendrucks (Turgordruck).
Im Ergebnis verbessert sich das Schnittbild, weniger Rohmaterial- und Stärkeverlust während des Schneidens sind die Folge, was zu einer signifikant erhöhten Ausbeute führt. Die Technologie ersetzt den klassischen Pre-Heater und spart damit bis zu 90 Prozent Energie und Wasser ein. Die eigentliche Behandlung dauert nur wenige Mikrosekunden, und die Verweilzeit in der PEF-Anlage beläuft sich je nach Kapazität auf rund fünf bis acht Sekunden. Die Teilnehmenden konnten sich vor Ort ein Bild davon machen, wie leicht sich Kartoffeln nach der PEF-Behandlung schneiden lassen und wie die daraus hergestellten, frittierten Chips schmecken.
Großes Potenzial bezüglich Ertrag und Qualität verspricht die Technologie zudem bei der Herstellung von Wein oder extra nativem Olivenöl. Das Prinzip der Elektroporation zum Zellauf- schluss und der daraus resultierende Austritt von Zellsaft kann hier eingesetzt werden, um den Zellinhalt, insbesondere wertgebende Substanzen, zu extrahieren. Dieses kann unter anderem zu einer erhöhten Saftausbeute oder einer Beschleunigung von Extraktionsprozessen dienen. Die Extraktion von Farbstoffen wurde anhand wasserlöslichem Betalain demonstriert, die mittels PEF aus Rote Bete freigesetzt wurde. Darüber hinaus stellte das Elea-Team Saft aus unbehandelten und PEF-behandelten Karotten her. Ebenso wie bei der Farbextraktion bewirkt das Verfahren hier Ertragssteigerungen.
PEF im Bereich Biotechnologie
Anschließend demonstrierten Nina Siebels und Marc Schmidt, wie sich frisch gepresster Orangensaft für eine längere Haltbarkeit behandeln lässt. Die kurzen Elektroimpulse öffnen in diesem Fall die Zellen der Mikroorganismen. Durch die Permeabilisierung der Zellmembran verliert diese ihre natürliche Barrierefunktion und somit auch ihre Aktivität. Als Folge tritt eine Inaktivierung der Mikroorganismen auf. Die im Saft enthaltenen Vitamine und andere wertvolle Stoffe werden nicht beeinflusst. Der entscheidende Vorteil gegenüber herkömmlichen Haltbarmachungsverfahren ist die geringere Temperaturbelastung, die das Produkt erfährt. Das Getränk zu 100 Prozent aus reiner Frucht behält seinen natürlichen Geschmack und alle Nährstoffe. Hergestellt wird ein solcher Saft von der Firma Hoogesteger aus den Niederlanden.
Ein weiteres Anwendungsfeld der Behandlung mit gepulsten elektrischen Feldern stellt die Stressinduktion bei Mikroorganismen dar. Anwendung findet dieser Effekt im Bereich Biotechnologie. Dort kann er innerhalb einer Fermentation eingesetzt werden, um die Fermentationsgeschwindigkeit zu erhöhen und/oder den Stoffwechsel zu beeinflussen. Die beiden Elea-Technologinnen Arisa Thamsuaidee und Corinna Stühmeier-Niehe demonstrierten dies am Beispiel von Hefezellen. Zudem lässt sich das Wachstum von Hefe stimulieren, zum anderen ergeben sich erhebliche Vorteile für die Hefeextraktion. Mehr Ausbeute an wertvollen Inhaltsstoffen wie Ölen, Proteinen, Aminosäuren und Aromen sind das Ergebnis.
Die abschließende Führung durch die Maschinenausstellung übernahm Engineering- Manager Jimmy Kinsella. Das Unternehmen mit seinem 24-köpfigen Team konzentriert sich vor allem auf das Engineering und den Service für die Kunden. „Die Maschinen selbst hingegen werden vom benachbarten DIL produziert. Über 90 Prozent der Maschinen gehen in den Export“, so Kinsella. Unter diesen können die forschungs- und entwicklungsorientierten Systeme bis zu zehn Liter im Batch-Betrieb und bis zu 250 Liter pro Stunde im kontinuierlichen Betrieb behandeln. Systeme im industriellen Maßstab haben eine stündliche Leistung bis 100 Tonnen für feste Produkte auf Prozessbändern oder bis 5.000 Liter für flüssige Produkte in kontinuierlicher Rohrbehandlung. Bei dieser Gelegenheit stellte Kinsella das Banddesign der jüngsten Elea-Anlage im Produktsortiment vor – die PEF Advantage B 1000-850. Sie wurde für Produktionsleistungen bis 90 Tonnen pro Stunde entwickelt. Dank des neuen Bandsystems benötigt sie weniger Energie und Wasser, um effizient zu arbeiten.