Continuous raw skim milk processing by pulsed electric field at non-lethal temperature: effect on microbial inactivation and functional properties

Pulsed electric field (PEF) is an emerging non-thermal processing technology used to inactivate microorganisms in liquid foods such as milk. The objective of this research was to study the effectiveness of continuous PEF equipment (square wave pulses) on total microorganisms of raw skim milk and on Salmonella enteritidis inactivation under moderate temperatures (T < 50 °C). Processing parameters (electric field and pulse width) were chosen as follows: 45 kV·cm–1/500 ns and 55 kV·cm–1/250 ns, with increasing pulse frequencies from 40 to 120 Hz, that corresponds to an energy input varying from range 0–100 kJ·kg–1. In these conditions, the effectiveness of PEF processing on microbial inactivation was very limited: 1.4-log reduction of total microflora and S. enteritidis was the maximal inactivation ratio obtained. The effect of these PEF treatments on physicochemical and technological properties of the milk was also evaluated. These process conditions had an effect on proteinic components of milk such as casein micelles, since viscosity of PEF-treated milk decreased and coagulation properties were enhanced for high field levels (45–55 kV·cm–1) with 2.1 to 3.5 μs cumulated treatment time and square waves. This study demonstrated that, contrary to numerous previous studies, PEF treatments had an impact on some food constituents.La tendance actuelle de l'industrie alimentaire est de proposer des alternatives aux traitements thermiques de pasteurisation. Ces traitements alternatifs doivent être efficaces sur le plan de la destruction bactérienne, mais moins sévères au plan physico-chimique, afin de garantir la qualité hygiénique des aliments tout en préservant leurs qualités nutritionnelles, sensorielles et fonctionnelles. Les traitements par champs électriques pulsés (CEP) sont souvent reconnus dans la littérature comme un des procédés innovants capables de répondre à ces nouvelles exigences. L'objectif de cette étude était donc ici d'évaluer l'efficacité de traitements en continu par CEP (impulsions électriques rectangulaires) réalisés à température non létale (T < 50 °C) sur la destruction de la flore endogène et des coliformes du lait ainsi que sur du lait préalablement inoculé avec Salmonella enteritidis. Les paramètres de traitements choisis (champs électriques et largeur des impulsions) étaient les suivants : 55 kV·cm-1/250 ns et 45 kV·cm-1/500 ns, avec des fréquences d'impulsion variant de 40 à 120 Hz, ce qui se traduit par un apport d'énergie compris entre 0 et 100 kJ·kg-1. Dans ces conditions, l'efficacité des traitements est très limitée puisque au maximum 1,4 log de réduction microbienne a pu être atteint sur la flore endogène et S. enteritidis. Parallèlement, l'effet des traitements par champs électriques pulsés sur les principales caractéristiques physico-chimiques et techno-fonctionnelles du lait a été évalué. Un effet sur les composants protéiques tels que les micelles de caséine a été constaté suite aux traitements CEP les plus intenses (45-55 kV·cm-1 pendant 2,1 à 3,5 µs) puisque la viscosité du lait était diminuée et ses aptitudes à la coagulation étaient améliorées. En conclusion, ces expériences ont permis de montrer que, contrairement à ce qui est classiquement reporté dans la littérature, les traitements par CEP ont un impact non nul sur des constituants tels que les micelles de caséine