Tratamentul (iradierea) cu fascicul de electroni foloseşte acceleratori alimentați cu curent electric care nu prezintă niciun pericol de scurgeri potențiale radioactive în mediul înconjurător. Carcasele de carne, deşi au formă neregulată, pot fi tratate cu fascicul de electroni pentru decontaminarea sau sterilizarea suprafeței prin dispersarea electronilor într-un dispozitiv nou (Camera Maxim).   Iradierea produselor alimentare Iradierea alimentelor reprezintă procesul de expunere a acestora la o sursă de energie ionizantă produsă de o substanţă radioactivă (radiaţii beta, gama, X) sau generată electric (fascicul de electroni, e-beam). Doza de iradiere se măsoară, de obicei, în Gray (Gy), 1 Gy = 1 J/kg în SI (Sistemul Internaţional de unităţi de măsură), dar și în Mrad, 1 Gy fiind echivalent cu 100 rad. Iradierea este utilizată pentru:

• conservarea alimentelor prin reducerea numărului de microorganisme patogene de pe alimente;
• creşterea termenului de valabilitate a alimentelor prin oprirea sau încetinirea procesului de alterare şi întârzierea coacerii fructelor şi a germinării legumelor;
• prevenirea răspândirii dăunătorilor invazivi;
• creșterea producţiei de suc;
• îmbunătățirea rehidratării alimentelor conservate prin uscare.

Reglementări, controverse, riscuri şi dezavantaje ale iradierii alimentelor Procesul de iradiere nu produce radioactivitate în produse, indiferent de doza de iradiere, deci alimentele nu sunt radioactive. Comitetul de experți al FAO/WHO consideră că iradierea alimentelor cu doze de radiaţii de până la 10 kGy nu prezintă riscuri pentru consumatori. Cu toate acestea, iradierea este deosebit de controversată. Iradierea alimentelor este permisă în peste 50 de ţări, reglementările care precizează cum trebuie să fie iradiate alimentele, precum și alimentele permise să fie iradiate, variind foarte mult de la țară la țară. În SUA, iradierea a fost aprobată de peste 50 de ani, dar singurul domeniu important pentru comercializare este cel al fructelor şi legumelor iradiate pentru a elimina insectele şi pentru a rămâne proaspete mai mult timp. La începutul anilor 2000, în SUA, prezenţa cărnii iradiate a fost obişnuită în unele magazine alimentare, dar din cauza lipsei cererii de consum, a devenit rară.   În Austria, Germania și multe alte țări ale Uniunii Europene, doar plantele medicinale, mirodeniile și condimentele pot fi prelucrate prin iradiere și numai la o doză specifică. Şase state din UE (Marea Britanie, Franţa, Italia, Olanda, Belgia şi Polonia) au o politică liberală în privinţa iradierii alimentelor. Piaţa europeană unică obligă statele membre să accepte alimente iradiate provenite din cele şase ţări chiar dacă, prin legislaţia proprie, nu permit iradierea alimentelor respective. În Brazilia, toate alimentele sunt permise pentru a fi supuse iradierii, la orice doză. Iradierea alimentelor este criticată atât pentru că poate iniția modificări chimice diferite de cele care apar la încălzirea alimentelor, cât şi din cauza confuziei cu contaminarea radioactivă sau a impresiilor negative despre industria nucleară. Deşi până în prezent nu a fost dovedită ştiinţific o legătură directă între consumul de alimente iradiate şi apariția unor forme de cancer, mulţi consumatori se tem şi au rețineri în a consuma alimente iradiate. Numeroase studii de specialitate au evidenţiat riscurile şi dezavantajele asociate cu iradierea alimentelor:

• distrugerea bacteriilor cu efect pozitiv asupra sănătăţii în acelaşi timp cu cele patogene;
• creşterea rezistenţei bacteriilor dăunătoare;
• apariția în alimente a radicalilor liberi, a căror implicare în declanșarea cancerului este dovedită;
• apariția unor tulburări metabolice sau chiar malformații genetice, generate de avitaminoze;
• pierderea parţială sau totală a aromei unor alimente;
• devitalizarea şi denaturarea unor alimente iradiate;
• posibilitatea reciclării alimentelor expirate.

Iradierea cărnii Tratamentele cu radiaţii ionizante aplicate produselor din carne se fac cu scopul:

• decontaminării (ex. Salmonella de pe carcasele de pasăre) sau distrugerii paraziților (ex. Trichinella în carnea de porc);
• prelungirii duratei de păstrare ca urmare a reducerii microbiotei de alterare.

În ambele cazuri, se fac tratamente cu doze scăzute de radiaţii (<10 kGy) asociate cu alte tehnici de conservare, cel mai des fiind vorba de refrigerare. Tratamentul constă în aplicarea unei doze suficiente de radiaţii pentru a obţine calitatea bacteriologică dorită, fără a depăși pragul peste care sunt sesizate modificări ale proprietăţilor organoleptice. Astfel de tratamente se pot aplica pentru carcase întregi sau sferturi, bucăţi de carne, carne tocată, carcase de păsări sau bucăţi, pește şi crustacee, mâncăruri gata preparate.   Iradierea cu fascicul de electroni Prelucrarea cu fascicul de electroni sau iradierea cu electroni este un proces care implică utilizarea electronilor, de obicei de energie înaltă. Poate avea loc la temperaturi ridicate și în atmosferă de azot. Energia electronilor variază de la keV la MeV în funcție de adâncimea de penetrare necesară. Componentele de bază ale unui dispozitiv de prelucrare cu fascicul de electroni sunt un tun electronic (format dintr-un catod, o sită și un anod), folosit pentru a genera și a accelera fasciculul primar şi un sistem optic magnetic (focalizare și deflexie), utilizat pentru a controla modul în care fasciculul de electroni acţionează asupra materialului. Catodul este sursa de electroni pe care îi emite termic în timpul funcţionării. Geometria câmpului electrostatic stabilit prin configurația sitei şi anodului modelează electronii într-un fascicul paralel. În acelaşi timp, electronii sunt accelerați şi ies din tun printr-un orificiu de la baza plană a anodului, având o energie egală cu tensiunea aplicată la catod. Eficienţa de conversie a puterii de alimentare în energie a fasciculului de electroni este mai mare de 95 %. După ieșire din tun, fasciculul trece printr-un sistem de lentile electromagnetice şi o bobină de deflexie. Lentilele sunt utilizate pentru producerea unui fascicul fie focalizat, fie defocalizat pe un punct de pe produsul tratat, în timp ce bobina de deflexie este utilizată fie pentru poziționarea fasciculului pe un loc fix, fie pentru a asigura o formă de mișcare oscilatorie. Iradierea cu fascicul de electroni este utilizată pentru reticularea polimerilor în vederea îmbunătăţirii proprietăţilor mecanice, termice şi chimice, degradarea materialelor în procesul de reciclare, sinteza materialelor nanocompozite în nanotehnologie, sterilizarea produselor medicale şi farmaceutice şi sterilizarea microbiană a produselor alimentare.   Sterilizarea microbiană cu fascicul de electroni Prelucrarea cu fascicul de electroni are capacitatea de a rupe lanțurile de ADN în organisme vii, cum ar fi bacteriile, ducând la moartea microbiană. Prelucrarea cu fascicul de electroni a fost folosită pentru sterilizarea produselor medicale şi a materialelor de ambalaj aseptice pentru alimente, precum și pentru dezinfectarea, eliminarea insectelor vii din cereale, tutun, și alte culturi în vrac neprelucrate.   Sterilizarea cu electroni are avantaje semnificative față de alte metode de sterilizare în prezent în uz. Procesul este rapid, de încredere, compatibil cu majoritatea materialelor, iar produsul nu are nevoie de nici o carantină după prelucrare. De asemenea, s-a dovedit că iradierea cu fascicul de electroni reduce acţiunea oxigenului. Astfel, pentru materialele și produsele sensibile la efectele oxidative, nivelurile de toleranță la radiaţii pentru iradierea cu fascicul de electroni pot fi ușor mai mari decât pentru expunerea la radiaţii gamma. Acest lucru se datorează dozelor mai mari și duratelor mai mici de expunere la iradiere cu fascicul de electroni.   Studii efectuate recent consideră că iradierea cu fascicul de electroni a suprafeței cărnii este o alternativă promițătoare. Având în vedere puterea de penetrare slabă a fasciculului de electroni, carcasele sunt iradiate doar la suprafață și la adâncimi mici. Aceasta permite tăierea structurilor de suprafață, cum sunt grăsimea și alte țesuturi externe, pentru a elimina din carcasă toate porțiunile care au primit efectiv fasciculul de electroni. Pe baza acestor studii, Institutul American al Cărnii (American Meat Institute - AMI) a solicitat aprobarea iradierii cu fascicul de electroni pentru prelucrarea carcaselor de carne de vită. Cererea a fost respinsă de Serviciul de Control şi Siguranţă Alimentară (Food Safety and Inspection Service – FSIS) al USDA pe baza îngrijorărilor cu privire la incapacitatea aplicării uniforme a fasciculului de electroni pe suprafeţe neregulate. Prin urmare, industria nu putea asigura o distribuție uniformă a dozei de iradiere a carcaselor, sau să asigure că doza totală absorbită nu a depășit doza maximă admisă.   Dispozitiv de dispersare a fasciculului de electroni Pentru a permite iradierea cu fascicul de electroni a alimentelor cu forme neregulate, cum sunt carcasele de carne, realizând, în același timp, o distribuție uniformă a dozei pe întreaga suprafață, a fost proiectat un dispozitiv nou, denumit „Camera Maxim de dispersare a electronilor” pentru a profita de dispersia naturală a electronilor care se produce atunci când electronii se ciocnesc cu orice suprafață. Materialele din Camera Maxim sunt concepute să promoveze împrăștierea electronilor, ceea ce va face ca electronii să se deplaseze într-un mod liniar aleator către orice punct al suprafeței din centrul cilindrului. Ca urmare, suprafața țintă va primi o cantitate egală de electroni în ciuda formei sale. Acest lucru s-a realizat prin plasarea unei site din oțel inoxidabil care înconjoară o zonă cilindrică în care se așază eșantionul țintă. La contactul cu sita, electronii sunt împrăștiați și sunt îndreptați spre țintă din mai multe unghiuri, eliminând liniaritatea fasciculului și rezultând o distribuție uniformă a dozei pe suprafața țintă. Efectul de iradiere în Camera Maxim privind doza de distribuție și reducerea patogenilor a fost testat pe carcase de iepuri pentru a simula alte carcase mai mari. Tratamentul a permis o distribuţie uniformă a electronilor şi a redus Escherichia coli O157: H7 inoculată pe carcase cu mai mult de 5-log. Aceste rezultate indică faptul că iradierea carcaselor folosind un fascicul de electroni este posibilă cu ajutorul Camerei Maxim de dispersare a electronilor (Maxim et al., 2014, Meat Science, vol. 96, nr. 1, p. 373-378).