小型高压脉冲电场杀菌系统的试制
间歇式HPEF的高压脉冲电源及其杀菌实验
间歇式HPEF 的高压脉冲电源及其杀菌实验3王仁丽1,廖敏夫1,孔繁东2,方 婷3,邹积岩1(11大连理工大学电力电子技术研究所,大连116024;21大连轻工学院生物与食品工程学院,大连116034;3.福建农林大学食品科学学院,福州350002)摘 要:高压脉冲电场非热处理应用到食品杀菌可代替传统的热处理方法灭活液体中的病菌,高强度电脉冲能迅速杀死细胞但并不破坏食品的自然风味如色泽和营养,为此研制了高功率脉冲电源,其输出最高电压15kV ,最大电流40A 。
在详细介绍了高功率电力电子器件IG B T 使用过程中的过流和过压保护等问题和在输出端串联无感小电阻来修正波形实现了输出波形更陡峭的良好效果后,进行了两种相对难杀的典型微生物(枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌)在间歇式处理室中的杀菌实验。
结果表明,脉冲电场强度为13kV/cm 、脉冲宽度为15μs 时,连续作用200个脉冲后,黑曲霉菌灭菌率能达99.64%,1000个脉冲后,所有的黑曲霉菌都被杀死;枯草芽孢杆菌相对难灭,在13kV/cm 、15μs 作用下灭菌率仅达87.08%;应在提高电场强度的同时避免放电,这对下一步的连续式杀菌实验有技术指导作用。
关键词:高压脉冲电场;灭菌;非热;高功率脉冲电源;间歇式处理室中图分类号:TM89;TS205.9文献标识码:A 文章编号:100326520(2007)022*******R esearch on Sterilization of Pulsed G enerator in HPEF Fixed ChamberWAN G Renli 1,L IAO Minf u 1,KON G Fandong 2,FAN G Ting 3,ZOU Jiyan 1(1.Instit ute of Power Elect ronics ,Dalian U niversity of Technology ,Dalian 116024,China ;2.Affiliation College of Bio &Food Science ,Dalian Instit ute of Light Indust ry ,Dalian 116034,China ;3.College of Food Science and Technology ,Fujian Agricult ureand Forest ry University ,Fuzhou 350002,China )Abstract :Application of high pulsed electric field (HPEF )in nonthermal food processing is an alternative technology to tranditional thermal processing.The high 2intensity electric pulses kill rapidly microbial contaminants but do not change the natural taste of foods such as the color and nutrition.This study focused on preparing the high 2power pulsed supply with the peak impulse voltage 15kV and impulse current to 40A.The paper describes the protection in use of the high 2power electron devices IG B T (Insolate Gate Bipolar Translator ),including current protection and over voltage protection.In order to make the waveform more pefect ,a small non inductive resistance in series is cho 2sen to shape the output pulse voltage wave in the chamber.In the end of the paper ,our emphasis is on inactivation of Aspergillus Niger and Bacillus ,which are hard to be killed in water.The effects of the sterilization of these two main microorganisms are introduced.Experiment describes that the water solution of aspergillus niger was treated with the HPEF fixed static chamber at electric field strength of 13kV/cm for 15μs.The inactivation was 99.64%at 200numbers of pulses ,while the treatment number increase to 1000,all the microorganism can be killed.The Bacillus ,which has been cultivated after 72hours ,is hard to kill.At the same electric field strength condition ,the inactivation of bacillus can only be to 87.08%at 1000number of pulses.Both improvement of the electric field in 2tensity and reduction of the discharging probability will be a practical guide to the development and application of HPEF in the field of food processing engineering.K ey w ords :high pulsed electric field ;sterilization ;nonthermal effects ;high 2power pulsed supply ;fixed chamber0 引 言食品杀菌技术主要有热杀菌和非热杀菌,目前绝大多数液态食品的处理是利用巴氏加热灭菌。
一种新型高压脉冲电场杀菌装置的研制
维普资讯
第３ ４卷 第 ４期
２０ ０ ７年 １ ２月
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龙
江
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专 学
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Ｖ ｏ． ４， ． １３ Ｎｏ ４
Ｄｅｃ ２ ７ ．。 ００
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ｎ ｊ ｎ ｄ ａ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒａ ｏ ｌ ｇｉ ｇ Ｈｙ ｒｕｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏｌ ｅ Ｈｅ ｏ ａ ｃ ｎ ｅ
高压脉冲电场操作方法
高压脉冲电场操作方法
高压脉冲电场操作方法是一种用于杀灭微生物、改善食品质量以及提取植物成分等应用的技术。
下面是高压脉冲电场操作的一般步骤：
1. 准备样品：将需要处理的物质（如食品、液体或植物材料）准备好，并根据需要进行预处理（如切割、过滤等）。
2. 建立处理系统：搭建高压脉冲电场处理系统，并确保系统的安全性和有效性。
这包括一个电场发生器和一个处理室。
3. 调整电场参数：根据需求设置适当的电场参数，如脉冲电压、频率、宽度等。
这些参数可能因不同的应用而有所不同。
4. 放置样品：将需要处理的样品放置在处理室中。
5. 施加高压脉冲电场：打开电场发生器，使其输出高压脉冲电场。
电场作用于样品中的微生物、酶等目标成分，造成细胞壁破裂、酶活性改变等。
6. 处理时间控制：根据需要，控制高压脉冲电场的处理时间。
处理时间的长短可能影响样品处理的效果。
7. 停止电场作用：关闭电场发生器，停止高压脉冲电场的作用。
8. 分离物质：根据需要，对处理后的样品进行分离，如过滤、离心、浓缩等。
9. 分析结果：对处理后的样品进行分析，以评估高压脉冲电场对目标成分的影响效果。
以上是高压脉冲电场操作的一般方法，具体操作步骤可能因不同的应用而有所不同。
在进行高压脉冲电场操作时，需要严格遵守安全操作规范，以确保操作人员和样品的安全。
高压脉冲电场杀菌
2019/7/25
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对绿茶饮料杀菌的研究
（1）PEF对绿茶饮料杀菌具有非常明显的作用，单场强度和处理时 间是其杀菌效果的主要参数，随着电场强度和处理时间的增大，杀 菌效果越来越好。当电场强度达到40kV/cm时，杀菌效果非常显著， 处理时间为40µs时总菌数已经降低了2.7个对数值。
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2019/7/25
在食品中的应用研究
高压脉冲电场对牛奶杀菌的研究. 高压脉冲电场对桃汁杀菌的研究. 高压脉冲电场对石榴汁杀菌的研究. 高压脉冲电场对黑莓汁杀菌效果的研究.
高压脉冲电场对绿茶饮料杀菌的研究.
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对牛奶杀菌的研究
室温条件下，电场强度为50 kV/cm，脉冲数对电场杀菌效果影 响较小，所以可以选用较小的脉冲 数。 2.微生物残留数与脉冲数大小的关系
有芽孢菌更易被杀灭，革兰氏阴性菌较阳性茵易 于被杀灭。相同条件下用电场灭菌，不同菌种存 活率由高到低为：霉菌、乳酸菌、大肠杆菌、酵 母菌
生长时期
处于对数生长期的菌体比处于稳定期的 菌体对电场更为敏感，PEF对处在稳定生长 期微生物的杀菌率低于处于对数生长期的微 生物
生长条件
培养基成分、温度、氧浓度对灭菌率 有影响，其机理尚不清楚，但在PEF中不 考虑这些因素将导致错误的结论
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高压脉冲电场杀菌机理
4.空穴理论
放电时，产生强 大的脉冲电流
高压通路，进 而形成气套
压力由气套传给 液体，形成强大 超声液压冲击波
空穴
放电终了瞬间，气套处形成空 穴，由于压力突然减小，液体 又以超声速回填空穴，形成第 二个超声回填空穴冲击波。
高压脉冲电场(PEF)技术对食品杀菌的研究
高压脉冲电场（PEF)技术对食品杀菌的研究摘要：高压脉冲电场技术是一种低能耗、高效率的食品加工技术, 在杀菌方面, PEF 技术表现出良好的应用前景。
本文概述了关于PEF技术的一些理论和研究成果,指出了其与热杀菌相比的优势以及待解决的问题。
关键词：高压脉冲电场技术；食品；杀菌杀菌是食品生产中的一个非常重要的环节，杀菌的好坏直接影响着食品的品质量。
传统的热力杀菌技术对一些产品特别是热敏性产品的色、香、味、功能性以及营养成分等具有破坏作用。
为满足消费者对营养、原汁原味、不含防腐剂、天然安全的要求，高压脉冲电场技术倍受瞩目。
高压脉冲电场(PEF)用于食品杀菌, 从20世纪60年代在美国就已开始研究, 并逐渐扩大到工业应用，进入90年代中后期我国开始进行这方面的研究，但由于设备的限制，研究水平已经相对比较落后，特别是在产业化方面。
该项新技术设备的投入相对较高、处理量少、但产品品质较好。
而且与传统热力杀菌相比，非热力技术在能耗方面有着明显的优势，可以节约一定的能源，体现了一定的经济效益。
1 高压脉冲电场技术的现存理论高压脉冲电场的杀菌原理是在两个电极间产生瞬时高压脉冲电场作用于食品而杀菌的。
其基本过程是用瞬时高压处理放置在两极间的低温冷却食品。
高压脉冲电场杀菌机理经过40年的探讨，形成了以下几个代表性的观点:①“细胞膜穿孔效应”理论：当外加电场作用于细胞时，食品微生物的细胞膜在其作用下，诱导产生横跨膜电位。
当整个膜电位达到极限值(约为lV)时，膜破裂，使膜结构变成无序状态，形成细孔，渗透能力增强。
因此，细胞的可渗透性可以依据外加电场强度的加强而增加。
②电解产物理论：在电极点施加电场时，电极附近介质中的电解质电离产生阴离子，这些阴阳离子在强电场作用下极为活跃，穿过在电场作用下通透性提高的细胞膜，与细胞的生命物质如蛋白质、核糖核酸结合而使之变性。
③臭氧效应理论：在电场作用下液体介质电解产生臭氧，在低浓度下臭氧已能有效杀灭细菌。
高压脉冲电场杀菌[材料浅析]
![高压脉冲电场杀菌[材料浅析]](https://img.taocdn.com/s3/m/a737821e2b160b4e767fcfbe.png)
❖ 可以说，我国对 PEF 技术的研究方兴未艾，但与国 外相比尚存在较大差距。
重点资料
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高压脉冲电场系统设备
❖ PEF系统设备主要包括五部分：电源装置、 脉冲发生装置（包括电容和控制开关）、样品 处理室、冷却系统、温度测定系统。下图是江 南大学实验用的PEF处理单元图表。
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高压脉冲电场技术的发展历程
➢ 上个世纪 60 年代，Sale 和 Hamilton 等学者率先对 PEF 灭菌技术进行了研究，并通过实验证明了 PEF 的非热效应。
➢ 80 年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等学者对 PEF灭菌机理做了进一步探讨，并研制出了小型试验 设备。
➢ 90 年代后，华盛顿州立大学研制出了较为成熟的 设备，并获得了专利。Zimmermann 等人还对指数衰 减脉冲波、振荡脉冲波和矩形脉冲波的灭菌效果做了 对比研究，发现矩形脉冲波的作用效果最好。
重点资料
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高压脉冲电场保鲜技术主要是利用强电场进行杀菌,它可以克 服加热杀菌方法引起的蛋白质变性和维生素破坏,因而较好地保 证食品原有的营养成分和原有的风味实验已证明高压脉冲电场 对液体食品中的酵母、各类革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌细菌 袍子等菌类有明显的抑制作用,同时,处理没有对食品的感官质 量造成任何影响，而且处理过程温升小,耗能低, 以近几年来对 高压脉冲电场技术在液体食品杀菌保鲜的研究进展较快,具有较 好的工业前景,正向商业化发展
重点资料
3
原理
对于高压脉冲电场的杀菌机理,现在有多种假说,大多数研究者倾 向于认同电场对细胞膜的影响,以此为基础进行了抑菌动力学的推 导。当液体食品处于电场中时,食品中微生物的细胞膜在强电场的 作用下,产生可修复的破裂或穿孔,使细胞组织受损,导致微生物失 活,这种现象称为电穿孔,这己经在细胞融合和提取细胞内物质的 处理中得到了应用。对细胞膜较为通用的模型认为细胞膜的厚度 大约为7nm~10nm,细胞膜可等效于一个具有低介电常数电介质的 平板电容器,电介质的厚度约为3nm,细胞膜 两表面带有极性相反 的自由电荷,大多数细胞膜产生穿孔的临界电势在0.7V~1.1V之间。
便携式高压脉冲电场灭菌装置试验
细胞的基本结构是 细胞 膜、 细胞核 和细胞质 。电场致 死 细胞可用“ 膜穿孔 ” 理论解释。“ 膜穿孔” 理论把 细胞的双层
膜结构视 为等小 电容 ， 电荷 在膜上 的分布引起压 差的变化 。 英、 美等 国学者研究 ， 认为外部 电场诱导产生横跨膜 电位 ， 当 整个膜电位达到极限值 （ １ Ｖ ） 时， 膜破裂 ， 使膜结构变 成无序
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２ ６ ０． － — —
江苏农业科学
２ ０ １ ３年第 ４ ｌ 卷第 ２期
赵文锋 ， 康云艳．便携式高压脉冲 电场灭菌装置试验［ Ｊ ］ ．江苏农业科学 ， ２ ０ １ ３ ， ４ １ （ ２ ） ： ２ ６ ０ — ２ ６ ２
便携式高压脉冲 电场灭菌装置试验
赵 文锋 ，康云 艳
电位增加 ， 细胞膜内外表面异性电荷相吸引产生压缩压力 ， 使 膜厚度减小 ， 膜抗性 降低 ， 最终发生不可逆崩裂 Ｊ 。
２ 试 验 电路
本试验利用 ５ Ｖ直流 电源提供整个 电路 的电源 ， 通过 方
波信号发生器产生频率 ， 占空 比可调的周期方波 ， 后经 晶体管
放大 ， 达林顿管驱动 ， 最后经过组合变压器升压 ， 形成脉冲高
电路 、 组合变压器升压电路和示波器测量 电路。
２ ． １ 高压 脉 冲 电场 发 生装 置
基金项 目： 广东省 教育厅项 目（ 编号 ： Ｌ Ｙ Ｍ １ １ ０ ３ １ ） ； 广东省 科技计 划
（ 编号 ： ２ ０ １ １ Ｂ ０ ５ ０ １ ０ ０ ０ １ ３ ） 。
高压脉冲处理系统的脉冲可以采用方波、 指数、 交变 ３种 设计 电路。其中作用效果 以方波最好 ， 指数次之 ， 交变处理系
高压脉冲电场灭菌系统关键性技术研究的开题报告
高压脉冲电场灭菌系统关键性技术研究的开题报告
研究背景：
在医疗、食品、制药等行业，常常需要对物品进行灭菌，以保证其安全性和质量。
传统的灭菌方法有化学灭菌、热灭菌、紫外线灭菌等，但是这些方法存在一些缺陷，
比如需要使用化学药品，可能产生副作用；加热可能导致物品变质；紫外线灭菌可能
无法触及物品的深层。
因此，需要开发一种新的灭菌方法。
高压脉冲电场灭菌技术是一种新型的灭菌技术，能够快速、高效地杀灭微生物，同时不会对物品本身产生负面影响。
该技术的实现需要涉及高压电场发生器、高压脉
冲电场传导系统、物品隔离室等关键性技术。
研究内容：
本研究将针对高压脉冲电场灭菌系统涉及的各个关键性技术进行研究，包括
1.高压电场发生器的设计和优化，使其能够提供适宜的电压、电流和频率，以保障高压脉冲的稳定和可控。
2.高压脉冲电场传导系统，该系统需要考虑隔离室内物品的形态结构和材质，设计合适的装置，并对传导系统进行优化，以提高灭菌效果。
3.物品隔离室的设计和制作，根据不同的物品进行隔离室的设置，以使物品受到高压脉冲电场的均匀辐射，保证灭菌效果。
4.系统控制与监测技术，开发控制系统，包括数据采集、处理、传输和算法优化等技术，从而确保系统安全稳定。
研究意义与目的：
高压脉冲电场灭菌技术在医疗、食品和制药生产中有着较广泛的应用前景，而各项关键性技术的研究是该技术的重要保证。
本研究目的在于深入研究高压脉冲电场灭
菌技术关键性技术，探索其在工业生产中的实际应用，为产业发展提供技术支持。
同时，本研究的结果也将为高压脉冲电场灭菌技术实现可持续发展提供理论和实践基础。
高压脉冲电场杀菌系统设计与试验
Ｚ ａ ｕ ｉ Ｇｕ ｎ Ｗ ｅ Ｊａ ｇ Ｃｈ ｎ ｓ ｎ ｈ ｏ Ｗ ｑ ａ ｉ ｉｎ ａ ｇ ｏ ｇ
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高压脉冲电场对大肠杆菌灭菌条件的优化
高压脉冲电场对大肠杆菌灭菌条件的优化近年来，随着人们对食品安全和质量的关注度不断提高，食品灭菌成为了研究的热点之一。
其中，高压脉冲电场灭菌技术因其安全、高效、环保等优势，受到了广泛的关注和应用。
本文将以大肠杆菌为研究对象，探讨高压脉冲电场对其灭菌条件的优化，以期提高灭菌效率和实用性。
第一步，确定实验参数。
在本次实验中，需要确定高压脉冲电场灭菌的主要参数，包括脉冲电场强度、电场脉冲数、电场作用时间等。
这些参数直接影响着大肠杆菌的死亡率和灭菌效果，需要进行合理的选择和组合。
第二步，准备试验样品。
在实验前，需要对大肠杆菌进行预处理，使其生长状态达到稳定。
同时，还需要制作适当浓度的大肠杆菌溶液，并将其均匀注入试管中。
第三步，进行实验。
在实验过程中，需要将试管放置在高压脉冲电场设备中，设置好参数后进行处理。
处理过程通常包括安装接头、施加电压、运行电源等多个步骤，需要进行严密的操作。
第四步，处理实验数据。
实验结束后，需要对实验结果进行数据处理和分析，以评估高压脉冲电场灭菌的效果。
评估的主要指标包括菌落数、死亡率、LD值等。
第五步，寻找最优参数。
根据实验结果，我们可以寻找最优参数组合，即可以使灭菌效果最大的一组参数。
这也是优化实验的一个重要步骤，不同的参数组合对灭菌效果产生的影响不同，所以需要进行系统的分析和排列组合。
第六步，验证实验结果。
最后，我们需要对最优参数组合进行验证，以确保其灭菌效果稳定、准确、可靠。
这也是衡量高压脉冲电场灭菌技术实用性的关键。
综上所述，高压脉冲电场灭菌技术具有很高的研究和应用价值。
通过以上步骤的执行，我们可以得到一组高效、可靠的灭菌参数，为食品灭菌和保健品生产等领域提供有力支撑。
当然，由于实验条件和受试环境的不同，在具体操作过程中还需要注意安全、规范和实用性等问题。
高压脉冲电场杀菌 29页
早在1967年
20世纪80 年代以来
20世纪90年 代中后期
英国学者就发现25kV/cm直流脉 冲能有效致死营养细菌和酵母菌。
美国、日本等发达国家研究比较 活跃，并制造了成套的技术设备。
我国开始进行这方面的研究。
2019/11/26
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高压脉冲电场的处理系统
良好的高压脉冲处理系统是高压脉冲电场杀菌技术得以 应用的前提。设计的关键是脉冲发生器和处理室。
2019/11/26
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高压脉冲电场杀菌机理
5.电磁机制模型
电磁理论认为电场能量与磁场能量是相互转换的， 在两个电极反复充电与放电的过程中，磁场起了主要杀 菌作用，而电场能向磁场的转换保证了持续不断的磁场 杀菌作用。这样的放电装置在放电端使用电容器与电感 线圈直接相连，细菌放置在电感线圈内部，受到强磁场 作用。
（2）脉冲电场对新鲜黑莓果汁的理化指标影响不大，基本保持 了原有的色泽和风味，VC的损失很小。
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对绿茶饮料杀菌的研究
（1）PEF对绿茶饮料杀菌具有非常明显的作用，单场强度和处理时 间是其杀菌效果的主要参数，随着电场强度和处理时间的增大，杀 菌效果越来越好。当电场强度达到40kV/cm时，杀菌效果非常显著， 处理时间为40µs时总菌数已经降低了2.7个对数值。
静态分批式 规模小、考虑影响因素较少，不适于大规
模工业化应用。
连续式
处理室内装有电极和冷却装置（PEF连续工 作，电极温度会升高），同芯电极的连续式 处理室，电容小，结构简单，不易放电。
食品处理装置结构简图
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高压脉冲电场杀菌机理
1.Hamilton和Sale(1967)理论
高压脉冲电场灭菌设备及其流量控制
高压脉冲电场灭菌设备及其流量控制林荣华;李伟光【摘要】In order to optimize the sterilization effect of high-voltage pulsed electric field sterilization equipment, this paper analyzes its function according the tactors of the enfluence on the system, designs the overall structure and PLC-based flow control system by the way of frequency control of motor speed, describes the structure and principle of high-voltage pulse generator and the theory and realization of the flow control based on frequency control as well as the realization of communication between inverters and PLC with RS-485. The result shows that the equipment is able to control and adjust key process parameters well, comtro the flow by a simple and reliable way, and achieve high effective and fast sterilization.%为优化高压脉冲电场灭菌设备的灭菌效果,根据其影响因素进行了系统功能需求分析,设计了设备的总体架构,采用变频调速的方法,设计了基于PLC的流量控制系统.简述了高压脉冲发生器的结构及原理,重点介绍了基于变频调速的流量控制原理与实现,变频器与PLC的RS - 485通信的实现.实验表明,设备实现了关键工艺参数可调可控,运行效果良好,简单可靠地实现了流量的控制,实现了快速高效灭菌.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2012(041)002【总页数】4页(P177-179,185)【关键词】可编程序控制器;流量控制;变频调速;RS-485;触摸屏【作者】林荣华;李伟光【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言高压脉冲电场灭菌技术相对于其他灭菌技术有其独特的优势，如非热灭菌，能保持食物的口感、色泽和营养，处理时间短、能耗低等。
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小型高压脉冲电场杀菌系统的试制Development of food sterilization system under high voltage pulsed field 尤吉1 颜惠庚1，2 杜存臣2YOU Ji1 YAN Hui-geng1，2 DU Cun-chen2 （1．，江苏 常州213016；2.常州工程职业技术学院，江苏 常州213164）(1.Jiangsu Polytechnic University，Changzhou，Jiangsu 213016，China；2.Changzhou Institute of Engineering Technology，Changzhou，Jiangsu213164，China)摘要：阐述了高压脉冲电场杀菌系统的一般组成, 并介绍了高压脉冲电源的原理及食品处理室的结构, 探讨了电场强度和杀菌效果的关系。
试验结果表明：在试验参数的条件下,牛奶中大肠杆菌死亡率达99%。
关键词：高压脉冲电场；杀菌；食品Abstract:The elementary composition of a mini system for food pasteurization by using high voltage pulsed field was explained, the design principle of high voltage pulsed field generator and the structure of the treatment chamber were introduced in this paper. The inactivation experiments were carried out at different electric fields. The results showed that as the electric field intensity and treatment increased, the inactivation rate increased and 99% Escherichia coli were inactivated at electric field of 50 kV/cm.Keywords:High-voltage pulsed electric field (HPEF)；Sterilization； Food高压脉冲电场杀菌技术与传统热杀菌相比较, 具有保持食品的原有风味、处理时间短、能耗低等特点, 在果汁及其他液体食品的杀菌处理中具有独特的优越性, 有望取代或补充热杀菌技术[1]。
——————————————作者简介：尤吉（1981-），女，江苏工业学院在读研究生。
E_mail:angelstar001@收稿日期：2006-11-21目前，美国、德国、日本、加拿大等国家都竞相研究这一新的杀菌技术, 在杀菌机理、对微生物形态影响、对微生物高压脉冲电场敏感性因素的分析、对食品质量影响等方面做了许多研究工作[2, 3]。
而我国在这方面的研究尚处于初步阶段, 因此, 研究高压脉冲电场杀菌技术具有特别重要的意义。
良好的杀菌系统是脉冲电场杀菌技术得以应用的前提[4]。
目前,国内外学者对此进行了大量研究,美、法等国建立了一批可商业化应用的设备，但是这些设备少则数十万美元,多则上百万美元,价格十分昂贵[5, 6]，从而限制了该技术在工业上的广泛应用。
为此，低成本、高效率、操作方便的高压脉冲电场杀菌系统的研制具有十分重要的意义。
1 杀菌系统的组成高压脉冲电场杀菌系统一般组成见图1，其中脉冲电源和处理室是核心部分，检测仪表包括温度表，流量计，测量脉冲电压波形的仪表等。
系统的工作流程是：物料通过泵运送到处理室接受脉冲电源提供的脉冲电场进行杀菌处理，处理后的物料温度会升高，则需经过冷却系统进行冷却，随后回到容器。
在实验室里进行杀菌试验可以采用静态处理室，则只需图1中虚线框内的部件，物料预先无菌灌装成袋后放入处理室处理，处理后取出冷却即可。
图1 高压脉冲电场杀菌系统结构示意图2 杀菌系统的高压脉冲电源高压脉冲的波形可以为矩形波、指数衰减波和震荡波等多种形式。
通常认为指数波、震荡波的灭菌效果不如矩形波，因此，本实验采用输出波形为矩形波的高压脉冲电源，其电路示意图见图2。
该电源由单片机产生脉冲信号，经前置推动、高压放大，通过脉冲变压器输出20 kV的脉冲电压，波形为近似矩形波，见图3。
该电源可以对脉冲的宽度和重复周期进行调整，脉宽调节范围为5～15μs，重复周期调节范围为0.1～1 ms。
图2 高压脉冲电源电路示意图图3 矩形波形图3 杀菌系统的处理室待处理食品在处理室内受到高压脉冲电场的作用，为了避免击穿放电，在极板间应选择既能耐高压且又不能太厚的绝缘薄膜材料。
电极表面应尽可能光滑没有毛刺以减少电子的逸出, 采用圆形平板电极以避免电场集中, 为食品提供一个均匀的高压脉冲电场[11]。
由于受实验室条件的限制，食品处理量少，且为手工间隙操作，因此处理室可设计成简易的静态处理室。
该处理室内物料是静止的，由脉冲电源提供极板间的电压。
本实验是通过调节两极板的间距来获得不同的场强。
样品无菌灌装成小袋，置于极板之间，采用不同的脉冲场强进行杀菌对比，见图4。
此处理室尤其适合对流动性能较差的食品进行处理。
图4 静态式处理室4 使用效果将大肠杆菌接种到无菌牛奶中，混匀后无菌灌装于试验袋中，置于本实验装置（见图5）中接受脉冲电场处理，每袋处理时间为10 s。
两极板间加20 kV的脉冲电压，极板间距分别取11.0，8.5，7.0，6.0，5.0，4.0 mm，而形成的场强分别为18.2，23.5，28.6，33.3，40.0，50.0 kv/cm。
杀菌效果用细菌总数下降对数表示：∣log C/C0 ∣ ，其中，C 为处理后样品中的细菌总数，C为原样品中的细菌总数。
对在不同电场强度下的细菌残余量和初始含菌量进行检测计数，试验结果见图6。
从图6中可以看出，随着场强的增大杀菌效果越明显，当电场强度为50 kV/cm时，大肠杆菌数下降可达2个数量级，死亡率可达99%。
图5 高压脉冲电场静态杀菌装置图6 电场强度与细菌数下降对数的关系（大肠杆菌） 由于本试验的脉冲电压不够高，脉冲波形还不理想，因此还没有实现完全杀灭所有细菌。
进一步提高电场强度，改善脉冲波形，或许效果可以得到进一步的提高。
5 结论高压脉冲杀菌方法要成功获得应用，尤其在工业生产中应用，还有待于进一步的深入研究。
在工业化生产中需要提高食品的处理量，适合采用连续式的处理系统。
设想中的连续处理室见图7。
图7 折返管式连续处理室布置折返管部分在电极板间，部分在电极板外，两电极板施加恒定高电压，用泵来抽取物料，在物料流经两极板间的盘管时，便多次处在高压电场的作用下，相当于施加了脉冲电场。
由于恒定的直流高电压相对比较容易实现，且可以连续处理，比较适合在工业生产中应用，这种处理系统具有一定的应用前景。
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