高压脉冲电场设备及其在食品非热处理中的应用

为较全面了解高压脉冲电场(PEF)食品非热加工技术,总结了清华大学在PEF上的开发和应用研究,对PEF技术的理论研究和工业化发展现状进行了综述。首先分析了清华大学4代高压脉冲电场系统的电源结构拓扑和性能以及处理室的结构特性,其次对相关系统在液态食品处理领域的应用研究进行了总结介绍。研究结果表明,经过近10a的努力,清华大学所设计开发研制的高压脉冲电场果汁非热处理系统可满足实验室应用需求,并正向工业中试规模应用努力。

高压脉冲电场(PEF)非热处理的加工原理与安全控制

高压脉冲电场非热处理技术因处理时间短,温升小,能耗低和杀菌效果明显等成为目前杀菌工艺中研究最为活跃的技术之一,而且在功能物质提取与保持物质活性等方面也展现了较好的应用前景。本文着重对该技术在食品加工中的作用原理、工艺过程和加工中的安全质量控制等方面进行阐述。

高压脉冲电场处理室的研究进展

综述近40年来国内外高压脉冲电场处理室的研究设计进展,详细介绍了间歇式与连续式处理室的发展史,针对目前通用的同场(co-field)连续式处理室,介绍了一些最新的有效的改进方法和几种非液态食品物料的处理室。另外,讨论了处理室不同类型的电场分布,进一步展示处理室的发展方向。总结分析各种处理室设计的总体原则及目前存在的问题,展望了处理室的工业化应用前景。

高压脉冲电场处理桑果汁的初步研究

高压脉冲电场技术是一门有前途的非热处理技术,本文探讨将此项技术应用到桑果汁杀菌处理中,从而为设备的改进和工业化应用提供参考。

高压脉冲电场处理时间对啤酒酵母 大肠杆菌和青霉的致死动力学研究

以啤酒酵母、大肠杆菌和青霉为研究对象,在一级动力学模型的基础上,研究处理时间对这3种微生物的致死动力学方程,并获得它们的临界处理时间tc和回归系数k2,从而证明三种菌对高压脉冲电场的耐受能力为:青霉>大肠杆菌>啤酒酵母。

高压脉冲电场非热杀菌技术对原料乳的预处理

针对国内原料乳质量低下这一问题,运用高压脉冲电场非热杀菌技术对原料乳进行预处理。发现原料乳的细菌总数随电场强度、脉冲数、初始温度的增加而降低,随流速的增加而升高。当出口温度为常温20℃,电场强度E=50kv/cm,脉冲频率为1000Hz,流速为20ml/min时,能使其菌落总数降低2.6个数量级,从四级原料乳提升至一级原料乳,且不改变其营养结构和风味。

基于电镜观察及介质理论分析高压脉冲电场处理果蔬机理

通过对苹果和白萝卜进行高压脉冲电场(HPEF)预处理及超微结构电镜试验,研究HPEF预处理脉冲强度、脉冲宽度和脉冲个数对果蔬细胞结构的作用机理。结果表明,HPEF预处理可改变果蔬细胞膜通透性,使果蔬细胞结构受到严重破坏。通过结合介质理论对其机理进行推导,得知高压脉冲电场处理果蔬的主要影响因素为电场强度。在电场作用下,果蔬组织内部的受力与电场强度的平方成正比,脉冲宽度和脉冲个数对电击穿也有一定的影响,为高压脉冲电场处理果蔬工艺参数的选择提供了理论依据。

高压脉冲电场预处理对果蔬脱水特性的影响

针对高压脉冲电场预处理物料细胞膜渗透性改变的原理,综合了国内外关于高压脉冲电场预处理果蔬干燥效果的研究成果,阐述了高压脉冲电场在果蔬脱水研究中的应用的可行性,主要就预处理机理、对果蔬形态影响与作用效果、影响因素等方面做了介绍,并对应用前景进行了展望。

高压脉冲电场非热杀菌技术对原料乳的预处理

针对国内原料乳质量低下这一问题,运用高压脉冲电场非热杀菌技术对原料乳进行预处理。发现原料乳的细菌总数随电场强度、脉冲数、初始温度的增加而降低,随流速的增加而升高。当出口温度为常温20℃,电场强度E=50kv/cm,脉冲频率为1000Hz,流速为20ml/min时,能使其菌落总数降低2.6个数量级,从四级原料乳提升至一级原料乳,且不改变其营养结构和风味。

高压脉冲电场非热杀菌技术对原料奶的预处理

针对国内原料奶质量较低这一问题,运用高压脉冲电场非热杀菌技术对原料奶进行预处理。发现原料奶的细菌总数随电场强度、脉冲数、初始温度的增加而降低,随流速的增加而升高。当出口温度为常温20℃,电场强度为50kVcm,脉冲频率为1000Hz,流速为20mLmin时,能使其菌落总数降低2.6个数量级,从四级原料奶提升至一级原料奶,且不改变其营养结构和风味。

高压脉冲电场干燥预处理技术综述

总结了高压脉冲电场干燥预处理技术的特点,介绍了高压脉冲电场预处理机理,分析了存在问题和发展趋势。

高压脉冲电场共场杀菌处理室性能仿真与试验

为获得最优的共场杀菌处理室结构和性能,该文以不同结构共场杀菌处理室为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件对共场杀菌处理室内的电场强度分布、流料特性以及温度分布情况进行了仿真,得到了不同结构共场杀菌处理室的耦合场特性。试验结果表明,在40kV/cm电场强度下,椭圆形内嵌共场杀菌处理室所接种梨汁中的大肠杆菌菌体浓度下降6.5个数量级,优于其他结构的共场杀菌处理室;椭圆形内嵌共场杀菌处理室处理的接种大肠杆菌梨汁的温升仅为6.7℃,小于其他结构的共场杀菌处理室。因此椭圆形内嵌共场杀菌处理室优秀的耦合场特性更适用于性能要求更高的中试规模及工业化PEF杀菌系统。

高压脉冲电场处理过程中样品特性对处理室电气击穿规律的影响

为研究高压脉冲电场(PEF)食品非热处理过程中处理室内部电气击穿问题,用蒸馏水和Na Cl水溶液为样品,重点研究了在平板、同场2种不同类型的处理室电气击穿过程中,当样品电导率分别为97、211、299μS/cm以及溶氧密度分别为7.19、8.84、9.80 mg/L时处理室内部的放电情况。研究结果表明:处理室内产生气泡的面积和数量决定了处理室放电情况;随着液体电导率增加和空气含量(溶氧密度)增大,处理室内部发生电气击穿的几率均有所提高。为减少PEF长期工作时的放电活动,建议保持处理室平均电场强度<40 kV/cm,同时在PEF处理单元前加入脱气装置。

高压脉冲电场静态处理室的研制

高压脉冲电场（Pulsed Electric Field,PEF）是一项极具前景的食品非热杀菌技术,其处理关键部件——处理室直接影响杀菌效果。作者设计了电场分布均匀、处理物料容量可调、安全可靠的PEF处理室,应用该PEF处理室对接种大肠杆菌的液蛋进行杀菌,当电场强度为34.2 kV/cm处理时间为400μs时,原样品菌体浓度为10^6-10^7cfu/mL,大肠杆菌细菌数量降低了约5.05个对数,从而说明作者设计的静态处理室是可行的,可以进行杀菌钝酶等相关机理研究。

高压脉冲电场同轴与共场杀菌处理室性能实验研究

高压脉冲电场(Pulsed Electric Field,PEF)杀菌技术是当前最为热门的非热力杀菌技术之一。本文从能量角度分析得出在处理室电阻与总电阻比值大的条件下,更能够保证处理室有较高的脉冲能量与较短的脉冲上升沿时间。结合研发的PEF杀菌系统实验得出的数据表明,施加相同的电压条件下,共场处理室比同轴处理室具有更好的杀菌效果。同轴处理室流体性能更好,在低电导率的物料处理中更具优势,而共场处理室更适用于高电导率物料。论文的研究成果对同轴、共场处理室的结构设计和高压脉冲电场系统的优化有着重要的意义。

高压脉冲电场预处理果蔬介电特性变化规律的研究

果蔬在外电场的作用下会呈现一定的介电特性,利用果蔬的介电特性,可以对其成分、组织和状态等品质进行分析和监控。真空冷冻干燥果蔬加工中对物料进行高压脉冲电场预处理,可以很大程度地提高果蔬干燥速率,降低能耗,并且能够很好地保持物料原有的性质,因此在探索应用介电常数检测真空冷冻水分时需要研究高压脉冲电场对果蔬介电特性的影响。为此,研究了高压脉冲电场预处理果蔬介电特性的变化规律,选取苹果和白萝卜作为试验材料,利用3532-50型LCR测试仪,在1×102～1×106Hz频率范围内测量样本的阻抗、电容、电导率等介电常数,采用ECM830型高压矩形脉冲发生器对样本进行高压脉冲电场预处理,测量经不同场强高压脉冲电场处理后样本的电特性参数,根据试验结果得出果蔬介电特性的变化规律,为进一步研究高压脉冲电场以及应用介电常数表达果蔬水分提供理论基础。

高压脉冲电场处理室多物理场仿真研究

高压脉冲电场杀菌技术是一种新型的高效非热杀菌技术。高压脉冲电场处理室是杀菌处理的关键部件,其结构形式决定了处理室内部电场分布、温度场分布、流场分布,并影响杀菌处理的效果,同时电场强度和温度分布影响被处理食品的口味。以不同结构共场杀菌处理室为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件对共场杀菌处理室内部电场分布、温度场分布、流场分布对处理参数均匀性的影响进行了仿真。仿真结果表明,绝缘体无内嵌的处理室电场强度分布不均匀,对绝缘体倒椭圆角后的处理室可有效改善电场及流场分布,进而有效降低局部温升,改善处理效果。

高压脉冲电场共场式杀菌处理腔的仿真分析与优化

杀菌处理腔是高压脉冲电场(Pulsed Electric Field,PEF)处理系统的重要组成部分,为了开发出适合于多个处理腔串联组合使用的处理腔单元,对椭圆内嵌型共场式杀菌处理腔进行了建模,并利用ANSYS软件得到处理腔内的电场分布和流体动力学特性,然后在仿真分析的基础上,对处理腔结构进行了优化,提出了一种基于流体特性优化的新型共场式杀菌处理腔结构,经验证该处理腔的性能可以满足多处理腔单元串联组合使用的要求,为进一步优化高压脉冲电场杀菌处理腔提供了新思路。

基于高压脉冲电场技术的污水处理系统研究设计

针对污水处理厂剩余污泥含水率高,达到70%~80%,不利于进一步处理的问题,根据污水成分及其处理工艺特点,提出了一种基于高压脉冲电场技术的污水处理的方法。本文从理论上系统地阐述了高压脉冲电场处理装置的研制,设计了低成本高压脉冲电源,最高电压10 kV,最大电流50 A,并且能方便的调节电场参数。

高压脉冲放电在水处理中的应用及发展

综合论述了高压脉冲水处理技术的应用和研究状况 ,从较为成熟的臭氧水处理和静电水处理技术 ,到长期以来国内外在脉冲杀菌方面的研究进程 ,以及在脉冲电场食品杀菌和脉冲放电废水处理方面的最新探索和发展。指出高压脉冲放电水处理技术大有应用前景 ,但仍需克服多方面的困难 。