高强电场激励下煤体吸附模型及机理探讨

基于电场强化下煤体响应表现出的电动效应、热效应和激发极化效应,设计高强电场下煤体吸附试验系统,研究电场实时加载下煤体对不同吸附质的吸附特征,并在经典Langmuir、D-R吸附模型基础上构建适用于高强电场下的煤体吸附模型。结果表明:实时加载高强电场下,随着施加电场强度增大,煤体吸附能力呈线性减小趋势,受电场影响CO_(2)吸附能力变化率更大,与未加电场相比,电场强度为30,60,90 kV/m时煤体吸附瓦斯的能力分别下降了10.9%,15.7%,18.9%,吸附CO_(2)的能力分别下降了8.5%,12.1%,22.9%;基于Langmuir吸附模型和D-R吸附方程,以煤体吸附试验数据为依据,在吸附模型基础上引入含有电场强度的修正项系数(1-C·E),分析构建含有电性参数的吸附模型,新模型试验拟合度均在0.99以上,能够预测并表征高强电场下煤体吸附特征,其影响机理主要归结为:煤体孔隙结构改变,经高强电场强化后煤样微孔向小孔及中大孔过渡,增强了煤体的扩散性能;影响了煤体吸附瓦斯表面自由能,且吉布斯自由能随着场强增大而减小,揭示了电场抑制煤体对瓦斯的吸附;煤体发生激发极化,电场通过改变煤体电性参数介电常数与电阻率进而影响瓦斯的吸附解吸能力。

高强脉冲电场对维生素C的影响研究

采用自行研制的高强脉冲电场处理设备研究了脉冲场强、流速和电导率对橙汁中维生素C含量的影响情况。结果表明:304μs/cm电导率的橙汁中Vc(维生素C)的含量随着流速的降低而降低,25kV/cm场强下,流速为10mL/min,Vc降到76.47%;Vc含量随着脉冲场强和电导率的增大而减小,25kV/cm场强下,流速为20mL/min,1054μs/cm电导率的橙汁中Vc降到最低:47.60%,橙汁温度上升到最高:68.5℃。

高强脉冲电场处理对木瓜蛋白酶的影响

用高强脉冲电场处理木瓜蛋白酶,研究了电场强度、脉冲数目、温度、剪切效应等因素对酶活性的影响。结果表明:高强脉冲电场可致木瓜蛋白酶失活,且失活率与电场强度和脉冲数目呈正比。还原剂、温度和不同流速产生的剪切效应对酶活的影响很小。由此推论酶的失活并非活性部位半胱氨酸的氧化、电化学反应等外部因素引起而是酶的结构或活性部位的构象等内部因素在脉冲电场作用下变化的结果。

高强脉冲电场对脂肪酶的影响研究

采用高强脉冲电场对脂肪酶进行处理,研究了电场强度、脉冲数目、温度、介质环境等因素对酶活的影响。结果表明,高强脉冲电场可引起脂肪的失活,且失活率与电场强度和脉冲数目呈正比,但酶对电场的抑制比微生物要强,热效应和溶液离子浓度对酶活的影响很小;不同介质环境的影响表明酶在环境中的三维结构状态是影响电场处理效果的最可能的原因。

高强脉冲电场对过氧化物酶的影响

本文采用高强脉冲电场对过氧化物酶进行处理。研究了电场强度,脉冲数目和频率等因素对酶活性的影响,并与热处理过氧化物酶进行对比。结果表明:高强脉冲电场可引起过氧化物酶的活性变化。且失活率与电场强度和脉冲数目成正比。频率对活性的影响不明显。

高强脉冲电场作用下水中溶解氧的变化反应

为研究高强脉冲电场(PEF)食品加工技术,以不同pH值水溶液为处理对象,研究了不同场强脉冲电场处理对其溶解氧、pH值及电导率的影响。实验结果表明:PEF作用下水会轻微电解从而导致溶解氧微量增加。中性环境中φ(O2)增加2.72 mg/L;酸性(pH=4.0)环境中,由于提供了更多的离子H+与氧气发生进一步的反应生成H2O2等活性成分,消耗了一定的氧气,φ(O2)只增加了2.21 mg/L;碱性(pH=10.0)环境中因Cl-与OH-在阳极竞争放电,OH-阳极放电生成氧气不如中性以及酸性环境强烈,φ(O2)增加不多,增幅为1.75 mg/L。pH值以及电导率的变化不大。

高强脉冲电场强化甘氨酸铜螯合反应

通过考察甘氨酸和硫酸铜在不同条件下的螯合反应程度,研究了高压脉冲电场(PEF)对甘氨酸和硫酸铜的螯合反应的影响,并初步探索脉冲电场对螯合反应的影响机理。结果表明:未加PEF时,最佳的螯合条件是螯合比2∶1,pH 7.0,温度50℃;当施加20 kV/cm以上的PEF时,相同时间内甘氨酸铜的生成量显著增大,用40kV/cm PEF处理50 min后,甘氨酸铜的产量较未处理样提高了89%。红外光谱分析结果表明经PEF处理生成的甘氨酸铜产物更为稳定。因此,PEF是一种有效提高螯合反应效率的手段。

电场作用下葡萄酒香气成分变化气质联用分析

采用气相色谱和质谱联用研究了新鲜干红葡萄酒经高强电场处理后其醇、酸、酯等成分的变化情况。结果表明 :经一定条件下的高强电磁场处理后 ,葡萄酒中的杂醇油特别是异戊醇 )相对含量下降 ,总酯含量上升 ,与口感品尝结论一致。

交流电场对生物柴油相和甘油相分离的影响

采用高压交流电场促进大豆油-甲醇酯交换产物生物柴油和甘油的分离,探究了不同电场强度、醇油物质的量比、催化剂对甘油液滴沉降速率的影响,并对不同酯交换条件下制得的生物柴油和副产物甘油进行物性测量.研究表明:高压交流电场可以有效提高生物柴油和甘油的分离效率,GC⁃MS检测结果显示高强电场不会对生物柴油品质产生影响;在螺旋形电极形式下的电场中,电场强度E′=175 V·mm^(-1)时甘油的聚结效率达到最大;不同的醇油物质的量比会造成副产物甘油物性的差异,但其对甘油液滴的沉降速率影响不大;碱性催化剂含量的增加会加快甘油的沉降,氢氧化钾作用下甘油的沉降效率较高.

新鲜葡萄酒高强电磁场人工催陈研究

通过采用高强电场处理设备对2002年产新鲜干红葡萄酒进行了人工催陈研究,发现当处理电场强度为3KV/cm,频率为1000Hz,处理时间5min时,与对照相比,酒体变得陈香明显加强,口感柔和协调,更加饱满。

强脉冲电场对细胞膜通透性及其DNA的影响

为探讨脉冲电场(PEF)致死微生物的机理,研究了不同场强与处理时间对悬浮在温度为30°C,电导率σ为340μS/cm的NaCl溶液中大肠杆菌的灭菌效果。紫外分光光度计分析PEF处理前后核酸与蛋白质的溢出情况的结果显示,电场强度为30 kV/cm,处理时间266 ms时,大肠杆菌全部杀灭。经PEF处理后的大肠杆菌液中的核酸与蛋白质相对于未处理的大肠杆菌液有明显提高,说明用PEF处理提高了细胞膜的通透性。采用ERIC-PCR技术比较脉冲电场处理前后大肠杆菌的DNA指纹图谱变化的结果表明:强PEF(场强≥20kV/cm)导致大肠杆菌的DNA链损伤与降解,在指纹图谱上表现为DNA大分子条带的缺失与小分子量条带的增加。

FTIR分析脉冲电场和热处理后的大豆分离蛋白结构变化

采用自行研制的脉冲电场设备,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)比较研究了脉冲电场(PEF)和热处理对大豆分离蛋白(SPI)分子结构的影响。结果表明:50 kV.cm-1的脉冲场强处理引起SPI分子内和分子间氢键增强,分子中C—O—O糖苷键伸缩振动和P O,P—O—C伸缩振动增强,且其增加值与PEF处理时间呈正相关。研究发现较短时间(1 600μs)PEF处理导致了SPI分子结构中α-螺旋和β-折叠分别减少了5.9%和0.7%,β-转角和侧链结构分别增加了7.5%和9.6%;处理时间延长至2 400μs,其α-螺旋和β-折叠减少量增至6.0%和5.6%。对比而言,热处理对SPI分子结构中C—O—O糖苷键伸缩振动和P O,P—O—C伸缩振动的影响程度较大,而对蛋白质二级结构影响程度较小:90℃热处理30 min,α-螺旋和β-折叠分别减小5.1%和6.6%,β-转角结构增加19.1%。由此可以认为PEF和热处理对SPI的影响机理是不一样的。

Raman光谱分析脉冲电场对大豆分离蛋白的影响

采用自行研制的高强脉冲电场设备,利用拉曼光谱分析脉冲电场对大豆分离蛋白微观结构的影响。结果表明,在50 kV.cm-1的高强脉冲场强下,PEF诱导2 886 cm-1附近峰明显消失,脂肪族侧链C—H伸缩振动微环境极性和色氨酸残基微环境极性不断增强;诱使C—H平面弯曲振动、C—N伸缩振动,以及天冬氨酸和谷氨酸中的C O伸缩振动减弱;诱导酰胺键C O伸缩振动和N—H摇摆振动增强。同时发现酪氨酸被包埋程度随着脉冲时间的延长而先增加后减小,在脉冲处理时间为1 600μs时,酪氨酸包埋程度最大。

脉冲电场对荔枝汁中酿酒酵母的杀灭效果

研究不同电场强度和处理时间的脉冲电场(PEF)对荔枝汁中酿酒酵母菌的杀灭效果,并探讨能量输入对酿酒酵母杀灭效果的影响。结果显示:电场强度的增大和处理时间的延长均能增大酿酒酵母的菌数减少指数;对不同生长时期酿酒酵母进行杀菌,表明荔枝汁中处于4个不同生长时期的酿酒酵母对电场敏感度不同,由强到弱依次为稳定期>对数期>衰亡期>调整期。PEF对酿酒酵母的灭菌效果随着电场能量输入的增加而增强。

脉冲电场对大豆分离蛋白溶液表面性质的影响

为了探讨高强脉冲电场（PEF）对大豆分离蛋白（SPI）溶液分散体系稳定性的影响，研究了高强脉冲电场对大豆分离蛋白溶液ξ电位、氨基酸种类和表面张力的影响．结果表明：随着脉冲场强的不断增强，10mg／L及20mg／L的SPI溶液的ξ电位绝对值呈现先增大后减小的趋势，前者的ξ电位值在场强为10kV／cm时为-27．60mV（其绝对值达到最大），后者的则在场强为20kV／cm时为-32．57mV（其绝对值达到最大），此规律与SPI溶液中带负电荷氨基酸与带正电荷氨基酸的差值的变化规律基本一致；SPI溶液的表面张力随着脉冲场强的增强先增加，而后经历一个相对稳定的阶段，在较高场强下（25～35kV／cm）又有所降低．这说明脉冲电场处理对SPI溶液的作用机理在于：高强脉冲电场处理影响了氨基酸的极性和电负性，进而影响了蛋白质分子间的相互作用，从而影响到ξ电位和溶液稳定性．

脉冲电场和pH值协同作用对卵白蛋白微观结构的影响

采用自行研制的高强脉冲电场设备,利用远紫外圆二色光谱研究脉冲电场对卵白蛋白二级结构的影响。结果表明:多循环脉冲电场处理(26.7kV/cm)可导致卵白蛋白二级结构展开,当实验体系pH值分别为3、7和12时,4次循环(脉冲时间192μs)脉冲电场作用诱使卵白蛋白α-螺旋结构展开度分别为25.43%、23.99%和42.20%,β-折叠结构展开度分别为26.20%、15.99%和38.53%。

脉冲电场非热灭菌技术及设备

项目提供单位：华南理工大学。项目特点和技术指标脉冲电场非热灭菌技术采用高强脉冲电场将液态食品中的微生物杀灭，其作用机理不在于处理过程中产生的欧姆热，而在于瞬间的电冲击和电场诱导下细胞膜两侧产生的不可逆穿孔极化。该项目拥有授权发明专利2项，专著1本。

高强脉冲电场液体非热灭菌效果研究

采用高强脉冲电场处理接种大肠杆菌菌液的无菌蒸馏水。实验结果表明大肠杆菌的存活率随 电场强度、频率、初始温度的增加而降低,随处理流速的增加而升高。杀菌后水样的温度升高不超 15℃。

高强脉冲电场处理对脱脂乳游离氨基酸和乳糖的影响研究

研究了高强脉冲电场处理对脱脂牛乳中游离氨基酸和乳糖含量的影响,结果表明:经电场处理后牛乳中游离氨基酸含量有所增加,且处理时间越长增加越多,而经电场处理后牛乳中的乳糖含量几乎不受影响。

冷杀菌技术及其在果汁生产中的应用

冷杀菌作为一种新型杀菌技术 ,正逐渐在食品工业中得到应用。对超高压杀菌、辐照杀菌、高强脉冲电场杀菌等冷杀菌技术的原理、优点作了说明 ,并对其在果汁生产中的应用进行了讨论。