高壓脈沖電場(chǎng)研究成就

高壓脈沖電場(chǎng)近幾年的成就

高壓脈沖電場(chǎng)是近年來研究較多的食品非熱處理技術(shù)之一，目前還未有衡量殺菌效果的統(tǒng)一指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外也未見關(guān)于高壓脈沖電場(chǎng)與冷凍濃縮相結(jié)合的工藝報(bào)道。本文以大腸桿菌為研究對(duì)象探討了溫度、電導(dǎo)率以及脈寬對(duì)高壓脈沖電場(chǎng)殺菌效果的影響；在熱力殺菌F值理論的基礎(chǔ)上，引入高壓脈沖電場(chǎng)F值理論，以大腸桿菌O157：H7為目標(biāo)菌，進(jìn)行殺菌效果統(tǒng)一指標(biāo)的探索，并將此理論應(yīng)用于冷凍濃縮西瓜汁的殺菌處理；比較-18℃貯藏溫度下冷凍濃縮PEF處理西瓜汁、熱處理西瓜汁與西瓜原汁各理化指標(biāo)的變化及感官評(píng)價(jià)；結(jié)果如下： 1.隨著溫度的升高，殺菌效果也有一定的增強(qiáng)，但不具有顯著性。電導(dǎo)率對(duì)殺菌效果影響不顯著，高電導(dǎo)率反而會(huì)使處理后樣液溫度升高，增加無效能耗。在研究電導(dǎo)率對(duì)殺菌效果影響的同時(shí)，本文還研究了溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響，結(jié)果表明其影響是顯著的。隨著溫度的降低，牛奶電導(dǎo)率可降到0.48 ms/cm，且不同濃度對(duì)低溫狀態(tài)下的牛奶電導(dǎo)率影響不顯著。溫度對(duì)濃縮果汁的電導(dǎo)率影響很大，在低溫情況下，電導(dǎo)率<1 ms/cm。能夠通過控制溫度來控制濃縮果汁電導(dǎo)率的大小，以達(dá)到高壓脈沖電場(chǎng)殺菌條件。研究還表明流速為30 mL/min時(shí)，脈寬對(duì)大腸桿菌殺菌效果影響不顯著。 2.首次引入場(chǎng)強(qiáng)致死率LR=10(E-ER)/Z，建立高壓脈沖電場(chǎng)F值理論，用致死率曲線下的面積來描述致死性。以26.7 kV/cm為參考場(chǎng)強(qiáng)，其D26.7=136μs，Z(耐場(chǎng)強(qiáng)常數(shù))=22.4 kV/cm，計(jì)算某一特定場(chǎng)強(qiáng)下理論致死時(shí)間。將其與實(shí)際致死時(shí)間比較，結(jié)論是二者相差不大，且實(shí)際時(shí)間要比理論時(shí)間稍長(zhǎng)，符合實(shí)際情況。 3.將高壓脈沖電場(chǎng)F值理論計(jì)算出的理論操作參數(shù)應(yīng)用于冷凍濃縮西瓜汁殺菌處理，結(jié)合冷凍濃縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低溫下對(duì)西瓜汁的殺菌處理，其微生物指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。冷凍濃縮果汁處理獲得的電壓要明顯高于西瓜原汁，且電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于西瓜原汁。從溫升角度來看，冷凍濃縮果汁也要優(yōu)于西瓜原汁，溫升小，減少了能量耗散，得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。從貯藏期間各理化指標(biāo)的比較發(fā)現(xiàn)，pH值，固形物含量變化不大，總糖含量也保持不變，而Vc含量都有降低。對(duì)不同處理方法得到的果汁進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果顯示冷凍濃縮 PEF處理的果汁更接近于原汁，而熱處理果汁評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)差一些。

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最基本的生產(chǎn)資料,種子的活力影響到植物的整個(gè)生命過程.通過不同途徑保持和提高種子的生命力,不僅是一個(gè)值得探討的生物學(xué)問題,而且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有現(xiàn)實(shí)意義.隨著分子生物學(xué)和細(xì)（略）展,生物細(xì)胞的電磁特性及電磁效應(yīng)（略）理因素特別是外界電磁場(chǎng)對(duì)生物體影響的研究越來越受到重視. 利用高壓脈沖電場(chǎng)(PEF)處理種子試驗(yàn)條件可控性強(qiáng),費(fèi)用低,是一種簡(jiǎn)便有效的提高種子活力的方法.本研究首次將PEF技術(shù)應(yīng)用到蔬菜陳種子的萌發(fā)和植株生長(zhǎng)上,研究了電場(chǎng)強(qiáng)度、處理時(shí)間（略）量對(duì)種子萌發(fā)的影響,以及PEF對(duì)于辣椒抗冷性和抗旱性的影響,并探討了PEF對(duì)其作用的機(jī)理.經(jīng)過大量試驗(yàn)研究可以得出,（略）理蔬菜陳種子可以提高陳種子中抗氧化酶的活性,降低種子膜的透性和膜脂的過氧化作用,促進(jìn)陳種子的萌發(fā).通過試驗(yàn)建立了數(shù)學(xué)模型,得出最佳的參數(shù)組合,為PEF技術(shù)應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)提供了理論和實(shí)踐的基礎(chǔ).

利用搭建的試驗(yàn)裝置

利用搭建的破乳實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)研究高頻脈沖-離心場(chǎng)聯(lián)合作用下乳狀液聚結(jié)規(guī)律。 通過高頻脈沖-離心場(chǎng)作用下油水乳狀液的室內(nèi)小型動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，得到了影響油水乳狀液分離效率的主要電參數(shù)和脫水裝置的流動(dòng)參數(shù)，并為實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化提供指導(dǎo)。通過與不施加高頻脈沖電場(chǎng)進(jìn)行的脫水率對(duì)比實(shí)驗(yàn)，高頻脈沖-離心場(chǎng)聯(lián)合破乳技術(shù)能夠更高效的、更節(jié)能的完成脫水過程。 應(yīng)用優(yōu)化后的參數(shù)搭建工業(yè)化連續(xù)破乳實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行高頻脈沖電場(chǎng)-離心場(chǎng)聯(lián)合破乳工業(yè)化模擬實(shí)驗(yàn)。以白油乳狀液為研究對(duì)象，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了不同電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖頻率、脈沖寬度等電場(chǎng)條件以及流量、溫度、油水體積比等因素對(duì)破乳效果的影響，發(fā)現(xiàn)在聯(lián)合破乳裝置作用下乳狀液的破乳存在最佳電場(chǎng)強(qiáng)度、頻率、脈寬和流量，并細(xì)化研究了最佳破乳頻率的范圍，溫度對(duì)破乳效果影響比較顯著。 為了尋求高頻脈沖-離心場(chǎng)作用下乳狀液的聚結(jié)和沉降規(guī)律，進(jìn)一步研究其脫水機(jī)理，本文應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)當(dāng)中的Fluent軟件對(duì)液相流離心場(chǎng)的流動(dòng)物理參數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算，通過計(jì)算模擬不僅能夠直觀地深入了解油水在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于高頻脈沖電場(chǎng)-離心場(chǎng)聯(lián)合破乳的理論研究具有一定的指導(dǎo)意義。

高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)食物的研究

非熱食品處理技術(shù)因?yàn)槟茏畲笙薅鹊乇３质称返奶烊伙L(fēng)味，正受到越來越多的關(guān)注，其中最具有發(fā)展前景的脈沖電場(chǎng)處理技術(shù)更是近年來的研究熱點(diǎn)之一。本文首先根據(jù)國(guó)內(nèi)外在PEF發(fā)生系統(tǒng)及處理室的一些設(shè)計(jì)理論和成果，提出了實(shí)驗(yàn)室中OSU-4L處理裝置中處理室存在電場(chǎng)不均的問題，此問題限制了殺菌系統(tǒng)工業(yè)化進(jìn)程。針對(duì)這一存在的問題，根據(jù)處理室的設(shè)計(jì)要求及發(fā)生系統(tǒng)的參數(shù)研制了靜態(tài)平板式和動(dòng)態(tài)同軸式兩種不同的處理室:接著利用ANSYS輔助分析軟件對(duì)設(shè)計(jì)的處理室模型進(jìn)行了流體及電場(chǎng)等相關(guān)模擬；最后利用研制出的處理室與OSU-4L處理裝置的發(fā)生系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)接種大腸桿菌的液蛋(Liquid Whole Egg， LWE)進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn)(原樣品中的菌體濃度為107～108cfu/ml)。結(jié)果表明: @@ 1、隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，PEF殺菌系統(tǒng)對(duì)大腸桿菌的殺滅效果越來越明顯。從而論證了殺菌率與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。 @@ 2、利用靜態(tài)平板式處理室對(duì)液蛋進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn):脈沖電場(chǎng)頻率為10Hz、處理時(shí)間為400μs，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度從20kV/cm到40kV/cm時(shí)，大腸桿菌最大下降了約5.21個(gè)對(duì)數(shù)級(jí)。由此可知:PEF裝置對(duì)大腸桿菌的殺菌效果明顯，說明設(shè)計(jì)的靜態(tài)處理室是可行的，可以進(jìn)行殺菌鈍酶等相關(guān)機(jī)理研究。 @@ 3、利用動(dòng)態(tài)同軸式處理室對(duì)液蛋進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn):脈沖電場(chǎng)頻率為10Hz、處理時(shí)間為400μs，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度從20kV/cm到40kV/cm時(shí)，大腸桿菌最大下降了約4.8個(gè)對(duì)數(shù)級(jí)。由此可知，PEF裝置對(duì)大腸桿菌的殺菌效果明顯，說明設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)同軸式處理室是可行的，可以進(jìn)行殺菌鈍酶等相關(guān)機(jī)理研究。 @@ 4、在同一系統(tǒng)參數(shù)條件下(電場(chǎng)強(qiáng)度為40kV/cm，處理時(shí)間為400μs)對(duì)液蛋進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn)。平板式、同軸式和同場(chǎng)式中總菌數(shù)分別降低了約5.21，4.8和2.1個(gè)對(duì)數(shù)值。結(jié)果表明:靜態(tài)平板式處理室殺菌效果最好，同軸式處理室次之，同場(chǎng)式處理室殺菌效果較差。 @@ 本文主要貢獻(xiàn)在于提出了OSU-4L處理裝置中處理室存在電場(chǎng)不均的問題，設(shè)計(jì)了靜態(tài)平板式和動(dòng)態(tài)同軸式兩種不同的處理室，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的處理室用于液蛋殺菌的可行性，并對(duì)設(shè)計(jì)的處理室與OSU-4L處理裝置中處理室進(jìn)行殺菌效果比較，結(jié)果證明靜態(tài)平板式處理室殺菌效果最好，同場(chǎng)式處理室殺菌效果最差。 @@ 本課題來源于無錫江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“食品冷加工與高效分離技術(shù)項(xiàng)目”(2006BAD05A02)基金項(xiàng)目

高壓脈沖電場(chǎng)是近年來液態(tài)食品非熱處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一,但國(guó)內(nèi)外對(duì)其的研究?jī)H局限在殺菌方面,而其對(duì)食品組分的影響尤其是對(duì)食品中脂質(zhì)的影響還（略）論文研究了PEF對(duì)食品中各種脂肪酸的影響,尤其對(duì)油酸（略）擬體系氧化的影響. 首先,研究了PEF處理對(duì)油酸理化性質(zhì)的影響及PEF處理過的油酸在貯藏過程中理化性質(zhì)的變化.PEF處理過的油酸在貯藏過程中其折光系數(shù)、色澤等變化不大;PEF處理對(duì)油酸的酸價(jià)無顯著影響;油酸的過（略）EF處理強(qiáng)度和貯藏時(shí)間的增加顯著增大;表征二次氧化產(chǎn)物多少的羰基價(jià)在PEF處理后的一周內(nèi)變化不大,但隨后迅速升高;PEF處理過的油酸碘價(jià)在貯藏2 d（略）. 其次,研究了PEF處理對(duì)NaCl水溶液的電解程度及活性氧的影響.PEF作用下水會(huì)輕微電解,誘使NaCl水溶液中產(chǎn)生活性氯,且隨場(chǎng)強(qiáng)增大活性氯濃度增大;PEF處理NaCl水溶液還會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氧化性強(qiáng)的H2O2、閎森木門、超氧陰離子自由基等活性氧. 第三,研究了PEF處理對(duì)油酸和含油酸的乳狀液（略）性氧化產(chǎn)物的影響以及產(chǎn)生的自由基種類的鑒定,并就PEF處理誘使油酸發(fā)生氧化的機(jī)...

高壓脈沖電場(chǎng)分析程度

乳狀液是一種或幾種液體以液滴形式分散在另一種與之互不相溶的液體中構(gòu)成具有相當(dāng)穩(wěn)定度的多相（略）狀液分為油包水(W/O)型和水包油(O/W)型. 隨著石油和化工工業(yè)的發(fā)展,日益增多的乳狀液需要進(jìn)（略）破乳的方法有:加熱破乳、研磨破乳、潤(rùn)濕聚結(jié)破乳、微波破乳、破乳劑破乳、膜法破乳、電場(chǎng)破乳等.針對(duì)這些破乳方法尤其是電破乳方法的不足,本課題提出了新型電極高壓脈沖電場(chǎng)破乳法. 本研究采用的新型電極由環(huán)氧樹脂/鈦酸鋇(EP/BT)復(fù)合材料覆蓋銅棒（略）狀液是煤油和水按1:1體積比混合,以Span80為乳化劑配制而成的W/O乳狀液.破乳電場(chǎng)由高壓脈沖電源提供,其電壓范圍為8~22kV,頻率為50Hz以下.試驗(yàn)測(cè)定了復(fù)合材料的介電常數(shù),并分析了電場(chǎng)特征.（略）對(duì)破乳率的影響.研究結(jié)果表明:復(fù)合材料的介電常數(shù)隨其配比升高而升高,在67%附近達(dá)峰值.電極絕緣材料、外加電壓、破乳時(shí)間、氣溫對(duì)破乳率都有不同程度的影響,隨著電極復(fù)合材料配比的升高,破乳率上升,40%（略）0%反而有所下降;電壓是對(duì)破乳率影響最大的因素,隨著電壓升高,破乳率不斷上升,22kV時(shí)破乳效果最好;隨著破乳時(shí)間的增...

采用高壓脈沖電場(chǎng)(PEF)技術(shù)提取樺褐孔菌中

利用高壓脈沖提取抗癌物質(zhì)

的抗癌活性物質(zhì). 首先對(duì)PEF強(qiáng)化提取傳質(zhì)的機(jī)理進(jìn)行理論分析;研究PEF提取樺褐孔菌多糖的工藝,得到最佳工藝條（略）度30kV/cm,脈沖數(shù)6,液料比25mL/g,pH值1（略）條件下,樺褐孔菌多糖的純度為25.6%,多糖的提取率為49.8%;研究PEF提取樺褐孔菌中三萜化合物的工藝,得到最佳工藝條件為:電場(chǎng)強(qiáng)度50kV/cm、脈沖數(shù)10、液料比30mL/g、乙醇體積分?jǐn)?shù)75%,在此工藝條件下,樺褐孔菌三萜化合物的提取率為11.8g/kg（略）溶于水的三萜化合物樺褐孔菌醇和白樺脂醇進(jìn)行水溶性衍生化;最后,采用MTT法對(duì)樺褐孔菌提取成分的抗癌活性進(jìn)行體外篩選.通過上述研究,為中藥的開發(fā)和利用奠定了基礎(chǔ).

高壓脈沖加速器是采用高頻電場(chǎng)來加速粒子的。高壓脈沖加速器既能加速質(zhì)子和重離子，也能加速電子，加速質(zhì)子的稱為質(zhì)子高壓脈沖加速器，加速電子的稱為電子高壓脈沖加速器。質(zhì)子高壓脈沖加速器的能量從幾十到幾百兆電子伏。電子高壓脈沖加速器的能量可從幾兆到幾十兆電子伏。高壓脈沖加速器可作為高能加速器（或?qū)ψ矙C(jī)）的注入器，此外在醫(yī)療和工業(yè)探傷方面也有廣闊的應(yīng)用前景。

質(zhì)子高壓脈沖加速器一般采用高頻電場(chǎng)來加速。加速器的外殼是1-2米的大圓筒，內(nèi)壁是銅制成的，光潔如鏡。沿加速腔的軸線方向，裝有好多個(gè)金屬圓管，稱為漂移管。漂移管之間的間隙稱為加速間隙。漂移管一個(gè)比一個(gè)長(zhǎng)，而間隙也是一段比一段大。當(dāng)施加高頻電源后，在加速間隙中產(chǎn)生較高的高頻電場(chǎng)。我們知道，高頻電場(chǎng)的方向和大小是隨時(shí)間迅速變化的，漂移管設(shè)計(jì)得很巧妙，它好像一個(gè)個(gè)“防空洞”，洞中設(shè)有高頻電場(chǎng)，當(dāng)粒子的飛行方向與電場(chǎng)方向相同時(shí)則使粒子加速，當(dāng)粒子飛行方向與電場(chǎng)方向相反時(shí)，粒子正好躲在“防空洞”中，而不會(huì)受到電場(chǎng)反向造成的減速；當(dāng)電場(chǎng)方向又變得和粒子飛行方向一致時(shí)，粒子剛好從前一個(gè)“防空洞”出來，在第二個(gè)加速間隙中得到加速，電場(chǎng)改變時(shí)，又正好躲在下一個(gè)“防空洞”。就這樣粒子每經(jīng)過一個(gè)加速間隙就受到一次加速，經(jīng)過若干個(gè)這樣的間隙，就能使粒子具有較高的能量。