1、非熱食品處理技術因為能最大限度地保持食品的天然風味,正受到越來越多的關注,其中最具有發(fā)展前景的脈沖電場(PEF)處理技術更是近年來的研究熱點之一.由于需求牽引,國外對此技術比較注重實驗系統(tǒng)的研究,迄今仍未見到系統(tǒng)理論證明的報道.該文從理論和實驗兩方面進行了系統(tǒng)的研究,為脈沖電場食品非熱處理技術在中國的實用化做了一系列研究工作.為了對微生物脈沖電場效應進行理論上的分析,首先,該文從細胞膜的結構、組成及功能入手,建立了微生物細胞的介電模型,

2、求出了細胞膜的介質極化時間常數(shù),并通過系統(tǒng)狀態(tài)空間方程對其進行了驗證.同時利用狀態(tài)空間方程,推導出了系統(tǒng)的簡化等效電路.然后,根據(jù)法拉第、高斯和電荷守恒三大定律,對理想細胞模型進行了分析、計算,比較詳盡地描述了脈沖電場和靜電場作用下跨膜電壓的大小和分布,并給出了具有非熱效應脈沖電場的最佳條件.在這一基礎上,該文分別通過麥克斯韋應力張量法和庫倫虛功法分析了外加電場對細胞膜的徑向應力.在理論分析的最后,對已有的脈沖電場非熱效應的機理研究進行

3、了綜述,并依據(jù)跨膜電壓的大小,歸納出了細胞膜介質電擊穿效應、電場力效應和跨膜信息紊亂效應等三種脈沖電場非熱效應的理論解釋.PEF非熱食品處理的關鍵技術之一是設計、制造大功率高精度的高壓脈沖電源.以往利用脈沖電容儲能、觸發(fā)放電,或L-C脈沖成型網(wǎng)絡等方式產(chǎn)生的脈沖高壓都不能滿足PEF食品處理技術應用的要求.該文采用大功率絕緣柵極晶體管(IGBT)配合脈沖變壓器的技術路線,研制出了一套高精度高壓PEF試驗系統(tǒng),克服了由大功率電力電子器件直接

4、串并聯(lián)實現(xiàn)高壓脈沖中的均壓、均流、匹配及同步觸發(fā)等技術難題,且降低了設備的成本,為PEF技術實用化奠定了一定的硬件基礎.隨后,利用自行研制的高精度高壓脈沖電場試驗系統(tǒng)對釀酒酵母、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌以及黑曲霉等四種食品中常見的微生物細菌做了比較深入的實驗研究,獲得了滅菌率與電場強度、脈沖寬度和脈沖數(shù)之間的關系,驗證了脈沖電場對微生物的幾種效應,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提出了一種統(tǒng)計滅菌率的數(shù)學模型.該文的最后,根據(jù)實驗研究的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗以及對已有