一种新型高压脉冲电场杀菌装置的研制

论文摘要

传统食品杀菌方法为热力灭菌,极易影响食品的营养、色泽和风味。目前,国际上已有多种不同的食品非热杀菌技术,如远红外杀菌、超声波杀菌、辐射杀菌、脉冲强光杀菌等。高压脉冲电场具有杀菌时间短,效率高,温升小,对食品营养成分保存效果好等特点。成为近年来食品非热处理技术中研究最热、最具有市场应用前景、最有前途实现工业化应用的杀菌方法之一。牛初乳具有很高的营养价值和特有的生理功能。免疫球蛋白是牛初乳中最引人注目的免疫因子,具有调理作用和细胞解毒作用,可以提高人体的免疫力。但是免疫球蛋白在75℃以上时会发生严重热变性,因此,杀菌方法对产品的质量有很大的影响。目前,我国对于牛初乳只采用辐射杀菌和冷冻干燥技术加工成简单的牛初粉,免疫球蛋白纯度低,只能用于普通食品中,这大大降低了产品的价值。本课题通过阅读国内外大量文献,结合以往科研实践,设计了一套高压脉冲电场杀菌装置,进行了如下工作:首先,本文概述了国内外脉冲电场杀菌的发展状况。对微生物在脉冲电场作用下的失活机理做了详细介绍,总结了微生物的失活模型,对影响杀菌效果的关键因素进行了详细的阐述。其次,本文利用高电压试验技术、电力电子技术、现代控制技术等,研制出一种新型的高压脉冲电场杀菌装置。并为此装置设计了多个不同的处理室,利用Ansys9.0软件对处理室中电场分布进行仿真分析。最后,本文利用开发出的装置对牛初乳进行了杀菌实验,将杀菌效果与电场强度、脉冲个数、温升的关系作了详细的分析、比较。证明了电场强度对杀菌效果的影响比脉冲个数更显著;在低于热力杀菌温度内,提高介质的温度有助于提高杀菌效果。研究表明该装置具有较好的杀菌效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景、目的及意义
• 1.2 高压脉冲电场杀菌技术及其研究状况
• 1.2.1 高压脉冲电场的研究进展
• 1.2.2 高压脉冲电场杀菌的优点
• 1.2.3 高压脉冲电场杀菌有待研究的问题
• 1.3 本课题主要研究的内容
• 第2章 脉冲电场杀菌过程分析
• 2.1 脉冲电场杀菌机理
• 2.2 微生物的灭活模型
• 2.3 影响脉冲电场杀菌效果的因素分析
• 2.3.1 脉冲电场工作参数的影响
• 2.3.2 产品因素
• 2.3.3 微生物方面的因素
• 2.4 本章小结
• 第3章 高压脉冲电场杀菌装置的研究
• 3.1 脉冲电场杀菌装置的组成
• 3.2 高压脉冲电源
• 3.2.1 高压脉冲发生器设计方案
• 3.2.2 高压脉冲发生器工作原理
• 3.2.3 高压脉冲电源放电开关设计
• 3.3 处理室设计及电场分布
• 3.3.1 处理室种类及设计要求
• 3.3.2 平板电极处理室
• 3.3.3 同轴电极处理室
• 3.3.4 针板电极处理室
• 3.3.5 环形电极处理室
• 3.4 检测装置
• 3.4.1 温度测定
• 3.4.2 电压测量电路
• 3.5 其他辅助装置的选取与设计
• 3.5.1 冷却装置
• 3.5.2 脱气装置
• 3.5.3 泵的选取
• 3.6 本章小结
• 第4章 高压脉冲电场非热杀菌实验研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 方法
• 4.2 微生物的残活率
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 同轴电极对微生物的杀灭效果
• 4.3.2 针板电极对微生物的杀灭效果
• 4.4 高压脉冲电场对牛初乳感官指标的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢