论文题目: 脉冲电场杀菌机理及试验装置研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 农业电气化与自动化
作者: 张喜海
导师: 张长利
关键词: 脉冲电场,脉冲发生器,冷杀菌,杀菌率,仿真
文献来源: 东北农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 当前,消费者对食品的需求正在不断地发生变化。消费者要求新鲜、天然的食品。因此,食品的处理过程应该被设计成保持食物的天然品质。加热的巴氏杀菌在杀死了污染微生物的同时,也影响了食物的色、香、味和营养品质。冷杀菌法进一步在不加热的条件下杀死微生物。这种方法之一就是对液体食品施加脉冲电场。本课题来源于省科技厅攻关课题《液体食品常温杀菌技术的研究》,对脉冲电场作用下的杀菌机理进行了初步的探讨;对一定条件下杀菌率的数学模型进行了试验性的摸索;对脉冲电场杀菌装置做了进一步的改进。 当前杀菌方法主要有以巴氏杀菌为代表的热处理杀菌技术。然而,加热过程不仅杀死了污染的微生物,也影响了食物的色、香、味和营养品质。尤其是对一些热敏性或有特殊要求的食品往往难以达到预期效果。另一个方向就是新兴的冷杀菌技术,新兴的冷杀菌技术有高电压脉冲电场杀菌、超声波杀菌、高压杀菌、远红外线杀菌和脉冲强光杀菌等。高压脉冲电场杀菌以其良好的易用特性而被国内外学者广泛研究,成为当前最有前途实现工业化应用的杀菌方法之一。 关于脉冲电场杀菌机理,现有多种假设:主要有电介质击穿理论,细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应和臭氧效应等。本次研究在总结已有的研究成果基础上,利用电镜观察了由脉冲电场处理过的荧光假单胞菌的形态,证实其细胞膜发生了毁灭性的破坏。 通过大量的实验,发现了在特定条件下牛奶杀菌率数学模型。得出了杀菌率与电场强度和作用时间有关,电场强度和作用时间越大,杀菌率越高。而且电场强度对杀菌率的影响比作用时间更加显著。 建立了高电压脉冲电场动态杀菌装置。主要包括高电压脉冲发生器,动态处理室,示波器,液体食品泵和管道等。其中高电压脉冲发生器,动态处理室为关键组成部分,对杀菌率具有决定性的作用。 利用原高电压脉冲发生器,做了大量的验证性试验。并参照国内外众多资料,得出杀菌率另一个关键因素是脉冲波形,指数衰减波形的能量利用率要低于方波脉冲的能量利用率,杀菌效果远不如方波脉冲。因此提出了对原脉冲发生器波形进行改进,产生方波脉冲。为了节约成本和尽量减少错误,利用MATLAB中Power System Block模块对方波脉冲发生电路进行了仿真。可以得到所需要的方波波形,对进一步脉冲发生器的改进提供了理论支持。
论文目录:
摘要
Abstract
1 引言
1．1 研究的目的和意义
1．2 国内外研究动态和趋势
1．2．1 国外研究概况
1．2．2 国内研究概况
1．2．3 脉冲电场杀菌有待深入研究的问题
1．3 本课题的提出和研究的主要内容
1．4 实验技术路线
1．5 本章小节
2 脉冲电场的杀菌机理
2．1 微生物失活机制的分析
2．2 微生物的失活模型
2．3 脉冲电场杀菌因素
2．3．1 脉冲电场处理过程中的因素
2．3．2 试验对象方面的因素
2．3．3 微生物方面的因素
2．4 本章小节
3 脉冲电场杀菌装置的设计
3．1 脉冲电场杀菌装置的设计原则
3．2 脉冲电场杀菌装置的总体结构
3．3 高压脉冲发生器
3．3．1 脉冲发生器火花开关及触发
3．3．2 脉冲电容器的选取
3．3．3 脉冲发生器高压部分工作原理
3．3．4 脉冲发生器低压部分工作原理
3．4 处理室的设计
3．4．1 静态处理室
3．4．2 动态处理室
3．5 本章小节
4 试验设计与数据分析
4．1 试验内容与检测方法
4．2 预备试验设计与分析
4．3 多因素试验设计与分析
4．4 本章小节
5 脉冲发生器波形仿真
5．1 Matlab简介
5．2 Simulink和Toolbox
5．3 脉冲发生器改进波形系统及仿真模型
5．4 本章小节
6 结论
致谢
参考文献
附录A 高压脉冲发生器图
附录B 动态处理装置图
攻读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2005-10-31
参考文献
- [1].基于大肠杆菌细胞膜特性研究丁香酚协同脉冲电场的灭菌机制[D]. 王倩怡.华南理工大学2018
- [2].高电压灭菌技术的研究[D]. 李青柯.东北农业大学2003
- [3].高电压脉冲电场白酒快速催陈的研究[D]. 赫桂丹.吉林大学2006
- [4].高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学2014
- [5].基于计算机控制的高压脉冲发生器的研究[D]. 应雪正.浙江大学2006
- [6].利用高电压脉冲电场技术对鱼骨加工利用的研究[D]. 李兰英.吉林大学2006
- [7].含颗粒液体食品微波杀菌特性的研究[D]. 李卓思.上海海洋大学2010
- [8].脉冲电场处理对双低油菜出油率及油脂和蛋白性质的影响[D]. 王丽娟.扬州大学2016
- [9].脉冲电场对牛乳蛋白功能性质和结构的影响[D]. 吴新.江南大学2009
相关论文
- [1].高电压脉冲电场作用下牛骨钙快速离子化的研究[D]. 张卓睿.吉林大学2006
- [2].POD和PG酶在高压脉冲电场中失活动力学研究[D]. 陈宜.福建农林大学2007
- [3].高压脉冲电场对微生物的致死动力学研究以及在橙汁中的应用[D]. 严志明.福建农林大学2007
- [4].桃汁高压脉冲电场非热杀菌研究[D]. 王丹.吉林大学2005
- [5].脉冲电场作用下细胞跨膜电压变化的机理研究[D]. 李成祥.重庆大学2005
- [6].瞬时高压杀菌效果及其动力学模型[D]. 彭洋兴.南昌大学2005
- [7].微波/无极紫外/臭氧杀菌灭藻试验研究[D]. 谢国.武汉科技大学2005
- [8].乳化蜂蜜微波杀菌工艺及其保鲜研究[D]. 蒲传奋.合肥工业大学2006
- [9].高压脉冲电场对牛乳的杀菌灭酶研究[D]. 丁宏伟.吉林大学2006
- [10].微电解和高压静电场杀菌灭藻的机理研究[D]. 王雪锋.南京师范大学2002