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脉冲电场灭菌技术目前已经被广泛的研究,因为脉冲电场灭菌技术不仅有良好的灭菌效果,而且极大的保护了液体食品中的营养物质,维持了液体食品原有的风味,同时灭菌过程中所消耗的能量也很小。但是脉冲电场灭菌技术并没有被大规模的推广。脉冲电场灭菌过程中,施加在处理室上的电压较高,处于其中的液体食品会在该电压的作用下被击穿,对灭菌设备造成极大的损害,同时污染了液体食品。液体食品的击穿问题制约了脉冲电场灭菌技术的发展。研究液体食品在脉冲电场作用下的击穿特性,掌握液体食品的击穿机理,是突破这一瓶颈最优途径。本文搭建了实验研究的平台,并在此平台上完成了击穿实验和观察实验。 本文首先研究了不同液体食品、电压作用时间、流速、压强、电场不均匀程度以及脱气对于击穿场强的影响特性,实验结果表明:击穿场强与液体食品的电导率基本无关,脱气后击穿场强有微弱的提高,随着液体食品流速的提高击穿场强稍有升高,随压强增加击穿场强提高幅度较大,同时在不同压强下,各液体食品的击穿场强大小规律发生变化,液体食品击穿场强随电压作用时间减少而明显提高,击穿场强随电场不均匀程度提高而显著降低。其次本文光学仪器,观察了针板电极处理室内自来水的气泡行为和自来水及啤酒的击穿过程,气泡行为观察实验结果表明:处理室在击穿前就已经有气泡存在,针尖附近的自来水在较高电场作用下会产生气团,并向板电极移动。自来水被击穿后针板电极之间有大气泡出现,在放电结束后大气泡会分解为气团。击穿过程观察实验结果表明:处理室内液体食品在出现贯穿两电极之间的放电(击穿)前,液体食品中有大量的微小的局部放电光斑,这些放电光斑应该是液体食品中原来存在的微气泡内出现了局部击穿现象,随着时间的推进和电压的升高,局部击穿的微气泡数量有明显增多的趋势,微气泡内局部击穿也有逐渐增强的趋势。正是这些微气泡的局部击穿和积累,最终造成了液体食品出现贯穿两电极之间的电弧性放电(击穿)。通过击穿实验和观察实验可得出:液体食品中气泡行为是使击穿场强发生变化的根本原因,各因素通过影响气泡行为,进而改变液体食品的击穿场强。电场不均匀程度对击穿场强影响作用最强,其次是电压作用时间和压强,流速和是否经脱气处理对击穿场强影响较小。因此,为解决脉冲电场灭菌技术中处理室击穿问题,要着重考虑电场不均匀程度、压强以及电压作用时间这三个方面的作用。