[實用新型]一種復(fù)合高壓脈沖電場、電場滅菌裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720306113.3
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN206673930U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪濤;趙娟;李博婷;鄧維軍;王波;康傳會;黃宇鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所;李博婷
• 主分類號: H03K3/57
• 分類號: H03K3/57;A61L2/03;A23L3/32
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司51214
• 代理人: 徐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)和食品加工領(lǐng)域，特別是一種復(fù)合高壓脈沖電場、電場滅菌裝置。

背景技術(shù)

在食品加工和醫(yī)療領(lǐng)域，滅菌處理是至關(guān)重要的一項工作。目前，工業(yè)應(yīng)用的殺菌方法有加熱殺菌、化學(xué)藥劑殺菌、強光滅菌等，這些滅菌方法雖然能夠殺滅細菌，但由于這些滅菌方法存在可能引起被處理物成分改變或化學(xué)物質(zhì)殘留等問題，使其應(yīng)用存在一定的局限性。例如，加熱殺菌常會使被處理物(例如食品)發(fā)生物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，造成其色、香、味、組織結(jié)構(gòu)的改變及營養(yǎng)價值的下降，嚴重影響食品的質(zhì)量?；瘜W(xué)藥劑殺菌會使得被處理物中存在化學(xué)藥劑殘留。強光滅菌則由于光的穿透能力的限制使其限于表面處理。脈沖電場滅菌是近年來新興的滅菌技術(shù)，美國、德國、日本等國發(fā)表了大量關(guān)于電場滅菌的研究報告。Elzakhem報道了使用電場處理生長初期的啤酒酵母，證實電場處理能夠達到良好的滅菌效果。Malicki等人研究了高壓脈沖電場對液態(tài)蛋白中大腸桿菌致死率的影響，結(jié)果表明脈沖電場處理后大腸桿菌下降了4個對數(shù)級，同時營養(yǎng)成分幾乎沒有損失。2001年美國俄亥俄州立大學(xué)(OSU)建成了第一臺用于電場滅菌的固態(tài)高壓脈沖發(fā)生器。該大學(xué)與DTI公司合作制造了世界上第一臺具有商業(yè)化規(guī)模的脈沖電場處理系統(tǒng)，每小時可以處理1000L-5000L的液體食品。我國脈沖電場殺菌技術(shù)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、江南大學(xué)、華南理工大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、重慶大學(xué)等均開展了相關(guān)研究工作，并在電場滅菌機理等方面取得了一些認識。但是目前此類裝置基本上都是采用寬度大于數(shù)微秒的高壓脈沖電場進行滅菌處理，單純采用這種電場滅菌方法，由于含菌液體(例如新鮮牛奶或鮮榨果汁)的擊穿場強與電場持續(xù)作用時間t相關(guān)(基本上與t^-1/3(負三分之一次方)呈線性關(guān)系)，脈沖寬度越大，擊穿場強越低，允許加載的脈沖電場強度也越低，因此，難以實現(xiàn)高場強高效率滅菌，且對含菌液體中的芽孢或者病毒幾乎沒有作用，不具有廣譜性。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的發(fā)明目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種復(fù)合高壓脈沖電場、電場滅菌裝置。在脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域，通過現(xiàn)有的觸發(fā)控制電路觸發(fā)復(fù)合微秒高壓脈沖形成電路、納秒高壓脈沖形成電路，以產(chǎn)生微秒、納秒高壓脈沖信號，通過控制微秒高壓脈沖形成電路、納秒高壓脈沖形成電路放電時間間隔和順序，產(chǎn)生復(fù)合高壓脈沖電場信號；在生物醫(yī)學(xué)和食品加工領(lǐng)域，通過上述復(fù)合高壓脈沖電場產(chǎn)生方法或裝置產(chǎn)生的復(fù)合高壓脈沖電場信號給處理室中的含菌液體施加電脈沖P1，在含菌液體中建立作用時間為數(shù)百納秒至數(shù)十微秒的寬脈沖電場；在P1作用同時、起始之前或結(jié)束后較短時間內(nèi)，對被處理含菌液體施加脈沖寬度為數(shù)納秒至數(shù)十納秒的電脈沖P2，在含菌液體中建立作用時間為數(shù)納秒至數(shù)十納秒的窄脈沖電場，最終建立寬窄復(fù)合脈沖電場對含菌液體進行滅菌處理。

本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的：

一種復(fù)合高壓脈沖電場產(chǎn)生裝置包括：

直流高壓電源，用于將市電經(jīng)整流升壓得到直流高電壓信號；并同時給微秒高壓脈沖形成電路以及納秒高壓脈沖形成電路供電；

觸發(fā)控制電路，用于控制直流高壓電源、微秒高壓脈沖形成電路及納秒高壓脈沖形成電路，并根據(jù)微秒高壓脈沖形成電路的儲能電容器充電情況、納秒高壓脈沖形成電路儲能電容器的充電情況、以及根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)定的微秒脈沖和納秒脈沖時序、重復(fù)頻率、脈沖寬度分別對微秒高壓脈沖形成電路及納秒高壓脈沖形成電路發(fā)送對應(yīng)觸發(fā)信號；觸發(fā)控制電路檢測微秒高壓脈沖形成電路的儲能電容器充電情況、納秒高壓脈沖形成電路儲能電容器的充電情況，并根據(jù)檢測數(shù)據(jù)調(diào)整直流高壓電源對微秒、納秒脈沖形成電路儲能電容器的充電速率，使微秒、納秒脈沖形成電路儲能電容器的電壓滿足系統(tǒng)脈沖幅值、時序、重復(fù)頻率和脈沖寬度的要求；

微秒高壓脈沖形成電路，用于通過直流高壓電源進行充電，并根據(jù)觸發(fā)控制電路發(fā)送的觸發(fā)信號產(chǎn)生微秒高壓脈沖信號；

納秒高壓脈沖形成電路，用于通過直流高壓電源進行充電，并根據(jù)觸發(fā)控制電路發(fā)送的觸發(fā)信號產(chǎn)生納秒高壓脈沖信號；

微秒高壓脈沖形成電路產(chǎn)生的微秒高壓脈沖信號以及納秒高壓脈沖形成電路產(chǎn)生的納秒高壓脈沖信號共同加載到負載空間形成復(fù)合高壓脈沖電場；