中强脉冲电场叉指式平板处理室的多物理场仿真与试验

摘要：

处理室是脉冲电场系统的关键部件,为改善处理室的结构和性能,设计并优化一种在中强脉冲电场下的处理室.运用COMSOL Multiphysics软件对优化前后处理室的电场、流场和温度场进行分析,测定物料出口温度和杀菌效果对优化效果进行实际评价,基于优化后的处理室对比中强脉冲电场处理和巴氏杀菌处理对蓝莓果汁的品质影响.结果表明:1)研究得到的直角型叉指式平板处理室,除电极拐角处存在电场尖峰外,其他区域的电场强度分布均匀,均为2 kV/cm,与理论值相同,优化后的圆角型叉指式平板处理室在拐角处消除了电场尖峰,电场强度峰值由22.7 kV/cm降低至2.64 kV/cm,电场强度分布更加均匀,物料出口温度降低了 4.3℃,温度和流速分布均得到改善;2)基于叉指式平板处理室搭建的中强脉冲电场处理系统具有显著的杀菌效果,电场强度大于2 kV/cm时,直角型和圆角型叉指式平板处理室均使大肠杆菌菌落数下降了 3 lg(CFU/mL)以上,但圆角型叉指式平板处理室的物料温度升高幅度显著降低,效果更好,与仿真结果一致;3)与热处理相比,中强脉冲电场处理更好地保持了蓝莓果汁的pH、颜色、花色苷和抗氧化能力.本研究研发的叉指式平板处理室具有良好的杀菌效果,优化后物料温升更小,能够较好地保持蓝莓果汁的品质.

关键词：平板式处理室、杀菌、叉指结构、中强脉冲电场、COMSOL Multiphysics

所属期刊栏目：27

分类号：TS203(食品工业)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-10-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：186-195