脉冲电场技术应用于杀菌的研究

对于脉冲电场对微生物细胞的影响的相关研究报告，Sale和Hamilton的研究不论是在生物学还是在电子学中都有系统的说明。图5-59所示是他们使用的处理装置示意图。用水冷法控制温度使系统温度在10℃以下。另外，图5-60所示的是他们所使用的电源输出波形。电源的最大输出电压是10kV并且可调，脉宽从2～20μs并且以2μs为一个间隔。实验中使用的微生物种类很多，从大肠菌到芽孢类细菌都有。

图5-59 处理装置示意图

图5-60 输出电压波形（峰值电压10kV，脉宽20μs）

目前为止，用脉冲电场处理的对象都是小容量的物质，华盛顿大学用图5-61所示的装置进行了连续处理实验。这个装置是利用脉冲电场对微生物进行工业化处理，如图5-62所示，处理用的电源使用了脉冲形成网络。

图5-61 连续处理装置缩略图

图5-62 回路图

对于脉冲电场的处理，电场强度和脉宽都是很重要的，旧金山大学的Schoenbach等人利用脉宽100ns以下的脉冲电场对大肠菌以及其他小生物进行了处理（见图5-63）。由这个实验可以看出，这种方法可以用于饮料的除菌、温水周围的藻类控制以及医学领域。(www.xing528.com)

对于电源装置，由于脉冲宽度很短，只有60ns，所以对于电路构造必须十分注意。特别是对于短脉冲产生最为重要的开关来说，由于使用的是光触发，它的脉冲电压上升时间比火花隙开关短很多。

在美国，以美国空军为中心组成的国际组织，十分推崇对非加热法杀菌技术的研究，该研究中心位于俄亥俄大学。

这种杀菌法在投入到实际生产线上时，根据处理对象是容器或者医疗器械之类的仪器还是食品药品之类的物品而有很大差别。特别是对于食品药品之类的处理对象，在处理时不能改变物质本身。特别是对于食品，若是破坏了它的风味和口味，这种方法就不能使用在产业之中。

在这里，用脉冲电场进行杀菌处理的时候，处理前后被处理物成分变化的比例与用加热法处理的情况相比基本相同甚至更低，这一点得到了Q.H.Zhang的确认。

他们用图5-64所示的系统，对牛奶和橙汁分别用两种方法进行比较实验。实验中，不仅对物质的化学反应而且还对它们的味道进行定量研究。另外，还对苹果汁、生鸡蛋等进行了杀菌实验。

图5-63 处理装置

图5-64 脉冲电场进行杀菌处理框图

另外，美国的Pure pulse公司几年前将脉冲电场装置投入市场。根据他们的专利，该装置是复杂的同轴形状。电源是最简单的电容充放电形式，输出电压波形是RC震荡衰减波。