PEF等离子的处理腔室类型和放电影响因素有哪些？

PEF等离子处理室的性能对处理效果有重要影响。目前较为常用的处理室有平板、同轴及同场三种类型，如下图所示。较早期的处理室主要采用平板处理室，常用于间歇操作，样品提前预放在处理室中，再接受PEF等离子处理，这种处理方式通常适用于少量价格昂贵食品的理论研究，后期的处理室逐步发展为流动处理方式，即处理的样品通过进料泵进入处理室，再接受PEF等离子脉冲处理，然后流出处理室；在处理过程中，处理样品进出处理室和PEF等离子处理是同步进行的。这种方式适用于PEF等离子的工业化应用，也是目前研究所采用的主要处理方式。

目前，有关PEF等离子处理室的研究主要集中在处理室类型和结构对杀菌效果的影响，主要开展处理室的电场分布、温度场以及流体场的研究。由于处理室和食品直接接触，首先必须保证食品质量安全，这就要求选择能满足食品安全的材料。

1 PEF等离子处理室类型

目前比较常用的是防腐蚀不锈钢电极和聚四氟乙烯外壳，亦有采用碳电极和陶瓷外壳，但其防腐蚀性能尚不清楚；其次，处理室设计也要满足高压绝缘的要求。另外，处理室的结构设计要充分考虑电场分布情况，以及处理室内食品流体场和温度场分布。各种处理室在电场，温度场，流体场以及等效电阻上的优缺点特性如下表所示。

2 PEF等离子处理室放电问题研究

理想的PEF等离子处理过程中，处理室中的电场分布均匀，极大限度地降低处理过程对食品的影响。实际PEF等离子处理设备运行过程中，当电场强度较高时，容易发生处理室内液态原料绝缘破坏而产生的放电现象。究其原因，一方面溶于液态食品中的气体由于处理时温度升高或连续流动，容易溢出在处理区域形成气泡，气泡的介电常数远小于液体，因此，脉冲电压基本上全施加在气泡上导致气泡击穿。

另一方面，由于处理室电极设计不合理，在电极表面出现不平滑的微小金属凸起，导致处理区域电场分布不均匀，在微尖端处局部场强畸变形成集中的电流，使局部液体发热气化形成气泡，最终引起液态食品的绝缘击穿。

此外，液态食品含有固体颗粒，液体与固体颗粒界面容易产生放电现象，或食品电导率较高(如≥10mS/cm)时，流过食品的漏电电流增加，溶液中的热现象加剧，处理室击穿概率增大。

处理室运行过程中的放电问题，是目前普遍面临的重要问题。当处理室内压强一定时，处理室内液体中气泡的存在会对处理室内的电场分布造成极大的影响，使处理室发生放电击穿的概率增加。当间距小于3mm的处理室中出现直径大于1mm气泡时，其介质击穿阈值电压远大于间距大于5mm的处理室中出现直径小于0.5mm气泡的情况。

对处理室进行结构优化，来减少流速死区和局部的高温区域，降低流路中气泡产生的概率；或利用网状电极代替同场处理室的管状电极，并在同场处理室电极之间的处理区域中加入绝缘层以减少处理室发生击穿的概率。

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