在用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)技术处理食品的过程中,脉冲电流通过电极-液体表面,引起电化学反应,导致电极腐蚀,从而影响到食品安全和设备运行。利用加速腐蚀实验研究了高压脉冲电场作用下的电极腐蚀规律,重点考察了不同电压幅值、脉宽和溶液电导率对电极腐蚀的影响;测试了溶液中电极材料钛离子质量浓度,以定量表征电极腐蚀程度;得到了腐蚀速度随时间的变化关系曲线。结果表明:PEF作用下电极腐蚀特性可以用传统电路模型来解释;随着电场强度由16.7 kV/cm逐步升至41.7 kV/cm、脉宽由5μs逐步升至20μs,溶液电导率由1μS/cm逐步升至600μS/cm,腐蚀会逐渐加剧,钛离子质量浓度分别由0.466μg/L至2.085μg/L、由0.4μg/L至4.855μg/L和由0.8μg/L至43.4μg/L依次上升;腐蚀由电极表面边缘倒角部分开始逐步向中心区域发展;腐蚀后电极在空气中放置氧化一段时间可使加电时腐蚀速度减慢。最后通过研究电极腐蚀规律提出了抑制或者减少腐蚀的措施。
含油微藻的破碎是微藻制油过程中的重要环节。为此,利用清华大学自主研制的高压脉冲电源(THU-PEF4)系统,针对小球藻的光合活性和叶绿素质量浓度这2个生物量,重点考察了高压脉冲电场强度、脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性及样品电导率对小球藻处理效果的影响,在此基础上结合双荧光染色法和流式细胞仪研究了高压脉冲电场(PEF)对微藻细胞的穿孔破碎效果。研究发现高压脉冲电场强度和脉冲注入能量密度是影响高压脉冲电场处理效果的关键因素,而脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性对小球藻的处理效果影响不大。当电场强度从2.5 MV/m增加到5.0 MV/m时,20 m S/m电导率下的小球藻细胞破碎率从17.21%增加至83.29%;当脉冲注入能量密度从8.9 k J/L增加到149.52 k J/L时,4.5 MV/m电场强度作用下的小球藻细胞破碎率从9.78%提高到81.78%。
