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农业工程学报
２００９笠
青霉临界场强Ｅｅ＝２．０２ｋＶ／ｃｍ＞大肠杆菌Ｅｃ＝１．８０
ｋＶ／ｅｍ
＞酵母菌Ｅｃ－－０．３３９ｋＶ／ｃｍ；而且比较同归系数ｋ的大小可得青霉ｋ＝０．１１３９＜大肠杆菌ｋ＝０．１６２９＜酵母ｋ＝０．４４３９。可以知道３种菌对高压脉冲电场的耐受能力为：青霉＞大肠杆菌＞酵母。（温度为室温Ｔ＝２０℃）１．３高压脉冲电场对酶的抑制效果
图２表示在高压脉冲电场脉冲数目分别为３０、１２０、１５０和２４０条件下，多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）活力随高压脉冲电场电场强度变化的试验值【ｌ引。
ｌＯ
Ｏ８
Ｏ６
Ｏ４
童吒赌箍靛霉
０２
０
２
４
６
８
１０
１２
１４
１６
１８
２０
电场强度／ｋＶ Ｇ＇ＩＩＩ＂１
注：Ｒ＝－Ａ／Ａｏ中，月表示残余酶活力率，Ａｏ表示经过ＰＥＦ前的酶活力，
彳表示经过ＰＥｂ＂后的残余酶活力，
图２
ＰＧ水溶液电场强度对多聚半乳糖醛酸酶活力影响的拟合
Ｆｉｇ．２
Ｆｉｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｏｌｙｇａｌａｃｔｕｒｏｒａｓｅ（ＰＧ）ａｃｔｉｖｉｔｙ
ａｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓ
对比图１、图２可以看出，在室温２０℃下，青霉临界场强三’ｃ为２．０２ｋＶ／ｃｍ，大肠杆菌五．ｃ为１．８０ｋＶ／ｃｍ，酵母菌’屁为０．３３９ｋＶ／ｃｍ，表明高压脉冲电场町以有效地杀灭以上３种菌，而钝化多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）的临界场强则较高，为９ｋＶ／ｃｍ左右。所以酶在高压脉冲电场中的抗性远远大于微生物，因此相同条件下高压脉冲电场对微生物的处理效果远远好于对酶的处理效果，从而限制了该技术工业化生产的进程。本文对此进行了提高了产品的安全性，从而既可以达到杀菌抑酶，生产高品质浓缩橙汁的目的，又达到降低贮藏、运输成本的作用。
２高压脉冲电场杀菌设备与冷冻浓缩设备的改进
高压脉冲电场设备的改进
经过多年的前期研究【１６ｌ，已经建成一套高压脉冲电场实验室装置。但一方面由于功率远不能满足工业化生产的需求，另一方面由于采用的是单极性方波电源，无法解决电极腐蚀的问题，再加上器件的原因，目前的主要难点是研制大功率的双极性高压方波脉冲电源。而得到容许负载参数宽范围可变、脉冲前沿在亚微秒级、脉冲峰值电压达十几千伏、脉冲功率达数十千伏的脉冲源积累的试验经验和技术研究的基础上，研发出了一台大功率高压脉冲发生装置，其波形为双极性方波。具体组
万
方数据成部分结构设计如下。２．１．１方波脉冲电源
把传统的变压器技术与电力电子器件的应用结合起来，提出了新的电源结构设计，研制了一套高精度高压脉冲电场试验单元，前期的试验系统采用单端正激的单极性电源拓扑结构（见图３）。
滤波
开关ＩＧＢＴ
升
觚凸
负载
图３单极性脉冲电源电路拓扑结构
Ｆｉｇ．３
Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｕｎｉｐｏｌａｒｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｃｉｒｃｕｉｔ
在此基础上稍加扩展利用全桥拓扑结构实现双极性
脉冲波。由于电源的负载是液态果汁，易出现放电情况，故要求在过载瞬间就能保护电路，双极性的高压电源拓扑结构见图４。
负载
图４双极性高压脉冲电源拓扑结构
Ｆｉｇ．４
Ｔｏｐｏｌｏｇｙｄｉａｇｒａｍ
ｏｆｓｕｐｐｌｙｏｆＢｉｐｏｌａｒｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒ
２．１．２脉冲变压器
脉冲变压器的设计主要考虑响应特性，保证波形失真小。首先是变压器铁心，选用超薄取向冷轧硅钢片。要获得陡峭的上升沿，脉冲变压器就必须有小的分布电容和漏感，采取减少次级匝数来获得较小的漏感和分布电容。为了减小漏感和高频趋肤效应，变压器的初级及次级均采取并联绕制形式。前期的工作中，脉冲变压器输入为单极性脉冲波时，铁心中会产生剩余磁感应强度，为了使其能够正常工作，通过外加直流电流降低剩余剩磁。新的电路中脉冲变压器输入为双极性脉冲波，不存在剩磁。
２．２冷冻浓缩设备
２．２．１冰晶分离采用中心排冰法
冰晶分离的问题长期以来就是悬浮式冷冻浓缩的一个棘手的问题，为了方便分离，希望得到尽可能大的冰结晶以减少总的固液界面，如何在分离的时候，有效地可选择地分离较大的冰晶，并保留较小的冰晶于生长罐中继续生长。通过在底部换热界面产生均匀细小的冰晶体，并借助浮力自动上升，在上升的过程中的温度的波动变化实现奥斯特瓦尔德效应。同时采用液面搅拌器使上层液体旋转，由此产生了对液体的离心力和冰晶体的
研究，将高压脉冲电场与冷冻浓缩技术相结合，冷冻浓缩所需的低温可以抑制酶的活性，延长了产品的保质期，２．１
在技术上难度较大，距离工业化还有一段距离。在前期
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