การออกแบบอิเล็กโตรดแชมเบอร์ขนาดเล็กสำหรับการพาสเจอร์ไรซ์พลังงานต่ำ

Abstract

บทความนี้นำเสนอการออกแบบและพัฒนาอิเล็กโตรดแชมเบอร์ขนาดเล็กสำหรับใช้ในการพาสเจอร์ไรซ์อาหารเหลวด้วยสนามไฟฟ้าแบบพัลส์ อิเล็กโตรดแชมเบอร์ที่พัฒนาขึ้นเป็นแบบสนามไฟฟ้าร่วมและเหมาะสมกับการพาสเจอร์ไรซ์แบบกระบวนการต่อเนื่อง อิเล็กโตรดแชมเบอร์มีแชมเบอร์สำหรับสร้างสนามไฟฟ้าบริเวณ PEF Zone ในลักษณะทรงกระบอกรัศมีเท่ากับ 5 mm และมีปริมาตรเท่ากับ 785 mm3 การสร้างสนามไฟฟ้าแบบพัลส์ที่ระดับแรงดัน V0 gm เท่ากับ 30kVและความกว้างของพัลส์เท่ากับ 1.5 µs ต้องใช้กำลังไฟฟ้าเท่ากับ 0.15W/mL หรือคิดเป็นพลังงานไฟฟ้า 0.225×10-6J/mL เมื่อตัวกลางของเหลวมีความนำไฟฟ้า 0.3S/m การออกแบบได้ประยุกต์ใช้วิธีไฟไนเอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์ พบว่า ความเครียดสนามไฟฟ้าจะแปรผันโดยตรงกับแรงดัน V0 ที่จ่ายให้กับอิเล็กโตรด โดยการเพิ่มแรงดัน V0 ทำให้ความเครียดสนามไฟฟ้าบริเวณ PEF Zoone เพิ่มขึ้นด้วย ทั้งนี้ ระดับแรงดัน V0 ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดเชื้อแบคทีเรียเอสเชอริเชียโคไล, แบคทีเรียสแตปฟิโลคอคคัส ออเรียส, แบคทีเรียซูโดโมแนส ฟลูออเรสเซนส์ และยีสต์แซคโคโรไมซิส ซีรีวิสิอี้ มีค่าเท่ากับ 30kV และความเครียดสนามไฟฟ้าบริเวณ PEF Zone มีค่า มากกว่า 1.2kV/mm ซึ่งมากกว่าสนามไฟฟ้า วิฤกติของเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อแบคทีเรียและยีสต์ดังกล่าว