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采用高压脉冲电场技术的食品处理装置电极设备电化学腐蚀
  • ISSN号:1003-6520
  • 期刊名称:高电压技术
  • 时间:2014.6.30
  • 页码:1889-1894
  • 分类:TG174.36[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]清华大学深圳研究生院,深圳518055
  • 相关基金:国家高科技研究发展计划(863计划)(2011AA100801);国家自然科学基金(51177082);深圳市科技计划项目(JCYJ20120616220833092);教育部高校博士点基金(20100002110032)
  • 相关项目:高压脉冲电场食品加工过程中的介质击穿问题研究
中文摘要:

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。

英文摘要:

During the process of treating food with pulsed electric field(PEF), the pulsed electric current passes through the electrode-liquid interface inside the treatment chamber. This induces electrochemical reactions that corrode electrode and influence the food security and the facility operation. We studied the corrosion mechanism of electrodes during PEF processes through accelerated corrosion tests, and investigated the influences of the applied voltage, pulse width and solution conductivity on the electrode corrosion, which were scaled by the ion concentration of the electrode material in the sample solution. The relationship between the corrosion rate and the treatment time was also obtained. The results show that the conventional circuit model can explain the electrode corrosion under PEF. The ion concentration increases from 0.466 μg/L to 2.085 μg/L when the applied voltage increased from 16.7 kV/cm to 41.7 kV/cm, from 0.4 μg/L to 4.855 μg/L when the pulse width increases from 5 μs to 20 μs, and from 0.8 μg/L to 43.4 μg/L when the solution conductivity increases from 1 μS/cm to 600 μS/cm. The corrosion of the electrode starts from the chamfer edge and gradually develops to the center area. Oxidizing the corroded electrode in the air can slow down the corrosion. We also proposed some other anti-corrosion measures based on the experimental results.

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期刊信息
  • 《高电压技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家电力公司
  • 主办单位:国网武汉高压研究院 中国电机工程学会
  • 主编:郭剑波
  • 地址:湖北省武汉市珞瑜路143号
  • 邮编:430074
  • 邮箱:hve@whvri.com
  • 电话:027-59835528
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6520
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1239/TM
  • 邮发代号:38-24
  • 获奖情况:
  • 历届电力部优秀期刊,历届湖北省优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35984