طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه میدان الکتریکی ضربانی برای فرآوری مواد غذایی

بهره‌گیری از آخرین فناوری‌های روز دنیا برای حفظ و فرآوری مواد غذایی امری ضروری است. مصرف‌کنندگان محصولاتی را می‌پسندند که کمترین تغییر را در طول فرآوری و نگهداری داشته‌اند. میدان‌ الکتریکی پالسی (pef)، یکی از روش‌های غیر حرارتی برای فرآوری و نگهداری مواد غذایی شناخته شده است. در این پژوهش یک سامانه میدان الکتریکی ضربانی با استفاده از منبع تغذیه پیوسته با خروجی dc، یک سامانه تولید ضربان مبتنی بر اشمیت تریگر و یک کلید نیمه هادی (igbt) با گیت درایور، طراحی و ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. پارامترهای ورودی برای انجام آزمایش‌ها عبارتند از: ولتاژ، تعداد پالس، بسامد و عرض ضربان. به‌منظور اعمال دو عامل تعداد پالس و بسامد تحریک، یک صفحه لمسی و اتوترانس برای تنظیم ولتاژ به‌ کار برده شد. در ضمن عرض ضربان ثابت (2 میکروثانیه) بود. نتایج حاصل از ارزیابی در دو بخش ارائه گردید. در بخش اول ارزیابی کارکرد سامانه بود که با استفاده از دستگاه اسیلوسکوپ انجام گرفت و موج‌هایی با ولتاژبالا تولید گردید. در بخش دوم ارزیابی بر روی نمونه های ماهی از لحاظ تاثیر در افزایش میزان پروتئین استخراجی انجام گرفت. برای تحلیل داده‌ها و بهینه‌سازی فرآیند از روش سطح پاسخ (rsm) و طرح باکسبنکن بهره‌گیری شد. نتایج بررسی نشان داد که با توجه به ضریب رگرسیونی، اثر فاکتور ولتاژ و توان دوم ولتاژ، بیشترین تاثیر در افزایش میزان استخراج پروتئین نمونه‌ها را داشته‌اند.

Design, Construction and Evaluation of Pulsed Electric Field System for Food Processing

Abstract: Utilizing the latest available technologies is essential for food preservation and processing. Consumers increasingly prefer products that have undergone the least change during processing and storage. Among them, pulsed electric field (PEF) is one of the nonthermal methods of food processing and storage. In this study, a Pulsed Electric Field system was designed, fabricated and then evaluated. For this purpose, a SchmidtTriggerbased pulse generating system system and a semiconductor key (IGBT) were designed and tested using a gate driver with DC output. The input parameters for the tests included: voltage, number and frequency of pulses as well as pulse width. In order to adjust the two parameters, pulse number and excitation frequency, a touch panel and autotransformer were utilized to adjust the voltage. A constant pulse width of 2 microseconds was used. The results of the evaluation were reported in two parts. In the first part, the evaluation of the system function was performed using an oscilloscope and high voltage waves were produced. In the second part, the evaluation of the fish samples was performed in terms of the effect on the value of extracting protein. The ResponseSurface method and BoxBhenken scheme were used for data analysis and process optimization. Results of analyses showed that based on regression coefficients, the effect of the voltage factor and the second voltage factor had the highest influence on Protein extraction increase.