การออกแบบและการจำลองการทำงานแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงแบบพัลส์ 3 เฟส 25 กิโลโวลต์ 20 กิโลวัตต์ 5 เฮิรตซ์ สำหรับกระบวนการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารเหลว

Main Article Content

Papol Sardyoung
Akaradej Kapmala
Chatchawan Kantala
Panich Intra

บทคัดย่อ

บทความฉบับนี้นำเสนอการออกแบบแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ 3 เฟส 25 กิโลโวลต์ 20 กิโลวัตต์ 5 เฮิรตซ์ สำหรับระบบการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารเหลวด้วยสนามไฟฟ้าพัลส์ วงจรแหล่งกำเนิดที่ออกแบบประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงกระแสสลับ 3 เฟส 20KVA 22 kV ตัวเก็บประจุพิกัด 1 μF อุปกรณ์สวิตช์ Spark Gap และวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ 3 เฟส ในการศึกษานี้ได้ทำการจำลองการทำงานวงจรแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ด้วยโปรแกรม Simulink/MATLAB จากผลการคำนวณพบว่า วงจรแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ที่ออกแบบสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Vpeak) เท่ากับ 35.5 kV ที่ความกว้างของสัญญาณพัลส์ 6 μs ที่ความถี่ Repetitive Pulses ในช่วง 1, 3 และ 5 Hz ซึ่งจากการออกแบบระบบนี้สามารถนำไปทดสอบหาประสิทธิภาพของการยับยั้งเชื้อในอาหารเหลวและพัฒนาให้อยู่ในระดับของภาคอุตสาหกรรมได้ต่อไป

Article Details

บท
บทความวิจัย ด้านวิศวกรรมศาสตร์

References

[1] V. Panyamuangjai, S. Janthara, R. Kusuya, A. Yawootti, and P. Intra, “Application of pulsed electric field for milk pasteurization,” KMUTT Research & Development Journal, vol. 35, no. 4, pp. 469–484, 2012.

[2] M. E. A. Mohamed and A. H. A. Eissa, “Pulsed electric fields for food processing technology,” in Structure and Function of Food Engineering, Ayman Amer Eissa, 2012, pp. 275–306.

[3] T. Kangsadan, “Food preservation using High Electrical Field Pulse (HELP) technique,” Journal of KMUTNB, vol. 21, no. 1, pp. 198–207, 2011.

[4] B.-L. Qin, G. V. Barbosa-C´anovas, B. G. Swanson, P. D. Pedrow, and R. G. Olsen, “Inactivating microorganisms using a pulsed electric field continuous treatment system,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 34, no. 1, pp. 43–50, 1998.

[5] B. Sen Gupta, F. Masterson, and T. R. A. Magee, “Inactivation of E. coli K12 in apple juice by high voltage pulsed electric field,” European Food Research and Technology, vol. 217, pp. 434–437, no. 5, 2003.

[6] M. Walkling-Ribeiro, F. Noci, D.A. Cronin, J.G. Lyng, and D.J. Morgan, “Antimicrobial effect and shelf-life extension by combined thermal and pulsed electric field treatment of milk,” Journal of Applied Microbiology, vol. 106, no. 1, pp. 241–248, 2009.

[7] Ayman H. El-Hag, Shesha H. Jayaram, Oscar Rodriguez Gonzalez, and M. W. Griffiths, “The influence of size and shape of microorganismon pulsed electric field inactivation,” IEEE transactions on nanobioscience, vol. 10, no. 3, pp. 133–138, 2011.

[8] K. Huang and J. Wang, “Designs of pulsed electric fields treatment chambers for liquid foods pasteurization process: A review,” Journal of Food Engineering, vol. 95, pp. 227–239, 2009.

[9] T. Y. Tsong, “Electroporation of cell membranes,” Biophysical Journal, vol. 60, no. 2, pp. 297–306, 1991.

[10] P. Sen-in, P. Pinchai, O. Chaekoe1, A. Yawootti, and P. Intra, “Design of a pulsed electric field treatment chamber for a liquid foods pasteurization process,” KMUTT Research & Development Journal, vol. 35, no. 4, pp. 253–267, 2012.

[11] M. Saleh Moonesan and Shesha H. Jayaram, “Effect of pulsewidth on medium temperature rise and microbial inactivation under pulsed electric field food treatment,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 49, no. 4, pp. 1767–1772, 2013.

[12] N. Panklang, “Design of small chamber electrode for liquid food pasteurization by using pulse-electric field,” KKU Engineering Journal, vol.38, no. 3, pp. 255–263, 2011.

[13] G.V. Barbosa-Ca´novas and D. Sepu´ lveda, “Present status and the future of pef technology,” in Novel Food Processing Technologies, CRC Press, 2001, pp. 1–44.

[14] M.A. Kempkes, “Case Studies in Novel Food Processing Technologies by F. Feeherry, C. J. Doona, K. Kustin” in Pulsed electric field (PEF) systems for commercial food and juice processing, Woodhead Publishing Limited, 2010.

[15] E. J. M. van Heesch, A. J. M. Pemen, P. A. H. J. Huijbrechts, P. C. T. van der Laan, K. J. Prasinski, G.J. Zanstra, and P. de Jong, “A fast pulsed power source applied to treatment of conducting liquids and air,” IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 28, no. 1, pp. 137–143, 2000.

[16] M. Gaudreau, T. Hawkey, J. Petry, and M. Kempkes, Solid-State power systems for Pulsed Electric Field (PEF) processing, presented at IEEE Pulsed Power Conference, Monterey, June 13–15, 2005.

[17] J. F. Kolb, S. Kono, and K. H. Schoenbach, “Nanosecond pulsed electric field generators for the study of subcellular effects,” Bio Electro Magnetics, vol. 27, no. 3, pp. 172–187, 2005.

[18] C. Wang, Q.H. Zhang, and C. Streaker, “A 12 kV solid state high voltage pulse generator for a bench top PEF machine,” presented at Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC 2000), Beijing, China, August 15–18, 2000.

[19] Q. Zhang, G. V. Barbosa, and B. G. Swanson, “Engineering aspects of pulsed electric field pasteurization,” Journal of Food Engineering, vol. 25, pp. 261–281, 1995.

[20] P. Sharma, P. Bremer, I. Oeya, and D.W. Everett, “Bacterial inactivation in whole milk using pulsed electric field processing,” International Dairy Journal, vol. 35, no. 1, pp. 49–56, 2014.