ГЕНЕРАТОР ПО СХЕМЕ АРКАДЬЕВА – МАРКСА С ПОКАСКАДНЫМ ОБОСТРЕНИЕМ ФРОНТА ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

N. I. Boyko, A. V. Makogon

Анотація


Цель. Экспериментально получить на нагрузке генератора импульсных напряжений величиной менее 50 Ом в виде более двух рабочих камер с водосодержащим продуктом длительность фронта импульсов высокого напряжения менее 1,5 наносекунд, что повышает эффективность обеззараживания обрабатываемых продуктов. Методика. Для получения высоковольтных импульсов на рабочих камерах - нагрузке генератора применена методика генерирования импульсов по схеме Аркадьева – Маркса. Импульсы на нагрузке измерялись при помощи низкоомного резистивного делителя напряжения, передавались по широкополосному коаксиальному кабелю и регистрировались при помощи осциллографа С7-19 с полосой пропускания 5 ГГц. Рабочие камеры заполнялись водой и состояли из кольцеобразного корпуса, выполненного из фторопласта, и металлических электродов, образующих дно и крышку камеры, имеющих плоские накладки из пищевой нержавеющей стали для контакта с пищевым продуктом внутри камеры. Результаты. Высоковольтные импульсы на нагрузке генератора примерно 50 Ом и менее имеют трапециевидную форму со скругленной вершиной и длительность по основанию не более 80 нс. Экспериментально полученные амплитуды импульсов на нагрузке генератора – до 18 кВ. При уменьшении сопротивления нагрузки амплитуда импульсов уменьшается, а длительность фронта и импульсов в целом укорачивается из-за ускоренного разряда емкостных накопителей каскадов. Научная новизна. Впервые на нагрузке генератора в виде трех параллельно включенных рабочих камер с водой, активное сопротивление каждой из которых менее 50 Ом, экспериментально получена длительность фронта импульсов tf≈1 нс. Кроме того, отлажен стабильный 9-10 канальный режим срабатывания выходного разрядника тригатронного типа в пятикаскадном генераторе импульсных напряжений с покаскадным обострением фронта импульсов (ГИНПО). Практическая значимость. Полученная экспериментально наносекундная длительность фронта импульсов на нагрузке ГИНПО открывает перспективу промышленного применения таких генераторов для микробиологически обеззараживающей обработки (инактивации микроорганизмов) водосодержащих пищевых продуктов.

Ключові слова


генератор импульсных напряжений; покаскадное обострение фронта импульсов; рабочая камера; разрядник; инактивация микроорганизмов в пищевых продуктах

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


1. Mesiats G.A. Impul'snaia energetika i elektronika [Pulsed power and electronics]. Moscow, Nauka Publ., 2004. 704 p. (Rus).

2. Boyko N.I. Generator on Arcadyev-Marx scheme in the mode with peaking of the pulse front in its cascades for food disinfecting. Tekhnichna elektrodynamika. Tem. vypusk «Problemy suchasnoyi elektrotekhniky», 2000, part 6, pp. 94-97. (Rus).

3. Barbosa-Canovas G.V., Gongora-Nieto M.M., Pothakamury U.R., Swansson B.G. Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. − Washington, San Diego, Academic Press Publ., 1999. − 200 p. doi: 10.1016/b978-0-12-078149-2.x5000-4.

4. Jasim Ahmed, Hosahalli S. Ramaswamy, Stefan Kasapis, Joyce I Boye. Novel Food Processing: Effects on Rheological and Functional Properties. CRC Press Publ., 2016. 510 p. Chapter 11. Pulsed Electric Fields for Food Processing Technology by Maged E.A. Mohamed and Ayman H. Amer Eissa. 2012. pp. 275-306. doi: 10.5772/48678.

5. Boyko N.I., Makogon A.V. Sposib obrobky ridyn i tekuchykh produktiv [The method of treatment liquids and fluid products]. Patent UA, no. 113592, 2017. (Ukr).

6. Beier M., Bek V., Meller K., Tsaengl V. Tekhnika vysokikh napriazhenii: teoreticheskie i prakticheskie osnovy primeneniia [Technics of high voltages. Theoretical and practical application bases]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1989. 555 p. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. – М.: Наука, 2004. − 704 с.
2.     Бойко Н.И. Генератор по схеме Аркадьева-Маркса в режиме с покаскадным обострением фронта импульсов // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». − 2000. – Частина 6. − С. 94-97.
3.     Barbosa-Canovas G.V., Gongora-Nieto M.M., Pothakamury U.R., Swansson B.G. Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. − Washington, San Diego, Academic Press Publ., 1999. − 200 p. doi: 10.1016/b978-0-12-078149-2.x5000-4.
4.     Jasim Ahmed, Hosahalli S. Ramaswamy, Stefan Kasapis, Joyce I Boye. Novel Food Processing: Effects on Rheological and Functional Properties. − CRC Press Publ., 2016. − 510 p. Chapter 11. Pulsed Electric Fields for Food Processing Technology by Maged E.A. Mohamed and Ayman H. Amer Eissa. – 2012. − pp. 275-306. doi: 10.5772/48678.
5.     Пат. 113592 Україна, МПК (2016.01) C02F 1/48(2006.01). Спосіб обробки рідин і текучих продуктів / М.І. Бойко, А.В. Макогон. − Опубл. 10.02.2017, бюл. № 3.
6.     М. Бейер, В. Бёк, К. Мёллер, В. Цаенгль. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения / Пер. с нем. И.П. Кужекина / Под ред. В.П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 555 с.




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2017.4.08

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2017 N. I. Boyko, A. V. Makogon


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)