高壓脈沖電場技術的現存理論
高壓脈沖電場的殺菌原理是在兩個電極間產生瞬時高壓脈沖電場作用於食品而殺菌的。其基本過程是用瞬時高壓處理放置在兩極間的低溫冷卻食品。高壓脈沖電場殺菌機理經過40年的探討，形成了以下幾個代表性的觀點:
①“細胞膜穿孔效應”理論：當外加電場作用於細胞時，食品微生物的細胞膜在其作用下，誘導產生橫跨膜電位。當整個膜電位達到極限值(約為lV)時，膜破裂，使膜結構變成無序狀態，形成細孔，滲透能力增強。因此，細胞的可滲透性可以依據外加電場強度的加強而增加。
②電解產物理論：在電極點施加電場時，電極附近介質中的電解質電離產生陰離子，這些陰陽離子在強電場作用下極為活躍，穿過在電場作用下通透性提高的細胞膜，與細胞的生命物質如蛋白質、核糖核酸結合而使之變性。
③臭氧效應理論：在電場作用下液體介質電解產生臭氧，在低濃度下臭氧已能有效殺滅細菌。
食品工業壹直采用熱處理殺菌消毒，但極大地影響食品色、香、味及營養成份。而新的非熱處理如添加防腐劑、輻照滅菌、物理處理、冷藏等方法等存在各自的局限性。脈沖電場(或放電)可以有效殺滅液體中的細菌。其實際應用須解決3個問題：①是否引起新的汙染；②是否比傳統方法有明顯的經濟優勢；③實現規模化。強脈沖電場，特別是高壓脈沖放電產生的強烈沖擊波以及紫外光、強電流、臭氧等綜合效應較直流電流和低頻交流電壓更能有效殺滅微生物，能量利用率更高。電解損耗、電解的化學產物以及沖擊波、紫外線等對食品成分的分解都可能給食品引入新的汙染，因此連續放電電弧殺菌並不適用於食品加工業。壹般認為持續時間很短(1～100μs)的高壓脈沖電場(PEF)能使電解、分解等不利因素降至最低。電孼/span>?核磁***振法(EPR)檢測表明處理後試樣內未發現自由基的增加、產生和引入新自由基。
脈沖電場殺菌比起加熱處理、輻射處理等有明顯的經濟優勢。輸入能量相同時，比較方波脈沖、指數衰減脈沖、振蕩衰減脈沖、鐘形脈沖的處理效率，方波脈沖最佳，振蕩衰減脈沖最差。每個脈沖能量252.2J時，方波脈沖能量效率可達91%，而指數衰減脈沖僅64%。雙極性方波脈沖效果又比單極性好，是較為理想的電源。
有效滅菌的電場壹般≥20 kV/cm，而高壓裝置輸出電壓瞬時值有限，故電極間隙壹般為數mm，脈沖能量也限制了電極面積，所以放電處理室容積<50cm3。工業化流程必須使用流動處理室，讓液體導入處理室，經過壹定時間處理後再流出。壹項專利使用12～25 kV/cm的脈沖電場，脈寬1～100μs，流動處理室為20cm3，由兩個平行不銹鋼電極組成。還有20和80cm3的流動處理室，液體流經電極之間的曲折型通道，電極間隙分別為9.5和5.1mm，電場強度35～70 kV/cm，液體流速為1200和600 cm3/min，同時用循環冷卻水冷卻處理室。圓柱形處理室可改善電場分布，提高處理效率。
迄今的研究均處於實驗階段，規模應用裝置的脈沖電場對食品產生的物理、化學、微生物、酶活性以及營養特性等方面的影響都待深入研究。