CN114465516A - 抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统及使用方法，系统包括高压直流电源V、控制芯片、空芯大电感L、光电转换电路、n级模块化Marx发生器、可调电阻RQ、食品处理室和平行电极对；方法步骤为：1)储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液体食品进行脉冲刺激。2)充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动。本发明通过防止处理室电极上发生电荷累积，来增大脉冲处理最大允许脉宽，从而实现处理室在长时间处理后仍不会发生腐蚀或者腐蚀程度极低。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲发生领域，具体是抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统及使用方法。
背景技术
脉冲电场(pulse electric fields,PEF)食品处理技术，是一项非热食品加工技术，与传统的热巴氏灭菌相比，使用PEF加工的优势包括新鲜的味道，高营养价值，保留热敏酶，降低加工能量并减少加工设备中的污染。作为一项高效节能的技术，PEF食品处理技术在国内外被广泛应用。在处理过程中。PEF处理系统由高压脉冲电源(简称脉冲源)、处理室、给液模块和测量保护模块构成，其中处理室是最重要的模块之一。处理室是接受脉冲高压并在处理腔内形成高强度电场的部件，一般由两个金属电极和一块具有特殊结构的绝缘体构成，可使处理室在产生高压脉冲电场的同时允许液体物料顺畅地通过处理腔。由于金属电极直接与食品物料相接触，在高电流密度下金属电极极易与食品物料发生电化学反应。电化学反应发生时，金属电极将被氧化腐蚀并产生气泡，其中，电极腐蚀会导致金属离子进入食物，可能影响食物的口感，甚至引发食品安全问题。这对PEF技术的发展极为不利。因此，解决PEF食品处理中电极腐蚀的问题有重要的实际意义。
目前，有关电极腐蚀的研究主要集中在探究脉冲参数对腐蚀程度的影响，减小频率、脉宽和场强可以降低腐蚀的程度。此外，也有利用在处理室两端并联大电感以产生反向过冲电压的方法减小电极腐蚀的方法。虽然减小脉宽和频率可以一定程度上抑制电极腐蚀，但是，在实际PEF食品杀菌过程中，短脉宽脉冲(2～5μs)还未来得及在细菌上形成跨膜电位就撤去了电场，使得杀灭效果大打折扣；而降低脉冲频率则意味着降低处理的效率。因此，调节脉冲参数来抑制电极腐蚀的方法不利于PEF技术的大规模生产。另一方面，由于电感磁芯存在饱和等问题，实际操作起来有一定难度。更重要的是，由于不同高压脉冲源的拓扑结构可能完全不同，给处理室并联上脉冲变压器或电感后不一定能产生理想的反向脉冲。
发明内容
本发明的目的是提供抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，包括高压直流电源V、控制芯片、空芯大电感L、光电转换电路、n级模块化Marx发生器、可调电阻RQ、食品处理室、平行电极对和过流保护模块。
所述高压直流电源V通过空芯大电感L为n级模块化Marx发生器供电。
所述空芯大电感L的电感值≥0.2H。
控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化 Marx发生器中开关集S＝{S1，S2，…，Sn}的通断。
所述光电转换电路包括光纤接收器和光纤发射器。
所述光纤发射器接收由控制芯片产生的开关控制电信号，并转化为开关控制光信号。所述光纤发射器将开关控制光信号发送至光纤接收器。
所述光纤接收器将接收到的开关控制光信号还原为开关控制电信号，并发送至n级模块化Marx发生器，控制开关集S的通断。
所述n级模块化Marx发生器包括n个并联的Marx发生器。其中，第i个Marx发生器包括二极管D2i-1、二极管D2i、储能电容Ci和开关Si。i＝1,2，…，n。
n级模块化Marx发生器输出负极性脉冲方波。
n级模块化Marx发生器中每个开关上均贴置有散热片。
所述食品处理室的侧壁分别开设有进料口和出料口。
液态食品通过进料口进入食品处理室内腔，再经过出料口流出。
所述平行电极对位于食品处理室内。所述平行电极包括高压脉冲负电极和高压脉冲正电极。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统对食品进行处理的过程如下：
开关集S导通，二极管D2、二极管D3、…二极管Dn受到反向电压被迫截止，储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液体食品进行脉冲刺激。开关集S导通持续时间为τ。τ为脉冲宽度。
开关集S断开，高压直流电源V对储能电容集C＝{C1，C2，…， Cn}充电。τ为脉冲宽度。开关集S断开的持续时间为T。此时，充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动。开关集S断开时脉冲电场内反方向移动电荷量与开关集S导通时正方向移动电荷量相同。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统电路结构如下所示：
记高压直流电源V正极所在一端为A，负极所在一端为B。
B端接地。
A端串联空芯大电感L后连接二极管D1的正极。
n个Marx发生器并联，其中，第i个Marx发生器的电路如下：
二极管Di的阳极串联第i-1个Marx发生器中二极管Di-2的阴极。 i＝1,2，…,n。
二极管Di的阴极依次串联储能电容Ci和二极管Di+1的阳极。
二极管Di的阴极串联开关Si后连接第i+1个Marx发生器中二极管Di+2的阴极。
二极管Di+1的阴极串联二极管Di+2的阴极。
电容C1串联平行电极对后接地。
开关Sn串联可调电阻RQ后接地。
二极管Dn的阴极串联可调电阻RQ后接地。
所述过流保护模块存储有电流阈值。
当n级模块化Marx发生器输出电流值大于电流阈值时，过流保护模块控制n级模块化Marx发生器的开关集S断开。
可调电阻RQ阻值满足下式：
式中，VOUT为高压脉冲输出，τ为脉宽，T为周期，IDC为高压直流电源V的输出电流。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统通过调节可调电阻RQ的阻值来调节脉冲电场中电荷泄放速度。
所述抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统的使用方法，包括以下步骤：
1)搭建抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统。
2)调节可调电阻RQ阻值，令可调电阻RQ阻值满足公式(1)。
3)开启高压直流电源V。
4)控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S导通。
5)储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液体食品进行脉冲刺激。
6)τ时间后，控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S断开。
7)充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动。
8)T时间后，返回步骤5)，直至液体食品的脉冲刺激结束。
值得说明的是，电极腐蚀的决定因素是电荷在电极上的单向移动，为了减少腐蚀，需要使电荷由单向移动转变为双向移动，从而使处理室电极实现“零电荷传输”。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明有效解决了PEF食品处理中电极腐蚀问题的，且同时不影响处理效率和处理结果。本专利首先确定电极腐蚀的决定因素，提出了不需要减低脉宽或频率就可以防止或减缓处理室电极发生电极腐蚀的新手段。本发明通过防止处理室电极上发生电荷累积，来增大脉冲处理最大允许脉宽，从而实现处理室在长时间处理后仍不会发生腐蚀或者腐蚀程度极低，而且无需降低脉冲处理参数。
附图说明
图1为防电极腐蚀高压脉冲电路结构示意图；
图2为处理室横剖示意图；
图3为不发生电化学反应时电路模型；
图4为发生电化学反应时电路模型。
图5为本发明的应用场景；
图6为脉冲波形；
图7为PSPICE仿真波形局部放大图形；
图8(a)为对照组；
图8(b)实验组；
图9为对照组(拓扑A)和实验组(拓扑B)处理后溶液中金属离子质量浓度；
式中，高压脉冲负电极1、高压脉冲正电极2、液体食品3、食品处理室4、蠕动泵5和绝缘体6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图9，抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，包括高压直流电源V、控制芯片、空芯大电感L、光电转换电路、n 级模块化Marx发生器、可调电阻RQ、食品处理室4、平行电极对和过流保护模块。
所述高压直流电源V通过空芯大电感L为n级模块化Marx发生器供电。
考虑到该脉冲发生器的高重复频率工作模式，高压直流电源V 选用东文生产的型号为JKDY-1000-20的高压电源模块作为脉冲发生器的直流电源，该电源能输出电压1000V，电流20A，最大输出功率达到20kW。
所述空芯大电感L的电感值≥0.2H，耐压20kV，可以有效抑制电流过冲，保护高压直流电压稳定工作。
控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化 Marx发生器中开关集S＝{S1，S2，…，Sn}的通断。
所述光电转换电路包括光纤接收器和光纤发射器。
所述光纤发射器接收由控制芯片产生的开关控制电信号，并转化为开关控制光信号。所述光纤发射器将开关控制光信号发送至光纤接收器。
所述光纤接收器将接收到的开关控制光信号还原为开关控制电信号，并发送至n级模块化Marx发生器，控制开关集S的通断。
光电转换电路中的光纤接受及发射器分别采用AVAGO系列数据率为50Mbd的光纤发射器HFBR1414TZ和光纤接收器 HFBR2414TZ进行光电隔离，其输出TTL信号的上升时间tr和下降时间tf只有4ns，有利于形成脉冲快前沿特性。
所述n级模块化Marx发生器包括n个并联的Marx发生器。其中，第i个Marx发生器包括二极管D2i-1、二极管D2i、储能电容Ci和开关Si。i＝1,2，…，n。
n级模块化Marx发生器输出负极性脉冲方波。
n级模块化Marx发生器中每个开关上均贴置有散热片，使得开关开断过程中的热量可以及时消散，有利于延长主开关寿命。
Marx发生器上采用的主开关为IXYS公司的FZ600R12KS4模块化开关，耐压值为1200V，最高承受脉冲电流1200A，其上升沿和下降沿理论值为60ns和40ns。开关驱动芯片采用较大驱动功率的 IXDI609，并且了有效地对光纤驱动与主电路的高压输出进行隔离，光纤接收器和驱动芯片采用单独的隔离电源模块FY1515D-2W进行供电，该电源模块的隔离电压能达到15kV，满足该脉冲发生器的电压隔离要求。
高压隔离二极管为快恢复二极管DSEI60-12A，其峰值反向重复电压达到1200V，能有效地对高压进行隔离。其峰值非重复电流达到100A，能在Marx电路的某一级没有正常导通时对电路进行保护。
采用西安电容电子有限公司MMJ4.2kV-30μF系列的脉冲电容器，耐压4.2kV以上，容值30μF，可储存的功率大，有利于食品处理系统产业化所需的大功率高重频输出。
所述食品处理室4的侧壁分别开设有进料口和出料口。
所述食品处理室4的外壳为聚四氟乙烯材料，即绝缘体6。
蠕动泵5工作时，液态食品通过进料口进入食品处理室4内腔，再经过出料口流出。
所述平行电极对位于食品处理室4内。所述平行电极包括高压脉冲负电极1和高压脉冲正电极2。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统对食品进行处理的过程如下：
开关集S导通，二极管D2、二极管D3、…二极管Dn受到反向电压被迫截止，储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液态食品物料3进行脉冲刺激。开关集S导通持续时间为τ。τ为脉冲宽度。
开关集S断开，高压直流电源V对储能电容集C＝{C1，C2，…， Cn}充电。τ为脉冲宽度。开关集S断开的持续时间为T。此时，充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动。开关集S断开时脉冲电场内反方向移动电荷量与开关集S导通时正方向移动电荷量相同。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统电路结构如下所示：
记高压直流电源V正极所在一端为A，负极所在一端为B。
B端接地。
A端串联空芯大电感L后连接二极管D1的正极。
n个Marx发生器并联，其中，第i个Marx发生器的电路如下：
二极管Di的阳极串联第i-1个Marx发生器中二极管Di-2的阴极。 i＝1,2，…,n。
二极管Di的阴极依次串联储能电容Ci和二极管Di+1的阳极。
二极管Di的阴极串联开关Si后连接第i+1个Marx发生器中二极管Di+2的阴极。
二极管Di+1的阴极串联二极管Di+2的阴极。
电容C1串联平行电极对后接地。
开关Sn串联可调电阻RQ后接地。
二极管Dn的阴极串联可调电阻RQ后接地。
所述过流保护模块存储有电流阈值。
当n级模块化Marx发生器输出电流值大于电流阈值时，过流保护模块控制n级模块化Marx发生器的开关集S断开。
可调电阻RQ阻值满足下式：
式中，VOUT为高压脉冲输出，τ为脉宽，T为周期，IDC为高压直流电源V的输出电流。
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统通过调节可调电阻RQ的阻值来调节脉冲电场中电荷泄放速度。
实施例2：
参见图1，抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，主要结构见实施例1，其中，模块化Marx发生器为20级。即，电路器件包括高压直流电源VVDC，空心大电感L，储能电容Ci(i＝1,2,…,20)，固态开关Si(i＝1,2,…,20)，二极管Di(i＝1,2,…,20)，可调节电阻RQ和处理室4(电极)。
通过图1中的拓扑连接方式，可以实现处理室4金属电极在处理液态食品过程中不发生腐蚀，保证了食品处理系统稳定和食品安全。
实施例2：
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统对液态食品物料 3进行处理的过程如下：
当处理室4被施加以脉冲电压时，处理腔内溶液的离子在电场作用下会发生定向位移。一段时间后，溶液紧贴于电极的液面将形成一片离子层，而电极本身也会累积数量相同、极性相反的电荷以保持电中性。最终，这狭窄的电极-溶液接触面，对外呈现出了电容器的性质，通常称之为双层电容Cdl,正负两极各有一个；而溶液整体，通过位移电流，对外呈现出电阻的性质，示意图如图3和图4所示。随着双层电容Cdl上电荷的累积，双层电容电压Udl也随之增高。当 Udl未超过金属发生电化学反应的起始电压Uth时，电极不会发生腐蚀，此时的电路等效模型如图3所示；当Udl达到Uth后，电路等效模型则如图4所示。图中I为主电流，RS为溶液等效电阻，Rf为腐蚀等效电阻，用于表征电化学反应。
当图1高压脉冲发生器的开关Si全部断开时，高压直流电源V 通过电感，二极管，电容和电阻回路完成对储能电容的充电。当开关Si全部同时闭合，二极管D2～D20受到反向电压被迫截止。此时，电容C1的高电位端通过S1与C2的低电位端直接连接，C2的高电位端通过S2与C3的低电位端直接连接，以此类推，电路中所有的储能电容实现了串联。由于电容的电压不能发生突变，C1低电位端与C20的高电位端电势差为20倍的高压直流电源V输出电压。此时，处理室4两电极通过串联分压得到幅值为U0的瞬时高压，由此产生的电流从处理室4高电位电极流向处理室4低电位电极，电荷在图中由右向左移动。经过脉冲宽度τ的时间，开关Si全部同时关断，高压电源又对储能电容进行充电，经过周期T后开关又闭合，由此形成脉冲电压输出。
在充电过程中，由于RQ的存在，充电电流Idc会经过并联分流按电阻大小比例流过RL和RQ，此时流经处理室4的电荷在图中由左向右移动。通过计算周期、脉宽、电压幅值和电阻RQ值，即可以使正向流动和反向流动的电荷量一致，从而实现“零电荷传输”。其推导公式如下：
由上式计算可得：
式中，VOUT为高压脉冲输出，τ为脉宽，T为周期，IDC为高压直流电源V的输出电流。
假设从脉冲施加到发生电化学的时间段为tth,那么增大tth将有助于在增大处理脉宽的同时，不加深电极腐蚀的程度。实际上，如果脉冲的频率足够高，那么上一次脉冲聚集的离子层还没来得及消散，就开始了下一个脉冲，双层电容上必然会发生电荷累积。因此本发明对tth的公式进行了计算：
假设双层电容的初始电荷和初始电压分别Q0，U0，方向左正右负。在0时刻对处理室4施加方向相同、幅值为U的脉冲电压，则
令Udl(t)＝Uth,则
由于PEF处理使用的电压为千伏级别，因此U-2Uth>>2Uth-2UO, 所以式(5)可近似为：
由此可以发现处理室4的初始电荷直接影响tth的大小，也就是最大允许脉宽，本发明针对此计算结果，通过改变电路的拓扑结构提高处理室4上的电荷泄放的速度，并且可以通过调节电阻RQ值，使tth根据食品处理所需要的脉宽和频率来相应增大或减小，理论上，通过这种方法，电极可以实现在任意脉宽和频率条件下都不发生腐蚀，对食品处理的产业化有重要实用意义。
实施例4：
所述抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统的使用方法，包括以下步骤：
1)搭建抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统。
2)调节可调电阻RQ阻值，令可调电阻RQ阻值满足公式(1)。
3)开启高压直流电源V。
4)控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S导通。
5)储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液态食品物料3进行脉冲刺激。
6)τ时间后，控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S断开。
7)充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动。
8)T时间后，返回步骤5)，直至液态食品物料3的脉冲刺激结束。
实施例5：
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统的应用实验，步骤如下：
1)待处理样品通过蠕动泵5循环流入处理腔内，高压脉冲源输出的脉冲电压施加在处理室4正负电极上，由此产生重频高强度脉冲电场，实现对食品的杀菌或者提取等处理。蠕动泵5通过挤压水管外侧提供液体循环所需要的动力，溶液不与泵直接接触，保证待处理样品不参入杂质。恒温水浴则是使待处理样品温度恒定。
2)将待处理样按图5的方式开启液体循环，使处理样顺畅流过处理腔。
3)开启拓扑结构为图1的高压脉冲源，将图1脉冲源发生器中的可调电阻RQ设置为0，按照预定参数对样品进行处理1分钟，记录此时的脉冲输出电压VOUT，高压直流电源V电流IDC，然后关闭高压脉冲源。
4)根据记录的VOUT,IDC，以及处理参数τ和周期T,通过式2计算出RQ值。
5)将可调电阻RQ的值设置为上述计算值。
6)开启高压脉冲源，继续进行食品处理，此时处理室4的电极就不会再发生腐蚀。如果需要改变脉冲处理参数，仅需要重新计算并调节RQ的阻值即可。
Claims (10)
1.抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：包括高压直流电源V、所述控制芯片、空芯大电感L、光电转换电路、n级模块化Marx发生器、可调电阻RQ、食品处理室(4)和平行电极对。
所述高压直流电源V通过空芯大电感L为n级模块化Marx发生器供电；
控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S＝{S1，S2，…，Sn}的通断；
所述n级模块化Marx发生器包括n个并联的Marx发生器；其中，第i个Marx发生器包括二极管D2i-1、二极管D2i、储能电容Ci和开关Si；i＝1,2，…，n；
所述食品处理室(4)的侧壁分别开设有进料口和出料口；
液态食品通过进料口进入食品处理室(4)内腔，再经过出料口流出。
所述平行电极对位于食品处理室(4)内；所述平行电极包括高压脉冲负电极(1)和高压脉冲正电极(2)；
抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统对食品进行处理的过程如下：
开关集S导通，二极管D2、二极管D3、…二极管Dn受到反向电压被迫截止，储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液态食品(3)进行脉冲刺激；开关集S导通持续时间为τ；τ为脉冲宽度；
开关集S断开，高压直流电源V对储能电容集C＝{C1，C2，…，Cn}充电；τ为脉冲宽度；开关集S断开的持续时间为T；此时，充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动；开关集S断开时脉冲电场内反方向移动电荷量与开关集S导通时正方向移动电荷量相同。
2.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于，抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统电路结构如下所示：
记高压直流电源V正极所在一端为A，负极所在一端为B；
B端接地；
A端串联空芯大电感L后连接二极管D1的正极；
n个Marx发生器并联，其中，第i个Marx发生器的电路如下：
二极管Di的阳极串联第i-1个Marx发生器中二极管Di-2的阴极；i＝1,2，…,n；
二极管Di的阴极依次串联储能电容Ci和二极管Di+1的阳极；
二极管Di的阴极串联开关Si后连接第i+1个Marx发生器中二极管Di+2的阴极；
二极管Di+1的阴极串联二极管Di+2的阴极；
电容C1串联平行电极对后接地；
开关Sn串联可调电阻RQ后接地；
二极管Dn的阴极串联可调电阻RQ后接地。
3.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：n级模块化Marx发生器输出负极性脉冲方波。
4.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：所述光电转换电路包括光纤接收器和光纤发射器；
所述光纤发射器接收由控制芯片产生的开关控制电信号，并转化为开关控制光信号；所述光纤发射器将开关控制光信号发送至光纤接收器；
所述光纤接收器将接收到的开关控制光信号还原为开关控制电信号，并发送至n级模块化Marx发生器，控制开关集S的通断。
5.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：n级模块化Marx发生器中每个开关上均贴置有散热片。
6.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：还包括过流保护模块；所述过流保护模块存储有电流阈值；
当n级模块化Marx发生器输出电流值大于电流阈值时，过流保护模块控制n级模块化Marx发生器的开关集S断开。
7.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：所述空芯大电感L的电感值≥0.2H。
8.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：可调电阻RQ阻值满足下式：
式中，VOUT为高压脉冲输出，τ为脉宽，T为周期，IDC为高压直流电源V的输出电流。
9.根据权利要求1所述的抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统，其特征在于：抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统通过调节可调电阻RQ的阻值来调节脉冲电场中电荷泄放速度。
10.权利要求1至9所述抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)搭建抑制脉冲电场食品处理中发生电极腐蚀的系统；
2)调节可调电阻RQ阻值，令可调电阻RQ阻值满足公式(1)；
3)开启高压直流电源V；
4)控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S导通；
5)储能电容集C向平行电极对放电，从而在平行电极对之间的空间中形成脉冲电场，令脉冲电场内的电荷正方向移动，从而对脉冲电场内的液态食品(3)进行脉冲刺激；
6)τ时间后，控制芯片产生开关控制电信号，并通过光电转换电路向n级模块化Marx发生器周期性发送开关控制电信号，从而控制n级模块化Marx发生器中开关集S断开；
7)充电电流Idc按平行电极对等效电阻值RL和可调电阻RQ阻值之间的比例分别流入平行电极对和可调电阻RQ，令脉冲电场内的电荷反方向移动；
8)T时间后，返回步骤5)，直至液态食品(3)的脉冲刺激结束。
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