403634 五、發明說明（） 〔發明之背景〕 本發明關於可泵送食品之處理’且特別關於處理系統及方 法以使在可泵送食品之生物減活化’該系統及方法可延長此種 食品之保存壽命。本發明特別關於使生物減活化或在使用由絕 緣部份隔離串列電極之高強度電場系統處理中之可泵送食品。 “生物減活化”、“生物去活化”、“生物之去活化”一詞爲相 似之詞句，指消滅或消毒活生物如細菌、病毒、霉菌、原生動 物及寄生物等。 主要技術努力曾致力於易壞之液體食品，如牛奶產品、天 然果汁、液蛋產品及可泵送肉產品如牛肉或火雞等之保存。此 種液體產品正常均含有廣泛之不同種類微生物，及此種微生物 之極佳培養媒介。 實用保存方法在商業上廣泛使用，其主要利用熱處理如巴 氏消毒法，以使微生物總數失效或降低。例如，奶品在傳統上 在最小溫度至少攝氏72度之巴氏消毒至少15秒(或等値時間/ 溫度關係），以消滅病原體細菌及大多數非病原體生物，退化 性黴系統亦部份或全部失效。但，以此方式處理之產品仍然未 能消毒，及保存期限有限，即使在冰箱溫度下亦然。液體食品 之保存時間可由較高熱處理方式，如超高巴氏消毒法或超高溫 (“UHT”)處理，在溫度攝氏140度處理4秒鐘。此等方法與無 菌包裝共用以達到食品中所有細菌及孢子之完全破壞，但，此 等熱處理對於食品之風味有不良之影響，至少部份破壞其蛋白 成份或影響食品之理想品質。液體食品保存之其他方法亦有某 些缺點，包括使用化學添加劑或離子幅射。 4 本紙張尺適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨) " ' " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .衣---- 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 40363^ 五、發明說明（） 電流之殺菌效應自19世紀末即被調查’曾以不同努力手 用電流以處理食品。例如揭示於美國專利1，9〇〇,509、2,428,328 、2,428,329、及 4,457,221 及德國專利 1，946,267、及 2,907,887 等，以上專利以參考方式倂入此間。低電場強度之低頻率交流 電流之致命效應大部由於今於直接接觸電極之電流而產生電解 質化學產品所致，及電流通過電阻性媒介所產生之電阻加熱。 但以低頻率低電場產生之電解質化學產品不適用於食品，而加 熱在液體食品中亦有不良效應。 如揭示於美國專利3,594，115已倂入此間之專利所述，高 電壓弧放電之致命效應係歸功於電動液壓震動波所致。利用爆 炸弧放電以產生微生物致命震波亦未獲廣泛應用，因其保持可 食液體食物效用不佳。此外，該爆炸弧放電會在被試驗之食品 中產生不理想之化學副產品。 最近，加在微生物上之強電場(或及高強度電場）之效應曾 被硏究作爲一種機制可逆與不可逆的增加微生物之細胞膜及各 別細胞之滲透率。將極高強度電場加在細胞之滲透率之可逆增 加，曾被用來活細胞之細胞融合及引進正常排除之成分進入活 細胞》極高強度電場在非營養素媒介中，對微生物亦有一直接 不可逆之致命應效，其減活化率視臨界場以上之電場強度及所 加之極高強度電場之期間而定。 一種脈衝電場處理裝置，其利用極短期間之極高強度電場 脈衝，將食品中之微生物減活化，該裝置曾揭示於頒給 Bushnell等人之美國專利N〇.5,235,905(4905專利）；及 5,048,404(’404專利）’及頒給Dunn等人之美國專利 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 _____B7 五、發明說明（）
Nos.4,838，154(‘154 專利）；及 4,695,472(’472 專利），上述專利 均以參考方式倂入此間。在此等裝置中之電泳效應及電化學效 應曾揭示於頒給Bushnell等人之美國專利Nos.5,393,5415，及 447,733(‘541專利及’733專利），兩專利均以參考方式倂入此間 。通常，根據本發明，備有裝置及方法以保持液體食品（或可 泵送食品），其正常時爲優良之細菌成長媒介。此等食物保藏 之達成係將極短期間(不多於100微秒)之極高強度電場脈衝(至 少5000V/cm)加在所有可泵送食品中。 “可泵送”、“液體”或“流體”“食品產品”或“食品”之意義爲 可食之食品，其具有黏度或擠出能力，如食品可能被迫流出處 理區，即少於1000泊(黏度單位）。此產品包括可擠出之產品， 如生麵糰、肉之乳狀液如漢堡；流體產品如汽水、肉汁、醬油 、湯及液體乳品如牛奶；食物微粒中含有食品漿如燉菜；食品 微粒中含有湯、及未煮或已煮之蔬菜或榖類漿；膠狀食物如蛋 及動物膠。 “細菌生長媒介”之意義爲在溫度攝氏0-30度儲藏時，流 體食品有其天生之微生物族類，或與測試生物栽種時，該媒介 將表現細菌含量或活動之增加而爲時間之函數，此一增加可由 直接顯微計數偵出，在適當之附屬媒介上之菌叢形成單元、新 陳代謝終端產品分析、生物之乾或濕重量或其他監視生物活動 或內容增加之定量及定性分析方法等偵出。例如，在此種情況 下，爲細菌生長媒介之可泵送食品之微生物族類在兩天時間內 至少生長兩倍。 作爲生物成長媒介之標準流體食品之成份係摘自美國農業 6 氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •衣-------- 訂·！ 1!線. 經濟部智慧財產局貝工消t合作社印製 水 流體食品 蛋白 脂肪 獻化物 鈉 鉀 軍最％ 重鱟％ 重量％ 重量％ 重暈％ 雷量％ 87.4 3.48 3.48 4.91 0.05 0.144 89.0 3.40 1.68 5.22 0.050 0.142 88.3 0.685 0.20 10.0 0.0008 0.2 82.9 0.001 tr. 0.166 0.0019 0.115 91.0 0.41 0.20 8.0 0.0008 0.14 90.0 0.48 0.08 9.18 0.0008 0.16 87.8 0.08 tr. 11.9 0.0008 0.10 73.7 12.88 11.50 0.90 0.12 0.13 87.6 10.88 0.02 0.79 0.15 0.14 70.7 6.99 2.60 16.99 0.77 0.22 81.0 1.60 2.10 12.69 0.79 0.187 68.6 2.0 0.588 25.4 1.04 0.362 91.9 2.08 0.898 3.9 0.427 0.066 五、發明說明（） 部No_456農業手冊中之“美國食品單位中營養價値”(1975)如下 流齡品 (3.5%脂肪) 優格料 生橘汁 生灘汁 生麵果汁 生全蛋 鮮蛋白 阪湯 薇皆 mm- 肉湯 *濃縮-商購 **自部份去乳浮皮之牛奶 極高強度電場可由高電場強度之處理室所施加，該室之舉 例見Bushnell及Dunn等人之專利。基本上，食品係以電方式 置於第一電極及第二電極之間。極高強度電場產生於第一及第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * --------¥.-------—訂------線 (琦先閱讀背面之注意亊項再填寫本頁) _4〇S63^ Z__ 五、發明說明（） 二電極之間，俾極高強度電場可穿過食品，使在其中之任何微 生物受到極高電場強度之影響。通常，第二電極由一接地電極 組成，一相對較低或較高電壓加在第一電極。 在Bushnell及Dunn等人專利中，可泵送流體食品受到一 極高強度電場及電流密度之電脈衝，及至少流體食品之一部份 在極高強度電流脈衝處理區，受到許多極高強度電場及電流密 度脈衝之影響。在二處理技術中，液體食品被導入兩個同軸電 極間之處理區或處理室，該電極爲並聯構型適於產生一實際上 均勻電場於其間而不會造成介質痕跡或其他中斷。並聯結構之 目的爲食品通過電極之間，電磁力線大約與流動之方向正交。 (以串聯結構，正好相反，其意義爲食品通過第一電極，再通 過第二電極，電磁力線於流動方向平行）。利用此等並聯結構 電極，極高強度電場脈衝即加在電極上，而使液體食品被脈衝 電場裝置施以多脈衝處理。爲產生極高強度電場脈衝，脈衝之 電場裝置適用一集總輸送線電路、一 Blumlem輸送電路及/或 電容放電電路。或者，Bushnell等人之專利揭示在電容放電系 統中（或脈衝形成網路)之場反轉技術以增加跨處理室之有效電 位。例如，跨處理室施加一短時期(2微秒)之極高強度電場(即 20000V/Cm)之短電場脈波於一極性，接著’在一短時期內(2微 秒），突然加上一逆向電壓，一有效之場電壓接近4〇千伏特 /cm可跨該室達成。 如液體時品(即可泵送食品）繼續被導入定期施加極高強度 電場脈衝之處理區，及流體被伴隨自處理區放出時’流過處理 區之流體食品之通過速度可與脈波處理率協調’俾所有可泵送 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -1 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4036B4 五、發明說明（） 食品至少受到處理區之一極高強度電場脈衝之影響。液體食品 可能受到該處理區或室之許多順序處理，如Bushnell等人之專 利所詳述。 〔本發明之槪述〕 本發明提供一裝置及方法以將食物產品中之微生物去活化 ，俾防止或減低在該裝置中之高能電極被在食品中之腐化劑所 腐化，及/或防止或減低食品中之電化學效應。 在一具體實例中，本發明之特性爲將食品中之生物去活化 之系統。此系統使用一個第一電極；一絕緣體部份與第一電極 耦合，其中之絕緣體部份包括絕緣體夾、一開口及置於其間之 過渡區，其中之開口有一較絕緣體夾爲大之截面積，絕緣體部 份包括一空腔，通過絕緣體夾、過渡區及開口，食品在去生物 活化期間即含於其中；及一第二電極耦合至絕緣體部份，其中 之第一電極位於絕緣體夾之第一側，及第二電極位於絕緣體夾 之第二側，由第一電極及第二電極被加上電壓時一電場形成於 第一電極與第二電極之間，並通過絕緣體夾。 在另一實施例中，本發明之特性爲微生物之去活化之方法 。本方法包括含微生物之食品流過具有第一截面積之第一電極 :含微生物之食品流過具有第二截面積之絕緣體部份，其中第 二截面積小於第一截面積；含微生物之食品通過第二電極；跨 第一及第二電極高壓電脈衝加於其上，包括導引一電場通過絕 緣體部份，包括至少在絕緣體之一部份增加電場密度；由於在 食品通過絕緣體部份時施加高壓之結果，至少微生物之一部份 被去活化。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 农！丨---訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634 五、發明說明（） 〔圖式簡略說明〕 本發明以上之特性及優點在以下之特別敘述及伴隨之圖式 後更爲明顯。 圖1爲一方塊圖，顯示一脈衝電場裝置用來將食品中之微 生物去活化，及具有包括由一絕緣體分隔之一對串聯結構電極 之本發明特性； 圖2爲一處理室之簡例之截面圖，該室包括由絕緣體分隔 之一對圓筒形串聯結構電極(或串聯電極對）； 圖3爲圖2之處理室之等壓圖； 圖4爲圖1中之處理室之內表面處之電場代表圖，大約在 模式區內(如圖2之交叉線所示）； 圖5爲由一絕緣體區隔開之一對串聯圓筒形電極組成之處 理室之截面圖，其中在電極上之三點從處理區離開，在該處理 區中’食品由一角電極在其與絕緣體介面處自食品離開； 圖6爲圖5之處理室設計之等電壓圖； 圖7爲爲由一絕緣體部份隔開之一對圓筒形電極組成之處 理室截面圖，該絕緣體部份成鉗形向內(即較電極直徑爲小）； 圖8爲圖7設計等壓圖； 圖9爲根據本發明另一實施例之處理室之截面圖，其中， 一絕緣體部份包封之一對串聯圓筒形電極，該絕緣部份形成外 部圓筒形管，該管具有一鉗形部份，有一電極間之較外圓筒形 管之邊界部份爲小之直徑，其中分開之串聯電極作爲流體整形 器； 圖10爲圖9設計之等壓圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 农--------訂---------線 403634 五、發明說明（） 圖11爲一截面圖顯示由—絕緣部份隔開之一對圓筒形串 聯電極之處理室截面圖，其中絕緣部份有一甜形部份’其具有 較電極直徑爲小之直徑’其中一額外之絕緣器用於處理室之下 游部份作爲流動整形器； 圖12爲圖11設計之等壓圖： 圖13爲圖2，5，7，9，11之處理室設計表面電場圖之壘 加，顯示該等室中表面上之電場強度； 圖14爲圖2中處理室電場圖，顯示該室之內表面及沿中 心線之電場強度； 圖15爲圖2處理室設計之能量沉積圖’顯示在處理室內 表面及沿中心線處每一脈衝之能量沉積； 圖16爲圖2處理室設計之放大(2X)之電場圖’顯示在該 室之內表面及沿中心線之電場強度； 圖17爲圖2處理室設計之放大(2X)之能量沉積圖’顯示 在處理室之內表面及沿中心線每一脈衝之能量沉積； 圖18爲圖7處理室設計之電場圖之變化，該室具有 14.8mm之絕緣體長度，在電極處之內徑爲9.5mm ’及5.0mm 之絕緣體夾之內徑’顯示在處理室之內表面及沿中心線之電場 強度； 圖19爲圖7處理室設計之圖丨8之變體能量沉積圖，顯示 該室內表面及中心線之每一脈衝之能量沉積； 圖20爲圖7處理室設計之另一變體電場圖’該室具有長 度爲14.8mm之絕緣體，內直徑爲l4.5mm之電極及內直徑 10mm之絕緣體夾，顯示在處理室內表面及中心線之電場強度 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^•―!---訂·—-----線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634_b7 _ 五、發明說明（） t 圖21爲圖7處理室設計之圖20之另一變體能量沉積圖， 顯示在該示之內表面及中心線之每一脈衝之能量沉積； 圖22爲圖7處理室設計另一變體電場圖，該處理室具有 長度爲92.5mm之絕緣體，內徑爲l〇mm之電極及絕緣體夾內 徑爲10mm，顯示處理室內表面及中心線之電場強度； 圖23爲圖7之處理室設計之圖22之另一變體能量沉積圖 ，顯示在該室內表面及中心線處每一脈衝之能量沉積； 圖24爲圖7中顯示之相似處理室設計之截面圖’該室具 有29.5mm長度之一絕緣體，內徑爲22.1mm之電極’及在絕緣 體中之夾處之內徑爲l〇mm及在夾處長度爲5.1mm之絕緣體； 圖25爲圖7中所述之相似處理器之截面圖’其具有長度 爲40mm之絕緣體，電極內徑爲22.1cm，及在絕緣體中之夾處 之內徑10mm，及在夾處之絕緣體長度爲5.1mm ; 圖26爲圖7中顯示之處理室設計相似之處理室截面圖， 其中使用一長度爲11.6mm之絕源體，與圖25中所示之三維相 似之組件共用； 圖27爲與圖7中所示之處理器設計相似之處理室截面圖 ，其中，絕源體自第一電極至夾之渡越角及自夾至第二電極降 低爲26度，夾之長度降低至10.6mm，及其他尺寸與圖25中 組件之尺寸相似； 圖28爲圖27中所示之處理室設計相似之處理室截面圖， 使用一不均勻，即不對稱之絕緣體設計，其中，夾之上游側之 渡越角較夾之下游側之渡越角爲大，夾在其上有一 10,2mm之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲婧背面之注意事項再填寫本頁) "------ -- 訂.--------線 -f _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —403C^4- 五、發明說明（） 最小直徑，總絕緣體長度爲40mm ,上游渡越區之長度爲 15.1mm及下游渡越區之長度爲24.9mm ’其中其他組件之尺寸 與圖25相似； 圖29爲圖24至圖28之處理室設計之表面電場之壘加圖 ，顯示在圖24至圖28之處理室設計在內表面及中心線之電場 強度； _ 圖30爲圖26之處理室設計之能量沉積圖，顯示處理室之 內表面及中心線每一脈衝之能量沉積； 圖31爲圖26之處理室設計之電場圖，顯示在圖24至圖 28之處理室設計在內表面及中心線上之電場強度； 圖32爲適於用在圖1中脈衝電場處理裝置之實施例中之 脈衝形成網路之電路模型之略圖； 圖33爲供應至圖26之處理室設計之電脈衝之電流波形， 顯示電流經過脈衝產生器及通過處理室之電流； 圖34爲電脈衝加至圖26之處理室設計之電壓波形’顯示 跨脈衝產生器及處理室之電壓；及 圖35爲顯示用於電阻計算時之圖26之室設計之處理室部 份略圖。 對應參考號碼文字代表數圖式中之對應組件。 〔主要部分之代表符號之簡要說明〕 10食物產品(食品） 11脈衝電場處理裝置 12處理室 14電極 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣------訂·—--- -T · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 40363^_ 五、發明說明（） 16電極 17絕緣體部份 18脈衝電場處理電路 20開關 22電荷供應電路 24控制器 200處理室 202電極 204電極 206絕緣體部份 208上游絕緣體部份 210下游絕緣體部份 212食品 500處理室 502食品 504絕緣體部份 506圓錐體介面 508電極 510電極 512模型區 700處理室 702絕緣體部份 ，704電極 706電極 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) "--------訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 403634 _§1 五、發明說明（） 708渡越部份 710夾區 712閃光罩 900處理室 902絕緣體部份 904絕緣體夾 906外線區 908圓錐體尖端軸向電極 910圓錐體尖端軸向電極 1100處理室 1102絕緣體夾 1104電極 1106電極 1108圓錐體尖之絕緣體 〔本發明之詳細說明〕 下列說明爲實施本發0月所1擬想、之最丨圭模$ °此一說明並無 限制意味，僅爲說明本發明之一般原理之目的°本發明之範圍 之決定應參考申請專利範圍。 參考圖1，顯示一供食品及食物產品中將微生物去活化之 脈衝電場處理裝置11之方塊圖。說明之裝置包括本發明之各 特性，包括一對由絕緣體部份π隔開之串聯電極14、16。 液體食品10或食物產品1〇(其黏度小於1000公泊)在處理 區12(或處理室12)中循環如圖1中箭頭所示，以便將食品1( 或食物產品10置於第一電極14與第二電極16之間，俾兩電 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼ T · 装·------ -訂· —-- A7 A7 B7 4036私- 五、發明說明（） 極14及16間之磁力線大約與食品流動方向平行。非常有利的 ，第一電極14及第二電極16之構型選擇可產生一電場於其間 ，而無介質痕跡及其他中斷之可能性。注意已敘述之實施例， 均配合流體食品之處理，本發明應可應用於任何流體物質，如 醫學流體、生物流體、水、製藥及其他可泵送產品。 電極14、16由絕緣體部份17隔開，食物產品10在通過 第一電極14之後及在通過第二電極16之前通過該部份。電極 14、16均爲圓筒管狀，如不銹鋼鋼管。絕緣體部份可由塑膠作 成。處理室12包含電極14、16，絕緣體部份17及在電極14 、16及絕緣體部份17中之循環空間，當食品在處理室12中循 環時，充滿於其間。 食物產品10最好有一自M000歐姆-公分電阻率，但是， 此處之處理室設計可適於較低或較高電阻率。 極高強度電場脈衝(具有至少大約5000V/cm之電場強度， 及最好在每公分10000V)被加在電極14、16上，以使食品10 受到脈衝電場處理電路18之影響。 脈衝電場處理電路18係由開關20、電荷供應電路22及控 制器24組成。電荷供應電路22在開關20決定時選擇性供應 極高強度電場脈衝至電極14及16。開關20由控制器24控制 ，其將開關20閉合，以使電荷供應電路22供應一極高強度電 脈衝至電極14及16。控制器24與處理室12中之食品10之流 速同步’定期將開關20閉合，以保證全部食品1〇在橫過電極 間之處理區時(或在其橫過處理區時至少一最小電場強度)至少 暴露於一個極高強度電脈衝。脈衝電場處理電路，如脈衝電場 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 11. »¾.--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 403634 五、發明說明（） 處理電路18爲已知，適當之例子曾揭示於Bushnell及Dunn等 人專利中，前已以參考方式倂入此間。 參考圖2，其中顯示最簡單之處理室200之例子，其由一 絕緣體部份206隔開之一對串聯電極202、204構成。處理室 200之結構爲一直圓筒形管，其內徑爲22.1mm，及由五個圓筒 部份組成。第一個此等部份爲上游絕緣體部份208 ’第二個爲 電極202(或陰極202)之第一個’第三個爲將電極202，204隔 開之絕緣體部份206，第四個爲電極204(或陽極204)之第二個 ，第五個爲下游絕緣體部份210。電極204 ’ 206含圓筒形不銹 鋼管之一短部份由絕緣體部份206在其間將其隔開，該絕緣體 爲圓筒形，以塑膠製成。絕緣體部份206之長度爲10mm。 處理室之外貌，以淸理及衛生(密封)之理由，與習知技術 之同軸處理室相比，展現不良之電場分布(見圖3及4)。在電 極202、204間一介面之電場之改進；循環於圓筒形管中之食 品212 ;隔開電極202、204之絕緣體部份206被稱爲三重點， 可造成較在食品212中之平均電場値至少高三倍之尖峰電場値 〇 其問題是此等尖峰電場値容易造成斷電，或在被處理之食 品中跨絕緣體產生電弧。產生電弧之傾向會增加較長電脈衝寬; 度，及一項事實，當脈衝場處理電路18加上脈衝時，電場形 成於電極202、204之間，該電場在三重點區實際上與絕緣體 部份206(及食品流動）平行，與習知技術之同軸處理器設計相 比，食品流動方向於其正交。因此，除展示本發明之優點外， 圖2中之處理室設計通常認爲不理想。 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------線 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 403634 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 參考圖3，顯示圖2之室設計之等壓圖。此等壓圖係取自 圖2之交叉線區域。等壓圖中之等壓線顯示在模型區之等電位 點之位置，每一條線代表跨電極IV之0.01V。在模型區之電 場線與等壓線垂直(正交），及在等壓線密接之處之電場強度爲 最高。等壓線之極高集中出現在三重點指出，爲維持適當之最 小電場強度，（在電場強度最弱之點，即等壓線相離最遠），太 高之電場強度將出現在三重點上。（太高在實際應用中，可能 有介質破裂、電弧、或斷電之危險）。因此，圖2中之室設計 被認爲有問題。 參考圖4，顯示圖2之室之模型區交叉線之內表面之電場 強度圖，電場強度正常化之IV之平均電場強度。在模型區中 之沿表面位置(mm)在橫座標(X軸)表示，電場強度(V/cm)以縱 座標(Y軸)表示。在三重點之電場強度改進爲3V/cm之峰値(或 爲平均電場強度lV/cm之三倍）。 參考圖5至30，將室中之絕緣體及導體(電極)之形狀改變 以修改電場之分佈’即建立更均勻之電場強度分佈’以降低- 重點之強度增加。 此外，根據本發明，分析任何室設計之電場分佈特性’注 意，在室中之液體食品之流動方式之效應之分析亦極爲重要 該流動分析非常重要，其可保證處理室出現之停滯區不致引起 過度處理及液體食品之變壞。 每一設計均須考慮其衛生品質，即可淸潔性。 特別參考圖5 ’其中之處理室500中之三重點利用在電極 508、510及絕緣體部份504之間之圓錐體介面506將三重點自 閱 讀 背 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 •訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 x 297公釐） 403634 A7 B7___ 五、發明說明（） 食品502及絕緣體部份504移開，使電極508、510在介面506 與絕緣體部份504成一角度以離開食品502。圖5中顯示電極 508、510、絕緣體部份504、一模型區512、食物產品502、及 圓錐體介面506。電極(I.D.)之內徑爲22.1mm，及絕緣體長度 (lp)爲20.6mm(內角30度至一 13.3mm之長度）。 參考圖6，顯示圖5設計之等壓圖。吾人可見，在絕緣體 部份504內之極高相對電場強度較處理室內之電場強度，即在 食品502中爲高。當需要影響微生物去活化之最小電場強度加 在整個室中，即處理室中之食品502中，一極高強度之電場在 絕緣部份504上加上一極高之電動勢應力，可潛在導致絕緣體 504之失效，包括可能導致處理室之破裂。從機械觀點，極薄 之絕緣體部份504，在絕緣體部份504之介面與食品及電極 508、510之厚度爲一問題，因絕緣體部份容易在此介面處碎裂 及有裂紋》如絕緣體部份碎裂或有裂紋，會引起衛生之顧慮， 即處理室不易淸潔。 參考圖7，其中顯示一處理室700，其中，一絕緣體部份 702渡越至較第一電極704爲小之半徑，於是再渡越回第二電 極706之半徑。電極(I.D)之內徑爲22.1mm，絕緣體長度(li)爲 20.2mm，在絕緣體夾之內徑（I.D.i)爲11.0mm，絕緣體夾之長度 (lp)爲4.8mm。此等所謂渡越部份708(或區)及較小半徑之對應 區導致電流及電場在夾區710之電流及電場之集中。絕緣體部 份渡越至電極璧之角度約爲45度，在渡越區及鄰近電極704、 706有“角落”，及絕緣體中心部份則爲圓型以改進流體動力。 如圖7所示，其中顯示一閃光罩712，其形狀爲碟形(準確 19 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝i!li訂·！ i·線 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634 五、發明說明（） 的說爲環形)位於絕緣體部份702之四週並於其成爲一體。閃 光罩可由任何材料作成，並可爲絕緣體之延伸。閃光罩之直徑 可在5mm-30mm之間。閃光罩之目的爲防止電極間之推拉(電 弧)於外部處理室700。所有實施例均包括圖7中之閃光罩712 ，但圖7之外，爲簡化計均未示出。 參考8，其中顯示圖7之處理室700之等壓圖。吾人可見 絕緣體部份702在將電極706、708彼此遮住之工作上非常完 美，俾在任何一定點之電場增加均無法與處理室700中心之電 場強度相比。此與圖5所不之處理室500相反5該圖顯不絕緣 體部份504以內之電場強度增加。 參考圖9，其中顯示一處理室900，其中之絕緣體部份902 構成處理室900之整個以外部份，絕緣體夾904在其中心，其 具有較在外線區906之絕緣體半徑爲小。圓錐體尖端軸向電極 908、910作爲流體整型器及電位源，及與絕緣體部份902爲同 軸。在電極（I.D.)之內徑爲22.1rmn，在夾處（I.D.i)之內徑爲 11.0mm，電極(O.D.)之外徑爲17.1mm，電極間之距離爲6.5mm ，絕緣體夾(lp)之長度爲6.5mm。 參考圖10，其中顯示圖9中之設計之等壓圖。吾人可看 出在電極908、910之尖端處電場強度之增加。電極908、91C 之尖端可能爲流體之停滯點，在該點之食物流動將停止或變慢 。由於此等停滯點之結果，引起食品之過度處理，甚至使食品 變壞之可能性均可能發生於此尖部。 圖10亦顯示在絕緣體部份902之一表面及電極908、91C 之一表面間之電場主要變化。因此，圖9之實施例，在電場均 20 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . t ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 403634 五、發明說明（） 勻性觀點而言，較圖7之實施例爲不甚理想，僅管圖9之實施 例具有較優之流體動力。 參考圖11，其中顯示處理室1100，其中之絕緣體夾與圖7 之絕緣體夾710相似，並將電極1104、1106與圖7之電極704 、706共用，但有一圓錐體尖端之電極1108作爲流體整形器， 其方式與圖9之第二電極910相似亦作爲流體整形器。在電極 (I.D.)之內徑爲22.1mm，絕緣體(L1)之長度爲19.8mm，夾(I.D.i) 之內徑爲12.1mm，圓錐體尖之絕緣體外徑爲18.1mm，及圓錐 體尖之絕緣體1108之尖端延伸超過絕緣體夾之中點1.9mm。 參考圖12，其顯示圖11之處理室1100之等壓圖。此等壓 圖在接近圓錐體尖端之絕緣體1108之區域中顯示相當均勻之 電場分布，該處可期望有相當均勻之食品流。圖11之實施例 因此可提供相當均勻之電場分布於處理室1100內，及提供圖 12中之實施例較優之流體動力。 參考圖13，其中顯示圖2、5、7、9及11之處理室200、 500、700、900、1100之表面電場圖之疊加。（注意，各峰値不 能直接比較，必須解釋爲每一電場圖之平均強度之函數）。 關於圖2之處理室200，在對應之電場圖上，可見在三重 點(即峰値電場強度)之電場增加，較該電場圖之平均電場強度 爲禹。 關於圖5之處理室500，在對應電場圖上，可見較平均電 場強度爲高之電場增加，但已較圖2之實施例之電場圖有所改 進。 關於圖7之處理室700，在對應之電場圖上，可見接近圖 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） il— If — —— —I—.«.·1111· —訂 — 1 — . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 403634 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（） 之末端電場增加，對應處理室之縱向中心。在圖7之處理室之 電場圖中，三重點由絕緣體夾所掩閉，俾電場增加(即峰値電 場強度），與具有直絕緣體部份設計之處理室200、500之電場 圖之峰値電場強度相較爲低。 在與圖9之處理室900對應之電場圖中’電場位準在外表 面及內表面間(即絕緣體之表面及電極之表面）。電場圖顯示在 絕緣體表面及電極表面所示之電場位準。吾人可見’在三重點 發生較平均電場強度更爲明顯之電場增加。 對應圖11之圓錐尖端之絕緣體1108之處理室1100之各 別電場圖顯示，在該處理室100之內表面及表面之電場爲相似 。接近第一電極1104之三重點表面之改進可以觀察到’但如 加以進一步之設計改進，尙可降低，如改變錐形尖端絕緣體 1108，絕緣體夾1102及電極1104 ' 1106之相對位置，俾三重 點不直接與錐形尖端絕緣體之角落相對。 其次參考圖14，顯示一電場圖之疊加與圖2之設計相似 ，具有一 2.3mm之內徑及絕緣體之長度爲3mm。此圖顯示處 理室200之內表面及中心線(或主軸)之電場強度，顯示處理室 200沿內表面之三重點之極高電場強度增加’及顯示沿處理室 200之中心線(或主軸）之縱軸中心之峰之電場。沿中心線之電 場大約與處理室200之內表面在處理室200之縱軸中心之電場 相等。 吾人可見，在三重點之峰値電場約爲9.4V/cm ’其値爲處 理室200中心線處電場之3.4倍，其爲約2.77V/cm。因此’如 所需有效處理之電場爲25千伏特/cm’處理室之電壓至少必須 22 — ΙΓΙΙΓ— — — — — — ^ — — — — — — — ^ - II — — — — — — Js*. J V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 403634 五、發明說明（） 爲9000V以保證整個處理室200之最小電場強度爲25000v/cm β以三重點之增加電場相乘’在電極介面即三重點處之電場將 爲 84800V/cm。 參考圖15,每一電脈衝沉積於食品中之能量亦爲與圖2 之處理室200相似之處理室繪出，其具有圖U之尺寸。所繪 之能量沉積係在內表面及沿中心線。單一電脈衝沉積於食品中 之能量爲： 能量 p 其中之E爲電場KV/cm，r爲脈衝寬，〇爲以歐姆/公分 爲單位之食品之電阻率。此一計算假定食品電阻率爲常數，及 食品之流速爲均勻的’但一者均否，但，此一計算對最佳案例 比較而言，仍爲有用。 此一計算尙假定無限脈衝寬度(即非常緊密間隔脈衝），或 極禹數目脈衝，俾一固定電場強度加在與室成橫向之食品上。 換言之，本例之整合(與圖2相似之處理室，尺寸參考圖丨4)係 關於以圖14中之電場強度加在與室200成橫向之食品顆粒之 位置。因此，圖15之圖形係相對的，僅在比較上有用。 注意一項事實，在處理室200之中線上沉積之能量數量 ’如在處理室200之縱向中心採取時(即能量比爲51%)，約爲 沉積在處理室200之中線上之能量數量之51%。 圖14中之上述處理室之尺寸以因數2放大，故內徑(i d.) 爲4_6mm，及絕緣體長度(li)爲6mm，能量比爲57%。圖Μ中 之處理室200之放大版電場圖及此放大版之相對能量沉積顯示 於圖16及17中。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ i 1----I ^----1111 i 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 -Jr - A7 B7 五、發明說明（） (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) 參考圖18，其中顯示如圖7中之處理室之電場圖’其具 有長度(Li)爲14.8mm之絕緣體，內徑爲(I.D.)9.5mm之電極’ 及內徑(I.D.i)爲5mm之絕緣體夾。並顯示處理室之壁處及沿中 線之電場強度。 參考圖19，其中顯示具有與圖18之尺寸之處理室之相對 能量沉積。即在處理室之內表面之能量沉積及沿處理室之中心 線之能量沉積係顯示。吾人可見，沿處理室之縱向中心之中心 線之能量沉積爲在處理室之縱向中心之內表面所測得之88% ° p此，圖18之處理室之能量沉積較圖2中處理室之能量沉積 更爲均勻，在圖2之形式、圖14所述之形式、或與圖丨6及17 之放大版亦同。 參考圖20，其中顯示如圖7顯示之處理室之電場圖，其 有一長度(H)爲14.8mm之絕緣體’電極內徑(I.D.)爲14.5mm ’ 及絕緣體夾之內徑(I.D.i)爲l〇mm。圖中所示爲沿處理室之內表 面之電場強度及處理室之沿中心線之電場強度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次參考圖21 ’其中顯示參考圖20之處理室之相對能量 沉積圖。其中顯示者爲沿處理室之內表面之相對能量沉積’及 沿處理室之中心線之能量沉積。可見沿處理室中心線之能量沉 積爲沿處理室之縱向中心之處理室之內表面之能量沉積之大約 68%，使具有圖20之尺寸之處理室之能量沉積較具有圖18所 -Γ _ 述尺寸之處理室較少均勻之能量沉積。 參考圖22，其中顯示諸如圖7所示之處理室之電場圖’ 其具有一長度（li)爲29.5mm之緣緣體，電極內徑（I.D.)爲 19.1mm，及絕緣體夾內徑(U.i)爲10mm 〇圖中所示爲沿處理 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) A7 B7 403634 明說 明發 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 室之內表面之電場強度，以及沿處理室之中心線之電場強度。 其次參考圖23，其中顯示參考圖22之處理室之相對能量 沉積圖。其中顯示沿處理室之內表面之能量沉積’及沿處理室 之中心線之能量沉積。吾人可見’沿處理室之中心線之能量沉 積爲處理室在縱向中心之處理室之內表面之能量沉積之88% ’ 因而使具有圖22之尺寸之處理室之能量沉積與具有圖18之尺 寸之處理室之能量沉積同樣均勻° 參考圖18-23，吾人可見，絕緣體長度(U)與絕緣體夾之內 徑(I.D.i)之比値或絕緣體長度(li)與間隙（I.D.i)之比値對電場分 布及能量沉積之均勻性有極大影響。特別在絕緣體長度(U)與 間隙(I.D.i)之比値降低時，能量分布之均勻性變壞，即降低。 換言之，沿處理室之在縱向中心之中心線之能量沉積之量，在 絕緣體之長度(li)與間隙(I.D.i)之比値降低時，即在處理室之縱 向中心之處理室之內表面之能量沉積量之百分比降低時即降低 〇 根據以上所述，在達成均勻處理食品之努力中，絕緣體長 度(U)與間隙(I.D.i)之比値儘可能大，即長度越大越好，間隙越: 小越好以與衝突之目的平衡，如使跨處理室之電壓最小及在處 理室中之流體力學最佳。 特殊食品之可用最小間隙，由食品之黏度及食品中之任何 固態物質之量及尺寸所驅使。最大長度係由在每一脈衝其間所 需達到處理室(或處理區）之設計之最小電場強度之最小電壓所 驅使。 在圖18-23中尙可發覺，使用絕緣體夾可降低在三重點電 25 本紙張尺度適用辛國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------- 訂illli!-線 403634 五、發明說明（） 場增加之強度，及增加與圖2之直管設計相比之處理室沿中線 之電場強度。此係因爲在絕緣體夾中之電流及電場之集中之故 。絕緣體夾之優點由絕緣體夾之下游側之流體分開之可能習性 所補償，此點必須予以考慮。 參考圖24，其中所示之處理室中，利用長度(li)爲29.5mm 之絕緣體，電極之內徑（I.D.i)爲22.1mm，絕緣體夾之內徑 (I.D.i)爲10mm及在夾處之絕緣體長度(lp)爲5.1mm。自第一電 極至絕緣體部份及自絕緣體部份到第二電極間之渡越角爲13〇 度及160度之間，例如在135度及145度之間，如132.8度。（ 該角度係在渡越區之圓錐體內表面上電極之內表面間所測得) 〇 參考圖25，其中顯示一處理室設計，其中一長度(U)爲 40mm之絕緣體用於在22_lmm電極之內徑(I.D.i)中，及在絕緣 體夾之10mm內徑(I.D.)，及在5.1mm之絕緣體夾之絕緣體長 度(lp)之中。一渡越角與圖24所述之角相似。 參考圖26，其中顯示一處理室，其中在絕緣體夾之絕緣 體長度(lp)爲11.6mm，並具有圖25所示之處理室之其他尺寸 ，即電極之內徑(I.D.)爲22.1mm，絕緣體總長(li)爲40mm，絕 緣體夾之內徑(I.D.i)爲l〇mm。一渡越角與圖24所述者相似。 參考圖27，自第一電極至絕緣體夾及自絕緣體夾返回第 二電極之渡越角均降低自約1〇〇度到175度之間，例如137』 度’在圖24到26中之處理室，降低大約1〇〇度到175度之間 ’例如在145度到155度之間，如153.7度。絕緣體在夾處之 長度10.6mm，並具有在圖25中所示之其他尺寸，即電極之內 26 本紙張尺度過用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 i I I I I--訂-----I I ·線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 403634 五、發明說明（） 徑(I.D.)爲22.1mm ’絕緣體長度(u)爲4〇mm，絕緣體夾之內徑 (I.D.i)爲 l〇mm。 參考圖28 ’其中顯示一不均勻（即不對稱）之絕緣體設 計，其中使用之絕緣體夾之內徑(I.D.)爲i〇.2mm，絕緣體長度 (li)爲40mm，及電極之內徑(I.D.)爲22.1mm。自電極內徑(I.D.) 至上游側之絕緣體夾內徑(I.D.i)之渡越，每丨5.1111111距離發生一 次，而自在絕緣體夾之下游側之絕緣體夾內徑(I.D.i)渡越返回 至電極內徑(I.D.) ’則在24.9mm距離發生。自第一電極至絕緣 體夾之渡越角在100度與175度之間，例如在1〇〇度與160度 之間，例如，154度，自絕緣體夾至第二電極之渡越角爲100 度與175度之間’例如150度與175度之間，例如，166度。 在所述之例中，自第一電極至絕緣體夾之渡越角約爲153.7度 ，而自絕緣體夾至第二極之渡越角約爲165.7度。 參考圖29 ’其中顯示電場圖之疊加，比較圖24至28中重 複說明之每一處理室設計。沿該等處理室之內表面之電場強度 如圖所示，沿該處理室之中線之電場強度亦示出。 每一處理室均模擬假定可跨處理室之電極施加之最大電壓 爲100KV，及開關(圖1)之最大電流被限制爲i5KAmps。使用 能使微生物去活化之最小電場強度以決定處理室電壓，並選擇 25KV/cm，因此該電壓作爲最小電場強度，並必須出現在整個 處理區’即，在處理期間出現在絕緣體。沿處理室之任何點之 最大電場強度應爲75KV/cm，在處理室之縱向中心線之能量沉 積，在電場強度在25KV/cm以上時，必須至少爲處理室之縱向 中心之處理室之內表面沉積能量之80%。（注意，沿中心線之 27 本紙張d適用中S國家鮮TCNS)A4規格（210 X 297公爱） 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---- A7 403634 五、發明說明（） 能量沉積至少爲沿處理室之任何一點能量沉積之80% ’但通常 ，沿處理室中線之能量沉積與沿處理室之內表面之能量沉積之 最大不同係發生在處理室之縱向中心）。電極之內徑最好能配 合容易取得之管子之內徑’間隙（夾處內徑(I.D.i))儘可能大以 配合此等參數，俾容納黏性流體食品及懸浮之固體。 據此，圖24至28之具體實例中所選擇之電極之2Llmm 內徑約爲1英寸，其爲通常可獲得之管子。 參考圖29之電場圖，特別是圖24之設計之電場圖’該絕 緣體夾將電極之三重點掩蔽良好。此可由一項事實證明’在三 重點之電場強度之增加遠小於室之處理區之電場強度之增加’ 即絕緣體部分。應用上述之方針，在圖29中可看出’在圖22 之處理室之電極上加IV電壓，則處理區之最小電場爲 0.41V/cm。假定最小之有效電場強度爲25KV/cm，圖22之處理 室之電壓必須爲61KV’其在上述之最大之跨處理室之1〇〇κν 範圍以內。在跨處理室電壓爲61KV時，最大電場強度爲 40KV/cm，其亦在上述之設計方針之75KV/cm之最大電場強胃 之範圍。能量沉積預期與圖23所示者相似。 圖25之設計可由增加總絕緣體部分長度(li)，而增加 間之距離。如圖29之對應電場圖所示，其電場圖曲線形狀^ 圖24及圖25之處理室之圖實質上相同，但，圖24之設計之· 電場強度已降低。跨圖24之處理室之.沿.內表面及沿中線之電1 壓強度之電場強度圖之電場強度，對加在電極上之IV電__ 0.37V/cm，此點指出，此處理室設計需要在處理室上之68KV 電壓才能產生25KV/cm之最小電場。因此，圖25之設計中’ 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--— II----線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634 A7 B7 \—/ 五、發明說明（ 電場增加上並無顯著之降低’但需較局之電壓’因爲電極隔開 較大之距離，即’總絕緣體長度⑴)已增加。換言之，跨電極 上之較高電壓需要(此點不理想)不能自三重點增加之顯著降低 得到補償。 參考圖26之設計，電極分隔’即’圖25中之總絕緣體長 度(U)保持相同，但絕緣體夾已增加其長度(ip)而改變。渡越角 仍保持與圖24中之角度相同。 增加絕緣體夾之長度(IP)之效應非常可觀(與增加總絕緣體 長度(li)之圖25所達之較小效力相比）。在本設計中，沿中線之 電場強度與沿內表面之電場強度間之變化已顯著降低。中線電 場圖與內表面電場圖之交點在0.3V/cm處，轉換爲處理室上爲 83KV，即跨電極上。此處理室電壓高於圖24及25中處理室之 電壓，但仍在上述之100KV之標準之內。83KV時，最高電場 僅爲約40KV/cm，其仍在設計方針之75KV/cm之標準內。因此 ，圖26之處理室之較高室電壓與圖24及25之處理室相比， 已獲得補償(即電場強度增加之減少）。 其次參考圖30，圖26之處理室之一可能缺點爲電場圖之 斜率，特別是沿中心線之電場圖，與圖24及25之設計相比不 夠陡，其顯示在最小電場強度之下需要大量能量沉積才能將微 生物去活化。關於圖30之能量沉積計算顯示’當在處理室之 縱向中心分析時，在中心線之食品接收接近內表面之食品接收 之能量之91%。此外，被送至接近內表面之食品之總能量之 86%及送至接近中心線之總能量之77%係被送至電場圖曲線之 交點，即，在40KV/cm之門限以上之電場位準。在該區中之沉 29 .度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) 农--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 4“3634 五、發明說明（） 積於內表面之能量與沉積於中心線能量之總比値爲82%，亦在 以上建立之80%之上。 總之，圖26之處理室似乎頗佳，假定流體流動之方式不 可超越之問題，特別假定下游流動效應，在食品通過絕緣體夾 流向第一電極時不致太有害。 再參考圖29、27及28，其中所示之處理室可導致改進之 流動特性。 在圖27中，在渡越區，絕緣體之斜率係漸進的，即與圖 26相比，斜率角較小。 在圖28，中絕緣體不對稱，使絕緣體之下游部份爲一漸 進斜率，即在渡越區之下游，此舉可協助防止流體流動分離。 在圖29之電場圖中，渡越區中之絕緣體斜率改變之效應 顯示於圖27之處理室之電場圖中。在圖27之設計中，電場及 能量沉積之效應不大。圖27之處理室之電場位準已降低，其 需要在處理室之較高之電壓，但該電壓仍小於上述之100KV 最大電壓。電場圖之斜率仍然不夠陡，代表總沉積之能量高於 門限之百分比較少。但，沉積於處理室之中心線之能量與沉積 於處理室外壁附近能量之比値則非常良好。 檢討圖29可知，自電之觀點言之，圖28之設計不甚理想 。例如，電場圖在絕緣體夾爲尖峰，而在其末端傾斜。此點顯 示大部份能量沉積在電場強度，而該強度低於微生物去活化之 門限電場強度。選擇一0.3V/cm之門限(其須要在處理室上之 83KV以產生25KV/Cm之門限點），於是沉積於處理室內表面附 近之能量之63%在門限爲位準之上。在中心線，此圖降至58% 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装------—訂------I--線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634 五、發明說明（） ，因此，使圖28之實施例與圖26及27中之實施例在電觀點 上相比，則相對不足。雖然如此，在某些情況下，圖28之實 施例由於優越之流體力學而證明其優越性。 以下之參數使用於本文之敘述： 處理室之電阻選擇爲100歐姆/cm以產生274歐姆之總處 理室電阻。脈衝寬選擇爲2微秒，及使用35KV之充電電壓。 使用一方脈衝波形以使高於門限電場強度之能量沉積量爲最大 。使用瑞利(Rayleigh)型脈衝形成網路以達實施之簡化。 〔舉例〕 根據圖26之設計構造一處理室，選擇0.3V/Cm及一參考 點以供電場之量度，由於此乃處理室之中心線之電場圖與處理 室之內表面之電場圖之交點。標定0.3V/cm及25KV/cm，必需 跨處理室之電極間加上83.3KV之電壓。在此電壓位準，峰値 電場必須檢査以保證其不致太高而造成斷裂。圖31爲圖26之 處理室之電場圖，顯示標定之〇.3V/cm位準，及電場強度增加 爲所加電壓之函數。可看出在所加電壓爲83.3KV之下，最大 電場強度增加爲39KV/cm，此電壓被認爲一保守數。 已知最大充電電壓爲35KV，此意指需要一脈衝變壓器。 假定負載之阻抗經脈衝變壓器反射至脈衝形成網路之特性阻抗 ，以35KV之充電電壓言，17KV將在變壓器之初級圈。匝數 比爲4.76 ; 1。爲簡化及提供一安全因數，假定匝數比爲5 : 1 。結果，輸出電壓爲跨變壓器初級圈輸入電壓之5倍。反之， 輸出電流爲輸入電流之1/5。 脈衝形成網路之電感與電容由以下之恆等式而算出： 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^---— I — I — -------^ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 403634 A7 B7 五、發明說明（ 2·νΐ^ 及 Ζ =：
JI 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 其中之L爲總電感及C爲總電容。以瑞利式脈衝形成網 路而言，L及C在各級被平均分配。經變壓器反射之1〇〇歐姆 之處理室電阻使脈衝形成網路之阻抗爲4歐姆。解出以上恆等 式可得(L)等於8微亨利及總電容(C)爲500毫微法拉 選擇一四級脈衝網路以產生一模範脈衝形成網路，如圖 32所示。由此脈衝形成網路計算之波形如圖33及34所示，其 中分別顯示脈衝產生器及處理室之電流波形(圖33)及電壓波形 (圖34)。注意，圖33中脈衝產生器之峰値電流僅爲約1.75ΚΑ 〇 處理室之阻抗決定開關中之電流，其可爲一限制因數，並 決定脈衝形狀至某種程度(方脈衝於較高阻抗易產生）。此例中 選擇之100歐姆電阻約等於36歐姆/cm之電阻率。爲作成此一 決定，圖26之處理室分成三個假定部份如圖35所示。如每一 部份之電阻已知，總電阻爲各別部份電阻和之二倍。如圖3f 所示，部份I及III爲簡單之筒狀汽缸，其電阻爲 R = 〇 — .H A 其中P爲電阻率，L爲汽缸之長度，A爲汽缸之截面積 一椎形體，即部份II，之計算爲長度dx之碟形之電阻和，其 半徑隨位置而改變。碟形電阻和爲 'λ = ^ · Γ 利用p (锖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 农--------訂---------線· dx [(x-tan(^))2 此爲電組因數’其等於L/A並可以決定。如 32 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 403634 五、發明說明（） 其圖形所示’此因數爲2·74。因此’處理室之電組爲R=2.74^ 。以 ΙΙ=100Ω解出 Ρ=36.5ΩΑ;ιη。 電場碼之結果指出’固定電阻率之電阻較所不者爲高’此 可能由於一項事實，計算較案例#畫爲差’該處之電流源爲跨 汽缸末端之平板。在實際設計中’電極爲管壁及電阻在管壁上 之每一點，都不相同。由於脈衝產生器之設計，係由處理室之 實際電阻而定，處理室之實際量度爲產生準確電阻大小所必需 〇 在脈衝期間，沉積於食品中之能量與電場強度的平方成正 比。電場強度並非均勻的，因此吾人不可能希望能量沉積也是 均勻的。 做爲一比較方法，電場強度之平方係由沿處理室之路徑積 分而得。如食品量在全部時間流過路徑時所加之電場，則此値 代表流經路徑之食品量將接收之能。將一路徑與另一路徑比較; ，吾人假定流經處理室之食品之單位量以同一速度流過。（此 非一般情況，因此，圖30中之曲線應爲一般品質比較，及並 非能量沉積之準確指示）。 注意圖30所示，圖26之形狀而言，向處理室之中心線下 方流過之量，將爲接受流過處理室之內表面之食品量所接受之 能量之91%。（此無速度更正。）據此，有關沉積於去活化之選 擇最小電場強度以上之能量之百分比亦可計算。以現在情形， 沿處理室中線所沉積之能量之77%係沉積在27mm和42mm之 間。參考圖31之電場圖，吾人注意到該處爲跨〇.3V/cm之電 場強度圖，其爲選擇之値或門限電場。沿外壁，此値爲86%。 33 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (琦先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 展--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 403634 a7 ____B7_______ 五、發明說明（） 如上所提，此等數字並未計及食品流中之速度差。以特殊 處理室設計而言，如上所述者，吾人可計算每一流量所接受之 電脈衝數，及當每一脈衝到達時，一特別流量之大約位置。此 可提供處理均勻性之準確指示，即能量沉積之準確性。計算此 等計算時，假定液體食品流爲流線的。此外，提供平均處理位 準所需之平均處理位準及電脈衝率必需決定。當體積元件接收 之脈衝數增加時，平均處理位準亦增加。在此限制下，圖30 所示之能量圖可獲得。 爲此例之目的，選擇41.8焦耳/mm之處理位準。其對應 食品中之約攝氏10度之溫度上升，假定食品特性與水相似。 每一電脈衝能量可自脈衝形成網路之電容及充電電壓加以 計算，假定100%之能量轉移，利用：能量= 1/2XCV2，其中C 爲脈衝形成網路之總電容，（本例爲92毫微法拉)及V爲充電 電壓(本例爲35KV)。每脈衝之能量爲56焦耳。 其次選擇流動率。在渡越區中，流動可能爲流線型或亂流 ，但假定均爲流線型。以下之分析，係假定一直管以便計算。 (處理室之窄夾絕緣體部份接近渡越區之事實’可能造成流動 特性不易分辨爲流線型或亂流，即流動即使在計算之少於每小 時2000公升之雷諾數可能爲渡越狀態。）爲此例之目的，選 擇每小時1000公升之流速，其遠在渡越區之下(其爲遠在每小 時2000公升之下）。以每小時1000公升之流速’及41.8/mm焦 耳之能量沉積，吾人可計算所需之電力爲U.6KW。以每一脈 衝56焦耳計，即每秒需要207個脈衝。以每小時1〇〇〇公升之 流速，在絕緣體夾區之平均流速爲每秒354mm ’峰値流速約爲 34 >紙張尺度通用^國國家標準（CNS>A4規格（21(^ 297公爱) {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 农1111--—訂· ！ I---!·^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4〇36Rd 五、發明說明（） 708cm/s ° 在圓筒形管中之流線型流動有一拋物線速度分布，在中心 線之峰値速度等於二倍平均速度。在外壁之速度爲零。當流動 接近亂流時，拋物線變平而接近平坦流動。此點之峰値速度少 於二倍平均速度。 此例中，假定爲拋物線流動，每單位量之能量爲中心線之 流動而計算。以平均速度流量之能量爲41.8焦耳/mm之標定値 〇 假定流量在沿處理室之長度爲零mm點時，加上一電脈衝 。在速度爲354cm/s及時間在4.8毫秒之間，當每一隨後之脈 衝加上時，流量之位置可以計算。於是，所加之能量即可計算 ，能量。此等値見下表i : p 表1 脈衝數 位置(mm) 能量U/ml/脈衝） 1 0 .00057 2 17.1 .821 3 34.2 34.2 4 51.3 1.12 5 68.4 .0009 在進入處理室中心線流量，在第一個脈衝加上時之能量沉^ 積爲36.13焦耳，或平均能量沉積之86%。檢查當第一個脈衝 加上時已在處理室之流量可產生表2中之能量沉積如下： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装-------訂·！--線 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 表2 脈衝數 位置(mm) 能量（J/ml/脈衝） 1 8.55 .065 35 ϋ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公¥7 403634 A7 B7 五、發明說明（） 2 26.55 8.33 3 42.75 14.09 4 59.85 •11 __ 此爲最壞之情形，每mm僅22.6焦耳，或平均能量之54% 〇 表中之値爲近似値’因在處理室中之全長度之實際速度並 非常數。實際能量沉積可能稍高。 以上揭示之本發明已以特殊實施例及應用予以說明’對精 於此技藝之人士而言，修改及變化當屬可行，而不致有悖本發 明申請專利範圍之精神及範疇。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I-----------------^ 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨）