Identification of Electrical Pulse Shape (PEF) characteristics during interaction with liquid substances of varying densities

• Autorzy: Dróżdż Tomasz , Kiełbasa Paweł , Pysz Paweł , Miernik Anna , Kovalyshyn Oksana

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2025.04.08

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja charakterystyki kształtu impulsu elektrycznego (PEF) w czasie oddziaływania na substancje ciekłe o zróżnicowanej gęstości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article examines the pulse shape during the fixation process of the selected liquid food substances, each characterized by varying resistances. Significant intragroup variations were observed in the signal when different voltages were generated by the pulse generator under the same pulse width. Additionally, intergroup variations in the pulse shape were noted despite identical device settings. A similar trend was identified in dune analysis, where characteristics varied both within a single substance under different interaction voltages and between different substances tested at the same interaction voltage and pulse width. The identified differences, once quantitatively parameterized, will enable optimization of the PEF fixation process. This optimization will consider the resistance of the material being processed, minimizing unit energy consumption and improving overall process efficiency.

PL

W artykule dokonano analizy kształtu impulsu realizującego proces utrwalania wybranych ciekłych substancji spożywczych charakteryzujących się różną rezystancją. Odnotowano istotne wewnątrzgrupowe zróżnicowanie sygnału dla różnych napięć generowanych przez generator i tej samej szerokości impulsu oraz zróżnicowanie międzygrupowe w kształcie impulsu przy tych samych nastawach urządzenia. Podobne stwierdzenie dotyczy analizy wydmowej, której charakterystyka jest zróżnicowana w obrębie jednej substancji, ale zróżnicowanym napięciu oddziaływania oraz między badanymi substancjami przy tym samym napięciu oddziaływania i tej samej szerokości impulsu. Zidentyfikowane różnice pozwolą po ich ilościowej parametryzacji zoptymalizować proces utrwalania PEF w funkcji rezystancji utrwalanej materii minimalizując nakład energii jednostkowej oraz poprawiając skuteczność procesu.

Słowa kluczowe

EN

pulsed electric field; PEF; electric pulse; optimization; food preservation

PL

pulsacyjne pole elektryczne; PEF; impuls elektryczny; optymalizacja; utrwalanie żywności

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 101, nr 4
• Strony: 36--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Dróżdż Tomasz

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

• https://orcid.org/0000-0001-6624-9798

autor

Kiełbasa Paweł

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

• https://orcid.org/0000-0003-0249-8626

autor

Pysz Paweł

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

• https://orcid.org/0000-0001-7083-1078

autor

Miernik Anna

• University of Agriculture in Kraków, Balicka 104, 30-149 Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0394-9185

autor

Kovalyshyn Oksana

• Іvan Franko National University of Lviv

• https://orcid.org/0000-0002-7873-5424

Bibliografia

• [1] Zimmerman U. (1986) Electric breakdown, electropermeabilization and electrofision. Rev. Physiol., Biochem. Pharmacol., 105, 196-256
• [2] Oziemblowski M., Drozdz M., Kielbasa P., Drozdz T., Gliniak M., Nawara P., Ostafin M. (2017). Impact of pulsed electric field on the quality of unpasteurized beer. 2017 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE). Kościelisko, Poland, 2017, pp. 1-4. dodoi:10.1109/paee.2017.8009011
• [3] Lado B. H., Yousef A. E. (2002). Alternative food preservation technologies: Efficacy and mechanism, Microbes Infect, 2002, Volume 4, pp. 433-440.
• [4] Hodgins A., Mittal G., Griffiths M. (2002). Pasteurization offresh orange juice using low-energy pulsed electrical field, J. FoodSci, 2002, Volume 67(6), pp. 2294-2299.
• [5] Bendicho S., Barbosa-Cánovas G. V., Martin 0. (2002). Milk processing by high intensity pulsed electric fields, Trends Food Sci. Technol. 2002, Volume 13(617).
• [6] Martı´n-Belloso O., Vega-Mercado H., Qin B.L., Chang F.J., Barbosa-Canovas G.V., Swanson B.G. (1977) Inactivation of Escherichia coli suspended in liquid egg using pulsed electric fields. Journal of Food Processing and Preservation, 1977, Volume 21, pp.193–208.
• [7] Korzeniewska E., Sekulska-Nalewajko J., Gocławski J., Dróżdż T., Kiełbasa P.: Analysis of changes in fruit tissue after the pulsed electric field treatment using optical coherence tomography, Eur. Phys. J. Appl. Phys., 91 3 (2020) 30902, https://doi.org/10.1051/epjap/2020200021
• [8] Korzeniewska E., Gałązka-Czarnecka I., Czarnecki A., Piekarska A., Krawczyk A.: Influence of PEF on antocyjans in wine, Przegląd Elektrotechniczny (2018) 94 (1), pp. 57-60, doi:10.15199/48.2018.01.15
• [9] Gałązka-Czarnecka, I.; Korzeniewska, E.; Czarnecki, A.; Kiełbasa, P.; Dróżdż, T. Modelling of Carotenoids Content in Red Clover Sprouts Using Light of Different Wavelength and Pulsed Electric Field. Appl. Sci. 2020, 10, 4143. https://doi.org/10.3390/app10124143
• [10] Mączka, M.; Hałdaś, G.; Pawłowski, S. QCL Active Area Modeling with a View to Being Applied to Chemical Substance Detection Systems. Sensors 2023, 23, 389. https://doi.org/10.3390/s23010389
• [11] Wesołowski M., Nęcka K., Dróżdż T., Kiełbasa P. (2018).Koncepcja modelowania wyładowania pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF) w produktach przemysłu rolno – spożywczego. Przegląd elektrotechniczny, Poland, 2018, Volume 12, pp. 119-123, doi:10.15199/48.2018.12.25
• [12] Wesołowski M., Tabor S., Kiełbasa P, Kurpaska S. (2020). Electromagnetic and Thermal Phenomena Modeling of Electrical Discharges in Liquids. Applied Sciences. 2020, 10, 3900; doi:10.3390/app10113900