传统的热力灭菌技术容易实现安全性高,在工业中被广泛应用,但在热力灭菌的过程中会破坏食品营养以及改变食品本身原有的风味。随着人们物质水平的提高,人们在食品安全的基础之上对食品的营养以及风味有了更高的要求。高压脉冲电场灭菌技术是一种非热力灭菌技术,因其灭菌时间短、效率高、对食品附带损害小等优点被广泛关注,具有巨大的市场价值。但不同种类的微生物结构存在较大的差异,在脉冲电场作用下表现出的负载特性难以确定。目前实验室所用大功率高压脉冲电源输出波形多为指数衰减波,即使是能输出方波的高压脉冲电源,但在容性负载下脉冲电压难以迅速下降,无法正常输出方波影响灭菌效果。为了满足不同灭菌实验的需求,本文研制了一种电压幅值、频率、脉宽可调,能在多种负载下正常输出方波的大功率高压脉冲电源,并以牛初乳为对象进行灭菌实验。本文首先概述了高压脉冲电场灭菌的发展和研究现状,对脉冲电场灭菌效果的影响因素进行了阐述,对常见脉冲电源的类型进行分析,对其优缺点进行总结,确定了基于Marx电路结构来设计脉冲电源。通过对Marx电路的放电特性及性能进行研究分析,对经典Marx电路进行改进提出了半桥式Marx电路,并以此作为脉冲源的主电路。通过对常用的固态开关进行对比,结合本文需要选用IGBT作为开关器件。根据脉冲电场灭菌实验的需要对脉冲源提出了性能指标,对电路中的元器件进行参数计算和选型。对主电路结构进行仿真分析,验证了输出参数以及多负载适应能力。设计了驱动电路、隔离电路以及控制电路。完成了脉冲电源的搭建和性能测试,该脉冲电源可输出幅值0～10k V、脉宽0～20μs、脉冲频率0～1k Hz的方波脉冲,输出最大电流可达800A,并且具有过流保护功能及多负载适应能力,能够满足不同脉冲杀菌实验的需求。利用所研制的脉冲源对牛初乳进行灭菌实验,分析了电场强度、脉冲重复频率以及脉冲宽度对灭菌效果的关系。研究表明提高电场强度、脉冲频率及脉宽均能增强灭菌效果,但电场强度对灭菌效果的影响更显著。