脉冲电场灭菌技术可以在保持被处理食品的营养成分与天然风味的情况下杀灭细菌,因此在液体食品灭菌技术研究领域受到广泛关注。当对高导电性液体食品施加高压脉冲时,由于其等效阻抗较小,会有较大的脉冲电流产生,使得处理后的温升较高。较高的电导率也会影响高压脉冲参数,降低灭菌效果。如何用高压脉冲电场处理高导电性液体食品,成为脉冲电场灭菌技术中的难点。本文通过理论分析和灭菌实验,为高导电性液体食品脉冲电场灭菌处理的工业化应用提供了技术依据。为分析脉冲电场作用下细菌细胞膜响应,本文建立了单个细菌的球状模型,通过求解拉普拉斯方程推导出跨膜电压表达式。根据表达式进行了跨膜电压的频域和时域分析。频域分析结果表明,外电场作用下的细菌细胞膜体现出低通滤波器的特性。时域分析结果表明,方波脉冲作用下的跨膜电压幅值与脉宽有关；单指数衰减波脉冲作用下的跨膜电压幅值与衰减时间常数有关；振荡衰减波脉冲作用下的跨膜电压幅值与振荡频率有关。针对传统双极性高压脉冲电路的缺点,设计了较高效率的双极性单指数衰减波脉冲电路。设计了具有不同电极结构的处理腔,使其内部电场分布分别为稍不均匀电场、不均匀电场以及极不均匀电场。通过不同脉冲幅值、不同脉宽下脉冲电场灭菌实验,比较了不同电场分布对脉冲电场灭菌的影响。通过0.02MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa压力条件下灭菌效果对比,分析了真空、常压以及高气压对脉冲电场灭菌的影响。实验结果表明,可以通过建立极不均匀电场、提高局部电场强度、增加压力的方法降低细菌残活率。为了比较场强相同时方波脉冲与单指数脉冲作用下的灭菌效果,本文设计了方波脉冲电路,用IGBT控制方波脉冲的产生,通过脉冲变压器升压产生高压脉冲。对比了相同场强时方波脉冲、1mm间隙电极下以及单指数衰减波脉冲、3mm间隙电极下的灭菌效果。实验结果表明,当场强不变时,降低脉冲幅值,改善高压脉冲波形可以有效降低细菌残活率。为了分析脉冲电场作用下细菌残活率随电场强度变化的规律,本文根据实验数据拟合出细菌残活率-场强的指数数学模型,认为细菌残活率随场强升高呈指数趋势变化。并通过数学推导分析了常用的线性数学模型与指数数学模型之间的联系以及各自的适用范围,认为常用的线性数学模型是指数数学模型在一个局部的线性化近似表达。