PEF等離子處理室的性能對處理效果有重要影響。目前較為常用的處理室有平板、同軸及同場三種類型，如下圖所示。較早期的處理室主要採用平板處理室，常用於間歇操作，樣品提前預放在處理室中，再接受PEF等離子處理，這種處理方式通常適用於少量價格昂貴食品的理論研究，後期的處理室逐步發展為流動處理方式，即處理的樣品通過進料泵進入處理室，再接受PEF等離子脈衝處理，然後流出處理室；在處理過程中，處理樣品進出處理室和PEF等離子處理是同步進行的。這種方式適用於PEF等離子的工業化應用，也是目前研究所採用的主要處理方式。
平板、同軸、同場PEF等離子處理室結構目前，有關PEF等離子處理室的研究主要集中在處理室類型和結構對殺菌效果的影響，主要開展處理室的電場分布、溫度場以及流體場的研究。由於處理室和食品直接接觸，首先必須保證食品質量安全，這就要求選擇能滿足食品安全的材料。
1 PEF等離子處理室類型
目前比較常用的是防腐蝕不鏽鋼電極和聚四氟乙烯外殼，亦有採用碳電極和陶瓷外殼，但其防腐蝕性能尚不清楚；其次，處理室設計也要滿足高壓絕緣的要求。另外，處理室的結構設計要充分考慮電場分布情況，以及處理室內食品流體場和溫度場分布。各種處理室在電場，溫度場，流體場以及等效電阻上的優缺點特性如下表所示。
PEF等離子處理室優缺點對比表2 PEF等離子處理室放電問題研究
理想的PEF等離子處理過程中，處理室中的電場分布均勻，極大限度地降低處理過程對食品的影響。實際PEF等離子處理設備運行過程中，當電場強度較高時，容易發生處理室內液態原料絕緣破壞而產生的放電現象。究其原因，一方面溶於液態食品中的氣體由於處理時溫度升高或連續流動，容易溢出在處理區域形成氣泡，氣泡的介電常數遠小於液體，因此，脈衝電壓基本上全施加在氣泡上導致氣泡擊穿。
另一方面，由於處理室電極設計不合理，在電極表面出現不平滑的微小金屬凸起，導致處理區域電場分布不均勻，在微尖端處局部場強畸變形成集中的電流，使局部液體發熱氣化形成氣泡，最終引起液態食品的絕緣擊穿。
此外，液態食品含有固體顆粒，液體與固體顆粒界面容易產生放電現象，或食品電導率較高(如≥10mS/cm)時，流過食品的漏電電流增加，溶液中的熱現象加劇，處理室擊穿概率增大。
處理室運行過程中的放電問題，是目前普遍面臨的重要問題。當處理室內壓強一定時，處理室內液體中氣泡的存在會對處理室內的電場分布造成極大的影響，使處理室發生放電擊穿的概率增加。當間距小於3mm的處理室中出現直徑大於1mm氣泡時，其介質擊穿閾值電壓遠大於間距大於5mm的處理室中出現直徑小於0.5mm氣泡的情況。
對處理室進行結構優化，來減少流速死區和局部的高溫區域，降低流路中氣泡產生的概率；或利用網狀電極代替同場處理室的管狀電極，並在同場處理室電極之間的處理區域中加入絕緣層以減少處理室發生擊穿的概率。
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