高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)技术是一种新兴的低温食品灭菌技术,是有望取代传统热力灭菌方法的技术之一。PEF处理技术通过施加具有较高电场强度、一定脉冲宽度和脉冲频率的高压脉冲对液体食品进行处理。高强度的电场可作用于食品中的微生物并令其失活,而且电场处理后温升小,对食品天然的风味以及营养物质都有高质的保留。牛乳作为全球人民的日常生活的必需品,富含多种人体所需的营养物质,但传统的热力灭菌方法在对牛乳进行消毒灭菌的同时,对牛乳本身的品质和营养产生了许多不利的影响:一方面经过高温之后,牛乳的颜色加深,产生蒸煮味,部分维生素损失等;另一方面高温处理后的牛乳蛋白质发生凝固,易导致设备内部积垢,降低设备使用年限,降低效率,同时存在对产品质量的二次影响。因此若采用PEF处理技术对牛乳进行灭菌处理,有望解决上述问题并更好的保留牛乳中的营养成分和原始风味。另一方面,虽然国内外近年来对PEF灭菌技术进行了各方面的研究,并取得了大量进展,但在PEF的灭菌机理,规模化的脉冲电场灭菌处理系统,最佳的脉冲电场灭菌条件以及PEF处理后对特定液体食品理化性质的具体影响还未有明确的结论和成熟的理论体系。PEF技术还尚未达到工业化的标准,这就急需各国学者更为深入探究和完善PEF技术,为还未解决的问题提供理论以及实践上的支撑,加快其工业化进程。针对上述问题,本论文通过钻研国内外大量相关文献,搭建了一套高压脉冲电场处理系统,在对该系统灭菌能力进行了验证后,探究了在不同运行参数下该系统对牛乳的灭菌效果和其中部分营养物质的影响规律,主要工作如下:首先,对高压脉冲灭菌系统进行了设计,并利用Pspice软件对设计的系统展开了脉冲波形的仿真模拟,依据设计的系统,对系统的整体的电路拓扑进行搭建,各个重要单元展开设计和配置,包括火花间隙开关的设计及制作,处理室的设计和制作以及整个系统的电路搭建,建立起一套可产生指数脉冲波的高压脉冲灭菌装置,通过电路测试,该系统可以达到目标波形。其次,探究了电场强度、脉冲数及处理对于灭菌效果的影响及规律。研究发现电场强度和脉冲数都与灭菌效率正相关,灭菌前后液体的温升以及电导率的增值均与电场强度和脉冲数正相关,在电场强度为40k V/cm和1000脉冲数在静止处理室下可达到94.41%的灭菌率,且温升仅为3.4℃,电导率增值为15.9μs/cm,且能量损耗仅为1.29k J。最后,以原牛乳为实验原料,以电场强度和处理时间为双因素,对比PEF处理后前后的原牛乳进行菌落总数以及原牛乳的理化性质,发现该PEF对原牛乳有良好的灭菌处理效果,同时其灭菌效率与脉冲数和电场强度均呈现正相关关系。经PEF作用后原牛乳中的游离氨基酸含量有明显增加,蛋白质含量则略微降低,电导率也有小幅度的提升,温升小,且在脉冲数和电场强度的递增后,此类变化越明显,而p H值几乎不受影响。在35k V/cm和2000脉冲数条件下,原牛乳的灭菌效率可达90.98%,氨基酸增量为24.56mg/L,蛋白质减少量为48.80mg/L,电导率上升0.05ms/cm,温升为5.9℃,能量消耗为6.36k J。对PEF系统能量效率进行分析,得到PEF系统在各电参数下的能量效率均大于90%,且输入能量密度与原牛乳灭菌效率及其理化性质均有一定的线性关系。经与巴氏灭菌后原牛乳的各项理化指标对比,PEF的各项指标的变化均小于巴氏灭菌,证实了本高压脉冲灭菌系统对牛乳确有低能耗的冷灭菌效益。