单长松┃欧姆加热技术在食品加工中的应用进展(4)
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4 欧姆加热技术在食品加工中的应用
2. 3 能效高、 环境友好
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(1)加热速度的控制：由于欧姆加热的加热速度与食品物料的电导率直接相关，而物料的电导率有随其温度的升高而快速升高，特别是对于批式欧姆加热系统来说，在加热的后期，物料的加热速度较难控制，因此，应根据食品物料的电导率变化实现加热速度的自动控制。
单长松┃欧姆加热技术在食品加工中的应用进展
2018-01-29 11:26 来源:食品与发酵工业杂志 技术 /操作系统
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参考文献
(2)非均匀食品物料的预处理：食品加工过程中，食品特别是固液两相食品的混合不充分可能造成加工原料各处电导率不同，从而影响各处加热温度，因此，应保证原材料预处理的均匀性。
3 影响食品欧姆加热的主要因素 3. 1 食品物料的物理化学性质及其随温度的变化规律
单长松， 李法德， 王少刚， 赵子彤， 陈超科， 吴澎
欧姆加热技术作为21世纪最具前景的新型食品加热技术，可广泛应用于食品的杀菌、灭酶、漂烫及解冻、发酵等加工工艺。与传统的加热方式相比，欧姆加热更适合于加工高蛋白食品原料、高黏度食品原料和固液混合食品的高温瞬时加热，并能最大限度的保持食品的鲜度和风味等。
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原标题：单长松┃欧姆加热技术在食品加工中的应用进展
山东农业大学食品科学与工程学院； 山东农业大学机械与电子工程学院
接触式解冻和浸泡式解冻是欧姆加热解冻2种主要方式，二者的主要区别是电极与食品物料是否直接接触。早期用于欧姆加热解冻的装置均属于接触式解冻[42]，但是由于实际应用中食品物料不规则的形状，使得食品物料与电极很难充分接触，造成电流分布不均，使金属极板上产生电火花或者出现物料局部过热现象。20世纪末，NEVEH等[43]首次提出浸泡式解冻的方法，直接解决了电极与物料接触不充分的问题，在保证食品品质的前提下将解冻速度提高了3倍。李修渠等[44]通过建立欧姆加热模型，研究了浸泡介质的物料放置位置对浸泡式解冻方法对冷冻肉解冻速率的影响，并利用解冻模拟电路模型研究了电场与电能利用率的关系。冯晚平等[45]研究了欧姆加热电源的电流和频率对解冻速率的影响，发现解冻速率与电源频率成正相关关系，矩形波解冻效果最好。
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Key wordsohmic heating; electrical conductivity; enzyme; microorganism; food processing
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虽然欧姆加热技术在食品热加工方面的发展具有非常广阔的前景，但目前仍存在着不少亟待解决的问题，主要体现在一下几点：
Fig.2 Power supply types of ohmic heating
电源作为整个欧姆加热系统的供电设备，其选择会直接影响欧姆加热对食品物料的处理效果。欧姆加热的电源主要有两类：直流电源和交流电源。由于直流电源常在电极-食品界面产生电化学反应而造成电极的腐蚀和对食品的污染，所以不常用。交流电源又可分为低频交流电源(50 Hz或60 Hz)和高频交流电源。早期用于欧姆加热技术研究所使用的电源均为低频交流电源，随着对欧姆加热技术研究的深入，发现低频率电源也会引起物料中水和其他组分的电解，而高频率电源能够有效降低电极材料的电化学腐蚀问题和极板粘附污染问题[16-18]，这使得高频交流电源逐渐成为商业化发展的需求。高频交流电的获取主要由两种方式：功率放大型(图2-a)和开关电源型(图2-b)。前者是利用功率放大器将信号发生器发生是任意频率的信号升压后作为欧姆加热系统的电源使用。该种类型的电源的频率、波形以及电压等可以通过调节信号发生器或功率放大器实现精密控制，但能效较低，只适合实验室研究使用。熊秀芳[19]使用该类型的电源作为欧姆加热系统的电源，对豆腐凝胶过程中的流变特性就进行了研究。而开关电源型电源则是首先对商用电源进行整流等处理，使交流电转换为直流电，然后利用大功率IGBT将直流电转化为频率和幅值可调的方波交流电供欧姆加热系统使用。该类型电源能效较高，是目前商业化应用在最多的电源设备。李法德等[20-22]设计了该类型的电源作为欧姆加热系统的供电装置，电压幅值达400 V，电源频率在50～25 kHz连续可调，占空比在10%～90%连续可调，最大输出功率达16 kW，并使用该电源对豆浆中的酶以及其他理化指标进行一系列的研究[23]。LIMA等[24]使用不同频率和波形的电源对萝卜组织电导率的影响进行了研究，发现频率和波形对物料电导率均有一定等的影响。
Fig.1 Schematic diagram illustrate the principle of ohmic heating
常见的欧姆加热装置可分为2种：批式欧姆加热设备和连续式欧姆加热设备。两者的主要差别是后者需要一个管道系统用泵来输送食品物料。无论是批式欧姆加热设备还是连续式欧姆加热设备，加热室都是非常重要的部件。
由欧姆加热的原理可知，欧姆加热过程中单位体积的发热功率与食物物料内部电场强度的平方以及食品物料的电导率成正相关关系[15]。前者可以通过调整电极间距和电压进行调整，因此，影响欧姆加热最重要的因素便是食品原料的电导率及其随温度的变化特性。研究表明，常温常压条件下(25 ℃，101 kPa)，适于欧姆加热的食品原料的电导率应在0.01～10 s/m之间。若物料电导率低于最低值或高于最高值，则物料会由于其自身阻抗太大或太小无法被加热。由于部分食品物料的电导率随物料温度呈非线性变化关系，尤其是富含油脂或包含生淀粉颗粒的食品物料。因此，使用欧姆加热技术对这类物料加工时须考虑温度对电导率的非线性影响因素。
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欧姆加热技术在食品加工中的应用进展
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2 食品欧姆加热技术的特点 2. 1 加热均匀、 不需传热面、 不影响食品的品质
5 存在的问题与展望
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3.3.1 电极材料的选择
图1 欧姆加热原理图
1 食品欧姆加热技术的原理
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(3)温度的实时检测：在连续欧姆加热系统中，对食品物料尤其是液固两相食品在加热过程中 “冷点和热点”的实时监测与控制非常重要，但是，由于食品在加热过程中处于流动状态，很难实现“冷点和热点”的实时监测与控制。
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