食品行业的欧姆定律

　　欧姆加热背景

　　欧姆加热、微波加热、脉冲电场加热、射频加热等均是常见的新型体积加热方法，其中欧姆加热通常也称为通电加热、纯电阻加热等。欧姆加热于19世纪初开始研发，后来逐渐应用于处理液态流体食品以及罐头的初步热加工。随着技术研发的深入和应用成熟，在20世纪初，欧姆加热技术获得巨大发展，尤其是在法兰克福香肠、类似食品的热加工、罐头食品的热加工和牛奶的低温杀菌工艺方面，均获得了初步的商业化实践和应用。目前，全球范围内运用欧姆加热技术的设备在30套以上，主要集中在发达国家，如美国、日本和欧洲等。例如英国的C.TeehInnovation等，主要被用于生产常温或冷冻冷藏流通的高品质、高附加值食品，日本的ISUMIFoodMachinery、FrontierEngineering，主要用于生产含整粒水果的酸乳酪等产品的原材料杀菌等。雀巢公司也将欧姆加热技术应用于生产调理食品以供应餐饮市场。欧姆加热技术在这些发达国家得到有效地推广应用，而我国目前还处于刚刚起步阶段。

　　欧姆加热原理

　　欧姆加热的原理是将物料作为电路中一段导体，利用导电时它本身所产生的热达到加热的目的。欧姆加热是利用食品物料的电导特性来加工食品的技术。其电导方式是离子的定向移动，如电解质溶液或熔融的电解质等。当溶液温度升高时，由于溶液的黏度降低，离子运动速度加快，水溶液中离子水化作用减弱，其导电能力增强。由于大多数食品含有可电离的酸和盐，当在食品物料的两端施加电场时，食品物料中通过电流并使其内部产生热量。但是该方法不适用于以下两种情况：一是当物料不导电时；二是水分含量极低、干燥状态的食品。

　　欧姆加热技术的优势

　　与传统加热方式相比，欧姆加热技术在食品应用中的优势主要有以下几点：

　　1）不需传热面，不存在温度梯度，加热均匀，加热食品内部温度梯度小，颗粒直接被加热，颗粒表面和颗粒中心、颗粒和液相温差不大，不会造成液相过热;

　　2）欧姆加热是快速的体积加热，不受物料尺寸和形状的影响，对产品机械损伤小，产品质量高;

　　3）温度升高快，含颗粒的食品能以每秒种2℃的速度快速升温，有杀菌效果，产品货架寿命长;

　　4）欧姆加热技术与其相似的微波加热相比，能效更高，能量的转化率可高达90%以上，热渗透性也远远高于微波加热，且整个过程无任何噪音，环境友好，没有传热面，不会产生传统换热器在高温下易结垢、结焦的现象；

　　5）与无菌包装技术结合能生产出高附加值的食品；

　　6）最适合于对剪切力敏感的食品；

　　7）操作控制简单，可快速启动和关闭，维护费用低，动力输入量检测精确，可采用前反馈控制，加工范围广、成本低、成本投资回收快、无污染；

　　8）可以加工25mm以下的颗粒，固形物含量可以高达80%；

　　9）对加工食品的感官品质影响很小，对加工食品中营养素及活性成分的损失小，可以很好地保留食品的原有风味以及尽可能****降低营养价值的损失；

　　欧姆加热技术以其自身独特的优势，在加热高黏度、富含蛋白质的食品方面有明显的优势，在大块冷冻食品的加热与解冻以及在食品的无菌加工环节中均有着很大的研究空间和发展潜力。欧姆加热有很多优点，但在推广应用过程中也存在着一些障碍。目前该技术在研究应用中存在的主要问题有：

　　1）在加热速度的控制方面：由于欧姆加热的加热速度与食品物料的电导率直接相关，而物料的电导率又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，未来需要实现加热速度随着物料的电导率变化实现自动控制。

　　2）对于非均质的复杂食品物质，各部分电阻都不同，在通电时内部电流能否均匀分布成为影响加工品质的关键。

　　欧姆加热的食品应用

　　欧姆加热技术是食品加工技术的一项新技术。可用于食品中的杀菌、解冻、烫漂，但主要用于带颗粒食品的杀菌方面。除上述的几方面应用之外，也应用于在果蔬脱皮、植物中色素等提取以及精馏等方面。此外，欧姆加热在航空飞行期间食品及其废弃物的热处理方面也有应用，也可用于在特种战场食品的热加工等方面。未来，随着国民生活水平的提高，对高附加值的食品需求量的与日俱增，欧姆加热技术必将得到大力发展并在食品热加工中有广阔的应用前景。