歐姆加熱技術(shù)原理

歐姆加熱技術(shù)原理目錄概述1歐姆加熱基本原理2歐姆加熱的影響因素4歐姆加熱殺菌機(jī)理3歐姆加熱特點(diǎn)5電能就已經(jīng)被用于加熱具有一定流動(dòng)性的食品美國(guó)的一些大型農(nóng)場(chǎng)通過兩塊平行的金屬板對(duì)牛奶進(jìn)行殺菌，獲得了“電力消毒牛奶”英國(guó)電氣研究發(fā)展中心研究出連續(xù)式歐姆加熱器，并取得專利Zaror等建立了歐姆加熱殺菌的數(shù)學(xué)模型Ould等概括了流體的歐姆加熱的基本原理和物理模型為之后的研究奠定了理論基礎(chǔ)十九世紀(jì)20世紀(jì)初期1980年1993年1984年英國(guó)APVBaker公司設(shè)計(jì)制造了連續(xù)式商業(yè)生產(chǎn)型歐姆加熱器，用于含顆粒流體食品的加熱殺菌至今國(guó)內(nèi)外已研發(fā)了多種歐姆加熱裝置一、概述一、概述一、概述歐姆加熱的基本原理是把食品作為電路中一段導(dǎo)體，當(dāng)電流通過時(shí)，在食品物料內(nèi)部將電能轉(zhuǎn)化為熱能，引起食品溫度升高，從而達(dá)到直接均勻加熱殺菌的目的。二、歐姆加熱基本原理三、歐姆加熱殺菌機(jī)理

1、熱效應(yīng)食品內(nèi)部溫度升高，有利于滅菌

2、“電穿孔”效應(yīng)歐姆加熱可以產(chǎn)生“電穿孔”效應(yīng)，導(dǎo)致微生物細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)容物滲漏，造成細(xì)胞死亡，進(jìn)而引起菌體死亡。耿敬章等研究了歐姆加熱對(duì)蘋果汁中嗜酸耐熱菌的殺滅作用，經(jīng)歐姆加熱處理后，通過掃描電鏡(ESEM)可觀察到菌體細(xì)胞表面發(fā)生凹陷和破損，用電導(dǎo)率儀和紫外吸收分光光度計(jì)可檢測(cè)到菌懸液的電導(dǎo)率和吸光度值增加，據(jù)此得出歐姆加熱處理造成了嗜酸耐熱菌細(xì)胞膜的“電穿孔”，導(dǎo)致微生物細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)容物逸出，造成菌體死亡。

三、歐姆加熱殺菌機(jī)理四、歐姆加熱的影響因素

1電導(dǎo)率

2溫度

3固體的大小

4液體的黏度

5物料的質(zhì)量流量

6顆粒密度

7加熱體積

8電極形狀1、電導(dǎo)率物料的電導(dǎo)率是歐姆加熱的首要影響因素。物料本身電導(dǎo)率、固液體間的電導(dǎo)率差異以及非導(dǎo)電性物質(zhì)的存在都會(huì)影響歐姆加熱的效果。食品中如果非導(dǎo)電性物質(zhì)過多，在加熱時(shí)，易使顆粒物料過度受熱。四、歐姆加熱的影響因素沈五雄等模擬了含絕緣體材料的歐姆加熱過程，結(jié)果表明加熱過程中絕緣體對(duì)電流有明顯的阻擋作用，對(duì)加熱的均勻性有很大影響。

四、歐姆加熱的影響因素非導(dǎo)電性物質(zhì)含量高的食品不適合應(yīng)用歐姆加熱技術(shù)2、溫度溫度對(duì)歐姆加熱過程的影響是通過改變物料電導(dǎo)率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。溫度升高，電導(dǎo)率增加，加熱速率增大。在加熱過程中，應(yīng)結(jié)合其他因素來(lái)確定最適宜的溫度。

四、歐姆加熱的影響因素3、固體的大小顆粒的尺寸對(duì)加熱速率的影響不大，馮晚平等研究了歐姆加熱中冷凍豬肉尺寸對(duì)解凍效果的影響，結(jié)果表明，不同尺寸的冷凍豬肉在相同電勢(shì)梯度下，解凍速率差異很小。四、歐姆加熱的影響因素但采用歐姆加熱處理的含顆粒食品，一般要求其顆粒直徑小于25mm。這是因?yàn)樵跓o(wú)菌操作過程中，顆粒過大會(huì)使其在進(jìn)料斗中遭到機(jī)械損傷，且不能保證在流經(jīng)電場(chǎng)時(shí)得到足夠的熱處理。4、液體的黏度在加熱過程中，如果液體粘度過小,顆粒會(huì)沉淀在加熱器底部，液體則直接流經(jīng)電極，從而導(dǎo)致固液兩相受熱不均勻；液體黏度越大，固液兩相對(duì)流傳熱系數(shù)越小，加熱速率就越大，但液體粘度過大時(shí)，顆粒之間、顆粒與加熱器管壁之間的相互磨損都會(huì)破壞顆粒的結(jié)構(gòu)完整。在加熱過程中要注意液體黏度的變化，液體中如含有淀粉、受熱易失水的顆粒等，都會(huì)影響載流液體的黏度，因此對(duì)含有淀粉等黏稠成分在加工前要進(jìn)行預(yù)處理，防止在加工過程中該類物質(zhì)發(fā)生相變而影響液體的黏度，對(duì)易失水的顆粒食品在加工過程中要注意保持液體黏度的恒定。四、歐姆加熱的影響因素在加熱功率一定的情況下，產(chǎn)品的溫升與質(zhì)量流量成反比，所以應(yīng)控制流量穩(wěn)定，否則會(huì)引起產(chǎn)品的溫度的變化。徐巍等研究了液態(tài)食品連續(xù)歐姆加熱中，不同進(jìn)口流速下自來(lái)水加熱室中心溫度的變化。5、物料的質(zhì)量流量四、歐姆加熱的影響因素6、顆粒密度顆粒密度過大，有可能沉淀在加熱器底部，而導(dǎo)致顆粒過度受熱。相反，密度過小的顆粒在加工過程中會(huì)懸浮在液體表面，不能很好地估計(jì)其在加熱器內(nèi)的滯留時(shí)間和受熱情況。在加熱時(shí)，可選擇合適的液體承載密度不同的顆粒。在歐姆加熱中，顆粒物料的含量一般在20%-70%之間。對(duì)顆粒含量較高的食品，一般要求顆粒小且具有一定的柔韌性，并且為了減小顆粒間的空隙度，還要求顆粒具有多樣的幾何形狀。對(duì)顆粒含量較低的食品，則要采用粘度較大的液體來(lái)保持顆粒的懸浮狀態(tài)。四、歐姆加熱的影響因素陳年等研究了不同溫度下紅棗汁中電導(dǎo)率與可溶性固形物含量的關(guān)系。

四、歐姆加熱的影響因素在其它條件相同時(shí)，殺菌率隨加熱體積的增大而增強(qiáng)。加熱體積的增大導(dǎo)致溶液的電流變大，引起細(xì)胞膜表面的電穿孔，致使菌體死亡。耿敬章等研究了加熱體積對(duì)歐姆加熱殺滅蘋果汁中的嗜酸耐熱菌的影響。7、加熱體積四、歐姆加熱的影響因素電極形狀不同，電流密度分布也不同，實(shí)踐中，可根據(jù)食品物料的形狀和配方選用適用形狀的加熱電極。姜欣等研究了歐姆加熱過程中不同電極形狀的溫度場(chǎng)分布，結(jié)果表明矩形和圓形電極板加熱效率較高。8、電極形狀

四、歐姆加熱的影響因素五、歐姆加熱特點(diǎn)01不存在溫梯度，加熱均勻02加熱速度快食品營(yíng)養(yǎng)成分損失小能量利用率高

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041、不存在溫度梯度，加熱均勻五、歐姆加熱特點(diǎn)

歐姆加熱是由電介質(zhì)中電流的通過而使物料在整個(gè)體積內(nèi)由于自身的電阻性而自身產(chǎn)生熱量，對(duì)于含有較大顆粒的粘稠狀物料或含有細(xì)小顆粒的固液混合物料作用效果最為明顯，不存在傳統(tǒng)加熱時(shí)的從容器外層到中心的溫度梯度，可實(shí)現(xiàn)固體和液體的同時(shí)升溫，所以其與傳統(tǒng)加熱相比，可避免液體部分的過熱，從而實(shí)現(xiàn)均勻加熱。周亞軍等對(duì)水果通電加熱時(shí)的溫度場(chǎng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明:純水果汁、含水果顆粒果汁加熱中的溫度分布接近于均勻溫度場(chǎng)。五、歐姆加熱特點(diǎn)歐姆加熱屬于體積加熱，顆粒的受熱溫度比液體更高，能以每秒鐘2℃的速度快速升溫，避免了食品表面過度加熱的危害，可以最大限度的保持產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)。2、加熱速度快五、歐姆加熱特點(diǎn)戴妍等研究了歐姆加熱對(duì)豬肉蛋白質(zhì)降解、氧化以及凝膠特性的影響，發(fā)現(xiàn)將豬肉加熱到不同溫度時(shí)，歐姆加熱加熱時(shí)間大約為水浴加熱時(shí)間的1/10左右。

歐姆加熱是通過物料自身的電導(dǎo)特性直接把電能轉(zhuǎn)化成熱能，大大減少了傳統(tǒng)加熱方式在加熱介質(zhì)中熱傳遞過程中的熱量的損耗。陳波等研究了歐姆加熱對(duì)大豆醬中酵母菌殺菌效果及營(yíng)養(yǎng)成分的影響，結(jié)果表明，在歐姆加熱過程中，能量平均利用率達(dá)