什么是欧姆加热杀菌？

    食品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。由于食品本身具有介电性质，当电流通过食品时，电能将在食品内部转化为热能，使食品温度升高，从而达到直接均匀加热杀菌的目的。食品欧姆加热技术由于具有物料升温快、加热均匀、无污染、易操作、热能利用率高、加工食品质量好等优点，近年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。

一、原理

    欧姆加热又称电阻加热，焦耳加热或电子加热。其主要原理是把物料作为电路中的一段导体，利用50~60Hz的低频交流电源提供电流，在所要加热的食品内部产生热量。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。当物料不导电时，此方法不适用。对于极低水分、干燥状态的食品，这种方法也不适用。

直流欧姆加热

    在电阻为R的材料两端加上电压为V的直流电源，电位差减小导致电载体发生移动，产生的热量与能量P 相当：

    上式表明，当外加电压一定时，电阻越小，发热量越大。因此，在采用欧姆加热时，为了获得充分大的发热量，有必要将电阻值减小到一定程度。由于食品、食品原料中含有各种电解质，其电阻很小，所以发热量很大。利用直流电不仅会引起食品成分的电解变质，还会使电极很快发生电解腐蚀，食品被金属离子污染。所以直流欧姆加热用于杀菌比较有效。

交流欧姆加热

    在材料两端加上交流电后，电场方向将随电流的频率反复改变，电载体往复运动。若用R表示试料的纯电阻，如下式所示，交流电加热时的发热量与交流电的频率无关（取电压与电流的波峰值时，将发热量乘以系数1/2），而与电阻成反比，则：

应用交流电加热的实际经验表明：当交流电的频率变化时，物料的升温速度变化很大。在食品加热中一般采用交流欧姆加热，其发热量为：。食品各部分的加热速度为：

    应用交流电加热的实际经验表明：当交流电的频率变化时，物料的升温速度变化很大。在食品加热中一般采用交流欧姆加热，其发热量为：食品各部分的加热速度为：式中：CP 为各部分物料比热容，J/(kg·C)；ρ为物料密度，kg/m3 ；R 为电阻，Ω；gradu 为任一点处的电位梯度，V/m；T为温度，℃；t为时间，s

二、特点

    欧姆加热是物料直接将电能转化为热能的过程，不需要物体表面和内部存在的温度差作为传热的推动力，而是在物料的整个体积内自身产生热量，故称为体积加热法或内部加热法。欧姆加热具有以下特点：

加热速度快

    加热速度即单位时间内物料升高的温度，它取决于单位时间内物料获得热量的多少。食品物料的电导率是影响加热速度的主要因素，电导率越大，加热速度越快；食品的pH值对加热速度也有一定影响，pH值越小，酸性越强，电导率越大，加热速度越快。欧姆加热的加热速度远远大于传统加热方式的加热速度，用欧姆加热进行解冻与传统的解冻方法相比能够节约40%~50% 的时间。食品加热处理的时间不宜过长，否则易造成食品营养成分的损失。欧姆加热大大提高了加热速度，能够生产出质量更好的食品。

加热均匀

    欧姆加热是由导电溶液中电流的通过而使物料在整个体积内自身产生热量，特别是对于含有较大颗粒的液态物料或含有细小颗粒的固液混合物。食物块加热时不经受从容器外层到中心的温度梯度，可实现固体和液体的同时升温，与传热加热相比，可有效避免液体部分过热。利用脉冲电场对具有软包装的食品进行加热，可以使未受热面积减少到总面积的2%以下，表明采用该方法对食品进行加热可以使物料均匀受热，所得产品营养成分损失少，品质高。

能量利用率高

    传统加热方式要通过加热介质对物料进行加热，在加热过程中有大量热量损失，而通电加热方式通过食品自身的电导特性直接把电能转化成热能，能量利用率高，节约能源。在直接接触式通电加热装置中，由于没有浸泡介质消耗能量，电能利用率更高。在电源切断后，加热过程没有滞后现象、热损失非常低。此外，通电加热可以对大体积和不规则物料进行均匀加热，而不损坏物料的品质。

三、应用

    欧姆加热技术是食品加工技术的一项新技术，可用于食品的杀菌、解冻、漂烫等。 根据欧姆加热的特点，适合于带有一定粘度产品的加热和杀菌处理。欧姆加热主要用于液体及固液混合物的杀菌、低酸性方便肉制品、整粒草莓、鱼糜制品、豆腐等的加工以及肉的解冻等。

杀菌

    杀菌是欧姆加热技术在食品中的主要应用。在欧姆加热应用的早期，因为还没有无菌包装技术，所以欧姆加热技术只用于罐头食品的灭菌和一些产品的巴氏杀菌。但由于罐头食品灭菌操作时需要特制的罐，因此没能成功应用于生产。欧姆加热技术首先取得成功应用是在乳品工业中。在带颗粒食品灭菌方面的应用和研究越来越多。欧姆杀菌技术适于处理粘度较高的液体物料，并可以含有一些颗粒，如肉汤、布丁的商业无菌处理。同时，这一技术还用于一些高粘度物料的消毒，如液态蛋制品、果汁的巴氏杀菌，并与无菌灌装系统进行连用，以加强这些产品的货架稳定性。最新的欧姆加热装置，采用快速真空冷却技术可以有效地降低杀菌过程中的加热强度；通透电极冷热双层对流技术，解决了电极和壁面结垢问题，加强了欧姆杀菌的操作连续性 。 利用欧姆加热技术对牛奶进行杀菌处理，可使牛奶达到完全无菌状态。也有用欧姆加热用于浓缩苹果汁加工中耐热菌 (酸土芽孢杆菌)的杀灭的研究，欧姆加热可有效杀灭苹果汁中的酸土脂环芽孢杆菌，既保持了良好的果汁质量，又不会使耐热菌超标。

解冻

    冷冻食品最终质量不仅取决于冷冻技术，而且取决于解冻技术。欧姆加热解冻是利用冷冻食品的电导特性，在电流通过冷冻食品物料内部时产生热量。 一般冷冻食品中，仍有5%~10%的水以较高浓度的溶液形式存在，这使通电加热具有可能性。

漂烫

    欧姆加热技术用于食品漂烫主要是可缩短漂烫时。20世纪70年代，商业化漂烫的欧姆加热系统 OSCO就已经成功开发