食品的歐姆加熱是利用食品物料的電導(dǎo)特性來(lái)加工食品的技術(shù)。由于食品本身具有介電性質(zhì)，當(dāng)電流通過(guò)食品時(shí)，電能將在食品內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱能，使食品溫度升高，從而達(dá)到直接均勻加熱殺菌的目的。食品歐姆加熱技術(shù)由于具有物料升溫快、加熱均勻、無(wú)污染、易操作、熱能利用率高、加工食品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)逐漸引起國(guó)內(nèi)外食品科學(xué)工作者的關(guān)注。

一、原理

    歐姆加熱又稱電阻加熱，焦耳加熱或電子加熱。其主要原理是把物料作為電路中的一段導(dǎo)體，利用50~60Hz的低頻交流電源提供電流，在所要加熱的食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量。其電導(dǎo)方式是離子的定向移動(dòng)，如電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)等。當(dāng)溶液溫度升高時(shí)，由于溶液的黏度降低，離子運(yùn)動(dòng)速度加快，水溶液中離子水化作用減弱，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。由于大多數(shù)食品含有可電離的酸和鹽，當(dāng)在食品物料的兩端施加電場(chǎng)時(shí)，食品物料中通過(guò)電流并使其內(nèi)部產(chǎn)生熱量。當(dāng)物料不導(dǎo)電時(shí)，此方法不適用。對(duì)于極低水分、干燥狀態(tài)的食品，這種方法也不適用。

直流歐姆加熱

    在電阻為R的材料兩端加上電壓為V的直流電源，電位差減小導(dǎo)致電載體發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生的熱量與能量P 相當(dāng)：

    上式表明，當(dāng)外加電壓一定時(shí)，電阻越小，發(fā)熱量越大。因此，在采用歐姆加熱時(shí)，為了獲得充分大的發(fā)熱量，有必要將電阻值減小到一定程度。由于食品、食品原料中含有各種電解質(zhì)，其電阻很小，所以發(fā)熱量很大。利用直流電不僅會(huì)引起食品成分的電解變質(zhì)，還會(huì)使電極很快發(fā)生電解腐蝕，食品被金屬離子污染。所以直流歐姆加熱用于殺菌比較有效。

交流歐姆加熱

    在材料兩端加上交流電后，電場(chǎng)方向?qū)㈦S電流的頻率反復(fù)改變，電載體往復(fù)運(yùn)動(dòng)。若用R表示試料的純電阻，如下式所示，交流電加熱時(shí)的發(fā)熱量與交流電的頻率無(wú)關(guān)（取電壓與電流的波峰值時(shí)，將發(fā)熱量乘以系數(shù)1/2），而與電阻成反比，則：

應(yīng)用交流電加熱的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)交流電的頻率變化時(shí)，物料的升溫速度變化很大。在食品加熱中一般采用交流歐姆加熱，其發(fā)熱量為：。食品各部分的加熱速度為：

    應(yīng)用交流電加熱的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)交流電的頻率變化時(shí)，物料的升溫速度變化很大。在食品加熱中一般采用交流歐姆加熱，其發(fā)熱量為：食品各部分的加熱速度為：式中：CP 為各部分物料比熱容，J/(kg·C)；ρ為物料密度，kg/m3 ；R 為電阻，Ω；gradu 為任一點(diǎn)處的電位梯度，V/m；T為溫度，℃；t為時(shí)間，s

二、特點(diǎn)

    歐姆加熱是物料直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程，不需要物體表面和內(nèi)部存在的溫度差作為傳熱的推動(dòng)力，而是在物料的整個(gè)體積內(nèi)自身產(chǎn)生熱量，故稱為體積加熱法或內(nèi)部加熱法。歐姆加熱具有以下特點(diǎn)：

加熱速度快

    加熱速度即單位時(shí)間內(nèi)物料升高的溫度，它取決于單位時(shí)間內(nèi)物料獲得熱量的多少。食品物料的電導(dǎo)率是影響加熱速度的主要因素，電導(dǎo)率越大，加熱速度越快；食品的pH值對(duì)加熱速度也有一定影響，pH值越小，酸性越強(qiáng)，電導(dǎo)率越大，加熱速度越快。歐姆加熱的加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)加熱方式的加熱速度，用歐姆加熱進(jìn)行解凍與傳統(tǒng)的解凍方法相比能夠節(jié)約40%~50% 的時(shí)間。食品加熱處理的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則易造成食品營(yíng)養(yǎng)成分的損失。歐姆加熱大大提高了加熱速度，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量更好的食品。

加熱均勻

    歐姆加熱是由導(dǎo)電溶液中電流的通過(guò)而使物料在整個(gè)體積內(nèi)自身產(chǎn)生熱量，特別是對(duì)于含有較大顆粒的液態(tài)物料或含有細(xì)小顆粒的固液混合物。食物塊加熱時(shí)不經(jīng)受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，與傳熱加熱相比，可有效避免液體部分過(guò)熱。利用脈沖電場(chǎng)對(duì)具有軟包裝的食品進(jìn)行加熱，可以使未受熱面積減少到總面積的2%以下，表明采用該方法對(duì)食品進(jìn)行加熱可以使物料均勻受熱，所得產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分損失少，品質(zhì)高。

能量利用率高

    傳統(tǒng)加熱方式要通過(guò)加熱介質(zhì)對(duì)物料進(jìn)行加熱，在加熱過(guò)程中有大量熱量損失，而通電加熱方式通過(guò)食品自身的電導(dǎo)特性直接把電能轉(zhuǎn)化成熱能，能量利用率高，節(jié)約能源。在直接接觸式通電加熱裝置中，由于沒(méi)有浸泡介質(zhì)消耗能量，電能利用率更高。在電源切斷后，加熱過(guò)程沒(méi)有滯后現(xiàn)象、熱損失非常低。此外，通電加熱可以對(duì)大體積和不規(guī)則物料進(jìn)行均勻加熱，而不損壞物料的品質(zhì)。

三、應(yīng)用

    歐姆加熱技術(shù)是食品加工技術(shù)的一項(xiàng)新技術(shù)，可用于食品的殺菌、解凍、漂燙等。 根據(jù)歐姆加熱的特點(diǎn)，適合于帶有一定粘度產(chǎn)品的加熱和殺菌處理。歐姆加熱主要用于液體及固液混合物的殺菌、低酸性方便肉制品、整粒草莓、魚糜制品、豆腐等的加工以及肉的解凍等。

殺菌

    殺菌是歐姆加熱技術(shù)在食品中的主要應(yīng)用。在歐姆加熱應(yīng)用的早期，因?yàn)檫€沒(méi)有無(wú)菌包裝技術(shù)，所以歐姆加熱技術(shù)只用于罐頭食品的滅菌和一些產(chǎn)品的巴氏殺菌。但由于罐頭食品滅菌操作時(shí)需要特制的罐，因此沒(méi)能成功應(yīng)用于生產(chǎn)。歐姆加熱技術(shù)首先取得成功應(yīng)用是在乳品工業(yè)中。在帶顆粒食品滅菌方面的應(yīng)用和研究越來(lái)越多。歐姆殺菌技術(shù)適于處理粘度較高的液體物料，并可以含有一些顆粒，如肉湯、布丁的商業(yè)無(wú)菌處理。同時(shí)，這一技術(shù)還用于一些高粘度物料的消毒，如液態(tài)蛋制品、果汁的巴氏殺菌，并與無(wú)菌灌裝系統(tǒng)進(jìn)行連用，以加強(qiáng)這些產(chǎn)品的貨架穩(wěn)定性。最新的歐姆加熱裝置，采用快速真空冷卻技術(shù)可以有效地降低殺菌過(guò)程中的加熱強(qiáng)度；通透電極冷熱雙層對(duì)流技術(shù)，解決了電極和壁面結(jié)垢問(wèn)題，加強(qiáng)了歐姆殺菌的操作連續(xù)性 。 利用歐姆加熱技術(shù)對(duì)牛奶進(jìn)行殺菌處理，可使牛奶達(dá)到完全無(wú)菌狀態(tài)。也有用歐姆加熱用于濃縮蘋果汁加工中耐熱菌 (酸土芽孢桿菌)的殺滅的研究，歐姆加熱可有效殺滅蘋果汁中的酸土脂環(huán)芽孢桿菌，既保持了良好的果汁質(zhì)量，又不會(huì)使耐熱菌超標(biāo)。

解凍

    冷凍食品最終質(zhì)量不僅取決于冷凍技術(shù)，而且取決于解凍技術(shù)。歐姆加熱解凍是利用冷凍食品的電導(dǎo)特性，在電流通過(guò)冷凍食品物料內(nèi)部時(shí)產(chǎn)生熱量。 一般冷凍食品中，仍有5%~10%的水以較高濃度的溶液形式存在，這使通電加熱具有可能性。

漂燙

    歐姆加熱技術(shù)用于食品漂燙主要是可縮短漂燙時(shí)。20世紀(jì)70年代，商業(yè)化漂燙的歐姆加熱系統(tǒng) OSCO就已經(jīng)成功開發(fā)