通电加热技术以焦耳定律为理论基础,将电流(通常为交流电)通过具有导电性的食品材料,从而达到加热目的。相较于传统加热方式,通电加热具有加热均匀、能量转换率高、加热速率快等优点,被认为是一项具有前景的食品热加工技术。本研究以调理型肉糜制品—汉堡肉饼为对象,考察了不同频率和温度下汉堡肉饼的电导率,以及通电加热过程中样品的升温曲线和温度分布情况。利用COMSOL Multiphysics软件和有限元分析方法求解麦克斯韦方程组,模拟了不同频率和加热时间下汉堡肉饼的温度分布情况,并与实际加热情况进行了对比,用实测结果验证模型,探究了通电加热技术在汉堡肉饼加工上的可行性。1.测定了不同温度(10℃至80℃)和频率(50 Hz至20 kHz)下汉堡肉饼的电导率变化,对比分析了两种频率下(50 Hz和20 kHz)电导率的差异。采用LCR测量仪测定了样品在12个频率下的电气特性(包括阻抗值),基于阻抗值(Z)计算得出样品的电导率。20 kHz下,样品电导率为0.7 S/m~3.54 S/m;50 Hz下的电导率为0.93 S/m~3.78 S/m。在测定范围内,样品电导率随温度升高逐渐增大。相同温度下,样品电导率随频率升高而增大;在5000 Hz以下频率范围内,增长速率较快,5000 Hz后接近于常数。2.为考察通电加热过程中样品的升温速率及温度分布情况,利用COMSOL Multiphysics软件,通过麦克斯韦方程组的求解和有限元分析对两种频率下(20 kHz和50 Hz)汉堡的通电加热特性进行了模拟。模拟通电加热系统的能量损失少,能量转化率高(90%以上),样品中心达到目标温度(80℃)的时间在20 kHz下为80 s,50 Hz下为204 s,加热后样品内部温度分布趋势为样品中心温度最高,边缘温度最低,呈对称形式。3.考察了不同频率下的加热速率和温度分布情况。样品达到目标温度(10至80℃)时,高频率(20 kHz)和低频率(50Hz)通电加热时的加热时间分别是131.11s和290.5 s,说明采用高频率加热能够有效缩短加热时间,模拟加热时间较实际加热时间短。高频通电加热技术可有效降低样品汁液损失率(高频率为0.76-10.39%,低频率为2.26-10.85%),从而保证产品品质。样品表面及截面的温度分布都呈现中心温度最高,边缘温度最低情况,说明通电加热是内部加热,且加热频率对温度分布没有影响,该分布规律与模拟结果一致,证实了模拟算出的温度分布模型。在50 Hz加热时,出现电极腐蚀现象,样品被金属离子污染,该现象是低频通电加热设计中需要着重考虑的因素之一。根据实验及模拟结果,肯定了通电加热技术在调理型肉糜制品加工中的可行性,及其加热时间短,温度分布均匀的优势。