果汁中富含人体所需的维生素C、矿物质、膳食纤维等,已成为人们日常生活中最常见的饮品。为保障果汁产品的安全性,果汁生产过程中需进行杀菌。由于微波加热具有快速性、节能性、易控性等优点,本文提出通过微波杀菌的方式代替传统换热器热力杀菌,考虑到微波加热存在的不均匀性会导致杀菌的不均匀,产生食品安全问题,本文通过多物理场仿真软件COMSOL Mlutiphysics针对连续流动的果汁设计可以保证加热均匀性的微波杀菌装置,为工业微波杀菌应用提供依据与参考。本文主要研究内容如下:（1）建立果汁介电特性与温度的关联模型选用橙汁为实验物料,对橙汁的介电参数与温度的关系进行试验研究,研究结果表明:介电特性与温度有关,随着温度的增加,介电常数逐渐减小,介质损耗因子先减小后增加。通过建立介电常数和介质损耗因子与温度的关联模型,方差分析显示,R-sq值均大于95%,模型可靠。（2）果汁连续流动微波加热装置的设计（1）微波腔体结构的设计分别对圆柱单模腔、矩形多模腔和正五边形多模腔进行研究。通过对其模式数、电场分布以及橙汁加热均匀性的研究,确定适合应用于果汁连续流动微波加热的微波腔结构。结果显示:正五边形腔体的谐振模式为19个,大于圆柱单模腔（1个）和矩形多模腔（5个）,空腔电场分布更均匀,可以更好地实现微波加热的均匀性,故选择正五边形多模腔。（2）物料管和波导位置的设计波导的数量和位置对腔内电场分布的均匀性及加热均匀性有重要影响。本研究针对正五边形微波加热腔,设计9个波导,并分别位于正五边形相邻的三个侧面。为节约加工成本和运行成本,物料管选用直管。通过Nelder-Mead算法优化设计,最终确定橙汁在物料管出口温度分布均匀的波导位置和物料管位置。研究结果显示:正五边形多模腔微波加热,当入口温度为90℃,出口温度140℃,加热时间15 s时,物料管出口温差为3.34℃,出口标准差为0.634℃,可以保证加热的均匀性。（3）果汁连续流动微波加热工艺参数的优化分别对微波输入功率、处理时间和初始温度等工艺参数对微波加热均匀性的影响进行研究。结果显示:输入功率越大,加热均匀性越差,每个端口功率从1700 W增加至2300 W,出口温度标准差增加0.15℃;处理时间越长,加热均匀性越差,处理时间从15 s增加至25 s同样会使出口标准差增加0.15℃;加热均匀性随着初始温度的增大而变好,当目标温度固定为140℃,初始温度从90℃增加至110℃,出口温度标准差降低0.6℃左右。（4）实验验证选择加热均匀性较好的工艺参数:处理时间20 s,初始温度110℃,采用不同目标温度（130℃、140℃、150℃）进行实验验证,结果显示:当目标温度为130℃,实验结果与模拟结果的均方根误差RMSE为1.56,当目标温度为140℃时,RMSE=1.85;当目标温度为150℃,RMSE=2.03。实验结果与模拟结果差距较小,模型准确。