Also termed ‘resistance heating’ or

Also termed ‘resistance heating’ or ‘electroheating’, this is a more recent development in which an alternating electric current is passed through a food, and the electrical resistance of the food causes the power to be translated directly into heat. As the food is an electrical component of the heater, it is essential that its electrical properties (its resistance) are matched to the capacity of the heater.

The concept of direct heating in this way is not new, but it has been developed into a commercial process during the last 15 years by the APV Baker company, using a licensed design by EA Technology. The process can be used for UHT sterilisation of foods, and especially those that contain large particles (up to 2.5 cm) that are difficult to sterilise by other means (see Chapter 12). It is now in commercial use in Europe, the USA and Japan for:

* aseptic processing of high added-value ready meals, stored at ambient temperature

* pasteurisation of particulate foods for hot filling

* pre-heating products before canning

* high added-value prepared meals, distributed at chill temperatures (Fryer, 1995).

Ohmic heating is more efficient than microwave heating because nearly all of the energy enters the food as heat. Another important difference is that microwave and radio frequency heating have a finite depth of penetration into a food whereas ohmic heating has no such limitation. However, microwave heating requires no contact with the food, whereas ohmic heating requires electrodes to be in good contact. In practice the food should be liquid or have sufficient liquid with particulate foods to allow good contact and to pump the product through the heater.

The advantages of ohmic heating are as follows:

* the food is heated rapidly (PCs-1) at the same rate throughout and the absence of temperature gradients results in even heating of solids and liquids if their resistances are the same

* heat transfer coefficients do not limit the rate of heating

* temperatures sufficient for UHT processing can be achieved

* there are no hot surfaces for heat transfer, as in conventional heating, and therefore no risk of surface fouling or burning of the product which results in reduced frequency of cleaning

* heat sensitive foods or food components are not damaged by localised over-heating

* liquids containing particles can be processed and are not subject to shearing forces that are found in, for example, scraped surface heat exchangers (Chapter 12)

* it is suitable for viscous liquids because heating is uniform and does not have the problems associated with poor convection in these materials

* energy conversion efficiencies are very high (>90%)

* lower capital cost than microwave heating

* suitable for continuous processing.

Further details are given by Sastry (1994) and Rahman (1999).

18.2.1 Theory

Foods that contain water and ionic salts are capable of conducting electricity but they also have a resistance which generates heat when an electric current is passed through them. The electrical resistance of a food is the most important factor in determining how quickly it will heat. Conductivity measurements are therefore made in product formulation, process control and quality assurance for all foods that are heated electrically. Electrical resistance of a food is measured using a multimeter connected to a conductivity cell. The measured resistance is converted to conductivity using:

* = (1/R)(L/A)

where a (Sm-1) = product conductivity, R (ohms) = measured resistance, L (m) = length of the cell and A (m2) = area of the cell.

In composite foods, the conductivity of the particle is measured by difference (i.e. the product conductivity minus the carrier medium conductivity). Data on electrical conductivity of foods (Table 18.2) is as yet relatively scarce, but has a much greater range than thermal conductivity (Chapter 1, Table 1.5). It can vary from 108Sm-1 for copper to 10-8 Sm-1 for an insulating material such as wood. Electrical conductivity is also expressed as the inverse: specific electrical resistance. Unlike metals, where resistance increases with temperature, the electrical resistance of a food falls by a factor of 2 to 3 over a temperature rise of 120°C (Reznick, 1996). It can also vary in different directions (e.g. parallel to, or across, a cellular structure), and can change if the structure changes (e.g. gelatinisation of starch, cell rupture or air removal after blanching).

It can be seen in Table 18.2 that the conductivity of vegetables is lower than for muscle tissue, and this in turn is considerably lower than for a sauce or gravy. The salt content of a gravy is typically 0.6-1% and from the data (5b) in Table 18.2 the conductivity of the beef is about a third of that of the gravy. This has important implications for UHT processing of particles (Section 18.2.2): if in a two-component food, consisting of a liquid and particles, the particles have a lower electrical resistance, they are heated at a higher rate. This is not possible in conventional heating due to the lower thermal conductivity of solid foods, which slows heat penetration to the centre of the pieces (Chapter 1), (Fig. 18.5). Ohmic heating can therefore be used to heat sterilise particulate foods under UHT conditions without causing heat damage to the liquid carrier or over-cooking of the outside of particles. Furthermore, the lack of agitation in the heater maintains the integrity of particles and it is possible to process large particles (up to

2.5 cm) that would be damaged in conventional equipment.

The most important feature of ohmic heating is the rate of heat generation, which in addition to the electrical resistance of the product, depends on the specific heat capacities of each component, the way that food flows through the equipment and its residence time in the heater. If the two components have similar resistances, the lower moisture (solid portion) heats faster than the carrier liquid. However, the calculation of heat transfer is extremely complex, involving the simultaneous solution of equations for electrical, thermal and fluid flow fields and is beyond the scope of this book. Details are given in Fryer (1995) and Sastry and Li (1996). A simplified theory of heating is given below.

The resistance in an ohmic heater depends on the specific resistance of the product, and the geometry of the heater:

Table 18.2 Electrical conductivity of selected foods at 19°C

Food Electrical conductivity (Sm-1)

1 Potato 0.037

2 Carrot 0.041

3 Pea 0.17

4 Beef 0.42

5 Starch solution (5.5%) (a) with

0.2% salt 0.34

(b) with 0.55% salt 1.3

(c) with 2% salt 4.3

From Kim et al. (1996).

R = R x)/A

where R (ohms) = total resistance of the heater, Rs (ohms m-1) = specific resistance of the product, x (m) = distance between the electrodes and A (m2) = area of the electrodes. The resistance determines the current that is generated in the product:

V

I

where V (volts) = voltage applied and I (amps) = current.

The available 3-phase power sources in most countries have 220-240 volts per phase at a frequency of 50 Hz and to make the best use of the power, the geometry of the heater and the resistance of the product have to be carefully matched. If the resistance is too high, the current will be too low at maximum voltage. Conversely, if the resistance is too low, the maximum limiting current will be reached at a low voltage and again the heating power will be too low.

Every product has a critical current density and if this is exceeded, there is likely to be arcing (or flash-over) in the heater. The current density is found by:

Id = 11 A

where Id (amps cm-2) = current density.

The minimum area for the electrodes can therefore be calculated once the limiting current density and maximum available current are known. As resistance is determined in part by the area of the electrodes (equation 18.5), the distance between the electrodes can be calculated. It is important to recognise that the design of the heater is tailored to products that have similar specific electrical resistances and it cannot be used for other products without modification.

The rate of heating is found using equation (18.8):

Q = m.Cp.A 0

and the power by

P=V I

and

P=RI2

Assuming that heat losses are negligible, the temperature rise in a heater is calculated using

where A 0 (°C) = temperature rise, (Sm-1) = average product conductivity through

out temperature rise, A (m2) = tube cross-sectional area, x (m) = distance between electrodes, M(kgs-1) = mass flowrate and cp (Jkg-1°C-1) = specific heat capacity of the product.

18.2.2 Equipment and applications

As described in Section 18.2.1, the design of ohmic heaters must include the electrical properties of the specific product to be heated, because the product itself is an electrical component. This concept is only found elsewhere in radio frequency heating and requires more specific design considerations than those needed when choosing other types of heat exchangers. Ohmic heaters should therefore be tailored to a specific application and the following factors taken into account:

* the type of product (electrical resistance and change in resistance over the expected temperature rise)

* flowrate

* temperature rise (determines the power requirement)

* heating rate required

* holding time required.

To be commercially successful, ohmic heaters must:

* have effective control of heating and flow rates

* be cost effective

Swearingen, 1996). In operation, the bulk of the carrier liquid is sterilised by conventional plate or tubular heat exchangers (Chapter 12) and then injected into the particle stream as it leaves the holding tube. This has the advantage of reducing the capital and operating costs for a given throughput and allows a small amount of carrier liquid to be used to suspend the particles, thus improving process efficiency (Dinnage, 1990). Ohmic heating costs were found by Allen et al.

Kết quả (Việt) 1:

Cũng được gọi là 'sức đề kháng hệ thống sưởi' hay 'electroheating', đây là một phát triển gần đây trong đó một dòng điện luân phiên được truyền qua thực phẩm, và điện trở của thực phẩm gây ra lực đẩy được dịch trực tiếp ra nhiệt. Như thực phẩm là một thành phần điện của lò sưởi, nó là cần thiết rằng tính điện (chống) phù hợp với năng lực của các lò sưởi.Khái niệm trực tiếp sưởi ấm bằng cách này không phải là mới, nhưng nó đã được phát triển thành một quá trình thương mại trong 15 năm qua bởi công ty APV Baker, bằng cách sử dụng một thiết kế được cấp phép bởi EA công nghệ. Quá trình này có thể được sử dụng để tiệt trùng sterilisation của thực phẩm, và đặc biệt là những người có chứa hạt lớn (lên đến 2,5 cm) mà là khó khăn để thanh trùng bằng phương tiện khác (xem chương 12). Nó là bây giờ trong thương mại sử dụng ở châu Âu, Mỹ và Nhật bản cho:* aseptic xử lý cao giá trị thêm sẵn sàng bữa ăn, được lưu trữ ở nhiệt độ môi trường xung quanh* pasteurisation hạt thực phẩm cho nóng điền* Hệ thống Pre-sưởi sản phẩm trước khi đóng hộp* cao thêm-giá trị chuẩn bị bữa ăn, phân bố ở nhiệt độ lạnh (Fryer, 1995).Hệ thống sưởi ohmic là hiệu quả hơn so với lò vi sóng hệ thống sưởi vì gần như tất cả năng lượng vào thức ăn như nhiệt. Một khác biệt quan trọng là rằng lò vi sóng và tần số vô tuyến sưởi ấm có độ sâu thâm nhập vào một thực phẩm hữu hạn trong khi hệ thống sưởi ohmic có không có giới hạn như vậy. Tuy nhiên, các lò vi sóng hệ thống sưởi đòi hỏi không có tiếp xúc với thức ăn, trong khi hệ thống sưởi ohmic đòi hỏi các điện cực để liên lạc tốt. Trong thực tế thực phẩm nên được lỏng hoặc có đủ chất lỏng với hạt thực phẩm để cho phép số liên lạc tốt và để bơm sản phẩm thông qua lò sưởi.Những lợi thế của hệ thống sưởi ohmic là như sau:* Các thực phẩm được làm nóng nhanh chóng (máy tính-1) tại cùng một tỷ lệ trong suốt và sự vắng mặt của nhiệt độ gradient kết quả trong ngay cả hệ thống sưởi của chất rắn và chất lỏng nếu kháng của họ đều giống nhau* nhiệt chuyển hệ số không giới hạn tốc độ của hệ thống sưởi* nhiệt độ đủ để xử lý tiệt trùng có thể đạt được* không có không có bề mặt nóng cho trao đổi nhiệt, như trong hệ thống sưởi thông thường, và do đó không có rủi ro của bề mặt bẩn hoặc đốt của sản phẩm mà kết quả trong giảm tần số làm sạch* đun nóng thực phẩm nhạy cảm hay thực phẩm thành phần không bị hư hại cÎc over-nunglỏng có hạt có thể được xử lý và được không những hư hại cắt được tìm thấy trong, ví dụ, cạo bề mặt bộ trao đổi nhiệt (chương 12)* đó là thích hợp cho chất lỏng nhớt vì hệ thống sưởi là đồng nhất và hiện không có những vấn đề liên quan đến nghèo đối lưu trong các tài liệu này* năng lượng chuyển đổi hiệu quả là rất cao (> 90%)* chi phí vốn thấp hơn so với lò vi sóng, Hệ thống sưởi* phù hợp cho chế biến liên tục.Thông tin chi tiết được đưa ra bởi Sastry (1994) và Rahman (1999).18.2.1 lý thuyếtThực phẩm có chứa nước và ion muối có khả năng tiến hành điện nhưng họ cũng có một sức đề kháng mà tạo ra nhiệt khi một dòng điện được truyền qua chúng. Điện trở của một thực phẩm là các yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định nhanh như thế nào nó sẽ nóng. Phép đo tính dẫn điện do đó được thực hiện trong xây dựng sản phẩm, xử lý bảo đảm chất lượng và kiểm soát đối với tất cả các thực phẩm có hệ thống sưởi bằng điện. Điện trở của một loại thực phẩm được đo bằng cách sử dụng một multimeter kết nối với một tế bào dẫn. Cuộc kháng cự đo được chuyển đổi sang độ dẫn sử dụng:* = (1/R)(L/A)nơi một (Sm-1) = sản phẩm dẫn, R (ohms) = đo sức đề kháng, L (m) = chiều dài của các tế bào và một (m2) = lá của tế bào.Trong hỗn hợp thực phẩm, độ dẫn điện của các hạt được đo bởi sự khác biệt (ví dụ là sản phẩm dẫn trừ dẫn trung bình của tàu sân bay). Dữ liệu về độ dẫn điện của thực phẩm (bảng 18.2) như được nêu ra là tương đối khan hiếm, nhưng có một phạm vi lớn hơn nhiều so với độ dẫn nhiệt (chương 1, bảng 1,5). Nó có thể khác nhau từ 108Sm-1 cho đồng 10-8 Sm-1 cho một vật liệu cách nhiệt như gỗ. Độ dẫn điện cũng biểu thị dưới dạng nghịch đảo: cụ thể điện trở. Không giống như kim loại, nơi làm tăng sức đề kháng với nhiệt độ, điện trở của một thực phẩm rơi bởi một nhân tố của 2-3 trong một gia tăng nhiệt độ của 120° C (Reznick, 1996). Nó cũng có thể thay đổi trong hướng khác nhau (ví dụ như song song để, hoặc trên, một cấu trúc tế bào), và có thể thay đổi nếu thay đổi cấu trúc (ví dụ: gelatinisation của tinh bột, tế bào vỡ hoặc máy loại bỏ sau khi máy nhúng nước).Nó có thể được nhìn thấy trong bảng 18.2 độ dẫn điện của rau là thấp hơn cho các mô cơ, và điều này lần lượt là đáng kể thấp hơn cho một nước sốt hoặc nước thịt. Nội dung muối của một nước thịt thông thường là 0,6-1% và từ các dữ liệu (5b) trong bảng 18.2 độ dẫn điện của thịt bò là khoảng một phần ba của gravy. Điều này có ý nghĩa quan trọng cho chế biến tiệt trùng hạt (phần 18.2.2): nếu trong một hai thành phần thực phẩm, bao gồm một chất lỏng và hạt, các hạt có một sức đề kháng điện thấp hơn, họ có hệ thống sưởi tại một tỷ lệ cao hơn. Điều này là không thể trong hệ thống sưởi thông thường do độ dẫn nhiệt thấp hơn của thực phẩm rắn, mà làm chậm heat xuyên đến Trung tâm của miếng (chương 1), (hình 18.5). Hệ thống sưởi ohmic do đó có thể sử dụng để nhiệt thanh trùng hạt thực phẩm trong điều kiện tiệt trùng mà không gây thiệt hại nhiệt cho chiếc tàu sân bay lỏng hoặc over-nấu ăn của bên ngoài của hạt. Hơn nữa, việc thiếu các kích động trong lò sưởi duy trì sự toàn vẹn của hạt và nó có thể xử lý hạt lớn (lên đến2,5 cm) mà sẽ bị hư hại trong các thiết bị thông thường.The most important feature of ohmic heating is the rate of heat generation, which in addition to the electrical resistance of the product, depends on the specific heat capacities of each component, the way that food flows through the equipment and its residence time in the heater. If the two components have similar resistances, the lower moisture (solid portion) heats faster than the carrier liquid. However, the calculation of heat transfer is extremely complex, involving the simultaneous solution of equations for electrical, thermal and fluid flow fields and is beyond the scope of this book. Details are given in Fryer (1995) and Sastry and Li (1996). A simplified theory of heating is given below.The resistance in an ohmic heater depends on the specific resistance of the product, and the geometry of the heater:Table 18.2 Electrical conductivity of selected foods at 19°CFood Electrical conductivity (Sm-1)1 Potato 0.0372 Carrot 0.0413 Pea 0.174 Beef 0.425 Starch solution (5.5%) (a) with0.2% salt 0.34(b) with 0.55% salt 1.3(c) with 2% salt 4.3From Kim et al. (1996).R = R x)/Awhere R (ohms) = total resistance of the heater, Rs (ohms m-1) = specific resistance of the product, x (m) = distance between the electrodes and A (m2) = area of the electrodes. The resistance determines the current that is generated in the product:VIwhere V (volts) = voltage applied and I (amps) = current.The available 3-phase power sources in most countries have 220-240 volts per phase at a frequency of 50 Hz and to make the best use of the power, the geometry of the heater and the resistance of the product have to be carefully matched. If the resistance is too high, the current will be too low at maximum voltage. Conversely, if the resistance is too low, the maximum limiting current will be reached at a low voltage and again the heating power will be too low.Every product has a critical current density and if this is exceeded, there is likely to be arcing (or flash-over) in the heater. The current density is found by:Id = 11 Awhere Id (amps cm-2) = current density.The minimum area for the electrodes can therefore be calculated once the limiting current density and maximum available current are known. As resistance is determined in part by the area of the electrodes (equation 18.5), the distance between the electrodes can be calculated. It is important to recognise that the design of the heater is tailored to products that have similar specific electrical resistances and it cannot be used for other products without modification.The rate of heating is found using equation (18.8):Q = m.Cp.A 0and the power byP=V IandP=RI2Assuming that heat losses are negligible, the temperature rise in a heater is calculated usingwhere A 0 (°C) = temperature rise, (Sm-1) = average product conductivity throughout temperature rise, A (m2) = tube cross-sectional area, x (m) = distance between electrodes, M(kgs-1) = mass flowrate and cp (Jkg-1°C-1) = specific heat capacity of the product.18.2.2 Equipment and applicationsAs described in Section 18.2.1, the design of ohmic heaters must include the electrical properties of the specific product to be heated, because the product itself is an electrical component. This concept is only found elsewhere in radio frequency heating and requires more specific design considerations than those needed when choosing other types of heat exchangers. Ohmic heaters should therefore be tailored to a specific application and the following factors taken into account:* the type of product (electrical resistance and change in resistance over the expected temperature rise)* flowrate* temperature rise (determines the power requirement)* heating rate required* holding time required.To be commercially successful, ohmic heaters must:* have effective control of heating and flow rates* be cost effectiveSwearingen, 1996). In operation, the bulk of the carrier liquid is sterilised by conventional plate or tubular heat exchangers (Chapter 12) and then injected into the particle stream as it leaves the holding tube. This has the advantage of reducing the capital and operating costs for a given throughput and allows a small amount of carrier liquid to be used to suspend the particles, thus improving process efficiency (Dinnage, 1990). Ohmic heating costs were found by Allen et al.

Kết quả (Việt) 2:

Ngoài ra thuật ngữ 'nóng kháng' hoặc 'điện sưởi', đây là một sự phát triển gần đây trong đó một dòng điện xoay chiều chạy qua một thực phẩm, và điện trở của các thực phẩm gây ra sức mạnh để được dịch trực tiếp thành nhiệt. Khi thức ăn là một thành phần điện của lò sưởi, điều quan trọng là tính chất điện của nó (kháng cự) được kết hợp với công suất của lò sưởi. Khái niệm làm nóng trực tiếp theo cách này không phải là mới, nhưng nó đã được phát triển thành một quy trình thương mại trong suốt 15 năm qua của công ty APV Baker, bằng cách sử dụng một thiết kế được cấp phép bởi EA Công nghệ. Quá trình này có thể được sử dụng để khử trùng UHT của thực phẩm, và đặc biệt là những người có chứa các hạt lớn (lên đến 2,5 cm) mà khó có thể tiệt trùng bằng phương tiện khác (xem Chương 12). Nó bây giờ là trong sử dụng thương mại ở châu Âu, Mỹ và Nhật Bản: * xử lý vô trùng của giá trị gia tăng cao bữa ăn đã sẵn sàng, bảo quản ở nhiệt độ môi trường xung quanh * tiệt trùng Pasteur của các loại thực phẩm dạng hạt rót nóng * Sản phẩm tiền sưởi ấm trước khi đóng hộp * cao giá trị gia tăng bữa ăn chuẩn bị sẵn sàng, phân bố ở nhiệt độ lạnh (Fryer, 1995). sưởi ấm ohmic là hiệu quả hơn so với lò vi sóng làm nóng bởi vì gần như tất cả năng lượng vào các thực phẩm dưới dạng nhiệt. Một sự khác biệt quan trọng là lò vi sóng và sưởi ấm tần số vô tuyến có một chiều sâu hữu hạn của sự thâm nhập vào thực phẩm trong khi sưởi ấm ohmic không có giới hạn như vậy. Tuy nhiên, hệ thống sưởi lò vi sóng không yêu cầu phải tiếp xúc với thực phẩm, trong khi đó nhiệt ohmic đòi hỏi các điện cực tiếp xúc tốt. Trong thực tế, thực phẩm được lỏng hoặc có đủ chất lỏng với các loại thực phẩm dạng hạt để cho phép tiếp xúc tốt và để bơm sản phẩm thông qua lò sưởi. Những lợi thế của nhiệt ohmic như sau: * các thực phẩm được làm nóng nhanh (PC-1) tại cùng một tỷ lệ trong suốt và sự vắng mặt của nhiệt độ gradient kết quả ngay cả trong nhiệt của chất rắn và chất lỏng nếu kháng cự của họ đều giống nhau hệ số truyền nhiệt * không hạn chế tỷ lệ sưởi ấm * nhiệt độ đủ cho chế biến tiệt trùng có thể đạt được * không có các bề mặt nóng cho nhiệt chuyển nhượng, như trong sưởi ấm thông thường, và do đó không có nguy cơ nhiễm bẩn bề mặt hoặc đốt các sản phẩm mà kết quả trong giảm tần suất làm sạch thực phẩm nhạy cảm * nhiệt hoặc các thành phần thực phẩm không bị hư hỏng bởi địa hoá quá nóng * chất lỏng có chứa hạt này có thể được xử lý và được không phụ thuộc vào lực lượng cắt được tìm thấy, ví dụ, cạo bề mặt trao đổi nhiệt (Chương 12) * nó phù hợp cho chất lỏng nhớt vì sưởi ấm đồng đều và không có những vấn đề liên quan đến đối lưu nghèo trong các tài liệu này * hiệu suất chuyển đổi năng lượng là rất cao (> 90%) * Chi phí vốn thấp hơn nhiệt lò vi sóng * thích hợp cho chế biến liên tục. Thông tin chi tiết được đưa ra bởi Sastry (1994) và Rahman (1999). 18.2.1 Lý thuyết Thực phẩm chứa muối nước và ion có khả năng tiến hành điện, nhưng họ cũng có một sức đề kháng mà tạo ra nhiệt khi có dòng điện chạy qua chúng. Điện trở của một thực phẩm là yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định nhanh như thế nào nó sẽ nóng. Do đó các phép đo độ dẫn điện được thực hiện trong công thức sản phẩm, quy trình kiểm soát và đảm bảo chất lượng cho tất cả các loại thực phẩm được làm nóng bằng điện. Điện trở của một thực phẩm được đo bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng kết nối với một tế bào dẫn. Các kháng đo được chuyển tới dẫn sử dụng: * = (1 / R) (L / A), nơi một (Sm-1) = độ dẫn sản phẩm, R (ohms) = đo sức đề kháng, L (m) = chiều dài của tế bào và A (m2) = diện tích của tế bào. Trong thực phẩm composite, độ dẫn điện của các hạt được đo bằng sự khác biệt (tức là sản phẩm dẫn trừ các hãng dẫn trung bình). Dữ liệu về tính dẫn điện của các loại thực phẩm (Bảng 18.2) đến nay vẫn còn khá khan hiếm, nhưng có một phạm vi lớn hơn nhiều so với độ dẫn nhiệt (Chương 1, Bảng 1.5). Nó có thể thay đổi từ 108Sm-1 cho đồng đến 10-8 Sm-1 cho một vật liệu cách điện như gỗ. Độ dẫn điện cũng được thể hiện như là nghịch đảo: kháng điện cụ thể. Không giống như kim loại, nơi mà kháng tăng theo nhiệt độ, điện trở của một loại thực phẩm giảm theo hệ số 2-3 trong một gia tăng nhiệt độ 120 ° C (Reznick, 1996). Nó cũng có thể khác nhau theo các hướng khác nhau (ví dụ như song song với, hay qua, một cấu trúc tế bào), và có thể thay đổi nếu thay đổi cấu trúc (ví dụ như gelatinisation của tinh bột, vỡ tế bào hoặc loại bỏ không khí sau khi chần). Nó có thể được nhìn thấy trong Bảng 18.2 rằng dẫn của rau là thấp hơn so với các mô cơ, và điều này lần lượt là thấp hơn đáng kể so với một nước sốt hoặc nước thịt. Hàm lượng muối trong một nước thịt thường là 0,6-1% và từ các dữ liệu (5b) trong Bảng 18.2 dẫn của thịt bò là khoảng một phần ba của nước sốt. Điều này có ý nghĩa quan trọng để chế biến tiệt trùng của các hạt (Phần 18.2.2): nếu trong thực phẩm hai thành phần, bao gồm một chất lỏng và các hạt, các hạt có điện trở thấp, họ được gia nhiệt ở mức cao hơn. Điều này là không thể trong sưởi ấm thông thường do tính dẫn nhiệt thấp hơn các loại thực phẩm rắn, mà chậm xâm nhập nhiệt đến trung tâm của các mảnh (Chương 1), (Hình. 18.5). Sưởi ấm ohmic do đó có thể được sử dụng để làm nóng thực phẩm tiệt trùng UHT hạt trong điều kiện không gây thiệt hại nhiệt cho người vận chuyển chất lỏng hoặc chức nấu ăn bên ngoài của hạt. Hơn nữa, việc thiếu vận động trong lò sưởi duy trì tính toàn vẹn của các hạt và có thể xử lý hạt lớn (lên đến 2,5 cm) có thể sẽ bị hư hỏng trong các thiết bị thông thường. Các tính năng quan trọng nhất của hệ thống sưởi ohmic là tỷ lệ sinh nhiệt, trong đó ngoài các điện trở của các sản phẩm, phụ thuộc vào năng lực nhiệt cụ thể của từng thành phần, cách mà thức ăn chảy qua các thiết bị và thời gian cư trú của nó trong lò sưởi. Nếu hai thành phần có kháng cự tương tự, độ ẩm thấp (phần rắn) làm nóng nhanh hơn so với các chất lỏng vận chuyển. Tuy nhiên, việc tính toán truyền nhiệt là vô cùng phức tạp, liên quan đến các giải pháp đồng thời của phương trình cho các trường dòng điện, nhiệt và chất lỏng và nằm ngoài phạm vi của cuốn sách này. Chi tiết được nêu trong Fryer (1995) và Sastry và Li (1996). Một lý thuyết đơn giản của sưởi ấm được đưa ra dưới đây. Các kháng trong một nóng ohmic phụ thuộc vào kháng cụ thể của sản phẩm, và hình dạng của lò sưởi: Bảng 18.2 Độ dẫn điện của các loại thực phẩm được lựa chọn tại 19 ° C Thực phẩm điện dẫn (Sm-1) 1 Potato 0,037 2 0,041 Carrot 3 Pea 0,17 4 0,42 Bò 5 giải pháp tinh bột (5,5%) (a) với 0,2% muối 0.34 (b) với 0,55% muối 1.3 (c) với 2% muối 4,3 Từ Kim et al. (1996). R = R x) / A trong đó R (ohms) = tổng số kháng của lò sưởi, (ohms m-1) = kháng cụ thể của sản phẩm, x (m) Rs = khoảng cách giữa các điện cực và A (m2 ) = diện tích của các điện cực. Các kháng xác định hiện nay được tạo ra trong các sản phẩm: V tôi đó V (volt) = điện áp áp dụng và tôi (amps) = hiện hành. Các sẵn nguồn điện 3 pha ở hầu hết các nước có 220-240 volt cho mỗi giai đoạn ở một tần số 50 Hz và để làm cho việc sử dụng tốt nhất của sức mạnh, hình học của máy sưởi và sức đề kháng của các sản phẩm phải được xuất hiện một cách cẩn thận. Nếu kháng là quá cao, hiện tại sẽ là quá thấp ở điện áp tối đa. Ngược lại, nếu sức đề kháng là quá thấp, tối đa hạn chế hiện hành sẽ đạt được tại một điện áp thấp và một lần nữa năng lượng sưởi ấm sẽ là quá thấp. Mỗi sản phẩm có mật độ hiện tại quan trọng và nếu điều này là vượt quá, có thể sẽ phóng điện hồ quang ( hoặc flash-over) trong lò sưởi. Mật độ dòng được tìm thấy bởi: Id = 11 A nơi Id (amps cm-2) = mật độ hiện tại. Do đó có thể tính toán các diện tích tối thiểu cho các điện cực khi mật độ hiện tại và hạn chế tối đa có sẵn hiện nay được biết đến. Như kháng được xác định một phần bởi các khu vực của các điện cực (phương trình 18.5), khoảng cách giữa các điện cực có thể được tính toán. Điều quan trọng là nhận ra rằng thiết kế của máy được thiết kế riêng cho các sản phẩm có kháng điện tương tự cụ thể và nó không thể được sử dụng cho các sản phẩm khác mà không sửa đổi. Tỷ lệ sưởi ấm được tìm thấy bằng cách sử dụng phương trình (18.8): Q = m.Cp. A 0 và sức mạnh của P = VI và P = RI2 Giả sử rằng các tổn thất nhiệt là không đáng kể, sự gia tăng nhiệt độ trong lò sưởi được tính toán bằng cách sử dụng với A 0 (° C) = tăng nhiệt độ, (Sm-1) = độ dẫn sản phẩm trung bình qua ra sự tăng nhiệt độ, A (m2) = ống cắt ngang khu vực, x (m) = khoảng cách giữa các điện cực, M (kg-1) = lưu lượng khối lượng và cp (Jkg-1 ° C-1) = nhiệt dung riêng của sản phẩm. 18.2.2 Thiết bị và các ứng dụng Như đã mô tả trong phần 18.2.1, thiết kế của máy sưởi ohmic phải bao gồm các tính chất điện của các sản phẩm cụ thể được đun nóng, bởi vì bản thân sản phẩm là một thành phần điện. Khái niệm này chỉ được tìm thấy ở những nơi khác trong hệ thống sưởi tần số vô tuyến điện và yêu cầu xem xét thiết kế cụ thể hơn những điều cần thiết khi lựa chọn các loại trao đổi nhiệt. Máy đun ohmic do đó nên được thiết kế riêng cho một ứng dụng cụ thể và các yếu tố sau đây được đưa vào tài khoản: * loại sản phẩm (điện trở và thay đổi trong kháng cao hơn nhiệt độ tăng dự kiến) * lưu lượng * Sự tăng nhiệt độ (xác định yêu cầu năng lượng) * tỷ lệ sưởi ấm yêu cầu. * thời gian cần thiết giữ Để thành công về mặt thương mại, máy sưởi ohmic phải: * có hiệu quả kiểm soát giá sưởi ấm và dòng chảy * được hiệu quả chi phí Swearingen, 1996). Trong hoạt động, số lượng lớn của các nhà cung cấp dịch lỏng được khử trùng bằng tấm thông thường hay trao đổi nhiệt dạng ống (Chương 12) và sau đó được tiêm vào trong dòng hạt như nó rời khỏi ống nắm giữ. Điều này có lợi thế của việc giảm vốn và chi phí cho một thông lượng nhất định và cho phép một lượng nhỏ chất lỏng tàu sân bay được sử dụng để đình chỉ các hạt, do đó nâng cao hiệu quả quá trình (Dinnage, 1990). Chi phí sưởi ấm ohmic đã được tìm thấy bởi Allen et al.