電磁加熱食品技術總體概況探析

王僑，劉永新，沈燦鐸，繩以健，劉毅，孟令卿

軍事科學院系統工程研究院（北京 100141）

傳統食品加熱多采用明火傳導加熱和電阻式加熱的接觸式加熱方法，存在加熱不均勻、加熱品質無保障、熱能利用率低、安全性不高、極易造成環境污染等問題。反觀近些年興起的新型電加熱技術，存在諸多優點：加熱快速、高效節能，避免傳統明火熱交換和熱輻射過程中的熱損失，能量轉化可達95%以上；無明火產生，無燃料消耗，無廢氣廢物排放，清潔環保；易于操作運行，便于實現機械化和自動化；營養成分保持好，加工質量好等。新型電加熱技術打開無明火、非接觸、直接內部加熱的技術新局面，推動整個食品加工產業的發展。因此，聚焦其中的電磁加熱技術，綜合利用文獻匯總和產品調研等方法，從技術理論和實際應用的角度探析電磁加熱食品技術的總體發展概況。

1 新型電加熱食品技術概況

新型電加熱技術主要包括歐姆加熱、遠紅外加熱、微波加熱、電磁感應加熱、射頻加熱等技術[1-2]。其中，歐姆、微波、遠紅外和射頻加熱技術利用食品自身的介電性質，直接在食品內部產熱，實施整體加熱，無需介質傳熱，但受食品組分均勻性或固液混合狀態等的影響，存在食品內部溫度分布不均等現象。而電磁感應加熱技術雖需通過介質傳熱，采取非均勻熱傳導式加熱方式，但與傳統接觸式間接加熱方法不同，直接將電磁能轉化為傳熱容器的熱能，避免了前端明火或電熱元件與傳熱容器熱交換過程中大量的熱損失。針對不同新型電加熱食品技術，從技術原理、技術特點、技術影響因素及應用現狀等角度[3-60]進行技術概況匯總和技術對比分析，詳細對比分析結果如表1所示。

表1 不同新型電加熱食品技術對比

總體而言，較之其他新型電加熱技術，電磁感應和微波加熱技術的發展較為成熟，應用范圍日益廣泛。但從技術原理本身來看，電磁感應加熱技術既具備新型電加熱技術的諸多優勢，又能承襲炒、蒸、燉、烤、煎、炸等食品傳統烹飪工藝，是優勢尤為明顯的食品電加熱技術手段，其發展前景廣闊。電磁加熱食品設備通常主要由加熱線圈盤、負載鍋具、電路主板、散熱器、顯示面板及底座支撐架等組成，聚焦其材料性能、尺寸結構、設計布局等技術要素，改善整機的加熱均勻性、加熱穩定性、加熱可靠性、加熱品質、加熱安全性、加熱能效、電磁兼容性、電磁噪聲、散熱性能、使用壽命等核心技術指標，是歷年來技術持續研究的總體熱點。

2 典型電磁烹飪設備發展現況

電磁加熱技術在國內外食品加工領域得到廣泛應用，總體可劃分為家用、商用和工業用三大類。在家用和商用場合下，電磁加熱食品技術主要用于實現炒、燉、蒸、煮、烤、煎、扒等烹飪需求，其產品形式通常以電磁爐/灶、電飯鍋、蒸飯柜、油炸機等電磁烹飪設備為主。其中，商用型電磁烹飪設備（如電磁灶、蒸飯柜等）主要適用于政府機關、部隊、院校、醫院、企事業單位、酒店、餐館等就餐人員較多的食堂場所，特別適合于無燃料供應或限制燃料使用禁明火或密閉空間等場所，例如地下室、鐵路、船舶、航空、商場、商務大廈等的廚房場所，且其較之家用型（如電磁爐、電磁型電飯鍋等），存在尺寸大、功率高、加工能力強、安全可靠、穩定耐用、操控方便等特點。

家用和商用型電磁烹飪設備中電磁爐/電磁灶應用較為廣泛，逐步由單頭、小功率、平面型家用電磁爐（功率＜2.2 kW）發展過渡到多頭、大功率、凹面型家用電磁爐（功率＜3.5 kW）乃至商用電磁灶（功率≥3.5 kW）。較之小功率平面型電磁爐所存在的鍋身不貼合、容易滑鍋、火力不旺、受熱不均等問題，凹面型電磁爐/電磁灶具備立體包裹、貼合鍋底、受熱面更大、火力更旺、火力覆蓋更均勻、可顛鍋爆炒等新優勢，但針對電磁線圈盤、散熱器和承重面板等關鍵組件，在材質選擇、結構設計、承載能力、制作工藝、散熱功能、防水性能等方面存在更嚴苛的要求。較之單頭爐，多頭爐各單元獨立工作，在抗干擾性、工作噪聲、電磁輻射等方面技術難度加大。

聚焦典型家用和商用型電磁烹飪設備，收集眾多品牌電磁烹飪設備，聚焦現有產品類型、已實現的主要功能及總體技術指標參數進行設備發展現況的匯總，詳細匯總結果如表2和表3所示。可以看出，精準感溫、廣域控溫、恒勻火加熱、變頻節能加熱、負載自適應、電磁兼容、智能互聯/物聯、故障自診斷及全方位安全防護等代表產品技術發展前沿。匯總結果可為快速把握市場相關產品概況，緊貼實際需求準確聚焦技術熱點，及時形成技術能力提供整體概況支撐。

表2 典型電磁烹飪設備發展現況（家用型）

接表2

表3 典型電磁烹飪設備發展現況（商用型）

3 結語與展望

新型電加熱技術，具備無明火、非接觸、清潔環保、高效節能、安全可靠和易于實現自動化等諸多優勢，其中電磁加熱技術在國內外食品加工領域的應用尤為廣泛。近年來，大量學者就電磁加熱食品技術，圍繞其關鍵部件及對應的核心設計要素，聚焦加熱均勻性、加熱穩定性、加熱可靠性、加熱品質、加熱安全性、加熱能效、電磁兼容性、電磁噪聲、散熱性能和使用壽命等關鍵指標參數，開展廣泛且深入的技術研究。從整體發展趨勢來看，精準感溫、廣域控溫、恒勻火加熱、變頻節能加熱、負載自適應、電磁兼容、智能互聯/物聯、故障自診斷及全方位安全防護等代表當前產品技術發展前沿。研究結果可為快速把握相關市場概況，緊貼實際應用需求，緊追前沿技術熱點，及時形成技術能力，提供技術信息參考。