基于COMSOL欧姆解冻瘦猪肉过程的电极仿真研究

葛宇琦,焦阳1
1上海海洋大学
Published in 2025

本研究利用COMSOL仿真分析了欧姆加热在瘦猪肉解冻中的应用,重点探究了不同电极材质、形式、厚度及施加的场强等参数对瘦猪肉解冻效果的影响。通过电磁场与热传导的耦合模型,以解冻速率和温度分布均匀性为指标,评估不同参数下的解冻效果。研究结果显示:(1)在镍、钛、铂和不锈钢四种常用金属电极材质中,不锈钢电极在欧姆解冻瘦猪肉中有较高的解冻速率,约1.5℃/min;(2)电极形式显著影响解冻效果。在板状、片状、孔板状和针状四种电极形式中, 1.5mm厚度板状电极在28V/cm场强下能够降低冻品边缘的温度,最高温度约为6.2℃,针状电极能够改善普通板状电极与食材接触不均匀的弊端,大大提高了解冻均匀性,降低了食材过热的风险;(3)场强大小对解冻效果有着重要影响。在10-40V/cm的场强探究范围中,20-36V/cm为适宜场强范围,能实现解冻速率为0.75-1.5℃/min,整体温差≤8℃的解冻效果。本研究为改善瘦猪肉的欧姆解冻工艺提供了重要的理论支持,为未来的电极设计和工艺优化奠定了基础。