研究背景：
目前，液態食品熱加工過程中主要使用高溫蒸汽或高溫熱水作為熱源，通過熱傳導的方式將熱量自外至內傳遞給物料，這一過程不僅熱效率低，還會使管壁附近物料被過度加熱，在影響物料品質的同時，導致管壁出現結焦、結垢現象，這不僅增加了設備就地清洗難度及強酸、強堿的消耗量，也為實現能源節約、環境友好型食品加工過程帶來了重重阻礙。
微波加熱作為新型物理場熱加工方式之一，是解決上述問題的有效方法。微波的體積加熱特性在避免產生高溫熱表面的同時，也能夠使能量靶向作用于目標液體，極大地提升能量利用效率。然而，在現有改善措施中，使用微波加熱替代這一過程的研究卻鮮有報道，其主要原因是在微波系統中，包括諧振腔尺寸、食品幾何形狀及放置方式、輔助零配件的使用在內的多個因素都對電磁場分布產生顯著影響，不僅會直接影響物料的加熱效果，還會導致磁控管擊穿等問題。此外，通過常規試驗手段很難監測微波場分布與液態食品介電特性之間的關系，從而無法準確預估不同液態食品的微波加熱效果，加之微波設備制造成本較高，眾多不確定因素極大地限制了微波技術在液態食品加工領域的應用與推廣。
研究目的與方法：
計算機仿真模擬技術的進步，為微波設備的發展提供了新的動力。在目前已報道的眾多新型微波加工設備中，計算機仿真模擬技術已成為其開發過程中的重要輔助工具?，F有研究充分證實計算機仿真模擬技術能夠更加全面且真實地揭示電磁場與介電材料之間的復雜耦合關系，在推進微波技術與食品工業的交融發展過程中具有重要意義。本研究使用仿真模擬的方法，對新型連續化液態食品微波加熱系統的加熱效果進行模擬分析，比較體積流量、微波輸入功率、微波頻率等因素對液體熱響應的影響，并通過試驗方法進行模型準確性驗證，旨在建立液態食品微波熱響應預測模型，推動液態食品熱加工過程的微波綠色化替代。
研究結果：
流體熱量吸收過程與諧振腔內電場分布緊密相關，電場分布模式決定液態食品加熱過程中的溫度分布模式，并且高場強區域有利于提高該區域附近的流體升溫速率。此外，快速升溫區域能夠通過流體傳熱的方式來提升管路內部其它區域的加熱效果，體積流量與輸入功率的改變間接影響介電加熱與流體傳熱對熱響應過程的貢獻，微波頻率變化直接影響加熱效果。通過仿真模擬能夠綜合考慮上述多種因素，對連續化微波加熱過程進行合理預測。
本研究建立的適用于連續化微波加熱過程的多物理場耦合模型，能夠準確預測這一過程中液態食品熱響應效果，在深入理解流體微波加熱過程電磁-熱耦合過程的同時，也有助于推進微波加熱技術在液態食品加工領域的應用，對實現綠色、清潔、可持續的液態食品熱加工具有重要意義。
