Foodjx导读：超高压作用下食品的热物理性质目前，关于食品超高压处理前后的热物理性质研究较多，而对于超高压处理过程中各种食品成分（包括水分）的热物理性质数据的研究涉及不多。在食品超高压处理过程中建立传热模型的难点之一就是缺乏超高压条件下被处理食品的热物理性质数据。传统方法确定的数据应用于解决超高压处理过程中的实际问题时会出现较大偏差。
　　
　　所有的生鲜食品中均含大量水分，在食品超高压处理过程中水通常作为传压介质，因此超高压下水的性质特别重要。然而，目前所有已知数据都只关于自由水的性质，在复杂的食品体系中，水是以不同的形式存在的。非自由水的性质与自由水的性质区别很大，目前非自由水的热物理性质还不能够由直接方法测出，超高压处理过程中传热模型的研究进展与热处理相比，超高压处理食品时间短、压力作用均匀性强。然而，超高压处理食品不仅有压力作用，而且会使介质产生一定的温度变化，这是由于超高压处理会引起食品成分和传压介质的压缩或膨胀，所以升压或卸压过程经常会引起升温或降温。显示了不同压缩和膨胀过程后一些食品成分和传压介质的温度变化。如果将超高压应用于工业化生产，压缩后食品的温度会在较高水平上维持一段时间，这会导致一系列劣变发生在超高压解冻过程中，如果解冻食品的温度过低，那么在解冻过程中会重复发生部分冻结现象。因此，食品工业中为避免此类现象的发生就必须知道压力引起的温度变化，这对于超高压处理条件的设计也非常必要。
　　
　　在压缩以后会改变自身温度并且会影响食品的温度。食品中观察到的温度变化是压力容器内部热量传递的结果，并且此变化依赖于食品、传压介质以及压力容器壁的热物理性质、容器内部传热性能、以及提供的加热和冷却的能量等。已有研究者证实此传热过程会在被处理的食品中引起热量梯度的分布，也有研究者建立了一套数学方法来模拟食品超高压处理过程中的传热和温度分布情况。采用数学方法计算超高压处理下食品温度变化的优点是：考虑了压力变化过程中传热导致的温度梯度的变化。
　　
　　用宏观模型来确定不同食品对压缩过程中传热的影响，该模型考虑了整个压力系统中（食品、传压介质和压力容器）所有涉及到的热交换过程，并且该模型应用方程来计算压缩和膨胀过程中温度的变化。此模型显示了超高压处理过程中容器材料在热量控制方面具有的意义：将4>@6钢材的温度从AAB增加到！B需要超过4CD$5的能量，所以，容器壁温度的变化是热量控制中需要考虑的重要因素之一。然而，此模型并不能模拟传压介质中固态食品建立起的热量梯度，为了确定这些热量梯度，有必要建立适用于固态食品的数学模型。
　　
　　"相转变过程的研究现状食品在超高压处理中会涉及冰水转变的过程，如超高压冻结、超高压解冻以及零度以下非冻结储藏等，很多学者已对此展开了大量的研究，尤其对超高压下相转变模拟的研究。由于绝大多数食品具有不同的生物结构和特性，即使是在大气压下对食品进行相转变模拟也是比较困难的［］，所以模拟加压条件下或压力瞬间释放过程中产生的相转变就更为困难。目前虽已有一些模型来模拟大气压下的冻结或解冻过程［A］，但对于超高压过程，还没有较好的模型。
　　
　　超高压可以使水的冻结点下降，形成一个低于（下水的非冻结区域。超高压使水的体积收缩，压缩率zui大可达‘！+，不同温度下水的压缩率会略有不同。水的压缩还会导致其温度的变化，超高压下水的温度会升高。不同温度的水温升的情况也不同。
　　
　　水温愈高，超高压下的温升现象也愈明显，因此，纯水和食品中的水在超高压下的物理性质变化是一个较复杂的过程。
　　
　　超高压冻结过程"‘"压力辅助冻结过程/%2344523）44647389233：6；<0在超高压辅助冻结过程中，冻结时间与在大气压下完成冻结过程所需要的时间相比会减少，时间的减少可以归因于超高压作用下水的潜热值的降低。如果存在合适的热物理性质数据，那么大气压力下的冻结过程所形成的经典模型对于重现超高压条件下的冻结过程是可行的。这些经典模型要考虑食品成分的热物理性质，包括它们的潜热值、冻结点和传热系数，这将成为建立该模型的主要难点。另外，还必须要考虑绝热压缩或膨胀过程中系统（食品成分和传压介质）所经历的温度变化。
　　
　　压力移动冻结过程/%2344523）4>6979233：6；<0在超高压移动冻结过程中，zui初食品中的水分在超高压与零度以下温度的结合条件下会保持液态。压力释放过程中会发生相转变并会促使过冷现象发生，同时可以快速形成冰晶核。有两种释放压力的途径：缓慢释放/几分钟0和瞬间释放/，‘40.在每个冻结过程中，冰晶核会在不同的压力条件下通过不同的过冷水平产生。有许多研究报道显示在压力瞬间释放后，水分确实可以在超高压和零度以下温度结合条件下保持液态，至少可以保持一段时间，此时水分处于过冷却态（亚稳定态）。超高压移动冻结过程具有特别的意义：在压力释放后，整个食品中（不仅是表面）都会发生过冷现象，都会形成冰晶体，因此，形成的细小颗粒状的冰晶体会均匀的分布在整个食品中。
　　
　　"超高压解冻过程目前关于超高压解冻的研究报道非常少，而且其中大部分探讨的是解冻后食品的品质变化冷化饮料体系准则制定情况概论，而基本上没有涉及到解冻方式。在模拟超高压状态下热传递时，区分清楚解冻的两种过程是非常重要的，因为这两个过程进行的方式明显不同。另外，超高压处理中的非绝热过程和滞后时间（将已冻结食品放入超高压容器到开始升压二者之间的时间间隔）都会在食品中引起非均匀解冻。
　　
　　""‘超高压促进解冻过程（%2344523）6；85D387>@6；<）关于超高压促进解冻过程的研究，已有研究者提出二维稳态传热的数学分析方法来模拟甲基纤维素圆柱体的传热方式。此模型的主要缺点是：如果超高压解冻过程中不考虑潜热的减少，那么预测的解冻时间就会比实际解冻时间长。
　　
　　结论和展望目前，超高压处理过程中热的非均匀性问题已经成为食品超高压技术领域研究的热点和难点。一些研究者用实验的方法表明：压缩过程中建立起的热量梯度会引起超高压作用的非均匀性（如对微生物、酶的钝化）。超高压处理过程中的热量传递模型可以作为有效的方法来模拟温度梯度引起的压力作用的非均匀性。使用此方法的特点是：允许在给定压力下选择的条件（压缩率，传压介质，食品几何尺寸等）来确保超高压处理的均匀性，但仍存在大量的研究工作需要进行，尤其是食品在超高压处理下的热物理性质的实验测定。另一方面，研究者对有些过程（超高压移动冻结和超高压促进解冻过程）理解的还很不充分，比如瞬时冰晶形成的过程需要深入研究。有研究者指出，测温和控压的设备对于模拟和控制食品超超高压处理过程是非常有帮助的。新建立的模型应该要更多地考虑整个超高压处理过程中涉及到的所有热交换，包括食品和传压介质之间以及传压介质和容器之间的热交换，这样才能实现超高压处理过程中的热量控制以及建立更加完善的传热模型。