静态磁场辅助反复冻融对羊肉品质特性、微观结构及肌原纤维蛋白特性的影响

为解决传统磁控管微波炉加热不均匀问题，研究人员开发了动态预测互补相对相位偏移策略(Dynamic Predictive Complementary Relative Phase Shifting Strategy)，在固态微波系统中对五类商业/预制食品进行复热测试。结果表明，该策略使加热均匀性平均提升4.6%，温升效率提高22.9%，为下一代固态微波炉的精准加热提供了创新解决方案。

　　

微波加热技术长期面临"冷热不均"的痛点，传统磁控管(magnetron)微波炉依赖机械转盘仍难以解决多层、多组分食品的局部过热问题。随着半导体技术的发展，固态微波发生器(solid-state microwave generator)因其可精确调控频率、功率和相对相位(relative phase)的特性，被视为突破加热均匀性瓶颈的新方向。

美国田纳西农业实验站(Tennessee Agricultural Experiment Station)的研究团队创新性地将动态预测互补相对相位策略应用于五类典型食品的复热过程。该策略通过仅采集3个热分布剖面(0°、90°、180°)，利用微波功率耗散的正弦特性预测最优互补相位，将83%的加热时间用于优化相位组合。相较于传统磁控管系统，该方法在牛肉浓汤(Beef in Gravy)等复杂食品中实现了温度跨度(temperature span)的显著降低。

关键技术包括：1) 双端口固态微波系统(2.45 GHz GaN-based)的相位动态调控；2) 基于热成像相机(160×120分辨率)的实时温度场监测；3) 加热均匀性指数(HUI, Heating Uniformity Index)量化评估体系。研究选用拉丝鸡肉(Pulled Chicken)、千层面(Lasagna)等五种差异化食品模型，通过WR975矩形波导进行915 MHz频段的对比实验。

微波加热性能

热成像显示，固态系统在多层千层面中形成互补加热模式，有效避免了磁控管系统常见的边缘过热现象。定量数据显示，马铃薯泥(Mashed Potato)的HUI提升达33.3%，功率吸收效率提高12.6%。

结论

该研究证实预测性相位控制策略可显著改善复杂食品矩阵的复热效果。对于含肉汁的多组分食品，温升效率提升22.9%的突破性进展，为家用微波设备升级提供了关键技术支撑。作者Ghimire等指出，该算法的Python实现方案可直接集成至现有微波系统，但其在超大型食品容器中的适应性仍需进一步验证。

这项由美国农业部NIFA项目(2021-67017-33444)资助的研究，标志着固态微波技术从实验室模型向实际应用的重要跨越。Chen Jiajia团队开发的动态预测算法，为解决食品工业中的热加工不均匀问题提供了创新思路，相关成果发表在《Innovative Practice in Breast Health》上，为智能厨房设备的研发开辟了新路径。