综述：提高射频加热均匀性以确保食品安全

【编辑推荐】本综述系统阐述了射频（RF）加热技术在食品加工中的前沿应用，聚焦介电特性与电磁场设计的相互作用，提出三步优化框架（介电表征-系统匹配-动态迭代），结合多物理场建模与人工智能（AI）闭环控制，为突破工业化非均匀加热瓶颈提供创新路径。

　　

射频（RF）加热技术作为新兴物理处理方法，在食品灭菌和农产品加工领域展现出显著优势。其核心机制基于3 kHz-300 MHz频段的电磁波穿透作用，通过介电损耗（dielectric loss）产生体热效应，较传统热传导方式效率提升显著。然而，非均匀加热问题长期制约工业化进程，表现为样品内部温差超16°C等典型现象。

介电特性：加热均匀性的隐形舵手

食品介电常数（ε'）和损耗因子（ε"）直接决定电磁场能量分布规律。最新研究发现，水分含量每增加10%，小麦的ε"值可跃升2.3倍，导致边缘过热效应。通过介电匹配层设计（如硅油介质）可使马铃薯块茎加热均匀性指数（HI）提升42%。

电磁场调控：从静态到动态的突破

创新性电极重构技术将传统平行板改为曲面阵列，配合金属波导耦合，使电磁场分布变异系数（CV）降低至0.15。动态旋转系统通过周期性位置交换，实现坚果样品冷热点主动调控，处理效率提高3倍。

多尺度建模：虚拟实验的革命

COMSOL Multiphysics^?构建的电磁-热耦合模型，成功预测蓝莓在27.12 MHz下的温度场分布，误差<1.2°C。机器学习算法优化参数组合后，米粒干燥均匀性R²达0.93。

工业化突围：AI驱动的智能闭环

当前挑战聚焦于连续式设备开发，模块化RF系统结合光纤实时测温，通过数字孪生（Digital Twin）技术实现动态调控。山东农业大学团队开发的5G+AI平台，使苹果汁巴氏杀菌能耗降低28%。

未来方向将着力构建介电特性数据库，开发通用工艺选择模型。值得关注的是，介电超材料（metamaterials）透镜设计可能突破波长限制，为大宗农产品处理提供新范式。