Maisto gaminimo ir ugnies naudojimo būdų išradimas turėjo didelę reikšmę žmonių evoliucijai. Mes išmokome naudoti ugnį virimui, tirpimui metalai , gamybos procesams pramonėje ir kt. Tačiau didžiausias proveržis įvyko tada, kai mes išradome būdus daryti tuos pačius dalykus nenaudojant ugnies. Laikui bėgant ir plėtojant technologijas , mes sukūrėme daugybę alternatyvų, kurias naudoti vietoj ugnies šildymo procesams. Vienas iš tokių puikių išradimų yra „dielektrinio šildymo“ principas. Pažiūrėkime, kaip veikia šis principas ir kaip jis taikomas.
Kas yra dielektrinis šildymas?
Dielektrinio kaitinimo apibrėžimą galima apibūdinti taip: „medžiagos kaitinimo procesas, sukeldamas dielektrinį judėjimą savo molekulėse, kintantys elektriniai laukai “. Visos medžiagos yra sudarytos iš molekulių, sudarytų iš atomų. Dielektrinė šildymo grandinės schema yra parodyta žemiau.
Poliarinėse molekulėse yra elektrinių dipolio momentų. Kai tokios molekulės yra veikiamos elektrinio lauko, jos bando lygiuotis lauko kryptimi. Kai pritaikytas laukas svyruoja, šios medžiagos molekulės sukasi, kad būtų išlaikytos vienoje linijoje su lauku. Kai laukas keičia kryptį, šios molekulės taip pat keičia savo kryptį. Šis procesas vadinamas „Dielektrine rotacija“.
Molekulių temperatūra yra susijusi su molekulių kinetine energija. Dielektrinėje molekulių rotacijoje, didėjant molekulių kinetinei energijai, molekulių temperatūra didėja. Kai molekulės susiduria ar liečiasi su kitomis molekulėmis, šios energijos patenka į visas medžiagos dalis ir taip sušildo medžiagą.
Taigi dielektrinis sukimasis medžiaga dažnai vadinamas dielektriniu medžiagos kaitinimu. Šildymas atliekamas naudojant radijo dažnių elektrinius laukus arba elektromagnetinius laukus. Taikomas laukas turi būti svyruojantis, kad vyktų dielektrinis sukimasis. Taikomo lauko dažnis ir bangos ilgis taip pat turi įtakos sistemos veikimui.
Dielektrinis šildymas
Kaip aprašyta žemiau, dielektrinės šildymo sistemos schemą sudaro dvi metalinės plokštės, kurioms taikomas elektrinis laukas. Šildoma medžiaga dedama tarp šių dviejų metalų. Medžiaga kaitinama naudojant šildymo procesą dviem būdais.
Šildymas naudojant žemo dažnio bangas kaip artimojo lauko efektas ir kaitinimas aukšto dažnio bangomis naudojant elektromagnetines bangas. Medžiagų, kaitinamų naudojant šias skirtingas bangas, tipas taip pat skiriasi.
Žemo dažnio bangų bangos yra didesnės. Taigi jie gali prasiskverbti pro nelaidžias medžiagas giliau nei elektromagnetinės bangos. Žemų dažnių laukus naudojančių sistemų atstumas tarp radiatoriaus ir absorberio turėtų būti mažesnis nei 1 / 2π bangos ilgio. Taigi kaitinimo procesas naudojant žemų dažnių elektrinį lauką yra beveik kontaktinis procesas.
Didesnio dažnio sistemų bangos ilgiai yra mažesni. Elektromagnetinės bangos ir mikrobangų krosnelės yra naudojami šioms sistemoms. Šiose sistemose atstumas tarp metalinių plokščių yra didesnis nei pritaikyto lauko bangos ilgis. Šiose sistemose tarp metalinių plokščių susidaro įprastos tolimojo lauko elektromagnetinės bangos.
Dielektrinio šildymo programos
Dielektrinio šildymo principas naudojant aukšto dažnio elektrinius laukus buvo pasiūlytas 1930-aisiais „Bell Telephone Laboratories“. Keičiant elektrinių laukų dažnį, dielektrinės sistemos yra skirtos įvairiems pritaikymams.
Kai naudojamos mikrobangos
Šiame dielektriniame šildyme 2,45 GHz dažnio mikrobangų dažnio yra naudojamas. Namuose naudojamos mikrobangų krosnelės yra tokio tipo programų pavyzdys. Šios sistemos suteikia mažiau skvarbią ir labai efektyvią šildymo sistemą. Mikrobangų tūrinis šildymas suteikia didesnį įsiskverbimo gylį. Taigi šis šildymas naudojamas skysčiams, suspensijoms ir kietosioms medžiagoms šildyti pramoniniu mastu.
Mikrobangų krosnelė
Mikrobangų tūrinis šildymas taikomas pasterizacijai, greitajai pasterizacijai, mikrobangų chemijai, sterilizavimui, maisto konservavimui, biokuro gamybai ir kt.
Kai naudojami radijo dažniai
- RF dielektrikas dažnai naudoja augalininkystės plotą.
- Šis kaitinimo būdas naudojamas nužudyti kai kuriuos kenkėjus maiste nuėmus derlių.
- Šio tipo šildymas gali tolygiai šildyti medžiagas.
- Šio tipo šildymas gali greitai apdoroti maistą.
- Diatermija, raumenų RF kaitinimo raumenims procesas, naudojamas tokio tipo šildymui.
- Procesas vadinamas hipertermijos terapija, kuriai esant įprasta naudoti aukštesnę temperatūrą
- nužudyti vėžį ir naviko audinius, taikomas kaitinimas RF dažniais
Maisto perdirbimas
Kepant sausainius gamybos linijoje, dielektrinis RF kaitinimas sutrumpins kepimo laiką. Tinkamo dydžio, formos ir spalvos sausainius galima gaminti su orkaite, tačiau kaitinant RF, galima pašalinti drėgmę iš jau išdžiovintų sausainių dalių.
- Šildant radijo dažniu, maisto gamybos gamyklose naudojamos krosnies talpa gali padidėti iki 50%.
- Grūdų pagrindu pagamintiems kūdikių produktams ir pusryčių dribsniams po kepimo naudojant RF dielektrinį šildymą.
- Džiovinant maistą, dielektrinis kepimas naudojamas kartu su įprastiniu kepimu.
- Kai kepimui naudojamas elektromagnetinis dielektrikas, pasiekiama geresnė maisto kokybė.
- Maisto maistinės ir juslinės savybės gali būti išsaugotos perdirbant maistą, kai naudojamas elektromagnetinis dielektrinis šildymas, nes aukštesnę perdirbimo temperatūrą galima pasiekti per trumpesnį laiką.
Nuo pat jo išradimo dielektrinis šildymas naudojamas įvairiomis formomis. Iš nuostabaus maisto procesorius taikant tikslų elektrochirurgijos metodą, dielektrikas buvo pritaikytas beveik visose mokslo srityse.
Dielektrinio šildymo mechanizmo nustatymą galima laikyti panašiu į kondensatorius . Kondensatoriuje dielektrikas dedamas tarp dviejų laidžių plokščių, o dielektrike gaminama elektra. Tuo tarpu dielektrinėje šildymo sistemoje pašildoma medžiaga dedama tarp dviejų laidžių plokščių, kurioms paduodamas elektrinis laukas, o medžiagos viduje susidaro šiluma.
Dabar diena dielektrinis šildymas rado daugybę pritaikymų žemės ūkio pramonėje įgyvendinant daugelį kenkėjų kontrolės metodų. Mikrobangų krosnelėje naudojamas elektrinis laukas yra žemesnio dažnio ar aukštesnio dažnio laukas?
