L'invention des méthodes de cuisson des aliments et d'utilisation du feu a joué un grand rôle dans l'évolution des êtres humains. Nous avons appris à utiliser le feu pour cuisiner, faire fondre métaux , pour les processus de production dans les industries, etc. Mais la plus grande percée est venue quand nous avons inventé des façons de faire les mêmes choses sans utiliser le feu. Au fil du temps et développement de technologies , nous avons développé de nombreuses alternatives à utiliser à la place du feu pour les procédés de chauffage. L'une de ces inventions remarquables est le principe du «chauffage diélectrique». Voyons comment ce principe fonctionne et comment il est appliqué.
Qu'est-ce que le chauffage diélectrique?
La définition du chauffage diélectrique peut être énoncée comme suit: «le processus de chauffage d'un matériau en provoquant un mouvement diélectrique dans ses molécules à l'aide champs électriques alternatifs «. Tous les matériaux sont constitués de molécules composées d'atomes. Le Schéma du circuit de chauffage diélectrique est illustré ci-dessous.
Les molécules polaires contiennent des moments dipolaires électriques. Lorsque de telles molécules sont exposées au champ électrique, elles essaient de s'aligner dans la direction du champ. Lorsque le champ appliqué oscille, ces molécules du matériau subissent des rotations afin de rester alignées avec le champ. Lorsque le champ change de direction, ces molécules inversent également leur direction. Ce processus est appelé «rotation diélectrique».
La température des molécules est liée à l'énergie cinétique des molécules. Dans la rotation diélectrique des molécules, à mesure que l'énergie cinétique des molécules augmente, la température des molécules augmente. Lorsque les molécules entrent en collision ou entrent en contact avec d'autres molécules, cette énergie est transféré à toutes les parties du matériau chauffant ainsi le matériau.
Ainsi la rotation diélectrique dans le matériel est souvent appelé chauffage diélectrique du matériau. Ce chauffage se fait à l'aide de champs électriques de fréquences RF ou de champs électromagnétiques. Le champ appliqué doit osciller pour que la rotation diélectrique ait lieu. La fréquence et la longueur d'onde du champ appliqué affectent également le fonctionnement du système.
Chauffage diélectrique fonctionnant
Comme décrit ci-dessous, le schéma de circuit du système de chauffage diélectrique est constitué de deux plaques métalliques sur lesquelles le champ électrique est appliqué. Le matériau à chauffer est placé entre ces deux métaux. Il existe deux types de modes de chauffage des matériaux en utilisant le processus de chauffage.
Chauffage par ondes basse fréquence, comme effet de champ proche et chauffage par ondes haute fréquence par ondes électromagnétiques. Le type de matériaux chauffés à l'aide de ces différents types d'ondes est également différent.
Les ondes basse fréquence ont des longueurs d'onde plus élevées. Ainsi, ils peuvent pénétrer à travers les matériaux non conducteurs plus profondément que les ondes électromagnétiques. Les systèmes utilisant des champs basse fréquence doivent avoir une distance entre le radiateur et l'absorbeur inférieure à 1 / 2π de la longueur d'onde. Ainsi, le processus de chauffage utilisant un champ électrique à basse fréquence est un processus de contact proche.
Les systèmes à haute fréquence ont des longueurs d'onde plus faibles. Ondes électromagnétiques et micro-ondes sont utilisés pour ces systèmes. Dans ces systèmes, la distance entre les plaques métalliques est supérieure à la longueur d'onde du champ appliqué. Dans ces systèmes, des ondes électromagnétiques classiques à champ lointain se forment entre les plaques métalliques.
Applications du chauffage diélectrique
Le principe de chauffage diélectrique utilisant des champs électriques à haute fréquence a été proposé dans les années 1930 aux Bell Telephone Laboratories. En faisant varier la fréquence des champs électriques, les systèmes diélectriques sont conçus pour de nombreux types d'applications.
Lorsque les micro-ondes sont utilisés
Dans ce chauffage diélectrique, les 2,45 GHz du micro-onde de fréquence est utilisé. Les fours à micro-ondes utilisés dans les maisons sont un exemple de ce type d'applications. Ces systèmes fournissent un système de chauffage moins pénétrant et très efficace. Le chauffage volumétrique par micro-ondes offre une plus grande profondeur de pénétration. Ainsi, ce chauffage est utilisé pour chauffer des liquides, des suspensions et des solides à l'échelle industrielle.
Four micro-onde
Le chauffage volumétrique micro-ondes est appliqué pour la pasteurisation, la pasteurisation flash, la chimie micro-ondes, la stérilisation, la conservation des aliments, la production de biocarburant, etc.
Lorsque les fréquences radio sont utilisées
- Le diélectrique RF trouve souvent des applications dans le domaine de la production végétale.
- Ce type de chauffage est utilisé pour tuer certains ravageurs dans les aliments après la récolte de la culture.
- Ce type de chauffage peut chauffer les matériaux de manière uniforme.
- Ce type de chauffage permet de traiter les aliments rapidement.
- Diathermie, le processus de chauffage RF des muscles pour la thérapie musculaire utilise ce type de chauffage.
- Le processus appelé thérapie par hyperthermie, dans lequel des températures plus élevées sont utilisées pour
- tuer le cancer et les tissus tumoraux, un chauffage avec des fréquences RF est appliqué
Préparation des aliments
Lors de la post-cuisson des biscuits dans la ligne de production, le chauffage diélectrique RF réduira le temps de cuisson. Des biscuits de bonne taille, forme et couleur peuvent être produits avec un four, mais le chauffage RF peut éliminer l'humidité restante des parties déjà séchées des biscuits.
- Le chauffage RF peut augmenter la capacité du four, utilisé dans les usines de production alimentaire, jusqu'à 50%.
- Les produits pour bébés à base de céréales et les céréales pour petit-déjeuner utilisent la post-cuisson par chauffage diélectrique RF.
- Dans le séchage des aliments, la cuisson diélectrique est utilisée avec la cuisson conventionnelle.
- Lorsqu'un diélectrique électromagnétique est utilisé pour la cuisson, une meilleure qualité des aliments est obtenue.
- Les propriétés nutritionnelles et sensorielles des aliments peuvent être préservées pendant la transformation des aliments lorsque le chauffage diélectrique électromagnétique est utilisé, car des températures de traitement plus élevées peuvent être atteintes en un laps de temps plus court.
Dès l'époque de son invention, le chauffage diélectrique est utilisé sous diverses formes. D'une nourriture incroyable processeur à une méthode d'électrochirurgie précise, le diélectrique avait trouvé son application dans presque tous les domaines de la science.
La configuration du mécanisme de chauffage diélectrique peut être considérée comme similaire à la structure de le condensateur . Dans le condensateur, le diélectrique est placé entre deux plaques conductrices et l'électricité est produite dans un diélectrique. Alors que dans un système de chauffage diélectrique, le matériau à chauffer est placé entre deux plaques conductrices, auxquelles un champ électrique est appliqué et de la chaleur est générée à l'intérieur du matériau.
Aujourd'hui chauffage diélectrique a trouvé de nombreuses applications dans l'industrie agricole, pour la mise en œuvre de nombreuses méthodes de lutte antiparasitaire. Le champ électrique appliqué pour un four à micro-ondes est un champ de fréquence inférieure ou de fréquence plus élevée?
