Yemek pişirmenin ve ateşi kullanmanın yollarının icadı, insanoğlunun evriminde büyük rol oynamıştı. Pişirmek, eritmek için ateşi kullanmayı öğrendik metaller , endüstrilerdeki üretim süreçleri vb. için. Ancak en büyük atılım, aynı şeyleri ateş kullanmadan yapmanın yollarını icat ettiğimizde gerçekleşti. Zamanla ve gelişen teknolojiler ısıtma proseslerinde yangın yerine kullanmak üzere birçok alternatif geliştirdik. Bu tür dikkat çekici buluşlardan biri 'Dielektrik ısıtma' prensibidir. Bu ilkenin nasıl çalıştığını ve nasıl uygulandığını görelim.
Dielektrik Isıtma nedir?
Dielektrik ısıtmanın tanımı şu şekilde ifade edilebilir: 'Moleküllerinde dielektrik harekete neden olarak malzemeyi ısıtma işlemi. alternatif elektrik alanları '. Tüm malzemeler atomlardan oluşan moleküllerden oluşur. Dielektrik Isıtma devre şeması aşağıda gösterilmiştir.
Kutupsal moleküller, elektrik dipol momentleri içerir. Bu tür moleküller elektrik alanına maruz kaldıklarında, kendilerini alan yönünde hizalamaya çalışırlar. Uygulanan alan salındığında, malzemenin bu molekülleri kendilerini alanla hizalı tutmak için rotasyona uğrar. Alan yön değiştirdiğinde, bu moleküller de yönlerini değiştirirler. Bu sürece 'Dielektrik Rotasyon' denir.
Moleküllerin sıcaklığı, moleküllerin kinetik enerjisi ile ilgilidir. Moleküllerin dielektrik dönüşünde moleküllerin kinetik enerjisi arttıkça moleküllerin sıcaklığı artar. Moleküller diğer moleküllerle çarpıştığında veya temas ettiğinde, bu enerji malzemenin tüm kısımlarına aktarılır ve böylece malzeme ısınır.
Böylece dielektrik dönüş malzeme genellikle malzemenin Dielektrik ısıtması olarak anılır. Bu ısıtma, RF frekanslarının elektrik alanları veya elektromanyetik alanlar kullanılarak yapılır. Dielektrik dönüşün gerçekleşmesi için uygulanan alan salınımlı olmalıdır. Uygulanan alanın frekansı ve dalga boyu da sistemin işleyişini etkiler.
Dielektrik Isıtma Çalışması
Aşağıda açıklandığı gibi, dielektrik ısıtma sisteminin devre şeması, elektrik alanının uygulandığı iki metal plakadan oluşur. Isıtılacak malzeme bu iki metal arasına yerleştirilir. Malzemenin ısıtma işlemi kullanılarak ısıtıldığı iki tür yol vardır.
Yakın alan etkisi olarak düşük frekanslı dalgaları kullanarak ısıtma ve elektromanyetik dalgalar kullanarak yüksek frekanslı dalgalarla ısıtma. Bu farklı dalgalar kullanılarak ısıtılan malzeme türleri de farklıdır.
Düşük frekanslı dalgaların daha yüksek dalga boyları vardır. Böylece iletken olmayan malzemelerden elektromanyetik dalgalara göre daha derinden geçebilirler. Düşük frekanslı alanlar kullanan sistemler, radyatör ile soğurucu arasındaki mesafenin dalga boyunun 1 / 2π'sinden az olmalıdır. Bu nedenle, düşük frekanslı bir elektrik alanı kullanarak ısıtma işlemi yakın temas sürecidir.
Daha yüksek frekanslı sistemler daha düşük dalga boylarına sahiptir. Elektromanyetik dalgalar ve mikrodalgalar bu sistemler için kullanılır. Bu sistemlerde metal plakalar arasındaki mesafe, uygulanan alanın dalga boyundan daha büyüktür. Bu sistemlerde metal plakalar arasında geleneksel uzak alan elektromanyetik dalgalar oluşturulur.
Dielektrik Isıtma Uygulamaları
Bell Telefon Laboratuvarlarında 1930'larda yüksek frekanslı elektrik alanları kullanan dielektrik ısıtma prensibi önerildi. Elektrik alanlarının frekansını değiştirerek Dielektrik sistemleri birçok uygulama türü için tasarlanmıştır.
Mikrodalgalar Kullanıldığında
Bu dielektrik ısıtmada, 2.45GHz mikrodalga frekans kullanıldı. Evlerde kullanılan mikrodalga fırınlar bu tür uygulamalara bir örnektir. Bu sistemler daha az nüfuzlu ve yüksek verimli ısıtma sistemi sağlar. Mikrodalga hacimsel ısıtma, daha büyük bir penetrasyon derinliği sağlar. Bu nedenle, bu ısıtma sıvıları, süspansiyonları ve katıları endüstriyel ölçekte ısıtmak için kullanılır.
Mikrodalga fırın
Pastörizasyon, Flash pastörizasyon, mikrodalga kimyası, sterilizasyon, gıda muhafazası, biyoyakıt üretimi vb. İçin mikrodalga hacimsel ısıtma uygulanır.
Radyo Frekansları Kullanıldığında
- RF dielektrik genellikle mahsul üretim alanında uygulama bulur.
- Bu tür ısıtma, mahsulün hasadından sonra gıdalardaki bazı zararlıları öldürmek için kullanılır.
- Bu tür ısıtma malzemeleri eşit şekilde ısıtabilir.
- Bu tür ısıtma yiyecekleri hızlı bir şekilde işleyebilir.
- Diyatermi, kas tedavisi için kasın RF ile ısıtılması işlemi bu tür ısıtmayı kullanır.
- Daha yüksek sıcaklıkların kullanıldığı Hipertermi tedavisi adı verilen süreç
- kanser ve tümör dokularını öldürür, RF frekansları ile ısıtma yapılır
Gıda işleme
Üretim hattında bisküvilerin sonradan pişirilmesinde RF dielektrik ısıtma pişirme süresini kısaltacaktır. Fırın ile doğru ölçü, şekil ve renkte bisküviler üretilebilir ancak RF ısıtma, bisküvilerin zaten kurumuş kısımlarından kalan nemi giderebilir.
- RF ısıtma, gıda üretim fabrikalarında kullanılan fırının kapasitesini% 50'ye kadar artırabilir.
- Tahıl bazlı bebek ürünleri ve kahvaltılık tahıllar, RF dielektrik ısıtma ile sonradan pişirmeyi kullanır.
- Yiyeceklerin kurutulmasında, geleneksel pişirme ile birlikte dielektrik pişirme kullanılır.
- Pişirme için elektromanyetik bir dielektrik kullanıldığında daha kaliteli yiyecek elde edilir.
- Daha kısa sürede daha yüksek işleme sıcaklıklarına ulaşılabildiğinden, elektromanyetik dielektrik ısıtma kullanıldığında, gıda işleme sırasında gıdanın besleyici ve duyusal özellikleri korunabilir.
Bulunduğu dönemden itibaren, dielektrik ısıtma çeşitli şekillerde kullanılmaktadır. Harika bir yemekten işlemci Kesin bir Elektro cerrahi yöntemine göre, dielektrik hemen hemen her bilim alanında uygulamasını bulmuştu.
Dielektrik ısıtma mekanizması kurulumunun yapısına benzer olarak görülebilir. kapasitör . Kondansatörde dielektrik iki iletken plaka arasına yerleştirilir ve bir dielektrikte elektrik üretilir. Dielektrik ısıtma sisteminde ise ısıtılacak malzeme, elektrik alanının uygulandığı iki iletken levha arasına yerleştirilir ve malzemenin içinde ısı oluşur.
Şu günlerde dielektrik ısıtma tarım endüstrisinde birçok haşere kontrol yönteminin uygulanması için birçok uygulama bulmuştur. Mikrodalga fırın için uygulanan elektrik alanı Daha düşük frekans mı yoksa daha yüksek frekans alanı mı?
