食べ物を調理し、火を使う方法の発明は、人間の進化に大きな役割を果たしました。私たちは火を使って調理し、溶かすことを学びました 金属 、産業などの生産工程で。しかし、最大のブレークスルーは、火を使わずに同じことを行う方法を発明したときでした。時間の経過とともに 技術開発 、私たちは加熱プロセスに火の代わりに使用する多くの代替案を開発しました。そのような注目すべき発明の1つは、「誘電加熱」の原理です。この原則がどのように機能し、どのように適用されているかを見てみましょう。
誘電加熱とは何ですか？
誘電加熱の定義は、次のように説明できます。「分子に誘電運動を引き起こすことによって材料を加熱するプロセス。 交流電界 「。すべての材料は、原子で構成される分子で構成されています。ザ・ 誘電加熱回路図 以下に示します。
極性分子には電気双極子モーメントが含まれています。このような分子が電界にさらされると、電界の方向に整列しようとします。適用された場が振動すると、材料のこれらの分子は、場との整列を維持するために回転します。場の方向が変わると、これらの分子も方向を逆にします。このプロセスは「誘電体回転」と呼ばれます。
分子の温度は、分子の運動エネルギーに関連しています。分子の誘電回転では、分子の運動エネルギーが増加するにつれて、分子の温度が上昇します。分子が他の分子と衝突または接触すると、 このエネルギー 材料のすべての部分に移動し、材料を加熱します。
したがって、誘電体の回転 材料 多くの場合、材料の誘電加熱と呼ばれます。この加熱は、RF周波数の電界または電磁場のいずれかを使用して行われます。誘電体の回転が起こるためには、印加される場が振動している必要があります。印加されるフィールドの周波数と波長も、システムの機能に影響を与えます。
誘電加熱作業
以下に説明するように、誘電加熱システムの回路図は、電界が印加される2枚の金属板で構成されています。加熱される材料は、これら2つの金属の間に配置されます。加熱プロセスを使用して材料を加熱する方法には2つのタイプがあります。
近接場効果としての低周波を使用した加熱と電磁波を使用した高周波による加熱。これらの異なる種類の波を使用して加熱される材料の種類も異なります。
低周波はより高い波長を持っています。したがって、それらは電磁波よりも深く非導電性材料を貫通することができます。低周波フィールドを使用するシステムでは、ラジエーターとアブソーバーの間の距離が波長の1 /2π未満である必要があります。したがって、低周波電界を使用して加熱するプロセスは、接触プロセスに近いです。
より高い周波数のシステムはより低い波長を持っています。電磁波と 電子レンジ これらのシステムに使用されます。これらのシステムでは、金属板間の距離は、印加された電界の波長よりも大きくなります。これらのシステムでは、従来の遠方界電磁波が金属板の間に形成されます。
誘電加熱の応用
高周波電界を使用した誘電加熱の原理は、1930年代にベル研究所で提案されました。電界の周波数を変えることにより、誘電体システムは多くのタイプのアプリケーション向けに設計されています。
電子レンジを使用する場合
この誘電加熱では、2.45GHzの 周波数のマイクロ波 使用されている。家庭で使用される電子レンジは、このタイプのアプリケーションの例です。これらのシステムは、浸透性が低く、効率の高い暖房システムを提供します。マイクロ波体積加熱は、より大きな侵入深さを提供します。したがって、この加熱は、液体、懸濁液、および固体を工業規模で加熱するために使用されます。
電子レンジ
マイクロ波体積加熱は、低温殺菌、瞬間殺菌、マイクロ波化学、滅菌、食品保存、バイオ燃料製造などに適用されます。
無線周波数を使用する場合
- RF誘電体は、作物生産分野での用途がよく見られます。
- このタイプの加熱は、作物の収穫後に食品中のいくつかの害虫を殺すために使用されます。
- このタイプの加熱は、材料を均一に加熱することができます。
- このタイプの加熱は、食品を迅速に処理できます。
- ジアテルミー、筋肉治療のための筋肉のRF加熱のプロセスは、このタイプの加熱を使用します。
- 温熱療法と呼ばれるプロセスでは、より高い温度が使用されます
- 癌と腫瘍組織を殺し、RF周波数で加熱します
食品加工
生産ラインでのビスケットのポストベーキングでは、RF誘電加熱によりベーキング時間が短縮されます。適切なサイズ、形状、色のビスケットはオーブンで製造できますが、RF加熱により、ビスケットのすでに乾燥した部分から残りの水分を取り除くことができます。
- RF加熱により、食品製造工場で使用されるオーブンの容量を最大50％まで増やすことができます。
- シリアルベースのベビー用品と朝食用シリアルは、RF誘電加熱によるポストベーキングを使用しています。
- 食品の乾燥では、従来のベーキングに加えて誘電体ベーキングが使用されます。
- 電磁誘電体をベーキングに使用すると、食品の品質が向上します。
- 電磁誘電加熱を使用すると、食品の栄養的および官能的特性を食品加工中に維持できます。これは、より高い加工温度をより短い時間で達成できるためです。
その発明の時代から、誘電加熱は様々な形で使用されてきた。素晴らしい料理から プロセッサー 正確な電気外科手術法では、誘電体はほとんどすべての科学分野でその用途が見出されていました。
誘電加熱メカニズムのセットアップは、の構造に類似していると見なすことができます。 コンデンサ 。コンデンサでは、誘電体が2つの導電性プレートの間に配置され、誘電体で電気が生成されます。一方、誘電加熱システムでは、加熱される材料は、電界が印加されて材料の内部で熱が発生する2つの導電性プレートの間に配置されます。
今は一日 誘電加熱 多くの害虫駆除方法の実施のために、農業産業で多くの用途を見つけました。電子レンジに印加される電界は、低周波または高周波ですか？
