Metode Moderne de Procesare cu Microunde a Produselor Agricole şi Alimentare

1. Metode Moderne de Procesare cu Microunde a Produselor Agricole şi Alimentare A mezőgazdasági termékek és élelmiszerek korszerü feldolgozási módszerei mikrohullámok segítségével

2. Figura 1. Spectrul electromagnetic şi frecvenţele utilizate în procesarea cu microunde 1. ábra. Elektromágneses spektrum és a mikrohullámú feldolgozásban használt frekvencia

3. Figura 2. Părţile componente ale unei instalaţii de încălzire cu microunde 1. ábra. Elektromágneses spektrum és a mikrohullámú feldolgozásban használt frekvencia

4. Polarizarea totală (reală) P = Pdipolar + Pionic + Pelectronic Ultra-violet UHF - microunde Infraroşii Pdipolar Pionic Pelectronic Frecvenţa Figura 3. Dependenţa de frecvenţă a polarizărilor electrice 3. ábra. Az elektromos polarizációk frekvencia-függősége

5. Cele mai mari avantaje ale energiei microundelor faţă de tehnologia convenţională au fost foarte bine evidenţiate de către Perkin (1979): - uscarea mai eficientă prin scăderea perioadei de uscare, reducându-se astfel costurile de producţie; - reducerea timpului de uscare, ceea ce permite creşterea puterii de penetrare în materialul încălzit; - sistemul este mult mai compact decât sistemul convenţional; - energia este transferată într-un mod mai curat (fără poluare); - afânarea unor materiale ca tutunul, produsele de patiserie şi alimentele prin presiune internă; - absorbţia energiei în mod selectiv de către materialele cu pierderi şi uniformizarea materialelor fibroase; - transferul de căldură este independent de curentul de aer, iar transferul de masă depinde din ce în ce mai puţin de curentul de aer pe măsură ce temperatura solidelor creşte; - energia se disipă repede în tot volumul materialului; - evitarea uscării excesive; - substituirea unui material costisitor cu unul mai ieftin, ca în cazul coacerii pâinii, aceasta reducând costurile materialelor; - un cost relativ scăzut al întreţinerii.La toate acestea trebuie adăugate avantajele importante ale proceselor în vid şi sub presiune. Perkin (1979) nagyon jól kiemelte a mikrohullámú energia legnagyobb előnyeit a hagyományos technológiával szemben: - hatékonyabb szárítás a száradási időtartam csökkenésével, ezáltal csökkentve a termelési költségeket; - száradási idő csökkentése, lehetővé téve a hevített anyagba való nagyobb penetrációs erőt; - a rendszer sokkal tömörebb mint a hagyományos rendszer; - az energia sokkal tiszábban kerül átadásra (szennyeződés nélkül); - olyan anyagok lazítása mint a dohány, cukrászati termékek és élelmiszerek belső nyomás segítségével; - energia szelektív abszorbciója veszteséges anyagok által és a rostalapanyag egységesítése; - a hőátadás független a levegő áramlásától, illetve a tömegátadás egyre kevésbé függ a légáramlattól a szilárd anyagok hőmérséklet-emelkedésének függvényében; - az energia hamar eloszlódik az egész anyagmennyiségen; - túlzott szárítás elkerülése; - egy drága anyag helyettesítése olcsóbbal, mint a kenyérsütés esetében, ezáltal csökkentve az anyagköltséget; - viszonylag alacsony karbantartási költség.Ezeket ki kell egészítenünk a vákuum és nyomás alatti folyamatok fontos előnyeivel.

6. Figura 4. Creşterea randamentului cu ajutorul energiei microundelor a – proces convenţional; b – proces mixt; c – curba de uscare 4. ábra. Hatékonyság növelése a mikrohullámú energia segítségével a – hagyományos folyamat; b – vegyes folyamat; c – szárítási görbe

7. În aplicaţiile industriale, aplicatoarele sunt supuse câtorva constrângeri:* buna adaptare a sarcinii cu linia de transmisie a energiei;* repartiţia optimă a energiei în volumul materialului dielectric;* măsuri de securitate biologică privind restricţii ale emisiei de radiaţii electromagnetice de înaltă frecvenţă în exteriorul instalaţiei;* ecranare electromagnetică. Az ipari alkalmazások során, az applikátorokat különböző megszorítások alá vetik:* a terhelés jó alkalmazása az energia átviteli vonalával;* az energia optimális elosztása a dielektromos anyagmennyiségen;* Biológiai biztonsági intézkedések a kibocsátott magas frekvenciájú elektromágneses sugárzás korlátozásáról a létesítményen kívül;* elektromágneses árnyékolás.

8. Primul criteriu de clasificare al acestora este legat de modul de propagare al undei electromagnetice prin aplicator, astfel existând:- aplicatoare cu unde progresive - în raport cu aplicatorul nu există puncte de maxim şi de minim ale undei electromagnetice;- aplicatoare cu unde staţionare - în aplicator vor exista puncte de maxim şi de minim ale câmpului electric, materialul fiind procesat în zona în care se obţine câmp maxim sau geometria aplicatorului se schimbă intenţionat pentru o uniformizare a încălzirii materialului.Un al doilea criteriu se referă la dimensiunea produsului tratat. Ori de câte ori materialul are o dimensiune mică, de exemplu un fir tratat la viteze de defilare mari sau un tub prin care circulă lichid, atunci se utilizează cavităţi rezonante monomod, în care câmpul electric, sau cel magnetic, pot atinge valori mult mai mari decât cele din linia de transmisie a energiei.Dacă materialul de tratat are dimensiuni mari, se folosesc de obicei aplicatoare de tip cavitate multimod ale căror dimensiuni sunt mai mari decât ale materialului şi mai mari decât lungimea de undă a undelor electromagnetice. Ezek első osztályozási kritériuma az elektromágneses hullám terjedési módjához kapcsolódik egy applikátoron keresztül, ekképpen létezik:- progresszív hullámú applikátorok – az applikátorhoz viszonyítva az elektromágneses hullám nem rendelkezik maximum és minimum pontokkal;- álló hullámú applikátorok – az applikátorban lesznek maximum és minimum pontjai az elektromos mezőnek, mivel az anyag abban a térben kerül feldolgozásra, ahol maximum mező keletkezik, vagy az applikátor geometriája szándékosan változik az anyag melegítésének egységesítísére.A második kritérium a kezelt termék méretére vonatkozik. Ahányszor az anyag mérete kicsi, mint például nagy vonulási sebességnél kezelt szál vagy egy cső, amelyben folyadék kering, akkor monomódusú üregrezonátort kell használni, amelyben az elektromos vagy mágneses mező magasabb értékeket érhet el mint azok, melyek az energia átviteli vonalaiból valók.Ha a kezelendő anyag méretei nagyok, általában multimódusú üreget használnak, amelynek a méretei nagyobbak mint az anyagé és nagyobbak mint az elektromágneses hullámok hullámhossza.

9. Al treilea criteriu de clasificare deosebeşte aplicatoare pentru aplicaţii de încălzire continuă sau staţionară. Dacă procesul se desfăşoară în mod continuu, cavitatea este un cuptor - tunel. Există numeroase tipuri de aplicatoare de microunde:- tunel; - ghid de undă cu fante neradiante;- ghid de undă cu fante radiante;- cavităţi rezonante dreptunghiulare monomod şi multimod;- cavităţi rezonante circulare;- alte aplicatoare speciale: inel rezonant, antena pâlnie, cu unde lente, etc.Aplicatoarele enumerate mai sus sunt folosite funcţie de tipul procesului de fabricaţie, continuu sau staţionar, şi de natura şi forma produsului. A harmadik osztályozási kritérium megkülönbözteti a folyamatos vagy álló fűtési alkalmazásra szolgáló applikátorokat. Ha az eljárást folyamatosan végzik, az üreg egy sütő - alagút. Sok fajta mikrohullámú applikátor létezik:- alagút; - hullámvezető nem sugárzó résekkel;- hullámvezető sugárzó résekkel;- téglalap alakú monomódusú és multimódusú üregrezonátor;- kör alakú üregrezonátor;- egyéb speciális applikátor: rezonáns gyűrű, kürt antenna, lassú hullámú, stb.A fent felsorolt applikátorokat a gyártási folyamat fajtájától, folyamatos vagy álló, és a termék alakjától és természetétől függően használják.

10. Figura 2.5. Aplicator în meandre 2.5. ábra. Kanyarban lévő applikátor

11. Figura 2.5. Aplicator de tip cavitate multimod, pentru procese continue. 2.5. ábra. Multimódusú üreg-applikátor folyamatos feldolgozásokhoz.

12. Aplicaţiile industriale ale încălzirii cu microunde sunt destul de numeroase:- dezgheţarea, prepararea, uscarea şi sterilizarea alimentelor;- vulcanizarea cauciucului;- uscarea, coacerea şi sintetizarea ceramicii şi a materialelor refractare;- topirea şi recuperarea cerii utilizată pentru realizarea formelor de turnare în industria metalurgică;- uscarea cleiurilor în industria hârtiei;- fabricarea lentilelor de contact;- uscarea filmelor fotografice;- uscarea şi sterilizarea produselor farmaceutice;- uscarea ţesăturilor (împletituri) din azbest şi polimerizarea diverselor straturi de acoperire utilizate pentru acestea;- uscarea lemnului;- uscarea pieilor din tăbăcării;- uscarea şi tratarea seminţelor agricole depozitate, etc.Acestea sunt numai câteva dintre cele mai reuşite aplicaţii de încălzire dielectrică şi cu microunde. A mikrohullámú fűtés ipari alkalmazása igen számos:- az élelmiszerek kiolvasztására, elkészítésére, szárítására és sterilizálására;- gumi vulkanizálása;- kerámia és tűzálló anyagok szárítása, sütése és szintetizálása;- az öntőformák ellőállításíhoz felhasznált viasz olvasztása és hasznosítása az acéliparban;- ragasztók szárítása a papíriparban;- kontaktlencsék gyártása;- fényképfilmek szárítása;- gyógyszeripari termékek szárítása és sterilizálása;- az azbesztből készült szövetek (kötések) száritása, valamint az ezekhez használt különböző bevonatok polimerizációja;- fa szárítása;- bőr szárítása cserzőműhelyben;- tárolt mezőgazdasági vetőmagvak szárítása és kezelése, stb. Ez csak néhány a legsikeresebb mikrohullámú és dielektromos fűtési alkalmazásokból.

13. Fig. 1 - Sistem cu microunde pentru uscarea si tratarea semintelora – surse de microunde; b – motor de actionare; c – panou de comandă și control; d – sistemul de ventilație a aerului; e – sistem de alimentare al semintelor; f – snec elicoidal Ábra 1. - Mikrohullámú rendszer vetőmagvak szárítására és kezelésérea – mikrohullámforrások; b – hajtómotor; c – kapcsoló- és ellenörzőtábla; d – szellőztetőrendszer; e – vetőmag-ellátási rendszer; f – csigavonalas csavar

14. Fig. 5. Sursa de microunde: 5. 1 – antena Horn;5. 2 – generator de microunde (magnetron);5. 3 – ventilator; 5.4 – transformator de tensiune anodica si filament;5.5 – dioda redresoare de inalta tensiune; 5.6 – condensator 5. ábra. Mikrohullámforrás: 5. 1 – Horn-mikrohullámú generátor (magnetron);5. 3 – ventillátor; 5.4 – anód feszültség-transzformátor és izzószál;5.5 – nagyfeszültségű egyenirányító dióda; 5.6 – kondenzátor

15. Fig. 6 - Snec elicoidal transportor6.a – ax; 6.b – spirala elicoidala; 6.c – împletitură metalică 6. ábra - Csigavonalas szállítócsavar6.a – tengely; 6.b – csigavonalas spirál; 6.c – fémháló

16. În tehnologia microundelor, tendinţa este spre echipamentele cu densitate mare de putere, pentru a instala definitiv dominaţia sistemelor de înaltă frecvenţă asupra celor de joasă frecvenţă. Aceasta are un rol important mai ales în industria alimentară. Dezvoltarea pieţei microundelor este legată de creşterea gradului de inventivitate a inginerilor de proces şi de apariţia nevoii de utilizare a acestei tehnologii în obţinerea de noi produse. În mod evident, se poate realiza în viitor un număr mai mare de variante de combinare a microundelor cu sistemele convenţionale, dar aceasta reprezintă o povară pentru fabricanţii echipamentului de microunde prin faptul că instalaţiile de procesare implică mai multe aparate care nu lucrează în microunde.Întregul potenţial al microundelor, ca instrument de procesare în industrie, a fost deja realizat, făcându-se simţită o tendinţă generală pentru o aparatură tot mai sofisticată, automată şi mai bine controlată. A mikrohullámok technológiájában a tendencia a kiváló teljesítmény-sűrűségű berendezésekre mutat, hogy végleg betelepítsék a magas frekvenciájú berendezések uralmát az alacsony frekvenciájúakkal szemben. Ennek főként az élelmiszeriparban van fontos szerepe. A mikrohullámok piaci fejlődése két dologhoz kötődik: a mérnökök növekvő találékonysági fokához és e technológia alkalmazási szükségességének megjelenéshez az új termékek előállításában. Természetesen, a jövőben sokkal több lehetőséget lehet megvalósítani arra, hogy a mikrohullámokat összekapcsoljuk a hagyományos rendszerekkel, de ez terhet jelent a mikrohullámú berendezések gyártóinak, mivel a feldolgozó berendezések olyan készülékek bevonásával járnak, melyek nem mikrohullámokkal működnek.A mikrohullámok teljes potenciálja, mint ipari feldolgozási eszköz, már megvalósult, mely egy általános tendencia által nyilvánult meg, kifinomultabb, automatikus és jól kezelhető berendezések irányába.