Universitatea Lucian Blaga Sibiu, Facultatea de Stiinte
Agricole, Industire Alimentara si Protectia Mediului.
Procesarea cu microunde a alimentelor
Indrumator: conf. univ. dr. ing. Victor Nederi
Student: Caunic Daniel
~Sibiu, 2011~
Procesarea cu microunde a alimentelorMicroundele sunt unde
radio. Frecvena de unde radio cea mai utilizat este 5,5 GHz. n
aceast frecven undele radio au o proprietate interesant: sunt
absorbite de ap, grsimi i zaharuri i tot n aceast frecven nu sunt
absorbite de majoritatea plasticelor, sticl sau ceramic/porelan.
Cuptorul cu microunde este una din cele mai mari invenii ale
secolului 20. Cuptorul cu microunde este att de popular deoarece
mncarea este gtit ntrun timp foarte scurt. Este foarte eficient
pentru c el nclzete foarte bine mncarea i nu vasul. Introducere n
timpul celui de-al doilea rzboi mondial, doi britanici au inventat
magnetronul, un tub capabil s produc microunde, care ulterior a
fost utilizat la sistemul de detectare prin radar a avioanelor
naziste.
Cuptor cu micorunde modern Un alt britanic, Percy, a descoperit
c undele generate de radar au topit o bucata de ciocolat pe care o
avea n buzunar. Cnd a ncercat apoi s vad ce se ntmpla cu un ou, a
descoperit c microundele generau o cretere extrem de rapid a
temperaturii n interiorul acestuia. Percy era angajatul companiei
Raytheon, productor de aparatur militara, companie care a lansat n
1954 primul cuptor cu microunde comercial, denumit Radarange.
Greutatea unui astfel de cuptor era de aproximativ 340 de kilograme
i avea un volum apropiat de cel al unui frigider. Preul era i el
mare - intre dou i trei mii de dolari. Cuptorul cu microunde a fost
iniial utilizat de restaurante i de liniile aeriene. El a ptruns n
buctriile oamenilor n 1967, cnd avea i un pre mult
mai rezonabil de 500 de dolari. Foarte repede au aprut i
reclamaiile: carnea nu se rumenea, cartofii prjii erau moi i albi
ca laptele. n anii `80 vnzrile la cuptoarele cu microunde au
explodat. Japonezii erau cu mult naintea europenilor. nainte de
1976, 17% din gospodriile japoneze dispuneau deja de un cuptor cu
microunde. Treptat, cuptorul cu microunde a fost perfecionat,
astfel nct, n anul 1997, Whirlpool a fost prima companie care a
introdus funcia Crisp, de rumenire. Astzi poi gti la cuptorul cu
microunde prajituri, produse de patiserie, spaghete, cozonac, i
asta n numai cteva minute. Principii generale ale cuptorului cu
microunde Energia microundelor a fost folosit n procesele
industriale de foarte muli ani. Folosirea acestora n locul surselor
conveionale de cldur s-a produs datorit mai multor avantaje cum ar
fi: - nclzirea rapid n profunzime - economisire de energie i de
timp i mbuntirea calitaii n primii ani de studii asupra nclzirii
prin microunde, aceste avantaje au fost greu de justificat n raport
cu preul sczut al nclzirii cu ajutorul derivailor petrolului. Toate
acestea, mpreun cu reticena multor industrii de a schimba sistemele
convenionale existente, dei adesea ineficiente i depite, cu sisteme
bazate pe microunde, a dus la o cretere lent dar foarte bine
documentat a acestei tehnologii. Cele mai mari avantaje ale
energiei microundelor asupra tehnologiei convenionale au fost bine
precizate de ctre Parkin (1979): - o mai eficient uscare, vis-a-vis
de perioada de uscare, reducnd costurile de producie - sistemul
este mult mai compact dect sistemul convenional - energia este
transferat ntr-un mod mult mai curat (fr poluare) - se realizeaz
afnarea materialului - absorbia energiei n mod selectiv de ctre
constitueni - energia se disip repede n volumul materialului - se
evit uscarea excesiva
- un cost relativ sczut al ntreinerii. Generatoare de microunde
Magnetronul este un oscilator de putere n microunde. El lucreaz n
regim continuu sau n impulsuri. n radiaie continu poate debita
puteri de microunde de ordinul 20KW cu randament de 80%, iar n
regim de impuls, puteri de megawati, ntruct puterea de vrf i
puterea medie corespunde raportului ntre perioada de repetiie i
durata impulsului. Banda de frecvene de lucru este ngust deoarece
magnetronul utilizeaz caviti rezonante ncorporate ntr-un anod
metalic masiv, de obicei din Cu. ntre anod i catod se aplic o
tensiune continu de ordinul miilor de voli. Datorit cavitilor
rezonante prevzute n anod, cmpul electromagnetic de microunde are
la rezonan intensitate mare, astfel nct la obinerea puterii de
microunde prin frnarea electronilor, contribuie att interaciunea
ndelungat cmp electric-electron, ct i intensitatea mare a cmpului
electric. Interaciunea are loc n timp ce electronii se deplaseaz n
jurul catodului, n spaiul anodcatod. Magnetronul este un element
esenial n generarea energiei de microunde, el transformind frecvena
retelei de 50 Hz n nalt frecven 2,451GHz. Este un tub vidat de
geometrie cilindric avnd 2 electrozi, anod i catod. Anodul este
realizat din cupru i const din mai multe caviti care formeaz
circuite rezonante. Una din aceste caviti conine o anten care
permite extragerea energiei i transmiterea ei n exterior. Catodul
are n general form elicoidal, este realizat din wolfram, i se
incalzeste pn la temperatura de 2000oK datorit aplicrii unei
tensiuni cuprinse ntre 5-10 V, i n plus catodul este plasat la un
potenial negativ de tensiune, ntre 6-10kV. Aceste magnetroane pot
funciona n regim continuu sau n impulsuri, dnd puteri de ordinul
zecilor de kw cu un randament de 70%. Funcionarea magnetronului se
bazeaza pe transferul de energie pe care l realizeaz electronii n
spaiul de interaciune. Electronii absorb energie de la sursa de
tensiune anodic i o cedeaz prin intermediul cmpului electric de
nalt frecven cavitailor rezonante. Sub aciunea cmpului electric
creat de tensiunea anodic i a cmpului magnetic creat de magnet sau
electromagnet, electronii se pun n micare descriind traiectoria sub
forma unor bucle succesive denumite cicloide. Aceste ciclode sunt
caracterizate printr-o viteza de translaie i o vitez de rotaie.
Electronii care se deplaseaz n sensul liniilor de cmp sunt frnai i
cedeaz o parte din energia lor cinetic. Electronii care se mic n
sens contrar liniilor de cmp sunt accelerai i absorb energia de la
cmpuri de nalt frecven. Pentru ca energia cedat de electroni s fie
mai mare dect energia primit i magnetronul s funcioneze cu un
randament bun, trebuie ca pe de o
parte s se mreasc numarul de electroni frnai iar pe de alt parte
s se micoreze numrul de electroni accelerai. n afar de aceasta,
trebuie ca timpul necesar n care electronii utili, adic cei frnai,
se deplaseaz de la o fant la alta, s corespund cu jumtate din
perioada oscilaiilor de nalt frecven, pentru ca astfel s se gseasc
n dreptul fiecrei fante tot un cmp frnat. Elecronii frnai descriu
bucle mai largi, rmnand mai mult timp n spaiul de interaciune i,
trecnd prin faa mai multor fante, ei cedeaz o cantitate de energie
mai mare cmpului. Influena hotrtoare asupra performanelor i asupra
fiabilitii magnetronului o are catodul, datorit caracteristicii
sale de emisie electronic, emisie care se msoar n [A/cm2]. n cazul
magnetronului, eliberarea din metal a electronilor se produce prin
emisie termoelectronic pe seama energiei termice furnizat de
catodul nclzit, fenomen puternic dependent de temperatura i de
materialul catodului. n magnetron doar o parte a cldurii catodului
se produce datorit curentului de nclzire, cealalt parte, destul de
nsemat provine de la electronii de faz nefavorabil a cror energie
cinetic se transform n caldur prin bombardarea regresiv, ciocnind
neelastic catodul. La magnetroanele de tip radar, adic acele
magnetroane care funcioneaz n impulsuri, dup o scurt perioad de
nclzire, circuitul de filament este dereglat i nclzirea este
asigurat n continuare de bombardamentul electronilor de faz
nefavorabil. Pentru realizarea catozilor se utilizeaz srm de
wolfram toriat, temperatura de lucru pentru acesta fiind de
1900-1950oK. Pentru wolfram toriat la temperatura de 1900oK
densitatea curentului de saturaie este de js=10[A/cm2]. Temperatura
de topire a wolframului este 33700C. Creterea temperaturii de lucru
asigur o cretere rapid a emisiei, dar cauzeaz n mod nedorit
reducerea accentuat a duratei de via a catodului. Alegnd
temperaturi de lucru mai joase, scderea emisiei poate fi compensat
prin mrirea suprafeei de emisie, deci prin mrirea dimensiunilor
catodului. Catozii realizai din wolfram toriat au o emisivitate de
aproximativ 1000 de ori mai mare dect cei realizati din wolfram
pur, la aceeai temperatur de funcionare. Activarea catozilor din
wolfram toriat se face n timpul vidrii magnetronului dup care se in
timp de cteva ore la o temperatur de 210oK, timp n care emisia
electronic crete la valoarea nominal. La o cretere a temperaturi n
intervalul 2400-2500 oK corespunde o cretere de 2,6 ori a emisiei
electronice n timp ce viteza de evaporare este de 5,8 ori mai mare.
Pentru dimensionarea catozilor cu nclzire direct se recomand pentru
alegerea emisiei electronice 90% din valoarea curentului de
saturaie. Pentru determinarea dimensiunilor radiale a lamelelor se
pleac de la considerentul c dou lamele vecine trebuie s formeze o
cavitate rezonant
asimilat din punct de vedere al repartiiei cmpului
electromagnetic cu o linie bifilar cu dielectric vid scurtcircuitat
la un capt i avnd o lungime electric 0/4 numit linie rezonant un
sfert de und. Lungimea real a cavitii corespunztoare rezonanei
numit i lungime geometric, este mult mai mic dect sfertul de und.
Gtitul la cuptorul cu microunde Principiul de baza al tuturor
cuptoarelor cu microunde este unul singur: raze de energie care
penetreaz mncarea pn la o adncime de 3,5-4 cm, de la margine ctre
centru. Mncarea se gtete rapid dar nu ntotdeauna egal. Descriere
general a cuptorului cu microunde
1. Sistem de nchidere a uii 2. Geam cuptor 3. Orificii de
ventilare 4. Inel rotativ 5. Platou rotativ 6. Panou de control
Panoul de control
Vase potrivite pentru cuptorul cu microunde Vasele cele mai
potrivite pentru gtitul la microunde sunt vasele rotunde, care
expoateaz caracteristica microundelor de a penetra mncarea dinspre
exterior spre interior. Dac se folosesc vase ptrate sau
dreptunghiulare, mncarea din coluri va fi gata mai repede dect cea
din centru. Pentru microunde, pot fi folosite vasele, castroanele
din sticl rezistent la temperatur, de tip Jena. Se pot utiliza i
vasele din ceramic sau porelan dar acestea fiind mai groase,
mncarea va avea nevoie de un timp mai ndelungat pentru a fi gata.
Nu trebuie folosite n cuptorul cu microunde articolele din bambus,
hrtie, lemn sau rchit deoarece acestea pot lua foc. Nu trebuie
folosite n cuptorul cu microunde vase sau ustensile din metal sau
vase cu tori,
margine sau capac din metal, deoarece acestea ar putea defecta
cuptorul, producndu-se descrcri electrice. Tehnici de gtit la
microunde n cazul n care se dorete decongelarea alimentelor,
acestea se scot din ambalaj, nainte de a le introduce n cuptorul cu
microunde. Ca s se foloseasc cuptorul cu microunde la ntregul su
potenial trebuie folosit i "timpul de ateptare". Timpul de ateptare
apare atunci cnd se oprete cuptorul sau se scoate mncarea din
cuptor. Acest lucru permite ptrunderea egal a cldurii sau
completarea timpului de gtire cu ajutorul cldurii interne. n
momentul n care se dorete ca mncarea s fiarb sau s fie gtit mai
repede, se acoper vasul cu un capac sau cu o folie de plastic
special pentru microunde, dar fr a atinge mncarea. Se las un loc
care s permit aburului format n vas s ias. Argumente pro i contra
cuptorului cu microunde Cuptorul cu microunde este un bun ctigat al
civilizaiei, dar are cteva inconveniente. El funcioneaz pe
principiul generrii unor unde de nalt frecven, cel mai adesea de
2450 MHz, adic cu lungimi de unda de 12,2 cm, apropiate de undele
scurte radio. Radiaiile electromagnetice ionizeaz particulele
(provoac o rotire extrem de rapida a dipolilor - moleculelor
polarizate), genereaz cldur chiar n interiorul masei organice
supusa microundelor. Ele au aciune fizic, biochimic i fiziologic
deosebit, producnd ioni i diveri radicali liberi, care distrug
virui i bacterii (de exemplu Pseudomonas i chiar i pe cele mai
rezistente, Microbacterium), dar nu i toxinele i microtoxinele. Dar
microundele, dei nu distrug total vitaminele, inactiveaz enzimele.
Carnea animalelor recent sacrificate, mai ales de bovine este
cauciucat i cu gust fad. n decursul maturrii (frgezirii) crnii,
glicogelul se descompune treptat n acid lactic preluat de
adenozin-tri-fosfat (ATP), care furnizeaz energia pentru contracia
muscular, apoi se transform n actomiozin, aprnd rigiditatea
cadaveric specific, n urma mai multor reacii biochimice. Prin
iradierea sau supunerea la microunde a aminoacizilor, mai ales cei
aromatici (cu nucleu benzenic) i metionina n soluie apoas, se
formeaz amoniac, hidrogen, dioxid de carbon, acizi organici i
ceta-oxizi. Foarte sensibil este fenilalanina, care sub aciunea
microundelor i schimb structura inelar. Carnea, care conine multe
proteine fosfolipide, nclzit n cuptorul cu microunde degaj un miros
caracteristic de hidrogen sulfurat i mercaptan datorit
descompunerii aminoacizilor cu grupe -SH (de exemplu cisteina se
oxideaz la cistin), dar i amoniac, amine, compui carboxilici,
hidrogen i dioxid de carbon, care dei frgezesc carnea dau un gust
neplcut de rnced. Dac compuii volatili reacioneaz cu fraciunile
aminice i sulfurice ale proteinelor se formeaz produi stabili, fr
mirosuri.
Produsele vegetale sunt mai puin afectate structural n cuptorul
cu microunde, datorit faptului c nu conin glicogel, iar
stabilitatea aminoacizilor lor este incomparabil mai mare ca la
proteinele animale. n 1989, biologul elvetian Dr. Hans Hertel a
studiat efectele mncrii preparate la microunde. La acest studiu au
participat 8 persoane. Pentru opt saptamani, ei au locuit ntr-un
mediu controlat i n anumite intervale de timp li sau dat diverse
mncruri: mncare nepreparat, mncare gtit convenional, i mncare gtit
la microunde. Dup fiecare masa li s-au luat probe de snge. S-a
constatat c atunci cnd se mnnc mncare gtit la microunde, n timp,
apar urmtoarele schimbri semnificative n chimia sngelui: o scdere a
valorilor hemoglobinei i a colesterolului HDL "colesterolul bun", n
comparaie cu "colesterolul ru". S-a mai constatat scderea nivelului
imunitii, i n acelai timp, creterea nivelului leucocitelor, ceea ce
n general indic o otrvire i o deteriorare a celulelor sngelui,
condiiile necesare apariiei bolilor degenerative i a cancerului.
Dr. Bernard Blanc, care a asistat la studiu, a declarat: "efectele
msurabile la om, relativ la ingestia mncrii preparate la microunde,
spre deosebire de cea care a fost gtit prin mijloace obinuite, sunt
alterri ale sngelui care pot fi de asemenea recunoscute n etapele
premergatoare apariiei bolilor i care indic nceputul unui proces
cancerigen". Cuptoarele cu microunde "prjesc" mncarea prin
supunerea moleculelor la o vibraie foarte rapid, de miliarde de ori
pe secund, ceea ce face ca acestea s se nclzeasc prin frecare. n
procesul de vibrare, moleculele sunt alterate, deformate sau chiar
rupte i n acelai timp apar compui noi, numii "componente
radiolitice", care nu se gsesc n natur. n mod semnificativ,
microundele sunt folosite n ingineria genetic pentru a neutraliza
fora vital a unei celule, pentru ca aceasta s poat fi manipulat.
Microundele distrug vitalitatea i proprietile nutritive ale
alimentelor. Cnd aceast vitalitate este distrus, microorganismele
penetreaz mult mai uor, i mncarea se altereaz i mucegiete mult mai
repede. La nceputul anului 1991, a fost intentat un proces unui
spital din Oklahoma, deoarece un pacient a murit dup o transfuzie
cu snge tratat la microunde. n mod normal, spitalele nclzesc sngele
folosit n transfuzii, dar nu la microunde. Profesorul Dr. John
Kerner i Pr. Dr. Richard Quin de la Universitatea Stanford, au
testat efectele microundelor asupra laptelui de mam. Concluzia este
c "tratarea cu microunde a laptelui, chiar la valori sczute, poate
distruge unele dintre componentele acestuia, folosite n lupta
mpotriva mbolnvirilor
(componenta imunitar)". Dup mai multe cercetri, Kerner a
publicat n aprilie 1992 concluziile conform crora "tratarea cu
microunde prin ea nsi poate cauza laptelui anumite procese
distructive dincolo de procesul obinuit de nclzire". Un alt studiu
efectuat la Viena avertizeaz c nclzirea la microunde a laptelui
poate duce la "modificri structurale, funcionale i imunologice", i
c microundele transform aminoacidul L-prolina n D-prolina, o toxin
recunoscut, care afecteaz sistemul nervos i ficatul, mai ales la
copii. Un alt gen de relatri a venit din partea celor cu alergii.
Un kinetoterapeut, David Bridgeman, a declarat: "Dintre toi cei pe
care i-am testat pentru alergii, 99.9% au avut o sensibilitate
sever la mncarea gtit la microunde". Dup cei care contest cuptorul
cu microunde, consecinele negative ale mncrii gtite la microunde
asupra sntii pot fi rezumate astfel: - Mncarea preparat la
microunde pierde ntre 60% i 90% din energia ei vital i n acelai
timp i se accelereaz procesele de dezintegrare structural; -
Substanele nutritive elementare sunt alterate, ceea ce duce la boli
digestive; - Chimia mncrii este alterat, avnd ca efecte
disfuncionaliti ale sistemului limfatic i scderea capacitii
organismului de a lupta mpotriva proceselor canceroase; Crete
numrul de celule canceroase din snge; - Cnd vegetalele crude, gtite
sau ngheate, au fost supuse la microunde, chiar pentru un timp
scurt, compoziia lor nutritiv a fost alterat i n acelai timp au
aprut radicali liberi (compui toxici, rspunztori de procesele de
degenerare i mbtrnire); - Mncarea gtit la microunde cauzeaz
creterea numrului de cancere stomacale i intestinale, o degradare
general a esuturilor celulare periferice i o scdere gradual a
funcionalitii sistemelor digestive i excretorii, la un procent
ridicat din cei testai; - Scade capacitatea organismului de a
metaboliza i folosi vitaminele din complexul B, C, E precum i
anumite microelemente i hormoni; - De asemenea, chiar simpla
apropiere a corpului de un cuptor cu microunde, a generat o serie
de probleme de sntate.
Gatind cu ajutorul microundelor este foarte comod si fiind larg
adoptat in multe tari. Termenul de microunde nseamn, n general, un
cuptor cu microunde, cuptor, care este folosit n multe gospodrii
pentru nclzirea alimentelor. Cuptorul cu microunde a fost un succes
uimitor. Acum aproximativ 95% din case n America au cel puin un
cuptor cu microunde. Cuptoarele cu microunde sunt, n general,
utilizate mai degraba pentru reincalzire dect pentru gtit. n
sistemele de nclzire cu microunde, cldura este generat din cauza
frecrii molecular ntre molecule dipol (de exemplu: ap). Din moment
ce apa este uor pentru a stimulai, cele mai multe alimente produse
conine 40-80% ap, nclzirea cu microunde este foarte potrivita
pentru gtit. Saruri, grsimi i proteine, de asemenea, acionaza n
calitate de componente dipolar i afecteaza ratele de nclzire.
Astfel cuptor cu microunde patrunde in alimente i nclzete mncarea
de la interior spre exterior. Dezavantajele nclzirii cu microunde
sunt incapacitatea de a produce alimente maro non-uniform de gtit,
i uscarea excesiv a alimentelor cum ar fi pinea. Gtitul cu
microunde sau renclzire a produselor alimentare este sansa de
supravietuire a patogenilor. O alt problem major n grupuri de
populaie, cum ar fi femeile nsrcinate, cu imunitate, vrstnici, i
copii tineri sunt foarte sensibili la infectii alimentare posibile.
Cat despre gtit i reincalzire a alimentelor este
unul din ultimii pai n prepararea produselor alimentare, ar
trebui s asigure o siguranta alimentara. Prin urmare, securitatea
alimentar devine important i gatitul trebuie s asigure sigurana
alimentului. Dei probabilitatea de supravieuire a patogenilor din
alimentele gatite n cuptorul cu microunde este mai mare dect cea
pentru produsele alimentare convenional gtite, consumatori tot mai
mult folosesc microundele pentru gatit. Reducerea timpului de
proces, de multe ori la fel de mult ca 10 la 1, comparativ cu
metode convenionale, i calitatea produselor alimentare mai mare n
ceea ce privete aspectul su, arom i gust, confort, uor de curat,
scderea costurilor de energie electric, vitaminele i mineralele pot
fi principalele motive pentru preferina consumatorilor pentru
gatitul la microunde. Prin urmare, eliminarea agenilor patogeni n
timpul gtitului la microunde devine foarte critic. nelegerea
procesului de gtit cu microunde, i schimbrile n proprietile
alimentelor, n timpul preparrii sunt aspecte importante in
dezvoltarea reetelor specifice i a instruciunilor pentru a asigura
sigurana alimentar. Modelele matematice, care simuleaz procesul de
microunde-gtit, joac un rol important n proiectarea i optimizarea
procesului de gtire. Modelarea tehnica ofer o introspectiv n
procesul de gtire cu microunde. Dezvoltatorii de marfuri vor fi
capabili pentru a testa efectele modificrilor n formulele
produselor alimentare fr ntrziere. Astfel, modelele matematice sunt
utile n mbuntirea procedurii de gtit cu microunde. Cercetrile
actuale implic utilizarea tehnicii de modelare matematic a
nelegerii de gtit cu microunde. n plus, o ncercare a fost fcut
pentru a determina efectul de tip grsimi alimentare, i de rcire
prin evaporare n timpul gtirii cu microunde. Ipotez Folosind
tehnica de modelare, profilul de temperatur ntr-un aliment cu
microunde-incalzite poate fi prezis. Acest lucru ar putea ajuta la
nelegerea procesului de gtire i studiaz diversi factori care
afecteaz gtitul cu microunde. Acest lucru poate duce la procedura
de nclzire, care va asigura sigurana alimentului. Rezultatele
acestui studiu ar putea fi de ajutor n investigarea n continuare pe
acest domeniu.
Obiective Obiectivele acestui studiu sunt: 1.Determinarea
proprietilor dielectrice alimentare pentru a fi studiate. 2.
Elaborarea i validarea modelului matematic pentru procesul de
nclzire cu microunde. 3. Rolul grsimii n alimente, ap cald, i
rcirea prin evaporare n timpul de nclzire cu microunde.
Prezentare Capitolul 1: Incalzirea alimentelor cu microunde.
Rezumat. Gtitul cu microunde este o modalitate de gatit adoptata pe
scara larga. Au fost eforturi considerabile pentru a mbunti
procesul de gtit cu microunde i pentru a crete sigurana mancarii
gatite la cuptorul cu microunde. Situaia de fapt n spatele cuptorul
cu microunde i factorii care influeneaz nclzirea cu microunde sunt
importante. Tehnica de modelare matematic este frecvent utilizata
pentru a mbuntii nclzirea cu microunde. INTRODUCERE O cretere a
temperaturii ntr-un produs alimentar sau orice material poate fi
realizat n trei modalitile posibile, i anume: conductie, convectie
si radiatie. Metoda gatitului conventional, produsele alimentare
sunt n mod normal nclzite prin conductie si convectie. Radiaiile
infraroii sunt folosite pentru incalzirea de suprafa. La cuptorul
cu microunde, pe de alt parte, caldura patrunde in alimente din
interior spre exterior. Cuptor cu microunde este unul dintre
aparatele cele mai frecvent utilizate pentru nclzirea alimentelor.
Aproape fiecare acas, n America de Nord are cel puin un cuptor cu
microunde. Cele mai multe dintre problemele asociate cu nclzire cu
microunde aprea ca urmare a naturii sale de nclzire inegal. Desi au
existat probleme, consumatorii nc mai folosesc cuptorul cu
microunde pentru utilizarea rapid i uoar. Este foarte potrivit
pentru stilul de viata ocupat ca se pot nclzi alimente mult mai
rapid dect alte metode convenionale de nclzire. nelegerea modului n
care cuptorul cu microunde nclzete mncarea i tiina din spatele
cuptor cu microunde ar fi de ajutor in reducerea problemelor
asociate cu gatitul lamicrounde. Acest articol ncearc s sintetizeze
informaii care sunt
utile n procesul de gatire cu microunde. n plus, o privire de
ansamblu despre modelarea matematic de nclzire cu microunde a fost
dat. ANALIZA LITERATURII Generatiile cuptorului cu microunde.
Microundele sunt generate de magnetron. Magnetronul este un tub
circular simetric care const intr-un catod ca axa central a tubului
i un anod n jurul acestuia. Magnetronul conine un spaiu numit
caviti de rezonan. Rezonanta acioneza n calitate de circuite
reglate i pentru a genera cmpuri electrice. Aceste caviti
determina, de asemenea, frecvena de ieire din cuptorul cu
microunde. Magnetronul are o anten conectat la anod i se extinde n
cavitile de rezonan. Antena este folosita pentru transmiterea cu
microunde de la magnetron la ghidul de und. Cmpul magnetic este
creat de un magnet care nconjoar magnetronul. Ghidul de und este un
tub de metal gol. Pereii metalice din ghidul de und sunt
conductoare electrice. n mod normal, magnetronul funcioneaz cu o
eficien aproximativ 60-65%. Odat ajuni n cuptor cu microunde, unde
pot fi reflectate de pe laturile cuptorului i podea, pot fi
transmise prin recipiente i capace din sticl, hrtie, plastic, i
poate fi absorbit de mediu, cum ar fi produsele alimentare. Date
despre Cuptor cu microunde Undele electromagnetice, care includ
cuptorul cu microunde, de cltorie la viteza luminii (3 108 m / s) i
posed energie sub forma de pachete de mare energie cunoscut sub
numele de cuanta de energie. Razele gamma i raze-X, care au lungimi
de unda scurte, de nalt frecven si energie mare, sunt capabile sa
rupa legaturile chimice. Microundele i undele radio, care intr sub
incidena lungimii de und lung, scade frecvena si nu au suficienta
energie pentru a rupe legturile chimice. Microundele aparin
grupului de forma non-ionizante de radiatii, deoarece nu au
suficient energie necesar pentru procesul de ionizare. Energiea
cuantic n microunde este responsabila pentru crearea de cldur, ca
microunde oscileaz n 2450 106 de ori pe secund i moleculele dipol
alinierii la cmp electric de microunde de la aceeai rat. Caldura
este generata ca urmare a frecrii molecular ntre molecule dipol.
Ruperea legturilor chimice ar putea aprea din cauza generatie de
cldur, care nu se datoreaz n mod direct cu microunde. Componenta
cmpului electric de microunde este responsabil pentru nclzire. Ea
determin moleculele de materiale dielectrice pentru a roti, si
produce creterea temperaturii datorita frecarii dintre molecule.
Componenta cmpului magnetic de microunde nu ia parte la nclzirea
alimentelor. Cu toate acestea, unele materiale, pot interaciona cu
cmpul magnetic. n interiorul unui cuptor cu microunde, exist
posibiliti mari pentru reflecii multiple i, prin urmare, exist
numrul de modele de unde. Fiecare model posibil este menionat ca un
mod i
cel puin 20-30 moduri diferite sunt posibile ntr-un cuptor cu
microunde tipic. Prin urmare, cuptor cu microunde poate fi numita
cavitate multimod. Influena caracteristicilor alimentare n
incalzirea cu microunde. Caracteristici importante ale alimentelor
sunt proprieti dielectrice ale produselor alimentare, termice
conductivitatea alimentelor, dimensiunea, forma, orientarea
alimentelor n legtur cu cuptor, starea fizic de ap din produs,
prezena de os din produsele alimentare i continutul de
umiditate.
Proprieti dielectrice i importana acestora. Microundele
interacioneaza cu materiale pe baza proprietilor lor electrice.
Metalele sunt bun conductoare electrice i reflectoare de microunde.
Ele nu sunt incalzite de cuptorul cu microunde. Materialele, cum ar
fi dielectrici intr sub izolatori electrici i sunt bune absorbante
i transmitoare de microunde. Cldura este generat n dielectric (sau
aliment) n primul rnd prin absorbie de microunde i de absorbie, i,
prin urmare proprietilor dielectrice, depinde de frecvena cu
microunde, compoziia produselor alimentare, temperatura de produs,
starea fizic a apei n produsele alimentare, i densitatea
produsului. Caracteristicile de absorbie ale alimentului pot fi
schimbate n mod semnificativ prin modificarea factorilor de mai
sus, de exemplu, adugarea de sare n alimente, creste absorbtia de
microunde. Incalzirea cu microunde este cea mai mare parte
dielectrica n natur i implic rotaia molecule dipolar. Proprietilor
dielectrice ale unui produs alimentar sunt caracteristici ale
materialelor de determinare a interaciunii de energie
electromagnetica cu materialele. Proprietile dielectrice, cum ar fi
constanta dielectrica i factorii de pierdere dielectrici joac un
rol major n nclzirea cu microunde.Capacitatea de alimentare pentru
a stoca energia campului electric este constant dielectric. Atunci
cnd componentele dipolar nu sunt distribuite uniform n alimente,
nclzirea inegala poate fi de ateptat. Evident, diferena n
activitatea de dielectric este o problem comun n alimente, cu mai
mult de un ingredient.
Proprieti dielectrice de msurare
Msurarea proprietilor dielectrice n frecvene de microunde se
poate face folosind ghidul de und i coaxial linia ca metoda de
transport, Open-ended Probe Metoda, i Cavity perturbaie metoda. n
general, tehnicile de msurare pot fi clasificate n msurtori
reflecie sau prin sisteme de transmitere rezonant sau non-rezonant,
cu structuri deschise sau nchise pentru msurarea proprietatii
dielectrice a materialului. Metoda structurii inchise poate fi
mprit n ghid de und i linie coaxial, msurtori de transport i
scurt-circuitat ghid de und sau reflecie linie coaxial de msurare.
n cazul unor structuri deschise rezonante, msurtorile se poate face
cu un dispozitiv cu dou porturi pentru msurarea factorului de
transmisie sau ca un singur dispozitiv pentru msurtori de reflecie.
Proprieti dielectrice ale carnii de vit i de broccolii au fost
msurate ca parte de cercetare. Studiu privind proprietile
dielectrice de carne de vit i broccoli a fost limitate n literatura
de specialitate. Un studiu realizat de Van Dyke (1969) a analizat
efectul de coninutul de grsime n sol, carne de vit pe factorul de
pierderi dielectrice la 915 MHz. Proprieti dielectrice prime pentru
carnea de vit, carne de vit fierte, suc de carne de vit i au fost
raportate. Dei au existat studii pe fructe i legume (Nelson, 1980;
Nelson, 1983; Nelson, 1993; Seaman, 1991), proprietile dielectrice
la broccoli nu au fost incluse. Proprietati termice Conductivitatea
termic a produselor alimentare joac un rol important n sistemele de
nclzire cu microunde. Materialele de nalt conductivitate termic
raspandeste cldura mai repede dect materialele cu conductivitate
termic sczut n timpul de nclzire cu microunde. Alimentare cu
conductivitate termica mare va dura mai puin s ating temperatura
uniform n timpul perioadei de deinere. Cldura specific a
alimentelor determin ct de repede un aliment poate fi nclzit.
Cldura specific pote fi ridicata de coninutul de solide n cretere
cu adugarea de componente cum ar fi sarea, protei (Schiffaman,
1993). Cldura specific mpreun cu conductivitate termic constituie
proprietatile termice ale materialului. Un studiu recent de ctre
Pan Singh i Paul (2001) arat c conductivitatea termic la carnea de
vit variaz ntre 0.35 i 0.41 W / m C n intervalul de temperatur de
5-70 C. Un alt studiu privind proprietile termice i fizice ale
carnii de vit de ctre Rollin et al., (1979) arat c conductivitatea
termic de carne de vit este 0.38 W / m C. Dimensiunea i forma de
alimentare Dimensiunea produsului alimentar afecteaz adncimea de
penetrare cu microunde i afecteaz rata de nclzire i uniformitate
(Heddleson i Doores, 1994). Produse cu forme neregulate sunt supuse
la nclzire non-uniform,
datorit diferenei de grosime de produs (Mudgett 1989). Un
aliment de o form sferic sau cilindric, cu diametrul de 20-60 mm,
va fi nclzit uniform, deoarece cldura este concentrat spre centru.
Centrul va fi nclzit 13 mai repede dect suprafaa (Hill, 1994).
Orientarea alimentelor n cuptorul cu microunde Rata de nclzire a
produsului este afectat de orientarea de produs din cauza variaie n
tiparul cuptorului. Peretii cuptorului metalici reflect pn cnd
toate microundele sunt absorbite de alimente. Prin urmare,
destinaiile de plasare de alimente n cavitate afecteaz modul n care
microundele, reflect i sunt absorbite n produs. Distribuia
neuniform cu microunde poate fi redus cu un agitator val, dar poate
prezenta n continuare problema (Mudgett, 1989). Starea fizic a apei
Starea fizic a apei ntr-un aliment afecteaz nclzirea cu microunde.
Constanta dielectrica a apei este mai mare dect cea a gheii. Atunci
cnd un produs alimentar congelat este nclzit ntr-un cuptor cu
microunde, iniial prile decongelate ale produsului se nclzesc mai
repede dect seciunea ngheata a produsului.
Coninutul de umiditate Coninutul de umiditate al produsului
afecteaz semnificativ proprietile dielectrice ale produselor
alimentare i, n consecin, adncimea de penetrare cu microunde este
afectata (Hill, 1994). n plus, n alimente cu umiditate ridicata,
pierderile de caldura prin suprafata de racire pot aprea ca urmare
a evaporrii (Berek i Wickersheim). Suprafata microbiana a gatitului
cu microunde Sigurana alimentelor gtite de microunde este esenial n
dezvoltarea instruciunile de gtit. Instruciunile de gtit pe ambalaj
trebuie s asigure c agenii patogeni sunt complet eliminati.
Inocularea studiilor de cercettori (Carter, 1994; Heddleson i
Doores, 1994; Lund, 1994; Landgraf i Tassinari, 1997) au artat c
produsele alimentare ar putea susine supravieuirea patogenilor
atunci cnd temperatura nu este monitorizat ndeaproape n produsul
alimentar. Un studiu de Flores (1994) privind carnea de vit a ajuns
la concluzia c, coninutul de grsime alimentara joac un rol
important n supravieuirea patogenilor. Coninutul mai ridicat de
grsime din carnea de vit ajut la reducerea de supravieuire agenilor
patogeni (Hix 2000). Gtitul cu microunde a produselor vegetale are
un risc mai mare de supravieuire a patogenilor dect cel al
produselor din carne (Hix 2000).
Procesul de contaminare, apare dup prepararea alimentelor ca
urmare a contactului cu materiale neigienice sau nefierte.
Manipularea necorespunztoare a produselor alimentare crete ansa de
supravieuire a agentului patogen. Cu toate acestea, muli
consumatori nu-i dau seama c in timp exploataia corespunztoare
poate crete n mod considerabil sigurana alimentelor. Abuzul n
temperatura de depozitare dac este n industria alimentar, magazin
alimentar sau acasa crete supravieuirea agentului patogeni.
Temperatura ridicat de depozitare incurajeaza cresterea de
microorganisme (Jay, 1996). n plus, deteriorarea pachetelor
alimentare sau a produselor alimentare n timpul transportului i
manipulrii ar putea fi ameninare grav pentru sigurana alimentar
(Hotchkiss i Potter, 1995). Reducerea inclzirii non-uniforme. Cald
i rece, exist locuri n alimente ca urmare a distribuiei inegale
(Anatheswaran et al, 1994.). Instruciunile n curs de dezvoltare
pentru gtirea alimentelor este foarte dificil din cauza acestei
incalziri inegale. Pentru a spori efectul de nclzire uniform, n mod
normal, cuptoarele cu microunde sunt echipate cu un agitator mod.
Agitatorul mod este doar o lama metalica, care este folosita pentru
a perturba distribuia cmpului n interiorul cuptorului. Mancarea
este, de asemenea, rotita cu un platou motorizat pentru a crete
uniformitatea de nclzire prin reducerea concentraiei de putere de
la anumite locuri din alimente (Pozar, 1998) Modelarea procesului
de nclzire cu microunde Modelarea reprezint un fenomen folosind un
set de ecuatii matematice. Soluii pentru aceste ecuaii sunt
presupuse pentru a simula comportamentul natural al materialului.
Modelarea poate fi un instrument de proiectare pentru a dezvolta
produse alimentare, care va asigura rezultate optime de nclzire n
cuptorul cu microunde. n lucrarea de modelare, sistemul de
alimentare este reprezentat ca fiind alctuit din mai multe elemente
mici n procesul de simulare. Modelarea procesului de gtire cu
microunde poate implica dou pri distincte, una fiind modelarea
transferului de cldur i mas n produsele alimentare i alta fiind
cmpul electromagnetic n interiorul cavitii cuptorului cu microunde
pentru calcularea generala de caldura pe termen lung.
Componente majore ale cuptorului cu microunde:
1. 2. 3. 4. 5.
Agitator Ghid de und Magnetron Aranjamentul placii turnate
Cavitatea cuptorului
Efectul coninutului de grsime i a temperaturii asupra
proprietilor dielectrice ale carnii de vit Aplicarea tehnologiei
alimentare cu microunde este larg adoptata n America de Nord.
Microundele se ncadreaz n categoria de radiatii electromagnetice.
Frecvena cu microunde implic, n general, undele electromagnetice de
frecven ntre 0,3 GHz i 3 GHz (Decareau, 1985). Proprietile
dielectrice descriu comportamentul materialului atunci cnd este
supus la cmpuri electromagnetice pentru aplicaii de nclzire
dielectrice. Aceste proprieti sunt importante n determinarea
adncimii de penetrare de energie cu microunde i rata de absorbie a
puterii de alimentare ntr-un cuptor cu microunde. Proprieti
dielectrice de interes sunt constanta dielectric ( ") i factorul de
pierderi dielectrice ("). Constanta dielectrica este o msur ce are
capacitatea de a stoca energie electric. Factorul de pierderi
dielectrice are capacitatea de a converti energia electric pentru a
nclzi. Proprieti dielectrice ale de produselor alimentare i
materialelor agricole sunt importante n dezvoltarea procedurilor de
nclzire cu microunde i n proiectarea de echipamente electrice i
electronice care interacioneaz cu alimentele. Acestea pot fi legate
de compoziie, care este util n controlul asigurarii si calitii.
Cinetica de inactivare microbian pentru tehnologii alternative
prelucrare a alimentelor - Cuptor cu microunde i de prelucrare prin
radiofrecven. Domeniul de aplicare Utilizarea frecvenelor radio i
cu microunde pentru a nclzi alimente pentru pasteurizare si
sterilizare comerciale, n scopul de a spori sigurana microbian este
discutat aici. Dei nu se afl sub reglementrile FDA, utilizarea
tehnologiei cu microunde pentru a spori sigurana alimentar
microbiene n cas este de discutat, de asemenea, pe scurt. Mecanisme
de nclzire i alimentare distrugerea agenilor patogeni, i de
validare a proceselor industriale sunt, de asemenea, discutate,
urmat de presupuneri cu privire la manipularea abaterilor n timpul
prelucrrii industriale. Acest document sintetizeaz informaiile
obinute prin literatura publicat i contacte personale cu industria,
mediul academic, i de guvern. Mecanismele de inactivare microbian
de incalzire de frecven radio sunt, de asemenea, destul de
asemntoare cu cele de nclzire cu microunde. Astfel, acest document
se refer mai ales la prelucrarea cu microunde cu presupunerea
implicit c principiile sunt n general aplicabile n frecven radio.
Informaii specifice privind frecvena radio ori de cte ori este
inclus este disponibila. Cuptor cu microunde i radio frecven de
nclzire se refer la folosirea undelor electromagnetice de anumite
frecvene pentru a genera caldura intr-un material (Metaxas 1996;
Metaxas i Meredith 1988; Roussy i Pearce 1995) Cuptoare cu
microunde i Pericole lor De ce oamenii isi fac griji despre
radiaiile microundelor? Cum functioneaza cuptoarele cu microunde?
Poate produce radiatii cuptorul cu microunde? Cum este msurat n
exteriorul radiaiilor cu microunde? Care sunt efectele asupra sntii
ale radiaiilor de microunde? Ce se ntmpl cu oamenii, atunci cnd
sunt aproape de cuptoarele cu microunde? Care sunt msurile de
precauie generale de siguran pentru cuptoarele cu microunde? Exist
norme care se aplic n cazul cuptoarelor cu microunde? De ce oamenii
isi fac griji despre radiaiile microundelor? Cuptoarele cu
microunde sunt folosite zilnic n restaurante, cafenele, saloane,
bucatarii, snack baruri, i case. Utilizatorii cuptorului cu
microunde sunt adesea n cauz despre pericolele poteniale asupra
sntii n urma expunerii la scurgerile radiaiilor de microunde. Cu
cele mai recente progrese tehnologice n
design garnitura uii i cu ntreinerea corespunztoare, scurgerile
cuptorului cu microunde au fost mult reduse sau eliminate. Cum
functioneaza cuptoarele cu microunde? In cuptor cu microunde,
mncarea este gtit prin expunerea la radiaii cu microunde. Cele mai
multe cuptoare cu microunde de uz casnic opereaz pe o frecven de
2450 de megahertzi (MHz sau milioane de cicluri pe secunda), ntro
und continu (CW). Cuptoarele mai mari folosite pentru aplicaii
industriale, uneori, funcioneaz la 915 MHz. Sursa de radiaii ntr-un
cuptor cu microunde este tubul magnetronului. Magnetronul, n esen,
convertete 60 Hz electric curentului electric la radiaiile
electromagnetice de 2450 MHz. Inalta tensiune (de obicei 3000 la
4.000 de voli) care alimenteaz tubul magnetronului este produs de
un pas-up redresor transformator, i filtru care transform AC 120V
(curent alternativ sau 60 Hz tensiunea de linie) la 4 kV DC (curent
direct). Energia microundelor din magnetron este transferat la
cavitatea cuptorului printro seciune la ghidul de und. Un mod de
agitator rspndete energia microundelor mai mult sau mai puin
uniform n interiorul cuptorului.
Radiaiile din interiorul cuptorului cu microunde produce caldura
in interiorul alimentelor n cuptor. Cldura este produs atunci cnd
moleculele de ap din alimente vibreaza (la o rat de 2.45 miliarde
de ori pe secund), atunci cnd produsele alimentare absoarbe
radiaiilor de microunde. Micarea moleculelor produce frecare, care
provoac cldur. Poate produce radiatii cuptorul cu microunde? Vechi
sau defecte sigiliile uilor sunt cele mai frecvente cauze ale
radiaiilor de microunde. Teoretic, vor exista cantiti mici de
scurgere prin sticla de vizionare, dar msurtorile au artat ca acest
lucru este nesemificat.
Cum este msurat n exteriorul radiaiilor cu microunde? Radiaiile
microundelor se msoar ca densitatea de putere n uniti de milivati
pe centimetru ptrat (mW/cm2), care este, n esen rata fluxului de
energie pe unitatea de suprafa. Este nevoie de echipamente speciale
pentru detectarea i msurarea scurgerilor. Niveluri tipice de
scurgere ale radiaiilor de la cuptoarele cu microunde este de
aproximativ 0,2 mW/cm2, care este mult sub limita stabilit de ctre
nivelul de siguran naionale pentru siguran. Codul 6: Limite de
expunere la radiofrecventa, domenii la frecvene de la 10 kHz-300
GHz (1994, 60 p. , Canada pub Sntate 91-EHD-160).. Acest nivel de
scurgere nu poate fi sesizat de ctre organism. Densitatea de putere
a radiaiilor de microunde scade rapid cu creterea distanta de la
cuptor. Aceasta nseamn c cu cat stai mai departe de cuptorul cu
microunde, cu atat esti mai putin expus la radiatii. La un metru,
exist foarte puine radiaii stnga. Care sunt efectele asupra sntii
ale radiaiilor de microunde? De expunere vorbin n general, la
niveluri foarte ridicate ale radiaiilor de microunde poate duce la
cantiti semnificative de energie ce pot fi absorbite de ctre
organism. La fel ca si cu alimentele, aceasta energie este
transformat n cldur n organism. Pri sensibile ale corpului, cum ar
fi ochii, testiculele i creierul, nu sunt capabile de a scpa de
cldura suplimentara ce se poate construi. Cu toate acestea,
situaiile n care efectele termice (caldura) prejudiciul sa ntmplat
de fapt la ochi sau creier necesare expunerii pe termen lung la
densitatile de putere foarte mare bine n plus fa de cele msurate n
jurul cuptoare cu microunde. Unele efecte biologice nu poat fi
explicate printr-o cretere a temperaturii n organism sau n orice
parte. Persoanele care lucreaz n domenii cu microunde au raportat
dureri de cap, oboseala ochilor, peste toate, oboseala i tulburri
de somn. Aceste efecte au fost asociate cu interaciunea dintre
domeniile cu microunde si sistemul nervos central al organismului.
Astfel de efecte au fost etichetate ca interactiuni "nontermice".
Acestea pot fi responsabile pentru unele dintre efectele pe termen
lung de la expunerea prelungit la niveluri reduse de cmpuri
electromagnetice. Nu este confirmat nici o dovad tiinific pentru a
demonstra o legtur ntre astfel de efecte i expunerii la radiatiile
microundelor. Cu toate acestea, trebuie subliniat c aceste efecte
apar, de obicei cu cmpuri impulsuri sau pulsmodulate, i nu cu
domeniile de und continu asociate cu cuptoarele cu microunde.
Ce se ntmpl cu oamenii, atunci cnd sunt aproape de cuptoarele cu
microunde? n trecut, au existat unele probleme care rezultau din
radiaiile microundelor. Deoarece stimulatoarele cardiace sunt
dispozitive electronice, interferena de la alte surse electrice
poate provoca defeciuni i ale stimulatorului cardiac, pentru a
trimite astfel de informaii incorecte la muschii inimii. Dei
cuptoarele ntreinute n mod corespunztor i operate cu microunde este
puin probabil s provoace aceast intervenie, scuturi
electromagnetice au fost puse n stimulatoarele noi ca o msur de
precauie adugat. Pacienii cu stimulatoare cardiace trebuie s
consulte medicul dac consider c acestea pot avea o problema legata
de radiaiile microundelor sau radiofrecventa. Care sunt msurile de
precauie generale de siguran pentru cuptoarele cu microunde?
Sfaturi de siguran pentru exploatarea cuptoarelor cu microunde: 1.
Nu punei n funciune cuptorul cnd este gol. 2. . Pruden extrem dac
avei un implant de pacemaker. Radiaiile cu microunde poate provoca
interferene stimulatorul. Persoanele cu implanturi stimulatoare
cardiace nu ar trebui s fie lng un cuptor cu microunde excepia
cazului n care sunt siguri c este n stare de funcionare bun i nu
exist nici o scurgere de radiaiilor de microunde. 3. Verificai
pentru a vedea c garnitura uii i suprafaa interioar a uii i
cavitatea cuptorului sunt curate dup fiecare utilizare. 4. A nu se
lsa la ndemna copiilor. Nu permitei copiilor mici s foloseasca
cuptorul. 5. A nu se pune faa n apropiere de fereastra cnd ua
cuptorului este de operare. Sfaturi de siguran pentru instalare i
ntreinere a cuptoarelor cu microunde includ: 1. Avei grij deosebit
pentru a se asigura c nu se produc daune la partea din cuptor face
contact cu ua sau garnitura uii. 2. Asigurai-v c cuptorul cu
microunde este deconectat de la energie electric nainte de a ajunge
n orice deschideri accesibile sau ncercarea de orice reparaii. 3.
Asigurai-v c ajustarea de tensiuni aplicate, de nlocuire a puterii
generatoare de microunde, demontarea componentelor la cuptor, i
remontare de ghiduri de und sunt efectuate numai de ctre persoane
care au fost special instruii pentru astfel de sarcini. La
serviciile unui
depanator calificat ar trebui s fie solicitat atunci cnd orice
disfuncionalitate este suspectata. 4. Nu trece de blocare usa. 5.
Nu testa o putere microunde generatoare de componente fr o ncrcare
corespunztoare conectat la ieirea acestuia. Puterea generata nu
trebuie s li se permit s radieze liber n zonele ocupate. Exist
norme care se aplic n cazul cuptoarelor cu microunde? Canada: Codul
de Siguran 6: Recomandat procedurile de securitate pentru
instalarea i utilizarea dispozitivelor de radiofrecventa si
microunde n gama de frecven de 10 kHz-300 GHz. Codul de Siguran 6
seturi limite sigure de expunere pentru persoanele care lucreaz n
apropierea surselor de domenii de radiofrecventa, precum i pentru
publicul larg care ar putea fi expuse timp de 24 de ore pe zi.
Codul de Siguran 6 este un ghid mai degrab dect o lege. Deoarece
este menionat n scris n conformitate cu reglementrile Codului
Muncii Canada, aceasta nseamn c departamentele guvernamentale
federale, corporaii coroana, i alte organizaii reglementate de
aceste reglementri trebuie s urmeze procedurile de siguran i
orientrile de instalare n Codul de Siguran 6, cu excepia cazului
exceptat prin regulament. Industria din Canada, de asemenea, impune
operatorilor de instalaii de radiocomunicaii i radiodifuziune s
urmeze Codul de Siguran 6. Provinciile canadiene i teritoriile au
adoptat, n general, Codul de Siguran, ase recomandri de expunere.
Limite de expunere (Codul de Siguran 6) 1. Pentru lucrtori
radiofrecventa expusa: 5 mW/cm2 (50 W/m2) n cazul n medie de peste
0.1 or (6 min) i atunci cnd spaial medie. 2. Pentru alte persoane
dect radiofrecventa-lucrtorilor expui (de exemplu, populaia
general): 1 mW/cm2 (10 W/m2) n cazul n medie de peste 0.1 or (6
min.) perioada i cnd spaial medie. Partea III (Cuptoare cu
microunde) din care emit radiaii Dispozitive Regulamentul (CRC, C.
1370) precizeaz urmtoarele limite pentru radiaii scurgere la 5 cm
de la suprafata a cuptorului cu microunde: a) 1.0 mW/cm2 cu sarcin
de ncercare b) 5.0 mW/cm2 fr sarcin de ncercare c) Expunere X-ray
nu peste 0,5 MR (milliroentgen) rspndite pe or pe o suprafa de 10
cm2
Informaii referitoare la echipamentele de msurare pentru
scurgerile cuptorului cu microunde pot fi obinute de la furnizorii
i productorii de astfel de instrumente. Dispozitivele care emit
radiaii, regulamentul impune ca instrumentul de msurare trebuie s
fie capabil s msoare o densitate de putere de 1,0 mW/cm2 cu o
precizie de 2dB sau mai bine i au un indicator cu un timp de rspuns
nu mai mare de 3 secunde. Un regulament fcut n baza unui act de
sntate la locul de munc i de siguran s-ar aplica numai in
autoritatea n care actul a fost n vigoare. Prezentul regulament
specific, de asemenea, standarde de construcie de proiectare, i
funcionarea cuptoarelor cu microunde. Prezentul regulament se aplic
la vnzare, leasing sau importul n Canada de orice dispozitiv care
emite radiaii. U.S.A.: ANSI/IEEE-C95.1-1991 - densitatea de putere
nu trebuie s depeasc 1,6 mW/cm2 la 2450 MHz (frecvena cuptorului cu
microunde) pentru expunerea la om, n medii necontrolate.
Internaional: IRPA (International protecia mpotriva asociatiei
radiaiilor) orientri: Asociaia Internaional pentru Protecia
Impotriva Radiaiilor recomand limita de expunere de 5 mW/cm2 pentru
lucrtorii RF i 1 mW/cm2 pentru publicul larg. Aceste limite de
expunere sunt n medie de peste 6 minute (0.1 h) perioada. Acum
cuptoarele cu microunde sunt concepute pentru a minimiza
scurgerile. Niveluri de scurgere de la funcionarea n mod normal, a
cuptoarelor cu microunde este mult mai mic dect limita de sus (a se
vedea figura).
Sursa: Dr. A Ministerul MUC, Ontario Muncii, 1983
I.
Principii generale asupra dispozitivelor cu microunde
Energia microundelor a fost folosita in procesele industriale de
foarte multi ani.Folosirea acestora in locul surselor convetionale
de caldura s-a produs datorita mai multor avantaje cum ar fi :
incalzirea rapida in profunzime economisire de energie si timp si
imbunatatirea calitatii In primii ani de studii a incalzirii prin
microunde aceste avantaje au fost greu de justificat in raport cu
pretul scazut al incalzirii cu ajutorul derivatiilor petrolului.
Toate acestea impreuna cu reticenta multor industrii de a schimba
sistemele conventionale existente dar adesea eficiente si depasite
cu sisteme bazate pe microunde a dus la o crestere lenta dar foarte
bine documentata a acestei tehnologii. Cele mai mari avantaje ale
energiei microundelor asupra tehnologiei convetionale au fost bine
precizate de catre Parkin (1979). o mai eficienta uscare vis-a-vis
de perioada de uscare reducand costurile de productie sistemul este
mult mai compact decat sistemul conventional energia este
transferata intr-un mod mult mai curat (fara poluare) se realizeaza
afanarea materialului absortia energiei in mod selectiv de catre
constituentii cu pierderi energia se disipa repede in volumul
materialului evita uscarea excesiva un cost relativ scazut al
intretinerii II. Generatoare de microunde
Magnetronul este un oscilator de putere in microunde. El
lucreaza in regim de purtatoare sau impuls. In radiatie continua
poate debita puteri de microunde de ordinul 20KW cu randament de
80%,iar in regim de impuls puteri de megawati, intrucat puterea de
varf Pv si puterea medie Pm, corespunde raportului intre perioada
de repetitie T si durata impulsului .Banda de frecvente de lucru
este ingusta deoarece magnetronul utilizeaza cavitati rezonante
incorporate intr-un anod metalic masiv de obicei din Cu. Intre anod
si catod se aplica o tensiune continua de ordinul miilor de volti.
Datorita cavitatilor rezonante prevazute in anod, campul
electromagnetic de microunde are la rezonanta intensitate
mare,astfel incat in obtinerea puterii de microunde prin franarea
electronilor, contribuie atat interactiunea indelungata camp
electric electron, cat si intensitatea mare a campului electric.
Interactiunea are loc in timp ce electronii se deplaseaza in jurul
catodului, in spatiul anodcatod.
III.
Proiectarea generatorului de microunde
Magnetronul este un element esential in generarea energiei de
microunde , el transformind frecventa retelei de 50 Hz in inalta
frecventa 2,451GHz.Este un tub vidat de geometrie cilindrica avind
2 electrizi anod si catod. Anodul este realizat din cupru si consta
din mai multe cavitati care formeaza circuite rezonante. Una din
aceste cavitati contine o antena care permite extragerea energiei
si transmiterea ei in exterior. Catodul are in general forma
elicoidala este realizat din wolfram se incalzeste pana la
temperatura de 2000 [K] datorita aplicarii unei tensiuni cuprinse
intre 510 V si in plus catodul este plasat la un potential negativ
de tensiune intre 610kV. Aceste magnetroane pot functiona in regim
continuu sau in impulsuri dand puteri de ordinul zecilor de kw cu
un randament de 70%. Functionarea magnetronului se bazeaza pe
transferul de energie pe care il realizeaza electronii in spatiul
de interactiune.Electronii absorb energie de la sursa de tensiune
anodica si o cedeaza prin intermediul campului electric de inalta
frecventa cavitatilor rezonante. Sub actiunea campului electric
creat de tensiunea anodica si a campului magnetic creat de magnet
sau electromagnet electronii se pun in miscare descriind
traiectoria sub forma unor bucle succesive denumite cicloide.
Aceste ciclode sunt caracterizate printr-o viteza de translatie ,si
o viteza de rotatie. Cand viteza de transfer si cea de rotatie sunt
egale inelele sunt cicloide. Electronii care se deplaseaza in
sensul liniilor de camp sunt franati si cedeaza o
E0 V0 = B0
V= R0
parte din energia lor cinetica. Electronii care se misca in sens
contrar liniilor de cimp sunt accelerati si absorb energia de la
campuri de inalta frecventa. Pentru ca energia cedata de electroni
sa fie mai mare decat energia primita si magnetronul sa functioneze
cu un randament bun trebuie ca pe o parte sa se mareasca numarul de
electroni franati iar pe de alta parte sa se micsoreze numarul de
electroni accelerati. In afara de aceasta este necesar ca timpul
necesar in care electronii utili adica cei franati se deplaseaza de
la o fanta la alta sa corespunda cu jumatate din perioada
oscilatiilor de inalta frecventa, pentru ca astfel sa se gaseasca
in dreptul fiecarei fante tot un camp franat . Elecronii franati
descriu bucle mai largi ramanand mai mult timp in spatiul de
interactiune si trecand prin fata mai multor fante ei cedeaza o
cantitate de energie mai mare campului. Influenta hotaratoare
asupra performantelor si asupra fiabilitatii magnetronului o are
catodul datorita caracteristicii sale de emisie electronica emisie
care se masoara in [A/cm2]. In cazul magnetronului eliberarea din
metal a electronilor se produce prin emisie termoelectronica pe
seama energiei termice
furnizata de catodul incalzit fenomen puternic dependent de
temperatura si de materialul catodului. In magnetron doar o parte a
caldurii catodului se produce datorita curentului de
incalzire,cealalta parte destul de insemata provine de la
electronii de faza nefavorabila a caror energie cinetica se
transforma in caldura prin bombardarea regresiva ciocnind neelastic
catodul. La magnetroanele de tip radar adica acele magnetroane care
functioneaza in impulsuri dupa o scurta perioada de incalzire
circuitul de filament este dereglat si incalzirea este asigurata in
continuare de bombardamentul electronilor de faza nefavorabila
Pentru realizarea catozilor se utilizeaza sarma de wolfram toriat,
timp de lucru pentru acesta este de 19001950[K]. Pentru wolfram
toriat la temperatura de 1900[K] densitatea curentului de saturatie
este de js=10[A/cm2]. Temperatura de topire a Wolframului este
3370[0C]. Cresterea temperaturii de lucru asigura o crestere rapida
a emisiei dar cauzeaza in mod nedorit reducerea accentuata a
duratei de viata a catodului.Alegand temperaturi de lucru mai joase
scaderea emisiei poate fi compensata prin marirea suprafetei de
emisie deci prin marirea dimensiunilor catodului.Catozii realizati
din Wolfram toriat au o emisivitate de aproximativ 1000de ori mai
mare decat cei realizati Wolfram pur la aceeasi temperatura de
functionare.Activarea catozilor din Wolfram toriat se face in
timpul vitarii magnetronului dupa care se tin timp de ore la o
temperatura de 210[K] timp in care emisia electronica creste la
valoarea nominala. La o crestere a temperaturi in intervalul
2400-2500[K] corespunde o crestere de 2,6 ori a emisiei electronice
in timp ce viteza de evaporare este de 5,8 mai mare. Pentru
dimensionarea catozilor cu incalzire directa se recomanda pentru
alegerea emisiei electronice 90% din valoarea curentului de
saturatie. Pentru determinarea dimensiunilor radiale a lamelelor se
pleaca de la considerentul ca doua lamele vecine trebuie sa formeze
o cavitate rezonanta asimilata din punct de vedere al repartitiei
campului electromagnetic cu o linie bifilara cu dielectric vid
scurtcircuitata la un capat si avand o lungime electrica 0/4 numita
linie rezonanta un sfert de unda lungimea reala a cavitatii
corespunzatoare rezonantei numita si lungime geometrica este mult
mai mica decat sfertul de unda. IV. Proiectarea circuitelor de
iesire
La frecventa de microunde energia electromagnetica este dirijata
dintr-un loc in altul cu ajutorul cablului cu axial sau ghidurilor
de unda. Circuitul de iesire are rolul de a transfera energia de
foarte inalta frecventa generata de tub circuitului de sarcina. De
exemplu pentru frecventa de 2,45 GHz domeniile pentru ghidul de
unda din aluminiu sunt: a = 9,525 [cm] = 95,25 10-3mm,b = 5,461
[cm] = 54,61 10-3mm. In punctul de utilizare energia este furnizata
intr-o incinta metalica cum ar fi cea a unui cuptor. Indiferent de
solutia aleasa iesirea trebuie sa asigure transformarea impedantei
de sarcina la nivelul dorit in interiorul tubului;de asemenea
trebuie sa fie etans la vid si sa transmita puteri generate de
magnetron . Constructiv
circuitul de iesire consta dintr-un conductor tip banda care la
capatul interior are o bucla sau banda de cuplaj cu rezonatorul iar
la capatul de iesire se conecteaza la capacelul metalic de etansare
si la un izolator cilindric dintr-un material transparent la
microunde care reprezinta asa numita fereastra. Pentru a dimensiona
circuitul de iesire se porneste de la lungimea de unda a
oscilatiilor emise de magnetron si de la putera acestuia.
Proiectarea circuitului magnetic La magnetroanele de putere mica
campul magnetic este produs cu ajutorul magnetilor permanenti, iar
reglajul curentului anodic se face prin variatia tensiunii anodice.
La magnetroanele de putere mare cimpul magnetic se realizeaza prin
utilizarea electromagnetilor, iar reglarea curentului anodic se
asigura prin variatia curentului electromagnetului. Circuitul
magnetic trebuie sa se caracterizeze prin greutate redusa printr-o
stabilitate a valorii inductiei magnetice in interiorul
magnetronului si printr-o configuratie corespunzatoare asigurarii
unei unei functionari eficiente. Utilizare electromagnetilor se
impune si in etapa de incercare a magnetroanelor noi pentru
determinarea valorilor optime ale tensiunii anodice si ale
inductiei magnetice. Tipurile noi de magnetroane au o constructie
mai simpla a circuitului magnetic la aceste tipuri polii magnetici
sunt reprezentati de piesele de inchidere ale blocului anodic .
Pentru a asigura stabilitatea curentului magnetic in timpul
functionarii magnetronului se actioneaza asupra tensiunii anodice
sau asupra curentului din infasurarea electromagnetului. In mod
normal magnetronul trebuie sa fie prevazut cu cel putin unul din
sistemele de protectie urmatoare: protectie termica care trebuie sa
asigure intreruperea functionarii magnetronului cand temperatura
acestuia depaseste valoarea prescrisa; aceasta se realizeaza prin
utilizarea de limitatoare de temperatura care controleaza
temperatura blocului anodic sau temperatura apei de racire.
Protectie la depasirea valorii nominale a curentului anodic;aceasta
se asigura prin utilizarea unui releu maximal de curent montat in
circuitul anodic al magnetronului.Cresterea valorii curentului
anodic poate fi cauzata fie de modificarea brusca a impedantei de
sarcina fie de reducerea vidului a magnetronului. Protectie
impotriva energiei reflectate;aceasta se realizeaza printrun sistem
de detectare a puterii reflectate sistem care actioneaza fie pentru
micsorarea puterii de iesire fie pentru deconectarea alimentarii
magnetronului. Protectie impotriva functionarii fara sarcina in
cavitatea rezonanta;aceasta se realizeaza cu ajutorul unui sistem
de detectare a prezentei sarcinii sistem care actioneaza pentru
deconectarea alimentarii magnetronului.
Concluzii Procesele electromagnetice care au loc in magnetron in
special in spatiul de interactiune catod-anod depind de parametrii
geometrici ai blocului catodic si anodic. Coaxialitatea catodului
cu cavitatea cilindrica interioara a anodului reprezinta o
necesitate pentru functionarea corecta a magnetronului Itinerariul
de proiectare si dimensionare a elementelor principale ale
magnetronului poate fi redat si sub forma de algoritm putandu-se
adopta la proiectarea asistata pe calculator.
Investigarea efectelor biologice ale expunerilor la microunde
bazata pe determinarea spectrofotometrica a continuturilor de acizi
nucleici din tesuturi animale Materiale si metode Instalatia de
expunere la microunde de joasa densitate de putere a fost asamblata
in pe baza unei diode IMPATT; este prevazut cu antena horn pentru
iradierea in spatiu deschis cu microunde liniar polarizate emise in
mod continuu (in unda continua); este prevazuta cu un timer pentru
controlul automat al duratei iradierilor si a pauzei dintre
acestea. Frecventa microundelor a fost de 10.75 GHz (plus/minus
0.05 GHz) (din " fereastra atmosferica " pentru microunde).
Densitatea de putere a fost de circa 1 mW/cm2 pentru reducerea
efectului termal la minimum (la un nivel de iradiere de 1 mW/cm2 se
apreciaza ca efectul termic este de ordinul a 0,1 grade).
Fig.1. Instalatia de expunere la microunde de joasa densitate de
putere 1- generatorul de microunde; 2-cuplaj coaxial; 3 - izolator
cu ferita; 4 -adaptor; 5 antenna horn de emisie; 6 - suport fara
pierderi; 7 - esantionul de tesut; 8 antenna horn de receptie; 9 -
inductanta de adaptare; 10 - powermetru; 11 - detector; 12
voltmetru; 13 - unit de control; 14 - sistem de achizitie; 15-
computer; 16 - incinta anechoica Materialul biologic. S-au
delimitat esantioane de tesut omogene (muschi, ficat, plaman si os
de porc, proaspat prelevate), cu dimensiuni de ordinul
centimetrilor astfel ca este de asteptat ca, la frecventa folosita,
in tesuturi cu un continut ridicat de apa sau nu, sa avem un efect
rezonant in probele iradiate (concentrarea de energie cu
distributie spatiala periodica ca urmare a formarii de unde
stationare); suportul probelor a fost din material puternic
absorbant (polistiren expandat) pentru a se evita aparitia undelor
reflectate Tipuri de expunere. Expunerile acute au avut durate de
1-2-4-8-16 ore; expunerile cronice au totalizat un interval de timp
egal cu durata cea mai mare a expunerilor acute (16 ore) pentru
fiecare din timpii de expunere de 1 ora/sedinta, 2 ore/sedinta si 4
ore/sedinta iar pauza dintre iradieri a fost egala cu 2 ore in
fiecare caz. Pe durata expunerilor controlul temperaturii (circa 4
grade C) si al umiditatii (70 la suta) a fost asigurat de incinta
Angelantoni Scientifica (care a adapostit sistemul de expunere).
Masuratorile spectrofotometrice. Extractia acizilor nucleici s-a
efectuat la cald (100 grade C) in acid percloric 0.1 M fiind urmata
de centrifugare si filtrare. Dozarea spectrofotometrica s-a
realizat pe baza absorbtiei in ultraviolet a acizilor nucleici
(Nuta si Busneag, 1977) la 24 de ore de la incetarea iradierii.
Analiza statistica. S-au efectuat cate cinci determinari
repetate in conditii identice din fiecare proba pentru fiecare mod
de expunere si pentru fiecare timp de expunere. S-au calculat
valori medii si deviatii standard si s-a aplicat testul t pentru
compararea mediilor obtinute la martori si la probele expuse
(evaluarea semnificatiei statistice a efectelor iradierilor).
Rezultate si discutii . Rezultatele expunerilor acute (iradieri
unice) ale tesuturilor studiate (muschi, ficat, os si plaman (de
porc) corespunzatoare unor organe vitale al corpului animal s-au
obtinut in microg/g. Astfel, modificarile evidentiate la expuneri
acute pentru timpi de expunere relativ mici (1-2-4-8 ore) au condus
la modificari mici, cu semnificatie statistica neconcludenta
(rezultatul testului sub pragul de semnificatie de 0.05). Exceptie
au facut probele expuse pe durata de 16 ore cand modificarile
continuturilor de acizi nucleici au atins 40 la suta la os si
plaman. In cazul expunerilor cronice ale tesutului muscular s-a
obtinut practic, o variatie liniara cu timpul de expunere
(coeficient de corelatie liniara egal cu 0.96); corespunzator
expunerilor de 4 ore/sedinta cresterea atinge 75 la suta. Tesutul
hepatic expus in mod repetat la microunde se caracterizeaza
printr-o crestere considerabila a continuturilor de acizi nucleici
(pana la 95 la suta) in probele expuse timp de 1-2 ore/sedinta
urmata de o scadere cu circa 25 la suta (fata de de probele
mentionate) in urma expunerii de 4 ore/sedinta. In mod similar in
cazul iradierilor acute se poate observa o crestere, dar sensibil
mai mica cu prea putina semnificatie statistica, in probele expuse
pentru 1-2 ore; in cazul probelor expuse timp de 4 ore se observa o
scadere care, insa, ajunge sub nivelul martorului cu circa 15 la
suta.
In cazul plamanului valoarea obtinuta la martor este aproape
dublata pentru expunerea de 4 ore/sedinta, forma graficului
sugerand o dependenta logaritmica de timpul de expunere/sedinta. Si
aici, graficele corespunzatoare celor doua tipuri de iradieri, merg
aproape paralel cu deosebirea ca amplitudinea modificarilor este
sensibil mai mare la timpul de 4 ore. Pentru os (tesutul cu cel mai
mic continut de apa, luat in studiu pentru comparatie cu celelalte
tesuturi umede) tesutul cu cea mai mare neomogenitate, din cauza
structurii sale spongioase, cele doua grafice merg mai degraba in
sens invers, tendinta de scadere din cazul iradierii acute fiind
inlocuita de tendinta de crestere de la iradierea cronica.
Variatiile sunt semnificative statistic (in conformitate cu pragul
de semnificatie de 0.05 prevazut de testul t) ajungand la 30 la
suta pentru iradierile acute si depasind 75 la suta la iradierile
cronice.
Se vede ca influenta expunerilor la microunde este destul de
mare doar ca sensul variatiilor inregistrate poate sa apara ca
neasteptat daca pornim de la premisa ca microundele induc
distrugerea moleculelor de acizi nucleici singurele scaderi fiind
observate in ficat (4 ore de expunere unica) si os (1-2-4 ore de
expuneri unice). Cresterile inregistrate (mai frecvent decat
scaderile) pot fi explicate numai acceptand ca celulele iradiate
sunt capabile de repararea leziunilor provocate de microunde prin
intensificarea sintezei de acizi nucleici amplitudinea efectului de
stimulare a metabolismului celular depinzand de starea fiziologica
initiala a celulelor, de caracteristicile lor biochimice, de
conditiile in care s-a facut iradierea etc. Fenomenul este notabil
in cazul radiatiilor ionizante in doze mici (stimularea sintezei
moleculare) unde interactiunile radiatiei cu celulele sunt mai bine
studiate si lamurite. Nivelul iradierilor fiind scazut (densitate
de putere mica) putem sugera ca efectul termic este foarte scazut
si, cu toate ca efectul rezonant este de asteptat (datorita
dimensiunilor esantioanelor iradiate), numai un efect non-termal
poate explica rezultatele obtinute. Limitarile experimentelor
efectuate Aceste limitari sunt dictate de omogenitatea relativa a
tesuturilor biologice, de gradul ridicat de friabilitate, de
posibilitatile limitate de mentinere a parametrilor fiziologici pe
durata experimentului. De aceea discutiile rezultatelor prezentate
aici se pot face numai la modul relativ astfel ca sunt fiabile
numai comparatiile martor-probe corespunzatoare unui tip de tesut
dat si unui mod de iradiere stabilit valorile absolute nefiind
comparabile daca trecem de la un mod de iradiere la altul sau de la
un tesut la altul . Concluzii
Microundele de mica densitate de putere au efecte biochimice la
nivelul tesuturilor de origine animala iradiate la timp scurt dupa
prelevarea din organism (aplicatii la studiul efectelor
microundelor asupra alimentelor de origine animala). Iradierile
acute (unice) pe durate de pina la 16 ore dau modificari mici (fara
semnificatie statistica apreciabila) ale continuturilor de acizi
nucleici din tesuturi cu continut mare de apa: muschi, ficat, si
plaman; variatiile relative inregistrate 9intre martori si probe)
sunt comparabile cu cele de la tesuturile cu continut scazut de apa
(os); Iradierile cronice (pe durate totale egale cu cel mai lung
timp de expunere acuta) dau efecte mult mai pronuntate
(semnificatie statistica considerabila) atat in tesuturile cu
continut mare de apa cat si in tesutul osos; Curbele experimentale
obtinute pentru 1-2-4 ore iradieri acute si cronice au alura
asemanatoare la tesuturile cu continut mare de apa dar
amplitudinile variatiilor relative (fata de fiecare martor) sunt
mai mari la iradierea cronica. Avantajele microundelor i
prelucrarea radio frecvenelor. Cuptor cu microunde i radio frecven
de nclzire poate fi relativ mai uniforme dect de nclzire
convenionale, n funcie de situaia de nclzire special (Datta i Hu
1992); cu toate acestea, uniformitatea de nclzire este greu de
prezis. Figura 2 ilustreaz un scenariu n care nclzirea cu microunde
este spaial mai uniforma dect nclzirea convenionala i ajut la a
demonstra raionamentul n spatele ei. Informaiile prezentate n Fig.
2 sunt calculate de la modele matematice convenionale i un proces
de nclzire cu microunde comparabil pentru un solid pentru
parametrii de intrare dat n Datta i Hu (1992). Figura 2a arat c
gama de temperaturi la care au ajuns cele 2 procese sunt
aproximativ similare (ca fiind citite de la axe orizontale), la
orele indicate de nclzire. Axa vertical arat fraciunile de volum
cumulat de alimente asociate cu o temperatur, care este, pentru
orice temperatura, valoarea de pe curba nseamn fraciunea volumul de
alimente care are temperaturi de la sau sub aceast valoare. Figura
2b arat c intervalul de valori F0 (semnificnd istorii
timp-temperatur) sunt destul de diferite pentru aceeai mncare
nclzit convenional i cuptor cu microunde ca n Fig. 2a, pentru care
temperaturile sunt aproximativ similare. Procesul de cldur
convenionala arat o rspndire mult mai mare de F0, care nseamn n
primul rnd o extraordinar non-uniformitate a temperaturilor i
perioadele lungi de prelucrare care s conduc semnificativ
asupra-prelucrarii regiunilor de la suprafaa produselor alimentare.
Alte avantaje ale microundelor i a sistemelor de incalzire cu
frecven radio sunt c acestea pot fi pornite sau oprite instantaneu,
iar produsul poate fi pasteurizat dup ce au fost ambalate. Cuptorul
cu microunde i radio frecventa sistemelor de prelucrare, de
asemenea, pot fi mai eficiente energetic.
Figura 1. Parametri de calitate pentru microunde i convenionala
de nclzire fa de valorile calculate folosinte pentru situaii tipice
de incalzire (Datta i Hu 1992). F0 reprezint letalitate acumulate
(a se vedea seciunea 4.)
Figura 2. Ilustreaza modul n care valorile F0 (b) sunt, de
obicei destul de diferite la prelucrarea cu microunde mpotriva
prelucrarii convenionale chiar i atunci cnd o serie de temperaturi
sunt similare (a). Din Datta i Liu (1992).
