procesarea cu curenti de inalta frecventa

‚ PROCESAREA CU CURENŢI DE ÎNALTĂ FRECVENŢĂ

"Ingineria este în tot ce are ea mai frumos, o simbioza între abstractul matematic,

concretul tehnologic si inefabilul artei".

Alimentul este unul din factorii de mediu cu influenţă majoră asupra sănătăţii

omului, de calitatea, cantitatea şi felul produselor alimenatre consumate depinzând starea

de bine, sau de apariţia unei boli: de nutriţie, digestive, toxiinfecţii, etc. De la procurarea

alimentului şi până la consumarea lui trec uneori ore sau zile în şir. În acest interval de

timp, alimentele trebuie păstrate în condiţii adecvate, în funcţie de forma lor de

prezentare.

Conservarea produselor alimentare în scopul prelungirii duratei de valabilitate sau

pentru modificarea caracteristicilor senzoriale constituie o verigă importanta în asigurarea

calităţii acestora.[1]

Una din tehnicile cele mai utilizate este şi prelucrarea termică a produselor.

Principiul conservării produselor alimentare cu ajutorul căldurii a fost stabilit pentru

prima oară de savantul rus V. N. Karazin (1773—1842), fondatorul Universităţii din

Harkov. În anul 1809 prof. Karazin a constatat că produsele alimentare încălzite în vase

acoperite îşi pot păstra calităţile timp îndelungat.

Până la marile descoperiri ale lui Pasteur nu s-a cunoscut cauza alterării produselor

alimentare şi deci nici esenţa proceselor de conservare prin încălzirea lor; prin lucrările

sale, Pasteur a dovedit (1860) că procesul de conservare se datorează distrugerii

microorganismelor. În acest fel, procedeul conservării prin termosterilizare a dobândit o

explicaţie şi o bază ştiinţifică.

Totuşi, datorită lucrărilor lui Nicolas Appert (1752—1841), această metodă a fost

aplicată practic la conservarea produselor alimentare încă de la începutul sec. XIX. După

îndelungate cercetări, Appert a dat în vileag procedeul său în lucrarea publicată în 1810 şi

intitulată ,,Cartea tuturor gospodăriilor sau arta de a conserva timp de mai mulţi ani toate

substanţele animale şi vegetale", în care expune astfel principiile acestui procedeu:

,,Căldura are însuşirea, dacă nu de a distruge, cel puţin de a opri pentru mai mulţi

ani tendinţa naturală a substanţelor vegetale şi animale de a se descompune".

,,Aplicarea căldurii Într-un fel potrivit la toate aceste substanţe, după ce au fost

Powered by www.referate-gratis.ro

www.referat.ro

http://www.referate-gratis.ro/

ferite în modul cel mai riguros de contactul cu aerul, face cu putinţă conservarea lor

perfectă, cu toate însuşirile lor naturale". Prin aplicarea principiilor descoperirilor

sale, Appert s-a apropiat mai mult de adevăr decât oricare din contemporanii săi şi

aceasta cu 50 ani înaintea descoperirilor lui Pasteur. [31]

Definiţia conservării prin termosterilizare poate fi enunţată astăzi astfel: supunerea

produselor alimentare, ambalate în recipiente ermetic închise, unui tratament termic

suficient pentru a asigura conservarea lor prin distrugerea sau inhibarea

microorganismelor aflate în aceste produse.

Tehnologiile termice pot fi considerate vitale pentru păstrarea alimentelor şi pentru

producerea anumitor sortimente. Temperatura este o mărime fizică care prin valorile ei

mai scăzute sau mai ridicate permite păstrarea produselor pe termen lung, fie că este

vorba de pasteurizare-sterilizare, fie că este vorba de congelare sau liofilizare, acţiunea ei

principală fiind inactivarea microorganismelor care produc alterarea alimentelor.

O altă contribuţie importantă a temperaturii în timpul încălzirii, în anumite

procese de obţinere a alimentelor, este modificarea texturii şi gustului acestora, făcând

posibilă aparaţia de noi produse care sa fie disponibile consumatorilor.

În cursul conservării termice, alimentele suferă o serie de transformări fizice

(modificându-şi culoarea, gustul, consistenţa) şi chimice. În ultimul caz, compoziţia

alimentelor se schimbă, de pildă se pot distruge o serie de vitamine sau iau naştere

substanţe nefolositoare sau chiar dăunătoare sănătăţii.

Prin prelucrarea termică a alimentelor se realizează pe de o parte o digestibilitate

(aliment mai uşor digerabil, cu un gust mai aromat), iar pe de altă parte se prelungeşte

durata de conservare, distrugându-se microorganismele care pot altera alimentul şi se

înlătură posbilitatea transmiterii unor boli bacteriene sau parazitare. [31]

În general, pentru a reduce daunele termice asupra alimentelor în timpul procesării

acestora, cel mai adesea se caută scurtarea duratei de procesare termică, fie că este vorba

de încălzire, fie ca este vorba despre răcire.

Grupa metodelor moderne de conservare cuprind aşa numitele procesări de

conservare minima şi anume : metode termice sau atermice. Procesarea minimă se

defineşte ca o tendinţă de înlocuire a procedeelor clasice de tratare termică cu procedee

noi atermice, inclusiv cu procedee noi, mai blânde. [2, 4, 7]



În literatura de specialitate se mai utilizează si noţiunea de procesare invizibilă,

tocmai pentru a sublinia specificul acestor tehnici în urma aplicării cărora se realizează

produse fresh-like, care păstrează într-o măsură ridicată calităţile senzoriale şi

nutriţionale ale produselor alimentare. Procesarea minimă constă într-o prelucrare

simplificată, astfel că nu se percepe întotdeauna gradul de prelucrare la care au fost

supuse aliementele. În ultimul timp au apărut tendinţe de reducere a tratamentelor termice

în timpul conservării produselor alimentare şi a luat amploare un nou concept, numit

«hurdle», care presupune aplicarea unor metode blânde care au ca efect reducerea

populaţiei microbiene pas cu pas. Acest concept presupune combinarea mai multor

factori importanţi aşa cum sunt: temperatura, activitatea apei, pH-ul, potenţialul redox,

conservanţii, atmosfera modificată, etc., în scopul asigurării stabilităţii la depozitare cât şi

pentru îmbunătăţirea calităţii şi valorii nutritive a produselor alimentare, fără a afecta

structura acestora. Principiul care stă la baza acestui concept este că microflora unui

aliment nu va fi capabilă să învingă în timpul procesărilor aplicate în combinaţii toţi

factorii inhibitori prezenţi şi specifici.

Uscarea este una dintre cele mai vechi operaţii unitare aplicată de umanitate. De-a

lungul miilor de ani oamenii au uscat sau au şi afumat carnea, peştele, fructe sau legume,

pentru a le păstra pentru consum în perioadele friguroase ale anului. Astazi operaţia de

uscare este intens folosită în industria alimentară atât din cauza creşetrii populaţiei, cât şi

din cauza cererii din partea armatei. În acealşi timp această operaţie s-a diversificat de la

simpla uscare cu aer cald sau la soare, până la uscarea prin atomizare sau prin liofilizare.

Există la ora actuală o multitudine de alimente deshidratate care sunt produse şi

comercializate de industria alimentară. Termenul de uscare poate fi folosit în sens mai

larg sau mai restrâns. În sens mai restrâns şi în acord cu definiţia clasică a uscarii,

aceasta este operaţia unitară prin care umiditatea din materiale solide sau lichide

este îndepărtată cu ajutorul unui agent de uscare gazos care are rolul de a furniza,

total sau parţial, căldura necesară evaporării lichidului şi de a evacua vaporii

formaţi. În sens larg, uscarea poate deveni echivalentă şi cu deshidratarea referindu-se la

îndepărtarea celei mai mari cantităţi de apă dintr-un aliment sau dint-o materie primă

alimentară prin evaporare, sublimare sau prin alte procedee termice sau chiar mecanice,

dacă ne referim la centrifugare. După definiţia dată de Barbosa-Canovas şi Vega-



Mercado (1996) un aliment este considerat deshidratat dacă nu conţine mai mult de 2.5%

apă, în timp ce un alimentat uscat poate conţine mai multă umiditate decât 2.5%.

Motivul principal al uscării alimentelor este extinderea duratei de păstrare a

acestora. Prin reducerea umidităţii se reduce şi activitatea apei la acel nivel la care se

inhibă creşterea microorganismelor dăunătoare. De asemenea, se reduce corespunzător şi

activitatea enzimatică şi viteza de producere a unor reacţii nedorite. Pentru a menţine

scăzută activitatea apei este necesară şi împachetarea corespunzătoare a alimentelor

uscate. În acelaşi timp prin uscare se reduce şi masa produsului, ca şi volumul acestuia.

Aceste aspecte pot contribui în mod esenţial la reducerea costurilor de tranport şi de

depozitare şi în unele cazuri şi a costurilor de împachetare. Nu trebuie uitat faptul că

operaţia de uscare este mare consumatoare de energie în comparaţie cu alte metode de

conservare. Totodată, pot apare şi modificări ale proprietăţilor alimetelor, ceea ce poate

constitui o pierdere a calităţilor acestora. Când alimentele sunt rehidratate culoarea şi

textura lor pot fi complet diferite de cele ale alimentelor prospete. Prin uscare se mai pot

pierde aromele, prin volatilizare, sau pot apare arome nedorite din cauza prelucrării

termice în timpul operaţiei. Se mai poate reduce şi valoarea nutriţională a alimentului şi a

conţinutului vitaminelor cum ar fi A şi C.

Uscarea poate fi considerată o operaţie dublă de transfer termic şi de transfer de

masă. În prima etapă a uscării apa din aliment trebuie evaporată. Cea mai utilizată metodă

este cea de trecere a unui curent de aer cald peste aliment. Se mai poate utiliza şi uscarea

prin contact direct al alimentului cu o suprafaţă caldă. În acest caz pot fi folosite ca surse

de încălzire radiaţiile electromagnetice de diverse tipuri cum ar fi radiaţiile infraroşii,

microundele sau undele radio.[4]

Uscarea cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă şi

instalaţiile pentru acest tip de uscare

Intensificarea procesului de uscare al produselor alimentare, iminent este legată

de specificul şi particularităţile ei, şi trebuie să se realizeze cu condiţia asigurării unei

calităţi înalte a produsului finit şi a cheltuielilor specifice minime. De regulă, pentru



intensificarea procesului de uscare şi ridicarea eficacităţii economice de lucru a

instalaţiilor de uscare se folosesc diferite modalităţi (metode):

1. Folosirea câmpurilor cu temperaturi înalte (mai mari de 1000). Totodată

trebuie să se ţină cont de rezistenţa de temperatură şi rezistenţa de căldură a fiecărui

produs concret şi de asemenea, menţinerea substanţelor biologice active în acesta

produse;

2. Folosirea de noi metode combinate de influenţă a căldurii.

3. Utilizarea metodelor electrofizice de influenţă: razele infraroşii (IR) şi

lămpile cu descărcare în gaze (LDG), UHF şi SHF şi combinarea lor cu metode

tradiţionale de aport de energie.

Deosebită importanţă în ultimul timp, este acordată modului de utilizare a

materiei prime atât sub aspect alimentar cât şi medico-biologic. În cadrul prelucrării

tehnologice a materiei prime cu destinaţie medico-biologică de asemenea se folosesc

diverse metode şi procedee de uscare. Pentru astfel de produse trebuie folosite aşa metode

de prelucrare termică, care ar permite de a atinge nu numai eficienţa economică aşteptată,

dar de a atinge şi alte efecte folositoare, în stare să influenţeze benefic asupra

organismului uman în aspect medicinal (să întărească imunitatea, să preîntâmpine şi să

protejeze de unele maladii, să fie utilizate în calitate de medicamente ş. a.). Este

cunoscut faptul, că uscarea unei astfel de materii prime se efectuează pe platouri (închise

sau deschise, bine ventilate) ori în încăperi. Acest proces este de lungă durată şi provoacă

mari pierderi al produsului finit, contribuie la apariţia micro- şi macroflorei şi altele.

Toate acestea din punct de vedere medicinal diminuează efectul lor pozitiv final. La

momentul actual sunt insuficient studiate problemele legate de determinarea modalităţilor

şi regimurilor de uscare a materiei prime din sectorul agrar cu destinaţie medico-

biologică.[28] Cunoaşterea unor astfel de date ar permite crearea şi elaborarea

regimurilor raţionale şi eficiente de uscare în direcţia respectării cerinţelor tehnologice,

reducerii cheltuielilor de energie, păstrării componentelor biologice active a materiei

prime.

Actualmente au fost efectuate multe certcetări şi s-au obţinut rezultate asupra

aplicării metodelor electrofizice ca surse de energie: raze IR, curenţi de frecvenţă înaltă

(UHF) şi supraînaltă (SHF), energia lămpilor cu descărcare în gaze etc.[7]



La dezvoltarea şi fundamentarea ştiinţifică a acestor metode au contribuit

şcolile conduse de A.V.Lîcov, A.V.Netuşil, I.A.Rogov, G.A.Maximov, P.A.Lebedev

precum şi lucrările cercetătorilor Ginzburg A., R.P.Jmakin, A.T.Ptuşkin, V.T.Musteaţă,

A.S.Lupaşco. Din aceste lucrări se poate observa că utilizarea curenţilor de frecvenţă

înaltă la tratarea materiilor prime alimentare şi proselor finite, este una din metodele cele

mai progresiste.

Acest procedeu de tratare termică a produselor are următoarele avantaje:

1. O viteză mare de deshidratare datorită coincidenţei sensului gradientului de

temperatură şi a celui de umiditate care sporeşte migraţia umidităţii din interiorul

produsului la suprafaţă;

2. Încălzire uniformă a materialului, ce duce la intensificarea procesului de uscare;

3. Inerţie redusă a instalaţiilor ce folosesc ca sursă curenţi de înaltă frecvenţă;

4. Posibilitatea de a obţine produse ecologice pure datorită efectului de sterilizare;

5. Îmbunătăţirea considerabilă a condiţiilor igienico-sanitare în procesul de

producere;

6. Temperaturi înalte în produs ce se ating fără o preîncălzire prealabilă;

7. Includerea simplă a tratamentului cu curenţi de înaltă frecvenţă într-un lanţ

tehnologic datorită faptului că acest tratament este de scurtă durată şi uşor

dirijabil.[7, 12, 19]

Problema aplicarii radiatiilor la conservarea alimentelor a facut obiectul mai multor

cercetari in diferite institute stiintifice din strainatate (S.U.A , Anglia, Danemarca, Rusia)

si a unor manifestari internationale, intre care: Conferinta asupra problemelor de sanatate

publica tinuta la Dusselford in 1962, in cadrul OMS, Simpozionul privind folosirea

radioizotopilor in 1963, precum si Conferinta nationala a radiologiei tinuta la Bucuresti in

1964 si al II-le Congres international de studii stiintifice si tehnologice in industria

alimentara tinuta la Moscova in 1966. Aceasta problema care initial s-a parut a avea o

rezolvare usoara, s-a dovedit pe parcurs destul de dificila si complexa, necesitand studii

in detaliu a insusi procedeului de iradiere. Iradierea alimentelor s-a efectuat pentru a

obtine unul din urmatoarele efecte: controlul microbiologic, inhibarea unor procese vitale

(incoltirea cartofilor si cepii), dezinfestarea, intarzierea maturarii fructelor si legumelor,

devitalizarea parazitilor helminici.



Au fost efectuate cercetări şi elaborate procedee de uscare pentru culturi ca:

boabele de cacao, măcieşul, seminţele de bostan şi de floarea soarelui, cătina albă, ardeiul

iute, prunele, sfecla, nucile, merele, roşiile, caisele, vişinele ş.a.

DENUMIREA PRODUSULUI

METODA DE USCARE

AUTORUL ANUL

Fructele de măcieş Convecţie +UHF Cotelevici Natalia Kiev, 1994Produse agroalimentare cu destinaţie medico-biologică

Convecţie +UHF Lupaşco Andrei Kiev, 1996

Prune Convecţie +UHF Vasile Tarlev Kiev, 1998Seminţe de bostan Convecţie +UHF Vasile TarlevArdeiul iute Convecţie +UHF Bernic Mircea Chişinău, 2005Fructe de cais Convecţie +UHF Lupu Olga Chişinău, 2005Cătina albă Convecţie +UHF Răducan Marcel Chişinău, 2006Seminţe de floarea soarelui Convecţie +UHF Osoianu Gheorghe Chişinău, 2010

Procesarea alimentelor cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă este în continuă

dezvoltare. Încălzirea rapidă şi eficienţa energetică înaltă reprezintă avantajele majore ale

utilizării lor în procesarea alimentelor. Alte avantaje sunt: economia de spaţiu,

posibilitatea de control a procesului, încălzirea selectivă şi păstrarea calităţii nutritive a

alimentelor.

Pentru a înţelege mecanismul încălzirii cu curenţi de înaltă frecvenţă este necesar

să se înţeleagă proprietăţile dielectrice ale alimentelor.

Proprietăţile dielectrice ale alimentelor pot fi apreciate în funcţie de valoarea

constantei dielectrice (ε') şi ale factorului de pierderi (ε˝). Constanta dielectrică măsoară

capacitatea de stocare a energiei electrice. Factorul de pierdere dielectric măsoară

capacitatea de a transforma energia electrică in căldura. Constanta dielectrică şi factorul

de pierdere pot fi definite in termenii permitivităţii complexe relative

ε= ε’-j ε’’=│ ε│e-jδ (1.1)

unde tan δ= ε’’/ ε’ este numit tangentă de pierdere sau factor de disipare.

Dimensiunea acestor parametrii determină interacţiunea dintre câmpul

electromagnetic şi produse. Proprietăţile dielectrice ale alimentelor şi produselor agricole

sunt foarte importante in dezvoltarea procedurilor de încălzire cu ajutorul curenţilor de



înaltă frecvenţă şi in proiectarea echipamentului electric şi electronic care interacţionează

cu alimentele. Proprietăţile dielectrice pot fi folosite şi in analiza proprietăţilor biofizice

ale compoziţiei când se modifică temperatura. Pot fi asemenea folositoare in

determinarea timpului potrivit de încălzire. [4, 5, 14]

USCAREA SEMINŢELOR DE FLOAREA SOARELUI

CU AJUTORUL CURENŢILOR DE ÎNALTĂ FRECVENŢĂ

Pentru determinarea experimentală şi cercetarea parametrilor electrofizici a

seminţelor de floarea soarelui, a fost elaborată o instalaţie de laborator (fig.1). [18]

Fig. 1. Schema instalaţiei experimentale pentru determinarea parametrilor electrofizici a produselor vegetale: 1 – Q-metru; 2 – condensatorul măsurător; 3 – elemente electrice de încălzire; 4 – termocuplu; 5 – voltmetru; 6 – vasul Diwar.

Cercetările parametrilor electrofizici a seminţelor de floarea soarelui au fost

efectuate utilizând instalaţia de laborator, care este prezentată în fig. 1..

Elementele principale ale instalaţiei sunt Q – metrul E4-5A 1 la care se conectează

condensatorul de măsurat 2 umplut cu produs. Parametrii electrofizici ai seminţelor de Powered by www.referate-gratis.ro


floarea soarelui au fost determinaţi la diferite temperaturi. Încălzirea produsului din

condensator are loc cu elemente electrice de încălzire 3. Temperatura seminţelor s-a

măsurat cu termocuplul (cupru şi constantan) 4 conectat la puntea de măsurare P – 4833

5, sudura rece fiind lăsată în termostatul cu gheaţă - vasul Dewar 6.

Condensatorul de măsurare prezintă două plăci rotunde cu diametrul de 0, 04 m şi

grosimea 0,003 m, despărţite una de alta prin intermediul unui inel izolator confecţionat

din teflon-4. Una din plăcile condensatorului este unită la pământ. Dimensiunile

geometrice ale condensatorului au fost stabilite prin reducerea la minimum a efectelor

marginale. Pentru aceasta, diametrul inferior al inelului izolator a fost acceptat de a fi mai

mic cu 0,001m de cât cel al plăcii rotunde. Condensatorul de măsurare s-a instalat într-o

cutie metalică pentru micşorarea acţiunii capacităţilor şi inducţiilor parazitare

Temperatura seminţelor încălzite a fost măsurată cu termocuplul “Cupru şi

Constantan” unit la potenţiometrul P-4833. Sudura rece a termocuplului se introduce în

vasul Dewar cu amestec de gheaţă şi apă. Potenţiometrul înregistrează tensiunea te rmo-

electromotoare (t.e.m.) la capetele termocuplului. Diferenţa t.e.m. a fost convertită în 0C

cu ajutorul diagramei construită în prealabil, termometrul de laborator fiind etalonat cu

eroarea nu mai mare decât 0,1 ºC.

Pentru o prezentare mai amplă a fenomenelor de transfer de masă şi căldură în

procesul de uscare a seminţelor de floarea soarelui este necesar să se dispună de curbele

de uscare W = φ(τ) şi de curbele vitezei de uscare = φ(W).

Frecvenţa, intensitatea câmpului electromagnetic şi proprietăţile electrofizice ale

seminţelor de floarea soarelui manifestă o influenţă esenţială asupra vitezei de încălzire.

De aceea, elaborarea regimului tehnologic de uscare a seminţelor de floarea –

soarelui este posibilă numai dispunând de informaţia dependenţei proprietăţilor

electrofizice ale produsului, de frecvenţa câmpului electromagnetic, de temperatură şi

umiditatea seminţelor.

În scopul obţinerii acestor funcţii a fost proiectată şi construită o instalaţie de

laborator (Fig. 2.).

Această instalaţie permite studierea cineticii procesului de uscare a seminţelor de

floarea soarelui la aplicarea energiei prin convecţie, utilizarea curenţilor de frecvenţă



înaltă (U.H.F.) şi prin metoda combinată – convecţie cu U.H.F. Instalaţia constă din

camera de uscare 1, în interiorul căreia este amplasat condensatorul coaxial 2, executat în

formă de cilindru. Pereţii laterali ai condensatorului coaxial sunt executaţi din alamă

perforată. Partea inferioară a condensatorului este perforaă şi executată din dielectric

(teflon tip Ф – 4). Plăcile condensatorului sunt conectate la ghidul de unde coaxial de

frecvenţă înaltă, încât cea interioară s-a conectat la fiderul de alimentare cu unde de

frecvenţă înaltă, iar

cea externă – la corpul ghidului.

Condensatorul coaxial este unit cu balanţa mecanică 3. La cameră sunt anexate două

conducte de aer 4 şi 5 pentru alimentarea cu agent de uscare şi pentru eliminarea acestuia.

Alimentarea instalaţiei cu unde de frecvenţă înaltă de la generatorul GD – 6000A a

fost asigurată de către ghidul de unde coaxial 6. Materialul se încărca în condensatorul

coaxial. În cazul aportului de căldură prin convecţie agentul de uscare, încălzit în

caloriferul 7, cu ventilatorul 8 era vehiculat prin conductele de aer în camera de uscare 1,

trecând prin plăcile condensatorului coaxial. La această etapă alimentarea plăcilor

condensatorului coaxial cu curent de frecvenţă înaltă nu se efectuează.

La încălzirea produsului cu U.H.F. pe plăcile condensatorului, între care este

amplasat produsul, se furnizează frecvenţă înaltă. Aburii formaţi sunt evacuaţi de pe

supragaţa seminţelor prin convecţie. La combinarea aportului de căldură prin convecţie şi

U.H.F., procesele descrise mai sus se realizează concomitent.

În procesul de uscare s-a măsur at reducerea masei seminţelor de floarea soarelui,

variaţia temperaturii produsului, tensiune a între plăcile conde nsatorului, viteza şi

temperatur a age ntului de uscare şi consumul de energie. La atingerea umidităţii finale

produs ul uscat se descărca din condensator. Temperatura agentului de uscare este

menţinută cu ajutorul unui sistem automatizat. Elementele principale ale acestui sistem

sunt termometrul de contact 12 (fig.2.), caloriferul electric 7 şi reglatorul termic. Viteza

mişcării aerului în camera de uscare se me nţinea constantă şi s-a măs urat cu manometrul

11.



Fig. 2. Instalaţie experimentală pentru studiul cineticii procesului de uscare a produselor vegetale cu aplicarea curenţilor de frecvenţă înaltă (UHF)

1 – camera de lucru; 2 – condensatorul cu produs; 3 – balanţă mecanică; 4, 5 – conductă de agent termic; 6 – ghid coaxial; 7 - elemente electrice de încălzire; 8 – ventilator; 9 – milivoltmetru; 10 – voltmetru electrostatic; 11 – micromanometru; 12 – termometru cu contacte.

Încălzirea seminţelor de floarea – soarelui este un proces termic şi informaţia

privind corelaţia dintre temperatura produsului şi parametrii electrofizici a seminţelor de

floarea soarelui permite posibilitatea de creare a unui sistem automat de dirijare a

procesului.

Cercetările efectuate au arătat, că cea mai favorabilă frecvenţă pentru încălzirea în

câmp U.H.F. a seminţelor de floarea soarelui este 27 MHz. De aceea determinarea

corelaţiilor dintre temperaturi şi parametrii electrofizici s-au cercetat anume la această

frecvenţă.

USCAREA CAISELOR CU AJUTORUL

CURENŢILOR DE ÎNALTĂ FRECVENŢĂ



Fig. 3. Instalaţia de laborator pentru cercetarea cineticii procesului de uscare a caiselor.

Cercetările s-au realizat cu ajutorul instalaţiei de laborator (fig. 4), destinată uscării

caiselor prin diverse procedee de aplicare a energiei: convecţie şi combinat cu aplicarea

UHF. Instalaţia include camera de uscare (1), generatorul curenţilor de inaltă frecvenţă

(6), caloriferul electric (7), alimentatorul cu agent termic (4, 5) şi aparatajul de măsurare.

Celula de lucru (2), sub formă de condensator coaxial incărcat cu caise, s-a suspendat de

balanţă (3) prin intermediul unei suspensii speciale. [13]

Cu ajutorul unui sistem de reglare automată temperatura agentului termic s-a

menţinut constantă. Viteza agentului termic in perioada efectuării experimentelor s-a



menţinut constantă (0,65 m/s), fiind determinată din condiţia de antrenare minimă a

particulelor. Această viteză s-a fixat cu micromanometrul MMH (11).

Tensiunea de inaltă frecvenţă a condensatorului coaxial s-a măsurat cu voltmetrul

tip C–196 (10), cu clasa de precizie de 0,2.

Experimentul s-a efectuat in următoarea ordine. In condensatorul coaxial s-au

introdus fructe de caise, cu masa de 100 g. Condensatorul incărcat se suspenda de

balanţă, măsuranduse reducerea masei probei uscate prin convecţie. La atingerea de către

produs a conţinutului critic de umiditate condensatorul se conecta la sursa de curenţi de

inaltă frecvenţă, ce corespundea inceputului uscării combinate. Procesul de uscare se

considera finisat in momentul, in care conţinutul umiditatea atingea valoarea de 25 %.

În urma efectuării analizelor, s-a constatat, că pentru procesul de uscare a caiselor,

ca şi pentru toate produsele vegetale, sunt caracteristice trei perioade principale ale

uscării: perioada incălzirii, perioadele vitezei constante şi vitezei in descreştere. Aceasta

confirmă teoria lui Lîcov A., în ceea ce priveşte mecanismul transferului de masă in

procesul de uscare.

Se observă, că valoarea constantelor de uscare este mai mică decat coeficienţii

transferului de masă calculaţi, ceea ce demonstrează prezenţa in fructe a unei rezistenţe

la difuzie faţă de transferul de masă.

Diminuarea rezistenţei de difuzie şi intensificarea procesului de uscare sunt posibile

prin metode netradiţionale, aplicand fluxul de căldură şi, anume, curenţii de inaltă

frecvenţă.

Cercetările PEF ai caiselor au demonstrat, că metodele tradiţionale de uscare sunt

eficiente din punct de vedere economic la uscarea caiselor pană la conţinutul critic de

umiditate. Aşadar, in faza primară caisele sunt supuse uscării convective, pană la

atingerea conţinutului critic de umiditate şi apoi se aplică uscarea cu UHF. La incălzirea

combinată intensitatea procesului de uscare a caiselor creşte brusc. S-a observat, că la

creşterea intensităţii CEM durata procesului de uscare scade.

În baza cercetărilor efectuate se constată, că uscarea caiselor prin metoda combinată

trebuie efectuată la temperatura agentului termic de 100°C cu viteza de 0,65 m/s şi

intensitatea CEM de 18000 V/m. Procesul de uscare să efectuează in două etape şi prin

două metode: in prima etapă – deshidratarea fructelor prin convecţie, de la conţinutul de



umiditate iniţial pană la conţinutul critic de umiditate, iar etapa a doua – pană la

conţinutul de umiditate de 25% - prin metoda

combinată.

Din punct de vedere al rehidratării metoda de uscare a caiselor cu folosirea UHF

este mai eficientă decat cea convectivă.

USCAREA ARDEIULUI IUTE

CU AJUTORUL CURENŢILOR DE ÎNALTĂ FRECVENŢĂ

Cercetările parametrilor electrofizici ai ardeiului iute au fost efectuate în instalaţia

de laborator, de mai jos: [7]

Fig. 4. Schema istalaţiei pentru determinarea parametrilor electrofizici ai ardeiului iute.1 – Q-metru E4-5A; 2 – condensator măsurător umplut cu produs; 3 – bobină de inducţie; 3 – element electric de încălzire; 5 – termocuplu Cupru şi Constantiniu; 6 – punte măsurătoare P-4833; 7 – termostat cu gheaţă.

Instalaţia conţine Q-metrul E4-5A (1) la care se conectează condensatorul

măsurător (2) umplut cu produs şi bobina de inducţie (3). Parametrii electrofizici ai

ardeiului iute au fost determinaţi la diferite temperaturi. Încălzirea produsului din Powered by www.referate-gratis.ro


condensator s-a petrecut cu elemente electrice de încălzire (4). Temperatura ardeiului iute

s-a măsurat cu termocuplul Cupru şi Constantiniu (5) conectat la puntea de măsurare P-

4833 (6), sudura rece fiind lăsată în termostatul cu gheaţă.

Condensatorul de măsurare reprezintă două plăci rotunde cu diametrul de 0,4 m şi

grosimea de 0,003 m despărţite una de alta prin intermediul unui inel izolator

confecţionat din teflon-4. O placă a condensatorului este unită la pământ.

Dimensiunile geometrice ale condensatorului au fost alese conducându-se de

reducerea efectelor marginale la minimum. Pentru aceasta diametrul inferior al inelului

izolator a fost acceptat de a fi mai mic cu 0,001 m de cel al plăcii rotunde. Condensatorul

de măsurare s-a instalat într-o cutie metalică pentru micşorarea acţiunii capacităţilor şi

inducţiilor parazitare.

Temperatura ardeiului iute încălzit a fost măsurată cu termocuplul Cupru şi

Constantan conectat la potenţiametrul P-4833. Sudura rece a termocuplului se introduce

în vasul Dewar cu amestec de gheaţă şi apă. Potenţiometrul fixa tensiunea termo-

electromotoare (t.f.e.m.) de la capetele termocuplului . Diferenţa t.f.e.m. a fost convertită

în °C cu ajutorul diagramei, construită în prealabil, termometrul de laborator fiind

termometru etalon cu eroarea nu mai mare de ±0,1°C.



Fig. 5. Instalaţia de laborator pentru cercetarea cineticii procedeului de uscare a ardeiului iute. 1 – celulă de lucru; 2 – ghid coaxial de unde; 3 – balanţa mecanică; 4 – calorifer electric; 5 – ventilator; 6 – conductă de aer; 7 – cameră de uscare; 8 – generator GD-6000.

Pentru studiul cineticii de uscare a ardiului iute a fost proiectată şi construită o

instalaţie de laborator. Această instalaţie permite studierea cineticii procesului de uscare a

ardeiului iute la aplicarea energiei termice prin convecţie, cu utilizarea curenţilor de

frecvenţă înaltă (UHF) şi prin metoda combinată - prin convecţie în câmp UHF.

Elementele principale ale instalaţiei experimentale sunt:

Camera de uscare;

Celula de lucru în formă de condensator coaxial;

Generatorul GD-6000 cu frecvenţa de lucru 27 MHz;

Un sistem de recirculare a agentului termic şi de măsurare a parametrilor lui

dinamici;

Instalaţia pentru măsurarea şi reglarea automată a temperaturii agentului termic

din camera de lucru;

Sistemul de măsurare şi înregistrare a dinamicii variaţiei temperaturii materialului

pe perioada uscării;

Sistemul de măsurare şi înregistrare a scăderii de masă a probei.

Condensatorul coaxial (2) este compus din doi cilindri orientaţi coaxial. Pereţii

laterali ai cilindrilor, care servesc ca plăci ai condesatorului, sunt confecţionaţi din cupru

perforat, iar fundul este din teflon perforat de marca F4. Plăcile condensatorului se

conectează la ghidul coaxial în aşa fel încât placa inerioară să fie conectată la fiderul

(FÍDER s. n. linie de transmisie a semnalului de înaltă frecvență de la emițător la

antenă sau de la aceasta la receptor. (< engl., fr. feeder) de frecvenţă înaltă, iar placa

exterioară este la pământ.

Pentru fixarea scăderii de masă, condensatorul este suspendat de balanţa mecanică

(3). Agentul termic alimentează camera de uscare prin intermediul conductei de aer (6).

Instalaţia se alimentează cu curenţi de frecvenţă înaltă de la generatorul GD-6000 (8).

Generatorul este conectat la camera de lucru cu ajutorul ghidului coaxial de unde (2).



Proba de ardei iute se plasează între plăcile condensatorului coaxial, între care, la

punerea în funcţiune a generatorului, apare un câmp electromagnetic de frecvenţă înaltă

care provoacă încălzirea probei.

Pe parcursul uscării a fost fixată scăderea de masă şi variaţia temperaturii

produsului, tensiunea la plăcile condensatorului, viteza şi temperatura agentului termic şi

consumul total de energie electrică.

La atingerea umidităţii finale de 6% procesul de uscare a ardeiului iute se termină şi

proba uscată se scoate din condensator.

Conform surselor bibliografice [10, 23, 24, 25] există un şir întreg de bascule

electronice cu înregistrare automată [23]. După părerea unor savanţi [23, 24] utilizarea

acestor bascule nu este indicată la încălzirea în câmp electromagnetic de frecvenţă înaltă

din cauza apariţiei unor erori esenţiale la măsurări, influenţate de câmpul

electromagnetic.

În cazul uscării ardiului iute cu curenţi de înaltă frecvenţă, pentru a exclude erorile,

a fost folosită balanţa mecanică de tip BHU-2. Sensibilitatea ei fiind de 2gr/unit şi cu o

eroare ±5%.

Pe parcursul uscării balanţa permite măsurarea scăderii de masă în continuu.

Înregistrarea scăderii de masă se efectuează o dată la 3 minute la uscarea prin convecţie şi

peste fiecare minut la uscarea combinată.

Una din problemele care apare la uscarea în câmp electromagnetic de frecvenţă

înaltă este măsurarea temperaturii probei supuse uscării. Metoda răspândită de măsurare a

temperaturii cu termometrele cu lichid posedă un şir de dezavantaje, printre care şi

dificultatea posibilităţii de măsurare a temperaturii obiectelor mici, posibilităţii

înregistrării automate a datelor, etc. Marja de eroare, în mare măsură, este din cauza

distorsiunii câmpuluielectric în locurile instalării termometrelor cu lichid.

MĂRIMI MĂSURABILE MĂRIMI CALCULABILE



1. Frecvenţa câmpului electromagnetic;2. Tensiunea;3. Temperatura;4. Intensitatea câmpului electromagnetic

1. Intensitatea câmpului electromagnetic

U – tensiunea la plăcile condensatorului de lucru, V;D, d – diametrul exterior şi interior al celulei de lucru, m;

2. Tangenta unghiului de pierderi

3. Permitivitatea dielectrică

4. Factorul de pierderi k

Rezultatele obţinute în urma cercetărilor proprietăţilor electrofizice – tangentei

unghiului de pierderi dielectrice tgδ, permitivităţii dielectrice relative ε' şi a factorului de

pierderi k au fost prelucrate folosind metoda grafo-analitică. În acest scop au fost utilizate

programele tip SUPERCALC-5, MACHCAD 5.0 şi COREL CHART 5.0 . (fig.) [7]



BIBLIOGRAFIE

1. Amarfi, R., Alexandru, R. Procesarea minimă atermică şi termică în industria

alimentară, Editura Alma, Galaţi, 1996.

2. Banu C.si colab., Progrese tehnice,tehnologice si stiintifice in industria alimentara.

Vol.II.Ed.Tehnica.Bucuresti, 1992.

3. Banu, C. , Manualul inginerului de industrie alimentară – Editura tehnică –

Bucureşti - 1998Powered by www.referate-gratis.ro


4. Banu C. si colab., Manualul inginerului de industrie alimentara, Ed.Tehnica,

Bucuresti, 1999.

5. Barbosa-Canovas G.V., Juliano P. and Peleg M., Engineering Properties of

Foods, FOOD ENGINEERING, 2006.

6. Barbosa-Canovas G.V. and Ibarz A. (2003). Unit Operations in Food

Engineering. Boca Raton, FL: CRC Press. [This book provides basic information

on thermal properties and heat transfer operation in combination with detailed unit

operation descriptions.]

7. Bernic, M., Contribuţii în studiul cineticii procesului de uscare a ardeiului iute,

Chişinău, 2005.

8. Bernic, M., conf.dr., (Universitatea Tehnica a Moldovei), Studiul corelaţiei dintre

frecvenţa câmpurilor electromagnetice şi parametrii electro fizici ai produselor

oleaginoase. Fizică şi tehnică: procese, modele, experimente - Revistă ştiinţifică a

profilului de cercetare „Proprietăţile fizice ale substanţelor în diverse stări”, 1/2009.

9. Bratu, E., A., Operaţii unitare în industria chimică, Ed. tehnică, Bucuresti, 1984,

vol II;

10. Festilă Cl., Dobra, P., Raica, P., Câmpeanu, N., Sisteme automate numerice cu

fiabilitate ridicată pentru reglări de temperatură. A V-a Conferinţă Naţională de

Termotehnică, Cluj-Napoca, 1995, p.132-137.

11. Ion Marinescu, Brad Segal, Al. Georgescu, A. Ciobanu, M. Olaru, A. Hobincu,

„Tehnologii moderne în industria conservelor vegetale”, Editura Tehnică,

Bucureşti, 1976

12. Lupaşco, A., Bernic, M., Ţislinscaia, N., Răducan, M., Uscarea cătinii albe în

câmp U.H.F., Chişinău, 2007.

13. Lupu, O., Contribuţii teoretice şi experimentale privind procesul de uscare a

caiselor cu folosirea curenţilor de înaltă, Teză de doctor în ştiinţe tehnice,

Chişinău, 2005.

14. M. E. Sosa-Morales, L. Valerio-Junco, A. López-Malo, H.S. Garcίa, Dielectric

properties of foods: Reported data in the 21st Century and their potential

applications, LWT - Food Science and Technology 43, 1169-1179, 2010.



15. Nastas O. Schimbul de masă şi căldură in procesul de uscare a miezului

samburilor de caise cu aplicarea UHF. // Materialele conferinţei Nationale de

Termotehnică. - Sibiu, Romania. 2000. – p. 215-218.

16. Nastas O. Uscarea convectivă a miezului samburilor de caise. // Materialele

conferinţei Nationale de Termotehnică.- Sibiu, Romania.- 2000. – p. 219-220.

17. Nastas O. Aspecte chimice a procesului de uscare a caiselor. // Materialele

conferinţei / Alimente şi sănătatea la inceputul mileniului III. - Galaţi, Romania.-

2001.- p. 277-278.

18. Osoianu, Gh., Studii şi elaborarea procesului de uscare a seminţelor de floarea

soarelui cu scopul utilizării lor în panificaţie, Teză de doctor în ştiinţe tehnice,

Chişinău, 2010.

19. Răducan, M., Contribuţii teoretice şi experimentale privind procesul de uscare a

cătinii albe cu folosirea curenţilor de frecvenţă inaltă, Teză de doctor în ştiinţe

tehnice, Chişinău, 2006.

20. Răşenescu, I. (1972). Operaţii şi utilaje în industria alimentară, vol.I şi II, Editura

Tehnică, Bucureşti.

21. Segal B. si colab., Utilajul si tehnologia prelucrarii legumelor si fructelor, Ed.

Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982.

22. Ţislinscaia, N., Lupaşco, A., Bernic, M., Modelarea matematică a

fenomenelor de transfer în procesele de uscare, Chişinău, 2008.

23. Бондарь А.Г. Математическое моделирование в химической

технологии. К.: Высшая школа 1973, 275 с. (Modelări matematice în ingineria

chimică)

24. Грачев Ю.П. Математические методы планирования

экспериментов. М.: Пищевая промышленность 1979 200 с. (Metode matematice

de planificare a experimentelor)

25. Дерягин В.В. Неприн С.В. Чураев. Испарение воды из

капиллярно пористых тел Сб. Физика химия биология минералогия почв

СССР АН СССР Наука 1964 с.394. (Evaporarea apei din materii capilar-poroase)

26. Котелевич Наталия Ивановна. Исследование кинетики процесса сушки

шиповника токами высокой частоты и другими способами энергоподвода :



Дис...канд.техн.наук: 05.18.12 / Украинский гос. ун-т пищевых технологий. —

К., 1994. — 117л. — Бібліогр.: л.:105-119.

27. Лупашко Андрей, Дикусар Галина, Боиштян Ольга, Гендов-Мошану

Алена (Технический Университет Молдовы ), Интенсификация процесса

сушки ядер абрикос с использованием ТВЧ, Fizică şi tehnică: procese, modele,

experimente - Revistă ştiinţifică a profilului de cercetare „Proprietăţile fizice ale

substanţelor în diverse stări”, 1/2009. . (Intensificarea procesului de uscare a

caiselor cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă)

28. Лупашко Андрей Спиридонович, Интенсификация процесса сушки

сельскохозяйственного сырья медико- биологической направленности с

применением токов высокой частоты : Дис... д-ра техн. наук: 05.18.12 /

Украинский гос. ун-т пищевых технологий. — Киев, 1996. (Intensificarea

procesului de uscare a produselor agroalimentare cu ajutorul curenţilor de înaltă

frecvenţă pentru utilizarea lor în scopuri medico-bilogice)

29. Тарлев, В., Совершенствование процесса сушки чернослива с применением

токов высокой частоты, дис... канд. техн. Наук, Киев, 1998. (Îmbunătăţirea

procesului de uscare a prunelor cu curenti de înaltă frecvenţă)

30. http://www.sciencedirect.com/

31. http://securitatealimentara.myforum.ro/-vp31.html




procesarea cu curenti de inalta frecventa

Documents