Сушка токами высокой частоты

При сушке токами высокой частоты подвод тепла осуществляется с помощью поля электрического тока высокой (10-25 мГц) и сверхвысокой (2000-2500 мГц) частоты. Влажные материалы растительного происхождения являются диэлектриками, обладают свойствами полупроводников. В их состав входят ионы электролитов, электроны, молекулы полярных и неполярных диэлектриков, обладающие дипольными моментами. В электромагнитном поле диполи располагаются осью вдоль поля. Попадая в переменное электромагнитное поле, они совершают колебательные движения, стремясь следовать за полями.

При сушке материал помещается между обкладками конденсатора, к которым подается ток высокой или сверхвысокой частоты. Обкладки имеют противоположные заряды, поэтому ионы и электроны перемещаются внутри материала к той или иной обкладке. При смене заряда на обкладках они перемещаются в противоположных направлениях, в результате возникает трение с выделением теплоты. Диполи в переменном электрическом поле будут колебаться то в одну, то в другую сторону, в результате также возникает трение с выделением тепла. Энергия электромагнитных волн, затрачиваемая на преодоление этих трений, будет превращаться в тепло.

В электрическом поле высокой и сверхвысокой частоты нагрев частиц растительного материала происходит за доли секунды. Под действием переменного электрического поля высокой частоты происходит регулируемый нагрев материала. Из-за испарения влаги, тепло- и массообмена с окружающей средой поверхностные слои обезвоживаются и теряют тепло. Поэтому температура и влажность материала внутри выше, чем снаружи. Возникают градиенты температуры и влагосодержания, за счет которых влага изнутри перемещается к поверхности. При этом, в отличие от конвективной сушки, направление обоих градиентов совпадает, что интенсифицирует процесс сушки.

При этом способе сушки испарение происходит по всему объему. Изменяя напряженность поля, можно регулировать температуру материала при сушке.

Количество теплоты, выделяемой из 1 м³ материала Q, определяется по формуле (1):

где: Е – напряженность электрического поля, В/м;

        ? - частота поля, Гц;

        ? - относительная диэлектрическая проницаемость материала;

        ? - угол диэлектрических потерь (он дополняет од 90° угол сдвига фаз между током и напряжением в конденсаторе, между обкладками которого помещен материал).

Диэлектрическая проницаемость определяет способность перехода энергии электромагнитных волн в теплоту, способность материала реагировать на внешнее электромагнитное поле и зависит от физико-химических свойств, температуры и влагосодержания материала, от частоты и напряженности электрического поля. Изменение диэлектрической проницаемости приводит к изменению режима работы сушильных установок. Диэлектрическая проницаемость сухих материалов значительно меньше, чем воды. Чем меньше значение диэлектрической проницаемости, тем на большую глубину материала проникают электромагнитные колебания тока сверхвысокой частоты.

Преимущества способа: возможность регулирования и поддержания температуры внутри материала.

Недостатки способа: высокие затраты электроэнергии, сложное оборудование и обслуживание. Сушка токами высокой частоты дороже конвективной сушки в 3-4 раза.

Токи высокой частоты используются в настоящее время для интенсификации сублимационной сушки.

Материал подготовлен по: "Технология сушки: Учебно-методический комплекс", Киселева Т.Ф. - /Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2007. - 117 с.