อ่าน 6 นาที
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริก
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกหรือที่รู้จักกันในชื่อการให้ความร้อนด้วยอิเล็กทรอนิกส์การให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุและการให้ความร้อนด้วยความถี่สูงคือกระบวนการที่ สนามไฟฟ้าสลับ...
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริก

การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกหรือที่รู้จักกันในชื่อการให้ความร้อนด้วยอิเล็กทรอนิกส์การให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุและการให้ความร้อนด้วยความถี่สูงคือกระบวนการที่ สนามไฟฟ้าสลับ ความถี่วิทยุ (RF) หรือคลื่นวิทยุหรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไมโครเวฟ ให้ความร้อนแก่ วัสดุ ไดอิเล็กทริกที่ความถี่สูงขึ้น การให้ความร้อนนี้เกิดจาก การหมุนของ ไดโพลโมเลกุลภายในไดอิเล็กทริก
กลไก
การหมุนของโมเลกุลเกิดขึ้นในวัสดุที่มีโมเลกุลขั้วที่มี โมเมนต์ ไดโพลทางไฟฟ้าส่งผลให้โมเลกุลเหล่านั้นเรียงตัวตามสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหากสนามนั้นมีการสั่น เช่น ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้าที่สั่นอย่างรวดเร็วโมเลกุล เหล่านี้ จะหมุนอย่างต่อเนื่องโดยเรียงตัวตามสนามนั้น กระบวนการนี้เรียกว่าการหมุนไดโพลหรือการโพลาไรเซชันไดโพล เมื่อสนามสลับทิศทาง โมเลกุลจะเปลี่ยนทิศทางการหมุน โมเลกุลที่หมุนจะผลัก ดึง และชนกับโมเลกุลอื่นๆ (ผ่านแรงทางไฟฟ้า) กระจายพลังงานไปยังโมเลกุลและอะตอม ที่อยู่ใกล้เคียง ในวัสดุ กระบวนการถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวอย่างเป็นรูปแบบหนึ่งของการให้ความร้อนโดยการแผ่รังสี
อุณหภูมิเกี่ยวข้องกับพลังงานจลน์ เฉลี่ย (พลังงานของการเคลื่อนที่) ของอะตอมหรือโมเลกุลในวัสดุ ดังนั้นการกวนโมเลกุลในลักษณะนี้จะทำให้อุณหภูมิของวัสดุเพิ่มขึ้น ดังนั้นการหมุนไดโพลจึงเป็นกลไกที่พลังงานในรูปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุได้ นอกจากนี้ยังมีกลไกอื่นๆ อีกมากมายที่ทำให้เกิดการแปลงนี้[ 1 ]
การหมุนของไดโพลเป็นกลไกที่โดยทั่วไปเรียกว่าการให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริก และพบเห็นได้ทั่วไปในเตาไมโครเวฟซึ่งทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดกับน้ำ ที่เป็นของเหลว และยังใช้ได้กับไขมันและน้ำตาล ด้วย แต่มีประสิทธิภาพ น้อยกว่ามาก เนื่องจากโมเลกุลของไขมันและน้ำตาลมีขั้ว น้อย กว่าโมเลกุลของน้ำมาก จึงได้รับผลกระทบจากแรงที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับกันน้อยกว่า นอกเหนือจากการปรุงอาหารแล้ว ผลกระทบนี้สามารถนำไปใช้ในการให้ความร้อนแก่ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซได้โดยทั่วไป ตราบใดที่พวกมันมีไดโพลไฟฟ้าอยู่บ้าง
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้าโดยการสูญเสียไดอิเล็กทริก สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปทั่ววัสดุทำให้พลังงานถูกกระจายออกไปเมื่อโมเลกุลพยายามเรียงตัวให้เข้ากับสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในพื้นที่ว่าง (เช่นในเตาไมโครเวฟ) หรืออาจเกิดจากสนามไฟฟ้าสลับอย่างรวดเร็วภายในตัวเก็บประจุ ในกรณีหลังนี้ จะไม่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายอย่างอิสระ และสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอาจถูกมองว่าคล้ายคลึงกับส่วนประกอบทางไฟฟ้าของสนามใกล้ของเสาอากาศในกรณีนี้ แม้ว่าการให้ความร้อนจะเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนสนามไฟฟ้าภายในโพรงตัวเก็บประจุที่ความถี่วิทยุ (RF) แต่ก็ไม่มีคลื่นวิทยุ เกิดขึ้นหรือถูกดูดซับจริง ในแง่นี้ ผลกระทบนี้เป็นอนาล็อกทางไฟฟ้าโดยตรงของ การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งเป็นผลกระทบในระยะใกล้เช่นกัน (ดังนั้นจึงไม่เกี่ยวข้องกับคลื่นวิทยุ) [ 2 ]
ความถี่ในช่วง 10–100 MHz [ 3 ] [ 4 ]เป็นสิ่งจำเป็นในการทำให้เกิดความร้อนไดอิเล็กทริก แม้ว่าความถี่ที่สูงกว่าจะทำงานได้ดีเท่ากันหรือดีกว่า และในวัสดุบางชนิด (โดยเฉพาะของเหลว) ความถี่ที่ต่ำกว่าก็มีผลทำให้เกิดความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมักเกิดจากกลไกที่ผิดปกติมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในของเหลวที่เป็นตัวนำ เช่น น้ำเกลือการลากไอออนทำให้เกิดความร้อน เนื่องจากไอออนที่มีประจุจะถูก "ลาก" ไปมาในของเหลวอย่างช้าๆ ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า กระทบกับโมเลกุลของของเหลวในกระบวนการและถ่ายโอนพลังงานจลน์ไปยังโมเลกุลเหล่านั้น ซึ่งในที่สุดจะถูกแปลงเป็นการสั่นสะเทือนของโมเลกุลและกลายเป็นพลังงานความร้อน[ 5 ] [ 6 ]
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกที่ความถี่ต่ำ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ในระยะใกล้ ต้องใช้ระยะห่างระหว่างตัวแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากับตัวดูดซับน้อยกว่า𝜆/2π ≈ 𝜆/6ของความยาวคลื่น[ 7 ]ดังนั้นจึงเป็นกระบวนการสัมผัสหรือกระบวนการใกล้สัมผัส เนื่องจากโดยปกติจะประกบวัสดุที่จะให้ความร้อน (โดยปกติเป็นวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ) ระหว่างแผ่นโลหะที่ทำหน้าที่แทนไดอิเล็กทริก ซึ่งก็คือตัวเก็บประจุขนาดใหญ่มาก[ 8 ]อย่างไรก็ตามการสัมผัสทางไฟฟ้าจริงไม่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนแก่ไดอิเล็กทริกภายในตัวเก็บประจุ เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในตัวเก็บประจุที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีการสัมผัสทางไฟฟ้าของแผ่นตัวเก็บประจุกับวัสดุไดอิเล็กทริก (ที่ไม่นำไฟฟ้า) ระหว่างแผ่น[ 8 ]เนื่องจากสนามไฟฟ้าความถี่ต่ำสามารถแทรกซึมเข้าไปในวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าได้ลึกกว่าไมโครเวฟมาก ทำให้ความร้อนแก่น้ำและสิ่งมีชีวิตที่อยู่ลึกเข้าไปในวัสดุแห้ง เช่น ไม้[ 9 ]จึงสามารถใช้ในการให้ความร้อนและเตรียมอาหารและสินค้าเกษตรที่ไม่นำไฟฟ้าได้หลายอย่างอย่างรวดเร็ว ตราบใดที่มันพอดีระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ[ 10 ]
ที่ความถี่สูงมาก ความยาวคลื่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะสั้นกว่าระยะห่างระหว่างผนังโลหะของช่องทำความร้อน หรือสั้นกว่าขนาดของผนังเอง นี่คือกรณีที่เกิดขึ้นภายในเตาไมโครเวฟในกรณีเช่นนี้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบสนามไกลทั่วไปจะก่อตัวขึ้น (ช่องทำความร้อนไม่ได้ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุบริสุทธิ์อีกต่อไป แต่ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ) และถูกดูดซับเพื่อทำให้เกิดความร้อน อย่างไรก็ตาม กลไกการสะสมความร้อนแบบไดโพล-หมุนยังคงเหมือนเดิม แต่ไมโครเวฟไม่มีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดผลกระทบความร้อนของสนามความถี่ต่ำที่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่ช้ากว่า เช่น ผลกระทบที่เกิดจากการลากไอออน
พลัง
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกต้องแยกออกจากการให้ความร้อนด้วยจูลของตัวกลางนำไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวกลาง[ 11 ]สำหรับการให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกความหนาแน่นของกำลัง ที่สร้างขึ้น ต่อปริมาตรจะกำหนดโดย: [ 11 ] [ 12 ]
โดยที่ωคือความถี่เชิงมุมของรังสีที่กระตุ้น, εr ″คือส่วนจินตนาการของค่าสภาพยอม ทางไฟฟ้าสัมพัทธ์เชิงซ้อน ของวัสดุดูดซับ, ε0 คือค่าสภาพยอมทาง ไฟฟ้าของสุญญากาศ และE คือความแรง ของสนามไฟฟ้าส่วนจินตนาการของค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าสัมพัทธ์ (ซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่) เป็นตัววัดความสามารถของวัสดุไดอิเล็กทริกในการแปลงพลังงานสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นความร้อน หรือเรียกว่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกส่วนจริงของค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าเป็นผลปกติของความจุและส่งผลให้เกิดกำลังปฏิกิริยา ที่ไม่สูญ เสีย
ถ้าค่าการนำไฟฟ้าσของวัสดุมีค่าน้อย หรือความถี่สูง โดยที่σ ≪ ωε (โดยที่ε = ε r ″ · ε 0 ) ความร้อนจูลจะมีค่าต่ำ และความร้อนไดอิเล็กตริกจะเป็นกลไกหลักในการสูญเสียพลังงานจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังตัวกลาง
การแทรกซึม
คลื่นไมโครเวฟสามารถทะลุผ่านวัสดุที่เป็นตัวนำได้ รวมถึงสารกึ่งแข็ง เช่นเนื้อสัตว์และเนื้อเยื่อที่มีชีวิต การทะลุผ่านจะหยุดลงเมื่อพลังงานไมโครเวฟที่ทะลุผ่านทั้งหมดถูกแปลงเป็นความร้อนในเนื้อเยื่อแล้ว เตาไมโครเวฟที่ใช้ในการอุ่นอาหารไม่ได้ตั้งค่าความถี่ให้เหมาะสมกับการดูดซับน้ำ หากเป็นเช่นนั้น อาหารหรือของเหลวชิ้นนั้นจะดูดซับรังสีไมโครเวฟทั้งหมดในชั้นนอก ทำให้ส่วนกลางเย็นและไม่ร้อน ในขณะที่พื้นผิวร้อนจัด[ 13 ]ในทางกลับกัน ความถี่ที่เลือกจะช่วยให้พลังงานทะลุผ่านอาหารที่ถูกอุ่นได้ลึกขึ้น ความถี่ของเตาไมโครเวฟในครัวเรือนคือ 2.45 GHz ในขณะที่ความถี่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการดูดซับน้ำอยู่ที่ประมาณ 10 GHz [ 14 ]
การให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุ
การใช้สนามไฟฟ้าความถี่สูงเพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุไดอิเล็กทริกได้รับการเสนอขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930 ตัวอย่างเช่นสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2,147,689 (ยื่นขอโดย Bell Telephone Laboratories ลงวันที่ 1937) ระบุว่า:
" สิ่งประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับระบบทำความร้อนสำหรับวัสดุไดอิเล็กทริก และวัตถุประสงค์ของสิ่งประดิษฐ์นี้คือการให้ความร้อนแก่วัสดุดังกล่าวอย่างสม่ำเสมอและพร้อมกันทั่วทั้งมวลของวัสดุ จึงได้มีการเสนอวิธีการให้ความร้อนแก่วัสดุดังกล่าวพร้อมกันทั่วทั้งมวลโดยอาศัยการสูญเสียไดอิเล็กทริกที่เกิดขึ้นในวัสดุเหล่านั้นเมื่อได้รับสนามไฟฟ้าแรงสูงและความถี่สูง "
สิทธิบัตรนี้เสนอการให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ที่ความถี่ 10 ถึง 20 เมกะเฮิร์ตซ์ (ความยาวคลื่น 15 ถึง 30 เมตร) [ 15 ]ความยาวคลื่นดังกล่าวมีความยาวมากกว่าโพรงที่ใช้มาก จึงใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์สนามใกล้ ไม่ใช่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เตาอบไมโครเวฟเชิงพาณิชย์ใช้ความยาวคลื่นเพียง 1% เท่านั้น)
ในด้านการเกษตร การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ได้รับการทดสอบอย่างกว้างขวางและถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อกำจัดศัตรูพืชในพืชผลทางการเกษตรบางชนิดหลังการเก็บเกี่ยว เช่น วอลนัทที่ยังอยู่ในเปลือก เนื่องจากความร้อนจากคลื่นความถี่วิทยุสามารถให้ความร้อนแก่อาหารได้อย่างสม่ำเสมอกว่าการให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟ การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุจึงมีแนวโน้มที่ดีในฐานะวิธีการแปรรูปอาหารอย่างรวดเร็ว[ 16 ]
ในทางการแพทย์ การให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุแก่เนื้อเยื่อของร่างกาย เรียกว่าไดอะเทอร์มี ใช้สำหรับการบำบัดกล้ามเนื้อ[ 17 ]การให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงขึ้น เรียกว่าไฮเปอร์เทอร์เมียใช้เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็งและเนื้อเยื่อเนื้องอก
การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมไม้เพื่อทำให้กาวที่ใช้ใน การผลิต ไม้อัด การต่อไม้แบบฟิ งเกอร์จอยท์ และการสร้างเฟอร์นิเจอร์แห้งเร็วขึ้น นอกจากนี้ การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุยังสามารถใช้เพื่อเร่งการอบแห้งไม้แปรรูป เส้นใยสิ่งทอ และวัสดุฉนวนได้อีกด้วย[ 18 ]
การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ

การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ ซึ่งแตกต่างจากการให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุ เป็นประเภทย่อยของการให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกที่ความถี่สูงกว่า 100 MHz โดยสามารถปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากตัวปล่อยที่มีขนาดเล็กและนำทางผ่านอวกาศไปยังเป้าหมายได้เตาอบไมโครเวฟ สมัยใหม่ ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีสนามไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่าและความยาวคลื่นสั้นกว่าเครื่องทำความร้อนด้วยคลื่นวิทยุมาก เตาอบไมโครเวฟในครัวเรือนทั่วไปทำงานที่2.45 GHzแต่ก็ มีเตาอบที่ 915 MHzด้วยเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าความยาวคลื่นที่ใช้ในการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟมีตั้งแต่ 0.1 ซม. ถึง 10 ซม. [ 19 ]ซึ่งให้การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพสูง แต่มีการทะลุทะลวงน้อยกว่า
แม้ว่าแผ่นตัวนำที่มีลักษณะคล้ายตัวเก็บประจุจะสามารถใช้ได้ที่ความถี่ไมโครเวฟ แต่ก็ไม่จำเป็น เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟมีอยู่แล้วในรูปแบบของ การแผ่รังสี แม่เหล็กไฟฟ้าแบบระยะไกลและการดูดซับคลื่นไม่จำเป็นต้องอยู่ใกล้กับเสาอากาศขนาดเล็กเหมือนกับการให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุ ดังนั้น วัสดุที่จะให้ความร้อน (ที่ไม่ใช่โลหะ) จึงสามารถวางไว้ในเส้นทางของคลื่นได้โดยตรง และการให้ความร้อนจะเกิดขึ้นในกระบวนการที่ไม่ต้องสัมผัส ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นตัวนำแบบตัวเก็บประจุ
การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟยังได้รับการทดสอบในด้านการอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกำจัดเชื้อราดำที่เป็นอันตรายจากอนุสาวรีย์หิน การศึกษาในปี 2013 โดย Cuzman et al. แสดงให้เห็นว่าการฉายรังสีไมโครเวฟที่ความถี่ 2.45 GHz ที่อุณหภูมิ 65 °C เป็นเวลาสามนาที สามารถฆ่าเชื้อรา (รวมถึง Sarcinomyces sp., Pithomyces sp. และ Scolecobasidium sp.) ที่พบในโบราณวัตถุหินอ่อนทางประวัติศาสตร์ เช่น แบบจำลองรูปปั้นเดวิดของมิเกลันเจโล และตัวอย่างจากถ้ำลาสโกซ์ การรักษานี้มีประสิทธิภาพในการทำลายเชื้อราโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายทางความร้อนหรือทางเคมีอย่างมีนัยสำคัญต่อพื้นผิวหิน ซึ่งเป็นทางเลือกที่ไม่รุกรานและปราศจากสารเคมีสำหรับงานอนุรักษ์[ 20 ]
การให้ความร้อนปริมาตรด้วยไมโครเวฟ
การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟแบบปริมาตรเป็นวิธีการให้ความร้อนของเหลว สารแขวนลอย หรือของแข็งแบบต่อเนื่องในระดับอุตสาหกรรมที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟแบบปริมาตรมีระยะการแทรกซึมที่ลึกกว่าถึง 42 มิลลิเมตร (1.7 นิ้ว) ซึ่งเป็นการแทรกซึมที่สม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของผลิตภัณฑ์ที่ไหลอยู่ นี่เป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่สามารถยืดอายุการเก็บรักษาได้มากขึ้น พร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่อุณหภูมิต่ำกว่าระบบให้ความร้อนแบบดั้งเดิมถึง 10–15 องศาเซลเซียส (18–27 องศาฟาเรนไฮต์)
การประยุกต์ใช้การให้ความร้อนปริมาตรด้วยคลื่นไมโครเวฟ ได้แก่:
การประยุกต์ใช้กับอาหาร
ในการอบแห้งอาหาร การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) มักใช้ร่วมกับการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม อาจใช้เพื่ออุ่นอาหารก่อนเข้าเครื่องอบแห้งด้วยลมร้อน การเพิ่มอุณหภูมิของอาหารอย่างรวดเร็วและทำให้ความชื้นเคลื่อนตัวไปยังผิวหน้า จะช่วยลดเวลาในการอบแห้งโดยรวมได้ การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุอาจใช้ในช่วงกลางของรอบการอบแห้ง เมื่ออาหารเข้าสู่ช่วงอัตราการลดลง ซึ่งจะช่วยเพิ่มอัตราการอบแห้ง หากใช้การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุในช่วงท้ายของการอบแห้งด้วยลมร้อน ก็สามารถลดเวลาในการอบแห้งลงได้อย่างมากและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตของเครื่องอบแห้งได้ โดยทั่วไปแล้วมักใช้การให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุในขั้นตอนหลังๆ ของการอบแห้ง หนึ่งในแอปพลิเคชันหลักของการให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุคือการอบบิสกิตหลังการอบเสร็จ จุดประสงค์ในการอบบิสกิตคือการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาด รูปร่าง สี และปริมาณความชื้นที่เหมาะสม ในเตาอบแบบดั้งเดิม การลดปริมาณความชื้นให้ได้ตามระดับที่ต้องการอาจใช้เวลาส่วนใหญ่ของเวลาในการอบทั้งหมด การใช้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุสามารถช่วยลดเวลาในการอบได้ เตาอบถูกตั้งค่าให้ผลิตบิสกิตที่มีขนาด รูปร่าง และสีที่เหมาะสม แต่ใช้ความร้อน RF เพื่อกำจัดความชื้นที่เหลืออยู่โดยไม่ทำให้ส่วนที่แห้งอยู่แล้วของบิสกิตร้อนเกินไป[ 21 ]ความจุของเตาอบสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 50% โดยการใช้ความร้อน RF การอบหลังการอบด้วยความร้อน RF ยังถูกนำไปใช้กับซีเรียลอาหารเช้าและอาหารเด็กที่ทำจากซีเรียลอีกด้วย[ 22 ]
การใช้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยเพิ่มคุณภาพและรักษาคุณภาพอาหารได้ดีกว่าการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม การให้ความร้อนแบบดั้งเดิมทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิมากและใช้เวลานานในการแปรรูป ซึ่งอาจทำให้เกิดการแปรรูปมากเกินไปที่ผิวหน้าอาหารและทำให้คุณภาพโดยรวมของผลิตภัณฑ์ลดลง[ 23 ]พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถทำให้อุณหภูมิในการแปรรูปสูงขึ้นได้ในเวลาที่สั้นลง ดังนั้นจึงสามารถรักษาคุณค่าทางโภชนาการและคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสได้มากขึ้น[ 24 ]
ดูเพิ่มเติม
- การเชื่อมด้วยไฟฟ้า
- การผ่าตัดด้วยไฟฟ้าซึ่งต้องใช้ความร้อนจูลโดยตรงกับเนื้อเยื่อ และด้วยเหตุนี้จึงส่งกระแสไฟฟ้าความถี่สูงโดยตรง
- อัตราการดูดซึมจำเพาะ
- การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
ลิงก์ภายนอก
- Metaxas, AC (1996). พื้นฐานของความร้อนไฟฟ้า แนวทางแบบบูรณาการ John Wiley & Sons. ISBN 0-471-95644-9.
- Metaxas, AC, Meredith, RJ (1983). การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟในอุตสาหกรรม (ชุดวิศวกรรมพลังงานของ IEEE)สถาบันวิศวกรรมและเทคโนโลยีISBN 0-906048-89-3.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link ) - สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2,147,689 –วิธีและอุปกรณ์สำหรับให้ความร้อนแก่วัสดุไดอิเล็กทริก
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริก
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกหรือที่รู้จักกันในชื่อการให้ความร้อนด้วยอิเล็กทรอนิกส์การให้ความร้อนด้วยคลื่นวิทยุและการให้ความร้อนด้วยความถี่สูงคือกระบวนการที่ สนามไฟฟ้าสลับ...
กลไก
การหมุนของโมเลกุลเกิดขึ้นในวัสดุที่มี โมเลกุลขั้ว ที่มี โมเมนต์ ไดโพลทางไฟฟ้า ส่งผลให้โมเลกุลเหล่านั้นเรียงตัวตาม สนามแม่เหล็กไฟฟ้า หากสนามนั้นมีการสั่น เช่น ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้าที่สั่นอย่างรวดเร็ว โมเลกุล เหล่านี้...
พลัง
การให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริกต้องแยกออกจาก การให้ความร้อนด้วยจูล ของตัวกลางนำไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวกลาง [ 11 ] สำหรับการให้ความร้อนด้วยไดอิเล็กทริก ความหนาแน่นของกำลัง ที่สร้างขึ้น ต่อปริมาตรจะกำหนดโดย: [ 11 ] [ 12 ]
การแทรกซึม
คลื่นไมโครเวฟสามารถทะลุผ่านวัสดุที่เป็นตัวนำได้ รวมถึงสารกึ่งแข็ง เช่น เนื้อสัตว์ และเนื้อเยื่อที่มีชีวิต การทะลุผ่านจะหยุดลงเมื่อพลังงานไมโครเวฟที่ทะลุผ่านทั้งหมดถูกแปลงเป็นความร้อนในเนื้อเยื่อแล้ว...