Post on 27-Dec-2015
‚ 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
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]
Powered by www.referate-gratis.ro
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-
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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]
Powered by www.referate-gratis.ro
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.
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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.
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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.
Powered by www.referate-gratis.ro
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).
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
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]
Powered by www.referate-gratis.ro
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.
Powered by www.referate-gratis.ro
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 :
Powered by www.referate-gratis.ro
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
Powered by www.referate-gratis.ro
Powered by www.referate-gratis.ro