Tehnologia Microundelor

I. INTRODUCERE

Microundele sunt radiatii electromagnetice de frecventa ridicata variind intre 300 MHz pana la 300 GHz si lungimi de unda cuprinse intre 1m si 1 mm, situate intre undele radio.

Una dintre primele utilizări ale microundelor a fost în cadrul aparatelor radar din timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Dar ele sunt folosite într-o gamă mult mai largă de domenii. De când au fost utilizate pentru prima dată, microundele şi-au găsit o răspândire largă în diferite instalaţii şi dispozitive: instalaţii de securitate a zborului, radare militare şi de poliţie, instalaţii de emisie TV, dotări de telefonie mobilă, aparate medicale de diatermie (metodă terapeutică, constând în ridicarea temperaturii unor organe interne cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă) şi cuptoare cu microunde. Totodată, numărul de aplicaţii industriale a crescut permanent şi alarmant. Microundele sunt folosite pentru încălzire în instalaţiile de prelucrare a cauciucului, precum şi în cele de producere a hârtiei şi a cartonului.

Primul procedeu de prelucrare cu microunde din industria alimentara a fost uscarea cartofilor prajiti “chips”. Reusita acestui procedeu a impulsionat dezvoltarea altor metode cum ar fi: prelucrarea carnii de pasare, a costitei, a salamului, pateurilor din carne, uscarea pastelor fainoase, a legumelor, a concentratelor din sucuri, condimente, dospirea gogosilor si a painii, prajirea gogosilor, pasteurizarea sucurilor de fructe. Datorita dezvoltarii si a riscului de interferare cu comunicatiile, s-a stabilit o conventie internationala care a definit frecventele utilizate in domeniul industrial, stiintific si medical.(2).

II. PRINCIPIILE TRATAMENTULUI CU MICROUNDE

Energia microundelor a fost folosită în procesele industriale de foarte mulţi ani. Folosirea acestora în locul surselor conveţionale de căldură s-a produs datorită mai multor avantaje cum ar fi :

- încălzirea rapidă în profunzime

- economisire de energie şi timp şi îmbunătăţirea calităţii

În primii ani de studii a încălzirii prin microunde aceste avantaje au fost greu de justificat în raport cu preţul scăzut al încălzirii cu ajutorul derivaţiilor petrolului.

Toate acestea împreună cu reticenţa multor industrii de a schimba sistemele convenţionale existente dar adesea eficiente şi depăşite cu sisteme bazate pe microunde a dus la o creştere lentă dar foarte bine documentată a acestei tehnologii.

Cele mai mari avantaje ale energiei microundelor asupra tehnologiei conveţionale au fost bine precizate de către Parkin (1979).

• mai eficientă uscare vis-a-vis de perioada de uscare reducând costurile de producţie

• sistemul este mult mai compact decât sistemul convenţional

• energia este transferată într-un mod mult mai curat (fără poluare)

• se realizează afânarea materialului

• absorţia energiei în mod selectiv de către constituenţii cu pierderi

• energia se disipă repede în volumul materialului

• evită uscarea excesivă

• un cost relativ scăzut al întreţinerii

Microundele sunt generate de un dispozitiv electronic numit magnetron. Acesta emite energie radianta de inalta frecventa cu centri de incarcatura pozitiva si negativa care isi schimba directia de miliarde de ori/sec. Energia este transmisa in incinta cuptorului printr-un tub numit ghid de unde cu ajutorul unei antene in mod asemanator functionarii radarului. Spatiul inchis constituit din peretii metalici ai cuptorului serveste la reflectarea microundelor si crearea unui sistem de rezonanta. Produsele alimentare cu sau fara ambalaj situate in incinta cuptorului vor capata energia campului de microunde.

Magnetronul este un oscilator de putere în microunde. El lucrează în regim de purtătoare sau impuls. În radiaţie continuă poate debita puteri de microunde de ordinul 20KW cu randament de 80%, iar în regim de impuls puteri de megawaţi, întrucât puterea de vârf Pv şi puterea medie Pm, corespunde raportului între perioada de repetiţie T şi durata impulsului. Banda de frecvenţe de lucru este îngustă deoarece magnetronul utilizează cavităţi rezonante încorporate într-un anod metalic masiv de obicei din Cu. Între anod şi catod se aplică o tensiune continuă de ordinul miilor de volţi.

Datorită cavităţilor rezonante prevăzute în anod, câmpul electromagnetic de microunde are la rezonanţă intensitate mare, astfel încât în obţinerea puterii de microunde prin frânarea electronilor, contribuie atât interacţiunea îndelungată câmp electric electron, cât şi intensitatea mare a câmpului electric. Interacţiunea are loc în timp ce electronii se deplasează în jurul catodului, în spaţiul anod-catod.