بخشی از مقاله
تکنولوژی فرکانس رادیویی و کاربرد آن در صنایع غذایی
چکیده
فرایند حرارتی با فرکانس رادیویی تکنولوژی است که درسالهای اخیر نظر بسیاری از محققین را به خود جذب کرده است فرایند حرارتی با فرکانس رادیویی را میتوان در دسته حرارتدهی به روش الکتریکی به طور غیرمستقیم قرار داد. مدت زمان حرارتدهی زیاد در روشهای مرسوم گرمایش، اثرات نامطلوب روی کیفیت محصول نهایی دارد. در گرمایش با امواج رادیویی برخلاف سیستمهای گرمایشی متداول، حرارت به داخل ماده غذایی نفوذ کرده و این حرارت در تمام مواد غذایی منتشر میشود بنابراین سرعت گرمایش بسیار سریعتر خواهد بود. مکانیزم حرارت دهی با امواج فرکانس رادیویی به دلیل برخوردهای بین یونها و تغییر جهت مولکولهای قطبی مطابق قطبیت میدان است که موجب ایجاد اصطکاک میگردد و گرما تولید میکند. امروزه کاربرد گرمکن فرکانس رادیویی به خاطر سرعت بالا، یکنواختی گرمایش و حفظ کیفیت مواد از اهمیت بالایی برخوردار است. از این کاربردها می توان به پخت، پاستوریزه کردن، تیمار فراوردههای گوشتی، آفتزدایی و رفع انجماد از مواد غذایی اشاره نمود.
کلمات کلیدی
فرکانس رادیویی، گرمایش اهمی، حرارتدهی الکتریکی، امواج الکترومغناطیس
نکات برجسته پژوهش
· استفاده از گرمایش فرکانس رادیویی به عنوان روش سریع و ایمن در حرارتدهی و سایر کاربردهای در ارتباط بـا مواد غذایی مثل دفع آفات از آجیل و تیمار پس از برداشت
· مقایسه روشهای الکتریکی حرارتدهی در مقایسه با روشهای معمول
· تعیین فاکتورهای موثر در گرمایش با فرکانس رادیویی
-1 مقدمه
در سال 1832 فارادی حضور امواج الکترومغناطیسی را پیش بینی کرد و 50 سال بعد جیمز کلارک ماکسول با محاسبات عددی حضور امواج الکترومغناطیس و رفتار آن را به اثبات رساند و در سال 1885 هرتز به طور عملی دادههای ماکسول را تأیید کرده و بعد از آن ارسن اولین اسیلاتور فرکانس بالای هرتز را برای بررسی تأثیر امواج با فرکانس بالا KHz) (500 - 1500 و ولتاژ پایین با جریان متناوب را روی حیوانات آزمایش کند. ارسن دریافت که اصلیترین اثر فرکانس رادیویی روی حیوانات تولید گرمای آن است که این اکتشاف منجر به تأسیس اولین واحد گرما درمانی با رادیو فرکانس در شهر پاریس شد کاربرد این تکنولوژی برای فراوری مواد غذایی بعد از جنگ جهانی دوم به رسمیت رسید. شرمن نحوهی تولید فرکانس رادیویی و روشهای کاربرد آن در مواد غذایی را توضیح داد. این تلاشهای اولیه جهت پخت محصولات گوشتی و حرارتدهی نانخشک، کردن و آنزیم بری سبزیجات به کار گرفته شد، با این حال این تکنولوژی عمدتاً بدلیل هزینههای بالای راهاندازی نتیجه نداد. مطالعه در مورد کاربرد انرژی فرکانس رادیویی روی انجمادزدایی محصولات منجمد متمرکز شدکه نهایتاً منجر به راهاندازی چند واحد تجاری در این زمینه شد. همچنین کاربرد آن هنگام پر کردن بطریها با آبمیوه نشان داد که محصولات دارای کیفیت میکروبی و حسی بهتری هستند. کاربرد بعدی فرکانس رادیویی در صنعت، خشک کردن تکمیلی کوکیها است که در اواخر 1980دهه آغاز شد.
حرارتدهی الکتریکی به دو دسته مستقیم (گرمایش اهمی(1 و غیرمستقیم (فرکانس رادیویی2 و مایکروویو(3 تقسیم میشود که در روش دوم انرژی الکتریکی ابتدا به امواج الکترومغناطیس تبدیل شده و سپس درون مادهی غذایی تولید حرارت میکند. روش گرمایش اهمی و فرکانس رادیویی فقط به طور صنعتی کاربرد دارند ولی امواج مایکروویو در داخل خانهها نیز به کار گرفته میشوند. در سالهای اخیر حرارتدهی به کمک امواج فرکانس رادیویی مورد توجه بسیاری قرار گرفته که این موضوع با انتشار تعداد زیادی مقاله در این زمینه مشهود است. فرکانس رادیویی بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که مناطق بین ا الی 300 مگاهرتز را شامل میشود. فرکانس رادیویی توسط یک لامپ سه قطبی تولید میشود و برای انتقال آن از یک جفت الکترود استفاده میشود، مادهی غذایی بین الکترودها قرار میگیرد ولی با آن دوالکترود موازی تماس پیدا نمیکند. قابل ذکر است که برای گرم کردن مواد ضخیم آرایش موازی الکترودها کاربرد دارد .(1) البته در تحقیقات آرایش دیگری که شامل دستهای از الکترودهای میلهای و باریک است که برای گرمایش لایههای نازک(کمتر از 10 میلیمتر) کاربرد دارد.
هنگامی که جریان متناوب الکترومغناطیسی به غذا تابانده میشود یونهای منفی موجود در مادهی غذایی به طرف ناحیهای با بار مثبت امواج الکترومغناطیسی و یونهایی با بار مثبت به ناحیهی منفی حرکت میکنند که به این حالت پلاریزاسیون یونی گویند. ایجاد حرارت به این علت است که این حالت ثابت نیست و با ادامهی برگشت پلاریزاسیون در میدان مغناطیسی باعث نوسان یونها به طرف عقب و جلو میشود که همین باعث تولید حرارت در اثر اصطکاک میشود. همچنین مولکولهای دوقطبی موجود در غذا مثل آب همراه با تغییر پلارتیه میدان مغناطیسی میچرخند که به این حالت چرخش دو قطبی گویند که باعث ایجاد حرارت در اثر اصطکاک میشوند. امواج فرکانس رادیویی مشابه امواج مایکروویو از دسته گرمایش دیالکتریکی میباشند 1) و .(2
مقالههای زیادی توسط ژائو و همکاران منتشر شده که به جنبههای تکنولوژیکی و کاربردی امواج فرکانس رادیویی اشاره میکند و چالشهای مهندسی اصلی را در کاربرد امواج فرکانس رادیویی جهت نگهداری و فراوری مواد غذایی نشان میدهد. در بررسی پییانسه و همکاران (2000)، کاربرد اصلی فرکانس رادیویی در صنعت، در فرآوری مواد غذایی بیان شد.
