Dielektrik Katsayısı Nedir?

Dielektrik katsayısı, mikrodalga kurutma sistemlerinde büyük bir öneme sahiptir. Malzemenin yalıtkanlık özelliğini belirleyen bu katsayı sayesinde kurutma, pişirme, temperleme gibi işlemler uygulanacak ürünler hangi frekansta, kaç derece sıcaklığa kadar, hangi nem aralığına kadar dielektrik ısıtma uygulanacağını belirlemede kullanılmaktadır.

.

Dielektrik Katsayısı Nedir: Yalıtkanlık sabiti veya dielektrik sabiti, bir malzemenin üzerinde yük depolayabilme yeteneğini ölçmeye yarayan katsayıdır. Başka bir ifade ile yalıtkanlık sabiti, bir elektriksel alanın etkilerinin veya yalıtkan bir ortam tarafından nasıl etkilendiğinin ölçümüdür.

Dielektrik Kayıp Faktörü Nedir: Mikrodalga absorblamayı ölçen parametre Dielektrik kayıp faktörüdür. Giren enerjinin malzeme içinde ısı olarak tüketilmesiyle kaybolma miktarını verir. kayıp faktörü yüksek maddelerde, ısıtma hızı hızla düşer ve mikrodalga enerji derinlere penetre olamaz.

Şekil 1. Polarizasyon

Dielektrik Isıtma Nedir: Mikrodalga ısıtma, Dielektrik ısıtımanın bir çeşidi olarak, düşük iletkenliğe sahip malzemelerin yüksek frekanslı elektrik alan içerisine sokulmasıyla ısı üretimine denir. Bir malzemenin mikrodalga ile ısıtılabilmesi için asimetrik molekül yapısına sahip olması gerekmektedir. Bu yapıya örnek olarak su molekülünü verebiliriz. Bu tip malzemelerin molekülleri elektrik dipoller oluşturmaktadır. Bu elektrik dipoller elektrik alanın polirazsyonuyla birlikte dönmektedir. Isı üretimi bu polarizasyon sayesinde sürekli hareketle oluşmaktadır. [1]

Molekül içi friksiyon yüksek frekanslı enerji üretmektedir. Bu enerji ilk absorve edilmekte daha sonra ısı enerjisine dönüşmektedir. Benzen ve benzeri simetrik molekül yapısına sahip maddeler yüksek frekanslı elektrik alan içerisinde ısıtılamazlar. Bunun sebebi gerekli olan dipol yapısına sahip olmamalarıdır. Dipol molekülleri dışında, serbestçe haraket edebilen ionlar alternatif elektrik alandan aynı şekilde etkilenebilirler. Bu bağımsız ionların çarpışması dirençsel ısıtmaya sebep olmaktadır. Bu çarpışmalar sebebiyle ortaya çıkan ısı enerjisine dönüşümle yüksek frekanslı enerji tekrar absorve edilmektedir. [1]

Şekil 2. Yönelim ve Hareket Polarizasyonu

Genellikle, Çarpışmalarla ısı enerjisine dönüşen enerji dipol osilasyonuna göre ısı enerjisine dönüşen enerjiye oranla oldukça azdır ve bu dönüşümler neredeyse sadece 2450 Mhz frekans bandında oluşmaktadır. Ancak dielektrik malzemelerden, elektrotlar, tuz çözeltileri, cam ve seramikler yüksek sıcaklıklarda istisna oluşturmaktadır. Bu dielektrik maddeler için, frekansın düşmesiyle hatırı sayılır bir ısı artışı olmaktadır. Buna açıklama olarak ta iyon hareketlerine bağlı olduğunu söyleyebiliriz. [1]

Mikrodalga ısıtmanın kullanıldığı alanlar:

1. Gıda Temperleme:

Et, Balık, Meyve, Tereyağı gibi gıdalar ileriye dönük işlemeler için -3 ºC civarlarında soğuk depolama için temperleme işlemine tabi tutulabilir. [2]

2. Kurutma:

    2.1. Atmosferik basınçta:

Tekstil malzeme gruplarından seramiğe, kaplamalı kağıttan deriye birçok ürünün kurutmasında mikrodalga kurutma sistemleri kullanılmaktadır. Daha kaliteli ürünler elde etmek için genellikle sıcak hava gibi konvansiyonel sistemlerle birlikte kurutma işlemi uygulanmaktadır. Kurutma sürecinde sıcaklığa karşı hassas olmayan Makarna, Soğan, Deri, Seramik gibi ürünlerin kurutma işlemlerine örnek olarak verilebilir. [2]

        2.2. Vakum Altında:

Bazı maddeler sıcaklığa karşı hassas oldukları için atmosferik basınç altında kurutulamazlar. Kaynama noktasını düşürmek için basıncı düşürmek gerekmektedir. Böylelikle daha düşük sıcaklıklarda kurutma işlemi gerçekleştirilebilmektedir. Kurutma işlemi yapılan ürünlere örnek olarak meyve suları, İçecekler ve ilaçların kurutma işlemlerini gösterebiliriz. [2]

3.Isıtma ve Pişirme:

Birçok gıda ürünü mikrodalga ile pişirme işlemi adımları arasında kullanılmaktadır. Bu uygulamalara örnek olarak bacon pişirme, ve kızartma öncesi hamur pişirme örnek verilebilir. [2]

4. Pastörizasyon ve Sterilizasyon:

Ekmek, ön pişirme işlemi uygulanmış gıda ürünleri ve hayvan besinleri gibi gıda ürünleri mikrodalga sistemleri ile pastörizasyon ve sterilizasyon işlemlerine tabii tutulmaktadır. Basınçlı kapalı kutular içindeki gıda ürünlerinin pastörizasyonu kolaylıkla yapılabilmektedir. [2]

Mikrodalga ısıtmasının faydaları:

Mikrodalga ısıtma kullanımıyla, ısı direk olarak ürün hacmi içerisinde mikrodalga enerjisinin moleküler kinetik enerjiye dönüşmesiyle üretilmektedir. [1]

Maliyet:

  1. Sadece ürün ısındığı için enerji tasarrufu sağlamaktadır.
  2. Kompakt yapı alandan tasarruf sağlar.
  3. Üretim hattındaki ısınma limiti ortadan kalkar.
  4. Esnek modüler yapı.
  5. Çevre dostu sistem.

Kalite:

  1. Toplam hacmi ısıtması sebebiyle ürün hasar görmez.
  2. Yüksek kontrol ve üretim hızı.
  3. Kullanım öncesi minimum gecikme.
  4. Uygulama sıcaklığını hız ulaşım.
  5. Homojen ısı dağılımı. [1]

Referanslar:

[1] Püschner Microwave Power Systems, http://www.pueschner.com/en/microwave-technology/physical-basics

style=”font-size: medium;”>[2] Metaxas, Andrew. (1991). Microwave Heating. Power Engineering Journal. 5. 237 – 247.

By |2018-07-19T17:52:27+00:00Temmuz 19th, 2018|Categories: Mikrodalga|Dielektrik Katsayısı Nedir? için yorumlar kapalı