Сверхчастотный (свч) нагрев.

Пищевые продукты по своим электрическим свойствам представляют со­бой неидеальные диэлектрики, в которых при наложении внешнего электриче­ского поля возникают токи проводимости и токи смещения. Токи проводимо­сти создаются свободными электронами (преимущественно ионами), перемещающимися по всему объему диэлектрика. Токи смещения создаются незначи­тельными зарядами, способными перемещаться лишь на незначительные рас­стояния смешение этих зарядов под действием внешнего электрического поля называются поляризацией диэлектрика

В зависимости от природы связанных зарядов различают несколько видов поляризации диэлектрика: электронную, атомную, электролитическую, дипольную и макроструктурную. Каждый из них имеет характерное время уста­новления поляризации - время релаксации. Из сопоставления типичных значе­ний этого времени с периодом переменного электрического поля, используемо­го для СВЧ - нагрева продуктов, следует, что основными в СВЧ - нагреве явля­ются дипольная и макроструктурная поляризация.

Дипольная поляризация, представляет собой результат воздействия внешнего поля на полярные молекулы, обладающие собственных дипольным моментом. Типичным примером полярной молекулы является молекула воды. Поэтому наличие, в продуктах воды свободной является фактором, опреде­ляющим интенсивность нагрева продуктов в СВЧ – поле.

При приложении внешнего поля дипольные моменты молекул, имеющие в отсутствии поля произвольные направления, что встречает сопротивление со стороны окружающих молекул. Работа, расходуемая на преодоление этого со­противления, в конечном счете превращается в теплоту, что и вызывает нагре­вание продукта.

Макроструктурная поляризация типична для пищевых продуктов, представляющих собой биологические объекты с клеточной микроструктурой. Уп­рощенно биологическую клетку можно представить как замкнутую оболочку (мембрану) с полупроводниковыми свойствами, заполненную электролитом. При наложении внешнего электрического поля такая система приобретает дипольный момент благодаря смещению "свободных" зарядов (ионов) в пределах замкнутой оболочки, которые в данном случае ведут себя аналогично связан­ным зарядам в диэлектрика. Ввиду значительного объема клетки, содержащей огромное число молекул, дипольный момент поляризованной клетки весьма велик (разумеется, в атомном масштабе), что и отражается в наименовании этого типа поляризации.

При помещении неидеального диэлектрика в переменное электрическое поле между векторами напряженности поля вне и внутри диэлектрика возника­ет сдвиг по фазе на угол (δ), называемый углом диэлектрических потерь. Это название связано с тем, что наличие сдвига но фазе (δ) приводит к поглощению электрической энергии в диэлектрике, которая, в конечном счете превращается в теплоту.

Важной количественной характеристикой объемного эффекта СВЧ- нагрева является глубина проникновения поля в продукт. Другой важнейшей особенностью СВЧ - нагрева является возможность достижения высокого темпа нагрева продуктов при применении генераторов, создающих СВЧ- поля боль­шой напряженности.

Таким образом, основное преимущество СВЧ- нагрева - высокая скорость нагрева. Однако ему присущи и недостатки - отсутствие корочки на поверхно­сти продукта и, как правило, естественный цвет сырого продукта.