С физической точки зрения основное отличие МВ-установок от РЧ-установок заключается в способе генерирования волны и ее частоте. Микроволны излучаются магнетроном (по сути, мощной радиолампой) и по волноводам передаются в рабочую зону. Воздействуя на молекулы воды в продукте микроволны заставляют их вращаться с огромной скоростью, что приводит к выделению тепла.
При РЧ-дефростации сырье помещается в электромагнитное поле с переменной напряженностью. При наложении переменного поля на диэлектрик в нем появляется ток смещения, вызванный поляризацией, и ток проводимости, обусловленный наличием в диэлектрике заряженных частиц. Протекание суммарного тока и приводит к выделению теплоты.
Рассмотрим сначала различия данных методов.
1) Используются совершенно разные рабочие частоты – 915 МГц (для МВ) и 27 МГц (для РЧ). Эти волны имеют различную длину – около 33 см для 915 МГц и примерно 11 м для 27 МГц.
Проникающая способность волн прямо пропорциональна длине волны. Поэтому 11-метровые волны, конечно, могут пронизать гораздо большую толщину, чем 33-сантиметровые. Однако, блоки морепродуктов редко бывают в блоках большой толщины (более 20 см), так что это преимущество не так принципиально.
2) РЧ-установки создают более равномерное поле и, соответственно, на них легче получать однородную температуру по всему объему. Это позволяет получать на выходе немного более высокую температуру, чем при МВ-методе (до -1ºС и даже, в некоторых случаях, около 0ºС).
3) Передаваемая продукту энергия при 27 МГц значительно ниже, чем при 915 МГц. Это сильно удлиняет процесс (т.к. продукт должен находиться в рабочей зоне значительно больше времени). Так время обработки блока рыбы составит 5-6 минут в МВ-дефростере и около 35 минут в РЧ-дефростере. Таким образом, при сравнимой электрической мощности производительность РЧ-дефростеров значительно ниже.
4) Прямым следствием пункта 3 является то обстоятельство, что при для достижения одинаковой производительности необходима РЧ-установка более мощная (и более дорогая), чем МВ-установка.
5) РЧ-излучение более избирательно, т.е. оно не одинаково действует на компоненты продукта, имеющие различные химические и физические свойства. Это связано с тем, что каждый материал имеет свой коэффициент диэлектрических потерь. Для высоких частот (МВ-излучение) разница коэффициентов потерь для различных материалов значительно ниже. Таким образом, процесс дефростации МВ-методом менее чувствителен к неоднородности продукта (например, к содержанию мышечной или костной ткани и т.д.). С другой стороны, это имеет действительно принципиальное значение только в отношении продуктов с высоким (более 70%) содержанием жира. Такие продукты очень тяжело, а иногда и совсем невозможно обрабатывать в РЧ-установках. Для остальных продуктов это скорее теоретическое, чем практическое преимущество МВ-метода.
6) Существует мнение, что количество поглощаемой энергии на 1 кг продукта в МВ-установке зависит от количества продукта в рабочей зоне, а в РЧ-установке оно всегда одинаково. Из этого следует вывод, что риск перегрева продукта в МВ-установках значительно выше, и также есть риск выхода установки из строя. Это мнение справедливо только наполовину. Действительно, поскольку нагрев продукта в РЧ-установке происходит за счет наведенных токов в самом сырье, то оно «генерирует» всегда примерно одинаковое количество энергии на кг веса. Правда и то, что в МВ-установках магнетрон излучает с такой мощностью, которую задал пользователь, независимо от количества или вообще наличия продукта в рабочей зоне. Однако, количество поглощаемой продуктом энергии не бесконечно и в случае, если продукта мало, значительная часть энергии отражается и рассеивается в объеме камеры. Если бы МВ-установки не имели функции контроля отраженной энергии это могло бы привести к возникновению разрядов внутри камеры и другим неблагоприятным последствиям. Однако МВ-установки при превышении определенного уровня отраженной энергии отключают магнетрон.
Следует учесть, что несмотря на то, что отсутствие продукта в рабочей зоне МВ-установок и не приводит к катастрофическим последствиям, это все-таки не очень желательно, т.к. частое повторение таких ситуаций ведет к преждевременному износу магнетрона.
7) Технически РЧ-установки несколько проще, т.к. в них отсутствует блок магнетронов и связанной с ним электроники. Однако, следует учитывать, что оба типа установок являются высокотехнологичным оборудованием и требуют квалифицированного обслуживания.
Общими положительными моментами для МВ и РЧ установок являются:
— высокая скорость процесса, не достижимая другими методами;
— минимальная занимаемая площадь (с учетом производительности);
— отсутствие потерь веса сырья в процессе дефростации;
— микробиологическая безопасность процесса;
— снижение эксплуатационных затрат (в том человеческого труда).
ИТОГ
Без учета цены и стоимости эксплуатации РЧ-установки являются немного более предпочтительными для обработки рыбы и морепродуктов, т.к. они позволяют получить более высокие и равномерные температуры, они проще в устройстве и эксплуатации.
В то же время, если брать соотношение цены, стоимости эксплуатации и производительности, эффективность МВ-установок примерно в 2,25 раза выше, чем РЧ-установок. В связи с этим в пищевой промышленности применяется в несколько раз больше микроволновых установок, чем радиочастотных.
Основное применение РЧ-установок в мире – сушка различных материалов, например, в тектсильной промышленности.