9.1.1 MicrowaveMicrowave (MW) is el

9.1.1 Microwave

Microwave (MW) is electromagnetic waves with wavelengths in the range of 0.01e1 m and a corresponding frequency ranging from 0.3 to 300 GHz. The MW region in the whole electromagnetic spectrum is between the infrared and radio frequencies. As a kind of electromagnetic wave, MW has both electric and magnetic fields. Based on the interaction be-tween MW irradiation and materials, a material can be categorized into three types [1]: (1) absorbing materials such as water and glycerol, which can absorb MW, are also called MW dielectric; (2) conductors (mainly metals), which MW cannot penetrate, and most of which is reflected; and (3) insulators or MW-transparent materials, including quartz and Teflon, which allow MW to pass through without loss. MW dielectric is commonly used as the heating medium [2].


9.1.2 MW Heating Mechanism

MW heating is also called dielectric heating, because of the dielectric employed to absorb MW irradiation. To avoid interference with telecommunications and cellular phone fre-quencies, 915 MHz (896 in the United Kingdom) and 2450 MHz are two frequencies usually used for MW heating for industrial, scientific, and medical applications [3]. A domestic MW oven normally operates at 2450 MHz. The way a material is heated by MW depends on its shape, size, and dielectric constant, and the nature of the MW equipment used. The main MW heating mechanisms consist of dipolar polarization, conduction, and interfacial polari-zation [4e6]: (1) Dipolar polarization is responsible for most MW heating in the solvent systems. Polar molecules characterized with an electrical dipole moment will align them-selves in an electromagnetic field. In an electromagnetic wave with rapid oscillation, the po-lar molecules will rotate continuously, aligning with it. This is called dipolar polarization. As


Pretreatment of Biomass 157
http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-800080-9.00009-8
Copyright 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.



158 9. MICROWAVE PRETREATMENT
TABLE 9-1 Comparison of conventional and MW heating

MW irradiation Conventional heating

Conversion of energy Transfer of energy
In corn volumetric and uniform heating Superficial Heating via Convection/conduction
Rapid and efficient Slow, inefficient
Selective Non selective
Hot spots No hot spot
Dependent of the properties of the material Less dependent
Precise and controlled heating Less controllable


the field alternates, the molecule reverses direction to align itself with it. This causes energy to be lost from the dipole by molecular friction and collisions, giving rise to dielectric heating. For this reason, MW heating is always called dielectric heating. (2) Conduction mechanism happens when the dissolved charged particles in a sample (electrons, ions, etc.) oscillate back and forth under the influence of the electric component of MW irradiation. They collide with the adjacent molecules or atoms, which cause agitation or motion, and heat is thus created. (3) Interfacial polarization is a phenomenon viewed as a combination of conduction and dipolar polarization. It is an important mechanism for systems composed of conducting and nonconducting materials.


9.1.3 MW Effects

The action of MW irradiation results from materialewave interactions leading to thermal effects, specific MW effects and nonthermal effects [7e10]. A combination of these contribu-tions is responsible for the observed effects.

Heat from conventional heating is transferred from the surface toward the center of the material by conduction, convection, and radiation. It is relatively slow and inefficient, and depends on the thermal conductivity of the material and convection currents. MW heating is characterized by converting electromagnetic energy into thermal energy, which is a kind of energy conversion rather than heating. Compared with conventional heating, the heat produced by MW irradiation is throughout the volume of the materials rather than an external source.

The differences between conventional and MW heating are presented in Table 9.1 [11].


9.2 MW APPLICATION

Since the first MW oven built in 1947 by Raytheon Corporation and an early commercial model introduced in 1954, MW heating has gained popularity in food processing because of its ability to achieve high heating rates, significant reduction in cooking time, more uniform heating, safe handling, ease of operation, and low maintenance [12,13]. Over the decades, this




A. LIGNOCELLULOSIC BIOMASS


9.2 MW APPLICATION 159

technology has spread widely to such applications as analytical chemistry, heating and vulcanization of rubber, plasma processing, chemical synthesis and processing, and waste remediation. MW irradiation has acquired a great deal of attention in domestic, industrial, and medical applications. It has been used in many applications including mineral and met-a

Kết quả (Việt) 1:

9.1.1 lò vi sóngLò vi sóng (MW) là sóng điện từ với các bước sóng trong khoảng 0.01e1 m và một tần số tương ứng từ 0.3 tới 300 GHz. MW, vùng quang phổ điện từ toàn bộ là giữa tia hồng ngoại và tần số vô tuyến. Là một loại sóng điện từ, MW đã có điện và từ trường. Dựa trên sự tương tác-tween MW chiếu xạ và vật liệu, vật liệu có thể được phân loại thành ba loại [1]: (1) hấp thụ nguyên liệu như nước và glycerol, mà có thể hấp thụ MW, còn được gọi là lưỡng điện MW; (2) dây dẫn (chủ yếu là các kim loại) mà MW không thể xâm nhập, và đặt trong đó được phản ánh; và chất cách điện (3) hoặc vật liệu MW, minh bạch, bao gồm thạch anh và Teflon, cho phép MW đi qua mà không mất. MW lưỡng điện thường được sử dụng như là hệ thống sưởi trung [2].9.1.2 MW chế hệ thống sưởiMW, Hệ thống sưởi cũng được gọi là hệ thống lưỡng điện sưởi, vì lưỡng điện sử dụng để hấp thụ bức xạ MW. Để tránh can thiệp với viễn thông và điện thoại di động fre-quencies, 915 MHz (896 ở Vương Quốc Anh) và 2450 MHz được hai tần số thường sử dụng MW, Hệ thống sưởi cho các ứng dụng công nghiệp, khoa học và y tế [3]. Một lò MW trong nước thường hoạt động ở 2450 MHz. Cách một vật liệu được đun nóng bởi MW phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và liên tục lưỡng điện của nó, và bản chất của các thiết bị MW sử dụng. Cơ chế chính hệ thống sưởi MW bao gồm độ phân cực dipolar, dẫn truyền, và interfacial polari-zation [4e6]: (1) Dipolar độ phân cực là chịu trách nhiệm về hầu hết các hệ thống sưởi MW trong hệ dung môi. Phân cực phân tử đặc trưng với một moment lưỡng cực điện sẽ sắp xếp họ bản thân ở một trường điện từ. Trong một làn sóng điện từ với dao động nhanh chóng, các phân tử po-lar sẽ xoay liên tục, việc xếp thẳng với nó. Điều này được gọi là dipolar phân cực. NhưPretreatment sinh khối 157 http://DX.Doi.org/10.1016/B978-0-12-800080-9.00009-8 Bản quyền 2015 Elsevier B.V Tất cả các quyền. 158 9. LÒ VI SÓNG PRETREATMENT BẢNG 9-1 so sánh các thông thường và hệ thống sưởi MW Chiếu xạ MW thông thường hệ thống sưởi Chuyển đổi năng lượng truyền năng lượng Trong bắp thể tích và thống nhất, Hệ thống sưởi, Hệ thống sưởi bề ngoài thông qua đối lưu/dẫn Nhanh chóng và hiệu quả chậm, kém hiệu quả Lựa chọn phòng không chọn lọc Điểm nóng không có điểm nóng Phụ thuộc vào các đặc tính của vật liệu ít phụ thuộc vào Hệ thống sưởi chính xác và kiểm soát ít kiểm soát địa chỉ thay thế lĩnh vực, các phân tử đảo ngược hướng để align chính nó với nó. Điều này gây ra năng lượng bị mất từ lưỡng cực bằng phân tử ma sát và va chạm, cho tăng đến lưỡng điện, Hệ thống sưởi. Vì lý do này, Hệ thống sưởi MW luôn luôn được gọi là lưỡng điện, Hệ thống sưởi. (2) dẫn cơ chế xảy ra khi hạt tính hòa tan trong mẫu (điện tử, các ion, vv) dao động lại dưới ảnh hưởng của các thành phần điện chiếu xạ MW. Họ va chạm với các phân tử kề hoặc nguyên tử, gây kích động hoặc chuyển động, và nhiệt do đó được tạo ra. (3) interfacial phân cực là một hiện tượng được xem như là một sự kết hợp của dẫn và dipolar phân cực. Nó là một cơ chế quan trọng cho hệ thống bao gồm việc điều hành và các tài liệu không.9.1.3 hiệu ứng MWCác hành động của bức xạ MW là kết quả của materialewave tương tác dẫn đến tác dụng nhiệt, cụ thể MW tác dụng và tác dụng nonthermal [7e10]. Sự kết hợp của các contribu-tions chịu trách nhiệm cho các hiệu ứng quan sát.Nhiệt từ các hệ thống sưởi thông thường chuyển từ bề mặt về hướng trung tâm vật liệu dẫn nhiệt, sự đối lưu và bức xạ. Nó là tương đối chậm và kém hiệu quả, và phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của dòng vật liệu và sự đối lưu. MW, Hệ thống sưởi được đặc trưng bởi chuyển đổi năng lượng điện từ thành nhiệt năng, mà là một loại chuyển đổi năng lượng chứ không phải là hệ thống sưởi. So với thông thường, Hệ thống sưởi, nhiệt được sản xuất bởi MW chiếu xạ là trong toàn bộ khối lượng của các vật liệu chứ không phải là một nguồn bên ngoài.Sự khác biệt giữa truyền thống và hệ thống sưởi MW được trình bày trong bảng 9.1 [11].9.2 ỨNG DỤNG MWKể từ khi các lò MW đầu tiên được xây dựng vào năm 1947 bởi Raytheon Corporation và một mô hình thương mại đầu tiên được giới thiệu vào năm 1954, Hệ thống sưởi MW đã trở nên phổ biến trong chế biến vì khả năng của mình để đạt được mức giá cao hệ thống sưởi, giảm đáng kể thời gian, nấu ăn thực phẩm nhiều hơn nữa thống nhất hệ thống sưởi, xử lý an toàn, dễ vận hành và bảo dưỡng thấp [12,13]. Trong thập kỷ qua, điều này A. NHIÊN LIỆU SINH HỌC LIGNOCELLULO 9.2 ỨNG DỤNG MW 159công nghệ đã lan rộng rãi đến các ứng dụng như phân tích hóa học, Hệ thống sưởi và lưu hóa cao su, chế biến huyết tương, hóa chất tổng hợp và xử lý và thải khắc phục. Chiếu xạ MW đã mua được rất nhiều sự chú ý trong các ứng dụng trong nước, công nghiệp và y tế. Nó đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm khoáng sản và gặp một

Kết quả (Việt) 2:

9.1.1 lò vi sóng

Lò vi sóng (MW) là sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 0.01e1 m và một tần số tương ứng trong khoảng từ 0,3 đến 300 GHz. Các khu vực MW trong toàn bộ quang phổ điện từ giữa các tần số hồng ngoại và vô tuyến. Là một loại sóng điện từ, MW có cả điện trường và từ trường. Dựa trên sự tương tác được-tween chiếu xạ MW và vật liệu, vật liệu có thể được phân loại thành ba loại [1]: (1) vật liệu hấp thụ như nước và glycerol, mà có thể hấp thụ MW, còn được gọi là điện môi MW; (2) dây dẫn (chủ yếu là kim loại), mà MW không thể xâm nhập, và hầu hết trong số đó được phản ánh; và (3) cách điện hoặc các vật liệu MW-minh bạch, bao gồm thạch anh và Teflon, cho phép MW truyền qua mà không mất mát. MW điện môi thường được sử dụng như là phương tiện sưởi ấm [2].


9.1.2 MW Cơ chế Sưởi

MW nhiệt cũng được gọi là nhiệt điện môi, bởi vì các điện môi sử dụng để hấp thụ MW chiếu xạ. Để tránh nhiễu với viễn thông và điện thoại di động fre-có dải, 915 MHz (896 ở Vương quốc Anh) và 2450 MHz là hai tần số thường được sử dụng cho MW nhiệt cho các ứng dụng công nghiệp, khoa học và y tế [3]. Một lò MW trong nước thường hoạt động ở 2450 MHz. Cách một loại vật liệu được làm nóng bởi MW phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, và hằng số điện môi, và bản chất của các thiết bị sử dụng MW. Các cơ chế MW sưởi ấm chính bao gồm phân cực lưỡng cực, dẫn, và bề polari-zation [4e6]: (1) phân cực lưỡng cực là trách nhiệm cho hầu hết các hệ thống sưởi MW trong các hệ thống dung môi. Phân tử cực đặc trưng với một moment lưỡng cực điện sẽ sắp xếp họ-bản thân trong một trường điện từ. Trong một sóng điện từ có dao động nhanh chóng, các phân tử po-lar sẽ luân phiên liên tục, xếp thẳng với nó. Điều này được gọi là phân cực lưỡng cực. Như


Tiền xử lý sinh khối 157
http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-800080-9.00009-8
Copyright 2015 Elsevier BV Tất cả quyền được bảo lưu. 158 9. VI SÓNG tiền xử lý TABLE 9-1 So sánh thông thường và MW sưởi ấm MW chiếu xạ nhiệt thông thường Chuyển đổi chuyển năng lượng của năng lượng trong tích ngô và thống nhất sưởi ấm bề Sưởi qua đối lưu / dẫn truyền nhanh chóng và hiệu quả chậm, không hiệu quả chọn lọc không có chọn lọc các điểm nóng Không có điểm nóng phụ thuộc của các tính chất của vật liệu ít phụ thuộc chính xác và kiểm soát nhiệt ít kiểm soát được các khuyết lĩnh vực, các phân tử đảo ngược hướng liên kết chính nó với nó. Điều này làm cho năng lượng bị mất từ lưỡng cực của ma sát và phân tử va chạm, làm tăng nhiệt điện môi. Vì lý do này, MW nhiệt luôn được gọi là nhiệt điện môi. (2) cơ chế dẫn truyền xảy ra khi các hạt tích điện giải trong một mẫu (electron, ion, vv) dao động qua lại dưới ảnh hưởng của các thành phần điện của MW chiếu xạ. Họ va chạm với các phân tử lân cận hoặc các nguyên tử, gây kích động hoặc chuyển động, và do đó nhiệt được tạo ra. (3) phân cực Interfacial là một hiện tượng được xem như là một sự kết hợp của dẫn truyền và phân cực lưỡng cực. Nó là một cơ chế quan trọng đối với hệ thống gồm tiến hành và không dẫn điện vật liệu. 9.1.3 MW Tác Các hành động của kết quả chiếu xạ MW từ các tương tác materialewave dẫn đến hiệu ứng nhiệt, hiệu ứng MW cụ thể và hiệu ứng nonthermal [7e10]. Một sự kết hợp của những contribu-tions là chịu trách nhiệm cho các hiệu ứng quan sát được. Nhiệt từ sưởi ấm thông thường được chuyển từ bề mặt về phía trung tâm của vật liệu do truyền nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nó là tương đối chậm và không hiệu quả, và phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của các dòng vật chất và đối lưu. Sưởi ấm MW được đặc trưng bằng cách chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt, mà là một loại chuyển đổi năng lượng hơn là nóng. So với sưởi ấm thông thường, nhiệt được sản xuất bởi MW chiếu xạ là toàn khối lượng của vật liệu chứ không phải là một nguồn bên ngoài. Sự khác biệt giữa truyền thống và MW nhiệt được thể hiện trong bảng 9.1 [11]. 9.2 MW ÁP DỤNG Từ MW đầu tiên lò được xây dựng trong năm 1947 bởi Tổng công ty Raytheon và một mô hình thương mại đầu giới thiệu vào năm 1954, MW nhiệt đã trở nên phổ biến trong chế biến thực phẩm vì nó có khả năng đạt được mức nhiệt cao, giảm đáng kể thời gian nấu, sưởi ấm đồng đều hơn, xử lý an toàn, dễ dàng hoạt động, và thấp bảo trì [12,13]. Qua nhiều thập kỷ, đây A. Lignocellulose sinh khối 9,2 MW DỤNG 159 công nghệ đã lan truyền rộng rãi đến các ứng dụng như phân tích hóa học, nhiệt và dán lưu hóa cao su, chế biến plasma, tổng hợp hóa học, chế biến và xử lý chất thải. MW chiếu xạ đã có rất nhiều sự chú ý trong các ứng dụng trong nước, công nghiệp và y tế. Nó đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm khoáng sản và gặp một-