LES FICHES TECHNIQUES Les micro-ondes et les hautes fréquences s'ouvrent à de nouvelles applications Cahiers de l'Ingénierie - Ph. Duhayon - Septembre 97

- L'énergie électromagnétique (micro-ondes ou hautes fréquences) est dissipée, dans la masse du produit, en fonction de la distribution du champ électrique qui y règne. C'est un chauffage à distance.

- Le chauffage est sélectif; il est fonction directement de la permittivité diélectrique (grandeur caractéristique d’un corps isolant. Elle détermine l’aptitude à la polarisation du produit à chauffer placé entre les armatures d’un condensateur) de chaque produit considéré.

- Le chauffage est hétérogène si l'on considère un mélange mal homogénéisé de plusieurs constituants ayant des permittivités différentes.

- Le chauffage électromagnétique est très efficace car on sait réaliser des distributions de champ très intenses et manipuler des densités de puissance élevées. On sait aussi chauffer rapidement parce que le réglage des générateurs est instantané.

- Un procédé micro-ondes offre généralement un gain de temps par rapport aux techniques classiques.

A ces avantages bien connus, qui découlent directement de principes physiques, on peut ajouter que le chauffage électromagnétique est non polluant et qu'il s'utilise à bon escient dans l'agro-alimentaire. Il permet un gain au niveau du bilan d'énergie, si on sait tirer partie de l'absence de transfert de chaleur et bien isoler thermiquement l'applicateur.

Matériel micro-ondes équipé d'un générateur de 50 kW, fonctionnant en batch et pouvant décongeler 1,5 à 1,8 tonnes/heure de viande à -3°C

Il apporte une grande souplesse d'emploi et la possibilité de réguler efficacement les procédés thermiques par des moyens électriques, à l'aide d'automatismes rapides et précis. Ceux-ci contribuent en outre à accroître la qualité et la reproductibilité des produits.

Les hautes fréquences où les micro-ondes s'utilisent souvent en complémentarité de techniques traditionnelles telles que l'air chaud et les rayonnements infrarouges.

La part prépondérante de l'énergie nécessaire au process est alors fournie par les techniques électriques traditionnelles, les hautes fréquences ou les micro-ondes assurant le complément avec précision permettant d'obtenir une production régulière et de qualité constante. Cette façon de procéder offre également l'avantage d'optimiser le coût d'investissement des installations.

Quatre aspects principaux sont à prendre en compte:

- la dimension du produit à traiter en relation avec l'homogénéité du traitement souhaité;

- la puissance totale nécessaire de l'installation;

- la nature physico-chimique du produit ;

- l'aspect économique.

Chaque application est un cas d'espèce. La faisabilité technique d'une application est à vérifier dans un laboratoire ou un centre de compétences. Des tests permettent de définir le comportement du produit en fonction des champs électromagnétiques et la fréquence à utiliser.

Séchage de plantes aromatiques par un équipement associant micro-ondes et air chaud

La réglementation concernant l'emploi des hautes fréquences et des micro-ondes se préoccupe de la protection des personnes et de la compatibilité électromagnétique. Il faut savoir que les matériels proposés par les constructeurs français respectent cette réglementation ; ce n'est pas actuellement le cas de tous les matériels fabriqués à l'étranger, notamment en Europe.

La protection des personnes

Les hautes fréquences et les micro-ondes sont des rayonnements non ionisants. Ils n'ont pas d'effets cumulatifs dans le temps sur la matière vivante. Ils ne modifient pas la structure des atomes et des molécules.

En revanche, ils présentent, de par leurs effets thermiques, un danger pour les êtres vivants.

La norme IEEC C 95-1-1991 donne les limites d'exposition des personnels aux champs électromagnétiques hautes fréquences et micro-ondes

La compatibilité électromagnétique

Elle est définie par la norme NF EN 55011 de mars 1991 intitulée : limites et méthodes de mesure des caractéristiques de perturbations radioélectriques des appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM) à fréquence radioélectrique.

Au regard de cette norme, les appareils utilisant les micro-ondes ou les hautes fréquences dans l'industrie appartiennent à la classe A, groupe 2.

Il faut noter que la réglementation relative à la compatibilité électromagnétique est 1000 à 10 000 fois plus contraignante, en termes de champ électrique rayonné, que celle relative à la protection des personnes.

Si des applications comme le tempérage de la viande, le séchage de bobines de fil, dans l'industrie textile, ou la prévulcanisation de profilés en caoutchouc mettent en oeuvre les avantages classiques des techniques, électromagnétiques, les applications plus récentes utilisent pleinement les caractéristiques des matériaux et des matières traités.

C'est le cas de la polymérisation des colles dans l'industrie du bois, du surmoulage par hautes fréquences des vitrages automobiles, de la décontamination de déchets hospitaliers, etc.

Secteur	Branche d'activité	Applications	Produits
Agriculture	Céréales	Séchage Débactérisation	Farines Rafles de maïs
	Plantes médicinales et aromatiques	Séchage Extraction de produits actifs	Algues
	Fruits	Grillage	Noisettes, amandes
	Sols de culture	Stérilisation
Agro-alimentaire	Pâtisserie	Décongélation, tempérage, réchauffage	Viennoiserie, croissants
	Boulangerie	Fermentation, pré-cuisson	Pâte, pâtons, baguettes, pains
		Tempérage, décongélation	Pains
	Biscuiterie	Cuisson, séchage	Madeleines, biscottes
	Plats cuisinés	Cuisson, réchauffage, décongélation, tempérage, pasteurisation, stérilisation
	Viandes, salaisons	Décongélation, tempérage, réchauffage, déshydratation
	Poissons	Décongélation
	Boissons	Stérilisation, lyophilisation	Jus de fruits
Bois et dérivés	Bois d'ameublement	Séchage, cintrage, mise en forme	Elements de meubles
	Liège	Séchage	Bouchons, agglomérés
	Bois d'oeuvre	Désinsectisation	Poutres, charpentes
	Lamellé collé	Collage	Profilés techniques pour menuiserie
Caoutchouc		Pré-vulcanisation	Profilés, joints, poudrettes de caoutchouc, latex naturel
Céramiques	Composite céramique	Frittage
	Gros sanitaire	Séchage
Chimie, pharmacie	Produits pulvérulents	Séchage
	Peintures, vernis	Polymérisation
	Encres	Séchage, déshydratation, déminéralisation
Cristal, verre		Collage, soudure
Environnement	Traitement de déchets	Décontamination,	Micro-organismes
		Désactivation, inertage	Déchets hospitaliers
Fonderie	Fabrication de moules	Polymérisation	Noyaux de fonderies
		Séchage	Enduits de moule à modèle perdu
Papier, carton	Arts graphiques	Séchage	Encres
	Production papier, carton	Séchage	Colles, enductions
Plastiques	Composites	Polymérisation, soudage, pré-chauffage	Résines, colles
	Mise en forme d'objets
Tannerie, mégisserie	Cuirs, peaux	Séchage
Textile	Tissage	Séchage	Fils, tissus, bobines, nappes
	Revêtements	Polymérisation	Enductions de résines
	Tissus techniques	Collage

Longtemps connues pour leur utilisation en séchage ou en cuisson, les technologies micro-ondes et hautes fréquences sont aujourd'hui présentes dans tous les domaines d'activité, et des secteurs comme la chimie et les céramiques se tournent résolument vers l'utilisation ciblée des techniques électromagnétiques.

Philippe DUHAYON
Conseiller Technologique NOVELECT Poitou -Charentes
Délégation Régionale à la Recherche et à la Technologie
Maison de l'industrie Rue de la Goélette - 86280 - SAINT BENOÎT
Tél. : 05 49 45 51 15