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Auteur(s)
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Jean-Yves ANIZON : DEA de chimie, mastère Procédés extractifs - Ingénieur de recherche, Archimex
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Benoît LEMAIRE : Ingénieur industriel ISIH - Ingénieur d’affaires, Archimex
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Michel SURBLED : Docteur en chimie - Directeur technique, Archimex
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Lire l’articleINTRODUCTION
Contrairement aux techniques classiques de chauffage par conduction ou convection, l’utilisation des micro-ondes implique une interaction directe entre un rayonnement électromagnétique et la matière. Le chauffage par micro-ondes d’un produit résulte ainsi de la conversion en chaleur de l’énergie d’une onde électromagnétique au sein de ce matériau. Ce transfert d’énergie particulier induit un transfert de matière lui aussi particulier et dont les mécanismes diffèrent notablement de ceux de l’extraction solide-liquide traditionnelle.
L’efficacité (en terme de rendement ou de cinétique d’extraction) et la sélectivité (en terme de pureté des produits) des procédés d’extraction assistée par micro-ondes sont un corollaire de ces conditions particulières de transfert de matière et d’énergie.
Les durées des procédés d’extraction assistée par micro-ondes sont en effet de l’ordre de quelques minutes. Les rendements, dans la plupart des cas, sont comparables à ceux obtenus par les procédés traditionnels d’extraction. Lorsqu’ils sont inférieurs, il s’agit le plus souvent d’une manifestation de la sélectivité du procédé, conduisant à une plus grande pureté des extraits.
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2. Interactions micro-ondes – matière
2.1 Matériaux s’échauffant sous l’action des micro-ondes
L’expérience de l’utilisation du four à micro-ondes ménager indique que les aliments s’échauffent en général très rapidement sous l’effet des micro-ondes. On remarque également que les matériaux des récipients contenant les aliments s’échauffent plus ou moins rapidement selon leur nature. En revanche, les parois métalliques du four restent froides.
En fait, seuls certains matériaux isolants ou mauvais conducteurs de l’électricité sont capables de s’échauffer sous l’action des micro-ondes. Au niveau moléculaire, ces matériaux se présentent comme des entités globalement neutres d’un point de vue électrique mais avec une répartition dissymétrique de leurs charges ioniques partielles. Autrement dit, une partie de la molécule est chargée positivement, l’autre partie négativement. Ces molécules forment donc des dipôles électriques.
En l’absence de tout champ électrique, l’orientation de ces dipôles est plus ou moins aléatoire. Sous l’action d’un champ électrique, les dipôles s’orientent dans le sens du champ électrique.
Dans un champ électrique alternatif, l’orientation de chaque dipôle change à chaque alternance du sens du champ électrique. Dans un champ micro-ondes, à fréquence élevée, les « frictions » entre les dipôles vont se traduire par un échauffement du matériau [1] [2].
HAUT DE PAGE2.2 Facteur de pertes diélectriques
L’aptitude d’un matériau à s’échauffer sous l’action d’un rayonnement micro-ondes est qualifiée par le facteur de pertes diélectriques ε ′′. Les valeurs de ε ′′ pour des produits usuels à la fréquence de 2 450 MHz et à une température donnée sont indiquées dans le tableau 1.
Les produits ayant un facteur de pertes supérieur à 1 s’échauffent facilement par micro-ondes. Parmi ces composés à pertes diélectriques élevées, on peut citer l’eau à l’état liquide, les produits naturels riches en eau, des solvants polaires comme les alcools (éthanol,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GAUTHIER (A.) - Les applications de l’électricité dans l’industrie - . LavoisierTec&Doc (1998).
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(2) - BERTEAUD (A.-J.), DELMOTTE (M.) - Les micro-ondes : de la cuisine à l’industrie - . La Recherche, 24, no 252, 286-294 (mars 1993).
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(3) - PARE (J.R.J.), SIGOUIN (M.), LAPOINTE (J.) - Extraction de produits naturels assistée par micro-ondes - . EP 398798 (15 mai 1990).
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(4) - GANZLER (K.), SALGO (A.), VALKO (K.) - Microwave extraction. A novel sample preparation for chromatography - . J. of Chromatography, no 371, 299-306 (1986).
-
(5) - LAFORET (J.-P.), BURIGANA (V.), GUICHON (A.) - Composition cosmétique ou dermopharmaceutique comprenant une base et au moins un élement actif d’origine végétale, procédé de fabrication et utilisation - . FR 2 772 598, demandeur : Gattefossé SA (25 juin 1999).
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