Как микроволновка греет еду

Содержание

(163 оценки)

Роберт Вольке профессор химии, известный популяризатор науки, автор колонки в Washington Post и ряда популярных книг

По поводу микроволновок существует множество мифов и предрассудков, которые подкрепляются порой даже кулинарными книгами. Не пытаясь переубедить тех, кто принципиально не пользуется микроволновками, разберемся, что же происходит с пищей под действием микроволн, и почему инструкции к микроволновым печам написаны так, а не иначе.

До самого начала XX века люди использовали открытый огонь всякий раз, когда им надо было приготовить пищу. Сперва огонь разводили в кухонном очаге, а затем оказалось возможным поместить пламя в закрытое пространство, называемое кухонной плитой. И все же любому повару приходилось использовать топливо, чтобы зажарить условную свинью или даже просто вскипятить воду.

Всего лишь сто лет назад человечество обнаружило, что можно сжигать большое количество топлива на централизованной станции, используя огонь как для подогрева воды, так и для производства пара; затем с помощью этого пара вырабатывается электричество, и наконец, это электричество можно отправлять по медным проводам за тысячи километров на множество кухонь, где повара смогут использовать его для готовки.

Можно ли говорить, что поиск энергии для приготовления пищи завершен? Так казалось еще 50 лет назад, пока человечество не изобрело новый способ приготовления пищи — микроволновую печь. Она работала по абсолютно новому принципу, который понимали далеко не все, а потому многие люди с опаской относились к этому прибору. Да, микроволновые печи работают на электричестве, но нагревают пищу таким способом, который раньше даже трудно было себе представить. Можно с уверенностью утверждать, что это первый по-настоящему новый способ приготовления пищи за последний миллион лет.

Что такое микроволны?

Микроволны — это волны электромагнитного излучения (как и радиоволны, кстати), но их длина волны короче, а энергия — выше (длина волны и ее энергия взаимосвязаны: чем короче волна, тем больше энергия, которую она несет). Микроволны генерирует электронная лампа, называемая магнетроном, которая «отправляет» их в духовку — герметичную металлическую коробку, в которой микроволны постоянно отражаются от стенок все то время, пока работает магнетрон.

Магнетроны распределяют по категориям мощности, которая обычно составляет от 600 до 900 ватт (обратите внимание, это мощность вырабатываемых волн, а не мощность, потребляемая прибором; она обычно выше).

Эффективность микроволновой печи — то есть то, насколько быстро она справляется со своими обязанностями, — зависит от мощности микроволн в ваттах на кубический метр пространства в духовке. Для сравнения эффективности микроволновок разделите мощность микроволн в ваттах на объем в кубических метрах. Из-за того, что у разных микроволновок разная эффективность, в рецептах сложно указать точное время той или иной операции с использованием микроволн.

Как работает микроволновая печь?

Многоликая микроволновка: готовит пищу, излучает . мифы

СВЧ-печи, или микроволновки, стремительно вошли в наш быт. Хозяйки быстро оценили их удобство – несколько десятков секунд, и разогретые блюда можно подавать на стол. Кулинарные рецепты, и даже книги, ориентированные на использование микроволновой печи, стали обменной валютой в среде домашних кудесниц-кулинаров.

Сразу появились слухи о чрезвычайной вредности СВЧ-печей для продуктов и хозяек. Средство борьбы было найдено почти сразу: “проверенные” на мониторах компьютеров и телевизоров, кактусы и прочие колючие представители домашней флоры перекочевали на кухни, защищая своих хозяек от пагубного воздействия нового “чуда” бытовой электротехники.

Неоднократные заверения производителей и экспертов о полной безопасности подобных изделий не смогли убедить представительниц прекрасного пола, на плечах которых лежит тяжесть обеспечения семьи вкусным питанием. Нет доверия и мужьям. Особенно достается тем, чья профессия связана с электричеством или техникой.

Выслушав заверения о полной безвредности микроволновки, вам в ответ сообщают, что подруга (вариант: друг подруги) читали, или им по секрету сообщили шокирующие подробности пагубного воздействия печки на человека или пищу.

Апеллировать в таких случаях к здравому смыслу и мнению официальных органов бесполезно. Здравый смысл (не путать с практичностью) редко присутствует у наших избранниц. Видимо, при выборе спутниц жизни у нас, по молодости, эта черта не фигурировала в перечне приоритетных. Все-таки попробуем сделать попытку разобраться с вредностью микроволновок и, заодно, проверить справедливость пословицы на счет дыма без огня.

Конструкция и схема микроволновки достаточно проста, чего нельзя сказать о механизмах распространения СВЧ-колебаний и их поглощении продуктами питания.

Печь состоит из высоковольтного источника питания (трансформатора) и магнетрона – генератора высокочастотных колебаний. Согласовать излучение магнетрона непосредственно с объемом печи сложно, поэтому колебания генератора подводятся к рабочему объему печи с помощью волновода.

Назначение остальных элементов для темы нашего разговора не столь важны: это защитный концевой выключатель для блокировки дверцы, вентиляторы охлаждения магнетрона, механический или электронный таймер, регулятор мощности микроволновки. Работают печи на частоте 2450 МГц, чтоб не сознавать помехи в диапазонах локационных станций и каналах связи.

При работе печи СВЧ колебания распределяются по объему крайне неравномерно, разогреваемые продукты тоже имеют сложную форму. Для равномерного отбора мощности от СВЧ-тракта в печах используют поворотную платформу, которая вращается двигателем.

Посмотрим теперь, какие шансы у СВЧ-излучения покинуть пределы микроволновки. Корпус печи изготавливают из листового металла, покрытого эмалью (дорогие модели) или краской (бюджетные печи).

Во внутреннем объеме печи излучение распространяется по всему пространству, контактируя с металлическими стенками. При этом в тонком слое металла (менее 10 микрон) наводятся вихревые токи (Фуко), которые вытесняют излучение из объема металла. Это известное в радиотехнике явление называется скин-эффектом. Благодаря скин-эффекту у излучения практически нет шансов покинуть пределы печи.

Передняя дверца часто изготавливается из жаростойкого стекла, имеющего: или металлическую защитную сетку, или полупрозрачное проводящее покрытие. Поэтому проникнуть наружу через переднюю дверцу СВЧ-излучение тоже не сможет.

Международные санитарные нормы для бытовых высокочастотных изделий очень жесткие. Мощность СВЧ-излучения на расстоянии 5 см. от поверхности печей не должна превышать 5 милливатт. Практически все высокочастотные бытовые изделия, включая самые дешевые, с легкостью укладываются в это требование.

Теперь о вреде пищи, приготовленной в микроволновке. Отбор энергии высокочастотных колебаний и превращение их в тепло происходит двумя путями. Первый – это уже упомянутые выше вихревые токи и скин-эффект. Те продукты, которые содержат много воды, обладают достаточно высокой проводимостью. Возникающие вихревые токи нагревают пищу. Но глубина проникновения СВЧ-колебаний ограничена 5-15 мм. Более глубокий нагрев происходит за счет обычной теплопередачи.

Другой механизм связан с нагревом на молекулярном уровне. Многие вещества обладают дипольным моментом (ассиметричность молекул). Аминокислоты, жиры, белки и, особенно вода, имеют дипольное строение молекул. Под воздействием внешнего высокочастотного электромагнитного излучения, дипольные молекулы начинают перемещаться с частотой 2450 МГц, рассеивая в виде тепла энергию поля. Но никаких разрушений или расщеплений молекул при этом не происходит!

Поэтому страшилки об опасности возникновения рака за счет возникновения активных радикалов (обломков) молекул пищи, не имеют под собой ни малейшего основания. Диетологи наоборот делают заключение о полезности приготовления пищи с использованием СВЧ-печей. По вкусовым качествам и количеству сохраняемых питательных веществ и витаминов она аналогична пище, приготовленной на пару.

Так значит, микроволновые печи совершенно безопасны в использовании? Конечно, нет! Они опасны, как и всякий электроприбор. Стандартные предостережения по использованию СВЧ-печей обычно приводятся в инструкциях по эксплуатации. Хочется обратить внимание только на одну особенность, которой хозяйки часто пренебрегают.

Микроволновки ни в коем случае нельзя включать пустыми, или разогревать пищу весом менее 200-300 грамм. В таких случаях срок службы магнетрона (самой дорогой детали печки) резко снижается. Производители часто наклеивают надпись на печи: «Нельзя гонять пустой!». Но, к сожалению, на английском языке, поэтому ее игнорируют. В остальном, печи ничуть не опасней привычных устройств приготовления пищи. В заключение, вам приятного аппетита, а мужчинам — успехов на тернистом пути просвещения подруг!

Ветряная электростанция дома: благо или блажь?
Термоядерная энергетика: состояние и перспективы
М. О. Доливо-Добровольский — русский новатор-электротехник и его изобретения

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Почему еда может нагреваться неравномерно?

Если влага в продукте распределена неравномерно (например, в начинке пирога жидкости больше), то участки, где больше всего воды, будут нагреваться быстрее. И раз нагревание исходит в том числе и от двигающихся молекул солей, то хорошо просоленные участки блюда также будут нагреваться сильнее несоленых.

Ранее Роскачество рассказывало о том, что покупка микроволновой печи не равна установке ядерного реактора в доме: микроволны не делают еду опасной и радиоактивной.

Как микроволновка может повлиять на вкус еды?

Воздействие СВЧ-печи действительно может изменить вкус, но сразу уточним, что она не «вытворяет» с вашей едой ничего такого, чего не происходит с ней и без воздействия микроволн. Например, из свежеприготовленного блюда, оставленного на столе, точно так же будет испаряться влага, просто не так быстро, как при нагревании в микроволновке.

Леонид Салитринник

биохимик, доцент кафедры «Биотехнология и технология продуктов биоорганического синтеза» Московского государственного университета пищевых производств, кандидат биологических наук

– То, как вы ощущаете вкус еды, зависит не только от вкусовых сосочков на языке, роль играют и аромат, и текстура. Во время длительного разогрева в микроволновке текстура может измениться, а часть ароматических веществ улетучиться вместе с испарениями воды. Это не значит, что продукт поменял свой состав или стал вредным, он просто ощущается на вкус иначе. Например, если вы смочите хлеб в воде, он тоже изменится. Или если вы поместите в микроволновку зернышко кукурузы, то оно превратится в попкорн.

Когда вы жарите еду на сковороде или запекаете в духовке, тепло воздействует на продукт снаружи. Происходит реакция Майяра – реакция аминокислот с сахарами, вызванная нагреванием: благодаря этому на поверхности образуется корочка, которая придает продукту вкус и аромат жареного блюда. Эта же корочка препятствует выходу влаги, за счет чего внутри еда сохраняет влажную и мягкую текстуру.

Станислав Виноградов поясняет, что при особых условиях, образование корочки возможно и в микроволновке. Обмажьте поверхность продукта тонким слоем кетчупа или другого соуса с приличным количеством соли. Или посыпьте тертым сыром. Нагревание произойдет быстрее, потому что в составе этих продуктов много соли, а значит влага быстро испарится и образуется корочка.

Многоликая микроволновка: готовит пищу, излучает . мифы

Ветряная электростанция дома: благо или блажь?
Термоядерная энергетика: состояние и перспективы
М. О. Доливо-Добровольский — русский новатор-электротехник и его изобретения

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Каким образом микроволновка греет пищу?

Несмотря на кажущуюся «магию», которой обладает микроволновка, принцип работы абсолютно научен и логичен. Практически в любой пище содержится молекулы воды и других элементов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд. При отсутствии магнитного поля заряды в молекулах располагаются произвольно, хаотически. Сильное же магнитное поле мгновенно организует электрические заряды — они становятся направлены строго в соответствии с ходом линий магнитного поля.

Особенность СВЧ-излучения в том, что оно «переворачивает» дипольные молекулы не просто быстро, а невообразимо — почти 5 миллиардов раз в секунду! Молекулы перемещаются в соответствии со сменой магнитного поля, а высочайшая скорость «переключения» буквально создает эффект трения. Именно благодаря этому продукты в микроволновой печи разогреваются за несколько секунд.

Типы микроволновых печей

Какие же бывают микроволновки и чем они между собой различаются:

Соло-печь, или микроволновка обыкновенная. Относится к самым бюджетным моделям и предназначена только для размораживания и подогрева пищи. Как правило, такие СВЧ-печи имеют механическое управление и довольно надежны, поскольку ломаться особо нечему.
СВЧ с грилем и конвекцией. Эти функции микроволновки идут как вместе, так и порознь. Гриль представляет собой дополнительный нагревательный элемент, который расположен чаще всего под потолком камеры, и вращающийся вертел. Конвекция — это циркуляция горячего воздуха внутри камеры, что обеспечивает дополнительный и более равномерный разогрев пищи. Такие микроволновки, как правило, относятся к средней ценовой категории и работают как на механическом, так и на электронном управлении.
Многофункциональные СВЧ-печи. Множество режимов, само собой, конвекция и гриль, функция пароварки, а также еще целый набор кулинарных решений для вашей кухни. Разумеется, такие серьезные бытовые приборы относятся к категории дорогих и управляются с помощью сложной электроники.

Несмотря на отличие в деталях, СВЧ-печь за 20 долларов и за 200 — это все та же микроволновка. Принцип работы тот же.

Конструкция микроволновки.

Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры, в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.T.Motor (Turntable motor).

СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу.

В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи.

Электрическая схема микроволновки.

Давайте взглянем на упрощённую электрическую схему рядовой микроволновки (кликните для увеличения).

Как видим, схема состоит из управляющей части и исполнительной. Управляющая часть, как правило, состоит из микроконтроллера, дисплея, кнопочной или сенсорной панели, электромагнитных реле, зуммера. Это «мозги» микроволновки. На схеме всё это изображено отдельной платой с надписью Power and Control Curcuit Board. Для питания управляющей части микроволновки используется небольшой понижающий трансформатор. На схеме он отмечен как L.V.Transformer (показана только первичная обмотка).

Микроконтроллер через буферные элементы (транзисторы) управляет электромагнитными реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Они включают/выключают исполнительные элементы СВЧ-печи в соответствии с заданным алгоритмом работы.

Исполнительные элементы и цепи — это магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), охлаждающий вентилятор F.M (Fan Motor), ТЭН гриля (Grill Heater), лампа подсветки O.L (Oven Lamp).

Особо отметим исполнительную цепь, которая является генератором СВЧ-излучения.

Начинается эта цепь с высоковольтного трансформатора (H.V.Transformer). Он самый здоровый в микроволновке. Собственно, это и не удивительно, ведь через него нужно прокачать мощность в 1500 — 2000 Вт (1,5 — 2 kW), необходимых для магнетрона. Выходная же (полезная) мощность магнетрона 500 — 850 Вт.

К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение сети 220V. С одной из вторичных обмоток снимается переменное напряжение накала 3,15V. Оно подводится к накальной обмотке магнетрона. Накальная обмотка необходима для генерации (эмиссии) электронов. Стоит отметить, что ток, потребляемый этой обмоткой, может достигать 10A.

Другая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора, а также схема удвоения напряжения на высоковольтном конденсаторе (H.V.Capacitor) и диоде (H.V. Diode) создаёт постоянное напряжение в 4kV для питания анода магнетрона. Ток анода небольшой и составляет где-то 300 мА (0,3A).

В результате электроны, эмитированные накальной обмоткой, начинают своё движение в вакууме.

Особая траектория движения электронов внутри магнетрона создаёт СВЧ-излучение, которое и нужно нам для нагрева пищи. СВЧ-излучение отводится из магнетрона с помощью антенны и поступает в камеру через отрезок прямоугольного волновода.

Вот такая несложная, но весьма изощрённая схема является неким СВЧ-нагревателем. Не стоит забывать, что сама камера СВЧ-печи является элементом данного СВЧ-нагревателя, так как представляет, по сути, резонатор, в котором возникает электромагнитное излучение.

Кроме этих элементов в схеме микроволновой печи есть множество защитных элементов (см. термовыключатели KSD и аналоги.). Так, например, термовыключатель контролирует температуру магнетрона. Его штатная температура при работе где-то 80° – 100°C. Этот термовыключатель крепится на магнетроне. По умолчанию он не показан на упрощённой схеме.

Другие защитные термовыключатели подписаны на схеме, как OVEN THERMAL CUT-OUT (устанавливается на воздуховоде), GRILL THERMAL CUT-OUT (контролирует температуру гриля).

При наличии нештатной ситуации и перегреве магнетрона термовыключатель размыкает цепь, и магнетрон перестаёт работать. При этом термовыключатель выбирается с небольшим запасом — на температуру отключения 120 – 145°C.

Весьма важными элементами микроволновой печи являются три переключателя, которые встроены в правый торец камеры СВЧ-печи.

При закрытии передней дверцы два переключателя замыкают свои контакты (PRIMARY SWITCH – главный выключатель, SECONDARY SWITCH– вторичный выключатель). Третий – MONITOR SWITCH (контрольный выключатель) – размыкает свои контакты при закрытии дверцы.

Неисправность хотя бы одного из этих выключателей приводит к неработоспособности микроволновки и срабатыванию плавкого предохранителя (Fuse).

Чтобы снизить помехи, которые поступают в электросеть при работающей СВЧ-печи, имеется сетевой фильтр – NOISE FILTER.

Инструкция по работе с микроволновой печью

Чтобы правильно обращаться со своей микроволновой, нужно внимательно подходить ко всем пунктам – начиная с выбора посуды и заканчивая правильным выключением после применения.

Какую посуду использовать?

Лучший материал для разогрева в микроволновке – жаропрочная стеклянная посуда. Также хорошо подходят фарфор и другие керамические изделия, бумага (картон). Сквозь них микроволны проходят очень легко и почти не нагревают их. А вот от посуды из следующих материалов надо отказаться:

Пластика. Хорошо пропускает СВЧ-излучение, но из-за токсичных компонентов при изготовлении (например, пенополистирол) может представлять опасность для вашего здоровья.
Металла. Они проводят электрический ток, не пропуская микроволны. Так что приготовить или просто разогреть блюдо в алюминиевой кастрюле или чугунном горшке не получится. Металл просто не пропустит электромагнитные волны к продуктам, и они останутся холодными. Сам металл при этом, конечно, нагреется, и от его тепла могут нагреться и продукты. Но это может привести к поломке СВЧ-печи, да и ждать приготовления блюда придется долго. Инструкцию по ремонту микроволновых печей читайте тут.

Некоторые материалы могут содержать металлы, и об этом заранее бывает трудно догадаться. Например, это хрусталь. Так стоит внимательно на ярлыке прочитать, какие материалы использовались при производстве конкретной посуды.

Меламина. Это легкий и красивый материал для посуды, похожий на фарфор, но его нельзя ставить в СВЧ-печь. Дело в том, что при нагреве он выделяет токсины, опасные для вашего здоровья.

Что касается формы посуды, то она может быть любой, но не с узким горлом, поскольку при использовании для разогрева в микроволновке она может быть опасной. Дело в том, что некоторые жидкости нагреваются до температуры кипения, но бурного перемешивания внутри объема при этом не происходит. А вот когда вы достанете такой кувшин или колбу из СВЧ-печи, жидкость мгновенно взбурлит, кипящая пена выльется из емкости, и можно получить ожог. Например, так ведут себя при некоторых условиях дистиллированная вода и некоторые очищенные масла растительного происхождения.

Правильное обращение с продуктами

Изначально стоит точно определить, что нельзя размораживать в микроволновке:

Сливочное масло. Если его положить в микроволновку и оставить надолго, оно не просто растает, а еще и вскипит, испачкав всю печь изнутри. Так происходит потому, что внутри масла есть не только собственно масло, но и вода. Она вскипает при 100 градусах, а масло примерно при 120. Так что вода может перейти в пар еще до таяния масла, и водяной пар разнесет масло по всей печке.

Примерно то же самое может происходить с другими продуктами, которые иногда нужно растопить, например, с шоколадом, поэтому это лучше делать не в микроволновке, а на пару.

Продукты с плотной оболочкой. Например, это яйца, помидоры, цельная печень птицы. При нагреве некоторая часть воды не просто постепенно нагревается, а сразу превращается в пар. Если греть продукты долго, то еще больше пара образуется от прямого нагрева. Этому пару некуда выйти, поэтому давление внутри емкости растет и приводит к взрыву.
Герметично закрытую посуду. Например, консервы и бутылки. Причина та же, что и в предыдущих пунктах – высока вероятность взрыва.

Далее во внимание стоит принять советы, как правильно обращаться с продуктами при разогреве или готовке в микроволновке:

Сосиски, плотно упакованные в оболочку, перед СВЧ-разогревом обязательно нужно проткнуть вилкой, чтобы создать отверстия для выхода пара, иначе он разворотит сосиски изнутри.
В яйцах и другие продуктах нужно разрушить все внешние и внутренние оболочки, например, сделать омлет или разрезать печень.
Для варки яиц и других продуктов в микроволновке используются специальные кастрюльки с экранированием. В нее наливается вода, она-то и греется от СВЧ-волн, а до яиц электромагнитное излучение не доходит – их закрывает экран.
Если в микроволновку ставится небольшое по объему блюдо, следует добавить к нему обычный стакан с водой. Так вы избежите перегрева магнетрона.
Любые жидкие блюда в микроволновке лучше посолить заранее, а не после приготовления. Так вы сэкономите время и электроэнергию. Дело в том, что дистиллированная (несоленая) вода в микроволновке греется и закипает, но дольше, чем обычная вода.
Очень сильно замороженный продукт (мясо, например) будет размораживаться в микроволновке довольно долго, и включать СВЧ-печь при этом нужно на минимальную мощность. Причина в том, что молекулы льда – не молекулы воды, СВЧ-волны не расшатывают их так интенсивно. Кроме того, молекулы льда образуют достаточно жесткую структуру и их не так легко «раскачать», как молекулы воды.

Сухой хлеб часто рекомендуют «размягчить» в микроволновке, но он может загореться при длительном воздействии и максимальной мощности СВЧ-излучения. Это же может произойти даже с попкорном, рассчитанным на приготовление именно в микроволновке. Следовательно, когда в микроволновую печь помещаются такие продукты, нужно быть бдительным.

Правила включения/выключения

Нельзя включать пустую микроволновку, тем более на полную мощность:

Внутри печи все стенки (и даже дверца) являются специальным металлизированным экраном, отражающим микроволны обратно внутрь микроволновки. Единственное место, где нет экрана – отверстие для выхода электромагнитных волн из магнетрона.
Когда на поддоне находятся продукты, микроволны расходуют свою энергию на нагрев этих продуктов. Если же энергию впитывать нечему, СВЧ-излучение отражается от стенок экранирующих поверхностей, при этом плотность волн возрастает все больше.
СВЧ-излучение попадает обратно в магнетрон, и если он состоит из металла, то просто перегреется и может выйти из строя.

Считается, что после разогрева блюда в СВЧ-печи лучше дать ему постоять 3-5 минут. Тогда успевают нейтрализоваться так называемые «свободные радикалы», то есть части молекул, распавшихся на части под воздействием микроволн.

Видео: Как работает микроволновка?

Все вышесказанное о принципе работы устройства хорошо иллюстрируется в следующем видео:

После прочтения нашей статьи вы стали намного лучше разбираться в принципе работы СВЧ-печи. Теперь вы знаете, что она может делать лучше обычной духовки и электроплитки, а что не может, и какие действия вообще недопустимы при работе с микроволновкой.