Type | Husholdningsapparat , elektrisk apparat ( d ) , madlavningsapparat ( d ) |
---|
Brug | Madlavning , opvarmning ( d ) |
---|
En mikrobølgeovn , eller blot en mikrobølge eller endda en mikrobølgeovn er en indretning apparater primært anvendes til opvarmning og hurtigere madlavning ved omrøring af molekyler af vand , de indeholder, under indvirkning af mikrobølge -stråling .
I modsætning til almindelig opfattelse er madlavning eller opvarmning af mad i mikrobølgeovnen ikke sundhedsskadeligt og fjerner ikke næringsstoffer fra mad.
Opfindelsen af mikrobølgeovnen er et klassisk eksempel på serendipity , det vil sige en utilsigtet opdagelse af en fysisk effekt efterfulgt af kommerciel udnyttelse.
Ifølge legenden, i 1946, den amerikanske ingeniør Percy Spencer , mens førende på Raytheon en plante magnetroner for radar , havde følt varmen i lommen på sin frakke, da han gik i nærheden af en magnetron i aktivitet. Når han kastede hånden i lommen, ville han have opdaget, at en chokoladebar var smeltet der. Han ville have udledt, at mikrobølger kunne lave mad eller genopvarme mad. Faktisk var processen ligesom mange andre "opfindelser" meget mere gradvis og kollektiv og forbandt held og frivillige eksperimenter. Flere mennesker i P. Spencers laboratorium havde oplevet opvarmning, da de passerede strålingsrørene og derefter eksperimenterede, især med popcorn.
De første fødevarer, der bevidst blev opvarmet af mikrobølger, var popcorn og derefter et æg (som eksploderede i eksperimentatorernes ansigter).
I 1946 erhvervede Raytheon- firmaet mikrobølgeprocessen, hvorefter den i 1947 byggede den første mikrobølgeovn, den markedsførte, Radarange , for 2.000 til 3.000 amerikanske dollars (34.350 dollars i dag). Enheden er 1,80 meter høj med en vægt på 340 kg , afkøles af et vandbaseret system og leverer en effekt på 3 kW . Den første købes af en restaurant i Cleveland . Massen og prisen på de første modeller begrænsede markedet til restauranter, krydstogtskibe, jernbaner eller store virksomheder.
Efter at have købt Amana Refrigeration i 1965 blev Raytheon interesseret i måder at gøre mikrobølgeovnen til kommerciel succes for offentligheden. Til dette investerer han massivt i miniaturisering af elektronik og placerer komponenterne i integrerede kredsløb . Mikrobølgeovnen er kun et hit hos offentligheden til denne pris med RR-6 Radarange 6 Touchmatic i 1975 . Masseproduktion af elektroniske chips til husholdningsapparater sænker omkostningerne ved chips til militære produkter designet af Raytheon .
Da den blev lanceret kommercielt, opnåede mikrobølgeovnen ikke øjeblikkelig succes. Målgruppen var dengang mænd, hvor produktet blev præsenteret som et middel til at genopvarme allerede tilberedte måltider uden at skulle lave mad. Det var en del af brune varer , produkter designet til at fremvise teknologi med en mandlig målgruppe.
Efterfølgende blev mikrobølgeovnen redesignet i hvidgod : dens design blev raffineret og forenklet for at målrette offentligheden for familier og husmødre . Kvinderne var imidlertid ikke tilfredse med denne nye madlavningsmetode, som de anså mindre effektiv . Den udformning af mikrobølgeovn havde ovnen skal ændres for at udvide sin kundebase. For eksempel, når man tilbereder en kylling, bruner den ikke: For at overvinde dette problem har producenterne udstyret visse modeller med infrarøde lamper .
Ud over selve produktets design bemærker samfundsvidenskabsmand Cynthia Cockburn i en af sine bøger, mikrobølgeovne kommer med to manualer : den ene med tekniske instruktioner, herunder information om installation og ledninger, og en anden med tip og opskrifter, der involverer brugen af ovnen. Den første havde som udpegede læsere mænd og den anden henvendte sig mere til kvinder . Det sprog Forskellen mellem de to manualer er markeret. Den første er skrevet med en teknisk stil og ordforråd, mens den anden er tilgængelig og dækker det daglige sprog. Mikroovnsdesignere brugte kvindelige redaktører til at gøre meddelelser bedre forståede og fortolket af kunderne.
Efter at have besøgt en fabrik til husholdningsapparater skriver Cynthia Cockburn, at alle designere og ingeniører var mænd, at marketingchefen var mand, men at der var et juniorhold bestående af kvindelige økonomer. De hjalp alligevel designere af mikrobølgeovne ved at dele deres madoplevelse. Det er ikke ualmindeligt på dette tidspunkt at have et team af kvindelige konsulenter ansat af producenter for at komme tættere på kunderne og forbedre markedsføringen af deres produkter. Også på salgssteder , hvor kontakt med kunden er af største betydning, er kvinder ansat til at tale en diskurs tættere på kunderne og den ”feminine” opfattelse af teknologi. Kvinder har derfor tilstedeværelse i mikrobølgeovnens produktionscyklus, men ikke nødvendigvis under undfangelsen. Det er et produkt, der oprindeligt er designet af mænd, men beregnet til kvinder.
The AC forsyning strøm konverteres til DC gennem en step-up ensretter , en diode og en kondensator.
Strømmen, der kommer ud af step-up transformeren, føder magnetronen .
Magnetronen består af en cylindrisk anode , der består af hulrum, disse er placeret i aksen til en varmekatode . Jo flere hulrum der er, jo højere effektivitet.
Anoden og katoden er adskilt af et rum kaldet interaktionsrummet, som er under vakuum. Disse såkaldte "resonanshulrum" kan have forskellige former afhængigt af den betragtede magnetron. Der er også to magneter, der er fastgjort vinkelret på rørets akse.
Et kontinuerligt elektrisk felt påføres mellem anoden og katoden. Dette felt har en værdi i størrelsesordenen flere kilovolt til et interaktionsrum på få millimeter. De elektroner frigivet af katoden accelereres af DC elektrisk felt. I mangel af magneter ville elektronerne gå direkte til anoden. Kombinationen af de to felter skaber en sky af elektroner, der roterer mellem anoden og katoden. Disse ladninger interagerer med resonanshulrummene i anodeblokken, som bliver understøttelsen for elektromagnetiske svingninger. Dimensionerne på disse hulrum er beregnet således, at bølgerne har en frekvens på 2450 MHz . En del af disse bølger dirigeres til bølgelederen ved hjælp af forskellige koblingsorganer.
Bølgelederen transmitterer disse ind i ovnrummet, og de gør det muligt at opvarme maden.
En 1000 W magnetron (strømforsyning) kræver cirka 2500 V ved 0,6 A til strømforsyning. Det aktuelle diagram er en "jordanode" -konstruktion, der forenkler isoleringen. Strømforsyningen er meget enkel med en enkelt strømforsyningstransformator til glødetråden, THT, en halvbølge-udligning med en diode og en filterkondensator. Højspændingsdele er livstruende, og fejlfinding af en elektrisk mikrobølgeovn med dækslet åbent er yderst farligt.
Magnetronen har ikke en kontrolelektrode og fungerer kun "alt eller ingenting". For at variere tilberedningseffekten fungerer magnetronen intermitterende, strømforsyningen tændes eller slukkes med en relativt lav hastighed og med en driftscyklus på næsten 0% til 100% afhængigt af den krævede effekt af brugeren. Dette kaldes pulsbreddemodulation.
For eksempel, for en 800 W ovn , hvis kontrolknappen er indstillet til 400 W , aktiveres magnetronen i 15 sekunder og slukkes derefter i de næste 15 sekunder og aktiveres derefter igen. Hvis knappen placeres på maksimal effekt, får magnetronen permanent strøm. På enheder med en mekanisk timer er det et simpelt kamsystem med en kontakt, der er knyttet til timeren, hvilket gør det muligt at variere strømmen lineært. På nyere enheder er det en logik med en mikrocontroller, der styrer et moduleringsrelæ. Denne logik kan også omfatte ur- og forsinkede startfunktioner, forudindstillede knapper til afrimning osv.
Den frekvens af denne skæring er lavt, fordi perioden er tæt på 30 sekunder, er den viste forholdet svarer kun meget omtrent til det virkelige forhold i perioder på anvendelse af mindre end en eller to minutter.
Celler af organisk stof indeholder i det væsentlige vandmolekyler. Den molekyle af vand er dannet af et atom af oxygen og to atomer af hydrogen (kemisk betegnelse: H 2 O). Det er dipolar, det vil sige, at barycenteret for negative ladninger og for positive ladninger ikke er det samme; dette skyldes det faktum, at oxygenatomet er mere elektronegativt end hydrogenatomet og molekylets bøjede geometri. Det elektromagnetiske felt har også tendens til at polarisere ikke-polære molekyler.
En fødevares vandmolekyler i normal tilstand er ude af rækkefølge: de respekterer ikke nogen bestemt rækkefølge. Men når de udsættes for et kontinuerligt elektrisk felt, har de positive poler af vandmolekyler tendens til at pege i retning af sidstnævnte.
Når de udsættes for mikrobølger, orienterer madens vandmolekyler sig i retning af det elektriske felt, der sammensætter disse bølger. Dette felt roterer, og polerne roterer derfor vinkelret på molekylets symmetriakse. Bindingerne mellem vandmolekyler ved hydrogenbro og Van der Waals-bindingerne mellem molekyler har en tendens til at bremse vandmolekylernes rotation: det er denne bremsning, der forårsager opvarmning.
Hvis ovnen udsendes ved en lavere frekvens, ville den lige så godt rotere vandmolekylerne, men der ville ikke være nogen absorption af energien fra bølgerne i maden og derfor frigørelse af varme. Faktisk er det kun ud over frekvensen på ca. 1 GHz , at svingningen af vandet har svært ved at følge svingningen af det elektriske felt i mikrobølgerne på grund af bremsningen. Det følger heraf, at for frekvenser, der er lig med eller større end dette, vises der et faseskift mellem de respektive retninger for dette felt og vandmolekylet. Konsekvensen er, hvad der kaldes et dielektrisk tab, der genererer varme, og skyldes et fænomen kaldet "lempelse" af vandmolekylerne. Det er derfor ikke bare et resonansfænomen. Den ideelle pulsering af molekylerne svarer til den inverse af afslapningstiden for den makroskopiske polarisering af cellen mod 0, hvis mikrobølgerne afskæres. Dette er faktisk den puls, for hvilken den imaginære del af permittiviteten Debye er maksimal. Det er denne imaginære komponent, der svarer til forsinkelsen af polarisationen på det elektriske felt.
Valget af mikrobølgefrekvens fremgår af et rimeligt kompromis mellem opvarmning af mad og gennemtrængning. Faktisk, hvis vi havde valgt en lavere frekvens, ville bølgen passere gennem fødevaren uden at opvarme den, da molekylerne ville svinge frit og tillade bevarelse af det elektriske felt i materialet og derfor uden at forårsage dielektrisk tab. På den anden side, hvis en højere frekvens var valgt, ville bølgen blive absorberet fuldstændigt på overfladen af den tabte dielektriske mad i en hudtykkelse, der er omvendt proportional med frekvensen og i det væsentlige afhænger af materialets tabsvinkel , og derfor placeringen af alle dielektriske tab ved overfladen.
Efter frigivelse af varme overføres temperaturstigningen til de forskellige lag af fødevarer ved ledning og opvarmer således en del af maden. Da mængden af vand ikke fordeles på samme måde i maden, er nogle dele af maden mere eller mindre varm end andre.
Derudover, når der er en frigivelse af varme, har vandmolekylerne tendens til at passere fra den flydende tilstand til den gasformige tilstand, det således dannede volumen af damp kan ikke nødvendigvis indeholdes i maden, det er for, at visse fødevarer eksploderer.
Ved mikrobølgeovnens frekvens er vandmolekylet næsten det eneste, der roterer på grund af dets lille størrelse, tilstedeværelsen af vand i maden, der skal koges eller opvarmes eller i ovnen er derfor vigtig.
Gennemtrængning af bølger inde i madenIndtrængning af bølger inde i en mad varierer afhængigt af sidstnævnte, især dens koncentration og sammensætning.
Når mad udsættes for mikrobølgestråling, absorberer den kun en del af den. Den absorberede del omdannes til brændende energi, og det er takket være dette, at maden varmes op. Den del, der ikke er absorberet, transmitteres eller reflekteres.
For at forhindre, at nogle dele af maden brændes eller andre forbliver kolde, skal bølgerne nå alle dele af maden. For at gøre dette placeres maden på en pladespiller. Når væggene i ovnrummet får bølgerne til at reflektere, når de således forskellige steder for maden, der er placeret på denne pladespiller, hvilket sikrer en relativt mere homogen fordeling af bølgerne i maden.
Metalgenstande bør ikke placeres i en mikrobølgeovn på grund af det producerede elektriske felt. Ved de vinklede og spidse hjørner af metallet, som er en elektrisk leder , skabes der graduer af marken, hvilket giver anledning til elektriske buer: dette er topeffekten . Der er dog specielle metalgenstande med afrundede hjørner, som ikke forårsager elektriske stød. Emballage med lav profil i stål eller aluminium med en bred åbning muliggør effektiv genopvarmning uden at producere buer i nuværende ovne. Og brillerne fra elektriske kaffemaskiner, selv dem med en metalrand, er generelt kompatible med mikrobølgeovne og sælges som sådan.
I modsætning til den populære tro, der især formidles af medier, der hævder at være alternativ medicin , er mikrobølgestråling ikke ioniserende . Det er mindre risikabelt end røntgenstråler , gammastråle eller simpel gentagen og langvarig udsættelse for solen kan forårsage melanom . Derudover kan bølgerne under ingen omstændigheder "blive" i mad, mad bliver ikke radioaktiv, og ingen videnskabelig undersøgelse har forbundet mikrobølgeovne og kræft . På den anden side forårsager opvarmning af mad i mikrobølger kemiske ændringer i sidstnævnte, som det er tilfældet med alle madlavningsmetoder ("traditionel" ovn, komfur, damp osv.). Sammenlignet med "konventionelle" tilberedningsmetoder opbevarer mikrobølgeovnen vitamin B og C bedre og oxiderer fedt mindre (disse forskelle er små). Den største risiko forbundet med en velholdt mikrobølgeovn er termisk (forbrændinger, når man spiser mad).
Brug af en ovn med en beskadiget dør (eller pakninger) kan dog udgøre en vis fare, og brugere af denne type ovn skal sikre, at den er i god stand. Dette skyldes, at rummet i en mikrobølgeovn fungerer som et Faraday-bur, og en beskadiget dør kan føre til en "lækage" af bølger. Der er dog standarder for lækage af nye ovne: det maksimale tolerante niveau er 5 mW / cm 2 målt ved 5 cm . Hvis ovnen ikke beskadiges på grund af afstande og brugstid, er eksponering for elektromagnetiske bølger meget mindre end den, der er forbundet med brugen af en mobiltelefon .
Ifølge en undersøgelse foretaget af Federal Office of Public Health i Schweiz er den gennemsnitlige stråling målt for brugte ovne 0,41 mW / cm 2 eller 12 gange mindre end det maksimale tolererede lækageniveau. Den specifikke absorptionshastighed målt i en afstand på 5 cm for en lækagehastighed svarende til det maksimalt tolererede er i gennemsnit 0,256 W / kg, dvs. 10 gange mindre end den anbefalede grænseværdi for en mobiltelefon. For nye ovne og størstedelen af brugte ovne er strålingen lavere end for en Wi-Fi- forbindelse . Disse tal er gennemsnit og udgør ikke nogen garanti: en ovn kan være uden for disse værdier.
Tidlige modeller af pacemakere kan forveksles med nærheden af en mikrobølgeovn. Men takket være forbedringer i stimulatorer og ovne er nyere modeller af stimulatorer ikke længere påvirket af dette problem.
Komponenterne i en mikrobølgeovn er hovedsageligt optimeret til at sænke omkostningerne, forbedre ergonomi og æstetik, sekundært for at reducere dens støj. Bortset fra madlavningslyde er der tre lyskilder:
Disse lyde forstærkes ofte af kroppen lavet af enkle plader uden antivibrationsbehandling.
Mikrobølger opvarmes og koges ved at omrøre vand og fedtmolekyler i mad til en tykkelse på en eller to centimeter. Derfor er det bedre kun at opvarme tynde madvarer og blande godt inden servering for at udligne varmen i det serverede indhold.
Der er rapporteret tilfælde af forbrændinger i tilfælde af våde kompresser og opvarmet med mikrobølgeovn eller i tilfælde af opvarmning af flasker , især på grund af en ujævn varmefordeling.
Efter opvarmning i mikrobølgeovnen skal du overveje at blande mad, omrøre væsker eller vente et par minutter på, at temperaturen er homogeniseret. uden at stole på temperaturen på plast- eller glasbeholdere, der er isolatorer.
Reparation af en mikrobølgeovn udgør en høj risiko for elektrisk stød , selv når den trækkes ud af stikkontakten på grund af kondensatoren . Den elektriske spænding kan nå 4000 volt . Efter frakobling af enheden skal du vente mindst 24 timer, før du åbner den, tiden for kondensatoren til at aflades og derefter kortslutte den med isolerede tænger for større sikkerhed.
Mikrobølger er blevet brugt siden slutningen af 1990'erne i kemilaboratorier (mikrobølgestøttet syntese). I en kemisk reaktion vil mikrobølgerne aktivere ioner såvel som de fleste af de molekyler, der har et dipolmoment . Da overførslen af energi mellem mikrobølger og molekyler er ekstremt hurtig (i størrelsesordenen en nanosekund), er reagens- eller opløsningsmiddelmolekylerne ikke i stand til at slappe helt af (i størrelsesordenen en tiendedel af en mikrosekund).) Og opnå termisk ligevægt. Dette skaber således en tilstand uden for ligevægt, hvilket resulterer i en øjeblikkelig temperatur ( Ti ) af molekylerne. Denne temperatur er ikke direkte målbar, men er meget højere end den målte (den for opløsningsmidlet, Ts ). Mikrobølge-assisteret syntese fandt sine første anvendelser inden for organisk kemi, hvor visse reaktioner viste sig at være 1000 gange hurtigere med mikrobølgeopvarmning end ved traditionel opvarmning (oliebad, kogeplade osv.). Siden 2000 er arbejdet også steget inden for syntese af materialer og nanomaterialer ved mikrobølgeopvarmning.
Der arbejdes også med mikrobølgestøttet fordøjelse af proteiner inden behandling med et massespektrometer for at identificere dem. Fordøjelsen af proteiner med trypsin er en lang operation, og passagen i mikrobølgeovnen i denne fase gør det muligt at forkorte det betydeligt (5 minutter i stedet for 16 timer). Denne teknik er kun testet på kendte proteiner og kan muligvis ikke anvendes på alle prøver.
Store mikrobølgeovne bruges til tørring af træ. I fødevareindustrien bruges mikrobølger til tørring, sterilisering og madlavning.
Mikrobølger kan bruges til opvarmning af smeltet glas. Adskillige undersøgelser af forglassning af materialer er blevet udført.