Частота микроволновки в герцах
Перейти к содержимому

Частота микроволновки в герцах

  • автор:

Частота микроволновки в герцах

ПРИРУЧЕННЫЕ НЕВИДИМКИ. ВСЕ О МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕЧАХ

В. КОЛЯДА. Материал подготовлен редакцией «Покупаем от А до Я» по просьбе журнала «Наука и жизнь».

Во второй половине ХХ века в наш обиход вошли печи, нагрев пищи в которых производится невидимыми лучами — микроволнами.

Наука и жизнь // Иллюстрации
Рис. 1. Шкала электромагнитного излучения.

Рис. 2. Дипольные молекулы: а — в отсутствие электрического поля; б — в постоянном электрическом поле; в — в переменном электрическом поле.

Рис. 3. Проникновение микроволн в глубь куска мяса.
Рис. 4. Маркировка посуды.

Рис. 5. Ослабление энергии СВЧ-излучения в атмосфере: на каждой следующей линии по мере удаления от печи мощность излучения в 10 раз меньше, чем на предыдущей.

Рис. 6. Основные элементы микроволновой печи.
Рис. 7. Дверца микроволновой печи.
Рис. 8. Печь с диссектором (а) и поворотным столом (б).

Подобно многим другим открытиям, существенно повлиявшим на повседневную жизнь людей, открытие теплового воздействия микроволн произошло случайно. В 1942 году американский физик Перси Спенсер работал в лаборатории компании «Райтеон» с устройством, излучавшим сверхвысокочастотные волны. Разные источники по-разному описывают события, случившиеся в тот день в лаборатории. По одной версии, Спенсер положил на устройство свой бутерброд, а сняв его через несколько минут, обнаружил, что бутерброд прогрелся до середины. По другой версии, разогрелся и растаял шоколад, который был у Спенсера в кармане, когда он работал возле своей установки, и, осененный счастливой догадкой, изобретатель кинулся в буфет за сырыми кукурузными зернами. Поднесенный к установке попкорн вскоре с треском начал лопаться…

Так или иначе эффект был обнаружен. В 1945 году Спенсер получил патент на использование микроволн для приготовления пищи, а в 1947-м на кухнях госпиталей и военных столовых, где требования к качеству пищи были не столь высоки, появились первые приборы для приготовления пищи с помощью микроволн. Эти изделия фирмы «Райтеон» высотой в человеческий рост весили 340 кг и стоили 3000 долларов за штуку.

Понадобилось полтора десятилетия, чтобы «довести до ума» печь, в которой пища готовится с помощью невидимых волн. В 1962 году японская фирма «Sharp» выпустила в продажу первую серийную микроволновую печь, которая, впрочем, поначалу не вызвала потребительского ажиотажа. Этой же фирмой в 1966 году был разработан вращающийся стол, в 1979-м впервые применена микропроцессорная система управления печью, а в 1999-м разработана первая микроволновая печь с выходом в Интернет.

Сегодня десятки фирм выпускают бытовые микроволновки. Только в США в 2000 году продали 12,6 млн микроволновых печей, не считая комбинированных духовок со встроенным источником микроволн.

Опыт применения миллионов микроволновых печей во многих странах в течение последних десятилетий доказал неоспоримые удобства этого способа приготовления пищи — быстроту, экономичность, простоту пользования. Сам механизм приготовления пищи с помощью микроволн, с которым мы познакомим вас ниже, предопределяет сохранение молекулярной структуры, а значит, и вкусовых качеств продуктов.

Что такое микроволны

Микроволновое, или сверхвысокочастотное (СВЧ), излучение — это электромагнитные волны длиной от одного миллиметра до одного метра, которые используются не только в микроволновых печах, но и в радиолокации, радионавигации, системах спутникового телевидения, сотовой телефонии и т.д. Микроволны существуют в природе, их испускает Солнце.

Место микроволн на шкале электромагнитного излучения показано на рис. 1.

В бытовых микроволновых печах используются микроволны, частота f которых составляет 2450 МГц. Такая частота установлена для микроволновых печей специальными международными соглашениями, чтобы не создавать помех работе радаров и иных устройств, использующих микроволны.

Зная, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света с , равной 300 000 км/с, нетрудно подсчитать, чему равна длина волны L микроволнового излучения данной частоты:

L = c / f = 12,25 см.

Чтобы понять принцип работы микроволновой печи, нужно вспомнить еще один факт из школьного курса физики: волна представляет собой сочетание переменных полей — электрического и магнитного. Продукты, употребляемые нами в пищу, магнитными свойствами не обладают, поэтому о магнитном поле мы можем забыть. А вот изменения электрического поля, которые несет с собой волна, для нас очень кстати.

Как микроволны нагревают пищу?

В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом — отрицательный. К счастью, подобных молекул в пище предостаточно — это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды — самого распространенного в природе вещества.

Каждый кусочек овощей, мяса, рыбы, фруктов содержит миллионы дипольных молекул.

В отсутствие электрического поля молекулы расположены хаотически (рис. 2,а).

В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 180 о (рис. 2,б).

А теперь вспомним, что частота микроволн 2450 Мгц. Один герц — это одно колебание в секунду, мегагерц — один миллион колебаний в секунду. За один период волны поле меняет свое направление дважды: был «плюс», стал «минус», и снова вернулся исходный «плюс». Значит, поле, в котором находятся наши молекулы, меняет полярность 4 900 000 000 раз в секунду! Под действием микроволнового излучения молекулы кувыркаются с бешеной частотой и в буквальном смысле трутся одна о другую при переворотах (рис. 2,в). Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи.

Продукты нагреваются под действием микроволн примерно так же, как нагреваются наши ладони, когда мы быстро трем их друг о друга. Сходство состоит и еще в одном: когда мы трем кожу одной руки о кожу другой, тепло проникает в глубь мышечной ткани. Так и микроволны: они работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см (рис. 3). Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов — прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.

Отсюда сразу следует рекомендация: если нужно приготовить в микроволновке, например, большой кусок мяса, лучше не включать печь на полную мощность, а работать на средней мощности, но зато увеличить время пребывания куска в печи. Тогда тепло из наружного слоя успеет проникнуть в глубь мяса и хорошо пропечет внутреннюю часть куска, а снаружи кусок не подгорит.

Из тех же соображений жидкие продукты, например супы, лучше периодически помешивать, вынимая время от времени кастрюльку из печи. Этим вы поможете проникновению тепла в глубь емкости с супом.

Посуда для микроволновки

Разные материалы по-разному ведут себя по отношению к микроволнам, и для СВЧ-печи годится не всякая посуда. Металл отражает микроволновое излучение, поэтому внутренние стенки полости печи делают из металла, чтобы он отражал волны к пище. Соответственно, металлическая посуда для микроволновок не годится.

Исключением является низкая открытая металлическая посуда (например, алюминиевые лотки для продуктов). Такую посуду можно помещать в микроволновую печь, но, во-первых, только вниз, на самое дно, а не на второй по высоте уровень (некоторые микроволновки допускают «двухэтажное» размещение лотков); во-вторых, нужно, чтобы печь работала не на максимальной мощности (лучше увеличить время работы), а края лотка отстояли от стенок камеры не менее, чем на 2 см, чтобы не образовался электрический разряд.

Стекло, фарфор, сухие картон и бумага пропускают микроволны сквозь себя (влажный картон начнет разогреваться и не пропустит микроволны, пока не высохнет). Посуду из стекла можно применять в микроволновке, но только при условии, что она выдержит высокую температуру нагрева. Для СВЧ-печей выпускается посуда из специального стекла (например, Pyrex) с низким коэффициентом теплового расширения, стойкая к нагреву.

В последнее время многие производители снабжают посуду маркировкой, указывающей на допустимость применения в микроволновой печи (рис. 4). Прежде чем пользоваться посудой, обратите внимание на ее маркировку.

Учтите, что, например, пластиковые термостойкие контейнеры для пищи прекрасно пропускают микроволны, но и они могут не выдержать высокой температуры, если дополнительно к микроволнам включить еще и гриль.

Продукты питания поглощают микроволны. Так же ведут себя глина и пористая керамика, применять которые в микроволновках не рекомендуется. Посуда из пористых материалов задерживает влагу и нагревается сама вместо того, чтобы пропускать микроволны к продуктам. В результате продуктам достается меньше микроволновой энергии, а вы рискуете обжечься, вынимая посуду из печи.

Приведем три главных правила на тему: что нельзя помещать в микроволновку.

1. Нельзя помещать в микроволновку посуду с золотыми или иными металлическими ободками. Дело в том, что переменное электрическое поле микроволнового излучения приводит к появлению в металлических предметах наведенных токов. Сами по себе эти токи ничего страшного не представляют, но в тонком проводящем слое, каким является слой декоративного металлического покрытия на посуде, плотность наведенных токов может оказаться столь высокой, что ободок, а с ним и посуда, перегреется и разрушится.

Вообще в микроволновке не место металлическим предметам с острыми кромками, заостренны ми концами (например, вилкам): высокая плотность наведенного тока на острых кромках проводника может стать причиной оплавления металла или появления электрического разряда.

2. Ни в коем случае не следует ставить в микроволновку плотно закрытые емкости: бутылки, консервные банки, контейнеры с продуктами и т.д., а также яйца (неважно, сырые или вареные). Все перечисленные предметы при нагреве могут разорваться и привести печь в негодность.

К предметам, которые могут разорваться при нагреве, относятся и продукты питания, имеющие кожицу или оболочку, например помидоры, сосиски, сардельки, колбаски и т.д. Чтобы избежать взрывного расширения подобных продуктов, проколите оболочку или кожицу вилкой перед тем, как помещать их в печь. Тогда пар, образующийся внутри при нагреве, сможет спокойно выйти наружу и не разорвет помидор или сосиску.

3. И последнее: нельзя, чтобы в микроволновк е была… пустота. Иными словами, нельзя включать пустую печь, без единого предмета, который поглощал бы микроволны. В качестве минимальной загрузки печи при любом ее включении (например, при проверке работоспособности) принята простая и всем понятная единица: стакан воды (200 мл).

Включение пустой микроволновой печи чревато ее серьезным повреждением. Не встречая на своем пути никаких препятствий, микроволны будут многократно отражаться от внутренних стенок полости печи, а сконцентрированная энергия излучения может вывести печь из строя.

Кстати, если вы хотите довести воду в стакане или ином высоком узком сосуде до кипения, не забудьте опустить в него чайную ложечку перед тем, как поставить стакан в печь. Дело в том, что закипание воды под действием микроволн происходит не так, как, например, в чайнике, где тепло подводится к воде только снизу, со стороны дна. Микроволновый нагрев идет со всех сторон, а если стакан узкий — практически по всему объему воды. В чайнике вода при закипании бурлит, поскольку со дна поднимаются пузырьки растворенного в воде воздуха. В микроволновке вода дойдет до температуры кипения, но пузырьков не будет — это называется эффектом задержки кипения. Зато когда вы достанете стакан из печи, всколыхнув его при этом, — вода в стакане запоздало забурлит, и кипяток может ошпарить вам руки.

Если вы не знаете, из какого материала изготовлена посуда, проделайте простой опыт, который позволит вам определить, годится она для этой цели или нет. Понятное дело, речь не идет о металле: опознать его несложно. Поставьте порожнюю посуду в печь рядом со стаканом, наполненным водой (не забудьте про ложечку!). Включите печь и дайте ей поработать в течение одной минуты на максимальной мощности. Если после этого посуда осталась холодной, значит, она изготовлена из прозрачного для микроволн материала и ею можно пользоваться. Если же посуда нагрелась, значит, она изготовлена из поглощающего микроволны материала и вам вряд ли удастся приготовить в ней пищу.

Опасны ли микроволны?

С микроволновыми печами связан ряд заблуждений, которые объясняются непониманием характера этого вида электромагнитных волн и механизма микроволнового нагрева. Надеемся, что наш рассказ поможет преодолеть такие предубеждения.

Микроволны радиоактивны или делают продукты радиоактивными. Это неверно: микроволны относятся к категории неионизирующих излучений. Они не оказывают никакого радиоактивного воздействия на вещества, биологические ткани и продукты питания.

Микроволны изменяют молекулярную структуру продуктов питания или делают продукты канцерогенными.

Это тоже неверно. Принцип действия микроволн иной, чем у рентгеновских лучей или у ионизирующих излучений, и сделать продукты канцерогенными они не могут. Напротив, поскольку приготовление пищи при помощи микроволн требует очень небольшого количества жиров, готовое блюдо содержит меньше перегоревшего жира с измененной при тепловой обработке молекулярной структурой. Поэтому приготовление пищи с помощью микроволн полезнее для здоровья и не представляет для человека никакой опасности.

Микроволновые печи испускают опасное излучение.

Это не соответствует действительности. Хотя непосредственное воздействие микроволн может вызвать тепловое поражение тканей, риск при пользовании исправной микроволновой печью полностью отсутствует. Конструкцией печи предусмотрены жесткие меры для предотвращения выхода излучения наружу: имеются продублированные устройства блокировки источника микроволн при открывании дверцы печи, а сама дверца исключает выход микроволн за пределы полости. Ни корпус, ни любая иная часть печи, ни помещенные в печь продукты питания не накапливают электромагнитное излучение микроволнового диапазона. Как только печь выключается, излучение микроволн прекращается.

Тем, кто опасается даже близко подходить к микроволновой печи, нужно знать, что микроволны очень быстро затухают в атмосфере. Для иллюстрации приведем такой пример: допустимая западными стандартами мощность СВЧ-излучения на расстоянии 5 см от новой, только что купленной печи составляет 5 милливатт на квадратный сантиметр. Уже на расстоянии полуметра от микроволновки излучение становится в 100 раз слабее (см. рис. 5).

Как следствие столь сильного затухания, вклад микроволн в общий фон окружающего нас электромагнитного излучения не выше, чем, скажем, от телевизора, перед которым мы готовы сидеть часами без всякого опасения, или мобильного телефона, который мы так часто держим у виска. Просто не стоит опираться локтем на работающую микроволновую печь или прислоняться лицом к дверце, пытаясь разглядеть, что происходит в полости. Достаточно отойти от печи на расстояние вытянутой руки, и можно чувствовать себя в полной безопасности.

Откуда берутся микроволны

Источником микроволнового излучения является высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон . Чтобы антенна магнетрона излучала микроволны, к нити накала магнетрона необходимо подать высокое напряжение (порядка 3-4 КВт). Поэтому сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону недостаточно, и питается он через специальный высоковольтный трансформатор (рис. 6).

Мощность магнетрона современных микроволновых печей составляет 700-850 Вт. Этого достаточно, чтобы за несколько минут довести до кипения воду в 200-граммовом стакане. Для охлаждения магнетрона рядом с ним имеется вентилятор, непрерывно обдувающий его воздухом.

Порожденные магнетроном микроволны поступают в полость печи по волноводу — каналу с металлическими стенками, отражающими СВЧ-излучение. В одних микроволновках волны входят в полость только через одно отверстие (как правило, под «потолком» полости), в других — через два отверстия: у «потолка» и у «дна». Если заглянуть в полость печи, то можно увидеть слюдяные пластинки, которые закрывают отверстия для ввода микроволн. Пластинки не позволяют попадать в волновод брызгам жира, а проходу микроволн они совершенно не мешают, поскольку слюда прозрачна для излучения. Слюдяные пластинки со временем пропитываются жиром, становятся рыхлыми, и их нужно менять на новые. Можно вырезать новую пластинку из листка слюды самому по форме старой, но лучше купить новую пластинку в сервисном центре, который обслуживает технику данной торговой марки, благо стоит она недорого.

Полость микроволновки изготавливается из металла, который может иметь то или иное покрытие. В самых дешевых моделях СВЧ-печей внутренняя поверхность стенок полости покрыта краской «под эмаль». Такое покрытие не отличается стойкостью к воздействию высоких температур, поэтому не применяется в моделях, где дополнительно к микроволнам пища подогревается грилем.

Более стойким является покрытие стенок полости эмалью или специальной керамикой. Стенки с таким покрытием легко моются и выдерживают высокие температуры. Недостатком эмали и керамики является их хрупкость по отношению к ударам. Ставя посуду в полость микроволновки, нетрудно случайно задеть стенку, а это может повредить нанесенное на нее покрытие. Поэтому, если вы приобрели СВЧ-печь с эмалевым или керамическим покрытием стенок, обращайтесь с ней осторожно.

Наиболее прочными и стойкими в отношении ударов являются стенки из нержавеющей стали. Плюс этого материала — прекрасное отражение микроволн. Минус — то, что если хозяйка уделяет не слишком много внимания очистке внутренней полости СВЧ-печи, то не удаленные вовремя брызги жира и пищи могут оставить следы на нержавеющей поверхности.

Объем полости микроволновой печи служит одной из важных потребительских характеристик. Компактные печи с объемом полости 8,5-15 л служат для размораживания или приготовления малых порций пищи. Они идеально подходят для одиноких людей либо для выполнения специальных задач, например для разогрева бутылочки с детским питанием. Печи с полостью объемом 16-19 л годятся для семейной пары. В такую печь можно поместить небольшую курицу. Печи средних габаритов имеют объем полости 20-35 л и подходят для семьи из трех-четырех человек. Наконец, для большой семьи (пять-шесть человек) нужна СВ-печь с полостью объемом 36-45 л, позволяющая испечь гуся, индейку или большой пирог.

Очень важным элементом микроволновой печи является дверца. Она должна дать возможность видеть, что происходит в полости, и при этом исключить выход микроволн наружу. Дверца представляет собой многослойный пирог из стеклянных или пластмассовых пластин (рис. 7).

Кроме того, между пластинами обязательно есть сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад, в полость печи, а отверстия перфорации, которые делают его прозрачным для обзора, имеют диаметр не более 3 мм. Вспомним, что длина волны СВЧ-излучения равна 12,25 см. Ясно, что через трехмиллиметровые отверстия такой волне не пройти.

Чтобы излучение не нашло лазейки там, где дверца прилегает к срезу полости, по периметру дверцы вмонтирован уплотнитель из диэлектрического материала. Он плотно прилегает к переднему торцу корпуса СВЧ-печи при закрытии дверцы. Толщина уплотнителя составляет порядка четверти длины волны СВЧ-излучения. Здесь используется расчет, основанный на физике волн: как известно, волны в противофазе гасят друг друга. Благодаря точно подобранной толщине уплотнителя обеспечивается так называемая отрицательная интерференция волны, проникшей внутрь материала уплотнителя, и отраженной волны, выходящей из уплотнителя наружу. Благодаря этому уплотнитель служит ловушкой, надежно гасящей излучение.

Чтобы полностью исключить возможность генерации микроволн при открытой дверце камеры, используется набор нескольких дублирующих друг друга независимых выключателей. Эти выключатели замыкаются контактными штырями на дверце печи и разрывают цепь питания магнетрона даже при небольшой неплотности закрытия дверцы.

Присмотревшись к микроволновым печам, выставленным в торговом зале крупного магазина бытовой техники, вы сможете заметить, что они различаются по направлению открытия дверцы: у одних печей дверца открывается в сторону (обычно влево), а у других откидывается к вам, образуя небольшую полочку. Последний вариант хоть и встречается реже, но дает дополнительное удобство при пользовании печью: горизонтальная плоскость открытой дверцы служит опорой при загрузке посуды в полость печи или при извлечении готового блюда. Нужно только не перегружать дверцу излишним грузом и не опираться на нее.

Как «перемешать» микроволны

Микроволны, вошедшие по волноводу в полость печи, хаотично отражаются от стенок и рано или поздно попадают на помещенные в печь продукты. При этом на каждую точку, скажем, куриной тушки, которую мы хотим разморозить либо поджарить, приходят волны с самых разных направлений. Неприятность состоит в том, что уже упомянутая нами интерференция может сработать как в «плюс», так и в «минус»: пришедшие в фазе волны усилят одна другую и прогреют участок, на который они попали, а пришедшие в противофазе — погасят друг друга, и проку от них не будет никакого.

Чтобы волны проникали в продукты равномерно, их надо как бы «перемешать» в полости печи. Самим же продуктам лучше в буквальном смысле повертеться в полости, подставляя под поток излучения разные бока. Так в микроволновых печах появился поворотный стол — блюдо, опирающееся на небольшие ролики и приводимое в движение электромотором (рис. 8,б).

«Перемешивать» микроволны можно разными способами. Наиболее простое и прямолинейное решение — подвесить под «потолком» полости мешалку: вращающуюся крыльчатку с металлическими лопастями, которые отражают микроволны. Такая мешалка называется диссектор (рис. 8,а). Он хорош своей простотой и, как следствие, низкой стоимостью. Но, к сожалению, высокой равномерностью волнового поля СВЧ-печи с механическим отражателем микроволн не отличаются.

Сочетание вращающегося диссектора и поворотного стола для продуктов иногда носит специальное название. Так, в микроволновых печах Mielе это называется системой Duplomatic.

В некоторых микроволновках (например, модели Y82, Y87, ET6 от «Moulinex») сделаны два поворотных стола, расположенных один над другим. Такая система называется DUO и позволяет готовить два блюда одновременно. Каждый стол имеет отдельный привод через гнездо на задней стенке полости печи.

Более тонким, но зато и эффективным способом достижения равномерного волнового поля является тщательная работа над геометрией внутренней полости печи и создание оптимальных условий для отражения волн от ее стенок. Такие «продвинутые» системы распределения микроволн у каждого производителя печей имеют свое «фирменное» название.

Расписание работы магнетрона

Любая микроволновая печь позволяет владельцу задать мощность, необходимую для выполнения той или иной функции: от минимальной мощности, достаточной для поддержания пищи подогретой, до полной мощности, которая нужна для приготовления пищи в загруженной продуктами печи.

Особенностью магнетронов, применяемых в большинстве микроволновых печей, является то, что они не могут «гореть вполнакала». Поэтому, чтобы печь работала не на полной, а на уменьшенной мощности, можно лишь периодически выключать магнетрон, прекращая на какое-то время генерацию микроволн.

Когда печь работает на минимальной мощности (пусть это будет 90 Вт, при этом пища в полости печи поддерживается в подогретом состоянии), магнетрон включается на 4 с, затем отключается на 17 с, и эти циклы включения-выключения все время чередуются.

Увеличим мощность, скажем, до 160 Вт, если нам нужно разморозить продукты. Теперь магнетрон включается на 6 с, а отключается на 15 с. Прибавим мощность: при 360 Вт длительность циклов включения и выключения почти сравнялась — это 10 с и 11 с соответственно.

Заметим, что суммарная длительность циклов включения и выключения магнетрона остается постоянной (4 + 17, 6 + 15, 10 + 11) и составляет 21 с.

Наконец, если печь включена на полную мощность (в нашем примере это 1000 Вт), магнетрон работает постоянно, не отключаясь.

В последние годы на отечественном рынке появились модели микроволновых печей, в которых питание магнетрона осуществляется через устройство под названием «инвертор». Производители этих печей («Panasonic», «Siemens») подчеркивают такие преимущества инверторной схемы, как компактность узла излучения микроволн, позволяющего увеличить объем полости при неизменных внешних габаритах печи и более эффективное преобразование потребляемой электроэнергии в энергию микроволн.

Инверторные системы питания широко применяются, например, в кондиционерах воздуха и позволяют плавно менять их мощность. В СВЧ-печах инверторные системы питания дают возможность плавно менять мощность источника излучения, вместо того чтобы отключать его каждые несколько секунд.

Благодаря плавному изменению мощности излучателя микроволн в печах с инвертором температура также меняется плавно, в отличие от традиционных печей, где из-за периодического выключения магнетрона время от времени прекращается подвод излучения. Впрочем, будем справедливы к традиционным печам: эти колебания температуры не столь уж сильны и вряд ли сказываются на качестве приготовленной пищи.

Так же, как в случае кондиционеров, микроволновки с инверторной системой питания стоят дороже, чем с традиционной.

Знаете ли вы …

что в микроволновой печи можно разогревать любое молоко без всякого ущерба для его питательных свойств? Единственное исключение — свежесцеженное грудное молоко: под воздействием микроволн оно утрачивает содержащиеся в нем компоненты, жизненно необходимые младенцу.

что иногда вращение стола лучше отменить. Это позволит готовить большие по объему блюда (лосось, индейку и т. д.), которым просто не повернуться в полости, не задев ее стенок. Воспользуйтесь функцией отмена вращения, если она имеется в вашей микроволновке.

Частота микроволновки в герцах

Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
по Ханты-Мансийскому автономному округу — Югре

Прием обращений граждан

Обращение к руководителю

Инструкции для пользователей

СВЧ-печь — опасность или помощь

Сегодня СВЧ – печи, называемые в быту микроволновками, широко используются населением в повседневной жизни. С помощью микроволновой печи пища разогревается равномерно в течение короткого времени. Определенные модели имеют функцию и приготовления пищи. Одной из полезных функций СВЧ – печей является то, что пища прогревается равномерно и при этом не требует добавления жира

Микроволны внутри печи — это обычное электромагнитное излучение сверхвысокой частоты (СВЧ, отсюда и название) — около 2,45 ГГц (длина волны около 12 см). Что делает это излучение с едой? Переменное электромагнитное поле микроволн заставляет дипольные молекулы (с частичным положительным электрическим зарядом на одном конце и частично отрицательным зарядом на другом) быстро вращаться туда — обратно, они задевают другие молекулы и заставляют их двигаться быстрее, повышая их энергию (то есть температуру). Такой процесс поглощения электромагнитных волн называется дипольным нагреванием.

Самые распространенные дипольные молекулы в пищевых продуктах — это молекулы воды, и СВЧ-излучение в основном нагревает именно воду (это, в частности, объясняет, почему еда нагревается, а керамическая посуда — нет). При этом надо понимать, что СВЧ-излучение не является ионизирующей радиацией и единственный эффект, который микроволны оказывают на еду, это обычное нагревание. Оно ничем не отличается от любого другого способа нагревания — будь то жарка на углях, газовая или электрическая духовка, за исключением того момента, что в СВЧ-печи нагревание одновременно происходит не только на поверхности продуктов, но и в объеме.

Приобретя микроволновую печь, в первую очередь изучите инструкцию по эксплуатации, и правила безопасного использования, в противном случае возможны ожоги, возгорания, попадание под действие микроволновой энергии или электрического тока. Удостоверьтесь, что ваш аппарат работает правильно, что его дверцы плотно прилегают к корпусу и соединение герметично. На стенках корпуса не должно быть признаков повреждений.

Не используйте металлическую посуду, либо посуду с металлическими вставками (ободок, металлическая отделка), золотой или другой металлический ободок на посуде способен индуцировать ток высокой частоты, которые способны вызвать искрение и дуговой разряд. Для режима микроволн хорошо подходят термостойкое стекло, стеклокерамика, керамика, фарфор, специальный пластик для микроволновой печи. Не разогревайте пищу в герметично закрытой посуде. Нежелательно класть в микроволновку продукты в полиэтиленовой обертке. Ведь полиэтилен при нагревании выделяет вредные вещества, попадающие в разогреваемую пищу, а потом и в организм человека.

Микроволновка при неправильной эксплуатации небезопасна и осторожность при работе с ней лишней не будет. В процессе эксплуатации СВЧ-печей может возникнуть утечка энергии в результате нарушения экрана рабочей камеры. Конструкция микроволновой печи, как правило, предусматривает достаточную защиту от электромагнитного излучения: окошко для наблюдения имеет специальное стекло с металлическим напылением или экранировано металлизированной сеткой, у дверцы по контуру есть специальное уплотнение, а также блокировка (при открывании дверцы СВЧ генератор автоматически выключается). В исправной микроволновой печи за счёт экранирования (защиты) имеется лишь незначительное излучение, не представляющее опасности. Аппараты имеющие повреждённые корпуса или дверцы не должны использоваться. В процессе эксплуатации защита микроволновых печей может нарушаться (разрушение защитной плёнки на стекле, уплотнителя на дверце и т.д.), поэтому пользователю не следует находиться на расстоянии ближе 50 см от работающей печки. Так как воздействие высоких уровней электромагнитного излучения СВЧ диапазона способно оказывать неблагоприятное воздействие на человека.

При неполадках в работе СВЧ-печи, а также при любых сомнениях по поводу излучений от этого бытового прибора следует обращаться в специализированные ремонтные мастерские.

Излучение от микроволновых печей

Микроволны внутри печи — это обычное электромагнитное излучение сверхвысокой частоты (СВЧ, отсюда и название) — около 2,45 ГГц (длина волны около 12 см).
Что делает это излучение с едой? Переменное электромагнитное поле микроволн заставляет дипольные молекулы (с частичным положительным электрическим зарядом на одном конце и частично отрицательным зарядом на другом) быстро вращаться туда-обратно, они задевают другие молекулы и заставляют их двигаться быстрее, повышая их энергию (то есть температуру). Такой процесс поглощения электромагнитных волн называется дипольным нагреванием.
Конструктивно микроволновая печь состоит из электроники управления (центральная плата), высоковольтного трансформатора, который выдает, соответственно, высокое напряжение и магнетрона. Магнетрон — основной элемент для работы микроволновой печи. Это электронная лампа, которая создает сверхвысокочастотное излучение. В основе принципа его работы лежит взаимодействие между магнитными полями — они создают высокочастотные колебания. Они могут нанести вред здоровью только в случае длительного прямого воздействия, которое не происходит при применении микроволновки (рис.1).

Рисунок 1

Корпус устройства экранирован, излучение не попадает наружу. Даже дверца конструктивно продумана так, что не пропускает излучения. Она представляет собой многослойную панель из прозрачного пластика и стекла, а также листа металла с сотовой структурой, которая отражает волны обратно во внутреннюю камеру. Это, с одной стороны, повышает эффективность работы прибора, с другой — гарантирует безопасность. Отверстия в металле имеют такой размер, который позволяет наблюдать за тем, что происходит внутри печки, но не пропускают электромагнитное излучение (рис.2).
СВЧ печь идеально подходит для деликатной разморозки и разогрева еды. Это и есть основное назначение данной техники. Приготовление блюд в ней также возможно.
Любое техническое устройство будет безопасно лишь в том случае, когда соблюдаются все рекомендации по его эксплуатации. Это касается и СВЧ печей. Технически исправная микроволновка безопасна для человека, домашних животных и растений, а также для еды, которая в ней готовится.

Рисунок 2

Для безопасного использования микроволновки и защиты от СВЧ-излучения во время работы необходимо не использовать прибор, если:
— дверца погнута либо имеет повреждения;
— ослаблены шарниры дверцы — она расшатана;
— корпус имеет трещины или видимые отверстия.
Необходимо так же знать следующее:
— устанавливать микроволновую печь лучше так, чтобы она находилась максимально далеко от тех локаций, где обычно собираются люди. Например, ставить ее на обеденный стол, за которым часто сидят, не рекомендуется.
— для микроволновки категорически не подходит металлическая тара или посуда с металлическим декором. Во-первых, металл во время работы может вывести из строя магнетрон, заискриться и воспламениться. Во-вторых, несанкционированный отражающий элемент внутри вызывает беспорядочное движение волн в камере. В результате излучение может «пробиться» наружу.
— микроволновое излучение не убирает бактериальное загрязнение. Поэтому за чистотой прибора надо тщательно следить, не допуская скопления органических загрязнений.

Конструкція та принцип роботи мікрохвильовки

Життя сучасної людини настільки швидке, що у багатьох просто не вистачає часу на приготування їжі. У цій ситуації на допомогу приходить сучасна побутова техніка, наприклад, мікрохвильовки. У них можна не тільки швидко розігріти їжу, але й швидко приготувати напівфабрикати. Поговоримо про те, як влаштовані та працюють НВЧ печі й, побіжно деконструюємо міф про «шкідливе» випромінювання, яке лякає багатьох.

Зміст:

  • і сторія винаходу НВЧ пічок
  • принцип роботи
  • ККД пристрою
  • конструкція типової сучасної мікрохвильовки
  • додаткове оснащення та можливості
  • чи небезпечні мікрохвилі?
  • заходи безпеки при експлуатації НВЧ печей
  • підсумки.

Історія винаходу НВЧ печей

Історія відкриття мікрохвиль вельми цікава хоча б тим, що ефект нагрівання їжі був побічним явищем в ході експериментів з магнетроном – приладом, що генерує надвисокочастотні хвилі. Вигадана маркетологами легенда свідчить, що інженер Персі Лебарон Спенсер випадково виявив в кишені брюк розплавлений батончик, під час роботи з магнетроном. Як було насправді не знає ніхто.

Цікаво, що містер Лебарон, хоч і зареєстрував патент на мікрохвильовку, отримав за це відкриття вельми скромну винагороду. Річ у тім, що Персі працював в Raytheon – компанії, що розробляла радарне обладнання, котра й отримала всі лаври. Самого Лебарона визнали винахідником мікрохвильовок тільки посмертно.

Перша «побутова» НВЧ піч, що працювала саме за вищезгаданим принципом, була створена в 1947 і мала чималі габарити – співмірні зі зростом дорослої людини. Розробники назвали її Radarange. Через розмір ці печі, на початку, використовували, тільки щоб гріти їжу в їдальнях для солдатів.

Серійне виробництво НВЧ печей

Перші побутові серійні мікрохвильовки

З моменту винаходу до появи пристроїв, що віддалено нагадують сучасні мікрохвильовки пройшло майже 20 років. На це були свої причини: дорожнеча комплектуючих, критика приладу вченими, що не до кінця розуміли природу мікрохвиль. Перші побутові мікрохвильовки з’явилися в 1962 році, а розробили їх і налагодили конвеєрне виробництво в компанії Sharp. Через постійну критики наукової спільноти й недовіру обивателів перші серійні СВЧ печі не стали популярними, тому освоєння ринку рухалось досить мляво. Значний поштовх популяризації цієї побутової техніки дав винахід в 1966 році поворотного механізму, завдяки якому їжа всередині розігрівалася рівномірно. У 1979 році була випущена перша мікрохвильова піч з мікропроцесором. Зараз з популярністю цих девайсів важко сперечатися, згідно зі статистикою у 2000 році тільки в США купили більш ніж 12,6 млн одиниць.

Принцип роботи мікрохвильової печі

Головним елементом будь-якої СВЧ печі є магнетрон. Цей пристрій генерує мікрохвилі, які й розігрівають їжу. Для того щоб мікрохвилі спричиняли шукомий ефект, необхідно щоб в продуктах були присутні дипольні молекули. Тобто молекули, що одночасно мають і позитивний, і негативний заряд. Їх багато в овочах, фруктах і м’ясі. Наприклад, в кілограмі риби таких частинок кілька мільйонів.

У звичайному середовищі, коли на них не впливає електромагнітне поле, дипольні молекули знаходяться в хаотичному стані. Але, щойно вмикається магнетрон в СВЧ печі, вони шикуються в певному порядку: позитивно заряджені направляються в один бік, а негативно – в інший. У момент зміни полярності (заряду з позитивного на негативний) молекула змінює напрямок руху на 180 градусів.

Тобто, фактично, магнетрон генерує електромагнітне поле, що змушує молекули в продуктах рухатися швидше, створюючи між ними додаткову силу тертя яка і змушує їх нагріватися.

В класичних НВЧ печах мікрохвилі генеруються з частотою 2450 МГц (один герц дорівнює одному коливанню на секунду) і зміна поля відбувається двічі на кожен період коливання. Мікрохвилі зачіпають поверхневий шар, проникаючи в їжу приблизно на 3 см. Ця особливість наштовхує на висновок: щоб нагріти великий об’єкт краще виставити середню потужність на тривалий час. На високій потужності поверхня продуктів нагріється набагато швидше, ніж внутрішня частина.

Зміна потужності випромінювання печі

Мікрохвильова піч

Більшість сучасних НВЧ печей дозволяють задавати потужність впливу мікрохвиль в будь-якому з режимів: від малої потужності для підігріву і підтримки тепла, до повної, на якій продукти готуються.

Магнетрони, в переважній більшості сучасних мікрохвильових печей, не дозволяють змінювати потужність плавно. Це досягається їх періодичним вмиканням/вимиканням.

Наприклад, в режимі 90 Вт (підігрів) магнетрон вмикається на 4 секунди, а потім вимикається на 17 і ці цикли поперемінно чергуються. У режимі 360 Вт, це буде 6 секунд роботи, на 15 секунд паузи і так далі.

Інверторні мікрохвильовки. Тут магнетрон вже може змінювати «потужність» випромінювання не вимикаючись. Сам вузол елементів набагато компактніший за стандартні магнетрони і ефективніше перетворює електроенергію, що надходить у мікрохвилі. Інверторні СВЧ печі дорожчі за звичайні, але якихось істотних переваг, окрім зниженої витрати електроенергії, вони не дають.

ККД мікрохвильової печі

Продуктивність при приготування в камері мікрохвильовки набагато вища, ніж за будь-якого іншого способу приготування/нагрівання їжі: варіння в каструлі, смаження на пательні чи запікання в духовці.

Коефіцієнт корисної дії високий, оскільки практично вся електроенергія використовується для нагрівання безпосередньо продуктів, а не повітря, стінок посудини чи духовки. Природно мова про режими, де використовуються тільки мікрохвилі (без урахування конвекції і грилю).

Конструкція типової сучасної мікрохвильовки

Конструкція типової сучасної мікрохвильовки

На цьому схематичному зображенні ми бачимо будову типової, найпростішої мікрохвильовки. У просунутих моделях можна зустріти ряд доробок і доповнень, про які ми поговоримо далі, зараз же розберемо базис.

Головний елемент будь-якої НВЧ печі – магнетрон (3). Це вакуумна лампа, що створює, в процесі роботи НВЧ випромінювання. Саме магнетрон «розганяє» дипольні молекули і, таким чином, розігріває їжу.

Випромінювання від магнетрона потрапляє до камери печі через хвилевід (5). Щоб хвилевід не перегрівався в процесі роботи – його охолоджує спеціальна система вентиляції.

Деякі моделі обладнані, також, спеціальним модулем – диссектором, який відповідає за рівномірність розподілу тепла. Він розташовується у верхній частині камери.

Внутрішня камера, і дверцята НВЧ печі надійно екрановані, ще один екрануючий шар знаходиться під металом корпусу пристрою. Таким чином, мікрохвилі не можуть проникнути за межі камери. Навіть найпростіші моделі оснащені запобіжником, що не дозволяє вмикати магнетрон, поки дверцята не зачинені на клямку (12).

Зверху внутрішня камера освітлюється лампою (1), щоб можна було контролювати процес приготування. У нижній частині розташовується поворотний механізм або привід (9), що обертає піддон (10) на сепараторі з роликами (11). Це потрібно для рівномірного прогрівання їжі.

Відповідає за роботу всього механізму блок керунку (8), який регулює роботу всіх вузлів. У сучасних мікрохвильових печах за це відповідає мікропроцесор.

Додаткове оснащення і можливості СВЧ печей

Базові моделі мікрохвильовок, конструкцію яких ми розбирали, називаються соло-печами. Вони використовують для приготування і розігрівання їжі тільки мікрохвилі. Але є ряд пристроїв підтримують функції гриля і конвекції.

Якими бувають грилі в мікрохвильових печах?

Гриль в мікрохвильовці

Гриль – це нагрівальний елемент розташований, як правило, у верхній частині внутрішньої камери девайса. Він потрібен для надання продуктам хрусткої скоринки, тому що мікрохвилі прогрівають шар приблизно 2,5-3 см углиб і з подібним завданням не справляються. Є три типи грилів:

  • ТЕН. Керамічна трубка з герметизованою всередині металевої спіраллю розжарювання. ТЕН-и досить довго розігріваються і займають багато місця у внутрішній камері НВЧ печі. При цьому, печі з таким нагрівальним елементом, найдешевші;
  • кварцовий гриль. Трубка, або опукла пластина з кварцового скла, в якій знаходиться «сіточка» зі сплаву нікелю та хрому. Такий нагрівальний елемент займає досить мало місця, і швидко розігрівається до потрібної температури;
  • вугільний гриль. У ньому використовується галогенний нагрів і цей тип гриля найбільш «потужний». Сам нагрівальний елемент укладений в тонку трубку з серцевиною з вугільного волокна, оточеного інертним газом. Випромінювання від вугільного нагрівача порівняне з жаром від вугілля на мангалі, і дозволяє домогтися ефекту «димності» при приготуванні.

Що таке конвекція і навіщо вона потрібна?

Конвекція в мікрохвильовці

Режим конвекції, в більшості СВЧ печей, реалізований у вигляді системи вентиляторів, що забезпечують рівномірний обдув гарячим повітрям продуктів з усіх боків. Конвекція найкраще поєднується з грилем, оскільки для забезпечення рівномірності прогріву мікрохвилями достатньо поворотного механізму або диссектора.

SMART опції в сучасних мікрохвильовках

Деякі моделі СВЧ печей оснащені власним мережевим модулем і набором програм, які дозволять вам підключити пристрій до домашньої мережі Wi Fi й керувати їм через фірмовий додаток на вашому мобільному телефоні. Це надає ряд зручностей. Наприклад, ви можете завантажити напівфабрикат в камеру мікрохвильовки і запустити його приготування за наперед заданим рецептом до свого повернення з роботи.

Чи небезпечні мікрохвилі?

Дехто побоюється стояти поруч з працюючою мікрохвильовкою, деякі вважають що вона випромінює радіацію, інші кажуть, що їжа приготована або розігріта в СВЧ печі втрачає свої властивості.

Давайте розберемо, з точки зору фізики, найпопулярніші помилки:

  • біля працюючої мікрохвильовки не можна стояти поруч. Це не так. Пристрій повністю безпечний для людини. Хвилі, які випромінює магнетрон, не мають нічого спільного з радіацією. До того ж, ви повністю ізольовані від процесів, що відбуваються всередині камери. Як ми згадували раніше в розділі «конструкція типової сучасної мікрохвильовки», камера екранована, а запустити магнетрон не зачинивши дверцята не вийде. Звісно, на будь-які живі організми мікрохвилі впливають згубно, тому що нагрівають воду в тканинах. Один з найкурйозніших і сумних досвідів некоректного використання СВЧ печі дійшов до судового розгляду з позовом на 2 млн доларів. Літня американка спробувала висушити кішку в мікрохвильовці, тварина, природно, цього експерименту не пережила. Судовий позов до компанії-виробника був складений на тій підставі, що в інструкції до мікрохвильовки не згадувалася про заборону вміщення до неї тварин. Суд задовольнив позов у ​​повному розмірі;
  • їжа втрачає свої властивості. Це так, якщо ви грієте продукти до температур, які їм протипоказані, в такому випадку вони просто «пригорять» як і в будь-який духовці. Але ніяких змін в складі продуктів мікрохвилі не викликають, вони лише розігрівають продукт зсередини. Проте, при нагріванні відбувається та ж денатурація білків, що і при варінні, смаженні або запіканні – тобто білки згортаються.

Заходи безпеки під час експлуатації НВЧ печей

  • Не варто вмикати порожню мікрохвильовку. Коли всередині немає продуктів що містять воду, камера накопичує енергію, яка нікуди не виходить, в результаті чого пригорає пластинка, що захищає генератор хвиль;
  • Не грійте продуктів де обмаль води. Краще не нагрівати насіння, горіхи, сухофрукти, сухарики. Окремий випадок – попкорн, в нього виробник додає масло і воду – отже це безпечно. З цієї ж причини не можна стерилізувати в НВЧ печі порожні банки;
  • Використовувати тільки спеціальний посуд без металевих частин (небезпечні навіть «облямівки» з фарби, що містить метал, або фольга). Метал є провідником і може стати причиною короткого замикання;
  • не варіть яєць в мікрохвильовці, вони, швидше за все, вибухнуть, оскільки будуть занадто сильно прогріватися за короткий проміжок часу;
  • розігріваючи рідкі продукти і супи накривайте ємність пластиковою кришкою. Це і практична порада, і захід безпеки. Потрібно буде менше мити камеру, а жир і бруд не потраплятимуть на захисну пластину випромінювача. Якщо на цій пластині збереться занадто багато жиру і бруду, може статися пробій;
  • не варто мити сенсорні панелі і внутрішню камеру печі агресивними жиророзчинними засобами, бо вони можуть пошкодити ту саму захисну пластину, або потрапити до швів між кнопками і стати причиною короткого замикання.

Підсумки

Мікрохвильова піч, чудовий інструмент для «побутової економії часу». Якщо користуватися нею з огляду на описані вище заходи безпеки, можна отримати чимало вигод. Більшість побоювань з приводу шкоди мікрохвиль є лише банальним незнанням фізики. Сучасна модель з грилем здатна повноцінно замінити духовку, а витрата електроенергії у НВЧ печі набагато нижча.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *