Mikrobølgeovn - Microwave oven
En mikrobølgeovn (almindeligvis omtalt som en mikrobølgeovn ) er en elektrisk ovn , der opvarmer og kokke fødevaretilsætningsstoffer ved at udsætte den for elektromagnetisk stråling i mikrobølge frekvens interval. Dette får polære molekyler i maden til at rotere og producere termisk energi i en proces kendt som dielektrisk opvarmning . Mikrobølgeovne opvarmer fødevarer hurtigt og effektivt, fordi excitation er nogenlunde ensartet i de ydre 25–38 mm (1–1,5 tommer) af en homogen fødevare med et højt vandindhold.
Udviklingen af hulrumsmagnetronen i Storbritannien muliggjorde produktion af elektromagnetiske bølger med en bølgelængde, der var tilstrækkelig lille ( mikrobølger ). Den amerikanske ingeniør Percy Spencer krediteres generelt for at have opfundet den moderne mikrobølgeovn efter anden verdenskrig fra radarteknologi udviklet under krigen. Den blev kaldt "Radarange" og blev først solgt i 1946.
Raytheon licenserede senere sine patenter til en mikrobølgeovn til hjemmebrug, der blev introduceret af Tappan i 1955, men den var stadig for stor og dyr til almindelig hjemmebrug. Sharp Corporation introducerede den første mikrobølgeovn med en drejeskive mellem 1964 og 1966. Mikrobølgeovnen på bordpladen blev introduceret i 1967 af Amana Corporation . Efter at mikrobølgeovne blev overkommelige til privat brug i slutningen af 1970'erne, spredte deres anvendelse sig til erhvervskøkkener og boligkøkkener rundt om i verden. Udover madlavning bruges mikrobølgeovne til opvarmning i mange industrielle processer.
Mikrobølgeovne er et almindeligt køkkenapparat og er populære til genopvarmning af tidligere tilberedte madvarer og tilberedning af forskellige madvarer. De opvarmer hurtigt madvarer, der let kan brænde eller blive klumpede, hvis de tilberedes i konventionelle pander, såsom varmt smør, fedt, chokolade eller grød . Mikrobølgeovne bliver normalt ikke direkte brune eller karamelliserede fødevarer, da de sjældent opnår den nødvendige temperatur for at producere Maillard -reaktioner . Undtagelser forekommer i tilfælde, hvor ovnen bruges til at opvarme friturolie og andre fede varer (f.eks. Bacon), som opnår langt højere temperaturer end kogende vand.
Mikrobølgeovne har en begrænset rolle i professionel madlavning, fordi en mikrobølgeovns kogetemperaturer ikke frembringer de smagfulde kemiske reaktioner, som stegning, bruning eller bagning ved en højere temperatur vil. Imidlertid kan sådanne høje varmekilder tilføjes til mikrobølgeovne i form af en konvektion mikrobølgeovn.
Historie
Tidlige udviklinger
Udnyttelsen af højfrekvente radiobølger til opvarmning stoffer blev muliggjort ved udviklingen af vakuumrør radiosendere omkring 1920. Ved 1930 anvendelsen af korte bølger til opvarmning humant væv havde udviklet sig til den medicinske behandling af diatermi . Ved 1933 Verdensudstillingen i Chicago , Westinghouse demonstrerede tilberedningen af fødevarer mellem to metalplader fæstnet til en 10 kW, 60 MHz kortbølge transmitter . Westinghouse -teamet, ledet af IF Mouromtseff, fandt ud af, at mad som bøffer og kartofler kunne tilberedes på få minutter.
I USA's patentansøgning fra 1937 fra Bell Laboratories hedder det:
Denne opfindelse angår varmesystemer til dielektriske materialer, og formålet med opfindelsen er at opvarme sådanne materialer ensartet og i det væsentlige samtidigt i hele deres masse. ... Det er derfor blevet foreslået at opvarme sådanne materialer samtidigt i hele deres masse ved hjælp af det dielektriske tab, der produceres i dem, når de udsættes for et højspændings-, højfrekvensfelt.
Dog lavere frekvens dielektrisk opvarmning , som beskrevet i det førnævnte patent, er (ligesom induktionsopvarmning ) en elektromagnetisk opvarmningseffekt, resultatet af de såkaldte nær-felt virkninger, der findes i et elektromagnetisk hulrum, der er lille sammenlignet med den bølgelængde af det elektromagnetiske felt. Dette patent foreslog radiofrekvensopvarmning ved 10 til 20 megahertz (bølgelængde henholdsvis 30 til 15 meter). Opvarmning fra mikrobølger, der har en bølgelængde, der er lille i forhold til hulrummet (som i en moderne mikrobølgeovn) skyldes "fjernfelt" -effekter, der skyldes klassisk elektromagnetisk stråling, der beskriver frit udbredt lys og mikrobølger passende langt fra deres kilde . Ikke desto mindre sker den primære varmeeffekt af alle typer elektromagnetiske felter ved både radio- og mikrobølgefrekvenser via den dielektriske varmeeffekt, da polariserede molekyler påvirkes af et hurtigt vekslende elektrisk felt.
Hulrum magnetron
.jpg)
Opfindelsen af hulrumsmagnetronen muliggjorde produktion af elektromagnetiske bølger med en bølgelængde nok ( mikrobølger ). Magnetronen var en afgørende komponent i udviklingen af radar med kort bølgelængde under Anden Verdenskrig . I 1937–1940 blev en magnetron med flere hulrum bygget af den britiske fysiker Sir John Turton Randall, FRSE og kolleger, til de britiske og amerikanske militære radarinstallationer i anden verdenskrig. En mikrobølge-generator med højere effekt, der virkede ved kortere bølgelængder, var nødvendig, og i 1940 producerede Randall og Harry Boot ved University of Birmingham i England en fungerende prototype. De opfandt en ventil, der kunne producere pulser af mikrobølge radioenergi ved en bølgelængde på 10 cm, en hidtil uset opdagelse.
Sir Henry Tizard rejste til USA i slutningen af september 1940 for at tilbyde magnetronen i bytte for deres økonomiske og industrielle hjælp (se Tizard Mission ). En tidlig 6 kW version, bygget i England af General Electric Company Research Laboratories, Wembley , London, blev givet til den amerikanske regering i september 1940. Magnetronen blev senere beskrevet af den amerikanske historiker James Phinney Baxter III som "[t] han mest værdifuld last, der nogensinde er bragt til vores kyster ". Der blev tildelt kontrakter til Raytheon og andre virksomheder om masseproduktion af magnetronen.
Opdagelse
I 1945 blev varmeeffekten af en højeffekt mikrobølge stråle ved et uheld opdaget af Percy Spencer , en amerikansk selvlært ingeniør fra Howland, Maine . Ansat hos Raytheon dengang bemærkede han, at mikrobølger fra et aktivt radarsæt, han arbejdede på, begyndte at smelte en chokoladestang, han havde i lommen. Den første mad, der bevidst blev tilberedt med Spencers mikrobølgeovn, var popcorn, og den anden var et æg, der eksploderede i ansigtet på en af eksperimentørerne.
For at verificere hans fund skabte Spencer et elektromagnetisk felt med høj densitet ved at føre mikrobølgeeffekt fra en magnetron til en metalboks, hvorfra den ikke kunne undslippe. Da mad blev lagt i æsken med mikrobølgeenergien, steg madens temperatur hurtigt. Den 8. oktober 1945 indgav Raytheon en amerikansk patentansøgning til Spencers mikrobølgeovn, og en ovn, der opvarmede mad ved hjælp af mikrobølgeenergi fra en magnetron, blev snart placeret i en restaurant i Boston til test.
En anden tidlig opdagelse af mikrobølgeovnteknologi var af britiske forskere, der i 1950'erne brugte den til at genoplive kryogenisk frosne hamstere .
Kommerciel tilgængelighed
I 1947 byggede Raytheon "Radarange", den første kommercielt tilgængelige mikrobølgeovn. Den var næsten 1,8 meter høj, vejede 340 kg (750 lb) og kostede omkring US $ 5.000 ($ 58.000 i 2020 dollars) hver. Det forbrugte 3 kilowatt, cirka tre gange så meget som nutidens mikrobølgeovne, og blev vandkølet. Navnet var det vindende bidrag i en medarbejderkonkurrence. En tidlig Radarange blev installeret (og forbliver) i kabyssen i det atomdrevne person-/fragtskib NS Savannah . En tidlig kommerciel model, der blev introduceret i 1954, forbruger 1,6 kilowatt og sælges for 2.000 til 3.000 dollars (19.000 til 29.000 dollars i 2020 dollar). Raytheon licenserede sin teknologi til Tappan Stove-selskabet i Mansfield, Ohio i 1952. Under kontrakt med Whirlpool, Westinghouse og andre større apparatproducenter, der ønskede at tilføje matchende mikrobølgeovne til deres konventionelle ovnlinje, producerede Tappan flere variationer af deres indbyggede model fra cirka 1955 til 1960. På grund af vedligeholdelse (nogle enheder blev vandkølet), indbygget krav og omkostninger (US $ 1.295 ($ 13.000 i 2020 dollars)) var salget begrænset.
Japans Sharp Corporation begyndte at fremstille mikrobølgeovne i 1961. Mellem 1964 og 1966 introducerede Sharp den første mikrobølgeovn med en drejeskive, et alternativ til at fremme mere jævn opvarmning af mad. I 1965 købte Raytheon, der ønskede at udvide deres Radarange -teknologi til hjemmemarkedet, Amana for at levere mere produktionskapacitet. I 1967 introducerede de den første populære hjemmemodel, bordpladen Radarange, til en pris på US $ 495 ($ 4.000 i 2020 dollars). I modsætning til Sharp -modellerne roterede en motordrevet omrører i toppen af ovnrummet, så maden kunne forblive stationær.
I 1960'erne købte Litton Studebakers Franklin Manufacturing -aktiver, der havde fremstillet magnetroner og bygget og solgt mikrobølgeovne svarende til Radarange. Litton udviklede en ny konfiguration af mikrobølgeovnen: den korte, brede form, der nu er almindelig. Magnetron -feedet var også unikt. Dette resulterede i en ovn, der kunne overleve en tilstand uden belastning: en tom mikrobølgeovn, hvor der ikke er noget at absorbere mikrobølgerne. Den nye ovn blev vist på en messe i Chicago og hjalp med at begynde en hurtig vækst på markedet for hjemmemikrobølgeovne. Salgsmængden på 40.000 enheder til den amerikanske industri i 1970 voksede til en million i 1975. Markedspenetrationen var endnu hurtigere i Japan på grund af en billigere genudviklet magnetron. Flere andre virksomheder sluttede sig til markedet, og for en tid blev de fleste systemer bygget af forsvarsentreprenører, som var mest fortrolige med magnetronen. Litton var især kendt i restaurantbranchen.
Boligbrug
Selvom det i dag er usædvanligt, blev kombinationsmikrobølgeovne tilbudt af store apparatproducenter gennem store dele af 1970'erne som en naturlig udvikling af teknologien. Både Tappan og General Electric tilbød enheder, der syntes at være konventionelle komfurplader/ovnområder, men inkluderede mikrobølgeovn i det konventionelle ovnrum. Sådanne intervaller var attraktive for forbrugerne, da både mikrobølgeenergi og konventionelle varmeelementer kunne bruges samtidigt til at fremskynde madlavningen, og der var ikke noget tab af bordplade. Forslaget var også attraktivt for producenterne, da ekstraomkostningerne bedre kunne absorberes sammenlignet med bordplader, hvor prisfastsættelsen i stigende grad var markedssensitiv.
I 1972 introducerede Litton (Litton Atherton Division, Minneapolis) to nye mikrobølgeovne til $ 349 og $ 399 for at komme ind på markedet, der anslås til $ 750 millioner i 1976, ifølge Robert I Bruder, formand for divisionen. Selvom priserne forblev høje, blev der fortsat tilføjet nye funktioner til hjemmemodeller. Amana introducerede automatisk afrimning i 1974 på deres RR-4D-model og var den første til at tilbyde et mikroprocessorstyret digitalt kontrolpanel i 1975 med deres RR-6-model.
I slutningen af 1970'erne oplevede en eksplosion af billige bordplademodeller fra mange store producenter.
Tidligere kun fundet i store industrielle applikationer blev mikrobølgeovne i stigende grad en standardarmatur for køkkener i de udviklede lande . I 1986 ejede omkring 25% af husstandene i USA en mikrobølgeovn, kun fra ca. 1% i 1971; US Bureau of Labor Statistics rapporterede, at over 90% af amerikanske husstande ejede en mikrobølgeovn i 1997. I Australien fandt en markedsundersøgelse fra 2008, at 95% af køkkenerne indeholdt en mikrobølgeovn, og at 83% af dem blev brugt dagligt. I Canada havde færre end 5% af husstandene en mikrobølgeovn i 1979, men mere end 88% af husstandene ejede en i 1998. I Frankrig ejede 40% af husstandene en mikrobølgeovn i 1994, men det antal var steget til 65% i 2004.
Adoptionen har været langsommere i mindre udviklede lande , da husstande med disponibel indkomst koncentrerer sig om vigtigere husholdningsapparater som køleskabe og ovne. I Indien ejede for eksempel kun omkring 5% af husstandene en mikrobølgeovn i 2013, godt bag køleskabe med 31% ejerskab. Mikrobølgeovne vinder dog popularitet. I Rusland for eksempel voksede antallet af husstande med en mikrobølgeovn fra næsten 24% i 2002 til næsten 40% i 2008. Næsten dobbelt så mange husstande i Sydafrika ejede mikrobølgeovne i 2008 (38,7%) som i 2002 (19,8 %). Mikrobølgeovnsejerskab i Vietnam var på 16% af husstandene i 2008 - mod 30% ejerskab af køleskabe; denne hastighed steg betydeligt fra 6,7% ejerskab af mikrobølgeovne i 2002, med 14% ejerskab for køleskabe det år.
Forbrugerens husholdningsbølgeovne har normalt en tilberedningseffekt på 600 watt og op (med 1000 eller 1200 watt på nogle modeller). Størrelsen på husholdningsbølgeovne kan variere, men har normalt et internt volumen på omkring 20 liter og udvendige dimensioner på cirka 45–60 cm (1 ft 6 in – 2 ft 0 in) brede , 35–40 cm (1 ft 2 in – 1 ft 4 in) dyb og 25–35 cm (9,8 in – 1 ft 1,8 in) høj.
Mikrobølger kan være pladespiller eller flatbed. Pladeovne indeholder en glasplade eller bakke. Flatbed dem inkluderer ikke en plade, så de har et fladt og bredere hulrum.
Efter placering og type klassificerer US DOE dem i (1) bordplade eller (2) over området og indbygget (vægovn til et skab eller en skuffemodel ).
Traditionelle mikrobølger er afhængige af intern højspændingsstrøm fra en line/net -transformer, men mange nyere modeller drives af en inverter. Inverter -mikrobølger kan være nyttige til at opnå mere jævn tilberedningsresultat, da de tilbyder en problemfri strøm af madlavning.
En traditionel mikrobølgeovn har kun to varmeindstillinger, ON og OFF. Mellemvarmeindstillinger skifter mellem fuld strøm og slukker hvert par sekunder, med mere tid TIL for højere indstillinger.
En inverter -type kan imidlertid opretholde lavere temperaturer i en længere periode uden at skulle slukke og tænde gentagne gange. Bortset fra at tilbyde overlegen madlavningsevne er disse mikrobølger generelt mere energieffektive.
Fra 2020 blev størstedelen af mikrobølgeovne til bordplader (uanset mærke) solgt i USA fremstillet af Midea Group .
Principper
En mikrobølgeovn opvarmer mad ved at føre mikrobølgestråling igennem den. Mikrobølger er en form for ikke-ioniserende elektromagnetisk stråling med en frekvens i det såkaldte mikrobølgeområde (300 MHz til 300 GHz). Mikrobølgeovne bruger frekvenser i et af ISM (industrielle, videnskabelige, medicinske) bånd , der ellers bruges til kommunikation mellem enheder, der ikke har brug for en licens til at fungere, så de ikke forstyrrer andre vitale radiotjenester.
Forbrugerovne arbejder omkring en nominel 2,45 gigahertz (GHz) - en bølgelængde på 12,2 centimeter (4,80 in) i 2,4 GHz til 2,5 GHz ISM -båndet - mens store industrielle/kommercielle ovne ofte bruger 915 megahertz (MHz) - 32,8 centimeter (12,9 in ). Vand , fedt og andre stoffer i maden absorberer energi fra mikrobølgerne i en proces kaldet dielektrisk opvarmning . Mange molekyler (f.eks. Vandets) er elektriske dipoler, hvilket betyder, at de har en delvis positiv ladning i den ene ende og en delvis negativ ladning i den anden, og roterer derfor, mens de forsøger at justere sig selv med mikrobølgernes vekslende elektriske felt. . Roterende molekyler rammer andre molekyler og sætter dem i bevægelse og spreder dermed energi.
Denne energi, spredt som molekylære rotationer, vibrationer og/eller translationer i faste stoffer og væsker, øger madens temperatur i en proces, der ligner varmeoverførsel ved kontakt med en varmere krop. Det er en almindelig misforståelse, at mikrobølgeovne opvarmer mad ved at operere ved en særlig resonans af vandmolekyler i maden. Som nævnt kan mikrobølgeovne fungere ved mange frekvenser.
Optøning
Mikrobølgeopvarmning er mere effektiv på flydende vand end på frosset vand, hvor bevægelsen af molekyler er mere begrænset. Optøning udføres ved en lav effektindstilling, hvilket giver tid til ledning til at føre varme til stadig frosne dele af mad. Dielektrisk opvarmning af flydende vand er også temperaturafhængig: Ved 0 ° C er dielektrisk tab størst ved en feltfrekvens på ca. 10 GHz og ved højere vandtemperaturer ved højere feltfrekvenser. En højere watteffekt i mikrobølgeovnen resulterer i hurtigere tilberedningstider.
Fedtstoffer og sukker
Mikrobølgeopvarmning er mindre effektiv på fedt og sukker end på vand, fordi de har et mindre molekylært dipolmoment . Sukker og triglycerider (fedtstoffer og olier) absorberer mikrobølger på grund af dipolmomenterne i deres hydroxylgrupper eller estergrupper . På grund af den lavere specifikke varmekapacitet for fedtstoffer og olier og deres højere fordampningstemperatur når de ofte meget højere temperaturer inde i mikrobølgeovne. Dette kan forårsage temperaturer i olie eller fede fødevarer som bacon langt over vandets kogepunkt og højt nok til at fremkalde nogle bruningsreaktioner, meget på samme måde som konventionel stegning (grillning) , braising eller friturestegning.
Mikrobølgeovn med højt indhold af sukker, stivelse, fedt kan beskadige nogle plastbeholdere. Frugter som tomater har et højt sukkerindhold. Fødevarer med et højt vandindhold og med lidt olie overstiger sjældent vandets kogetemperatur.
Termisk løbende
Mikrobølgeopvarmning kan forårsage lokaliserede termiske løb i nogle materialer med lav varmeledningsevne, som også har dielektriske konstanter, der stiger med temperaturen. Et eksempel er glas, som kan udvise termisk flugt i en mikrobølgeovn til smeltepunktet, hvis det forvarmes. Derudover kan mikrobølger smelte visse typer sten og producere små mængder smeltet sten. Noget keramik kan også smeltes og kan endda blive klart ved afkøling. Termisk løbende er mere typisk for elektrisk ledende væsker såsom saltvand.
Trænge ind
En anden misforståelse er, at mikrobølgeovne tilbereder mad "indefra og ud", hvilket betyder fra midten af hele fødevaremassen udad. Denne idé stammer fra opvarmningsadfærd, der ses, hvis et absorberende lag vand ligger under et mindre absorberende tørre lag på overfladen af en fødevare; i dette tilfælde kan aflejringen af varmeenergi inde i en fødevare overstige den på dens overflade. Dette kan også forekomme, hvis det indre lag har en lavere varmekapacitet end det ydre lag får det til at nå en højere temperatur, eller endda hvis det indre lag er mere varmeledende end det ydre lag, hvilket får det til at føles varmere på trods af en lavere temperatur. I de fleste tilfælde, med ensartet struktureret eller rimeligt homogen fødevare, absorberes mikrobølger imidlertid i genstandens ydre lag på et niveau, der ligner det i de indre lag.
Afhængigt af vandindholdet kan dybden af den indledende varmeaflejring være flere centimeter eller mere med mikrobølgeovne, i modsætning til stegning/grillning (infrarød) eller konvektionsopvarmning - metoder, der afsætter varme tyndt på madoverfladen. Mikrobølgernes indtrængningsdybde afhænger af fødevaresammensætning og hyppighed, hvor lavere mikrobølgefrekvenser (længere bølgelængder) trænger yderligere ind.
Energiforbrug
I brug er mikrobølgeovne cirka 50% effektive til at konvertere elektricitet til mikrobølger, hvilket betyder, at en 900 watt mikrobølgeovn vil bruge omkring 1800 watt elektricitet, når man laver mad. Fordi de bruges ret sjældent, bruger den gennemsnitlige boligmikrobølgeovn kun 72 kWh om året. Globalt brugte mikrobølgeovne anslået 77 TWh om året i 2018 eller 0,3% af den globale elproduktion.
En undersøgelse fra 2000 foretaget af Lawrence Berkeley National Laboratory viste, at den gennemsnitlige mikrobølgeovn trak næsten 3 watt standby -effekt, når den ikke blev brugt, hvilket ville udgøre cirka 26 kWh om året. Nye effektivitetsstandarder, der blev indført af det amerikanske energiministerium i 2016, kræver mindre end 1 watt, eller cirka 9 kWh om året, standbyeffekt for de fleste typer mikrobølgeovne.
Komponenter
En mikrobølgeovn består af:
- en højspændingsstrømkilde, almindeligvis en simpel transformer eller en elektronisk strømomformer , som sender energi til magnetronen
- en høj spænding kondensator forbundet til magnetronen, transformer og via en diode til chassiset
- en hulrumsmagnetron , som omdanner højspændings elektrisk energi til mikrobølgestråling
- et magnetronstyringskredsløb (normalt med en mikrokontroller ).
- en kort bølgeleder (for at koble mikrobølgeeffekt fra magnetronen til kogekammeret)
- en roterende ventilator til drejeskive og/eller metalbølge .
- et kontrolpanel.
I de fleste ovne drives magnetronen af en lineær transformer, som kun muligvis kan slås helt til eller fra. (En variant af GE Spacemaker havde to vandhaner på transformatorens primære, for høje og lave strømtilstande.) Normalt påvirker valg af effektniveau ikke intensiteten af mikrobølgestrålingen; i stedet cykliseres magnetronen til og fra hvert par sekunder, hvilket ændrer den store driftscyklus . Nyere modeller bruger inverter- strømforsyninger, der anvender pulsbreddemodulation til effektivt at levere kontinuerlig opvarmning ved reducerede effektindstillinger, så fødevarer opvarmes mere jævnt ved et givet effektniveau og kan opvarmes hurtigere uden at blive beskadiget af ujævn opvarmning.
Mikrobølgefrekvenserne, der bruges i mikrobølgeovne, vælges ud fra lovgivningsmæssige og omkostningsbegrænsninger. Det første er, at de skal være i et af de industrielle, videnskabelige og medicinske (ISM) frekvensbånd, der er afsat til ulicenserede formål. Til husholdningsformål har 2,45 GHz fordelen i forhold til 915 MHz, idet 915 MHz kun er et ISM -bånd i nogle lande ( ITU Region 2), mens 2,45 GHz er tilgængelig over hele verden. Tre yderligere ISM -bånd findes i mikrobølgefrekvenserne, men bruges ikke til mikrobølgeovnstilberedning. To af dem er centreret om 5,8 GHz og 24,125 GHz, men bruges ikke til mikrobølgeovn på grund af de meget høje omkostninger ved elproduktion ved disse frekvenser. Det tredje, centreret om 433,92 MHz, er et smalt bånd, der ville kræve dyrt udstyr for at generere tilstrækkelig strøm uden at skabe interferens uden for båndet, og er kun tilgængelig i nogle lande.
Kogekammeret ligner et Faraday -bur for at forhindre, at bølgerne kommer ud af ovnen. Selvom der ikke er nogen kontinuerlig metal-til-metal kontakt omkring dørens kant, fungerer kvælningsforbindelser på dørkanterne som metal-til-metal kontakt med mikrobølgernes frekvens for at forhindre lækage. Ovnlågen har normalt et vindue til let visning, med et lag af ledende mesh et stykke fra det ydre panel for at opretholde afskærmningen. Fordi størrelsen af perforeringerne i nettet er meget mindre end mikrobølgernes bølgelængde (12,2 cm for de sædvanlige 2,45 GHz), kan mikrobølgestråling ikke passere gennem døren, mens synligt lys (med dens meget kortere bølgelængde) kan.
Kontrolpanel
Moderne mikrobølgeovne bruge enten en analog dial-typen timer eller en digital kontrolpanel til drift. Betjeningspanelerne har en LED- , flydende krystal- eller vakuumfluorescerende display, numeriske knapper til indtastning af tilberedningstiden, en funktion til valg af effektniveau og andre mulige funktioner såsom en optøningsindstilling og forprogrammerede indstillinger til forskellige madtyper, såsom kød, fisk , fjerkræ, grøntsager, frosne grøntsager , frosne middage og popcorn . I 90'erne begyndte mærker som Panasonic og GE at tilbyde modeller med et rulletekstdisplay, der viser madlavningsinstruktioner.
Strømindstillinger implementeres almindeligvis, ikke ved faktisk at variere effekten, men ved gentagne gange at slukke og tænde for strømmen. Den højeste indstilling repræsenterer således kontinuerlig effekt. Optøning repræsenterer muligvis strøm i to sekunder efterfulgt af ingen strøm i fem sekunder. For at angive, at tilberedningen er afsluttet, er der normalt en hørbar advarsel, f.eks. En klokke eller et bip, og/eller "Afslut" vises normalt på displayet i en digital mikrobølgeovn.
Mikrobølge kontrolpaneler betragtes ofte som akavede at bruge og bruges ofte som eksempler på design af brugergrænseflader.
Varianter og tilbehør
En variant af den konventionelle mikrobølgeovn er konvektionsmikrobølgeovnen. En varmluftsovn er en kombination af en standard mikrobølgeovn og en varmluftsovn . Det gør det muligt at tilberede maden hurtigt, men alligevel komme ud brunet eller sprød, som fra en varmluftsovn. Konvektion mikrobølgeovne er dyrere end konventionelle mikrobølgeovne. Nogle konvektion mikrobølgeovne-dem med udsatte varmeelementer-kan producere røg og brændende lugt, da madstænk fra tidligere brug kun mikrobølge brændes af varmeelementerne. Nogle ovne bruger højhastighedsluft; disse er kendt som impingement ovne og er designet til hurtigt at lave mad på restauranter, men koster mere og forbruger mere strøm.
I 2000 nogle producenter begyndte at tilbyde høj effekt kvarts halogenpærer til deres konvektion mikrobølgeovn modeller, markedsføre dem under navne som "Lynopvarmning", " Advantium ", "Lightwave" og "Optimawave" for at understrege deres evne til at tilberede maden hurtigt og med god bruning. Pærerne opvarmer madens overflade med infrarød (IR) stråling, brunende overflader som i en konventionel ovn. Maden brunes, mens den også opvarmes af mikrobølgestrålingen og opvarmes gennem ledning gennem kontakt med opvarmet luft. IR energi, der leveres til den ydre overflade af fødevarer med lamperne er tilstrækkelig til at initiere Browning karamellisering i fødevarer primært består af kulhydrater og Maillard-reaktioner i fødevarer primært består af protein. Disse reaktioner i mad frembringer en konsistens og smag, der ligner den, der typisk forventes ved konventionel ovnstilberedning frem for den intetsigende kogte og dampede smag, som kun mikrobølgeovnstilberedning har tendens til at skabe.
For at hjælpe med brunfarvning bruges undertiden en tilbehør bruningsbakke, normalt sammensat af glas eller porcelæn . Det gør maden sprød ved at oxidere det øverste lag, indtil det bliver brunt . Almindeligt køkkengrej i plast er uegnet til dette formål, fordi det kan smelte.
Frosne middage , tærter og popcornposer i mikrobølgeovn indeholder ofte en susceptor fremstillet af tynd aluminiumsfilm i emballagen eller inkluderet på en lille papirbakke. Metalfilmen absorberer mikrobølgeenergi effektivt og bliver derfor ekstremt varm og udstråler i det infrarøde og koncentrerer opvarmning af olie til popcorn eller endda brunfarvning af frosne fødevarer. Varmepakker eller bakker, der indeholder modtagere, er designet til engangsbrug og kasseres derefter som affald.
Varmeegenskaber
Mikrobølgeovne producerer varme direkte i maden, men på trods af den almindelige misforståelse, at mad i mikrobølgeovn koger indefra og ud, kan 2,45 GHz mikrobølger kun trænge cirka 1 centimeter (0,39 in) ind i de fleste fødevarer. De indvendige dele af tykkere fødevarer opvarmes hovedsageligt af varme, der ledes fra den ydre 1 centimeter (0,39 in).
Ujævn opvarmning i mikrobølgeovn kan delvis skyldes den ujævne fordeling af mikrobølgeenergi inde i ovnen, og dels på grund af de forskellige energiabsorberingshastigheder i forskellige dele af maden. Det første problem reduceres ved en omrører, en blæser, der reflekterer mikrobølgeenergi til forskellige dele af ovnen, når den roterer, eller ved en drejeskive eller karrusel, der vender maden; pladespillere kan dog stadig efterlade pletter, såsom midten af ovnen, som modtager ujævn energifordeling. Placeringen af døde steder og hot spots i en mikrobølgeovn kan kortlægges ved at placere et fugtigt stykke termopapir i ovnen.
Når det vandmættede papir udsættes for mikrobølgestråling, bliver det varmt nok til at få farvestoffet til at blive mørkere, hvilket vil give en visuel repræsentation af mikrobølgerne. Hvis flere lag papir er konstrueret i ovnen med en tilstrækkelig afstand mellem dem, kan der oprettes et tredimensionelt kort. Mange butikskvitteringer udskrives på termisk papir, hvilket gør det let at gøre det derhjemme.
Det andet problem skyldes mad sammensætning og geometri, og skal behandles af kokken ved at arrangere maden, så den absorberer energi jævnt, og periodisk teste og afskærme alle dele af maden, der overophedes. I nogle materialer med lav varmeledningsevne , hvor dielektrisk konstant stiger med temperaturen, kan mikrobølgeopvarmning forårsage lokal termisk løbsk . Under visse betingelser kan glas udvise termisk løb i en mikrobølgeovn til smeltepunktet.
På grund af dette fænomen kan mikrobølgeovne, der er indstillet på for høje effektniveauer, endda begynde at tilberede kanterne af frosne fødevarer, mens madvarernes inderside forbliver frosset. Et andet tilfælde af ujævn opvarmning kan observeres i bagværk, der indeholder bær. I disse emner absorberer bærene mere energi end det tørrere omgivende brød og kan ikke sprede varmen på grund af brødets lave varmeledningsevne. Ofte resulterer dette i overophedning af bærene i forhold til resten af maden. "Optø" ovnindstillinger bruger enten lave effektniveauer eller slukker og tænder for strømmen gentagne gange - designet til at give tid til at varme kan ledes inden for frosne fødevarer fra områder, der lettere absorberer varme til dem, der opvarmes langsommere. I ovne, der er udstyret med drejeskive, vil der ske en mere jævn opvarmning ved at placere maden uden for midten på pladeskålsbakken i stedet for nøjagtigt i midten, da dette vil resultere i en mere jævn opvarmning af maden hele vejen igennem.
Der er mikrobølgeovne på markedet, der tillader fuld optøning. De gør dette ved at udnytte egenskaberne ved de elektromagnetiske stråling LSM -tilstande . LSM fuld optøning kan faktisk opnå mere jævne resultater end langsom optøning.
Mikrobølgeovn kan være bevidst ujævn i design. Nogle pakker i mikrobølgeovnen (især tærter) kan indeholde materialer, der indeholder keramiske eller aluminiumsflager, som er designet til at absorbere mikrobølger og varme op, hvilket hjælper med bagning eller skorpeforberedelse ved at afsætte mere energi lavt i disse områder. Sådanne keramiske plaster på karton er placeret ved siden af maden og er typisk røgblå eller grå i farven, hvilket normalt gør dem let identificerbare; kartonærmerne , der følger med Hot Pockets , som har en sølvflade på indersiden, er et godt eksempel på sådan emballage. Papiremballage i mikrobølgeovn kan også indeholde overliggende keramiske plastre, der fungerer på samme måde. Det tekniske udtryk for en sådan mikrobølgeabsorberende plaster er en susceptor .
Virkninger på mad og næringsstoffer
Enhver form for madlavning vil reducere det samlede næringsindhold i fødevarer, især vandopløselige vitaminer, der er almindelige i grøntsager, men de vigtigste variabler er, hvor meget vand der bruges i madlavningen, hvor længe maden tilberedes og ved hvilken temperatur. Næringsstoffer går primært tabt ved udvaskning i kogevand, hvilket har en tendens til at gøre mikrobølgeovn tilberedt effektivt i betragtning af de kortere tilberedningstider, det kræver, og at det opvarmede vand er i maden. Ligesom andre opvarmningsmetoder omdanner mikrobølgeovn B 12 vitamin fra en aktiv til inaktiv form; omdannelsesmængden afhænger af den nåede temperatur samt tilberedningstiden. Kogt mad når maksimalt 100 ° C (212 ° F) (vandets kogepunkt), mens mad i mikrobølgeovn kan blive internt varmere end dette, hvilket fører til hurtigere nedbrydning af vitamin B 12 . Den højere tabshastighed opvejes delvist af de kortere tilberedningstider, der kræves.
Spinat beholder næsten alt dets folat, når det tilberedes i en mikrobølgeovn; når den koges, mister den omkring 77%og udvaskning af næringsstoffer i kogevandet. Bacon tilberedt af mikrobølgeovn har betydeligt lavere niveauer af nitrosaminer end konventionelt kogt bacon. Dampede grøntsager har en tendens til at bevare flere næringsstoffer, når de er i mikrobølgeovnen, end når de koges på en komfur. Mikrobølge blanchering er 3-4 gange mere effektiv end kogt vand blanchering til tilbageholdelse af de vandopløselige vitaminer, folat, thiamin og riboflavin , med undtagelse af C-vitamin , hvoraf 29% går tabt (sammenlignet med et 16% tab med blancheret kogt vand).
Sikkerhedsfordele og funktioner
Alle mikrobølgeovne bruger en timer til at slukke ovnen ved slutningen af tilberedningstiden.
Mikrobølgeovne opvarmer mad uden selv at blive varm. Hvis du tager en gryde af en komfur, medmindre det er en induktionskogeplade , efterlader et potentielt farligt varmeelement eller en nitte , der holder sig varmt i nogen tid. Når man tager en gryde ud af en konventionel ovn, udsættes ens arme for ovnens meget varme vægge. En mikrobølgeovn udgør ikke dette problem.
Mad og køkkengrej taget ud af en mikrobølgeovn er sjældent meget varmere end 100 ° C (212 ° F). Køkkengrej, der bruges i en mikrobølgeovn, er ofte meget køligere end maden, fordi køkkengrejet er gennemsigtigt for mikrobølger; mikrobølgerne opvarmer maden direkte, og køkkengrejet opvarmes indirekte af maden. Mad og køkkengrej fra en konventionel ovn har derimod den samme temperatur som resten af ovnen; en typisk tilberedningstemperatur er 180 ° C (356 ° F). Det betyder, at konventionelle ovne og ovne kan forårsage alvorligere forbrændinger.
Den lavere temperatur ved tilberedning (vandets kogepunkt) er en betydelig sikkerhedsmæssig fordel sammenlignet med bagning i ovnen eller stegning, fordi det eliminerer dannelsen af tjærer og kul , der er kræftfremkaldende . Mikrobølgestråling trænger også dybere ind end direkte varme, så maden opvarmes af sit eget indre vandindhold. Derimod kan direkte varme brænde overfladen, mens indersiden stadig er kold. Forvarmning af maden i en mikrobølgeovn, inden den sættes i grillen eller gryden, reducerer den tid, det tager at opvarme maden, og reducerer dannelsen af kræftfremkaldende kul. I modsætning til stegning og bagning producerer mikrobølgeovn ikke acrylamid i kartofler, men i modsætning til friturestegning er det kun begrænset effektivt til at reducere glycoalkaloid (dvs. solanin ) niveauer. Acrylamid er blevet fundet i andre mikrobølgeovnprodukter som popcorn.
Anvendes til rengøring af køkkensvampe
Undersøgelser har undersøgt brugen af mikrobølgeovnen til rengøring af ikke-metalliske svampe, der er blevet grundigt fugtede. En undersøgelse fra 2006 viste, at mikrobølgeovne våde svampe i to minutter (ved 1000 watt effekt) fjernede 99% af coliformer , E. coli og MS2 -fager . Bacillus cereus sporer blev dræbt ved fire minutters mikrobølgeovn.
En undersøgelse fra 2017 var mindre bekræftende: cirka 60% af bakterierne blev dræbt, men de resterende koloniserede hurtigt svampen igen.
Farer
Høje temperaturer
Overophedning
Vand og andre homogene væsker kan overophedes, når de opvarmes i en mikrobølgeovn i en beholder med en glat overflade. Det vil sige, at væsken når en temperatur lidt over sit normale kogepunkt, uden at der dannes bobler af damp inde i væsken. Kogeprocessen kan starte eksplosivt, når væsken forstyrres, f.eks. Når brugeren tager fat i beholderen for at fjerne den fra ovnen eller ved tilsætning af faste ingredienser, såsom pulveriseret flødekande eller sukker. Dette kan resultere i spontan kogning ( nukleation ), som kan være voldsom nok til at skubbe den kogende væske ud af beholderen og forårsage alvorlig skoldning .
Lukkede beholdere
Lukkede beholdere, såsom æg , kan eksplodere ved opvarmning i en mikrobølgeovn på grund af det øgede tryk fra damp . Intakte friske æggeblommer uden for skallen vil også eksplodere som følge af overophedning. Isolerende plastskum af alle typer indeholder generelt lukkede luftlommer og anbefales generelt ikke til brug i en mikrobølgeovn, da luftlommerne eksploderer, og skummet (som kan være giftigt, hvis det indtages) kan smelte. Ikke alle plastmaterialer tåler mikrobølgeovn, og nogle plastik absorberer mikrobølger, så de kan blive farligt varme.
Brande
Produkter, der opvarmes for længe, kan tage ild. Selvom dette er iboende for enhver form for madlavning, resulterer den hurtige tilberedning og uovervåget anvendelse af mikrobølgeovne i yderligere fare.
Metalgenstande
I modsætning til populære antagelser kan metalgenstande sikkert bruges i en mikrobølgeovn, men med visse begrænsninger. Ethvert metal eller ledende genstande, der placeres i mikrobølgeovnen, vil i nogen grad fungere som en antenne , hvilket resulterer i en elektrisk strøm . Dette får objektet til at fungere som et varmeelement . Denne effekt varierer med objektets form og sammensætning og bruges undertiden til madlavning.
Enhver genstand, der indeholder spidsmetal, kan skabe en lysbue (gnister), når den mikrobølgeovn. Dette omfatter bestik , krøllet aluminiumsfolie (selvom en del folie, der bruges i mikrobølgeovne, er sikker, se nedenfor), snorbånd indeholdende metaltråd, metaltråds bærehåndtag i østersspande eller næsten ethvert metal, der er dannet til en dårligt ledende folie eller tynd tråd eller til en spids form. Gafler er et godt eksempel: gaflens tænder reagerer på det elektriske felt ved at producere høje koncentrationer af elektrisk ladning ved spidserne. Dette har den virkning, at den dielektriske nedbrydning af luft overstiger ca. 3 megavolt pr. Meter (3 × 10 6 V/m). Luften danner et ledende plasma , som er synligt som en gnist. Plasmaet og tænderne kan derefter danne en ledende sløjfe, som kan være en mere effektiv antenne, hvilket resulterer i en gnist med længere levetid. Når der opstår dielektrisk nedbrydning i luft, dannes nogle ozon- og nitrogenoxider , som begge er usunde i store mængder.
Mikrobølge en enkelt glat metalgenstand uden spidse ender, f.eks. En ske eller lav metalpande, producerer normalt ikke gnister. Tykke metaltrådstativer kan være en del af indretningen i mikrobølgeovne (se illustration). På lignende måde er de indvendige vægplader med perforeringshuller, der tillader lys og luft ind i ovnen, og som tillader indvendig visning gennem ovndøren, alle lavet af ledende metal, der er formet i en sikker form.
Effekten af mikrobølgeovn af tynde metalfilm kan ses tydeligt på en Compact Disc eller DVD (især den fabrikspressede type). Mikrobølgerne fremkalder elektriske strømme i metalfilmen, der opvarmes, smelter plasten i skiven og efterlader et synligt mønster af koncentriske og radiale ar. På samme måde kan porcelæn med tynde metalfilm også ødelægges eller beskadiges ved mikrobølgeovn. Aluminiumsfolie er tyk nok til at kunne bruges i mikrobølgeovne som en beskyttelse mod opvarmning af dele af madvarer, hvis folien ikke er forkert skæv. Når den er rynket, er aluminiumsfolie generelt usikker i mikrobølger, da manipulation af folien forårsager skarpe bøjninger og huller, der inviterer til gnistdannelse. Den USDA anbefaler, at aluminiumfolie anvendes som delvis fødevarer skjold i mikrobølgeovnstilberedning dæksel ikke mere end en fjerdedel af en fødevare objekt, og omhyggeligt glattet for at eliminere gnister risici.
En anden fare er resonansen af selve magnetronrøret. Hvis mikrobølgeovnen køres uden et objekt til at absorbere strålingen, vil der dannes en stående bølge . Energien reflekteres frem og tilbage mellem røret og tilberedningskammeret. Dette kan få røret til at overbelaste og brænde ud. Høj reflekteret effekt kan også forårsage magnetronbue, hvilket muligvis kan resultere i fejl i primærstrømsikringen, selvom en sådan årsagssammenhæng ikke let kan etableres. Således er dehydreret mad eller mad indpakket i metal, der ikke buer, problematisk af overbelastningsårsager uden nødvendigvis at være en brandfare.
Visse fødevarer, såsom druer, kan, hvis de er ordnet ordentligt, producere en lysbue . Langvarig lysbue fra fødevarer medfører lignende risici som opståen fra andre kilder som nævnt ovenfor.
Nogle andre genstande, der kan lede gnister, er termokander i plast/holografisk tryk (f.eks. Kopper med nyhed i Starbucks ) eller kopper med metalforing. Hvis en bit af metallet udsættes, vil hele den ydre skal sprænge af objektet eller smelte.
De høje elektriske felter, der genereres inde i en mikrobølgeovn, kan ofte illustreres ved at placere et radiometer eller en neonglødelampe inde i kogekammeret, hvilket skaber glødende plasma inde i enhedens lavtrykspære.
Direkte mikrobølgeeksponering
Direkte mikrobølgeeksponering er generelt ikke mulig, da mikrobølger, der udsendes af kilden i en mikrobølgeovn, er begrænset i ovnen af det materiale, hvorfra ovnen er konstrueret. Desuden er ovne udstyret med redundante sikkerhedslåse, som fjerner strøm fra magnetronen, hvis døren åbnes. Denne sikkerhedsmekanisme er påkrævet af amerikanske føderale bestemmelser. Test har vist, at indeslutning af mikrobølgerne i kommercielt tilgængelige ovne er så næsten universel, at rutinemæssig testning er unødvendig. Ifølge United States Food and Drug Administration 's Center for Devices and Radiological Health begrænser en amerikansk føderal standard mængden af mikrobølger, der kan lække fra en ovn i hele dens levetid, til 5 milliwatt mikrobølgestråling pr. Kvadratcentimeter ved ca. 5 cm ( 2 in) fra ovnens overflade. Dette er langt under det eksponeringsniveau, der i øjeblikket anses for at være skadeligt for menneskers sundhed.
Strålingen fra en mikrobølgeovn er ikke-ioniserende. Det har derfor ikke de kræftrisici, der er forbundet med ioniserende stråling, såsom røntgenstråler og højenergipartikler . Langsigtede gnaverundersøgelser til vurdering af kræftrisiko har hidtil ikke været i stand til at identificere kræftfremkaldende egenskaber fra 2,45 GHz mikrobølgestråling selv med kroniske eksponeringsniveauer (dvs. en stor brøkdel af levetiden) langt større end mennesker sandsynligvis vil støde på fra lækage ovne. Når ovndøren er åben, kan strålingen forårsage skader ved opvarmning. Mikrobølgeovne sælges med en beskyttende lås, så den ikke kan køres, når døren er åben eller forkert låst.
Mikrobølger genereret i mikrobølgeovne ophører med at eksistere, når den elektriske strøm er slukket. De forbliver ikke i maden, når der slukkes for strømmen, mere end lys fra en elektrisk lampe forbliver i væggene og møblerne i et rum, når lampen er slukket. De gør ikke maden eller ovnen radioaktiv. I modsætning til konventionel madlavning kan næringsindholdet i nogle fødevarer ændres anderledes, men generelt på en positiv måde ved at bevare flere mikronæringsstoffer - se ovenfor . Der er ingen indikation af sundhedsskadelige problemer forbundet med mad i mikrobølgeovn.
Der er dog nogle få tilfælde, hvor mennesker har været udsat for direkte mikrobølgestråling, enten på grund af fejl i apparatet eller bevidst handling. Den generelle effekt af denne eksponering vil være fysiske forbrændinger i kroppen, da menneskeligt væv, især de ydre fedt- og muskellag, har en lignende sammensætning som nogle fødevarer, der typisk tilberedes i mikrobølgeovne og derfor oplever lignende dielektriske varmeeffekter, når de udsættes for mikrobølge elektromagnetisk stråling.
Kemisk eksponering
Anvendelse af umærket plast til mikrobølgeovn rejser spørgsmålet om blødgørere, der udvaskes i maden, eller plasten, der kemisk reagerer på mikrobølgeenergi, med biprodukter, der udvaskes i maden, hvilket tyder på, at selv plastbeholdere mærket "mikrobølgeovn" stadig kan udvaskes af plast ved -produkter ind i maden.
De blødgørere, der fik størst opmærksomhed, er bisphenol A (BPA) og phthalater , selv om det er uklart, om andre plastkomponenter udgør en toksicitetsrisiko. Andre spørgsmål omfatter smeltning og brandbarhed. Et påstået spørgsmål om frigivelse af dioxiner i fødevarer er blevet afvist som en forsætlig rød sild -distraktion fra faktiske sikkerhedsproblemer.
Nogle aktuelle plastbeholdere og fødevarer wraps er specielt designet til at modstå stråling fra mikrobølger. Produkter kan bruge udtrykket "mikrobølgeovn sikkert", kan bære et mikrobølgesymbol (tre bølgelinjer, den ene over den anden) eller blot give instruktioner til korrekt brug af mikrobølgeovn. Enhver af disse er en indikation på, at et produkt er egnet til mikrobølgeovn, når det bruges i overensstemmelse med de angivne anvisninger.
Ujævn varme
Mikrobølgeovne bruges ofte til genopvarmning af madrester , og bakteriekontaminering må ikke undertrykkes, hvis mikrobølgeovnen bruges forkert. Hvis sikker temperatur ikke nås, kan dette resultere i fødevarebåren sygdom , som ved andre genopvarmningsmetoder. Mens mikrobølgeovne kan ødelægge bakterier så godt som konventionelle ovne kan, tilbereder de hurtigt og koger måske ikke lige så jævnt, som stegning eller grillning, hvilket fører til en risiko for, at dele af maden ikke når de anbefalede temperaturer. Derfor anbefales en stående periode efter tilberedning for at tillade temperaturer i maden at udligne, samt brug af et madtermometer til at verificere interne temperaturer.
Interferens
Mikrobølgeovne udsender, selvom de er afskærmet af sikkerhedsmæssige årsager, stadig lave niveauer af mikrobølgestråling. Dette er ikke skadeligt for mennesker, men kan nogle gange forårsage interferens på Wi-Fi og Bluetooth og andre enheder, der kommunikerer på 2,45 GHz bølgebånd; især på tæt hold.
Se også
- Bordplade
- Induktionskomfur
- Liste over madlavningsapparater
- Liste over husholdningsapparater
- Mikrobølge kemi
- Peryton (astronomi)
- Robert V. Decareau
- Thelma Pressman
- Vægovn
Referencer
eksterne links
- US patent 2.495.429 : Percy Spencers originale patent
- Spørg en videnskabsmand for kemi i Argonne, National Laboratory
- Yderligere læsning om historien om mikrobølger og mikrobølgeovne
- Mikrobølgeovn historie fra American Heritage magazine
- Overophedning og mikrobølgeovne, University of New South Wales (inkluderer video)
- "Mikrobølgeovnen" : Kort forklaring af mikrobølgeovnen med hensyn til mikrobølgehulrum og bølgeledere , beregnet til brug i en klasse inden for elektroteknik
- Sådan fungerer tingene: Mikrobølgeovne , David Ruzic, University of Illinois