Mikrovlnná trouba je jedním z nejvýznamnějších vynálezů domácností 20. století. Toto kompaktní zařízení každý den používají stovky milionů domácností po celém světě. Pravděpodobně to používáte víc, než si uvědomujete. Spěcháte do práce? Není čas vařit snídani. Zastavíte se ve své večerce a koupíte si mražené burrito. Poté jej vložíte do mikrovlnné trouby. Později, v 15:00, vezmete z automatu popcorn z mikrovlnky. Večer ohřejete zbytky lasagní, protože jejich smažení se zdá být příliš náročné.
Toto pohodlí přichází s rychlostí. Tato zařízení vaří jídlo za zlomek času, který vyžadují tradiční metody. Jsou také překvapivě účinné. Mikrovlnná trouba přímo ohřívá molekuly vody uvnitř jídla. Neohřívá okolní vzduch ani talíř pod jídlem. Toto cílené vytápění znamená méně plýtvání energií. Ale jak přesně to funguje? Odpověď leží v určité části elektromagnetického spektra.
Co jsou mikrovlny?
Mikrovlny jsou druhem elektromagnetického záření. Ve spektru zaujímají pozici mezi infračerveným zářením a rádiovými vlnami. Frekvenční rozsah je přibližně 300 megahertzů až 300 gigahertzů. Vlnové délky se pohybují od jednoho metru do jednoho milimetru. Tento rozsah můžete spojit s Wi-Fi routery nebo přívěsky na klíče od autoalarmu. V mikrovlnné troubě je frekvence přesně nastavena. Standardní pracovní frekvence je 2,45 GHz.
Tato konkrétní frekvence není náhodná. Shoduje se s rezonanční frekvencí molekul vody. Když tyto molekuly absorbují energii, rychle se roztočí. Tato rotace vytváří tření. Třením vzniká teplo. To je důvod, proč se mokrá jídla vaří rychleji než suchá. Sůl a cukr také pomáhají absorbovat energii, ale hlavním motorem je voda.
Magnetron: srdce pece
Součást odpovědná za generování tohoto záření se nazývá magnetron. Vypadá jako měděný válec s žebry. Tento kov se při provozu zahřívá, takže vnější plášť kamen může být teplý. Magnetron přeměňuje elektrickou energii na mikrovlnné záření. K urychlení elektronů využívá kombinaci magnetických a elektrických polí. Tyto elektrony pak interagují s dutinami v kovové struktuře. Tato interakce vytváří oscilující elektromagnetické pole.
Mikrovlny jsou přiváděny do varné komory vlnovodem. Jedná se o kovovou trubku, která směřuje energii. Vnitřek trouby je vyložený kovem. Tento reflexní povrch odráží vlny kolem sebe. Tím je zajištěno rovnoměrné rozložení. Pokud by vlny zasáhly jeden bod, jídlo by se na jednom místě spálilo a na jiném zůstalo zmrzlé. Otočný talíř dále pomáhá otáčením talíře. Ne všechny modely mají gramofon. Někteří lidé místo toho používají ventilátor mixéru. Obě metody mají za cíl rovnoměrně rozdělit energii.
Proč některé materiály zůstávají studené
Všimnete si, že váš talíř zůstává studený, zatímco se jídlo zahřívá. Nejedná se o závadu. To je fyzika. Mikrovlny interagují převážně s polárními molekulami. Voda, tuky a cukry jsou polární. Mají pozitivní i negativní konce. Střídavé elektrické pole způsobuje, že se tyto molekuly převracejí tam a zpět miliardkrát za sekundu. Tento pohyb vytváří teplo.
Keramika a sklo jsou obecně nepolární. Neabsorbují účinně mikrovlny. Mohou se zahřát od horkého jídla, které na nich sedí. Ale mikrovlnky projdou
Proč se vaše jídlo zahřívá (ale váš talíř ne)
Základní princip je zdánlivě jednoduchý. Produkty umístíte do krabice. Box vysílá vlny z mikrovlnného ohřívacího mechanismu na frekvenci 2,45 gigahertzů. Tyto vlny dopadají na spektrum mezi rádiovými signály a infračerveným světlem. Není v tom žádná magie. To je fyzika.
Molekuly vody, tuky a cukry milují tyto specifické frekvence. Když na ně dopadnou vlny, molekuly začnou vibrovat. Rychle. Tento atomový pohyb vytváří tření. Tření vytváří teplo. To je důvod, proč jsou vaše lasagne horké.
Ale váš talíř zůstane studený. Většina plastů, skla a keramiky tyto vlny neabsorbuje. Předávají si je přes sebe. Metal je úplně jiný příběh. Odráží energii. Proto tam nemůžete vložit vidličku. Vlny se také odrážejí od kovových stěn. Toto omezení udržuje energii soustředěnou v dutině. Bez reflexe není vaření.
Tepelná geometrie
Je tu jedno upozornění. Mikrovlny nepronikají hluboko do potravin. Obvykle se zastaví asi palec nebo dva pod povrchem. Pokud máte tlustý kus masa, může být zvenčí horké a zapařené, ale uprostřed studené. Vlny se tam prostě nedostanou.
To má za následek nerovnoměrné vaření. Některé oblasti dostávají silný impuls energie. Ostatní – nic. To je důvod, proč uslyšíte pauzu v pípnutí a hluk motoru gramofonu. Otočná deska pomáhá rovnoměrněji distribuovat vlny. Vystavuje různé strany potravin zdrojům energie.
Pokud vypnete gramofon na ručním modelu, budete muset zasáhnout. Potraviny musíte zamíchat nebo přeskupit. Jinak skončíte s horkými a studenými skvrnami. Častou chybou je spálený střed, který pálí jazyk, zatímco jsou okraje teplé.
Čeho se v mikrovlnce vyvarovat
Ne všechno se do této krabice vejde. Víš, že nedávat kov. Hliníková fólie způsobuje jiskry. Je to nebezpečné. A co ostatní materiály?
Zkontrolujte štítky. Některé plasty se mohou při zahřátí roztavit nebo uvolňovat chemikálie. Hledejte štítek „bezpečné pro použití v mikrovlnné troubě“. Sklo a keramika jsou obecně bezpečné, pokud na nich nejsou žádné kovové barvy nebo povrchová úprava. Tato povrchová úprava může jiskřit.
Papírové ručníky jsou vhodné pro krátké dávky. Absorbují vlhkost. Ale nenechávejte je tam deset minut. Mohou se vznítit, pokud jsou příliš suché a horké.
Úrovně rozmrazování a výkonu
Většina pecí má režim rozmrazování. Spotřebovává méně energie. Namísto nepřetržitého ozařování potravin funguje v pulzech (zapínání a vypínání). To umožňuje šíření tepla z teplejších vnějších vrstev do chladnějšího středu. To zabrání tomu, aby se okraje připekly, zatímco střed je ještě zmrzlý.
Výkon můžete nastavit také ručně. 50% výkon je skvělý pro ohřívání zbytků. Díky tomu se teplo rozprostře, aniž by se okraje změnily na gumu. 100 % výkonu je využito k vaření vody nebo vaření syrových potravin.
Bezpečnostní aspekt
Nemusíte nosit olověnou zástěru. Mikrovlnná trouba je navržena tak, aby tyto vlny udržela uvnitř. Kovová síťka na okenním skle dveří je Faradayova klec. Umožňuje vám vidět dovnitř, ale uvnitř udržuje záření.
Pokud je těsnění na vašich dvířkách poškozeno, přestaňte spotřebič používat. Únik vln může způsobit šedý zákal nebo popáleniny. Ale pokud se dveře zavřou a zapadnou správně, jste v bezpečí. Vlny nejsou
Pravděpodobně jste slyšeli výraz, že mikrovlny vaří jídlo „zevnitř ven“. Zní to jako sci-fi. Ve skutečnosti to není pravda. Realita je založena na tom, jak rádiové vlny interagují s hmotou. Pochopení tohoto rozdílu změní způsob vaření.
Problém s běžnou troubou
Představte si, že pečete dort. Recept vyžaduje 350 stupňů Fahrenheita. Uděláte chybu a nastavíte regulátor na 600 stupňů Fahrenheita.
co se stane?
Vnějšek bude hořet, ale střed zůstane studený.
Je to proto, že konvenční trouby spoléhají na vedení. Teplo přichází z okolního vzduchu a pomalu proniká do středu. Horký, suchý vzduch odpařuje vlhkost z povrchu. Vznikne tak krusta. Opéká chleba. Okraje jsou křupavé. Ale přenos tepla probíhá pomalu. Interiér zaostává.
Vzrušující molekuly spíše než přenos tepla
Mikrovlny fungují jinak. Neohřívají vzduch uvnitř trouby. Vzduch zůstává blízko pokojové teplotě. Místo toho trouba vysílá rádiové vlny. Tyto vlny pronikají do jídla.
Vzrušují molekuly vody a tuku.
Tyto molekuly vibrují. Vytvářejí teplo. To se děje v celém objemu jídla. Teplo neproniká zvenčí dovnitř. Generuje se všude ve stejnou dobu. Nepřenášíte teplo. Vzrušuješ atomy.
Tento proces má omezení.
Problém představují tlusté kusy jídla. Mikrovlny se ne vždy dostanou do samotného středu. Při průniku ztrácejí energii. vznikají také horká místa. Rušení vln vytváří oblasti s vyšší intenzitou. Topení není dokonale rovnoměrné. Ale základní princip zůstává stejný. Energie se absorbuje uvnitř jídla, nejen na povrchu.
Proč se kůra obvykle netvoří
Protože vzduch v troubě není horký, není možné vytvořit tradiční kůrku. Povrch se nevysušuje ani nesmaží vlivem tepelné vodivosti. Vaše zbytky pizzy zůstanou vlhké. Vaše burrito v mikrovlnné troubě má studená místa.
Výrobci našli řešení.
Některé pečivo „bezpečné pro mikrovlnnou troubu“ se dodává v obalu. Objímka je vyrobena z fólie a lepenky. Dáš dovnitř jídlo. Rukáv vložíte do trouby. Pouzdro absorbuje mikrovlnnou energii. Je velmi horké. Teplo venku křupe pečivo. To simuluje běžnou troubu.
Samotné jídlo se stále zahřívá vzrušením molekul. Rukáv je zodpovědný za zhnědnutí.
Praktické závěry
Tato fyzika vysvětluje, proč musíte být opatrní s tlustými kusy masa. Venku se může rychle zahřát. Střed může zůstat mokrý. Míchání pomáhá. Přesouvá žhavější molekuly do středu. Tím se zarovnají interferenční vzory.
V mikrovlnce nepečeš. Rozvibrujete molekuly vody.
Pokud chcete kůrku, potřebujete externí zdroj tepla. Mikrovlnná trouba sama o sobě toto nemůže poskytnout. To je důvod, proč mnoho lidí dokončuje jídlo připravené v mikrovlnné troubě v toustovači. Získají rychlost mikrovln. Získají texturu pečenou v troubě.
Není to magie. Je to jen fyzika. A fyzika může být komplikovaná.
